2021/3/7CHENLI1 SurfactantSurfactant 2021/3/7CHENLI2 第一节表面活 性剂概述 2021/3/7CHENLI3 表面活性剂 表面活性物质 表面活性剂：在很低浓度（1%以下）即能大 大降低溶剂的表面张力，或液液界面张力的化 学物质。 水溶液的表面张力曲线水溶液的表面张力曲线 一、表面活性剂的定义 2021/3/7CHENLI4 两亲分子两亲分子 亲水基或憎油基：容易与水接近的原子团，即极性 部分，或称亲水部分 憎水基或亲油基：不易与水分子接近的原子团（如 碳氢链），即非极性部分，或称 疏水部分 二、表面活性剂的结构特点二、表面活性剂的结构特点 P390表6－1 2021/3/7CHENLI5 疏水作用（HydrophobicEffect） 疏水基团不具有与水分子形成氢键的能力，导致其 存在于水溶液中隔断了周围水分子原有的氢键结构。 从而使得体系 ①焓增加焓增加溶解热效应溶解热效应 ②熵减少熵减少iceberg冰山结构形成（高度有序） 此二者都使体系Gibbs自由能上升。 而逆过程而逆过程————疏水基离开水环境则为疏水基离开水环境则为GibbsGibbs自由能自由能 降低过程降低过程 疏水作用：表面活性剂分子自水中逃逸的趋势疏水作用：表面活性剂分子自水中逃逸的趋势 2021/3/7CHENLI6 根源于两亲结构而 产生的疏水作用 外部→表面吸附 内部→缔合体 表面活性剂分子自水中逃逸的趋势表面活性剂分子自水中逃逸的趋势 胶束 2021/3/7CHENLI7 饱和碳氢链：如饱和脂肪酸系列 疏水部分 不饱和碳氢链：如油酸系列衍生物 三、表面活性剂的分类亲水部分+亲油部分 非离子型 离子型 阴离子 阳离子 两性离子 亲水部分 特种表面活性剂：氟表面活性剂、硅表面活性 剂、高分子表面活性剂、生 物表面活性剂 新型表面活性剂：Bola型、Gemini型表面活性剂 2021/3/7CHENLI8 I．阴离子表面活性剂 A：羧酸盐：RCOOM，钠盐： 肥皂:脂肪酸钠 无毒，可再生， 易水解，与Ca 2+ ↓、Mg 2+ ↓(硬水) COONa 松香酸钠： 水溶性好，可抗硬水 2021/3/7CHENLI9 B：磺酸盐：RSO 3 M 拉开粉 纺织、印染工业上常用润湿剂 烷基芳基磺酸盐 洗衣粉 烷基磺酸盐RSO 3 M价格高，溶解度低，抗硬水差 易于生物降解 RSO 3 Na R=C 12 H 25 耐酸、碱，一定程度的抗硬水能力 不易生物降解 SO 3 NaC 4 H 9 C 4 H 9 2021/3/7CHENLI10 C：硫酸酯盐ROSO 3 M C 12 H 25 OSO 3 Na十二烷基硫酸钠SDS SodiumDodecylSulfate 良好的表面活性、良好的乳化、起泡性能 高级牙膏中起泡剂 D：磷酸脂盐 P ORO ONa ONa P ORO OR ONa 单酯盐双酯盐 抗硬水能力强，低泡 2021/3/7CHENLI11 II．阳离子表面活性剂 A：季铵盐 1、不受酸、碱影响 2、具有很强的杀菌作用，常用作消毒杀菌剂 3、易吸附于固体表面 4、洗涤效果差 5、价格较贵 N R 3 R 1 R 2 R 4 + X － N R 3 R 1 R 2·HX N HR 1 R 2·HX N HR 1 H ·HX 季铵盐叔胺盐仲胺盐伯胺盐 2021/3/7CHENLI12 III．两性表面活性剂 带有两个亲水基团，一带正电，一带负电 正电基团：胺基、季铵基 负电基团：羧基、磺酸基 氨基酸型：RN + H 2 CH 2 CH 2 COO － RN(CH 3 ) 2 CH 2 COO － 甜菜碱型： 1、具有等电点pI 2、如有氨基、羧基，性质受pH影响 3、易溶于水，在较浓的酸、碱，浓的无机盐中都可溶解 4、杀菌作用柔和，毒性小 5、可以有较长的疏水碳链 RN(CH 3 ) 2 CH 2 CH 2 SO 3 － 磺基甜菜碱型： 2021/3/7CHENLI13 IV．非离子表面活性剂 1、在溶液中不是离子状态，所以不容易受强电解质，无 机盐的影响，也不受酸碱影响，在溶液中稳定性较好 2、与其它表面活性剂相容性好 3、在水和有机溶剂中皆有较好的溶解性 R－O－(C 2 H 4 O) n －H 一般有聚乙二醇（聚氧乙烯）型与多元醇型两类 脂肪醇聚氧乙烯醚 平平加Peregal O HOOH CH 2 OOCC 17 H 33 OH 失水山梨醇油酸酯 司潘－80Span－80 2021/3/7CHENLI14 V．氟表面活性剂 疏水部分碳氢链上的氢原子全部或部分被氟原子取代 C 7 F 15 COONa 全氟辛酸钠 1、高热稳定性 2、高化学稳定性耐强酸、强碱、强氧化剂 3、高表面活性 4、既憎水又憎油 5、合成较困难，对环境污染大 VI．硅表面活性剂 (CH 3 ) 3 SiCH 2 CH 2 COONa 硅憎水性强，不长的硅链就可使化合物具有表面活性 2021/3/7CHENLI15阿卡菌细胞膜中的Bola化合物 Ⅶ．Bola型表面活性剂 2021/3/7CHENLI16 C m H2 m+1 N+(CH 2 ) x CH 3 CH 3 N+ CH 3 CH 3 C m H 2m+1 2Br Y (CH 2 ) y 2a:m=m’,Y=CH 2 ,x+y+1=s(m-s-m); 2b:m≠m’,Y=CH 2 ,x+y+1=s(m-s-m’); 2c:m=m’,Y=(OCH 2 CH 2 ) z ,x=2,y=0; 2d:m=m’,Y=CH 2 ,O,S,N(CH 3 ),x=y=2; 2e:m=m’,Y=C≡C,x=y=1; 2f:m=m’,Y=0,x=y=1,疏水链有酯键，以Cl - 为反离子; 2g:m=m’,Y=苯乙烯基,x=y=1; 季铵盐类Gemini表面活性剂 2021/3/7CHENLI17 Gemini型表面活性剂的特点 1、cmc低，比单链表面活性剂低1－2个数量级 2、吸附量大 3、浓度低于cmc时有时也可聚集 4、在水溶液中有丰富多彩的聚集行为 C m H2 m+1 N+ (CH 2 ) x CH 3 CH 3 N+ CH 3 CH 3 C m H 2m+1 2Br Y (CH 2 ) y 2b: m≠m’,Y= CH 2 ,x+y+1=s(m-s-m’);