第四章 表面活性剂-改

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1、第四章第四章 表面活性剂表面活性剂“工业味精工业味精”见13年最新参考资料发展概况发展概况 世界总产量世界总产量1700万吨万吨/2010年年 美国美国300多万吨多万吨/年年 日本日本100多万吨多万吨/年年 中国表面活性剂发展现状中国表面活性剂发展现状产量：产量：1980：40万吨万吨/年；年；1995：230万吨万吨/年；年；2009：310万吨万吨/年年品种：品种：1996：1257个；个；2000：2000个；个；2005：4714个。个。人均：人均：1994：0.38kg/年；年；2005：2.37kg/年年 表面活性剂具有润湿、乳化、分散、增溶、起表面活性剂具有润湿、乳化、分散、

2、增溶、起泡、消泡、渗透、洗涤、保湿、抗静电、润滑、柔泡、消泡、渗透、洗涤、保湿、抗静电、润滑、柔软、防水、杀菌、防腐、消毒等一系列优越的性能。软、防水、杀菌、防腐、消毒等一系列优越的性能。 广泛用于化工、石油、轻工、纺织、油漆、造广泛用于化工、石油、轻工、纺织、油漆、造纸、橡胶、塑料、皮革、食品、采矿、电子、机械、纸、橡胶、塑料、皮革、食品、采矿、电子、机械、农药、化妆品、医药、涂料、城建、农业及环境保农药、化妆品、医药、涂料、城建、农业及环境保护等各个领域。护等各个领域。 改进生产工艺、降低消耗、节约能源、降低劳改进生产工艺、降低消耗、节约能源、降低劳动量、增加产量、提高品质和附加值等作用。

3、动量、增加产量、提高品质和附加值等作用。一、分子结构一、分子结构 两亲分子：两端 中间 交替 梳状 表面活性剂在溶液中的特点 溶解性； 表面吸附； 界面定向； 生成胶束； 多功能性。 二、表面活性剂的分类二、表面活性剂的分类 1. 阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂2. 阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂磺酸盐类；硫酸酯类；羧酸类；磷酸酯类主要是高级脂肪胺类亲水基带负电亲水基带正电3. 两性表面活性剂两性表面活性剂+-亲水基带负电亲油基带正电4. 非离子表面活性剂非离子表面活性剂聚氧乙烯类；脂肪酸多元醇脂类。1. 有机硅表面活性剂有机硅表面活性剂2. 有机氟表面活性剂有机氟表面活性剂耐热、耐候、耐

4、水、易铺展。 憎水憎油；高表面活性；高耐热、高化学稳定性；摩擦系数小。高分子表面活性剂高分子表面活性剂表面张力表面张力 一切液体，在一定的条件下均有一一切液体，在一定的条件下均有一定的表面张力。例在定的表面张力。例在下，水的表面张力下，水的表面张力为为72.75mN72.75mN/m；苯为；苯为28.88mN28.88mN/m；已烷为已烷为18.43mN18.43mN/m。表面活性表面活性 溶剂的表面张力会由于溶质的加入溶剂的表面张力会由于溶质的加入而降低；这种性质即是物质的表面活性。而降低；这种性质即是物质的表面活性。 当把性质不同的物质分别溶于水时，水的当把性质不同的物质分别溶于水时，水的

5、表面张力会发生三种不同情况的变化：表面张力会发生三种不同情况的变化： 水的表面张力随溶质浓水的表面张力随溶质浓度增高而稍有增加，接近于度增高而稍有增加，接近于线性上升。例如线性上升。例如NaCl、Na2SO4、KNO3、KOH、NH4Cl等无机盐和蔗糖、甘等无机盐和蔗糖、甘露醇等多元醇的有机物作溶露醇等多元醇的有机物作溶质时属于这种情况；质时属于这种情况；表面张力表面张力溶质浓度溶质浓度 水的表面张力随溶质水的表面张力随溶质浓度增高而逐渐下降。浓度增高而逐渐下降。例如绝大部分醇类、醛、例如绝大部分醇类、醛、脂肪酸等极性有机物溶于脂肪酸等极性有机物溶于水时出现这种情况；水时出现这种情况； 水的表

6、面张力在稀浓水的表面张力在稀浓度时随溶质浓度增加而急度时随溶质浓度增加而急剧下降，但降到一定程度剧下降，但降到一定程度以后便缓慢下降或不再下以后便缓慢下降或不再下降。例如含降。例如含8个个C以上的有以上的有机盐类：肥皂、高碳的直机盐类：肥皂、高碳的直链烷基硫酸盐或磺酸盐、链烷基硫酸盐或磺酸盐、烷基苯磺酸盐等的水溶液烷基苯磺酸盐等的水溶液均会出现这种情况。均会出现这种情况。表面张力表面张力溶质浓度溶质浓度表面张力表面张力溶质浓度溶质浓度表面活性剂？表面活性剂？ 将那些少量使用就能使表面或界面的性将那些少量使用就能使表面或界面的性质（如润湿或防水、乳化或破乳、分散或聚质（如润湿或防水、乳化或破乳、

7、分散或聚集、起泡或消泡、增溶等）发生显著变化的集、起泡或消泡、增溶等）发生显著变化的物质称为物质称为表面活性剂表面活性剂。一、表面活性剂的界面作用一、表面活性剂的界面作用 表面活性剂分子中既有亲水基又有亲油基，表面活性剂分子中既有亲水基又有亲油基，为为两亲分子两亲分子。它的分子在结构上处于极性不对。它的分子在结构上处于极性不对称状态，因此在极性不同的任意两相界面（气称状态，因此在极性不同的任意两相界面（气- -液、气液、气- -固、液固、液- -液、液液、液- -固等）上均会发生相固等）上均会发生相对浓集或定向排列。对浓集或定向排列。 1. 1. 界面界面 气气-液；液； 气气-固；液固；液-

8、固；液固；液-液液 表面活性剂的作用主表面活性剂的作用主要体现在界面上要体现在界面上2.2.表面活性剂在界面上的吸附表面活性剂在界面上的吸附表面活性剂在表面活性剂在气气-液界面上的吸附液界面上的吸附 表面活性剂在液表面活性剂在液-固界面上的吸附固界面上的吸附 对于高能固体表面：对于高能固体表面： 表面活性剂的极性基可以通过化学或者物理吸表面活性剂的极性基可以通过化学或者物理吸附的方式附的方式吸附于吸附于高能高能固体表面，形成定向排列的单固体表面，形成定向排列的单分子吸附层。分子吸附层。对于低能固体表面：对于低能固体表面： 表面活性剂的非极性基也可以表面活性剂的非极性基也可以吸附于低能固体吸附于

9、低能固体表面，变成表面，变成极性表面，以提高极性表面，以提高固体的亲水性能固体的亲水性能表面活性剂在表面活性剂在界面上吸附的重要性界面上吸附的重要性 一一是降低是降低表面张力或界面张力；表面张力或界面张力； 二二是表面活性剂在界面上吸附形成紧密的定是表面活性剂在界面上吸附形成紧密的定 向排列，改变界面的亲水亲油性能。向排列，改变界面的亲水亲油性能。二、表面活性剂的胶束作用二、表面活性剂的胶束作用 1. CMC- 1. CMC-临界胶束浓度临界胶束浓度 表面活性剂在溶液表面的吸附量随溶液的浓表面活性剂在溶液表面的吸附量随溶液的浓度增高而增多，当浓度达到和超过某值后，吸附度增高而增多，当浓度达到和

10、超过某值后，吸附量不再增加，而在溶液内形成胶束。形成胶束的量不再增加，而在溶液内形成胶束。形成胶束的起始浓度即起始浓度即CMCCMC。2. 2. 胶束的结构胶束的结构 （1）离子型表面活性剂胶束的结构表面活性剂胶束的结构 为球形胶束为球形胶束 内核；外壳；扩散双电层12.8nm12.8nm胶束中心核胶束中心核 0.20.3nm0.20.3nm固定层固定层 双电层双电层数十纳米数十纳米 （2）非离子型表面活性剂胶束的结构表面活性剂胶束的结构 （3 3）反胶束的结构）反胶束的结构 3. 3. 胶束的形状胶束的形状（1）球形胶束模型球形胶束模型 表面活性剂浓度不大，略大于CMC时（2 2）棒状胶束模

11、型）棒状胶束模型 表面活性剂浓度为CMC的10倍以上时（3 3）层状胶束模型）层状胶束模型 表面活性剂浓度更大时三、表面活性剂的临界胶束浓度三、表面活性剂的临界胶束浓度CMCCMC1. 1. 表面活性剂的化学结构对表面活性剂的化学结构对CMCCMC的影响的影响（1 1）表面活性剂碳氢链长的影响）表面活性剂碳氢链长的影响 碳原子数增加1个时，CMC降低一半碳原子数每增加2个，CMC降为原来的1/10（2 2）表面活性剂碳氢链中其他基团的影响）表面活性剂碳氢链中其他基团的影响 碳氢链中其他取代基的存在会使CMC增大。取代基：苯、-O-、-OH、-NH-、双键等（3 3）表面活性剂亲水基团数目的影响