阴离子表面活性剂 阳离子表面活性剂 两性离子型表面活性剂 非离子表面活性剂
我国古代已用,古埃及用皂草液来洗衣服, 我国古代已用,古埃及用皂草液来洗衣服, 这其中是天然的表面活性剂在起作用这种 物质层具有清洗功能,但一旦进入人体生 物质层具有清洗功能, 化循环体系, 化循环体系,就会对人有一定的毒性 中世纪就出现了肥皂的洗涤功能。此后, 中世纪就出现了肥皂的洗涤功能。此后, 直到19世纪 世纪, 直到 世纪,肥皂一直是唯一人工生产的 表面活性剂
HLB的表示方法 1.以符号表示: 最强亲水性:HH 强: H 中等:N N 亲油性:L 最强亲油性:LL 2. 以数值表示: 亲水性最强:40 最弱表面活性: 1
临界溶解温度(克拉夫特点),相当于 水和固体表面活性剂的溶点。此时溶解 度突然增大。它是离子型表面活性剂的 特性常数; 浊点—聚乙二醇型表面活性剂(氢键): 非离子型表面活性剂加热到一定温度,溶 液浑浊,冷却后透明的温度.
HLB(hydrophile-lipophile balance) HLB表示表面活性剂的亲水亲油性 表示表面活性剂的亲水亲油性 HLB的计算和测定是经验性的,但有时有一 的计算和测定是经验性的, 的计算和测定是经验性的 定规律。 定规律。 石油= 油酸 油酸= 油酸钾 油酸钾= 十二烷基硫 石油=0,油酸=1,油酸钾=20,十二烷基硫 酸钠= 其它 其它: 酸钠=40.其它:通过乳化实验对比乳化效 果,分别介于 1-40之间 之间
③临界胶束深度cmc ,表面活性分子形 临界胶束深度 成胶束的表面活性剂最低浓度表面活 性剂在表面形成单分子膜,与容器完 性剂在表面形成单分子膜, 全隔绝,表面张力不再下降, 全隔绝,表面张力不再下降,内部形 成胶束 ④大于临界胶束浓度的cmc的溶液。 的溶液。 大于临界胶束浓度的 的溶液 内部形成更多胶束, 内部形成更多胶束,表面张力不再呈降 低趋势,基本恒定。 低趋势,基本恒定。 对阴离子表面活性剂, 对阴离子表面活性剂,表面活性剂的 cmc浓度较低。 浓度较低。 浓度较低
加松香:可使皂基浓度增大,皂液表面张 力减小,有机械作用时生成泡沫,能防止 氧化和冒霜,对无机盐类敏感较差,能加 入多量填料. 漂白:氧化法(H2O2等),还原法(用 亚硫酸氢钠)
盐析: 盐析:即把肥皂从甘油和其他杂质中离析 出来。 出来。 碱析:保证油脂的完全皂化。( 。(进一步的 碱析:保证油脂的完全皂化。(进一步的 碱处理) 碱处理) 整理:采用碱或盐析进行整理: 整理:采用碱或盐析进行整理:即降低其 中电介质。 中电介质。 调和:加入硅酸钠、硫酸钠防止败酸。 调和:加入硅酸钠、硫酸钠防止败酸。加 入滑石粉、保护皂基,防止收缩变形。 入滑石粉、保护皂基,防止收缩变形。 成型
气泡稳定因素: 1、降低表面张力; 2、泡沫膜有一定强 度和弹性; 3、要有适当的表面 粘度
4、洗涤作用 表面活性剂降低了界面间的表面张 力,从而产生润湿、乳化、扩散和 抗再粘附等多种作用,洗涤就是这 些作用的综合结果,洗涤功能是表 面活性剂最主要的功能
一、羧酸盐类 肥皂 肥皂通过油酯与NaoH的皂化反应制得,又名钠皂。 C17H35COONa肥皂(硬脂酸钠),在软水中对棉 织物的去污能力最高,是其它洗涤剂不能比拟的, 但肥皂在硬水中生成不溶性的金属皂,是其主要 特点。 制备工艺:
动物油与植物油,油与脂; 多为混合物,但以某种为主 碳链长度不同 有的含有双键,易氧化变质
C3-C24的烯烃与顺丁二酸酐加热——烷 基琥珀 酸酐 用于润滑油添加剂、除锈剂 将一个羧基用丁醇或戊醇脂化生成新的 活化剂
二、表面张力与表面活性剂浓度的关系 开始时,随着表面活性剂浓度增加, 开始时,随着表面活性剂浓度增加,表 面张力急剧下降,到达某一值时, 面张力急剧下降,到达某一值时,则 表现出与浓度关系不大, 表现出与浓度关系不大,表面张力大 致保持恒定。 致保持恒定。 ①极稀的溶液 表 面 ②表面活性剂浓 张力 度稍有上升溶液
Biblioteka Baidu它羧酸皂 松香皂 C19H29COOH C19H29COONa N-酰氨基羧酸盐 脂肪酸与氨基酸的缩合物,具体品种有 R-CONH2COOM 主要用于发泡洗净剂,药品和化妆品等。 聚醚羧酸盐 R-(OC2H4)nOCH2COONa(合成方程式见书) 对硬水中的金属离子稳定,对皮肤的作用缓和, 还能防止酶的产生,用于化妆品等作乳化剂, 扩散剂和凝胶剂等。
(2)增溶作用 ) 增溶作用与乳化、扩散作用不同, 增溶作用与乳化、扩散作用不同, 它是当溶液中表面活性剂的浓度达 到临界胶束浓度时, 到临界胶束浓度时,胶束能把油及 固体微粒吸聚在疏水基端, 固体微粒吸聚在疏水基端,即油及 固体进入胶束内部, 固体进入胶束内部,或难溶于水的 有机物质, 有机物质,使微溶性或不溶性物质 增大溶解度的现象称为增溶作用
近年来国际、国内市场对精细化工产品 需求增加的情况,专家们可重点发展的精 细化工八大类产品中,其中有一类就是以 动物、植物合成表面活性在表面活性化学 中。 皂角—肥皂---烷基萘磺酸盐(MF,NNO), 土耳其红油---合成表面活性剂---合成与天 然表面活性剂共同发展
表面张力 一种液体与其它物体接触时, 一种液体与其它物体接触时,液体内 部分子的受力与液体表面分子的受力是 不相等的。如液体与容器接触时, 不相等的。如液体与容器接触时,液体 内部分子对液体表面层的吸引力大于空 气对液体表面层的吸引力,因此, 气对液体表面层的吸引力,因此,液体 的表面就产生内向聚集的现象, 的表面就产生内向聚集的现象,液体保 持这种现象的力称为表面张力。 持这种现象的力称为表面张力。20℃:水
3、发泡作用和消泡作用 、 在气液相界面间形成由液体膜包围的泡孔 结构,分子的亲水基向内, 结构,分子的亲水基向内,疏水基向着外 部排列,最后形成双分子膜结构。 部排列,最后形成双分子膜结构。泡沫生 成原理:如对活性剂溶液搅拌, 成原理:如对活性剂溶液搅拌,空气进入 溶液,从而形成气泡,以此亲水基向外, 溶液,从而形成气泡,以此亲水基向外, 疏水基向内,靠泡的浮力溶液面后, 疏水基向内,靠泡的浮力溶液面后,形成 双分子薄膜而使界面间表面张力下降的现 象称为发泡作用。 象称为发泡作用。 消泡和发泡作用是一对矛盾, 消泡和发泡作用是一对矛盾,能降低溶液 和悬浮液表面张力, 和悬浮液表面张力,防止泡沫形成或使原 有泡沫减少或消失的表面活性剂称消泡剂, 有泡沫减少或消失的表面活性剂称消泡剂, 消泡是使其他物质进入双分子定向膜, 消泡是使其他物质进入双分子定向膜,并 破坏其力学平衡而达到破坏泡沫的方法。 破坏其力学平衡而达到破坏泡沫的方法。
本世纪初, 本世纪初,肥皂对水质硬度和酸度的敏感 性引起重视 ,1917年德国化学家刚什尔成 年德国化学家刚什尔成 功合成烷基萘磺酸盐, 功合成烷基萘磺酸盐,它具有很高的发泡 性和润湿性。 性和润湿性。 30年代,德国化学家们广泛进行表面活 年代, 年代 性剂的研制, 性剂的研制,从而发现了数百种当时认为 是新的表面活剂, 是新的表面活剂,这就是近代表面活性剂 化学的创始时期。 化学的创始时期。 第二次世界大战后, 第二次世界大战后,石油化工的兴起提 供了大量的在当时来说是较为廉价的原料。 供了大量的在当时来说是较为廉价的原料。 原料的变更, 原料的变更,便使表面活性剂处于一个迅 速发展的时代, 速发展的时代,出现了石油化工资源和天 然再生资源的中线、润湿和渗透作用: 、润湿和渗透作用: 润湿:固体表面与液体接触时,原来的气 一固界面消失,形成新的液一固界面:这 种现象称为湿润. 2、乳化作用、扩散作用和增溶作用 、乳化作用、 (1)乳化作用、扩散作用 使非溶性物质在水中是均匀乳化或分散 状态的现象,称为乳化作用或扩散作用。 能使一种液体(如油)均匀分散在水或 另一种液体中的物质称为乳化剂。 能使一种固体显微粒均匀分散在一液体 或水中的物质称为扩散剂
4、非离子型表面活性剂 、 聚氧乙烯型(聚乙二醇型、 聚氧乙烯型(聚乙二醇型、 醚型) 醚型):
三、表面活性剂的基本性质 双亲媒结构 溶解度 界面吸咐:达到平衡时, 界面吸咐:达到平衡时,表面活性剂溶液 在界面上浓度大于在溶液整体中浓度。 在界面上浓度大于在溶液整体中浓度。 定向排列: 定向排列:表面活性剂分子在界面上定向 排列成分子层 形成胶束 多功能特性
2.2 表面活性剂的基本性质和物理作用 一、表面活性剂的分子结构及表示法
亲 油 基 亲水基 亲 油 基 亲水基 亲 油 基 亲 油 基 亲水基 亲 油 基 亲水基 亲 油 基 亲水基
表面活性剂是一种有机化合物,其分子 结构具有两种不同性质的基团,两种分 子: 一种是不溶于水的长碳链烷基, ①一种是不溶于水的长碳链烷基,称为 油基或疏水基、憎水基。 油基或疏水基、憎水基。 另一种是可以溶于水的基, ②另一种是可以溶于水的基,称为亲水 基。
1.无机酸、碱、盐等 2. 有机酸、醇、醛等 3. 肥皂、长链烷基 苯磺酸钠等(表面活性剂) 表面活性剂的演变过程
表面活性剂 凡能改变(通常为降低)液体表面 张力或二相间界面张力的物质称为表 面活性剂或界面活性剂. 表面活性 改变表面张力的性能称为表面活性
表面活性剂的作用性能有:洗涤、润湿、乳化渗透、 分散、柔软、平滑、防水、防蚀,抗静电,杀菌和 消毒等 上述性能可加工成如下助剂: 洗涤剂、洗净剂、起泡剂、消泡剂、乳化剂、分散 剂、破乳剂、增溶剂、上光剂、消光剂、平滑剂、 止滑剂、柔软剂、固色剂、缓染剂、防水剂、阻燃 剂、抗静电剂、浮选剂、防锈剂、防蚀剂、杀菌剂 应用的工业部门有 : 纺织纤维工业、金属及机械工业、纸及纸浆工业医 药、香料和化妆品工业乳胶、涂料和颜料工业、农 药工业、皮革工业、食品工业、矿产工业、建筑工 业、油墨工业