材料表界面第五章 表面活性剂.pptVIP

2. 20℃时水的表面张力为72.8mN/m，汞的表面张力为484mN/m，而汞－水的界面张力为375mN/m，请判断： （1）水能否在汞的表面上铺展开？ （2）汞能否在水的表面上铺展开？ 第5章 表面活性剂 5.1 概述 5.1.1什么是表面活性剂 溶质的浓度对溶剂表面张力的影响有三种： 1）物质的加入会使溶剂表面张力略微升高，属于此类物质的强电解质有无机盐、酸、碱等； 2）物质的加入会使溶剂的表面张力逐渐下降，如低碳醇、羧酸等有机化合物； 3）物质少量加入就会使溶剂表面张力急剧下降，但降到一定程度后，就变得很慢或几乎不下降。 图5-1各类物质水溶液的溶度与表面张力的关系 我们把能使溶剂表面张力降低的物质称为具有表面活性的物质。 像第三类物质那样，加入很少量就能大大降低溶剂的表面张力，使表面呈现活性状态的物质称为表面活性剂。 表面活性剂的加入不仅能明显降低表面张力，而且它还具有润湿或反润湿，乳化或破乳，起泡或消泡，及增溶、分散等一系列作用 5.1.2 表面活性剂分子的结构特点 表面活性剂分子有两种不同性质的基团所组成，一种是非极性的亲油基团，另一种是极性的亲水基团。 图5-3表面活性剂的浓度变化和表面活性剂的活动情况的关系 图5-4不同碳链长度的脂肪酸钠对石蜡-水界面张力的影响（30℃） 5.1.3 表面活性剂的分类 （1）按亲水基类型分： 根据表面活性剂溶于水中能否解离,解离成何种离子进行分类 (a) 表面活性剂溶于水能电离生成离子的叫做离子型表面活性剂（阴离子、阳离子和两性表面活性剂。 (b) 不能电离的叫非离子型表面活性剂。 （2）按分子量大小分： （a）低分子量表面活性剂：1000以下； （b）中高分子量表面活性剂：1000以上； （3）按工业用途分类： 渗透剂、润湿剂、乳化剂、分散剂、起泡剂、消泡剂、净洗剂、杀菌剂、匀染剂、缓染剂、柔软剂、平滑剂、抗静电剂、防锈剂等。 （4）按疏水基的类型分： （a）碳氢链：以碳氢链为疏水基； （b）聚氧丙烯：由环氧丙烷低聚而成，聚氧丙烷为疏水基； （c）氟表面活性剂：以碳氟链为疏水基；特点：表面活性高，化学性质稳定，具有抗氧化性，耐酸、耐碱和耐高温。 （d）硅表面活性剂：以硅氧烷链为疏水基；表面活性仅次于氟表面活性剂。 （e）含硼表面活性剂：特点：具有沸点高、不易挥发、高温下稳定等特点，常用于合成树脂的抗静电剂。 5.1.3.1阴离子表面活性剂 （1）羧酸盐类 通式RCOOˉM+,R为长烃链，M＋为金属离子。俗称肥皂，以油脂与碱皂化制造。 （2）硫酸酯盐类 通式为R-OSO3M，以高级脂肪醇与硫酸酯化剂酯化制备。 （3）磺酸盐 一般以R－SO3Na表示，在酸性介质中不水解，耐热性好。 烷基苯磺酸钠： 烷基萘磺酸钠： 4）磷酸酯盐类 一般式ROPO3Na2和（RO）2PO2Na 5.1.3.2 阳离子表面活性剂 这类表面活性剂分为两类： （1）铵盐类表面活性剂可由高级胺用盐酸或醋酸处理而得： 或由高级胺与环氧乙烷反应制备： (2)季铵盐类 由叔胺与烷基化剂铵化制得: 烷基三甲基季铵盐: 烷基二甲基苄基氯化铵: 5.1.3.3 两性表面活性剂 两性表面活性剂分子中同时具有可电离的阳离子和阴离子。 阳离子部分都是由铵盐或季铵盐做亲水基，而阴离子部分可以是羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐等。胺盐构成阳离子部分的叫氨基酸型两性表面活性剂: RNHCH2CH2COOM 例如十二烷基氨基丙酸钠盐 C12H25NHCH2CH2COONa 由季铵盐构成阳离子部分的叫甜菜碱型两性表面活性剂。 其中R=C12~C18 两性表面活性剂在水中电离时，因同时存在两种电荷，因此有一个等电点PI，溶液的pH值低于PI时，是阳荷性，具有阳离子表面活性剂作用；当pH值高于PI时，呈阴荷性，具有阴离子表面活性剂的作用。在等电点附近时则呈非离子型表面活性剂性质。 5.1.3.4 非离子表面活性剂 亲水基为羟基－OH和醚键－O－ 必须由几个羟基或醚键才能发挥亲水作用 2）烷基酚和环氧乙烷的加成物 3）脂肪酸与环氧乙烷的加成物 5）聚丙二醇的环氧乙烷加成物 亲水基 憎水基 亲水基 图5-5 锯齿形和曲折型的聚乙二醇链 （2）多元醇型非离子型表面活性剂 主要亲水基是多元醇类、氨基醇类、糖类等. 失水山梨醇与脂肪酸酯化得到的表面活性剂叫“斯盘”(SPAN). 斯盘与环氧乙烷加成的产物叫“吐温”（TWEEN）。 5.