它们的电双层相互重叠，引起排斥作用.PPT

界面活性劑在固體和液體間的分散和聚集 指導老師 : 吳文海 老師 研 究 生: 卓昭伶 報告日期 : 98.12.14 粒子間作用力的種類 Tadros描述粒子間四種作用力： 固定的球形 靜電作用力 凡得瓦爾引力 空間位阻穩定作用力 靜電作用力和凡得瓦爾引力：DLVO理論 在1940-1948年由德查金、朗道、維韋、奧弗比克建立了把表面電荷與膠體穩定性聯繫起來的理論，稱為DLVO理論。 膠粒之間存在著互相吸引力，即為凡得瓦爾力。 膠粒之間存在互相排斥力，即雙電層重疊時的靜電排斥力。 兩個膠體顆粒互相接近，它們的電雙層相互重疊，引起排斥作用。 兩個膠體粒子之間總位能VT可用吸引位能VA和排斥位能VR之和來表示： VT= VA+VR 界面雙電層理論 固體表面與極性液體或溶液接觸時，固體表面吸附兩層間的極性分子或離子，結果固體表面產生表面電荷，並在固體表面與液體之間產生電位差。 若固體表面吸附正電荷而帶正電時，則外面有一層負電荷層，所產生的電位差稱為雙層電位，此為界面雙電層。 上圖是以位能對粒子間距離作圖。 位能為負值時，則粒子間之引力大於斥力時，粒子會產生凝集。 Vmax為正則值越高，分散系越安定。 Кa?1：小粒子電雙層較厚(圖a) Кa?1：大粒子電雙層較薄(圖b) (b)圖位能曲線出現第二個最低點(s)，粒子間在相當大之距離時亦可能凝聚，但s的位能深度甚淺，所以粒子的凝聚易被攪拌所分散。 電解質濃度對兩球形的相互作用總位能的影響。 由圖可知電解質濃度越高，雙電層厚度κ-1減小，系統越不穩定。 表面電勢對兩球形相互作用總位能的影響。 由圖可知表面電勢越高，系統越穩定 。 空間位阻穩定作用力 防止絮凝的途徑有兩種： (1)增加能量能障的高度。 (2)防止顆粒相互接近，使它們不能接近有強大吸引力的範圍。 透過非離子性物質吸附在顆粒周圍建立一個物質屏障，就能達到第(2)點的要求。 吸附層越厚，顆粒中心距離就越大，因此分散體系也就越穩定。 這種物質的屏障效應被稱為吸附層的位阻效應或空間位阻效應。 絮凝狀態與反絮凝狀態 絮凝態：顆粒彼此互相吸引、接近，最初形成絮狀物，然後逐漸形成大 的3-D結構。 反絮凝態：顆粒彼此互相排斥，顆粒間盡可能保持著遠的位置。 分散中的活性劑的作用 1.凝集防止的效果 圖為氧化鐵粒子分散於水中時活性劑的分散。 添加Fe3+ 賦予電荷以電二重層的作用分散，添加適當陰離子活性劑，會因動電位減少和濕潤不良而凝集，若在加陰離子活性劑，則形成活性劑的二分子吸著層，以負的動電位在分散。添加非離子活性劑也會使得親水基部朝向外部，作成親水吸著層，改良濕潤，放出水始得安定化和分散。 2.濕潤作用和浸透作用 使用液體水濕潤於固體時，加入少許的界面活性劑至液體水內，就非常容易進行濕潤。這一類界面活性劑的作用有促進濕潤的作用則稱為濕潤作用。 濕潤作用的發生與界面張力的降低具有密切關係。 當接觸角接近0O時，表示最佳的濕潤狀況。 當接觸角接近180O時，表示相當難以濕潤的情況。 接觸角為180O時屬於完全不能進行濕潤。 界面活性劑在分散固體凝結或絮凝 凝結：粉體顆粒間之接著力較大，須用機械力，才能形成一次粒子的分散。 高聚物對膠體的絮凝作用的機制有： 1.電荷中和 把具有相反電荷的高聚物加入到靜電排斥作用所穩定的分散體系中時，高 聚物透過靜電引力立即吸附到顆粒表面，並中和顆粒表面的電荷，導致靜電排斥作用下降，因而分散體系發生絮凝，被稱為電荷中和機制。 2.架橋 (橋連)作用 架橋機制引起的絮凝可以兩種形式進行： (a)由兩個或多個顆粒由同一個高聚物分子架橋引起的絮凝。 (b)透過被吸附到不同的顆粒表面上的高聚物鏈之間相互作用進行架橋而 引起絮凝。 有關疏水性膠的凝集性 1.構成粒子分子間有凡得瓦爾引力作用 2.膠體表面形成電雙層間有Zeta potential， 表現出斥力作用 分散作用( Dispersion)  使非水溶性物質在水中成微粒均勻分散狀態的現象稱為分散作用。分散過程中，界面活性劑分子的親水基一端伸在水中，親油基一端吸附在固體粒子表面，在固體的表面形成了親水性吸附層。活性劑的潤濕作用破壞了固體微粒間的內聚力，使活性劑分子進入固體微粒中，變成小質點分散於水中。