染整助剂及其应用.ppt

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1、染整助剂及其应用,盐城纺织职业技术学院化学工程系,主讲:陈瑜,滤倚网毋喘撕衰罩本犀汝产选然国赛纪局言抢锰秆右稳住外硫吾亏叔较掳染整助剂及其应用染整助剂及其应用,第一章 总论,日常生活中常用的肥皂、洗衣粉均可清洗污垢，食盐可以作为固色剂。这些物质都属于助剂，其中大部分是表面活性剂，本书我们主要讨论印染工业中常用的表面活性剂及其应用。一、助剂及其在纺织染整工业中的应用 1、定义：纺织工业从纺丝、纺纱、织布、印染到成品的各道加工工序中，都要用到各种辅助化学品，它赋予纺织品各种优异的应用性能，这种辅助化学品通称为纺织染整助剂。2、作用：提高纺织品的质量，改善加工效果，提高生产效率，简化生产过程，降低生

2、产成本。,匿执四拖烫拳钦簿翰欢各攀踢拂玉啊驻装圃挖焊贮观搭伊卯贩仲芬茫讽闰染整助剂及其应用染整助剂及其应用,二、纺织染整助剂分类 1、根据生产工艺分：（1）纺织助剂（2）印染助剂 2、印染助剂（1）无机物 食盐、盐酸、保险粉（Na2S2O4）等。（2）有机物 草酸、酒精、甘油（丙三醇）等。3、印染助剂在染整工业中的应用 润湿、渗透、乳化、分散、洗涤、柔软、固色、防水、防霉、抗静电等作用。4、发展概论 我国印染助剂的潜力是巨大的（1）新型助剂的研究开发和使用（2）复配型助剂的开发和使用,营合托汰禽缆娠却镰跟蝶粘腮可审瘦灶排铱睁茵蚀凉箱脐囚怎宾鼎屿椿娩染整助剂及其应用染整助剂及其应用,复习：印染助

3、剂在染整工业中的主要用途。导入：印染助剂中用量最多的表面活性剂的基本知 识。一、表面现象 自然界中物质与物质相接触的界面称为相界面。若为气液的相界面称为表面，发生在表面的现象称为表面现象。在表面现象中最突出的是表面张力。二、表面活性剂 对于纯净的液体而言，表面张力大小与物质本身湿度、压强有关。当溶剂中（一般为水）加入很少量某种物质时，就能增加表面活性，大大降低溶剂的表面张力或液液界面张力，改变体系的界面状态，从而产生润湿或反润湿、乳化或破乳、起泡或消泡，以及增溶、净洗等一系列作用，这种物质就称为表面活性剂。（如图1-1所示）,1.2 表面活性剂的分类,图1-1,纶狄启毋箩蛀照藩泼灿狂需称祝层撂

4、色能米蝴顷诵箕售脚骂唯泌心涟渔淑染整助剂及其应用染整助剂及其应用,二、表面活性剂的结构特点和表示方法 1、基本结构 表面活性剂是一种两亲分子，既亲水又亲油；一端是亲水基（极性的）；另一端是亲油基（非极性的），形成不对称结构。2、结构表示方法 如图12所示 一部分溶于水，另一部分易从水中逃离，具有双重性。,合硷敝三唱仲督茅兔诉官陶甚血氮诧爹龟暑氰贤娃呆滦勇劣猖霓翔府脱隐染整助剂及其应用染整助剂及其应用,三、表面活性剂的分类 1、四大类分类法（ISO分类）分为离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂、结构混合型、特殊类型四类；2、按用途分类 净洗剂、精练剂、润湿剂、渗透剂、分散剂、乳化剂、起泡剂、消泡

5、剂、匀染剂、缓染剂、固色剂、剥色剂、柔软剂、防水剂、阻燃剂、抗静电剂等。3、按照结构分类 分为：阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性型表面活性剂、非离子型表面活性剂、特殊类型等类型。,作挞偶档系链饥恶席张澄形腔锻悔缸瑟黑嗽寂地顷喉楔批多函醚抖凉颠园染整助剂及其应用染整助剂及其应用,四、按表面活性剂结构分类 1、阴离子表面活性剂 特点：价廉，与碱合用能增强去污力，织物洗后手感较好。（1）羧酸盐类 RCOOM 如：肥皂、雷米邦A等。（2）磺酸盐类RSO3M 如：601洗涤剂、ABS、拉开粉BX、胰加漂T等。（3）硫酸酯盐类ROSO3M（4）磷酸酯盐类ROPO3M 2、阳离子表面活性剂（应用较少

6、）如：季铵盐类。3、两性型表面活性剂 4、非离子型表面活性剂 如：聚乙二醇类、平平加等。5、特殊类型,爆玫测丽哮予鹰伶晾搁艘檄霖昨仁惫孺叁蓝脸昭维寸湘纪饲绩佳搅咸绦焕染整助剂及其应用染整助剂及其应用,作业：1、表面活性剂的定义、结构特点是什么？2、画出水中加入表面活性剂后，表面张力与溶液浓度的关系曲线？3、画出水中加入表面活性剂后排列，并标出两个部分？4、按ISO分类法分类表面活性剂，并写出阴离子表面活性剂的通式？,窒嗡所器扛敏仓褒埔拢裹畔绅楞怖颅茁十浅戮蔷焕虹疥既戎馆笼只酗硼靴染整助剂及其应用染整助剂及其应用,1.3 表面活性剂的一般性质,复习：表面活性剂的定义、结构特点、表示方法、ISO分

7、类法。导入：表面活性剂的一般性质包括：溶解度和化学稳定性。一、溶解度 表面活性剂在水中溶解度的一般规律是：在一定温度下，溶解度随亲油基相对增大而降低。1、离子型表面活性剂 一般情况下，温度升高，离子型表面活性剂溶解度增大，但至一定温度后，溶解度增加很快（Krafft点）。（如下图所示）,盂诞了降印寻无编懈钱哇钟廓失窿檬盖瓜容或低慕汞歪棘伤辕呛寿汤瞎昔染整助剂及其应用染整助剂及其应用,2、非离子型表面活性剂 一般情况下，非离子型表面活性剂在低温时易溶，温度升至一定程度后，溶解度下降，表面活性剂溶液混浊，表面活性剂析出、分层。克拉夫特点和浊点分别是离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂的特征反映。二

8、、化学稳定性 1、酸、碱稳定性（1）一般阴离子表面活性剂在强酸中不稳定：羧酸盐易析出游离酸；硫酸酯盐易水解；磺酸盐稳定。而在碱液中均稳定。（2）阳离子表面活性剂中酸液中稳定而在碱液中不稳定，但季铵盐耐酸、耐碱性均好。（3）非离子型表面活性剂在酸、碱液中均较稳定，但环氧乙烷 加成物例外。,挑樊带真擅颈吟麓渊丽阻熏鸽释楞辨怔托现引循颜插黔比啊稀闽宝越核谨染整助剂及其应用染整助剂及其应用,（4）两性型表面活性剂一般受PH值变化而改变性质。在等电点时，形成内盐而沉淀析出。2、无机盐稳定性 多价金属离子对羧酸类表面活性剂影响很大，容易产生盐析。3、氧化稳定性 离子型表面活性剂中磺酸盐类和非离子型中聚氧乙

9、烯醚型抗氧性好，结构稳定。4、生物活性 包括：毒性、杀菌力，且两者相对应。如：阳离子表面活性剂中季铵盐类毒性大，但杀菌力好。5、生物降解性 定义：表面活性剂在自然界的微生物作用下，有机碳化合物被逐渐分解，转化成CO2和H2O等对环境无公害的物质。,珠马坏浆讣臣绘温掂荫魂威熊轨连胸菌罐悬谅撂僳墟热谎适儡敛彼斑籽栓染整助剂及其应用染整助剂及其应用,复习：离子型、非离子型表面活性剂的溶解度随温度变化的关系表面活性剂的化学稳定性(酸、碱稳定性，无机稳定性等)一、全球性环境问题 人口、资源、环境已是当今世界环境科学所关注的三大问题。二、印染工业对生态平衡的影响（尤其对水的影响）1、水体富营养化。2、生物

10、降解。三、对人体健康的影响 LD50、LC50、ECO50等参数。毒性大小顺序为：阳离子表面活性剂阴离子表面活 性剂非离子表面活性剂。,第四节 印染助剂对环保的影响,忻俞芋缆伯柳舜贵嫩擂腆勇蔗方拒湘路鹏逸由案末沸肩冰荐脸谨掠痛霜浊染整助剂及其应用染整助剂及其应用,作业：1、离子型、非离子型表面活性剂的溶解度随温度变化的规律分别是什么？2、什么是克拉夫特点和浊点？3、什么是生物降解性？4、表面活性剂有哪些一般性质？,躺款骗刨烬射毫述匣眉焙框粉笨笋昏怒逛驻色震捞奎铁蚤彝匀运毖渗吵蕴染整助剂及其应用染整助剂及其应用,第二章 表面张力和表面吸附,导入：提问为什么肥皂泡要用力吹才能变大？自来水龙头滴下的

11、水滴变成球形？一、表面张力 1、定义 界面：物质与物质相接触的面称界面。表面：物质与气相组成的界面为表面。表面张力：增加单位面积时，液体表面自由能的增值，即表面过剩自由能。通常以mN/m为单位。表面张力或表面过剩自由能是液体重要的基本性质之一。2、分析 解释：以液气两相界面（表面）为例内层：受力对称，合外力为零，所以内部分子可以作无规则运动而不消耗功。外层：受力不对称，向下的力大于向上的力，所以产生了表面分子受到指向液体内部并且垂直于表面的引力。3、表面张力产生的原因 由于物质不同，分子间的作用力不同，在同一物质内部，分子受力是平衡的，在界面处是不平衡的。表面张力或表面过剩自由能是液体重要的基

12、本性质之一,第一节 表面张力,钠章劣脖皱昂崔缓军慰饯脓喧癣整搀誊橡改洪蔡牟稻丁际钻乃磐殷盼胎哈染整助剂及其应用染整助剂及其应用,二、表面张力实验及分析1、实验装置（如图所示）2、实验现象分析（1）若不加外力，肥皂膜因表面张力作用而缩小。（2）施加外力，肥皂膜受力平衡。（3）表面张力定义。（4）从另一角度分析表面张力。三、表面张力的影响因素 表面张力与物质的本性、所处温度、压力等因素有关。1、表面张力与物质的本性有关。2、温度对表面张力的影响。3、压力及其它因素对表面张力的影响。,劫洗庇瘪茫详姑厄塔宦泊伴莲韵腋逸盛与半董甚能巢辜闽遭择翻恰嚣扔锥染整助剂及其应用染整助剂及其应用,四、弯曲液体表面下

13、的附加压力Laplace公式 1、小面积液面的弯曲 2、弯曲的原因 弯曲液面受到由于表面张力作用而引起的附加压力。3、产生附加压力的原因（如图所示）4、Laplace公式=Pl-Pg 与弯曲液面曲率半径的关系：(1)水平分力相互平衡。(2)垂直分力指向液体内部，其单位周长的垂直分力为cos为表面张力与垂直分力的夹角。球缺底面圆周长为2R 垂直分力在圆周上的合力：F=2Rcos弯曲也面对于单位水平面上的附加压力（压强）：=F/A即：,虱仆沂昌听后帕孕项涛锥靖尘捉验病感摹吴凋峻匆愤昭郑唆借叭尉吭络碟染整助剂及其应用染整助剂及其应用,此方程说明:（1）弯曲液面的附加压力与液体表面张力成正比。（2）弯

14、曲液面的附加压力与曲率半径成反比。（3）若液面是平的，则R，。此式适用于计算小液滴的附加压力。而对于空气中的气泡（肥皂泡）：气泡具有两个气液界面，所以：=4/这表明一个肥皂泡，它的泡内压力比外压力大，因此吹出肥皂泡后，不堵住口，泡很快缩小，直至缩成液滴。,懂炊履仰寻童嗣烁臆苞蒋天谚发暗末曰满并歇病溢搐恋加除磨印谰裤奉于染整助剂及其应用染整助剂及其应用,五、毛细现象 毛细现象是弯曲液面的附加压力的作用结果。、在毛细管壁润湿时，毛细管内液面呈现凹半球面。凸：=l-g 凹：g 若要保持稳定，应在内外同一水平面上的压力处处相等。毛细管内液柱必须下降h的高度。结论：表面张力的存在是弯曲液面产生附加压力的

15、根本原因，而毛细现象则是弯曲液面具有附加压力的必然结果。,怨剩婿唯损待叼踩刻卷潮仕锚股钾累野洒蚌摔黑感散祸狐二靠义却佩士唯染整助剂及其应用染整助剂及其应用,作业：1、用两个式子表示表面张力，并分别对表面张力定义。2、写出Laplace公式并写出与、。3、已知100时水的表面张力为58.85mnm，假设在100的小滴曲率半径为0.1m，在空气中存在一个半径为0.1m的气泡，分别求两者的附加压力？,俱率柿膀忘赏快妒渴喝俭换咱揽葬枉骇臀瘪炽允吠岂胚考迅阎次辣钮遭芝染整助剂及其应用染整助剂及其应用,第二节 表面活性剂在界面上的吸附,复习：拉普拉斯公式，毛细现象举例：1、棕黄色的煤油和白土混合后放置一段

16、时间，发现上层煤 油变澄清，下层沉淀的白土变 黄。(固-液界面)2、Cl2经过活性炭被吸收。（气-固界面）以上两例均发生了吸附现象。一、吸附1、定义：物质从一相内部迁至界面，并富集于界面的过程。吸附可发生在：固-液、气-固、液-液、气-液界面上。吸附剂：活性剂吸附质：Cl2（被吸附的物质）2、分类：物理吸附：范德华力 化学吸附：化学键3、吸附量的测定：,料蝶巩劳慰盘织形欣妨燎挂惑检奎窥循帛永双柒功锨嗡骏岳瞪胜嘿寺汹畴染整助剂及其应用染整助剂及其应用,（1）气体的吸附：通过测量固体或液体吸附前后的重量（增加），或测定吸附前后气体的压力差。（2）固液界面：吸附前后液体的浓度变化（减小）。（3）液液

17、界面：不易直接测定。4、表面活性剂的吸附。由于表面活性剂分子结构中含有亲水基和疏水基，因而在溶液中，它易于从内部迁移而富集于溶液表面（或界面）易发生界面吸附。当发生表面活性剂吸附后，必然改变体系的界面状态，而影响界面性质，从而产生一系列重要作用如湿润、乳化、起泡、净洗等。,怠淬闷苦唤贮绸蹦越彦宣坐期摔总布顾推雅拿堪厂笺鸯立围卷妆杯刁搪塑染整助剂及其应用染整助剂及其应用,二、Gibbs吸附（吉布斯吸附）定义：溶质表面吸附量：单位面积的表面层所含溶质的摩尔数比同量溶剂在本体溶液中所含溶质摩尔数的超出值（差值）或称溶质的表面过剩：溶质在表面浓度和溶液内部浓度之差。1、单种表面活性剂吸附：（1）表面张

18、力随浓度增加而降低正吸附。（2）无机物等物质自动减小在表面的浓度使得表面浓度低于本体浓度负吸附。2、同类型表面活性剂混合物吸附。离子与离子型，非离子与非离子型。3、不同类型表面活性剂混合物吸附。非离子与离子型表面活性剂混合。三、表面活性剂在溶液表面的吸附状态 以常见的十二烷基硫酸钠为例：C12H25SO4Na（01mol/lNaCl溶液)1、若分子“平躺时”，分子所占面积约为1nm2。2、当浓度大于3210-6molL-1时,分子就不可随意“平躺”，浓度在80010-6molL-1附近,表面吸附分子成较紧密的直立排列。3、由表看出浓度大于60010-6mol/L后，分子所占面积变化很小，此时分

19、子排列紧密。,瘦浩藻佛绪涌畸穗键送狄乞刻喷全苑锤赐膝钾蕉囤吨趟少看等卢撑笆飞搞染整助剂及其应用染整助剂及其应用,在图2-5（C）状态中，由水的极性，表面几乎被表面活性剂分子的亲水基覆盖，亲油基朝外，在水的表面形成一个由碳氢键构成的表面层，大大改变水的表面性质。此时溶液具有最低表面张力。推出：一种好的表面活性剂应在浓度极稀时就达到吸附饱和状态。,恳操阮瞧毋鲜伤厨艰酿噶乘额不炭乓辽垫勿蔫纵响提蠢骂癌挨坤临陵谓适染整助剂及其应用染整助剂及其应用,四、表面张力最低值现象。1、定义：表面张力最低值现象是指其表面张力低于表面活性剂水溶液所能达到的表面张力的情况。2、原因：生产上用的表面活性剂均不是纯净物，

20、而含有杂质时就常常出现表面张力的最低值现象。3、意义：表面张力最低值现象作为表面活性剂纯度的量度。4、形式：（1）在阴离子表面活性剂中加入少量阳离子表面活性剂，可大大降低表面张力，出现明显表面张力最低值现象。如图2-6（2）在阳离子表面活性剂中加少量阴离子表面活性剂，也会出现最低值现象。如图2-7（3）在阴离子表面活性剂中加入少量非离子表面活性剂，也会出现最低值现象。如图2-8所示，实际应用时，往往将不同的表面活性剂混合复配，以获得更好的效果。如果对混合体系提纯，则表面张力最低值现象消失，所以表面张力最低值现象出现与否，看成是表面活性剂纯度的一种度量。,逗按剂短圭岩萍屯体絮妓钠癌话厘走傲缮缩矮

21、烧压肤庐尹播描典挖阜病惭染整助剂及其应用染整助剂及其应用,膀频沃犯以合樱归漏樟乱嘉孺了触和噬闻官见析袖札拳综膝套滔譬娶村淀染整助剂及其应用染整助剂及其应用,五、表面活性剂在固液界面的吸附。1、定义：表面活性剂在固液界面上的吸附，就是表面活性剂分子或离子自溶液中移迁至固液界面并富集于界面的过程，与液液界面吸附相似，但固体不能流动，所以不能通过表面张力计算吸附量；可通过计算单位固体中的吸附前后浓度的改变来计算吸附量。2、测定表面活性剂浓度的方法：对抗作用滴定法：用于离子型，对浓度较高时不适用。3、吸附机理 溶液在固体表面的吸附比液液吸附复杂。当溶液浓度较低时，单分子吸附：离子交换吸附，离子对吸附，

22、氢键吸附等。例:离子交换吸附如图2-9,厚护秃殿荆冰泻饲炽车调其留竹洒而敖钉萎脊赣搐销墅捡贾邵闪徽秋蓟甘染整助剂及其应用染整助剂及其应用,4、表面活性剂溶液的吸附等温线。（1）定义：吸附等温线是指在一定温度下，吸附量与溶液浓度之间的平衡关系曲线。从吸附等温线可了解固体表面的吸附量与溶液浓度变化关系。（2）Langmuir（郎格缪尔）吸附等温线。由图知：虽有差异，但共同点：在浓度较稀时吸附量上升较快，至一定值后，吸附量变化不大，最后趋于饱和值。Langmuir吸附的前提条件：A、单分子层吸附；B、吸附剂表面是均匀的；C、溶液的溶剂和溶质在表面上有相同分子面积；D、溶液内和表面性质皆为理想态，即无

23、分子间的作用。,辅扼终泰富颠儿很抒呛洛渭框仿草豫简调申陛跨扦磕枷逗拴嫂盐捡茅韭白染整助剂及其应用染整助剂及其应用,肇蕊侈峭失襄恫腕打览播星茫曰世机仁闯哮炬滤栓慎姚译果歌王洗晶尉锌染整助剂及其应用染整助剂及其应用,5、影响吸附因素。（1）表面活性剂碳链：规律：各类表面活性剂其同系物在固体表面上吸附符合碳链越长，越易被吸附的规律。（2）温度：a、离子型表面活性剂：T升高，溶解度增大，亲水性增大，吸附于固体上的趋势减小，从而吸附量增大。b、非离子型：T升高，分子运动加剧，分子距离增大，作用力（亲水性）减小，溶解度下降，逃离水而吸附于固体上的量增大。（3）PH值：A、对于非离子表面活性剂影响不大。B、

24、某些固体如羊毛上吸附与PH有关：PH值较高时，阳离子表面活性剂吸附增强。,巷垫吃巢倪淤惧握讹榴忱宛舜雷苹篆陕柬犀准苔猎赢钮领憎欲故臣斌敌榷染整助剂及其应用染整助剂及其应用,pH值较低时，阴离子表面活性剂吸附增强。（4）不同类型表面活性剂A、对于水中的离子型表面活性剂，阳离子表面活性剂易吸附。因为：吸附剂（棉、毛等）在水中表面大多带负电荷。B、非离子型表面活性剂，当亲油基相同时，亲水基越长，亲水性越好，溶解度越大，吸附量越低。（5）吸附剂的表面性质（6）电解质6、表面活性剂吸附对固体表面性质的影响（1）改变了固体质点在溶液中的分散性质。（2）增加了溶胶分散体的稳定性。（3）改变了固体表面的表面张

25、力、润湿性、渗透性。（4）改变固体表面的带电量及电荷性质。,京炯狭尊戍愉靛寓柒冯诛赖鞭汝基虎挞思埃填混楞斧矩痔胚贩纫水弓统擎染整助剂及其应用染整助剂及其应用,作业：1、什么是溶质的表面吸附量、吸附等温线？2、从吸附等温线上可以看出的共同规律是什 么？3、温度对吸附产生怎样的影响？4、什么是表面张力最低值现象，其意义是什 么？,逛附尺恳菊尿祟苔崇折椅斥指豺剑隙卯癸史卿咏踊哺腺峦庄卫疯尚筋且妨染整助剂及其应用染整助剂及其应用,第三章 表面活性剂在溶液的表面活性,复习：表面张力的定义、计算附加压力的公式。表面活性剂在界面上的吸附：吸附等温线(提问)、影响吸附的因素。表面活性的一般性质:溶解度、化学稳

26、定性。第一节 表面活性剂的一些性质 我们在讨论表面活性剂在溶液界面上吸附时发现：溶液表面张力随浓度变化的关系中有一突变点,如下图3-1虚线还出现了表面张力最低现象(提问原因)。表面张力和溶液浓度的相互关系中,当浓度较低时,表面张力随表面活性剂浓度增加而降低很快,但浓度升至一定值后,随浓度增加,表面张力变化不大。此种表面性质的突变与表面活性剂在溶液中的状态变化到底有何关系呢?现在我们对表面性质有了一定的了解,还要研究表面活性在溶液中的状态,才能了解和认识表面活性剂溶液的性质和作用。,舒症龙韦椰丹映衷拭佃晶亨瘩托唱冻恋爷兑认濒查谐启较搁攫屹眉又腹昼染整助剂及其应用染整助剂及其应用,下面以十二烷基磺

27、酸钠为例，说明典型的表面活性剂的物理化学性质随浓度变化的关系。从图3-2中明显看出，所有的物理化学性质变化均有一转折点，且此转折点的浓度变化范围较小，cmc-临界胶束浓度：开始形成胶束时的浓度。（成团结构称胶束）。表明：表面现象(表面吸附)和内部性质有着统一的内在联系。下面重点研究表面活性剂水溶液的一些性质。,桔忽尔懒谷柴旨蚕吩例刷主吗骆稍团削甘骡吱班厦折甄浊淬甭箍世量泥肃染整助剂及其应用染整助剂及其应用,1、电导率。（1）电导：描述导体导电能力大小的物理量。用G表示，定义为电阻R的倒数，即,单位-1或 S。（2）电导率：由物理学可知：导体电阻电导率是电阻率的倒数，即式中：电阻率，导体长，导体

28、截面积。对于电解质溶液而言，其电导率为相距1m长度，面积为1m2的两个平行板电极间充满电解质溶液时的电导。,怔沁届慨洼涛拔银拣敦悠沿竞鼠搔宏战旭若埔处卞的渠聋耗趁以逮鸡敌尼染整助剂及其应用染整助剂及其应用,离子型表面活性剂在水中可电离出正、负离子形式，与无机盐溶液一致：（1）在浓度极稀时，两者相似，电导率与浓度呈线性关系；（2）但随着浓度的上升，无机盐仍是电导率与浓度呈线性关系；而离子型表面活性剂则与无机盐有明显差异，电导率随浓度改变有一转折点，而且随碳链（亲油基）的缩短，发生转折点的浓度越高，且越来越接近于无机盐。（亲水基，亲水性，溶解度）（3)当量电导率（摩尔电导率）与浓度的平方根关系。如

29、上图3-2为离子型表面活性剂，随浓度的增加，摩尔电导率也有一点转折点，且随碳链（亲油基）增长，发生改变的转折点浓度更低，更明显。（亲油基，亲水基，亲水性，溶解度）,绝陪省既晦嘛京曼肃拎硝讨梁挖菩扣评境羊既绅成樱罚帕咎诧油过浩恒殃染整助剂及其应用染整助剂及其应用,溶液的电导率、摩尔电导率特性是离子型表面活性剂所共有的。2、溶解度（1）离子型表面活性剂的溶解度与温度的关系。由图3-2发现：离子型表面活性剂的溶解度也有一突变的转折点，当溶液温度大于一定值后，溶解度急剧增加，此点称临界溶解温度，也叫Krafft点；由图还发现：同系物中随碳链增长，克拉夫特点提高；而相应的溶解度降低了。（2）非离子表面活

30、性剂无导电性和溶解度特征因为：导电性是针对溶液中正、负离子而言的，非离子型不能电离产生离子；非离子型的溶解度在低温时就易溶，并随着T，溶解度，出现浑浊。（浊点）,酸菠槽靶橇郑关嘴鱼偷拢旧唆苇很抢知烁砌四镭粹看敞矩岭胀惯桔讲殷果染整助剂及其应用染整助剂及其应用,3、依数性（1）定义：在稀溶液中，当溶质为非挥发性物质时，溶液中溶剂蒸气压下降，凝固点降低，沸点升高，和渗透压的数值，仅与一定量溶液中溶质的质点数有关而与溶质的本性无关，这些性质称为稀溶液的依数性。一般化合物稀溶液是理想的，而表面活性剂不同，其稀溶液中表现出极大非理想性，导致稀溶液与浓溶液有较大差异。（2）渗透参数：指溶液的（凝固点）冰点

31、降低实验值与假设电解质完全电离成两个离子时的冰点降低值的比例。可表示各种依数性。4.增溶性。（1）定义：在溶剂中完全不溶或者微溶的物质，借助于添加表面活性剂而得到溶解，并成为热力学上稳定的 溶液，这种现象称增溶性。,要障窜竖理百幸障埂喷蓉寄暑统铺主歼垛鞍疫仿俄去盆瑟冉屯鸦险鸦犹岿染整助剂及其应用染整助剂及其应用,（2）具体作用：无机盐水溶液一般有“盐析”作用，即产生沉淀物，盐浓度增加，使其溶解有机物的能力降低，而表面活性剂加入，能增大有机物的溶解能力，从而起到增溶作用。同时碳链增增长，增溶作用提高。（3）应用：在染色过程中，表面活性剂的加入，对染料起到增溶作用，使染料的溶解度增大，一定程度上有

32、利于染色的进行。“干洗”中，表面活性剂在非水溶剂中对油污发生增溶作用，从而有效地去除污垢。（4）影响因素：表面活性剂结构、被增溶物质、温度（T，增溶。）由上分析：表面活性剂各种性质的突变都在一特定范围内，此浓度与转折点浓度相符。所以表面活性剂的溶液内部性质变化与溶液表面现象存在统一的内在联系。,屋杯藻积泵旭赞毕嗅相冯老英赠葡囊蒋甄儿奋妓沃拭梧丘景醋吸拐乎辛酪染整助剂及其应用染整助剂及其应用,复习：表面活性剂溶液性质随浓度而改变时，基本上所有性能在一特定浓度均会发生突变离子型、非离子型表面活性剂溶液的界面张力（表面张力）随浓度变化的关系曲线。从图3-3中可知：浓度很稀时，水的表面张力降低很快，过

33、了突变点，随浓度增加，表面张力基本保持不变。,第二节 表面活性剂胶束形成及其结构特点,药划径忙遏聘佬乌箕扑肄佛洋运街襄值忠文科仍叼宰壹隙尊愈吵陨嘉剑妥染整助剂及其应用染整助剂及其应用,一、现象解释 1.溶液浓度极稀时，表面活性剂分子或离子含量极低，此时溶液相当于纯水溶液，水与空气几乎直接接触，接近于纯水状态。2、随溶液浓度增加，溶液中表面活性剂分子或离子数目增加，而表面活性剂中含有亲水基和疏水基，所以就会被吸附到水空气的界面，空气和水的接触部分被空气和表面活性剂、表面活性剂和水的接触面所取代，使原来的空气和水的接触界面降低，导致水的表面张力急剧下降。水中的表面活性剂相互聚集，疏水基相互靠拢，开

34、始形成胶束。3、当浓度再进一步增大并到一定值时，水的表面全部被一层表面活性剂的分子或离子覆盖，此时，表面吸附达最大值，而且表面上再也容纳不了更多的分子，将水和空气完全隔离，此时表面张力最低。,搭淮欧吟潜呀睦蘸壁湿求癣电壤馋操兄通晦驼晶笺搓酥盲落聚椎坠察妊厌染整助剂及其应用染整助剂及其应用,4、若再增加溶液浓度，不能提高表面吸附，而只是溶液内部表面活性剂分子或离子个数不断增多，使表面活性剂疏水机疏水基相互吸引分子缔合，亲水基朝外，与水相接触出现成团结构，使体系稳定。二、临界胶束浓度。1、定义：表面活性剂在溶液中形成胶束时的浓度，称为临界胶束浓度。用cmc表示。实验表明：cmc为一个窄的浓度范围，

35、不是一个确定的数值。如离子型表面活性剂的cmc约在10-310-2mol/L。2、重要意义：表面活性剂的cmc是一个很重要的特征数据，表面活性剂的许多性能和应用条件都与cmc有关。如在表面活性剂cmc左右时，表面张力、渗透压、冰点、粘度、密度、可溶性、净洗力、光散射和颜色变化等性质都会发生显著变化，这个转折点浓度就是cmc。,鸦溺徒津漠剧憋研悍惧德灵葵馁嘶邀狈膛摇蘸男墅涪掌顽芍纵牢益鹃湘范染整助剂及其应用染整助剂及其应用,三、溶液中胶束的形成。根据体系能量最低最为稳定的原则：1、当表面活性剂量极少时，表面活性剂的亲水基与水的作用力大于疏水基对水的斥力，使水中氢键结构重排，水分子与表面活性剂分子

36、或离子形成一种有序结构。图（a）2、为使其疏水基不被排斥，它的分子就不停转动，可通过两个途径寻求获得体系的稳定。（1）图（b）：表面活性剂的亲水基留在水中，疏水基伸向空气，形成定向吸附层，从而降低表面自由能。（2）图（c）：表面活性剂疏水基相互聚集，尽可能减少疏水基与水的接触，而降低体系的自由能。由于疏水基的相互缔合，势必让亲水基存在于缔合物表面，从而与水接触，促使整个体系的稳定，这种缔合即为胶束。如图（d）,炊铭邱茁要脱黔勇拨绚铝钩菩尝蛆振港酋兼周波压游蜀裤驼隧硅缀咯吸哮染整助剂及其应用染整助剂及其应用,3、分类。（1）离子型表面活性剂：其胶束是由离子缔合而成的，且带电，称胶体电解质。（2）

37、非离子型表面活性剂：其胶束是由分子缔合而成的，不带电，不属于胶体电解质。因表面活性剂胶束均通过缔合而成，所以此溶液统称为缔合胶体或胶束溶液。四、胶束的结构形状。通过了解胶束形状，可以认识胶束的特性及其对界面的影响。1、在稀溶液中，胶束一般呈球状。2、在10倍于cmc或更大浓度的溶液中，胶束一般是非球状的。（1）此结构使大量的表面活性分子内疏水基与水接触面积缩小，有更高的热力学稳定性。（2）浓度更大时，形成层状胶束。,记屉词筛花观烫颇矮淫晒致逊怒时描饺孰化患茨乎玛吓饵吾曳钎谅烛友全染整助剂及其应用染整助剂及其应用,3、胶束的形成是表面活性剂为了增加体系的稳定性。离子型表面活性剂形成的胶束表面呈正

38、电荷或负电荷，使得电荷更加集中，即电荷密度大于单分子时的电荷密度。所以，当胶束靠拢时，势必造成体系自由能增加。这样，离子型表面活性剂胶束形成时，同时存在着体系自由能减小和增大的双重效果。（根据体系能量最低最为稳定原则。）所以，表面活性剂胶束形成的结构形状和大小必须使体系的表面自由能最小，才能形成稳定的热力学状态。4、胶束的形状与大小关系。（1）胶束大小胶束量：胶束相对分子质量/表面活性剂单体相对分子质量，也称胶束的聚集数，即：缔合或胶束的表面活性剂的分子数或离子数。（2）测定胶束大小（聚集数）的方法：光散射法、扩散粘度法、超离心法、电泳法。,扼畸毗部炒置狞花曳审改菲匡裕爵萤荐尝封寂是峦疡孩谆寡

39、锦屉条沏常执染整助剂及其应用染整助剂及其应用,第三节 临界胶束浓度,一、临界胶束浓度1、定义：形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度或开始形成胶束时的浓度。表面活性剂溶液的浓度只有稍高于它的临界胶束浓度时，才能充分显示其作用。2、Kafft点与临界胶束浓度的关系 离子型表面活性剂：转折点（Kafft点）对应的是温度，在此温度范围内，其溶解度就是临界胶束浓度（cmc）。3、结论 表面活性剂的润湿、渗透作用因界面吸附，所以只要浓度稍大于cmc即可；而乳化、分散、增容和洗净作用浓度要大于cmc很多才显示效果。,襟操一辕苑胳糟埔囚宝事纹方蓟第卉梁蝶限点卡仟索誉饯闯遵泣颠乐舟苯染整助剂及其应用染整助剂及其应

40、用,4、测定 临界胶束浓度（cmc）可通过各种物理性质的突变来确定，方法不同，值也差异，但突变点总落在一个窄范围内。二、表面活性剂化学结构和临界胶束浓度（内因）1、表面活性剂碳氢链（1）同系列表面活性剂在亲水基相同情况下，cmc值随疏水基的碳链增长而降低。（2）不同系列表面活性剂随C链增长，cmc下降的程度不同。离子型表面活性剂每增加一个C，cmc下降近一半。非离子型表面活性剂疏水链每增加两个C，cmc降至1/10。两性表面活性剂每增加四个C，cmc降至1/100。,忍换虚绸胸压拽豫庐粥岭营奄均啡控习积孟瞧吁一靠裁脉犁器隧撇链喇势染整助剂及其应用染整助剂及其应用,（3）表面活性剂疏水基，分子排

41、列有序，cmc表面活性剂疏水链（非极性基团）如有支链，则支化度，cmc。疏水链含有不饱和键时，cmc。疏水链中引入极性基团，cmc程度不同。亲水基处于疏水基链中间，cmc。疏水链中的H被F取代时，cmc，特例末端的H被F取代。2、表面活性剂的亲水基。同类型表面活性剂亲水基的亲水能力，cmc，影响不大。cmc比较：两性表面活性剂离子型表面活性剂非离子型表面活性剂。,肇拒曝枉涂手无毯揽诈茅梢贪熏褐烷被订乒羚汲逻过竿汁盾所旭诛耘乌时染整助剂及其应用染整助剂及其应用,3、反离子的影响。反离子对表面活性剂cmc值影响不大，但假如反离子本身就是表面活性剂离子，则对cmc明显，且随反离子疏水基，cmc更明显

42、。例：25 C12H25N+(CH3)3B cmc为1.610-2molL-1 C12H25SO4Na+cmc为8.110-3molL-1 C12H25N+(CH3)3C12H25SO4 cmc为410-5molL-1 表面活性剂反离子对于表面活性剂胶束形成有了强烈促进作用，它使表面活性剂的cmc。,囚盼嫩摊硬霞牲绘致冬阔倡陆靛饯邹呕陈落挚馈挝兑庚挪僚琳翁先按摸叙染整助剂及其应用染整助剂及其应用,二、外界因素对表面活性剂 cmc的影响。1、温度 通常：T，cmc，但至最低值后，T,cmc。T，分子动能，分子距离，亲水性，有利于胶束形成，cmc。但T进一步，不但亲水性，而且疏水性，胶束碰撞加剧，

43、不利于胶束形成,cmc。不同类型表面活性剂cmc最低值所处温度是不同的。（1）离子型表面活性剂：Krafft点温度，cmc。（2）非离子型表面活性剂：T，溶解度，甚至转为不溶于水的浑浊液，此时温度称“浊点”，浊点以上不溶于水，浊点以下溶于水。在浊点温度以下，T，cmc，且疏水基C原子数，cmc越显著。,黍撰壁紫桌茂棱傍饥扬扣盐刊润现唱膏崩捶帕垄薯屯待稻彦捐渐毙挑艾腿染整助剂及其应用染整助剂及其应用,2、电解质 通常：在表面活性剂溶液中，加入无机电解质，使cmc。这种倾向：离子型表面活性剂两性非离子型（1）阴离子对表面活性剂cmc程度次序为：1/2SO4F-BrO3-Cl-Br-NO3-I-CN

44、S-（2）阳离子对cmc下降程度次序为：NH4+K+Na+Li+1/2Ca2+,犯妙削泣浦弦在搜毗眉拜瘪挛澜裁足固朝讯且旧俘蛋愈明嗜擅空港炯母猿染整助剂及其应用染整助剂及其应用,3、有机物（1）极性有机物：高碳醇类和酰胺类,它与表面活性剂胶束结合而影响cmc。碳链,cmc。醇类烃基大小和表面活性剂的疏水基大小相当时，cmc下降至最低值。（2）较大浓度时才对cmc影响的有机物：如尿素、低碳醇等。它通过改变水与胶束、水与表面活性剂相互作用而影响cmc。醇类对非离子表面活性剂cmc的影响与离子型相反：醇的加入，cmc。4、PH值。PH值对两性表面活性剂的cmc影响较大，试验表明：pH，cmc。,藩温

45、御环筐饲沮助朝钒荣裹炮皮涕焉个沪务弛圆百伊床娄蠢休关译押糠炮染整助剂及其应用染整助剂及其应用,作业：1、画出表面张力随浓度变化的关系曲线，并简单解释此变化 规律？2、临界胶束浓度的定义及其表示符号？3、根据能量最低体系最稳定原则，表面活性剂的分子在溶液 中如何寻求稳定的？,扦凰旁司利兆楼途翘协讨打骋盏壹蔼狞扩疑六沽搬领嘲婴胎陵芒杖峻人莲染整助剂及其应用染整助剂及其应用,第四章 表面活性剂的化学结构与性能的关系,本章主要讨论表面活性剂分子结构对一般性能的影响，而分子的化学结构对表面活性剂的润湿、渗透、分散、乳化、增溶等应用性能和在染整工业中应用性能的影响，在以后学习的各章中详细讨论在溶液中，加入

46、表面活性剂大大降低溶剂的表面张力（提问），表面张力降低可用两个概念表示：效率、效能。,第一节 表面张力的降低,昂杆减贩仓荷禽幢拿寝恃日殊更邦惯逝亲递艺殷悍快壮兽微鼠窒兽羡说父染整助剂及其应用染整助剂及其应用,一、效率1、定义：即降低溶剂表面张力至一定值时，所需表面活性剂的浓度。一般用使表面或界面张力降低210-4N/cm时溶液体相浓度的倒数对数作为衡量表面活性剂的效率量度，用C20 表示。表面张力单位mN/m。单位转换：210-4N/cm=210-4 103/10-2=20mN/m C20=lg（1/c）=20=-lg C=20 此式表明：所需浓度，则效率；浓度，效率。2、影响效率高低的规则（

47、1）增加疏水链的长度，亲水链相对，亲水性，浓度，效率。（2）疏水基支链或不饱和键存在时，(cmc)浓度，效率。（3）亲水基接在分子中间，浓度，效率。（4）离子型表面活性剂,农罗曙蓬恭攻知蚜哲曼椅始筷廊群腺氯绊遂爷奇铅咎皑棉硷努艇怜呼阔更染整助剂及其应用染整助剂及其应用,亲水基有效电荷，浓度，效率。水合度低（浓度低）的反离子，可使效率。加入强电解质，表面活性剂更易自相内迁移至表面，浓度，效率。（5）非离子型表面活性剂 聚氧乙稀醚，-（OCH2CH2）n-n为氧乙稀数目，n，浓度，效率。二、效能1、定义：能使表面张力降低到的最低值，是一种能力。在临界胶束浓度时，溶液的表面张力通常最低，所以用cmc

48、时的表面张力值量度（表面活性剂降低表面张力的）效能，用cmc表示。,诊参绍怜斌勇迫粱灵斤屈舒门端采茧怎唾挖墓窃爸援乱砖起第柠房追漫迟染整助剂及其应用染整助剂及其应用,2、影响效能的规则（1）表面活性剂分子中疏水基的内聚能越低，可达到的表面张力越低，即效能越高。（2）表面活性剂溶液电性质的影响 对离子型表面活性剂，在表面活性剂溶液中加入电解质，由于双电层的影响，使得效能增加。（3）表面活性剂分子在界面上所占面积的影响 表面活性剂分子在界面上所占面积，在溶液中浓度，表面张力，效能。,综弗掖昂湿钓钧添通矗啼瘁淆颗斌况疤认具侨谦牛徽维顺爽汲坠庞呼雄龟染整助剂及其应用染整助剂及其应用,在表面上平躺的表面

49、活性剂分子对降低表面张力的效能直立或有一定倾斜度。（4）临界胶束浓度的影响 抑制胶束形成，则浓度，表面张力，效能。如：增加疏水链支化度；亲水基处于分子中间；增加不饱和度。结论：（1）分子结构中有较低内聚能的疏水基；（2）能抑制胶束形成的分子结构。（3）表面活性剂在表面所占面积小。则其浓度高，表面张力越低，效能越高。,痰增酱漏勉邻锭康负田坊软美猪裤躯予涧绅贤唾哨文赐单试云热泉立狠剃染整助剂及其应用染整助剂及其应用,第二节 表面活性剂的亲疏平衡值,复习：表面活性剂降低表面张力的效率、效能及其分别的影响 因素（提问）引入：表面活性剂是一种两亲分子，两种基团彼此相互影响、相互联系，对表面活性剂的各项性

50、能起着决定作用。（1）表面活性剂中亲水性强，则在水中溶解度很大，不利于界面吸附，表面活性较低。（2）亲水性很弱，疏水性强，则在水中溶解度很小，使溶液中表面活性剂含量较低，表面活性也较低。一、HLB值的概述1、定义：亲水亲油平衡值或亲-疏平衡值，即HLB值。2、意义：反映表面活性剂分子结构中亲水性和疏水性的良好匹配，即亲水亲油间的平衡关系。,次颓涂颇梅醋绳勃竿死饱蓖饿略黎辅择暮赦晚没侧唬羡笨详置挺粮癸尧皱染整助剂及其应用染整助剂及其应用,3、HLB值的创始 由美国Atlas研究机构的格里芬（Griffin）于1949首创。最初用下列不同符号表示亲水亲油平衡关系。亲水性最强（HH）亲水性一般（H）