表面活性剂作用原理课件.ppt

表面活性剂的作用原理,第二章,2.1 表面张力与表面活性,当任意两相接触时, 两相之间决非是一个没有厚度的纯几何面,而是一个具有相当厚度的过渡区, 这一过渡区通常称之为界面。若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。但由于历史的原因, 这两个概念常常混用。,常见的界面有：气-液界面，气-固界面，液-液界面，液-固界面，固-固界面。,气-液界面,气-固界面,液-液界面,液-固界面,固-固界面,2.1.1 表面张力和表面自由能,（a）,（b）,如果在活动边框上挂一重物，使重物质量W2与边框质量W1所产生的重力F（F=（W1+W2）g）与总的表面张力大小相等方向相反，则金属丝不再滑动。,这时,l是滑动边的长度，因膜有两个面，所以边界总长度为2l， 就是作用于单位边界上的表面张力。,由于表面层分子的受力情况与本体中不同，因此如果要把分子从内部移到界面，或可逆的增加表面积，就必须克服系统内部分子之间的作用力，对系统做功。,温度、压力和组成恒定时，可逆使表面积增加dA所需要对系统作的功，称为表面功。 用公式表示为：,把作用于单位边界线上的这种力称为表面张力，用 表示，单位是N/m。 也是增加单位表面积时所必须对系统做的功，单位J/m2,表面张力的测定,1. 滴重法,W=2Rf,=W/2Rf,滴落的高速摄影示意图,那为什么有个系数呢？,2.毛细管上升法,r 毛细管半径界面两相的密度差g 重力加速度h 高度差,3. 环法4.吊片法,5.最大汽泡压力法,6. 滴外形法,浓度,2.1.2 表面活性和表面活性剂,具有第三类曲线的物质才叫表面活性剂。,特劳贝规则,2.1.3 表面活性剂的结构特点,2.2 表面活性剂胶束,2.2.1 胶束的形成,胶束结构示意图,2.2.2 临界胶束浓度 CMC Critical Micell Concentration,表面活性剂在水中随着浓度增大，表面上聚集的活性剂分子形成定向排列的紧密单分子层，多余的分子在体相内部也三三两两的以憎水基互相靠拢，聚集在一起形成胶束，这开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。,这时溶液性质与理想性质发生偏离，在表面张力对浓度绘制的曲线上会出现转折。继续增加活性剂浓度，表面张力不再降低，而体相中的胶束不断增多、增大。,2.2.2.1 临界胶束浓度的测定方法,1. 表面张力法,界面张力仪,2. 电导法,3. 增溶作用法,4. 染料法,5. 光散射法,2.2.2.2 影响临界胶束浓度的因素,表面活性剂的碳氢链长,碳氢链分支,极性基团的位置,碳氢链中其它取代基的影响,亲水基团的种类,疏水链的性质,温度,离子型 Krafft point非离子型 浊点 cloud point,2.2.3 胶束的形状和大小,球 状,2.2.4 胶束的作用,乳化作用泡沫作用分散作用增溶作用催化作用,2.3 表面活性剂结构与性能的关系,2.3.1 表面活性剂的亲水性 HLB,亲水亲油平衡值(Hydrophile-Lipophile Balance)表面活性剂分子中亲水和亲油基团对油或水的综合亲合力，是用来表示表面活性剂的亲水亲油性强弱的数值。,Griffin,HLB值=,亲水基质量,亲水基质量+憎水基质量,100/5,2.3.1.1 HLB的确定,非离子型,多元醇脂肪酸酯,HLB=20(1-S/A),聚氧乙烯型,皂化值不易得到的,HLB= (E+P)/5,离子型,HLB=(亲水基团HLB)+(亲油基团HLB)+7,混合型,HLB混合=(HLBi qi), 亲油 | 亲水 HLB值 0 1 3 6 7 8 10 12 13 15 18 20 | |消泡| | | 润湿剂 |增溶剂| | 石蜡 W/O乳化剂 |去污| 聚乙二醇 | 渗透作用 | | O/W 乳化剂 |,2.3.1.2 HLB与表面活性剂应用关系,2.3.2 亲油基的影响,氟代烃基 硅氧烃基 脂肪族烷烃基,环烷烃基 脂肪族烯烃 脂肪族芳香烃 芳香烃 带弱亲水基的烃基,疏水性,2.3.3 亲水基的影响,2.3.4 分子形态的影响,2.3.4.1 亲水基的相对位置,位于分子中间时湿润性能比较强位于分子末端时去污能力比较强,2.3.4.2 亲油基的支链,有分支结构的湿润性和渗透性的较好 去污能力较差,亲水基分子,2.3.5 分子量的影响,分子量小的的湿润性和渗透性的较好分子量大的洗涤、分散、乳化能力较好,2.3.6表面活性剂的溶解度,2.3.7 表面活性剂的安全性和温和性,2.3.8 表面活性剂的生物降解性,