表面活性剂学第二章.ppt

第二章 日用化工工艺学的相关基础理论 表面活性剂的分类 表面活性剂的性质 典型表面活性剂的性能、 制备、生产工艺 乳化过程理论 2.1表面活性剂的结构和分类 结构 表面活性剂分子——一般由非极性的亲油基和极性的亲水基两部分组成，具有既亲水又亲油的两亲性质。即具有特殊的双亲性结构。 亲油基——亲油性原子团。与油接触相互吸引，与水接触相互排斥。也叫憎水基。 常见有：直链烷基 c: 8～20 -c-c-c-c-c 支链烷基 c: 8～16 ＞ 烷基苯基 具体： 阴离子表面活性剂 阳离子表面活性剂 两性表面活性剂 非离子表面活性剂 低聚表面活性剂 特殊表面活性剂 生物表面活性剂 （Ⅰ）阴离子型表面活性剂 这类表面活性剂溶于水后生成离子，其亲水基团为带有负电荷的原子团。 阴离子表面活性剂 阳离子、两性表面活性剂 非离子表面活性剂 高分子表面活性剂 新型双联表面活性剂 连接基团-Y-可以是-O-、-OCH2CH2O-、-O(CH2CH2O)2-、 -O(CH2CH2O)3-等亲水性烷氧基链。 连接基团-Z-为-O-Ph-O-基团。 特殊及生物表面活性剂 2.2 表面活性剂的性质 表面张力曲线 临界胶束浓度 Critical Micelle Concetration, cmc 临界溶解温度（Krafft点） 非离子表面活性剂的浊点 低聚阳离子活性剂表面张力曲线 表面活性剂——把那些加入少量就能显著降低表面张力的物质称为表面活性剂 表面活性剂在水中的存在方式 （2）胶束的结构 离子表面活性剂胶束具有扩散双电层结构。内核由疏水基构成；表面由极性基团、与极性基团结合的反离子和水化水共同组成的双电层的固定层（Stern层）构成。其表面因分子热运动而变化不定，如变形虫。在此界面区域之外，还有一反离子扩散层，由未与胶束极性基团结合的其余反离子组成。 纳米反应器 临界胶束浓度（cmc） cmc的大小反映了表面活性的高低。 cmc 越小，表明该表面活性剂的达到表面（或界面）饱和吸附所需的浓度越低，表面活性越高；发挥润湿、乳化、发泡、加溶等作用所需的浓度也越低。 影响临界胶束浓度cmc的因素 cmc与表面活性剂的内在化学结构、无机盐、有机添加剂和其它表面活性剂有关。 在一定条件下（温度、离子强度等），表面活性剂的cmc一定。 临界溶解温度（Krafft温度） 影响浊点的因素 （1）对一定疏水基，乙氧基在表面活性剂中的含量越大，则越易于溶解，浊点越高。 （2）在相同乙氧基数下，疏水基中碳原子数越多，则浊点越低，显示溶解性变小。 如含6个乙氧基的癸基、十二烷基、十六烷基聚氧乙烯醚，其浊点分别为60℃、40℃、32℃。 浊点变化规律 （3）电解质的加入一般使浊点降低。 电解质缔合水分能力较强，减少了有机相内的水分，削弱了水分子与醚氧原子之间的氢键力，使表面活性剂的聚集性增加，浊点降低。 一般水合阴离子的作用大于水合阳离子；含相同电荷的离子，水合半径小的比大的更容易降低浊点。 高氯酸盐、硫氰化钠可增强胶束聚集相的水合作用，使溶解性增大，浊点升高。 影响浊点的因素 （4）有机添加剂的影响 低分子烃可降低浊点，而高分子烃可提高浊点；但低分子醇可增大浊点（与增溶有关），高分子醇则降低浊点。 强极性助溶剂如尿素、甲基乙酰胺可显著提高浊点，增大溶解性。 阴离子表面活性剂，可与非离子表面活性剂形成混合胶束，提高胶束的亲水性，从而提高浊点。 浊点与去污性能的关系 HLB值 HLB（hydrophile-lipophile balance, HLB）是亲水-亲油平衡的简称。 不同乳化剂分子中的亲水和亲油基团的大小和强度均不同。各种表面活性剂的亲水亲油性质均可用一个亲水-亲油平衡值（即HLB值）表示。 HLB值是分子中的亲水和亲油这两个基团的大小和能力的平衡。 HLB值 HLB值，以石蜡的HLB=0，油酸的HLB=1，油酸钾的HLB=20，和十二烷基硫酸酯钠盐的HLB=40作为参考标准。 表面活性剂的HLB值通过乳化实验，对比乳化效果，分别直接或间接地确定其HLB值，处于0~40之间。 HLB值 非离子表面活性剂的HLB值处于1~20之间。 阳离子和阴离子表面活性剂的HLB值为1~40。 HLB值由小到大亲水性增强。一般HLB小于10则亲油性好，大于10 则亲水性好。 HLB值和其功能之间的关系 HLB值的计算方法 （1）Griffin公式 对于非离子表面活性剂，多数多元醇脂肪酸酯。 HLB=20(1-S/A) (2-1)