【正文】 效率 ↑。 第一節(jié) 表面張力的降低 一 、 效率 定義：即降低溶劑表面張力至一定值時(shí) ， 所需表面活性劑的 濃度 。 醇類(lèi)對(duì)非離子表面活性劑 cmc的影響與離子型相反：醇的 加入 ， cmc↑。 碳鏈 ↑,cmc↓。 （ 2） 非離子型表面活性劑： T↑， 溶解度 ↓， 甚至轉(zhuǎn)為不溶于 水的渾濁液 ， 此時(shí)溫度稱(chēng) “ 濁點(diǎn) ” ， 濁點(diǎn)以上不溶于水 ， 濁點(diǎn)以 下溶于水 。 T↑， 分 子動(dòng)能 ↑， 分子距離 ↑， 親水性 ↓， 有利于膠束形成 ， cmc↓。C 12H25SO4－ cmc為 4 105mol 反離子對(duì)表面活性劑 cmc值影響不大 ， 但假如反離子本身 就是表面活性劑離子 ， 則對(duì) cmc↓明顯 ， 且隨反離子疏水基 ↑， cmc↓更明顯 。 表面活性劑的親水基 。 ② 疏水鏈含有不飽和鍵時(shí) ， cmc↑。 ① 離子型表面活性劑每增加一個(gè) C， cmc下降近一半 。 結(jié)論 表面活性劑的潤(rùn)濕、滲透作用因界面吸附，所以只要濃度稍大 于 cmc即可；而乳化、分散、增容和洗凈作用濃度要大于 cmc很 多才顯示效果。 （ 2） 測(cè)定膠束大?。ň奂瘮?shù)）的方法：光散射法、擴(kuò)散 —粘度 法、超離心法、電泳法 。 （ 根據(jù)體系能量最低最為穩(wěn)定原則 。 膠束的形成是表面活性劑為了增加體系的穩(wěn)定性 。 在稀溶液中 ， 膠束一般呈球狀 。 （ 2） 非離子型表面活性劑：其膠束是由分子締合而成的 ， 不帶 電 ， 不屬于膠體電解質(zhì) 。 （ 2） 圖 （ c） ： 表面活性劑疏水基相互聚集 ， 盡可能減少疏水基與水的接觸 ， 而降低體系的自由能 。 三 、 溶液中膠束的形成 。 實(shí)驗(yàn)表明： cmc為一個(gè)窄的濃度范圍 ， 不是一個(gè)確定的數(shù) 值 。 若再增加溶液濃度 ， 不能提高表面吸附 ， 而只是溶液內(nèi)部 表面活性劑分子或離子個(gè)數(shù)不斷增多 ， 使表面活性劑疏水機(jī)疏 水基相互吸引分子締合 ， 親水基朝外 ， 與水相接觸出現(xiàn)成團(tuán)結(jié) 構(gòu) ， 使體系穩(wěn)定 。 第二節(jié) 表面活性劑膠束形成及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 一 、 現(xiàn)象解釋 ， 表面活性劑分子或離子含量極低 ， 此時(shí)溶 液相當(dāng)于純水溶液 ， 水與空氣幾乎直接接觸 ， 接近于純水狀態(tài) 。 ） 由上分析：表面活性劑各種性質(zhì)的突變都在一特定范圍內(nèi) ， 此濃度與轉(zhuǎn)折點(diǎn)濃度 相符 。 同時(shí)碳 鏈增增長(zhǎng) ， 增溶作用提高 。 可表示各種依數(shù)性 。 （ 2） 非離子表面活性劑無(wú)導(dǎo)電性和溶解度特征 因?yàn)椋簩?dǎo)電性是針對(duì)溶液中正 、 負(fù)離子而言的 ， 非離子型不能 電離產(chǎn)生離子； 非離子型的溶解度在低溫時(shí)就易溶 ， 并隨著 T↑， 溶解度 ↓， 出現(xiàn)渾濁 。 如上圖 32為離子型表面活性劑，隨濃度的增加，摩爾電導(dǎo) 率也有一點(diǎn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)， 且隨碳鏈（親油基）增長(zhǎng)，發(fā)生改變的轉(zhuǎn)折點(diǎn)濃度更低，更明 顯。 （ 2） 電導(dǎo)率：由物理學(xué)可知：導(dǎo)體電阻 電導(dǎo)率是電阻率的倒數(shù) ， 即 式中： －電阻率 ， －導(dǎo)體長(zhǎng) ， －導(dǎo)體截面積 。 下面重點(diǎn)研究表面活性劑水溶液的一些性質(zhì)。 下面以十二烷基磺酸鈉為例，說(shuō)明典型的表 面活性劑的物理化學(xué)性質(zhì)隨濃度變化的關(guān)系。 表面活性的一般性質(zhì) :溶解度 、 化學(xué)穩(wěn)定性 。 （ 3） 改變了固體表面的表面張力 、 潤(rùn)濕性 、 滲透性 。 因?yàn)椋何絼?（ 棉 、 毛等 ） 在水中表面大多帶負(fù)電荷 。 （ 3） PH值： A 、 對(duì)于非離子表面活性劑影響不大 。 影響吸附因素 。 從吸附等溫線可了解固體表面的吸附量 與溶液濃度變化關(guān)系 。 吸附機(jī)理 溶液在固體表面的吸附比液 —液吸附復(fù)雜 。 如果對(duì)混合體 系提純 ， 則表面張力最低值現(xiàn)象消失 ， 所以表面張力最低值 現(xiàn)象出現(xiàn)與否 ， 看成是表面活性劑純度的一種度量 。 形式： （ 1） 在陰離子表面活性劑中加入少量陽(yáng)離子表面活性劑 ， 可 大大降低表面張力 ， 出現(xiàn)明顯表面張力最低值現(xiàn)象 。 四 、 表面張力最低值現(xiàn)象 。 由表看出濃度大于 600 106mol/L后 ， 分子所占面積變化很小 ， 此時(shí)分子排列緊密 。 三 、 表面活性劑在溶液表面的吸附狀態(tài) 以常見(jiàn)的十二烷基硫酸鈉為例： C12H25SO4Na（ 01mol/lNaCl溶液 ) 若分子 “ 平躺時(shí) ” ， 分子所占面積約為 1nm2。 同類(lèi)型表面活性劑混合物吸附 。 當(dāng)發(fā)生表面活性劑吸附后 ， 必然改變體系的界面狀態(tài) ， 而影 響界面性質(zhì) ， 從而產(chǎn)生一系列重要作用如濕潤(rùn) 、 乳化 、 起泡 、 凈 洗等 。 （ 2） 固 —液界面：吸附前后液體的濃度變化 （ 減小 ） 。 （ 氣 固界面 ） 以上兩例均發(fā)生了吸附現(xiàn)象 。 作業(yè)： 用兩個(gè)式子表示表面張力 ， 并分別對(duì)表面張力定義 。 若要保持穩(wěn)定 ， 即應(yīng)保持內(nèi)外同一水平面上的壓力處處相等 。 而對(duì)于空氣中的氣泡 （ 肥皂泡 ） ：氣泡具有兩個(gè)氣 —液 界面 ， 所以： △ р=4γ/ρ 這表明一個(gè)肥皂泡 ， 它的泡內(nèi)壓力比外壓力大 ， 因此吹出肥 皂泡后 ， 不堵住口 ， 泡很快縮小 ， 直至縮成液滴 。 球缺底面圓周長(zhǎng)為 2пR 垂直分力在圓周上的合力： F=2пRγcosα 彎曲也面對(duì)于單位水平面上的附加壓力 （ 壓強(qiáng) ） ： △ р=F/A 即： 0??p)11(21 RRp ??? ? 此方程說(shuō)明 : （ 1） 彎曲液面的附加壓力與液體表面張力成正比 。 壓力及其它因素對(duì)表面張力的影響 。 （ 4） 從另一角度分析表面張力 。 表面張力產(chǎn)生的原因 由于物質(zhì)不同，分子間的作用力不同，在同一物質(zhì)內(nèi)部，分 子受力是平衡的，在界面處是不平衡的。通常以 mN/m為單位。 毒性大小順序?yàn)椋宏?yáng)離子表面活性劑＞陰離子表面活 性劑＞非離子表面活性劑 。 復(fù)習(xí)：離子型 、 非離子型表面活性劑的溶解度隨溫度變化的關(guān) 系表面活性劑的化學(xué)穩(wěn)定性 (酸 、 堿穩(wěn)定性 ， 無(wú)機(jī)穩(wěn)定性等 ) 一、全球性環(huán)境問(wèn)題 人口 、 資源 、 環(huán)境已是當(dāng)今世界環(huán)境科學(xué)所關(guān)注的三大問(wèn) 題 。 氧化穩(wěn)定性 離子型表面活性劑中磺酸鹽類(lèi)和非離子型中聚氧乙烯醚型抗 氧性好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。 （ 3） 非離子型表面活性劑在酸 、 堿液中均較穩(wěn)定 ， 但環(huán)氧乙 烷 加成物例外 ?？死蛱攸c(diǎn)和濁點(diǎn)分別是離子型表面活性劑和 非離子型表面活性劑的特征反映。 導(dǎo)入：表面活性劑的一般性質(zhì)包括：溶解度和化學(xué)穩(wěn)定性 。 （ 2）磺酸鹽類(lèi) RSO3M 如： 601洗滌劑、 ABS、 拉開(kāi)粉 BX、胰加漂 T等。 三 、 表面活性劑的分類(lèi) 四大類(lèi)分類(lèi)法（ ISO分類(lèi)） 分為離子型表面活性劑、非離子型表面活性劑、結(jié)構(gòu)混合 型、特殊類(lèi)型四類(lèi)； 按用途分類(lèi) 凈洗劑、精練劑、潤(rùn)濕劑、滲透劑、分散劑、乳化劑、 起 泡劑、消泡劑、勻染劑、緩染劑、固色劑、剝色劑、 柔軟劑、 防水劑、阻燃劑、抗靜電劑等。 二、表面活性劑 對(duì)于純凈的液體而言，表面張力大小與物質(zhì)本 身濕度、壓強(qiáng)有關(guān)。 導(dǎo)入：印染助劑中用量最多的表面活性劑的基本知 識(shí) 。 二、紡織染整助劑分類(lèi) 根據(jù)生產(chǎn)工藝分： （ 1 ） 紡織助劑 （ 2 ） 印染助劑 印染助劑 （ 1）無(wú)機(jī)物 食鹽、 鹽酸、保險(xiǎn)粉（ Na2S2O4） 等。染整助劑及其應(yīng)用 鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院化學(xué)工程系 主講：陳喻 第一章 總論 日常生活中常用的肥皂、洗衣粉均可清洗污垢， 食鹽可以作為固色劑。 作用：提高紡織品的質(zhì)量，改善加工效果，提高 生產(chǎn)效率，簡(jiǎn)化生產(chǎn)過(guò)程，降低生產(chǎn)成本。 發(fā)展概論 我國(guó)印染助劑的潛力是巨大的 （ 1）新型助劑的研究開(kāi)發(fā)和使用 （ 2）復(fù)配型助劑的開(kāi)發(fā)和使用 復(fù)習(xí)：印染助劑在染整工業(yè)中的主要用途。在表面現(xiàn)象中最突出的是表面張力。 結(jié)構(gòu)表示方法 如圖 1－ 2所示 一部分溶于水 ， 另一部分易從水中逃離 ， 具有雙重性 。 （ 1）羧酸鹽類(lèi) RCOOM 如：肥皂、雷米邦 A等。 特殊類(lèi)型 作業(yè)： 表面活性劑的定義 、 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是什么 ？ 畫(huà)出水中加入表面活性劑后 ， 表面張力與溶液濃度的關(guān)系曲線 ？ 畫(huà)出水中加入表面活性劑后排列 ， 并標(biāo)出兩個(gè)部分 ？ 按 ISO分類(lèi)法分類(lèi)表面活性劑 ， 并寫(xiě)出陰離子表面活性劑的通式 ？ 表面活性劑的一般性質(zhì) 復(fù)習(xí)：表面活性劑的定義 、 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 、 表示方法 、 ISO分類(lèi)法 。（如下圖所示） 非離子型表面活性劑 一般情況下，非離子型表面活性劑在低溫時(shí)易溶，溫度升 至一定程度后，溶解度下降，表面活性劑溶液混濁，表面活性 劑析出、分層。 （ 2） 陽(yáng)離子表面活性劑中酸液中穩(wěn)定而在堿液中不穩(wěn)定，但 季銨鹽耐酸、耐堿性均好。 無(wú)機(jī)鹽穩(wěn)定性 多價(jià)金屬離子對(duì)羧酸類(lèi)表面活性劑影響很大，容易產(chǎn)生鹽析。 生物降解性 定義：表面活性劑在自然界的微生物作用下，有機(jī)碳化合物 被逐漸分解，轉(zhuǎn)化成 CO2和 H2O等對(duì)環(huán)境無(wú)公害的物質(zhì)。 三 、 對(duì)人體健康的影響 LD50、 LC50、 ECO50等參數(shù) 。 表面張力：增加單位面積時(shí)，液體表面自由能的增值，即 表面過(guò)剩自由能。 外 層：受力不對(duì)稱(chēng) ， 向下的力大于向上的力 ， 所以產(chǎn)生了表面分 子受到指向液體內(nèi)部并且垂直于表面的引力 。 （ 3） 表面張力定義 。 溫度對(duì)表面張力的影響 。 (2)垂直分力指向液體內(nèi)部 ， 其單位周長(zhǎng)的垂直分力為 γcosα α為表面張力與垂直分力的夾角 。 此式適用于計(jì)算小液滴的附加壓力 。 凸： △ р=рlрg 凹： △ р0 ∴ △ рl〈 △ рg即液相壓力 рl小于大氣壓力 рg 壓差 △ р=2γ/ρ ρ—為凹液面的曲率半徑 ， 也是毛細(xì)管半徑 。 結(jié)論 ：表面張力的存在是彎曲液面產(chǎn)生附加壓力的根本原因 ， 而毛細(xì)現(xiàn)象則是彎曲液面具有附加壓力的必然結(jié)果 。 (固 液界面 ) Cl2經(jīng)過(guò)活性炭被吸收 。 吸附劑：活性劑 吸附質(zhì)： Cl2（ 被吸附的物質(zhì) ） 分類(lèi)：物理吸附：范德華力 化學(xué)吸附：化學(xué)鍵 吸附量的測(cè)定： （ 1） 氣體的吸附：通過(guò)測(cè)量固體或液體吸附前后的重量 （ 增 加 ） ， 或測(cè)定吸附前后氣體的壓力差 。 由于表面活性劑分子結(jié)構(gòu)中含有親水基和疏水基 ， 因而在溶 液中 ， 它易于從內(nèi)部遷移而富集于溶液表面 （ 或界面 ） 易發(fā)生界 面吸附 。 （ 2） 無(wú)機(jī)物等物質(zhì)自動(dòng)減小在表面的濃度使得表面濃度低于本體濃度 — 負(fù)吸附 。 非離子與離子型表面活性劑混合 。L1附近 ,表面吸附分子成較緊密的直立排列 。 推出 ：一種好的表面活性劑應(yīng)在濃度極稀時(shí)就達(dá)到吸附飽 和狀態(tài) 。 意義：表面張力最低值現(xiàn)象作為表面活性劑純度的量度 。 如圖 28所示 ， 實(shí)際應(yīng)用時(shí) ， 往往將不同 的表面活性劑混合復(fù)配 ， 以獲得更好的效果 。 測(cè)定表面活性劑濃度的方法： 對(duì)抗作用滴定法：用于離子型 ， 對(duì)濃度較高時(shí)不適用 。 （ 1） 定義： 吸附等溫線是指在一定溫度下 ， 吸附量與溶液濃度 之間的平衡關(guān)系曲線 。 Langmuir吸附的前提條件： A、 單分子層吸附； B、 吸附劑表面是均勻的； C、 溶液的溶劑和溶質(zhì)在表面上有相同分子面積； D、 溶液內(nèi)和表面性質(zhì)皆為理想態(tài) ， 即無(wú)分子間的作用 。 b、 非離子型： T升高 ， 分子運(yùn)動(dòng)加劇 ， 分子距離增大 ， 作用 力 （ 親水性 ） 減小 ， 溶解度下降 ， 逃離水而吸附于固體上的 量增大 。 （ 4） 不同類(lèi)型表面活性劑 A、 對(duì)于水中的離子型表面活性劑 ， 陽(yáng)離子表面活性劑易吸 附 。 （ 2） 增加了溶膠分散體的穩(wěn)