第 1 頁 第八章第八章 表面活性劑的功能與作用表面活性劑的功能與作用 第 2 頁 增溶作用增溶作用 1 定義 是指由于表面活性劑膠束的存在 使得在溶劑中難 溶甚至不溶的物質(zhì)溶解度顯著增加的作用 例 乙基苯幾乎不溶于水 但在1L 0 3mol L的十 六酸鉀溶液中可溶解達(dá)到50g 又如 室溫下苯在水中的溶解度上 每100g只能 溶解0 07g苯 但在10 的油酸鈉水溶液中 苯的 溶解度達(dá)到7g 100g 增加了100倍 第 3 頁 增溶作用增溶作用 2 特點(diǎn) 與表面活性劑cmc有密切關(guān)系 在表面活性劑濃度小于其臨界膠團(tuán)濃度時(shí) 有機(jī)物 溶解度很小而且不隨表面活性劑濃度改變 在臨界膠團(tuán)濃度以上則溶度大為增加 并隨表面活 性劑濃度增加迅速上升 表面活性劑溶液濃度超過臨界膠團(tuán)濃度越多 微 溶物也就溶解得越多 由此推論 微溶物溶度之增加與溶液中膠團(tuán)形成有 密切關(guān)系 第 4 頁 增溶作用增溶作用 2 特點(diǎn) 第 5 頁 增溶作用增溶作用 2 特點(diǎn) 與有機(jī)物溶于混合溶劑有本質(zhì)區(qū)別 增溶作用是被增溶物進(jìn)入膠團(tuán) 而不是提高了增溶 物在溶劑中的溶解度 以苯為例 它在水中的溶度可因加入乙醇而大大 增加 不過 為此加入的乙醇量比較大 這是由 于乙醇改變了溶劑水的性質(zhì)的結(jié)果 叫做水溶助長 作用或助溶作用 與之不同 在加溶作用中表面活 性劑的用量相當(dāng)少 溶劑的性質(zhì)應(yīng)無明顯的變化 第 6 頁 增溶作用增溶作用 2 特點(diǎn) 與有機(jī)物溶于混合溶劑有本質(zhì)區(qū)別 第 7 頁 增溶作用增溶作用 2 特點(diǎn) 加溶作用也不同于乳化作用 乳化作用是不溶液體分散于水中或另一液體中 形 成熱力學(xué)上不穩(wěn)定的多相體系 而加溶作用可使被 增溶物的化學(xué)勢降低 使體系更加穩(wěn)定 是自發(fā)進(jìn) 行的過程 所形成的是熱力學(xué)上穩(wěn)定的均相體系 第 8 頁 增溶作用增溶作用 3 方式 通過X射線衍射 紫外光譜及核磁共振等分析方 法 研究發(fā)現(xiàn)增溶作用主要有四種方式 1 非極性分子在膠束內(nèi)核的增溶 飽和脂肪烴 環(huán)烷烴以及 其它不易極化的化合物 一 一般是被加溶于膠團(tuán)的內(nèi) 核之中 就像溶于非極性 碳?xì)浠衔镆后w中一樣 第 9 頁 增溶作用增溶作用 3 方式 2 在表面活性劑分子間的增溶 對于分子結(jié)構(gòu)與表面活性劑相似的極性 有機(jī)化合物 如長鏈醇 胺 脂肪酸和 極性染料等兩親分子 被增溶物的非極 性碳?xì)滏湶迦肽z束內(nèi)部 其極性頭插入 表面活性劑極性基之間 通過氫鍵或偶 極分子相互作用聯(lián)系起來 第 10 頁 增溶作用增溶作用 3 方式 3 在膠束表面的吸附增溶 某些小的極性分子及染料既不易溶 于水也不易溶于非極性烴 如苯二甲酸 二甲酯以及一些染料 它們是采取吸著于膠團(tuán)表面區(qū)域或 部分進(jìn)入表面活性劑極性基層而加溶 一些高分子物質(zhì) 甘油 蔗糖等也采用 此種方式增溶 第 11 頁 增溶作用增溶作用 3 方式 4 聚氧乙烯鏈間的增溶 以聚氧乙烯基為親水基團(tuán)的非離子 表面活性劑 通常被增溶物被包藏在膠 束外層的聚氧乙烯鏈中 以這種方式增溶的物質(zhì)主要是較易極 化的碳?xì)浠衔?如苯 乙苯 苯酚等 短鏈芳香烴類化合物 第 12 頁 增溶作用增溶作用 4 增溶量變化順序 增溶量的順序?yàn)槟z團(tuán)柵欄層外殼 內(nèi)核柵欄層 膠團(tuán)內(nèi)核 膠 團(tuán)表面 即 4 2 1 3 盡管隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 測試手段更為先進(jìn)和精確 但 應(yīng)當(dāng)知道 增溶物在膠團(tuán)中的增溶位置受到多種因素的影 響可以有所變化 此外 增溶體系是動態(tài)平衡體系 即原始膠團(tuán)和指定分子 的增溶位置隨著時(shí)間變化而變化 增溶物在膠團(tuán)中的平均 存在時(shí)間僅約為10 6 10 10s 第 13 頁 增溶作用增溶作用 5 影響增溶作用的一些因素 1 表面活性劑結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響 對于飽和烴和極性小的有機(jī)物在同系列表面活性劑水溶液 中的增溶能力隨表面活性劑碳鏈增長而增加 這是由于此類增溶物通常主要增溶于膠團(tuán)內(nèi)核 表面活性 劑碳鏈增長 其cmc值減小 膠團(tuán)聚集數(shù)大 膠團(tuán)大小增 大 因而使此類增溶物增溶量增大 第 14 頁 增溶作用增溶作用 5 影響增溶作用的一些因素 1 表面活性劑結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響 第 15 頁 增溶作用增溶作用 5 影響增溶作用的一些因素 1 表面活性劑結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響 基本規(guī)律 表面活性劑的加溶能力受其類型的影響 也就是受其親水 基變化的影響 具有同樣疏水基的不同類型表面活性劑的加溶量常有如下 次序 非離子型 陽離子型 陰離子型 非離子表面活性劑溶液對脂肪烴的加溶作用隨其疏水基鏈 長增加而增加 但隨聚氧乙烯基鏈長增加而減小 離子型表曲活性劑極性基的變化也會影響其加溶能力 二 價(jià)金屬的烷基硫酸鹽比相應(yīng)的鈉鹽有較大的加溶能力 例如 1L 0 01mol L 十二烷基硫酸鈉溶液約加溶1g苯 而 同濃度的十二烷基硫酸鎂溶液則約溶解3 6g苯 第 16 頁 增溶作用增溶作用 5 影響增溶作用的一些因素 2 增溶物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的影響 增溶物無論處于膠團(tuán)中的何種位置 增溶量都與它們的分 子量 分子體積 構(gòu)型 分子極性等有關(guān) 烴類加溶一般規(guī)律 分子越大 也就是摩爾體積越大 加溶程度越小 脂肪烴與烷基芳烴 加溶的程度隨加溶物鏈長增加而減 小 隨其不飽和程度增加而增加 對于多環(huán)芳烴 加溶程度隨分子大小增加而下降 有分支的化合物與其直鏈異構(gòu)體的加溶程度一般相差不大 第 17 頁 增溶作用增溶作用 5 影響增溶作用的一些因素 2 增溶物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的影響 若烷烴的一個氫原子被極性基取代而變成極性化合物 則被表面活性劑溶液加溶的程度會大大增加 例如 正庚烷被 OH基取代而成為正庚醇后 在十四酸鉀水 溶液中的加溶量就增加很多 第 18 頁 增溶作用增溶作用 5 影響增溶作用的一些因素 3 無機(jī)電解質(zhì)的影響 對于離子型表面活性劑 電解質(zhì)的加入可降低其cmc值和增加膠團(tuán)聚集數(shù) 這將對增 溶作用產(chǎn)生2方面的影響 膠團(tuán)聚集數(shù)增加導(dǎo)致膠團(tuán)內(nèi)部容積增大 有利于增大增溶 于膠團(tuán)內(nèi)核的非極性有機(jī)物的增溶量 電解質(zhì)中表面活性劑離子的反離子使得膠團(tuán)中表面活性劑 離子端基間靜電斥力減小 柵欄層堆積密度增大 增溶于 此區(qū)域的極性有機(jī)物的增溶量將減小 第 19 頁 增溶作用增溶作用 5 影響增溶作用的一些因素 3 無機(jī)電解質(zhì)的影響 非離子型表面活性劑 電解質(zhì)的加入可增大非離子型表面活性劑膠團(tuán)的聚 集數(shù) 提高其對非極性有機(jī)物的增溶能力 不同無機(jī)離子對非離子型表面活性劑增溶能力的影 響與其對濁點(diǎn)影響順序相同 K Na Li Ca2 Al3 SO42 Cl 第 20 頁 增溶作用增溶作用 5 影響增溶作用的一些因素 4 非電解質(zhì)的影響 極性有機(jī)物 如長碳鏈醇 胺和酚等的加入可提高非極性增溶物在離子 型表面活性劑溶液中的增溶能力 這是因?yàn)闃O性有機(jī)物在構(gòu)成膠團(tuán)的表面活性離子間起間隔 作用 減小端基的電性排斥作用 并且不利于外界水相與 膠團(tuán)內(nèi)核的接觸 膠團(tuán)表面曲率半徑增大 膠團(tuán)內(nèi)核容量 增加 從而提高非極性有機(jī)物的增溶量 第 21 頁 增溶作用增溶作用 5 影響增溶作用的一些因素 4 非電解質(zhì)的影響 非極性有機(jī)物 非極性有機(jī)物的加入?？墒鼓z團(tuán)增大 有利于極性有機(jī)物 增溶于膠團(tuán)的柵欄層中 例如 在無正己烷存在時(shí)染料Orange OT在0 2 mol L十二 酸鉀溶液中增溶量為每摩爾十二酸鉀0 0039 mol染料 每 升上述十二酸鉀溶液中加入3 92mL正已烷后 Orange OT 的增溶量增至每摩爾十二酸鉀0 0064 mol染料 第 22 頁 增溶作用增溶作用 5 影響增溶作用的一些因素 5 溫度的影響 一般來說 溫度對離子型表面活性劑的cmc和膠團(tuán) 聚集數(shù)影響較小 因此 對于大多數(shù)離子型表面活性劑溶液 溫度升 高熱運(yùn)動使膠團(tuán)中可供容納增溶物的空間增大 提 高增溶物在膠團(tuán)中的溶解度 在非離子型表面活性劑溶液中溫度對增溶作用的影 響常與增溶物的性質(zhì)有關(guān) 對于非極性增溶物 溫度升高增溶量增大 溫度升 高至表面活性劑濁點(diǎn)時(shí)增溶量常出現(xiàn)最大值 溫度 繼續(xù)升高 增溶量急劇降低 第 23 頁 增溶作用增溶作用 6 混合表面活性劑體系的增溶作用 一般來說 兩種同類型的離子型表面活性劑混合物的增溶 與混合物的組成有關(guān) 當(dāng)其中一種表面活性劑的濃度很低時(shí) 其降低cmc和增加增 溶能力與加入其它電解質(zhì)的作用相似 當(dāng)兩種面活性劑的濃度都較大時(shí) 將形成混合膠團(tuán) 混合 膠團(tuán)的增溶能力大 但若相對含量少的表面活性劑碳鏈長 度明顯小于主要組的 增溶能力將降低 第 24 頁 增溶作用增溶作用 6 混合表面活性劑體系的增溶作用 第 25 頁 增溶作用增溶作用 7 其它兩親分子有序組合體中的加溶其它兩親分子有序組合體中的加溶 除了膠團(tuán)以外的其它兩親分子有序組合體 如囊泡和由表 面活性劑吸附于固體表面形成的表面膠團(tuán) 吸附膠團(tuán) 也具 有加溶作用 在這些體系中的加溶作用 近期引起多方面 的興趣 在囊泡體系中的加溶 由天然的或合成的兩親分子形成的脂質(zhì)體和囊泡可以同時(shí) 加溶水溶性和油溶性物質(zhì) 前者存身于囊泡的內(nèi)外水相之中 其本質(zhì)屬于包藏 水不 溶性或微溶的有機(jī)物的加溶與一般膠團(tuán)的加溶作用相似 是存身于構(gòu)成囊泡的兩親分子雙層之中 第 26 頁 增溶作用增溶作用 7 其它兩親分子有序組合體中的加溶其它兩親分子有序組合體中的加溶 在囊泡體系中的加溶 極性有機(jī)物如醇 酸 酚等通常將其頭基固定在囊 泡的極性基或離子型基團(tuán)層中 而它們的非極性的 碳?xì)浠鶆t存在于囊泡的碳?xì)湮^(qū)之中 不過 當(dāng)加 溶量大的時(shí)候 帶有極性基的加溶物也會在疏水部 分有一定的分布 芳烴的性質(zhì)介于高度極性化合物 和脂肪經(jīng)之間 其加溶位置也介于兩者之間 第 27 頁 增溶作用增溶作用 8 反膠團(tuán)的加溶作用 非水溶劑中的反膠團(tuán)也有加溶作用 這時(shí) 極性的物質(zhì) 特別是水和水溶液 被加溶到 非水溶劑的體系之中 加溶物存身于反膠團(tuán)的極性 內(nèi)核之中和附近 反膠團(tuán)的加溶作用 長期以來由于與干洗 防腐等 應(yīng)用密切相關(guān)而引起研究的興趣 近期更由于用作 有機(jī)反應(yīng)和酶促反應(yīng)的微反應(yīng)器而受到重視 第 28 頁 增溶作用增溶作用 8 反膠團(tuán)的加溶作用 適于在非極性溶劑中加溶水的表面活性劑 適于在非極性溶劑中加溶水的表面活性劑必須能溶于有機(jī) 溶劑 只有少數(shù)離子型表面活性劑能達(dá)到這個要求 最常用的陰離子表面活性劑是二烷基磺基琥珀酸鹽 以及 脂肪酸的胺皂和二壬基萘磺酸鹽 常用的陽離子表面活性劑有十二胺羧酸鹽 雙十二烷基二 甲基鹵化銨以及鹵化二乙基己基銨 非離子表面活性劑易溶于脂肪烴和芳香烴中 應(yīng)用較多 第 29 頁 增溶作用增溶作用 9 加溶作用對表面活性劑體系性質(zhì)的影響 添加劑加溶到膠團(tuán)中會使聚集體的許多性質(zhì)發(fā)生變化 如 降低臨界膠團(tuán)濃度 降低非離子表面活性劑的濁點(diǎn) 改變 聚集體的尺寸和形狀 引起膠團(tuán)的球 棒轉(zhuǎn)化 改變體系 的流動性 改變體系的加溶能力等 在離子型表面活性劑溶液中加溶了難溶的極性有機(jī)物使臨 界膠團(tuán)濃度降低 非離子型表面活件劑體系的濁點(diǎn)在應(yīng)用上有重要意義 難 溶有機(jī)物的加溶會改變體系的濁點(diǎn) 升高或降低 第 30 頁 增溶作用增溶作用 9 加溶作用對表面活性劑體系性質(zhì)的影響 1 濁點(diǎn)升高 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 的壬基酚九聚 氧乙烯醚溶液和十二烷基酚九 聚氧乙烯醚溶液的濁點(diǎn)隨加溶 庚烷量改變的曲線 可以看出 溶液加溶庚烷后 可使?jié)狳c(diǎn)升高約20 第 31 頁 增溶作用增溶作用 9 加溶作用對表面活性劑體系性質(zhì)的影響 2 濁點(diǎn)降低 極性的香料分子的加溶會降低體系的濁點(diǎn) 如圖為為0 01mol L的十六烷 基十聚氧乙烯醚溶液中加溶丁 子香酚和芳樟醇對溶液濁點(diǎn)的 影響 曲線表明 加溶香料以后 可以使體系的濁點(diǎn)降低幾十度 第 32 頁 增溶作用和微乳狀液增溶作用和微乳狀液 9 加溶作用對表面活性劑體系性質(zhì)的影響 3 對膠團(tuán)尺寸影響 加溶不僅影響臨界膠團(tuán)濃度和非離子型表面活性劑的濁 點(diǎn) 而且會改變膠團(tuán)的尺寸 如圖為為0 01mol L的十六烷 基十聚氧乙烯醚溶液中加溶丁 子香酚 A 和芳樟醇 B 對膠團(tuán) 直徑的影響 需要說明 加溶對聚集體系 的這些影響都隨加溶物的性質(zhì) 改變 第 33 頁 增溶作用和微乳狀液增溶作用和微乳狀液 9 加溶作用對表面活性劑體系性質(zhì)的影響 4 有機(jī)物加溶對囊泡性質(zhì)的影響 聚集體尺寸改變 通常非極性加溶物的影響較 小 而極性加溶物會使之變大 第 34 頁 增溶作用和微乳狀液增溶作用和微乳狀液 9 加溶作用對表面活性劑體系性質(zhì)的影響 5 有機(jī)物加溶對囊泡性質(zhì)的影響 包藏功能 通常使之削弱 導(dǎo)致包藏物 泄漏 可以看出極性加溶物的影響 比非極性加溶物大 但并不是 極性越強(qiáng)影響越嚴(yán)重 第 35 頁 增溶作用和微乳狀液增溶作用和微乳狀液 10 應(yīng)用 乳液聚合 石油開采 膠片生產(chǎn) 洗滌去污 有機(jī)反應(yīng)膠團(tuán)催化 干洗 生物 醫(yī)藥 等方面 第 36 頁 乳化與破乳作用乳化與破乳作用 8 2 1 概述 1 相關(guān)概念 乳化作用是在一定條件下使互溶的兩種液體形成一 定穩(wěn)定性的液液分散體系的作用 在此分散體系中被分散的液體 分散相 以小液珠 形式分散于連續(xù)的另一種液體 分散介質(zhì) 中 此 體系稱為乳狀液 為了進(jìn)行乳化作用和得到有一定穩(wěn)定性的乳狀液必 須加入的第三種 或自然形成 物質(zhì)稱為乳化劑 乳化劑大多為各種類型的表面活性劑 高分散的 固體粉末狀物質(zhì)也有作乳化劑的 第 37 頁 乳化與破乳作用乳化與破乳作用 8 2 1 概述 2 日常應(yīng)用 金屬切割人造黃油冰激凌金屬切割人造黃油冰激凌 殺蟲劑殺蟲劑瀝青瀝青護(hù)膚品護(hù)膚品 第 38 頁 乳化與破乳作用乳化與破乳作用 8 2 1 概述 3 乳狀液的物理性質(zhì) 1 液珠大小 乳狀液的外觀常為乳白色不透明液體 乳狀液之名即由此 而得 乳狀液的這種外觀與其分散相質(zhì)點(diǎn)的大小密切相關(guān) 液珠大小外觀 大液滴 100 m 可分辯出兩相 1 m 乳白色乳狀液 0 1 1 m 藍(lán)白色乳狀液 0 05 0 1 m 灰色半透明液 90 為不潤濕 90 為潤濕 平衡接觸等于0或不存在則為鋪展 第 105 頁 潤濕作用 4 接觸角測量方法 1 平面固體上接觸角的測定 躺滴或貼泡法 小液滴和液餅法 垂片毛細(xì)升高法 斜板法 2 粉體上接觸角的測定 透過高度法 第 106 頁 潤濕作用 5 潤濕劑 能使液體潤濕或加速潤濕固體表面的表面活性劑稱為潤濕 劑 能使液體滲透或加速滲入孔性固體表面的表面活性劑 為滲透劑 潤濕劑能改變潤濕作用的基本原因是它可降低液體的表面 張力和固液界面張力 潤濕劑主要是陰離子和非離子表面活性劑 以水為溶劑的常用潤濕劑有 烷基硫酸鹽 烷基磺酸鹽 脂肪酸或脂肪酸酯硫酸鹽 羧酸鹽 磷酸酯等陰離子表面 活性劑 及含聚氧乙烯鏈的非離子表面活性劑 在有機(jī)溶劑介質(zhì)中潤濕劑多用高分子類表面活性劑 第 107 頁 分散和聚集作用分散和聚集作用 1 定義 分散作用 指把一種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)中以形成分散體系的作用 被分散的物質(zhì)叫分散相 另一種物質(zhì)叫分散介質(zhì) 分散過程分3個階段 使粉體潤濕 將附著于粉體上的空氣 以液體介質(zhì)取代 使固體粒子團(tuán)簇破碎和分散 阻止已分 散的粒子再聚集 溶液 懸浮液和類霧都是分散體系 聚集作用 分散相粒子以任意方式和受任何因素的作用而結(jié)合到一起 形成有結(jié)構(gòu)或無特定結(jié)構(gòu)的集團(tuán)的作用稱為聚集作用 形 成的這些集團(tuán)稱為聚集體 第 108 頁 分散和聚集作用分散和聚集作用 2 分散體系的分類 分散體系可以按分散相和分散介質(zhì)的聚集態(tài)分為8 類 第 109 頁 分散和聚集作用分散和聚集作用 3 分散劑 使分散體系形成并使其穩(wěn)定的外加物質(zhì) 分散劑應(yīng)具有下述特點(diǎn) 良好的潤濕性質(zhì) 能使分體表面和內(nèi)孔都能潤濕并使其分散 便于分散過程的進(jìn)行 要有助于粒子的破碎 在濕磨時(shí)要能使稀懸浮體黏度降低 能穩(wěn)定形成的分散體系 潤濕作用和穩(wěn)定作用都要求分散劑能在固定粒子表面上吸附 第 110 頁 分散和聚集作用分散和聚集作用 3 分散劑 無機(jī)分散劑 無機(jī)分散劑主是是弱酸或中等強(qiáng)度弱酸的鈉鹽 鉀鹽和銨 鹽 是以靜電穩(wěn)定機(jī)制使分散體系穩(wěn)定 常用的無機(jī)分散 劑都是不同分子量的某些化合物的混合物 如多磷酸鹽 聚硅酸鹽 聚鋁酸鹽等 無機(jī)鹽作為分散劑必須有其特殊的分子結(jié)構(gòu)才使其與粒子 表面有強(qiáng)烈的作用 例如 磷酸不能用做分散劑 而多磷 酸鹽Nan 2PnO3n 1 n 2 偏磷酸鹽NanPnO3n 就可穩(wěn)定二氣 化鈦和氧化鐵在水介質(zhì)中的分散體系 多磷酸鹽羧基的解 離常數(shù)隨pH值不同而變化 它不適于在酸性介質(zhì)中使用 因?yàn)樗鼘⒔怆x為正磷酸 而后者不能用做分散劑 第 111 頁 分散和聚集作用分散和聚集作用 3 分散劑 低分子量有機(jī)分散劑 低分子量有機(jī)分散劑即為常用陰離子型 陽離子型 非離 子型 兩性型等表面活性劑 陰離子型分散劑 這種分散劑的陰離子吸附于粒子表面使其帶有負(fù)電荷 粒 子間的靜電排斥作用使分散體系得以穩(wěn)定 常用的有直鏈 烷基苯磺酸鹽 十二烷基硫酸鈉 磷酸酯等 陽離子型分散劑 在親油介質(zhì)中陽離子型分散劑是有效的 在這種情況下 分散劑電荷端基吸附于負(fù)電性粒子表面 碳?xì)滏溋粼诮橘|(zhì) 中 在水中陽離子分散劑常可引起絮凝 高昂的價(jià)格 對 介質(zhì)pH值的敏感性也是陽離子型分散劑在水分散劑體系中 應(yīng)用受到限制的原因 第 112 頁 分散和聚集作用分散和聚集作用 3 分散劑 低分子量有機(jī)分散劑 非離子型分散劑 非離子型分散劑在粒子表面吸附時(shí)以其親油基團(tuán)吸附 而 親水基團(tuán)形成包圍粒子的水化殼 不受介質(zhì)pH的影響 對 電解質(zhì)不太敏感 并且 其親水 親油平衡易于用調(diào)節(jié)氧乙 烯鏈的方法予以改變 最常用的非離子型分散劑是烷基酚聚氧乙烯醚 APE 脂 肪醇聚氧乙烯醚和聚氧乙烯脂肪酸脂 近年來 出于環(huán)?？紤] 后二者有取代APE的趨勢 鈦酸 酯 Ti OR 4 作為顏料的分散劑已有應(yīng)用 第 113 頁 分散和聚集作用分散和聚集作用 3 分散劑 高分子分散劑 高分子分散劑可以空間穩(wěn)定機(jī)制 有的帶電高分子可以靜 電穩(wěn)定機(jī)制使分散體系穩(wěn)定 因而這種分散劑常比有機(jī)小 分子分散劑更有效 在非水介質(zhì)中因其低的介電常數(shù)靜電穩(wěn)定機(jī)制不起作用 主要是空間穩(wěn)定機(jī)制的作用 為了保證空間穩(wěn)定作用和靜電穩(wěn)定作用有效果 分散劑必 須能粘附于粒子表面 均聚物可優(yōu)先于粒子表面結(jié)合 也 可以與溶劑結(jié)合 因而均聚物作為空間穩(wěn)定劑就不很有效 作為分散劑的共聚物可是無規(guī)共聚物或嵌段共聚物 第 114 頁 分散和聚集作用分散和聚集作用 3 分散劑 天然產(chǎn)物分散劑 天然產(chǎn)物分散劑包括聚合物和低分子量的物質(zhì) 如磷脂 脂肪酸 如魚油 等 無機(jī)氧化物在有機(jī)液體中的分散體系通?？捎煤铣呻x分子 分散劑制備 但陶瓷粉在有機(jī)溶劑中的分散體系卻用低分 子量的分散劑 如脂肪酸 脂肪酸酰胺 胺和酯等 有時(shí)帶有扭曲碳鏈的 脂肪酸可作為分散劑 而直鏈的卻無效 例如油酸是分散 劑 而硬脂酸不是 許多天然產(chǎn)物聚合物可用做分散劑或用于制造分散劑 如 多糖 纖維素衍生物 天然膠及其制品等 第 115 頁 分散和聚集作用分散和聚集作用 4 表面活性劑的分散作用 1 粉體的潤濕 液體中加入潤濕劑 表面活性劑 時(shí) 表面活性劑會 在液 氣界面 水為分散介質(zhì) 定向吸附 使氣液界面 張力降低 而且表面活性劑在固液界面以疏水鏈吸 附于固體粒子表面 親水基介入水相 因此有利于 接觸角變小 固體粒子被充分潤濕 第 116 頁 分散和聚集作用分散和聚集作用 4 表面活性劑的分散作用 2 固體粒子聚集體的破碎和分散 粒子團(tuán)的分散或破裂涉及粒子團(tuán)內(nèi)部的固固界面分離 在 形成粒子聚集體時(shí)總會存在有縫隙 若將這些縫隙看做是 等當(dāng)?shù)拿?xì)管 分散介質(zhì)將可能在這些縫隙中滲透 加入 表面活性劑時(shí) 表面活性劑可吸附在粒子微裂縫中 加深 微裂縫 減少固體質(zhì)點(diǎn)分散所需的機(jī)械功 有利于固體的 分散 第 117 頁 分散和聚集作用分散和聚集作用 4 表面活性劑的分散作用 3 防止固體微粒重新聚集 固體微粒在液體中的分散體系為熱力學(xué)不穩(wěn)定體系 微粒 聚集變大是自然趨勢 固體分散于液體中后 由于表面活 性劑降低了固液界面張力 增加了分散體系的熱穩(wěn)定性 并且可吸附在固體微粒的表面上 從而增加了防止微粒再 聚集的拋壘 因此 加入表面活性劑分降低粒子再聚集的 頃向 第 118 頁 分散和聚集作用分散和聚集作用 5 分散體系的聚集 區(qū)別聚沉 絮凝和聚集這三個術(shù)語是困難的 因?yàn)樗鼈儽?無實(shí)質(zhì)上的不同 只是習(xí)慣用法上的差異 有人建議以聚集作用為通用術(shù)語 以避開區(qū)分聚沉 絮凝 的困難 當(dāng)然也有人按照自己的習(xí)慣仍對聚沉 絮凝做細(xì) 致的區(qū)分 如有人認(rèn)為絮凝與聚沉在聚集機(jī)理上是不同的 絮凝是膠 體粒子被聚合物 包括聚合電解質(zhì) 聚集的作用 而聚沉 是用低分子量電解質(zhì)使其聚集的作用 第 119 頁 分散和聚集作用分散和聚集作用 5 分散體系的聚集 1 聚集作用機(jī)理 聚集作用 聚沉或絮凝 可看做兩步的過程 被分散粒子的去穩(wěn)定作用導(dǎo)致的粒子間排斥作用的減 弱 去穩(wěn)定的粒子相互聚集 粒子間的排斥力抑制聚集作用 而吸引力對抗排斥力利于 聚集作用 第 120 頁 分散和聚集作用分散和聚集作用 5 分散體系的聚集 2 絮凝劑 絮凝劑是在較低濃度就能使分散體系穩(wěn)定性并能提高聚集 速度的化學(xué)物質(zhì) 主要用于生活用水 工業(yè)用水和污水的處理 以除去其中 的無機(jī)和有機(jī)固體物 絮凝劑也用于固液分離 污泥脫水 紙料處理等 絮凝劑主要有無機(jī)絮凝劑和有機(jī)絮凝劑兩大類 有機(jī)絮凝 劑以高分子絮凝劑為主 第 121 頁 分散和聚集作用分散和聚集作用 5 分散體系的聚集 2 絮凝劑 無機(jī)絮凝劑 常用的有水溶性鋁鹽 鐵鹽 氧化鈣 硅酸鈉 酸 HCl H2SO4 堿 NaOH Ca OH 2 等 鋁鹽和鐵鹽有硫酸鋁 三氯化鋁 三氯化鐵 硫酸鐵等 它們在水中都以三價(jià)鋁 和三價(jià)鐵各種形態(tài)存在 另一類無機(jī)絮凝劑是無機(jī)高分子絮凝劑 常用的有聚合鋁 和聚合鐵 聚合鋁與聚合鐵絮凝機(jī)制以電性中和為主 它 們在水中能電離生成高價(jià)聚陽離子 這些聚陽離子吸附在 負(fù)電粒子表面中和粒子電荷而使聚集 第 122 頁 分散和聚集作用分散和聚集作用 5 分散體系的聚集 2 絮凝劑 有機(jī)絮凝劑 有機(jī)絮凝劑有表面活性劑 水溶性天然高分子化合物和合 成高分子化合物 其中以合成高分子絮凝劑應(yīng)用最為廣泛 天然高分子絮凝劑 如淀粉 纖維素衍生物 膠類等 分 子量小 絮凝效果差 應(yīng)用遠(yuǎn)比合成高分子絮凝劑少 但 近年來由甲殼素加工而成的絮凝劑受到重視 第 123 頁 分散和聚集作用分散和聚集作用 5 分散體系的聚集 2 絮凝劑 有機(jī)絮凝劑 第 124 頁 洗滌作用洗滌作用 冼滌過裎在在現(xiàn)代生活及生產(chǎn)中有著極為廣泛的應(yīng)用 洗滌作用是涉及千家萬戶的一種過程 從從古到今一直在不 斷應(yīng)用 除了大量地在日日常生活中應(yīng)用外 也越來越多地 應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)及其它各種生產(chǎn)中 小者如精密器件及機(jī)械 儀器的清洗等 大者如建筑物的清洗 甚至原油生生產(chǎn)中為提高采收率所用 的 活性水 驅(qū)油 微乳液驅(qū)油等 第 125 頁 洗滌作用洗滌作用 1 洗滌作用簡介 1 洗滌的基本過程 自浸浸在某種液體介質(zhì) 一般為水 中的固體表面去除污垢 的過程 在此過程中 借助于某些化學(xué)物質(zhì) 洗滌劑 以減弱污物 與固體表面的粘附作用 并施以機(jī)械力攪動 使污垢與固固 體表面分離而懸浮于液體介質(zhì)中 最后將污物洗凈 沖走 物品 污垢 洗滌劑物品 洗滌劑 污垢 洗滌劑 第 126 頁 洗滌作用洗滌作用 1 洗滌作用簡介 1 洗滌的基本過程 自浸浸在某種液體介質(zhì) 一般為水 中的固體表面去除污垢 的過程 在此過程中 借助于某些化學(xué)物質(zhì) 洗滌劑 以減弱污物 與固體表面的粘附作用 并施以機(jī)械力攪動 使污垢與固固 體表面分離而懸浮于液體介質(zhì)中 最后將污物洗凈 沖走 物品 污垢 洗滌劑物品 洗滌劑 污垢 洗滌劑 第 127 頁 洗滌作用洗滌作用 1 洗滌作用簡介 1 洗滌的基本過程 第 128 頁 洗滌作用洗滌作用 1 洗滌作用簡介 2 污垢的分類 一般污垢可分為油性污垢及固體污垢兩類 油性污垢 油性污垢主要來自人體分泌的皮脂和環(huán)境中的油狀物 皮脂由皮酯腺分泌 以膜狀覆蓋子皮膚表面而極難除去 它含有游離脂肪酸 油指 蠟烴 角鯊烯 膽固酵 脂肪 醇及各種脂肪酸酯等 其中 約有70 為可皂化物 第 129 頁 洗滌作用洗滌作用 1 洗滌作用簡介 2 污垢的分類 固體污垢 來自空氣中的塵埃 垃圾 硅質(zhì)污垢粒度從10 2000 m 其中2 0 2 m的微細(xì)致土粒鉆入纖維 極難除 去 固體污垢將在洗滌時(shí)產(chǎn)生再沉積 但黏附在衣服上的微累 粒子大都呈集合狀 有可能被除去 煙塵約40 200 m左右 易吸附在疏水性合成纖維織物 上 使顏色發(fā)暗 第 130 頁 洗滌作用洗滌作用 1 洗滌作用簡介 3 污垢的黏附 機(jī)械黏附 主要表面在固體塵土的黏附現(xiàn)象上 這種污垢幾乎可以用 單純的攪拌和振動力交去除 當(dāng)污垢粒子小于0 1 m時(shí) 很難去除 夾在纖維中間和凹 處的污垢也難以去除 第 131 頁 洗滌作用洗滌作用 1 洗滌作用簡介 3 污垢的黏附 靜電力黏附 水介質(zhì)中 靜電引力一般較弱 但有時(shí)污垢也可以通過靜 電引力黏附 如 纖維素和蛋白纖維的表面在堿性溶液中帶有負(fù)電 而 炭黑 氧化鐵等固體污垢粒子在此條件下帶正電 它們之 間可以通過靜電引力產(chǎn)生黏附 靜電結(jié)合力比機(jī)械結(jié)合力強(qiáng) 因此較難去除 第 132 頁 洗滌作用洗滌作用 1 洗滌作用簡介 3 污垢的黏附 化學(xué)結(jié)合力 極性固體污垢 如黏土 脂肪酸 蛋白質(zhì)等與纖維素的羥 基之間通過形成氫鍵或離子鍵的化學(xué)結(jié)合力而黏附在纖維 上 這類污垢用通常的洗滌方法很難去除 需要采取特殊的化學(xué)處理 使之分解 去除 第 133 頁 洗滌作用洗滌作用 1 洗滌作用簡介 3 污垢的黏附 分子間力黏附 物品和污垢以分子間范德華力 包括氫鍵 結(jié)合 例如 油污在各種非極性板材上的黏附 油污的疏水基通 過與板材間的范德華力 將油污吸附在高分子板材的表 面 污垢難以去除 天然纖維制品如棉 麻和絲制品與血漬的黏附等 第 134 頁 洗滌作用洗滌作用 2 影響洗滌作用的一些因素影響洗滌作用的一些因素 1 表面張力表面張力 表面張力是表面活性劑水溶液的一種重要的物理化學(xué)性 質(zhì) 而表面活性劑又是洗滌液中的主要成分和必需成分 故表面張力與洗滌作用的關(guān)系必然有一定的規(guī)律 大多數(shù)有優(yōu)良洗滌作用的洗滌劑水溶液 均具有較低的表 面張力和油 水界面張力 根據(jù)固體表面潤濕的原理 對干 一定的固體表面 較低的表面張力的液體有較好的潤濕性 能 從而才有可能進(jìn)一步起洗滌作用 此外 較低的表 界面張力有利于液體油污的清除 也有 利于油污的乳化 分散 因而有利于洗滌作用 第 135 頁 洗滌作用洗滌作用 2 影響洗滌作用的一些因素影響洗滌作用的一些因素 2 加溶作用 表面活性劑膠束增溶是除去基質(zhì)液體油污極為重要的一種 作用 有時(shí)比吸附作用更重要 這一作用取決于表面活性 劑的化學(xué)結(jié)構(gòu) 濃度及溫度 低濃度時(shí) 膠束呈球形 只有少量油污增溶其中 高濃度 高出cmc10 100倍 則類似微乳液 可增溶較多油污 使用離子表面活性劑時(shí) 由于使用濃度超過cmc不多 增 溶不能完全除去油污 那就要依靠乳化作用來除去 使用非離子表面活性劑時(shí) 最佳增溶條件是在所用非離子 表面活性劑的濁點(diǎn)附近 因此 提高溫度至濁點(diǎn)附近就顯 得十分重要 第 136 頁 洗滌作用洗滌作用 2 影響洗滌作用的一些因素影響洗滌作用的一些因素 3 吸附作用吸附作用 表面活性劑在污垢及冼滌物品表面上 自溶液中 的吸附 對洗滌作用有重要的影響 這一影響主要是由于吸附使得 界而及表面在各種性質(zhì) 如機(jī)械性質(zhì) 電解質(zhì)及化學(xué)性質(zhì) 上均有變化而產(chǎn)生的 對于液體油污 表面活性劑在油 水界面上的吸附主要導(dǎo)致 界張力降低 從而有利于油污的清洗 界面張力的降低 也有利于于形成分散度較大的乳狀液 同 時(shí)由于界而吸附所形成的界面膜一般具有較大的強(qiáng)度 而 吸附膜可能帶電 若是吸附表面活性離子 于是便形成的 乳狀液具有較高的穩(wěn)定性 不易再沉積于冼滌物表面 表面活性劑在固體污垢質(zhì)點(diǎn)上的吸附比較復(fù)雜 與質(zhì)點(diǎn)的 表面性質(zhì)和表面活件劑的類型 化學(xué)結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系 第 137 頁 洗滌作用洗滌作用 2 影響洗滌作用的一些因素影響洗滌作用的一些因素 4 表面活性劑疏水鏈長 表面活性劑同系物中 碳?xì)滏滈L與物理化學(xué)性質(zhì) 如表面 活性 潤濕性 乳化作用等 有密切關(guān)系 一般而論 碳 氫鏈較長者 洗滌性能較好 第 138 頁 洗滌作用洗滌作用 2 影響洗滌作用的一些因素影響洗滌作用的一些因素 5 表面活性劑親水基的影響 離子性面活性劑的電荷在洗劑 分散作用中起重要作用 由于離子子表面活性劑的親水離子基團(tuán)板易吸附于與之帶相 反電荷的洗滌物表面或污垢質(zhì)點(diǎn)上 使表面活性劑的疏水 鏈朝向水相 故離子表面活性劑在此種情況下不能有效地 自帶相反電荷的物品表面去除污垢 特別是陽離子表面活 性劑 因?yàn)橐话阍谒樗橘|(zhì)中的物品表面易帶負(fù)電荷 故不 能作為有效的洗滌劑 對于聚氧乙烯基的非離子表面活性劑 則無上述電性相互 作用的限制 而且由于于大親水基團(tuán)的空間阻礙效應(yīng) 故一 般而論 其洗滌作用優(yōu)于離子表面活性劑 第 139 頁 洗滌作用洗滌作用 2 影響洗滌作用的一些因素影響洗滌作用的一些因素 6 乳化與起泡 乳化 表面活性劑的乳化作用 不管油污多少 在冼滌過程中總 是相當(dāng)重要的 要使乳化作用順利進(jìn)行 必須加入有高度表面活性的表面 活性劑 以最大限度地降低界面張力 這樣 只需用最小 的機(jī)械功 略作攪拌 即可乳化 在降低界向張力的同時(shí) 界面吸附伴隨發(fā)生 形成有一定 強(qiáng)度的界面膜 防止油珠聚結(jié) 有利于乳狀液的穩(wěn)定 油 污質(zhì)點(diǎn)不易再沉積于固體表面 然而很明顯 僅僅是油污的乳化 分散 尚不足以有效地 完成洗滌過程 還需要根據(jù)具體情況 考慮前面討論過的 各種因素的影響 第 140 頁 洗滌作用洗滌作用 2 影響洗滌作用的一些因素影響洗滌作用的一些因素 6 乳化與起泡 起泡 起泡作用與冼滌作用的關(guān)系 不像乳化作用和洗滌作用的 關(guān)系那樣清楚 在過去習(xí)慣于把起泡作用與洗滌作用混為 一談 往往認(rèn)為一種洗滌液的好壞決定于其起泡作用 實(shí)際上并非如此 很多經(jīng)驗(yàn)告訴我們 二者之間并無直接 相應(yīng)的聯(lián)系 在很多場合中 采用低泡型的表面活性劑水 溶液進(jìn)行洗滌有很好的效果 但在某些場合 泡沫還是有 助于去除污垢的 總括而言 在工業(yè)冼滌過程或家庭洗衣機(jī)洗滌過程中 很 難看出泡沫對洗滌作用有直接的幫助 第 141 頁 洗滌作用洗滌作用 3 洗滌劑中的表面活性劑 表面活性劑是洗滌劑中不可缺少的最重要的成分 為適應(yīng) 衣著織物品種和洗滌工藝的變化 洗滌劑配方中的表面活 性劑已由單一品種發(fā)展成為多元復(fù)合表面活性劑 以發(fā)揮 其協(xié)同作用 并使其性能得到相互補(bǔ)償 特別是不同結(jié)構(gòu)的陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑 復(fù)合使用更為重要 選擇表面活性劑主要應(yīng)考慮如下幾個 方面 去污性能好 加工時(shí)工藝上易于處理 成本要低 經(jīng)濟(jì)效益好 對人體和環(huán)境安全的影響 第 142 頁 洗滌作用洗滌作用 4 助洗劑助洗劑 在一般洗滌劑配方中 除了作為主要成分的表面活性劑 外 還含有較大量的無機(jī)物 主要是無機(jī)鹽 及少量的有 機(jī)添加劑 根據(jù)其對清洗作用的影響又可分為助洗劑和添 加劑兩類 助洗劑必須滿足如下幾方面要求 1 能除去水 織物和污垢中的堿土金屬離子 2 一次洗滌性能 去除顏料 蛋白質(zhì)和油性污垢的能力 強(qiáng) 對各種不同的織物纖維有獨(dú)特的去污力 能改進(jìn)表面 活性劑的性質(zhì) 可將污垢分散在洗滌劑溶液中 改進(jìn)起泡 性能 3 多次洗滌性能 抗再沉積性好 防止洗下的污垢再次 沉積到織物上產(chǎn)生結(jié)垢 防止在洗衣機(jī)上產(chǎn)生沉積物 具 有抗腐蝕性 第 143 頁 洗滌作用洗滌作用 4 助洗劑助洗劑 4 工藝性質(zhì) 化學(xué)穩(wěn)定性好 工藝上易于處理 不吸濕 具有適宜的色澤和氣味 與洗滌劑中其他組分相容性好 貯存穩(wěn)定性好 原料供應(yīng)有保證 5 對人體安全 無毒 6 環(huán)境安全 可由生物降解 吸附成其他機(jī)理脫活 對廢 水處理裝置和表面水中的生物系統(tǒng)無不良影響 沒有不可 控制的累積 無重金屬再溶解作用 無過肥化作用 不影 響飲水質(zhì)量 7 成本低 經(jīng)濟(jì)效益好 常用物質(zhì) 洗滌劑中使用的助洗劑主要有堿性物質(zhì) 如碳酸鈉 硅酸 鈉 螯合劑 如三聚磷酸鈉 離子交換劑 如A型沸石等 第 144 頁 洗滌作用洗滌作用 4 助洗劑助洗劑 第 145 頁 起泡和消泡作用起泡和消泡作用 泡沫現(xiàn)象由來已久 隨著肥皂和表面活件劑的應(yīng)用 人們 觀察到大量泡沫生成與消滅的現(xiàn)象 在洗滌衣物時(shí) 肥皂 或洗劑的用量不足或油污過多時(shí) 泡沫不易生成或生成后 容易消失 于是人們常以泡沫多少來衡量洗滌效果 在礦物開采中 常利用泡沫進(jìn)行 浮選 以達(dá)到富集 精 選的目的 泡沫塑料的制造亦為泡沫應(yīng)用之一例 具有量輕 隔音 隔熱特性的建筑材料 如泡沫玻璃 泡 沫水泥等 生產(chǎn)更是泡沫應(yīng)用的明例 但在大規(guī)模的洗滌 印染工業(yè)中 泡沫形成卻給操作帶來 不便 其它如抗生素等藥物的生產(chǎn) 蔗糖的精制 膠片乳 劑的涂布 造紙工業(yè) 工業(yè) 以及各種液體蒸餾過程中 生成泡 沫都會使操作困難或使產(chǎn)品質(zhì)量量下降 于是破泡措施又成 為急需研究的課題 由此可見 泡沫在生生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用是 分為二的 有其利 則必有其弊 關(guān)鍵在于人們?nèi)绾握莆张菽膳c破壞的規(guī) 律 以便作到趨利避害 第 146 頁 起泡和消泡作用起泡和消泡作用 第 147 頁 起泡和消泡作用起泡和消泡作用 8 8 1 泡沫的性質(zhì) 1 定義 具有多個界面的氣泡的聚集體則叫泡沫 它它是氣體分散在 液體或固體中的一種分散體系分散體系 在液體泡沫中 液體薄膜即液體和氣體的界面起著重要作 用 僅有一個界面的叫氣泡 第 148 頁 起泡和消泡作用起泡和消泡作用 8 8 1 泡沫的性質(zhì) 2 特點(diǎn) 由于氣體與液體的密度相差很大 故在液體中的氣泡會很 快上升至液面 形成以少量液體構(gòu)成的液膜隔開氣體的泡 沫 因重力作用 液面上形成的泡沫逐漸分為兩種結(jié)構(gòu)形態(tài) 下面部分的氣泡呈球狀 分隔液體的量較多 上面部分的 氣泡為多面體狀 分隔液體的量越到頂部越少 如圖 而且 氣泡越大 第 149 頁 起泡和消泡作用起泡和消泡作用 8 8 1 泡沫的性質(zhì) 3 分類 按不同的方法 泡沫可分為三種 1 按泡沫壽命劃分 壽命幾秒的 短暫泡沫 和在無干擾條件下能維持幾天不破 的 持久泡沫 2 按產(chǎn)生泡沫的力和破泡之間的平衡分 不斷接近平衡狀態(tài)的 不穩(wěn)定性泡沫 和平衡過程受阻的 穩(wěn) 定性泡沫 3 按聚集狀態(tài)分 液多氣少的 氣泡分散體系 和氣多液少的 泡沫 第 150 頁 起泡和消泡作用起泡和消泡作用 8 8 2 泡沫產(chǎn)生的條件 經(jīng)驗(yàn)告訴我們 純液體不能形成穩(wěn)定的泡沫 或者可以比 較保險(xiǎn)地說 絕對純的液體不起泡 列如純凈的水 只 有加入肥皂或其它表面活性劑等 才能形成泡沫 其它純 液體如乙醇 苯等 也不能形成泡沫 能形成穩(wěn)定泡沫的液體 至少必須有兩個以上組分 表面活性劑溶液是容易產(chǎn)生泡沫的體系 蛋白 質(zhì)以及其它 一些水溶性高分子溶液也容易產(chǎn)生穩(wěn)定 持久的泡沫 起泡液體不僅限于水溶液 非水溶液也常會產(chǎn)生穩(wěn)定的泡 沫 例如潤滑油煉制過程中 減壓蒸餾時(shí) 也常常容易起泡 造成生產(chǎn)操作的困難 第 151 頁 起泡和消泡作用起泡和消泡作用 8 8 3 起泡劑與穩(wěn)泡劑起泡劑與穩(wěn)泡劑 起泡性好的物質(zhì)稱為起泡劑 一般肥皂 洗衣粉中的表面活性劑 烷基苯磺酸鈉 烷基硫 酸鈉等 均是起泡劑 但應(yīng)注意 起泡劑只是在一定條件下 攪拌 鼓氣等 具有良好的起泡能力 形成的泡沫不一定 能持久 例如 肥皂和烷基苯磺酸鈉雖然都有良好的起泡能力 但 前者生成的泡沫有很好的持久性 而后者則較差 為了提高泡沫的持久性 常在表面活性劑配方中加入一些 輔助表面活性劑 如在十二烷基苯磺酸鈉或十二烷基硫酸鈉中加入十二酰二 乙醇胺 則可得到持久性良好的泡沫 此類增加泡沫穩(wěn)定性的表面活性物質(zhì) 稱為穩(wěn)泡劑 第 152 頁 起泡和消泡作用起泡和消泡作用 8 8 4 表面活性劑的起泡和穩(wěn)泡作用表面活性劑的起泡和穩(wěn)泡作用 與乳狀液相似 泡沫是一種熱力學(xué)不穩(wěn)定體系 破泡后體 系總表面減少 能量降低 這是一個自發(fā)過程 與乳狀液相似 泡沫是一種熱力學(xué)不穩(wěn)定體系 破泡后體 系總表面減少 能量降低 這是一個自發(fā)過程 但是 有合適的表面活性劑 并在不受外界干擾的情況 下 有的壽命可達(dá)數(shù)天 甚至數(shù)月 但是 有合適的表面活性劑 并在不受外界干擾的情況 下 有的壽命可達(dá)數(shù)天 甚至數(shù)月 表面活性劑的泡沫性能包括兩個方面 表面活性劑的泡沫性能包括兩個方面 起泡力起泡力 和和 泡沫穩(wěn) 定性 泡沫穩(wěn) 定性 起泡力是指泡沫形成的難易程度和生成泡沫量的多少起泡力是指泡沫形成的難易程度和生成泡沫量的多少 泡沫穩(wěn)定性是指生成泡沫的持久性 消泡的難易 也就是 指泡沫的壽命長短 泡沫穩(wěn)定性是指生成泡沫的持久性 消泡的難易 也就是 指泡沫的壽命長短 第 153 頁 起泡和消泡作用起泡和消泡作用 8 8 4 表面活性劑的起泡和穩(wěn)泡作用表面活性劑的起泡和穩(wěn)泡作用 1 表面活性劑的起泡性表面活性劑的起泡性 陰離子的表面活性劑起泡力最大 聚氧乙烯醚型非離子表 面活性劑次之 脂肪酸酯型非離子表面活性劑起泡力最小 陰離子的表面活性劑起泡力最大 聚氧乙烯醚型非離子表 面活性劑次之 脂肪酸酯型非離子表面活性劑起泡力最小 第 154 頁 起泡和消泡作用起泡和消泡作用 8 8 4 表面活性劑的起泡和穩(wěn)泡作用表面活性劑的起泡和穩(wěn)泡作用 2 表面活性劑的穩(wěn)泡性表面活性劑的穩(wěn)泡性 穩(wěn)泡性與液膜的性質(zhì)有密切關(guān)系 作為穩(wěn)泡的表面活性劑 可提高液膜的表面黏度 增加泡沫的穩(wěn)定性 延長泡沫的 壽命 穩(wěn)泡性與液膜的性質(zhì)有密切關(guān)系 作為穩(wěn)泡的表面活性劑 可提高液膜的表面黏度 增加泡沫的穩(wěn)定性 延長泡沫的 壽命 第 155 頁 起泡和消泡作用起泡和消泡作用 8 8 5 消泡劑消泡劑 1 定義定義 具有破壞泡沫能力的物質(zhì)叫做消泡劑 具有破壞泡沫能力的物質(zhì)叫做消泡劑 消泡劑的要求 消泡劑的要求 具有能與泡沫表面接觸的親和能力具有能與泡沫表面接觸的親和能力 具有能在泡沫上擴(kuò)散和進(jìn)入泡沫 并取代泡沫膜壁的性能具有能在泡沫上擴(kuò)散和進(jìn)入泡沫 并取代泡沫膜壁的性能 不溶于介質(zhì)中不溶于介質(zhì)中 具有在泡沫介質(zhì)中分散和適宜顆粒作為消泡核心具有在泡沫介質(zhì)中分散和適宜顆粒作為消泡核心 具有防止泡沫再生的能力具有防止泡沫再生的能力 第 156 頁 起泡和消泡作用起泡和消泡作用 8 8 5 消泡劑消泡劑 2 常用消泡劑常用消泡劑 1 醇類 常常應(yīng)用有分支結(jié)構(gòu)的醇 如二乙基己醇 異辛醇 異戊 醇 二異丁基甲醇等 這些消泡劑常用于制糖 造紙 印 染工業(yè)中 2 脂肪酸及脂肪酸酯脂肪酸及脂肪酸酯 不易溶于水的脂肪酸及其酯 很多是無毒的 常用于食品 工業(yè)中作為消泡劑 如失水山梨酵單月桂酸酯 Span 20 用于奶糖液的蒸發(fā)干 燥 用于雞蛋白及蜜糖液的濃縮 以肪止發(fā)泡 三油酸酯 Span 85 則用于酪素及酪素膠液的蒸發(fā) 以及酵 母發(fā)酵時(shí)的消泡 第 157 頁 起泡和消泡作用起泡和消泡作用 8 8 5 消泡劑消泡劑 2 常用消泡劑常用消泡劑 3 酰胺 相對分子質(zhì)量較大的多 聚 酰胺是蒸汽鍋爐水經(jīng)常使用的 消泡劑 二硬脂酰乙二胺 二粽櫚酰乙二胺及油酰二乙烯三胺縮合 物等的使用效果比較好 4 有機(jī)硅化合物 硅酮硅酮 硅酮一類化合物 主要是甲基硅油 的表面張力很低 容 易吸附于表面 在液面上容易輔展 但形成的表面膜強(qiáng)度 不高 因此是一種優(yōu)良的消泡劑 第 158 頁 起泡和消泡作用起泡和消泡作用 8 8 5 消泡劑消泡劑 2 常用消泡劑常用消泡劑 5 磷酸酯磷酸酯 磷酸三丁酯是常用的消泡劑 其消泡作用可能是由于有降 低表面粘度的能力 從而使泡沫液膜的排液更為容易 這是因?yàn)榱姿崛】岱肿釉诒砻嫔嫌休^大的分子截面積 它插入表面活性劑起泡劑分子之間 降低其分子間內(nèi)聚 力 結(jié)果使表面粘度降低 液膜排液加快 其它磷酸酯 如磷酸三辛酯以及磷酸戊 辛酯有機(jī)胺鹽亦 常應(yīng)用 第 159 頁 起泡和消泡作用起泡和消泡作用 8 8 5 消泡劑消泡劑 2 常用消泡劑常用消泡劑 6 鹵化有機(jī)物 鹵化有機(jī)物 如氯化徑 特別是氟有機(jī)化合物 如氟氯化 烴及多氟化經(jīng)等 也常用作消泡劑 高氟化合物 因其表面張力往往比非水油類的低 故常用 于防止非水體系 如機(jī)械潤滑油 起泡 第 160 頁 起泡和消泡作用起泡和消泡作用 8 8 5 消泡劑消泡劑 2 常用消泡劑常用消泡劑 7 表面活性劑 一般非離子表面活性劑的起泡性大都較差 特別是聚醚型 非離子表面活性劑的起泡性能更差 多為低泡型表面活性 劑 有些甚至是很好的防泡和消泡劑 非離子表面活性劑在其濁點(diǎn)附近或濁點(diǎn)以上時(shí) 都呈現(xiàn)防 泡性能 基本上即作為消泡劑使用 第 161 頁 起泡和消泡作用起泡和消泡作用 8 8 5 消泡劑消泡劑 4 泡沫消除機(jī)理泡沫消除機(jī)理 1 使液膜局部表面張力降低而消泡使液膜局部表面張力降低而消泡 因消泡劑微滴的表面張力比泡沫 液膜的表面張力低 消泡劑浸入 氣泡液膜 頂替了原來液膜表面 上的穩(wěn)泡劑 使其此處的表面張 力降低 圖中A B處 而存在 著穩(wěn)泡劑的液膜表面的表面張力 高 將產(chǎn)生收縮力 從而使低表 面張力的C處液膜伸長而變薄最 后破裂使氣泡消除 D處 第 162 頁 起泡和消泡作用起泡和消泡作用 8 8 5 消泡劑消泡劑 4 泡沫消除機(jī)理泡沫消除機(jī)理 2 消泡劑破壞膜彈性使液膜失去自修復(fù)作用而消泡消泡劑破壞膜彈性使液膜失去自修復(fù)作用而消泡 加入表面張力極低的消泡劑如聚氧乙烯聚硅氧烷消泡劑 此消泡劑進(jìn)入泡沫液膜后 會使此處液膜的表面張力降至 極低 當(dāng)此處的液膜受到外界的擾動或沖擊拉長 液膜面積會增 加 使此處的消泡劑濃度降低 引起液膜的表面張力上 升 而使膜失去彈性 液膜不會產(chǎn)生有效的彈性收縮力來 使膜的表面張力和液膜厚度恢復(fù) 液膜終因失去自修復(fù)作 用而被破壞 第 163 頁 起泡和消泡作用起泡和消泡作用 8 8 5 消泡劑消泡劑 4 泡沫消除機(jī)理泡沫消除機(jī)理 3 消泡劑降低液膜粘度使泡沫壽命縮短而消泡 泡沫液膜的表面粘度高會增加液膜的強(qiáng)度 減緩液膜的排 液速度 降低液膜的透氣性阻止泡內(nèi)氣體擴(kuò)散等作用 延 長了泡沫的壽命而起到穩(wěn)定泡沫的作用 在低溫時(shí)聚醚型表面活性劑的醚鍵與水可形成氫鍵 蛋白 質(zhì)的肽朊鏈間能形成氫鍵而提高液膜的表面粘度 若用不能產(chǎn)生氫鍵的消泡劑將能 產(chǎn)生氫鍵的穩(wěn)泡劑從液膜 表面取代下來 就會減小液 膜表面粘度 使泡沫液膜的排 液速度和氣體擴(kuò)散速度加快 減少泡沫的壽命而消泡 第 164 頁 起泡和消泡作用起泡和消泡