纺织化学 教学课件 ppt 作者 魏玉娟 主编 胡雪敏 崔景东 副主编第17章 表面活性剂.ppt

常见的界面有： 固体之间形成的固/固界面； 固体与液体之间形成的固/液界面； 固体与气体之间形成的固／气界面； 液体与液体之间形成的液／液界面； 液体与气体之间形成的液/气界面。 习惯上把包含气相的界面称为表面。 例如通常所说的水的表面即是指水／空气界面。 曲线1(第一类）的特点是：在溶液浓度稀时，随溶液浓度增加，表面张力迅速下降；达到一定浓度后，表面张力几乎不再随溶液浓度增加而降低。日常使用的洗衣粉、肥皂的水溶液属于这—类。 曲线2(第二类)的特点是：表面张力随溶液浓度增加而减小，但减小的速度缓慢。大部分醇、醛、脂和脂肪酸具有这种性质。 曲线3(第三类)的特点是：当浓度增大时，表面张力略有增加；无机电解质如食盐、盐酸、烧碱、硫酸钾等的水溶液属于第三类。 离子型活性剂中离子半径小的无机离子（Li+，Cl-）和有机离子[CH3COO-，N+H2(C2H4OH)2]可使Kp降低，假如换成多价金属的平衡离子，则表面张力γ和CMC均将降低，而油溶性增加。 聚氧乙烯非离子中聚氧乙烯链长及其分布对CMC及浊点的影响较大。主要的亲水基有下列几种： 根据表面活性剂在水溶液中离解与否，分成阴离子、阳离子、两性离子与非离子四大类。 高分子表面活性剂在食品、纺织、制药、化妆品、控制药物传输、生物医药、微纳米材料制备、热包覆、传感器及油田开发等领域中的应用已愈来愈广泛。 按照材质类型划分, 使用较多的天然高分子表面活性剂包括淀粉衍生物、纤维素衍生物、植物胶类、多聚糖类、蛋白质衍生物、微生物衍生物等类型。 有机硅表面活性剂根据亲水基团的结构，它也分为阳离子型、阴离子型、两性型和非离子型。 氟碳表面活性剂分为阴离子、阳离子、非离子、两性氟碳表面活性剂，以及其他类型的氟碳表面活性剂如含硅氟碳表面活性剂、混杂型表面活性剂、长链型表面活性剂和无亲水基氟碳表面活性剂等。氟碳表面活性剂广泛应用于合成洗涤剂、化妆品、食品、橡胶、塑料、油墨等诸多行业。在感光材料中，主要用作润湿剂、乳化剂、抗静电剂等。 生物表面活性剂多数由细菌、酵母菌、真菌(霉菌)等产生。许多微生物都可能仅靠烃类为单一碳源而生长。微生物要利用这些烃类，就必须使烃类通过外层亲水细胞壁进入细胞，由于烃基水溶性非常小，一些细胞和酵母菌分泌出离子型表面活性剂，另一些微生物产生非离子型表面活性剂。有时候一种细菌在不同的培养基下和不同的环境中可分泌形成不同的表面活性剂。 微生物发酵法生产生物表面活性剂的生产菌种大致可分为三类：一类是严格以烷烃作为碳源的微生物；一类是以水溶性底物为碳源的微生物；另一类可以烷烃和水溶性底物两者作为碳源。 生物表面活性剂具有许多优势： ①良好的生物可降解性； ②毒性较低，对环境较为温和，具有良好的环境友好性； ③对油水的乳化更加稳定； ④一般不致敏、可消化，因此可用于化妆品，甚至作为功能性食物的添加剂；⑤结构多样，有可能适用于特殊领域。 为解决表面活性剂的选择问题，许多工作者曾提出不少方案，比较成功的是1945年格里芬(Griffin)所提出的HLB法。HLB（为hydrophile-lipophile balance）代表亲水亲油平衡。此法用数值的大小来表示每一种表面活性剂物质的亲水性，HLB值愈大，表示该表面活性物质的亲水性愈强。 3) 生物表面活性剂的生理功能 微生物摄取烃类的方式主要有三种：1)摄取溶解烃。一些短链烷烃(小于碳10的烷烃)的水溶性虽然有限，但己能被一些菌株以通常的摄取机制进行吸收利用，不需要表面活性剂的中介作用，但这种机制不适用于长链烃。2)摄取乳化烃。亲油性细胞与烃类液滴直接接触，烃通过细胞膜的亲油层转移入细胞中。 二、表面活性剂的作用原理 溶质在溶液表面层（或表面相）中的浓度与在溶液本体（或体相）中浓度不同的现象，称为溶液表面的吸附。溶液表面的吸附现象，可以用恒温、恒压下液体表面吉布斯函数自动减小的趋势来说明。在一定T、P下，由一定量的溶质与溶剂所形成的溶液，因为溶液的表面积不变，降低表面吉布斯函数的唯一途径，是尽可能的使溶液的表面张力降低。而降低表面张力则是通过使溶液中相互作用力较弱的分子富集到表面而完成的。 溶质吸附量的大小，可以用吉布斯公式表示： （17-1） 式中： ——吸附量（可以是正值，也可以是负值）。 在一定的温度下，系统在平衡状态时，吸附量 与浓度c的关系，可以用朗谬尔单分子层吸附等温式相似的经验公式来表示。即： （17-2） 式中k为经验常数，与溶质的表面活