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文檔簡介
表面活性劑/sundae_meng界面與表面的概念1、界面:(1)各物質(zhì)相與相之間的分界面;(2)在各相間存在:氣-液、氣-固、液-液、液-固、固-固五種界面。2、表面:當(dāng)組成界面的兩相中有一相是氣相時,則稱為表面。/sundae_meng表面張力
在兩相(特別是氣-液)界面上,處處存在著一種張力,它垂直于表面的邊界,指向液體方向并與表面相切,把作用于單位邊界線上的這種力稱為表面張力。/sundae_meng表面活性(一)
在恒溫恒壓下,純液體因只有一種分子,其表面張力是一個恒定值。對于溶液,由于至少存在兩種或兩種以上的分子,因此,其表面張力會隨溶質(zhì)濃度的變化而變化。物質(zhì)的水溶液其表面張力隨溶質(zhì)濃度的變化可分為三種類型:1、表面張力隨溶質(zhì)濃度的增加而略有上升,且近于直線。(曲線A)2、表面張力隨溶質(zhì)濃度的增加而逐漸下降,在濃度很稀時,下降較快,隨濃度增加下降變慢。(曲線B)3、當(dāng)溶液濃度稀時,表面張力隨溶質(zhì)濃度的增加而急劇下降,當(dāng)溶液的濃度增加到一定值后,溶液的表面張力就不再下降了。
水溶液的表面張力與溶質(zhì)濃度的幾種典型關(guān)系/sundae_meng表面活性(二)
如果a物質(zhì)能夠降低b物質(zhì)的表面張力,可以說a物質(zhì)(溶質(zhì))對b物質(zhì)(溶劑)有表面活性;若a物質(zhì)不僅不能使b物質(zhì)的表面張力降低,甚至使其升高,那么a物質(zhì)對b物質(zhì)無表面活性。由于水是最重要的溶劑,因此,表面活性往往是對水而言。右圖中曲線A中的溶質(zhì)對水無表面活性,稱為非表面活性物質(zhì)(表面惰性物質(zhì)),曲線B和C中的溶質(zhì)對水有表面活性,秒為表面活性物質(zhì),而對于C曲線中的溶質(zhì)在很低濃度時就能明顯的降低水的表面張力,此類物質(zhì)稱為表面活性劑,而B曲線中的溶質(zhì)只能稱為表面活性物質(zhì),而不能稱為表面活性劑。
水溶液的表面張力與溶質(zhì)濃度的幾種典型關(guān)系/sundae_meng表面活性劑及其結(jié)構(gòu)特征1、定義:可顯著降低溶劑表面張力并可明顯改變體系的表面狀態(tài)的物質(zhì)稱為表面活性劑。2、結(jié)構(gòu)特征:(雙親媒性/兩親特征)一部分是由疏水親油的碳?xì)滏溄M成的非極性基團(tuán),另一部分為親水疏油的極性基團(tuán),這兩部分分別處于表面活性劑分子的兩端,為不對稱的分子結(jié)構(gòu)。3:表示方法:非極性親油基
極性親油基/sundae_meng表面活性劑親油基與親水基種類1、親油基:(非極性基團(tuán))(1)直鏈/支鏈烷基(2)烷基苯/萘基(3)松香衍生物(4)高分子聚氧丙烷基(5)長鏈全氟(或高氟代)烷基(6)聚硅氧烷基2、親水基:(極性基團(tuán))(1)羧酸、磺酸、硫酸、磷酸酯鹽(2)氨基或胺鹽及其銨鹽(3)羥基、酰胺基、醚鍵等3、疏水性對比氟代烴基>硅氧烴基>脂肪族烷烴基,環(huán)烷烴基>脂肪族烯烴>脂肪族芳香烴>芳香烴>帶弱親水基的烴基/sundae_meng表面活性劑在溶劑中的狀態(tài)圖a:表示極稀溶液圖b:表示稀溶液圖c:表示臨界膠束濃度的溶液圖d:表示大于臨界膠束濃度的溶液/sundae_meng表面活性劑的親水親油平衡值(HLB值)1、表面活性劑分子中的親水和親油基團(tuán)對油或水的綜合親合力,是用來表示表面活性劑親水親油性強(qiáng)弱的數(shù)值。2、HLB值越大,表面活性劑的親水性越強(qiáng),反之,表面活性劑的親油性越強(qiáng)。3、HLB值范圍及其應(yīng)用:HLB值范圍應(yīng)用0石蠟1~3消泡劑3~6乳化劑(W/O型)7~9潤濕劑8~18乳化劑(O/W型)13~15凈洗劑15~18增溶劑20聚乙二醇/sundae_mengHLB值的確定(一)1、非離子型(阿特拉斯法):(1)HLB=20×MH/M:MH—親水基部分的分子量;M—總的分子量。()(2)聚氧乙烯或多元醇脂肪酸酯類:HLB=20*(1-S/A):S—表面活性劑的皂化值;A—脂肪酸的酸值。(3)皂化值不易測定的表面活性劑(多元醇氧化乙烯加聚物):HLB=(E+P)/5E—表面活性劑的親水部分,即加成的環(huán)氧乙烷的質(zhì)量百分?jǐn)?shù);P—多元醇的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。(4)對只有(CH2CH2O)n親水基的表面活性劑:HLB=E/5(5)聚氧乙烯型:HLB=親水基質(zhì)量/(親水基質(zhì)量+疏水基質(zhì)量)*100/5缺點(diǎn):不適合所有非離子;沒考慮各親水基和親油基的個性。2、所有表面活性劑(戴維斯法):HLB=Σ(親水基團(tuán)數(shù))+Σ(親油基團(tuán)數(shù))+74、川上法:HLB=7+4.02log1/CMC或HLB=7+11.7logMW/MO(MW和MO為親水親油基摩爾質(zhì)量)3、混合表面活性劑:HLB總=(WA*HLBA+WB*HLBB)/WA+WBWA—表面活性劑A的混合量;WB—表面活性劑B的混合量;HLBA—表面活性劑A的HLB值;HLBB—表面活性劑B的HLB值。/sundae_mengHLB值的確定(二)常用HLB基團(tuán)數(shù)親水基基團(tuán)數(shù)親油基基團(tuán)數(shù)-SO4Na38.7-CH--0.475-COOK21.1-CH2--0.475-COONa19.1-CH3--0.475-N(叔胺)9.4=CH--0.475酯(失水山梨醇環(huán))6.8-CF2--0.870酯(自由)2.4-CF3--0.870-COOH2.1苯環(huán)-1.662-OH(自由)1.9-CH2-CH2-CH2-O--0.15-O-1.3-OH(失水山梨醇環(huán))0.5-CHCH3-CH2-O--0.15-CH2-CH2O0.33-CH2-CHCH3-O--0.15/sundae_meng表面活性劑溶液的性質(zhì)(一)
溶劑中溶有表面活性劑時,由于表面活性劑吸附在界面(表面)上,使界面張力(表面張力)顯著下降,同時滲透、乳化、增溶和分散等作用與純?nèi)軇┍容^都發(fā)生明顯變化。一、表面活性劑水溶液的特性(1)表面活性劑界面上的吸附當(dāng)表面活性劑溶于水中時,其親水基與水相引而溶于水,其親油基與水相斥而離開水,結(jié)果表面活性劑分子(或離子)吸附在兩相界面上,使兩相間的界面張力降低。表面活性劑分子(或離子)在界面上吸附得越多,界面張力降低得越多。二、吸附膜性質(zhì)(1)表面壓力:表面活性劑在氣液界面吸附形成吸附膜,如在界面上放置一無摩擦可移動浮片,若以浮片沿溶液面推動吸附質(zhì)膜,膜對浮片產(chǎn)生一壓力,此壓力稱為表面壓力,它等于純?nèi)芤旱谋砻鎻埩εc形成膜后表面張力的差值,稀溶液中與溶液的濃度成正比。(2)表面粘度:與表面壓力一樣,表面粘度是由不溶性分子膜表現(xiàn)出的一種特性。表面粘度與表面膜的牢固度割切相關(guān)。由于吸附膜有表面壓力和粘度,它必定也有彈性,吸附膜的表面壓力越大,粘度越高,其彈性模量就越大,表面吸附膜的彈性膜量在穩(wěn)泡過程中有重要意義。/sundae_meng表面活性劑溶液的性質(zhì)(二)三、膠束(1)膠束的形成:表面活性劑在溶液表面的吸附量隨溶液的濃度增高而增多,當(dāng)濃度達(dá)到和超過某值后,吸附量不再增加,這些過多的表面活性劑分子在溶液內(nèi)形成締合體,這種締合體稱為膠束。(2)臨界膠束濃度:表面活性劑在溶液中形成膠束的起始溶液濃度稱為臨界膠束濃度(簡稱CMC)。不同的表面活性劑各自有其臨界膠束濃度特征值。構(gòu)成膠束的表面活性劑分子,其親油基之間的作用力為范德華力。當(dāng)表面活性劑水溶液的濃度達(dá)到CMC值后,再加入表面活性劑,其單體分子濃度不再增加,而只能增多膠束的數(shù)量。(3)右圖為表面活性劑臨界膠束濃度與性質(zhì)的關(guān)系。/sundae_meng表面活性劑溶液的性質(zhì)--膠束(一)三、膠束(4)膠束的結(jié)構(gòu)濃度在CMC以上不太高的范圍內(nèi)膠束大都呈球狀,為非晶態(tài)結(jié)構(gòu),有一個與液體相似的內(nèi)核,由疏水鏈組成。當(dāng)濃度高于CMC10倍時,膠束呈棒狀,這種棒狀結(jié)構(gòu)有一定的柔順性。濃度再增高,棒廈門市膠大中小聚集成六角束。濃度更高時則形成層狀結(jié)構(gòu)。如下圖:六角狀塊狀/sundae_meng表面活性劑溶液的性質(zhì)--膠束(二)三、膠束(5)臨界膠束濃度性質(zhì)及影響因素(5.1)離子表面活性劑膠束的聚集數(shù)小,約為10-100左右;非離子表面活性劑膠束的聚集數(shù)都很大,原因是離子表面活性劑存在離子電荷排斥所致。(5.2)在水溶液中,表面活性劑與溶劑之間相似性越大,其聚集數(shù)越小;相似性越小,其聚集數(shù)越大。(5.3)離子型表面活性劑中加入無機(jī)鹽,膠團(tuán)聚集數(shù)隨無機(jī)鹽濃度增加而增加。非離子型加入無機(jī)鹽對膠團(tuán)聚集數(shù)影響不大。(5.4)極性或非極性有機(jī)物質(zhì),產(chǎn)生增溶,使膠團(tuán)脹大,從而增加膠團(tuán)聚集數(shù)。(5.5)溫度,離子型其對膠團(tuán)聚集數(shù)沒有太大影響;非離子型,溫度升高使膠團(tuán)聚集數(shù)顯著增加。(5.6)親水基位置和碳?xì)滏湻种У挠绊懀河H水基越接近碳?xì)滏溨虚g者CMC越大。碳?xì)滏溨Щ仍酱螅诫y形成膠束。因此具有支鏈的表面活性劑的臨界膠束濃度高于具有相同碳數(shù)的直鏈表面活性劑。(5.7)碳?xì)滏溕掀渌〈绊懀罕交蠹s相當(dāng)于-3.5CH2-;不飽和鏈較飽和鏈具有較多剩余鍵能,所以其溶解性好,因此其臨界膠束濃度增高,一般地說,每增加一個雙鍵,臨界膠束濃度約增大3倍到4倍;在疏水基中引入極性基,
CMC升高。/sundae_meng表面活性劑溶液的性質(zhì)--膠束(三)三、膠束(5)臨界膠束濃度性質(zhì)及影響因素(5.8)表面活性劑的碳?xì)滏滈L:離子型C8-16范圍內(nèi),同系物中增加一個-CH2-,
CMC約下降一半;非離子型,增加疏水基碳原子數(shù)CMC下降程度更大,一般增加兩個-CH2-,CMC下降至1/10。(5.9)碳氟化合物:碳鏈上的氫全部被氟取代,CMC下降;碳鏈上的氫被部分取代,CMC隨取代程度的增加而變??;特殊,末端碳原子上的氫被氟取代,其
CMC反而升高。(5.10)親水基團(tuán)的影響:離子型的極性基不同,CMC也有差異,按硫酸基<磺酸基<羧酸基順序使CMC增大;水溶液中離子型CMC遠(yuǎn)大于非離子型,疏水基相同,離子型CMC大約為非離子(聚氧乙烯基)的100倍;兩性型CMC則與相同碳原子數(shù)的疏水基的離子型相似。(5.11)反離子影響:添加無機(jī)鹽使CMC下降,加入反離子使同電荷極性基團(tuán)之間排斥力減小,易于形成膠束;二價金屬離子比一價降低CMC效應(yīng)大;不同一價金屬離子影響大致相同,非金屬陰離子按I->Br->CL-使CMC降低順序。(5.12)醇的影響:一般隨醇的加入量增大CMC減少,減小CMC的能力隨碳?xì)滏溤黾佣龃蟆4挤肿幽艽┤肽z束形成混合膠束,減小離子間排斥力。/sundae_meng表面活性劑溶液的性質(zhì)--溶解度四、表面活性劑的溶解度與溫度的關(guān)系(1)濁點(diǎn):含有聚氧乙烯基的非離子表面活性劑的水溶液加熱至一定溫度時開始變混濁,放冷后又可重新變?yōu)槌吻?,這種現(xiàn)象叫起濁現(xiàn)象,開始變混濁的溫度叫濁點(diǎn)。對親水基為聚氧乙烯鏈的非離子表面活性劑來說,親油基相同時,聚氧乙烯鏈越長,濁點(diǎn)越高。非離子表面活性劑是借助于聚氧乙烯鏈中氧原子與水分子之間形成氫鍵而被溶解的,所以當(dāng)溫度低于濁點(diǎn)時,氫鍵形成,非離子表面活性劑溶解;溫度高于濁點(diǎn)時,氫鍵斷裂,非離子表面活性劑從水中游離出來。(2)克拉夫點(diǎn)(Krafftpoint):陰離子表面活性劑從某一溫度開始,其溶解度顯著增大,溶解度急劇增大的溫度稱為克拉夫點(diǎn)。當(dāng)溫度高于克拉夫點(diǎn)時,膠束發(fā)生溶解(也指陰離子降溫時出現(xiàn)混濁的那個溫度點(diǎn))。/sundae_meng表面活性劑溶液的性質(zhì)--潤濕作用五、潤濕作用(1)潤濕定義:固體表面上的氣體(或液體)被液體(或另一種液體)取代的現(xiàn)象。(2)潤濕類型:沾濕、浸濕、鋪展三種。
θ=0°或不存在表示鋪展
0°<θ<90°表示浸濕
90°<θ<180°表示沾濕
θ=180°
表示不潤濕
接觸角越小,液體的潤濕性越好(3)舉例:1、水、酒精在玻璃表面鋪展即鋪展?jié)櫇瘢?/p>
2、將紙或布浸入水中,水附著其表面或滲入其中即浸濕;
3、在玻璃上滴一滴水銀,兩者形成一定的接觸面,即沾濕。(4)通過改變界面張力可以改變物質(zhì)的潤濕性能。(5)表面活性劑的潤濕功能:1、提高液體的潤濕能力(在水中加入表面活性劑降低表面張力,使水在固體表面發(fā)生鋪展)--潤濕劑;2、改變固體表面的潤濕性質(zhì)(極性基團(tuán)吸附在固體表面,非極性基團(tuán)朝向氣體形成定向排列吸附層,反潤濕作用)--防水劑。θ為接觸角/sundae_meng表面活性劑溶液的性質(zhì)--乳化作用(一)六、乳化作用(1)乳狀液:兩種互不相溶的液體,一種以微粒(液滴或液晶)分散于另一種中形成的體系稱為乳狀液。(2)乳化劑:形成乳狀液時由于兩液體的界面積增大,所以這種體系在勢力學(xué)上是不穩(wěn)定的,為使乳狀液穩(wěn)定需要加入第三組分(乳化劑),即能降低互不相溶的液體間的界面張力,使之形成乳濁液的物質(zhì)。乳化劑屬于表面活性劑。(3)乳狀液種類:根據(jù)分散情形可分為兩種,油分散到水中形成水包同型乳狀液,以
O/W(油/水)表示;水分散到油中形成油包水型乳狀液,以W/O
(水/油)表示;還可能形成水包油包水(W/OW)型和油包水包油型(O/W/O)型的多元乳狀液。(4)乳化劑的要求:乳化劑是通過降低界面張力和形成單分子界面膜使乳狀液穩(wěn)定的。
1、乳化劑必須能吸附或富集在兩相的界面上,使界面張力低;
2、乳化劑必須賦予粒子以電荷,使粒子間產(chǎn)生靜電排斥,或在粒子周圍形成一層穩(wěn)定的、黏度特別高的保護(hù)膜。所以乳化劑物質(zhì)必須具有兩親基團(tuán)才能起乳化作用,即表面活性劑能滿足這種要求。/sundae_meng表面活性劑溶液的性質(zhì)--乳化作用(二)六、乳化作用(5)乳狀液的穩(wěn)定性:指反抗粒子聚集而導(dǎo)致相分離的能力。乳狀液在熱力學(xué)上是不穩(wěn)定的體系,有較大的自由能,乳狀液破壞時,分散相粒子很快地聚集,最終導(dǎo)致兩相分離。影響乳狀液穩(wěn)定的因素:1、內(nèi)相的分散程度;2、界面膜的強(qiáng)度;3、外相的粘度;4、相對體積比;5、兩相的密度。(6)通常采用提高界面膜的強(qiáng)度和體系的粘度使體系保持穩(wěn)定,方法:
1、當(dāng)界面膜中有脂肪醇、脂肪酸和脂肪胺等極性有機(jī)物分子時,膜強(qiáng)度顯著提高。這是因?yàn)樵诮缑嫖綄又腥榛瘎┓肿优c醇、酸和胺等發(fā)生作用形成復(fù)合物,使界面膜強(qiáng)度提高;
2、采用混合乳化劑,混合乳化劑在界面上,分子間發(fā)生作用形成絡(luò)合物,由于分子間強(qiáng)烈作用,界面張力顯著降低,乳化劑在界面上吸附量顯著增多,形成的界面膜密度增大,強(qiáng)度提高;
3、離子型乳化劑可以使液珠帶電,液珠間相互排斥,不易聚結(jié),液珠吸附乳化劑離子越多,基帶電量越大,排斥力也越大;
4、分散介質(zhì)的粘度越大,乳狀液穩(wěn)定性越高,因?yàn)檎扯仍酱?,對液珠的布朗運(yùn)動阻礙越強(qiáng),減緩了液珠之間的碰撞,通常能溶于乳狀液的高分子物質(zhì)均能提高體系的粘度;
5、加入固體粉末也能使乳狀液穩(wěn)定,原因在于聚集于界面的粉末增強(qiáng)了界面膜,要求固體粉末能夠被水潤濕又能被油潤濕,才會停留在水油界面上且大部分固體粉末處于外相。對于苯和水的體系來說,碳酸鈣、二氧化硅、氫氧化鐵、以及鐵、銅、鎳、鋅、鋁等堿式硫酸鹽均易為水潤濕,使體系形成O/W型乳狀液;而炭黑、松香等易為油潤濕,使體系形成
W/O型乳狀液。/sundae_meng表面活性劑溶液的性質(zhì)--乳化作用(三)六、乳化作用(7)破乳:消除乳狀液的穩(wěn)定化條件,使乳狀液發(fā)生破壞,常用方法有:機(jī)械法、物理法和化學(xué)法。1、機(jī)械法:離心分離法,水和油的密度不同,在離心力作用下,促進(jìn)排液過程使乳狀液破壞,離心過程中加熱,使外相粘度降低可加速排液過程;2、物理法:電沉降法、超聲波法和過濾法等。電沉降法主要用于W/O型乳狀液,在高壓靜電場的作用下,油中的水滴聚結(jié),使乳狀液破壞;過濾破乳是使乳狀液通過多孔材料,如碳酸鈣層,它僅能令水通過,而油保留在層上,粘土、砂料經(jīng)親油性大的表面活性劑處理后,用作過濾層,它僅能令油透過,而水不能透過;3、化學(xué)法:改變?nèi)闋钜旱念愋突蚪缑嫘再|(zhì),使它變得不穩(wěn)定而發(fā)生破乳。在O/W型乳狀液中加入制備W/O型乳狀液的乳化劑,或反之即可達(dá)到破乳的目的。/sundae_meng表面活性劑溶液的性質(zhì)--增溶作用(一)七、增溶作用(1)定義:表面活性劑在水溶液中形成膠束后具有能使不溶于水的有機(jī)物的溶解度顯著增大的能力,且此時溶液呈透明狀,膠束的這種作用稱為增溶。乳化和增溶的作用是連續(xù)的,但是本質(zhì)上是不同的,增溶作用可使被增溶物的化學(xué)勢顯著降低,使體系變得更穩(wěn)定,在熱力學(xué)上是穩(wěn)定的,只要外界條件不變,體系不隨時間變化;而乳化在熱力學(xué)上是不穩(wěn)定的。(2)增溶機(jī)理:被增溶物在膠束中的位置和狀態(tài)取決于被增溶物和表面活性劑的類型。1、單態(tài)模型:被增溶物的分子在膠束內(nèi)存在的狀態(tài)和位置是固定的,通常有4種方式:1.1非極性分子在膠束內(nèi)部增溶1.2在表面活性劑分子間的增溶1.3在膠束表面增溶1.4在聚氧乙烯鏈間的增溶2、兩態(tài)模型:膠束內(nèi)部溶解被增溶物而成為“溶解態(tài)”;當(dāng)極性較小,且能溶于膠束的被增溶物具有表面活性時,則它亦能發(fā)生吸附使表面上過量,這種位于極性較大的膠束-水界面的吸附稱為“吸附態(tài)”。當(dāng)發(fā)生吸附作用時,吸附量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過僅考慮烴內(nèi)部溶解的量。1234/sundae_meng表面活性劑溶液的性質(zhì)--增溶作用(二)七、增溶作用1.1非極性分子在膠束內(nèi)部增溶被增溶物進(jìn)入膠束內(nèi)芯,溶于液體烴內(nèi),烷烴、苯等簡單烴類的增溶屬于這種方式,其增溶量隨表面活性劑的濃度增高而增大。1.2在表面活性劑分子間的增溶被增溶物分子固定于膠束“柵欄”之間,即非極性碳?xì)滏湶迦肽z束內(nèi)芯,極性端牌表面活性劑分子(或離子)之間,通過氫鍵或偶極子相互作用聯(lián)系起來,當(dāng)極性有機(jī)物分子的烴鏈較長時,極性分子插入膠束內(nèi)的程度增大,甚至極性基也被拉入膠束內(nèi)。長鏈醇、胺、酸和各種極性染料等極性化合物的增溶屬于這種方式。1.3在脫束表面增溶被增溶物分子吸附于膠束表面區(qū)域或靠近膠束“柵欄”表面區(qū)域。高分子物質(zhì)、甘油、蔗糖及某些不溶于烴的染料的增溶屬于這種方式。當(dāng)表面活性劑的濃度大于CMC
時,這種方式的增溶量為一定值,較上兩方式的增溶量少。1.4在聚氧乙烯鏈間的增溶具有聚氧乙烯鏈的非離子表面活性劑,其增溶方式與上述3種不同,被增溶物包藏于膠束外層的聚氧乙烯鏈內(nèi)。苯、苯酚即屬于這種方式。4種方式的增溶量順序?yàn)?>2>1>3。/sundae_meng表面活性劑溶液的性質(zhì)--增溶作用(三)七、增溶作用(3)影響增溶作用的因素:增溶量與增溶劑和被增溶物的分子結(jié)構(gòu)及性質(zhì)有關(guān),也與膠束的量即表面活性劑的臨界膠束濃度有關(guān)。1、增溶劑的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)1.1碳?xì)滏滄滈L的影響:在同系的表面活性劑中,碳?xì)滏溤介L,其膠束行為出現(xiàn)的濃度越小,增溶能力越大。1.2極性被增溶物在聚氧乙烯型非離子表面活性劑水溶液中的增溶量隨聚氧乙烯鏈的增長而增大;具有相同聚氧乙烯鏈的非離子表面活性劑,其碳?xì)滏溤介L,增溶越弱。1.3增溶劑的不飽和性和構(gòu)型的影響:當(dāng)表面活性劑分子中含有雙鍵時,增溶能力下降。但被增溶物為芳香族或極性化合物時,增溶能力卻較大;親油基具有分支的表面活性劑,其增溶能力較直鏈的小,支鏈親油基阻礙被增溶物穿入膠束的緣故。1.4增溶劑的離子性質(zhì)的影響:表面活性劑增溶作用與CMC和膠束疏松度有關(guān)。非離子增溶能力大于相應(yīng)離子型,因?yàn)榉请x子型表面活性劑的CMC較相應(yīng)離子表面活性劑不的多;陽離子增溶能力大于具有相同碳?xì)滏湹年庪x子表面活性劑,因?yàn)殛栯x子形成的膠束比較疏松的緣故。具有相同親油基的表面活性劑對烴類和極性有機(jī)物的增溶作用順序非離子>陽離子>陰離子。/sundae_meng表面活性劑溶液的性質(zhì)--增溶作用(四)七、增溶作用2、被增溶物的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)2.1被增溶物分子的鏈長、環(huán)化、不飽和度及支化度脂肪烴和烷基芳烴的增溶量隨本身鏈長增大而減?。画h(huán)化使增溶量增大;不飽和化合物的增溶量較相應(yīng)的飽和化合物要大;帶支鏈的飽和化合物的增溶量與相應(yīng)的直鏈異構(gòu)體大致相同。多環(huán)化合物的增溶量隨分子量增大而減小,甚至還小于分子量相等的直鏈化合物。2.2摩爾體積和曲面壓:碳?xì)浠衔锏脑鋈芰侩S摩爾體積的增大而減??;膠束內(nèi)層由于受膠束彎曲界面產(chǎn)生的壓力影響,使得被增溶物分子穿入膠束受陰,從而導(dǎo)致增溶量減小,膠束的曲率半徑越小,增溶量越小。2.3被增溶物的極性:被增溶物的增溶量隨本身極性增大而增高。3、電解質(zhì)3.1在離子表面活性劑溶液中加入無機(jī)鹽可增加烴類的增溶量,減少極性有機(jī)物的增溶量。加入無機(jī)鹽使CMC降低,膠束數(shù)量增多,所以增溶力增大;但加入無機(jī)鹽使膠束“柵欄”分子間的斥力減小,分子排列更緊密,減少了極性化合物被增溶的位置。3.2在非離子表面活性劑溶液中加入無機(jī)鹽,其濁點(diǎn)降低,增溶量增高,隨加入鹽的濃度增大而增高。/sundae_meng表面活性劑溶液的性質(zhì)--增溶作用(五)七、增溶作用4、有機(jī)添加物在表面活性劑溶液中加入非極性有機(jī)化合物(烴類),會使膠束增大,有利于極性有機(jī)化合物插入膠束“柵欄”間,使極性被增溶物的增溶量增高。反之在表面活性劑溶液中加入極性有機(jī)化合物,則能使碳?xì)浠衔锏脑鋈芰吭龃?。極性有機(jī)物的碳?xì)滏溤介L,極性越小,碳?xì)浠衔锏脑鋈芰吭黾拥迷蕉啵缌虼?、胺和醇對增溶能力影響的順序?yàn)椋篟SH>RNH2>ROH。體系增加了一種有機(jī)物后,使另一種有機(jī)物的增溶量降低,因?yàn)閮煞N化合物分子對膠束“柵欄”位置發(fā)生競爭占據(jù)的緣故。5、溫度5.1溫度影響增溶的因素有二:第一,溫度變化導(dǎo)致膠束性質(zhì)變化;第二,溫度變化可引起被增溶物在膠束中溶解情況發(fā)生變化。溫度對離子表面活性劑膠束大小影響不大,主要是影響被增溶物在膠束的溶解度,增容量隨溫度升高而增高。/sundae_meng表面活性劑溶液的性質(zhì)--增溶作用(六)七、增溶作用5.2對具有聚氧乙烯鏈的非離子表面活性劑來說,溫度升高,聚氧乙烯的水化作用減小,膠束易于形成,膠束聚集數(shù)也顯著增大,非極性碳?xì)浠衔锖望u代烷烴等增溶量增大。對于極性被增溶物來說,其增位置在膠束“柵欄”界面區(qū)域,溫度上升起始階段增溶能力隨溫度升高而增大,繼續(xù)升高溫度,聚氧乙烯鏈脫水而易于縮卷,使膠束“柵欄”增溶空間減小,增溶能力下降,對于碳?xì)滏溳^短的極性化合來說,在接近濁點(diǎn)時,其被增溶能力更為顯著。對于某些醇,增溶量隨溫度升高而下降。6、混合表面活性劑以等摩爾數(shù)混合的兩種同電荷的離子表面活性劑的混合液,其增溶能力處于該兩種表面活性劑單獨(dú)增溶能力之間。陰離子和陽離子表面活性劑的混合液,其增溶能力較兩者中任一種均大得多。/sundae_meng表面活性劑溶液的性質(zhì)--泡沫性能(一)1、泡沫定義:指氣體分散在液體或固體中的分散體系,氣體為分散相,液體或固體為分散介質(zhì),前者稱為液體泡沫,后者稱為固體泡沫,如泡沫塑料、泡沫水泥等。2、泡沫的形成:我們這里所說的泡沫指被液體薄膜隔離開的氣泡的聚集物。這種泡沫由于分散相(氣體)和分散介質(zhì)(液體)的密度相差較大,加之液體的粘度低,因此氣泡總是能很快的升到液面。形成泡沫的過程是將大量氣體帶入液體,液體中的氣泡又很快返回到液面,形成由少量液氣隔開的氣泡聚集體。3、泡沫形態(tài):液體泡沫中各氣泡交接處稱為拉普拉斯交界。液膜中P點(diǎn)的壓力小于A點(diǎn),故液體自動地從
A點(diǎn)向P點(diǎn)流動,于是液膜逐漸變?。ù诉^程稱為泡沫排液過程),當(dāng)液膜變薄到一定程度,即會導(dǎo)致泡沫破裂,所以線芯液體不能形成穩(wěn)定的泡沫。泡沫交界/sundae_meng表面活性劑溶液的性質(zhì)--泡沫性能(二)4、泡沫的穩(wěn)定性:泡沫是一種熱力學(xué)不穩(wěn)定的體系,最后的趨勢是破泡之后體系內(nèi)液體的總表面積減小,自由能降低,消泡過程就是隔開氣體的液膜由厚變薄,直至破裂的過程,因此,泡沫的穩(wěn)定程度主要是由排液快慢和液膜的強(qiáng)度決定的,其影響因素有以下幾種:4.1表面張力:低表面張力對于泡沫的形成比較有利,但不能保證泡沫穩(wěn)定,表面張力低,壓差小,排液速度變慢,液膜主薄較慢,有利于泡沫的穩(wěn)定。4.2決定泡沫穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素在于液膜強(qiáng)度,而液膜強(qiáng)度主要決定于表面吸附膜的堅(jiān)固性,以表面粘度為其量度。表面粘度較大的溶液所生成的泡沫壽命較長。這是因?yàn)楸砻嫖椒肿娱g的相互作用導(dǎo)致膜強(qiáng)度增大,從而提高泡沫的壽命。4.3溶液粘度:當(dāng)液體本身的粘度增大時,液膜中的液體不易排出,液膜厚度變薄的速度較慢,延緩了液膜破裂的時間,增加了泡沫的穩(wěn)定性。4.4表面張力的“修復(fù)”作用:表面活性劑吸附于表面的液膜,有反抗液膜表面擴(kuò)張或收縮的能力,將這一能力稱為修復(fù)作用。因?yàn)橛斜砻婊钚詣┰诒砻嫔衔降囊耗?,擴(kuò)張其表面積將降低表面吸附分子的濃度,增大表面張力。進(jìn)一步擴(kuò)大表面將需要做更大的功,反之表面積收縮將增加表面吸附分子的濃度,即減小表面張力,不利于進(jìn)一步的收縮。/sundae_meng表面活性劑溶液的性質(zhì)--泡沫性能(三)4.5氣體通過液膜的擴(kuò)散:由于毛細(xì)壓力的存在,泡沫中小泡壓力要比大泡壓力高,會造成小泡中的氣體透過液膜擴(kuò)散到低壓的大泡中,造成小泡變小,大泡變大,最終泡沫破裂的現(xiàn)象。如果加入表面活性劑,發(fā)泡時則可使泡沫均勻細(xì)密,不易消泡。由于表面活性劑緊密排列在液膜上,透氣困難,而使泡沫更加穩(wěn)定。4.6表面電荷的影響:如果泡沫液膜帶有相同符號的電荷,液膜兩個表面將互相排斥,防止了液膜變薄乃至破壞。離子型表面活性劑可起這種穩(wěn)定作用。綜上所述,液膜強(qiáng)度是決定泡沫穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素,作為起泡劑和穩(wěn)泡劑的表面活性劑,其表面吸附分子排列的緊密性和牢固性是最重要的因素。表面吸附分子相互作用強(qiáng)時,吸附分子排列結(jié)構(gòu)緊密,這不僅使表面膜本身具有較高的強(qiáng)度,而且因表面粘度較高使鄰近表面膜的溶液不易流動,液膜排液相對困難,液膜的厚度易于維持,此外,排列緊密的表面分子還能減低氣體分子的透過性從而也可增加泡沫的穩(wěn)定性。5、消泡:破壞泡沫的基本原則就是改變產(chǎn)生泡沫的條件或消除泡沫的穩(wěn)定因素,有物理和化學(xué)兩種消泡方法。5.1物理消泡:維持泡沫溶液的化學(xué)成分不變的情況下改變泡沫產(chǎn)生的條件,如外力的擾動、溫度或壓力的改變以及超聲波處理等。/sundae_meng表面活性劑溶液的性質(zhì)--泡沫性能(四)5.2化學(xué)消泡:加入某些物質(zhì)與起泡劑發(fā)生作用,降低泡沫中液膜的強(qiáng)度進(jìn)而降低泡沫的穩(wěn)定性以達(dá)到消泡的目的,這種物質(zhì)稱為消泡劑。消泡劑大多數(shù)為表面活性劑,消泡劑應(yīng)當(dāng)具有較強(qiáng)的降低表面張力的能力,容易吸附在表面上,且表面吸附分子間的相互作用較弱,吸附分子排列結(jié)構(gòu)較為疏松。5.3消泡劑的性質(zhì):有效的消泡劑即要能迅速破泡,又要能在相當(dāng)長的時間內(nèi)防止泡沫生成。有些消泡劑在加入溶液后,經(jīng)一段時間便消失消泡能力,其原因是溶液中起泡劑的濃度大于CMC,加入的消泡劑被起泡劑膠束所增溶,以致不能在液膜上鋪展,造成消泡能力顯著下降。一般地說,開始加入消泡劑時,在液膜上的鋪展速度大于膠束增溶的速度,所以表面出良好的消光效果,經(jīng)一段時間后,隨著消泡劑被增溶,消泡作用減弱。5.4消泡劑種類:1、醇類,常用的是具有分支結(jié)構(gòu)的醇,如二乙基己醇、異辛醇、異戊醇、二異丁基甲醇等;2、脂肪酸及脂肪酸酯,如牛脂、豬脂、失水山梨酸單月桂酸酯、三油酸酯、甘油脂肪酸酯、雙乙二醇月桂酸酯以及蓖麻油、豆油等;3、酰胺,如二硬脂酰乙二胺、二棕櫚酰乙二胺、油酰二乙烯三胺縮合物等;4、磷酸酯,如磷酸三丁酯、磷酸三辛酯、磷酸戊酯、辛酯有機(jī)胺鹽等;5、有機(jī)硅化合物,如硅油、主要是烷基硅油;6、鹵化有機(jī)物,如氯化烴、氟化烴、多氯化烴等。此外某些金屬皂,如硬脂酸和棕櫚酸的鋁、鈣、鎂皂等。/sundae_meng表面活性劑的分類(1)按表面活性劑在水溶液中能否解離或解離后所帶電荷類型分為:非離子表面活性劑、陰離子型表面活性劑、陽離子型表面活性劑和兩性離子表面活性劑;(2)按表面活性劑在水和油中的溶解性可分為水溶性和油溶性表面活性劑;(3)按分子量分類:可將分子量大于10000者分為高分子表面活性劑,分子量在1000~10000者分為中分子表面活性劑,分子量在100~1000者分為低分子表面活性劑。(4)特殊表面活性劑類(又稱元素表面活性劑);(5)生物表面活性劑類;(6)冠醚型表面活性劑。/sundae_meng陰離子表面活性劑功能特性1、定義:在水溶液中離解時生成的表面活性離子帶負(fù)電荷;2、功能特性:(1)陰離子表面活性劑在低溫下較難溶解,隨溫度升高溶解度加大,溶解度達(dá)到極限時會析出表面活性劑的水合物,水溶液加熱至一定溫度時,表面活性劑分子發(fā)生締合,溶解度會急劇增大;(2)與陽離子配伍,可形成具有高表面活性的分子復(fù)合物,但也容易生成沉淀。(3)抗硬水性能差,對硬水的敏感次序?yàn)椋呼人猁}>磷酸鹽>硫酸鹽>磺酸鹽(4)在疏水鏈與陰離子頭基之間引入短的聚氧乙烯鏈可極大的改善其耐鹽性能;(5)在上述位置引入短的聚氧丙烯鏈可改善其在有機(jī)溶劑中的溶解度,但同時也降低了其生物降解性能;(6)羧酸鹽在酸中易析出羧酸,硫酸鹽在酸中易發(fā)生自催化作用而分解;(7)陰離子表面活性劑是家用洗滌劑、工業(yè)清洗劑、干洗劑和潤濕劑的重要組成部分。(8)陰離子表面活性劑一般具有良好的滲透、潤濕、乳化、分散、增溶、起泡、抗靜電和潤滑等性能,用作洗滌劑有良好的去污能力。/sundae_meng陰離子表面活性劑分類按照親水基可分為:(1)羧酸鹽:R-COO-Na+(K+、NH4+)(2)硫酸酯鹽:R-OSO3-Na+(K+、NH4+)(3)磺酸鹽:(4)磷酸酯鹽:雙酯鹽單酯鹽(5)脂肪酰肽縮合物:C17H33CO(NHCHCH3CO)nONa
(油酰氨基酸鈉)/sundae_meng陰離子表面活性劑產(chǎn)品(一)1、羧酸鹽:(1)硬脂酸鈉疏水性強(qiáng),難溶于冷水,易溶于熱水和熱乙醇中,在低溫下去污力差,主要用作化妝品乳化劑。硬脂酸的鉀鹽和銨鹽也用于此;(2)油酸鈉,由于分子中有雙鍵,所以分子的極性大,親水性好,易溶于水,去污力也較好;(3)月桂酸鉀易溶于水、起泡力大,主要用于液體皂和香波生產(chǎn),也常用作乳化劑。2、磺酸鹽:(1)烷基苯磺酸鹽,支鏈為硬性型,直鏈為軟性型(LAS),在硬水中不易與鈣、鎂離子形成沉淀,即耐酸又耐堿,有良好的去污力、滲透力、潤濕力和起泡力。主要是十二烷基苯磺酸鈉或銨鹽;有良好的洗滌去污力和發(fā)泡性能,大量用于洗衣粉和家用洗凈劑中,也可適量金屬脫脂劑;在造紙工業(yè)中用作樹脂分散劑、毛氈洗滌劑、脫墨劑;在農(nóng)藥中用作乳化劑、顆粒劑和可濕性粉末用的分散劑;在皮革工業(yè)中用作滲透脫脂劑;在肥料工業(yè)中用作防結(jié)塊劑;在水泥工業(yè)中用作加氣劑等。(2)烷基磺酸鹽與烷基苯磺酸鹽相比,耐硬水穩(wěn)定性和生物降解性均好些;(3)琥珀酸酯磺酸鹽(二辛基琥珀酸酯磺酸鈉)在硬水中穩(wěn)定,洗滌和發(fā)泡性能好,無毒性,對皮膚刺激性小,有良好的潤濕性能,多用于香波、泡沫浴和牙膏生產(chǎn)中。(4)α-烯烴磺酸鹽簡稱AOS,是鏈烯基磺酸鹽和羥基烷基磺酸鹽的混合物,碳數(shù)為15-18時具有優(yōu)異的去污力、志泡力和滲透力,其中以C16在硬水中去污力最好,起泡力最高,與烷基苯磺酸鹽相比,生物降解性好,對皮膚刺激性低、毒性小,用作洗滌劑可使織物有良好的手感,還能防止粉狀洗滌劑結(jié)塊,廣泛用作粉狀合成洗滌劑、廚房用洗滌劑和香波等。
/sundae_meng陰離子表面活性劑產(chǎn)品(二)2、磺酸鹽:(5)脂肪酸乙酯磺酸鈉鹽,對皮膚刺激性小,性溫和,主要用于香皂和香波中。(6)仲醇聚氧乙烯醚琥珀酸酯磺酸鹽,具有表面張力低,去污力高、泡沫觸感柔嫩、抗硬水性強(qiáng)的性能,對眼睛、皮膚刺激性極低,適合作香波、嬰兒用洗滌劑、泡沫浴和絲、毛洗滌等家用洗滌劑的原料,也可作為工業(yè)用特殊的乳化劑。(7)石油磺酸鹽(混合鹽),常用于切削油,在農(nóng)藥中作乳化劑,在礦物浮選中用作泡沫劑,在燃料油中用作分散劑,高分子量的用作金屬防銹油中的防蝕劑。大量的石油磺酸鈉用于石油開采,特別是3次采油提高采收率。(8)N,N-油酰甲基?;撬徕c(C17H33CONCH3CH2CH2-SO3Na)(209洗滌劑),在紡織工業(yè)中用作染料助劑、洗絨劑、精煉劑等。(9)丁基萘磺酸鈉(拉開粉),具有良好的潤濕力、乳化力和分散力。(10)脂肪酰胺磺酸鈉(凈洗劑LS)具有良好的洗滌力、乳化力、滲透力、起泡力,也具有很好的勻染、柔軟性能,對鈣皂分散力強(qiáng),耐酸、耐堿、耐硬水、耐電解質(zhì)和耐熱等性能均好,但耐氧化性能較差。在印染工業(yè)中,用作毛織物的凈洗劑,織物經(jīng)其洗后手感柔軟;了用作棉織物印花后的凈洗劑、還原染料和酸性染料的勻染劑。/sundae_meng陰離子表面活性劑產(chǎn)品(三)3、硫酸酯鹽:硫酸酯鹽表面活性劑的化學(xué)通式ROSO3M(式中M為Na、K、N(CH2CH2OH)3、碳鏈中碳數(shù)為8-18)。具有良好的發(fā)泡力和支污力,耐硬水性能好,其水溶液呈中性或微堿性,主要用于洗滌劑中。(1)脂肪醇硫酸酯鹽,與肥皂相比,溶解性大,即使在高濃度水溶液中也不會像形成像肥皂那樣的凝膠,而保持液體狀態(tài),水溶液呈中性,在堿性或弱酸性條件下不水解,性能穩(wěn)定。代表產(chǎn)品十二烷基硫酸鈉(K12),易溶于水,可用作家用洗滌劑、化妝品和藥物的乳化劑、起泡劑,其銨鹽或三乙醇銨鹽可用于清潔劑和起泡劑以及香波等中。(2)以烯烴為原料制備的仲醇硫酸酯鹽極易溶于水,可得到濃溶液,有良好的起泡力,主要用于液體洗滌劑的生產(chǎn)。(3)磺化蓖麻油,溶解度大,較一般肥皂的耐硬水性和耐酸性好,潤濕力和滲透力好,乳化力也高,去污力較肥皂差。在紡織業(yè)中,用作織布油劑、纖維整理劑、柔軟劑、潤滑劑、潤濕劑、染色助劑等;在皮革工業(yè)中用作光亮劑、柔軟劑等;在農(nóng)藥、金屬工業(yè)中用作乳化劑等。(4)脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES),分子中接有聚乙二醇鏈,所以其溶解性和起泡力均有提高,性能也較溫和,并具有良好的增溶性。用于香波和各種洗滌劑的生產(chǎn)。/sundae_meng陰離子表面活性劑產(chǎn)品(四)3、硫酸酯鹽:(5)脂肪胺聚氧乙烯硫酸鈉,具有良好的去法力,適合作絲綢、錦綸織物印染后的凈洗劑。(6)3-?;视停?,2-二硫酸酯鹽,吸水性較強(qiáng),不適合顆粒狀洗滌品的生產(chǎn),主要用于生產(chǎn)輕垢型洗滌液。4、脂肪酰肽縮合物:脂肪酸酰氯與氨基酸鈉進(jìn)行縮合反應(yīng)可獲得性能溫和、洗滌力和起泡力均好的陰離子表面活性劑。(1)油酰氨基酸鈉(雷米邦A(yù)或613洗滌劑),具有較好的去污力,耐硬水和堿,在強(qiáng)酸中發(fā)生分解,在毛紡、絲綢、合成纖維、印染工業(yè)中用作洗滌劑、乳化劑、擴(kuò)散劑;在棉紡工業(yè)中用于縮絨、煮練、上漿、退漿、勻染工序;在皮革工業(yè)中用作脫脂劑;在金屬加工中用作金屬表面去油劑。用于洗滌蛋白質(zhì)纖維織物,洗后柔軟、有光澤、有彈性。產(chǎn)品性溫和,對皮膚無刺激,也適用于生產(chǎn)皮膚清潔劑和護(hù)膚香脂,還可用作鈣皂分散劑。(2)月桂酰肌氨酸鈉(C11H23CONCH3CH2COONa),溶于水,能產(chǎn)生大量泡沫,有阻止發(fā)酵的能力,用于牙膏生產(chǎn)中。/sundae_meng陰離子表面活性劑產(chǎn)品(五)5、磷酸酯鹽:分為單酯和雙酯鹽,與硫酸酯鹽相比,磷酸酯鹽耐熱、耐酸性能良好,對皮膚也較溫和,刺激性小。磷酸酯鹽表面活性劑一般較少單獨(dú)使用,大多數(shù)是作為各種用途的配合成分使用。由于磷酸酯鹽對硬表面有極好的洗凈性能,故可用于金屬洗凈和電鍍;又由于它易溶于有機(jī)溶劑,故還可與溶劑配合用作干洗洗滌劑;還可用作乳化劑、增溶劑、抗靜電劑和抗蝕劑和合成樹脂、涂料等的顏料分散劑等。/sundae_meng陽離子表面活性劑功能特性1、定義:在水溶液中離解時生成的表面活性離子帶正電荷;其親水基主要以含氮為主。2、功能特性:(1)陽離子表面活性劑比陰離子表面活性劑的去污力和發(fā)泡性要差得多。(2)與陰離子配伍,可形成具有高表面活性的分子復(fù)合物,但也容易生成沉淀。(3)陽離子表面活性劑很少用作洗滌劑,因很多基質(zhì)表面都帶有負(fù)性表面電荷,在使用過程帶正電的陽離子表面活性劑不去溶解污垢而是吸附在基質(zhì)表面。(5)織物的柔軟劑,表面活性劑的正電荷一端吸附在織物表面,而將疏水端伸向外部。(6)防霉、殺菌,脂肪胺及其季銨鹽可定向在細(xì)菌半透膜與水或空氣的界面上,緊密排列的界面分子膜阻礙了有機(jī)體的呼吸或切斷了營養(yǎng)物質(zhì)的來源致其死亡。(7)緩蝕劑,油田二次開采,向巖層注入高壓水或酸液,管道需防腐,脂肪胺類在吸收酸中的氫質(zhì)子后形成的銨鹽能定向排列在金屬或管道內(nèi)壁的和酸液的界面上,形成緊密的保護(hù)膜,保護(hù)金屬免受酸的腐蝕。(8)還可以作為染色助劑、浮選劑、萃取劑和石油瀝青乳化劑等。/sundae_meng陽離子表面活性劑分類按氮原子在分子結(jié)構(gòu)中的位置可分為胺鹽、季銨鹽、氮苯和咪唑啉型4類:(1)胺鹽型:烷基胺鹽(伯、仲、叔胺)氨基醇脂肪酸衍生物型多胺脂肪酸衍生物型咪唑啉型(2)季銨鹽型:烷基三甲基季銨鹽烷基二甲基芐基季銨鹽烷基酰胺丙基三甲基季銨鹽吡啶鎓鹽烷基異喹啉鎓鹽二烷基二甲基季銨鹽芐索氯銨/sundae_meng陽離子表面活性劑產(chǎn)品(一)1、胺鹽型:這類表面活性劑的疏水基碳數(shù)在12-18之間,其主要用途是作纖維助劑、礦物浮選劑、分散劑、乳化劑和防銹劑。(1)烷基胺鹽,適合制造烷基胺鹽型的胺有十二烷基胺和十八烷基胺,這類表面活性劑可用作乳化劑、破乳劑、防銹劑、礦物浮選劑、纖維助劑和顏料分散劑等。(2)氨基醇脂肪酸衍生物型,主要用作纖維柔軟劑,缺點(diǎn)是連接在疏水基上的酯鍵易發(fā)生水解。(3)多胺脂肪酸衍生物型,疏水基與酰胺鍵相接,故不發(fā)生水解,主要用作纖維柔軟劑。(4)咪唑啉型,主要用于纖維柔軟劑,而咪唑啉衍生物可用作合成季銨鹽和兩性表面活性劑的中間體,也可用作破乳劑。/sundae_meng陽離子表面活性劑產(chǎn)品(二)2、季銨鹽型:季銨鹽陽離子表面活性劑的堿性較強(qiáng),在堿性溶液中不產(chǎn)生游離銨,性質(zhì)穩(wěn)定??捎米骼w維的抗靜電劑、柔軟劑、緩染劑、固色劑等,還可用作殺菌消毒劑和毛用化妝品的護(hù)發(fā)劑等。(1)烷基三甲基季銨鹽,代表產(chǎn)品有十六/十八烷基三甲基氯化銨(1631/1831),可用于洗發(fā)調(diào)理劑、殺菌洗滌劑、抗靜電劑、織物柔軟劑、勻染劑等。(2)烷基二甲基芐基季銨鹽,代表產(chǎn)品有十二烷基二甲基芐基氯化銨(1227),有很強(qiáng)的殺菌消毒能力,對皮膚無刺激,無毒性,對金屬不腐蝕,即使在沸水中亦穩(wěn)定,還具有良好的發(fā)泡力,主要用作腈綸的勻染劑和水處理劑。(3)烷基酰胺丙基三甲基季銨鹽,代表產(chǎn)品棕櫚/硬脂/山崳酰胺丙基三甲基氯化銨(SS-16、18、22陽離子)具有良好的調(diào)理性,增厚性,保濕、柔軟、抗靜電等特性,主要用于香波、沐浴露、護(hù)發(fā)素等。/sundae_meng陽離子表面活性劑產(chǎn)品(三)2、季銨鹽型:(4)二烷基二甲基季銨鹽(或酯基季銨鹽),代表產(chǎn)品雙氫化牛脂基乙酯基二甲基氯化銨(3512),主要用于織物柔順劑。(5)吡啶鎓鹽,代表產(chǎn)品有氯化十六烷基吡啶鎓等,主要用作纖維防水劑、染色助劑和殺菌劑,用量較少。(6)烷基異喹啉鎓鹽,該品有良好的殺菌劑,也可配入去頭屑用的香波或護(hù)發(fā)素中。(7)芐索氯銨,與1227性質(zhì)相同,主要用作殺菌劑/sundae_meng兩性離子表面活性劑分類1、定義:兼有陰離子性和陽離子性的親水基,酸性條件下(低于等電點(diǎn))呈陽離子性,在堿性條件下(高于等電點(diǎn))呈陰離子性,在中性溶液中(等電點(diǎn))類似于非離子表面活性劑的性質(zhì)。2、兩性表面活性劑陽離子部分可以是胺鹽、季銨鹽和咪唑啉類;陰離子部分可以是羧酸鹽、硫酸鹽、磺酸鹽和磷酸鹽等。(1)甜菜堿型:烷基甜菜堿酰胺丙基甜菜堿磷酸甜菜堿磺基甜菜堿(2)氨基酸型:丙氨酸鹽甘氨酸鹽(3)咪唑啉型/sundae_meng兩性表面活性劑功能特性(一)1、等電點(diǎn):又稱等電區(qū)或等電帶,在靜電場中,由于電荷作用,陰離子形式存在的兩性表面活性劑離子將向陽極移動,以陽離子形式存在的離子將向陰極移動。在一個狹窄的PH值范圍內(nèi),兩性表面活性劑以內(nèi)鹽的形式存在,此時將該表面活性劑的溶液放在靜電場中時,溶液中的雙離子將不向任何方向移動,即分子內(nèi)的靜電荷為零。此時溶液的pH值被稱為該表面活性劑的等電點(diǎn)。2、①強(qiáng)陰離子-強(qiáng)陽離子,AC類型②弱陰離子-強(qiáng)陽離子,aC類型③強(qiáng)陰離子-弱陽離子,Ac類型④弱陰離子-弱陽離子,ac類型3、臨界膠束濃度與pH值的關(guān)系:cmc隨著pH值的增加而增加,在等電點(diǎn)區(qū)cmc最低。4、發(fā)泡性和溶解度與pH值的關(guān)系:在等電點(diǎn)區(qū),活性劑以內(nèi)鹽形式存在,其溶解度及泡沫量均最低;高于等電點(diǎn)時,呈現(xiàn)陰離子表面活性劑的特征,發(fā)泡快,泡沫豐富而且松大,溶解度迅速增加;低于等電點(diǎn)時,呈現(xiàn)陽離子表面活性劑的特征,泡沫量和溶解度也較高。pH1470ACaCAcac①②③④等電點(diǎn)區(qū)/sundae_meng兩性表面活性劑功能特性(二)5、在基質(zhì)上的吸附量及殺菌性與pH值的關(guān)系,在pH值低于等電點(diǎn)時,顯示陽離子特性,在羊毛和毛發(fā)上的吸附量最大,親和力強(qiáng),殺菌力也比較強(qiáng)。在pH值高于等電點(diǎn)時,顯示陰離子性,上述性能不理想。6、
酸性介質(zhì)中堿性介質(zhì)中中性介質(zhì)中7、可以同其他所有類型的表面活性劑進(jìn)行復(fù)配,且一般都會產(chǎn)生協(xié)同增效作用。8、性能溫和,毒性和刺激性小。9、具有極好的耐硬水性和耐高濃度電解質(zhì),甚至在海水中也可以有效地使用。10、具有良好的乳化性、分散性、柔軟平滑性和抗靜電性。11、可以吸附在帶有負(fù)電荷或正電荷的物質(zhì)表面上,而不產(chǎn)生憎水薄層,因此有很好的潤濕性和發(fā)泡性。12、具有一定的殺菌性和抑霉性。13、具有良好的生物降解性。/sundae_meng兩性表面活性劑功能特性(三)14、洗滌劑及香波組分:安全性好,毒性低,對皮膚和眼睛的刺激性小可用于嬰兒用品中。15、殺菌性:可用于外科手術(shù)、醫(yī)療器械等的消毒。16、纖維柔軟劑:可用于天然纖維也可用于合成纖維,不影響纖維的色光、不易使之泛黃,不產(chǎn)生污染。17、縮絨劑:羊毛織成呢后,需要進(jìn)行縮絨以使織物在長度和亮度上達(dá)到一定程度的收縮,同時使其增加厚度及保暖性。18、還可以作為抗靜電劑、金屬防銹劑、電鍍助劑等。/sundae_meng兩性表面活性劑產(chǎn)品(一)1、甜菜堿型:甜菜堿是在分子內(nèi)以季銨鹽基作為陽離子部分,以羧基、磺基等作為陰離子部分的化合物。在任何pH值下多能溶于水,既使在等電點(diǎn)下也不會發(fā)生沉淀;不會因溫度升高而混濁;水溶液的滲透性好、泡沫性強(qiáng)。分散性好。可作為洗滌劑、染色助劑、柔軟劑、抗靜電劑和殺菌劑等。殺菌力不及陽離子活性劑,在酸性溶液中對綠膿桿菌有作用,但對金黃葡萄球菌及大腸桿菌則以堿性時的殺菌力較強(qiáng)。(1)烷基甜菜堿:式中的烷基碳數(shù)一般為12-18。碳數(shù)為12的為月桂基二甲基甜菜堿(BS-12),易溶于水,是透明狀溶液,具有良好的起泡力和洗滌力,對皮膚刺激性小,耐硬水,可用作香波起泡劑或染色助劑。碳數(shù)為18的為硬脂基二甲基甜菜堿,有柔軟、潤滑、抗靜電性能,可用作纖維的柔軟劑和潤滑劑,提高手感性能,亦可用作護(hù)發(fā)劑和家用柔軟劑成分。(2)酰胺丙基甜菜堿:代表產(chǎn)品有椰油酰胺丙基甜菜堿(CAB)和月桂酰胺丙基甜菜堿(LAB)等,性質(zhì)溫和,刺激性小,耐硬水,優(yōu)良的穩(wěn)泡、增稠和調(diào)理性,有酰胺基團(tuán),與頭發(fā)皮膚有親和力。/sundae_meng兩性表面活性劑產(chǎn)品(二)1、甜菜堿型:(3)烷基羥乙基甜菜堿在紡織工業(yè)中用作縮絨劑、染色助劑、柔軟劑和抗靜電劑,也用作洗滌劑。(4)磺基甜菜堿代表產(chǎn)品椰油酰胺丙基羥磺基甜菜堿(CHSB),優(yōu)良的穩(wěn)泡性、增稠性、抗硬水性和溫和性,用于中高檔香波、沐浴液等洗滌護(hù)膚產(chǎn)品的主要成分。(5)磷酸甜菜堿代表產(chǎn)品卵磷脂(R=C18),從大豆中提取的良好的天然表面活性劑,具特有的生物活性和生理功能,無毒、無污染、無刺激,易生物降解。有乳化分解油脂的作用,可增進(jìn)血液循環(huán)、改善血清質(zhì),清除過氧化物,使血液中的膽固醇及中性脂肪含量降低,減少脂肪在血管內(nèi)壁的滯留時間。/sundae_meng兩性表面活性劑產(chǎn)品(三)2、氨基酸型:氨基酸型兩性表面活性劑是在一個分子中具有胺鹽型的陽離子部分和羧酸型的陰離子部分的兩性表面活性劑,主要是丙氨酸型和甘氨酸型兩類。(1)月桂亞氨基二丙酸二鈉
易溶于水,在微酸性等電點(diǎn)時,溶解度最小,表面張力和滲透力低,去污力差;在偏堿性時去污力強(qiáng),具有良好的去污力、起泡力,性溫和,對皮膚刺激性小,可用于生產(chǎn)香波和金屬清洗劑,還可用作染色助劑等。(2)月桂亞氨基二乙酸二鈉甘氨酸型兩性表面活性劑性溫和、刺激性和毒性小、殺菌力強(qiáng),為廣譜性殺菌劑,可用于家庭、食品工業(yè)、發(fā)酵工業(yè)和乳制品業(yè)中,也可用作特殊洗滌劑。/sundae_meng兩性表面活性劑產(chǎn)品(四)3、咪唑啉型:咪唑啉中間體中間體與氯乙酸鈉反應(yīng)生成咪唑啉兩性表面活性劑:或咪唑啉型兩性表面活性劑性溫和,對皮膚和眼睛的刺激性小,并有良好的起泡力,廣泛用于嬰兒用香波和低刺激性香波中,也用于化妝品和清潔劑制造中,此外還可用作纖維的柔軟劑和抗靜電劑。/sundae_meng非離子表面活性劑的功能特性1、定義:非離子表面活性劑溶于水時不發(fā)生,其分子中疏水基團(tuán)和離子型表面活性的大致相同,而親水基團(tuán)主要是由一定數(shù)量的含氧基團(tuán)(如羥基、聚氧乙烯鏈等)構(gòu)成。2、功能特性:(1)非離子表面活性劑溶液中由于不是以離子狀態(tài)存在,故其穩(wěn)定性高,不易受強(qiáng)電解質(zhì)存在的影響,也不易受酸、堿的影響;(2)配伍性,與其他表面活性劑相溶性好;(3)吸附性,在固體表面上不發(fā)生強(qiáng)烈吸附;(4)溶解性,在水中的溶解度隨溫度的升高而降低;(5)具有良好的洗滌、分散、乳化、增溶、潤濕、穩(wěn)泡、抗靜電、耐硬水、殺菌和保護(hù)膠體等多種性能;(6)廣泛地應(yīng)用于紡織工業(yè)、造紙工業(yè)、食品工業(yè)、化妝品工業(yè)、洗滌工業(yè)、橡膠工業(yè)、塑料工業(yè)、涂料工業(yè)、醫(yī)藥和農(nóng)藥工業(yè)、化學(xué)肥料工業(yè)、金屬加工工業(yè)、礦業(yè)、建材和環(huán)境保護(hù)等方面。/sundae_meng非離子表面活性劑分類按親水基分類可分為聚乙二醇型、酰胺型、多元醇型、氧化胺型以及其他非離子型。(1)聚乙二醇型:長鏈脂肪醇聚氧乙烯醚烷基酚聚氧乙烯醚脂肪酸聚氧乙烯酯聚氧乙烯烷基胺烷基醇酰胺聚氧乙烯烷基醇酰胺聚醚類(嵌段型)(2)多元醇型:甘油(季戊四醇)脂肪酸酯(聚氧乙烯)失水山梨酯脂肪酸酯蔗糖脂肪酸酯烷基糖苷聚甘油脂肪酸酯(3)氧化胺型:烷基氧化胺烷基二乙醇基氧化胺酰胺丙基氧化胺(4)其他類型非離子表面活性劑/sundae_meng非離子表面活性劑產(chǎn)品(一)1、聚乙二醇型:聚乙二醇型非離子表面活性劑是用具有活潑氫原子的疏水性原料,在酸或堿催化劑參與下與環(huán)氧乙烷起加成反應(yīng)制得的;聚乙二醇型非離子表面活性劑水溶液加熱至一定溫度,水溶液會變成白色渾濁狀,這種現(xiàn)象是由于溫度升高使聚乙二醇鏈與水分子之間形成的氫鍵被切斷,致使表面活性劑分子不能在水中溶解,這是聚乙二醇型表面活性劑所特有的性質(zhì)。使溶解性發(fā)生突變的溫度為濁點(diǎn);濁點(diǎn)隨環(huán)氧乙烷加成摩爾數(shù)增多而升高,它可作為這類表面活性劑的親水性指標(biāo)。(1)長鏈脂肪醇聚氧乙烯醚,RO(CH2CH2O)nH(AEOn)由長鏈脂肪醇與環(huán)氧乙烷加成聚合制得,常用的長鏈脂肪醇有月桂醇、油醇、棕櫚、醇、硬脂醇、環(huán)己醇、萜烯醇等。這類表面活性劑穩(wěn)定性高,生物降解性和水溶性均較好,具有良好的乳化、潤濕、滲透、分散和增溶等性能,常用于衣料用洗滌劑、洗發(fā)香波、浴用香波等。(2)烷基酚聚氧乙烯醚,常采用的酚有辛基酚、壬基酚等,n為4時產(chǎn)物不溶于水;n=6,7時室溫下可完全溶于水;n=8-12時具有良好的潤濕、滲透和洗滌能力,乳化力也較好,可用作洗滌劑和滲透劑;n≥15時產(chǎn)品無滲透和洗滌能力,而乳化、分散力較好,可用作乳化分散劑、均染劑和緩染劑。產(chǎn)品化學(xué)穩(wěn)定性高,即使在高溫下也不易被強(qiáng)酸、強(qiáng)堿破壞,因生物降解性差,家用洗滌用品較少使用,主要用在金屬的酸性和堿性洗滌劑中。/sundae_meng非離子表面活性劑產(chǎn)品(二)1、聚乙二醇型:(3)脂肪酸聚氧乙烯酯,RCOO(CH2CH2O)nH
脂肪酸的碳原子數(shù)越多,溶解度越小,濁點(diǎn)越高,但含羥基或是不飽和脂肪酸則屬例外。碳12-18的脂肪酸接12-15個環(huán)氧乙烷有很好的洗滌力;而低于此數(shù)則具有油溶性乳化力,這類表面活性劑的滲透力、洗滌力較脂肪醇和烷基酚的差,主工用作乳化劑、分散劑、纖維油劑和染色助劑等。此外它還易受酸、堿溶液水解而形成原脂肪酸和聚乙二醇,所以在強(qiáng)酸溶液中失去洗滌力,而在強(qiáng)堿溶液中其洗滌力遠(yuǎn)不如同脂肪酸的肥皂,還是可以用作家庭用洗衣粉的成分。(4)聚氧乙烯烷基胺,R-NH-(CH2CH2O)nH
與上述3種相似,當(dāng)n減少時,則不溶于水而溶于油,但由于它具有有機(jī)胺結(jié)構(gòu),故可溶于酸性水溶液中,具有殺菌性能,當(dāng)n增多時,非離子性增大,在堿性溶液中也表現(xiàn)出良好的活性。常用于染色助劑,也常用于人造絲生產(chǎn)中以增強(qiáng)再生纖維絲的強(qiáng)度,還可保持噴絲孔的清潔,防止污垢沉積。(5)烷基醇酰胺,RCONHCH2CH2OH(CMEA)或RCON(CH2CH2OH)2(6501)具有良好的穩(wěn)泡、增稠、乳化、洗滌、防銹等性能。可用作家用洗滌劑,金屬的防銹洗滌劑,以及香波、沐浴露等。/sundae_meng非離子表面活性劑產(chǎn)品(三)1、聚乙二醇型:(6)烷基醇酰胺聚氧乙烯醚,或具有較強(qiáng)的起泡和穩(wěn)泡作用,故常用作泡沫促進(jìn)劑和泡沫穩(wěn)定劑,其中有的具有良好的洗滌力、增溶力和增稠作用。(7)聚醚型(嵌段型),聚氧乙烯聚氧丙烯聚醚,按排列分為EP型、EPE型、PEP型。這類表面活性劑具有良好的乳化性能,聚醚型表面活性劑的毒性很小,在食品工業(yè)中用作乳化劑、賦型劑,也用作煮糖助劑;在紡織工業(yè)中用作低泡乳化劑;在化妝品工業(yè)中用作乳化劑和增稠劑;在洗滌劑工業(yè)中用于配制餐具洗滌劑、金屬清洗劑;在塑料、涂料等工業(yè)中可用作破乳劑。2、多元醇型:指由含多個羥基的多元醇與脂肪酸進(jìn)行酯化反應(yīng)而生成的酯類,也包括帶有NH2或NH基的氨基醇以及帶有醛基的糖類;親水性來自多元醇的羥基,把以親水性小,親油性大,多數(shù)具有自乳化性;與環(huán)氧乙烷加成者其親水性來自聚氧乙烯,具有良好的親水性;最大特點(diǎn)是安全性高,對皮膚刺激性極小,故廣泛用作藥品、化妝品和食品工業(yè)等方面的乳化劑、分散劑;親油性型與樹脂相溶性也較好,可用作樹脂添加劑,也用于纖維工業(yè)中的纖維油劑成分。/sundae_meng非離子表面活性劑產(chǎn)品(四)2、多元醇型:(1)甘油脂肪酸單酯和季戊四醇脂肪酸單酯,
(GMS)(PETS-3/4)產(chǎn)品對人體無害,具有良好的乳化性能,廣泛用作食品和化妝品的乳化劑,也用作纖維油劑。季戊四醇硬脂酸酯能賦予人造絲、人造棉、棉等良好的柔軟性,廣泛用于纖維油劑的配合料,也用作乳化劑。(2)山梨醇脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯(Span)和聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯(Tween)/sundae_meng非離
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