【正文】 第五章 表面活性劑 表面活性劑 概述 ? 定義： 傳統(tǒng)觀念上認為， 表面活性劑 是一類即使在很低濃度時也能顯著降低表（界）面張力的物質。隨著對表面活性劑研究的深入，目前一般認為只要在較低濃度下能顯著改變表（界）面性質或與此相關、由此派生的性質的物質，都可以劃歸表面活性劑范疇。 表面活性劑 ? 表面活性劑主要應用于洗滌、紡織等行業(yè)，其他應用幾乎可以覆蓋所有的精細化工領域。 ? 如柔軟劑、抗靜電劑、阻垢劑、軟化劑、除油劑、殺菌劑、消毒劑、緩蝕劑等。乳化劑、潤濕劑、助懸劑、起泡劑和消泡劑等。 表面活性劑 結構 兩類結構與性能截然相反的分子碎片或基團分處于同 一分子的兩端并以化學鍵相連接，形成了一種不對稱 的、極性的結構，因而賦予了該類特殊分子既親水、又 親油，便又不是整體親水或親油的特性。表面活性劑的 這種特有結構通常稱之為 “雙親結構”， 表面活性劑分子 因而也常被稱作 “雙親分子 ”。 表面活性劑 ? 只有碳氫鏈在 8～ 20碳原子的雙親分子才能稱作表面活性劑 。 ? 親水基： 羧基、磺酸基、硫酸酯基、醚基、氨基、羥基等。 極性頭 8－ 18C 長鏈烷基或環(huán)烷烴等非極性基團 表面活性劑 疏水基： ? 長烴鏈 ? 具有支鏈 ? 被雜原子或環(huán)狀原子團所中斷的長鏈 C H 2C H 2C H 2C H 2C H 2C H 2C H 2C H 2C H C H 2C H 2 x O C H 2C H2 x表面活性劑 表面活性劑的分類 表面 活性劑 離子型表面活性劑 非離子型表面活性劑 陽離子型表面活性劑 陰離子型表面活性劑 兩性離子型表面活性劑 表面活性劑 常用表面活性劑類型 陰離子表面活性劑 RCOONa 羧酸鹽 ROSO3Na 硫酸酯鹽 RSO3Na 磺酸鹽 ROPO3Na2 磷酸酯鹽 表面活性劑 常用表面活性劑類型 陽離子表面活性劑 RNH2HCl 伯胺鹽 CH3 | RNHCl 仲胺鹽 | H CH3 | RNHCl 叔胺鹽 | CH3 CH3 | RN+CH3Cl 季胺鹽 | CH3 表面活性劑 常用表面活性劑類型 兩性表面活性劑 RNHCH2CH2COOH 氨基酸型 CH3 | RN+CH2COO 甜菜堿型 | CH3 表面活性劑 常用表面活性劑類型 R(C6H4)O(C2H4O)nH 烷基酚聚氧乙烯醚 非離子表面活性劑 R2N(C2H4O)nH 聚氧乙烯烷基胺 RCONH(C2H4O)nH 聚氧乙烯烷基酰胺 RCOOCH2(CHOH)3H 多元醇型 RO(CH2CH2O)nH 脂肪醇 聚氧乙烯醚 表面活性劑 表面活性劑的物性 ? 表面張力： 是指一種使表面分子具有向內運動的趨勢 ， 并使表面自動收縮至最小面積的力 。 這就是當一滴單一成分的液體在恒溫 、 恒壓條件下達平衡時 ， 則總呈球狀 ， 即具有最小的表面積 。 由于表面分子受力不平衡而產生的張力 。 ? 表面張力是以液體表面伸展一個單位面積所需單位長度的力來表示 ， 其單位為 N/cm。 表面張力 表面活性劑 表面活性劑可顯著降低表面張力，并與其濃度有關。 溶液的表面張力與濃度的關系 表面活性劑 常用表面活性劑性能參數 CMC 在表面張力對濃度繪制的曲線上會出現轉折。繼續(xù)增加活性劑濃度，表面張力不再降低。 臨界膠束濃度 ( CMC ) (Critical Micelle Concentration) 表面活性劑溶液中 開始形成膠束的最低濃度稱為 臨界膠束濃度。 表面活性劑 表面活性劑濃度變大 C CMC 分子在溶液表面定向排列，表面張力迅速降低。 C ＝ CMC 溶液表面定向排列已經飽和，表面張力達到最小值。開始形成小膠束。 C CMC 溶液中的分子的憎水基相互吸引，分子自發(fā)聚集，形成球狀、層狀膠束，將憎水基埋在膠束內部。 表面活性劑 膠束 分散在水中的表面活性劑分子以其非極性部位自相結合，形成憎水基向里、親水基朝外的多分子聚集體，稱為締合膠體或膠束，呈近似球狀、層狀或棒狀。 表面活性劑 表面活性劑在水中隨著濃度增大，表面上聚集的活性劑分子形成定向排列的緊密單分子層，多余的分子在體相內部也三三兩兩的以憎水基互相靠攏，聚集在一起形成膠束， 這開始形成膠束的最低濃度稱為臨界膠束濃度。 這時溶液性質與理想性質發(fā)生偏離，在表面張力對濃度繪制的曲線上會出現轉折。繼續(xù)增加活性劑濃度，表面張力不再降低，而體相中的膠束不斷增多、增大。 表面活性劑 表面活性劑溶液的一些物理性質如 電導率 、滲透壓、表面張力、濁度、密度、增容性、洗滌性、光散射以及顏色變化等在臨界膠束濃度時都有顯著變化，通過測定這些顯著變化的轉折點，就可獲知臨界膠束濃度。 表面活性劑 臨界膠束濃度值 : 離子型 表面活性劑在 104~102mol/L范圍內， 非離子型 表面活性劑在 104mol/L以下。 ? 使用表面活性劑時濃度一般要比臨界膠束濃度稍大些，否則其表面活性的性能不能充分發(fā)揮。 表面活性劑 常用表面活性劑性能參數 親水親油平衡值 （ Hydrophile Lipophile Balance 簡稱 HLB ） ? HLB值是指表面活性劑分子中親水基的強度與親油基的強度之比值。 ? HLB值的大小表示了表面活性劑親水性的大小。 HLB值大，則表面活性劑親水性大； HLB值小，則表面活性劑親油性大； 表面活性劑 可根據 HLB值選擇合適的表面活性劑。例如： HLB值在 2～ 6之間