表面活性剂 教学课件 ppt 作者 周波 主编第一章.ppt

表面活性剂 目 录 第一章 表面活性剂的功能及其作用 第二章 表面活性剂的合成 第三章 表面活性剂的复配技术 第四章 表面活性剂的应用及其新进展 第五章 新型表面活性剂及发展趋势 第一章 表面活性剂的功能及其作用 第一节 表面活性剂在溶液中的状态 第二节 润湿作用 第三节 泡沫 第四节 乳化作用 第五节 加溶与微乳 第六节 分散作用 第七节 洗涤作用 第一节 表面活性剂在溶液中的状态 一、表面活性剂溶液的性质 1.溶液的物理化学性质 表面活性剂水溶液的表面张力随 浓度的变化而改变，当浓度比较低时， 表面张力随浓度的增加而降低，但当 浓度增加到一定值，表面张力几乎不 再随浓度的增加而降低，也就是说表 面活性剂溶液的表面张力随其浓度对 图1-1表面活性剂溶液特性示意图 数变化的曲线中有一突变点。不仅表面张力的变化有此特征，许多物理化学性质，如渗透压、密度、摩尔电导率、折射率、黏度等均有相同的变化规律，如图1-1所示，C12H25SO4Na水溶液的各种性质都在一个相当窄的浓度范围内发生突变。 第一节 表面活性剂在溶液中的状态 2.表面活性剂的溶解度 （1）临界溶解温度（克拉夫特点） 离子型表面活性剂在水中的溶解度随温度的上升逐渐增加，当达到某一特定温度时，溶解度急剧陡升，该温度称为临界溶解温度（Krafft Point），以Tk表示。表1-1列出了一些离子型表面活性剂的克拉夫特点。离子型表面活性剂的溶解特点与它在水中能够形成胶团有密切关系。 （2）表面活性剂的浊点 非离子表面活性剂在水中的溶解度随温度上升而降低，升至某一温度，溶液出现浑浊，经放置或离心可得到富胶团和贫胶团两个液相，这个温度称为该表面活性剂的浊点(Tp)。这个现象是可逆的，溶液冷却后，即可恢复成清亮的均相。表1-2列出了几个典型非离子表面活性剂的浊点。 出现浊点的原因是：非离子表面活性剂通过它的极性基与水形成氢键，温度升高不利于氢键的形成。温度升高到一定程度，非离子表面活性剂与水的结合减弱，水溶性降低，溶液出现浑浊。 表面活性剂的这些性质都与表面活性剂能在水中形成胶团有关。 二、表面活性剂胶团与临界胶团浓度 表面活性剂是由疏水的非极性基团 和亲水的极性基团组成的分子，它在水 溶液中会富集于表面并形成定向排列的 表面层，因而使表面张力降低。 表面活性剂水溶液，其表面张力随 图1-2 表面活性剂水溶液 浓度的变化如图1-2。 浓度和表面张力的关系 在浓度很低时，溶液表面张力急剧下降，很快达到最低点，此后溶液表面张力随浓度变化很小。达到最低点的浓度一般在1%以下。为了说明这一点，可参看示意图1-3。 图1-3 表面活性剂浓度变化和表面活性剂活动情况的关系 图1-3为按a、b、c、d顺序，逐渐增加表面活性剂的浓度，水溶液中表面活性剂的活动情况。当溶液中表面活性剂浓度极低时即极稀溶液时，如图1-3a，空气和水几乎是直接接触，水的表面张力下降不多，接近纯水状态。如果稍微增加表面活性剂的浓度，它就会很快聚集到水面，使水和空气的接触减少，表面张力急剧下降。同时水中的表面活性剂分子也三三两两地聚集到一起，疏水基互相靠在一起，开始形成如图1-3b所示的小胶团。表面活性剂浓度进一步增大，当表面活性剂的溶液达到饱和吸附时，形成亲水基朝向水疏水基朝向空气，紧密排列的单分子膜，如图1-3c所示。此时溶液的表面张力降至最低值，溶液中的 表面活性剂会从单体（单个离子或分子）缔合成为胶态聚集物，即形成胶团。表面活性剂中开始大量形成胶团的浓度叫临界胶团浓度（cmc）。当溶液的浓度达到临界胶团浓度之后，若浓度再继续增加，溶液的表面张力几乎不再下降，只是溶液中的胶团数目和聚集数增加，如图1-3d所示。此状态相当于图1-2曲线上的水平部分。 由上可知：为什么提高表面活性剂浓度，开始时表面张力急剧下降，而达到一定浓度后就保持恒定不再下降，临界胶团浓度是一个重要界限。 关于胶团的形成，可作如下解释：表面活性剂分子具有不对称的两亲结构，其长链疏水基与水有互相排斥的作用，因此有从水中“排出”或“逃离”的趋势。表面活性剂浓度在cmc以下时，它以单个分子或离子状态吸附于溶液表面，形成表面吸附，它在体相中的浓度小于它在表面的浓度，使界面自由能减少，体系得到稳