第三章表面活性劑(精簡(jiǎn)版)

1、20世紀(jì)世紀(jì)50年代開始隨著石油化學(xué)工業(yè)飛速發(fā)展起來的，年代開始隨著石油化學(xué)工業(yè)飛速發(fā)展起來的，與與合成塑料、合成纖維一并興起的一種新型化學(xué)品，合成塑料、合成纖維一并興起的一種新型化學(xué)品，素有素有“工業(yè)味精工業(yè)味精”之稱。之稱。其用量雖小，但收效甚大，其用量雖小，但收效甚大，往往起到意想不到的效果。廣泛應(yīng)用于紡織、化妝品、往往起到意想不到的效果。廣泛應(yīng)用于紡織、化妝品、制藥、食品、船舶、土建、采礦及洗滌劑等各個(gè)領(lǐng)域，制藥、食品、船舶、土建、采礦及洗滌劑等各個(gè)領(lǐng)域，許多工業(yè)部門必要化學(xué)助劑。許多工業(yè)部門必要化學(xué)助劑。 目前，表面活性劑年產(chǎn)量為幾千萬噸，目前，表面活性劑年產(chǎn)量為幾千萬噸，50%以上

2、以上用于纖維工業(yè)，用于纖維工業(yè)，20%以上用于洗滌劑工業(yè)。以上用于洗滌劑工業(yè)。3.1.1 表面與表面張力表面與表面張力 我們周圍的各種物質(zhì)在一定條件下都可以形成氣、我們周圍的各種物質(zhì)在一定條件下都可以形成氣、液、固三種聚集狀態(tài)，例如水、水蒸氣、冰就是一液、固三種聚集狀態(tài)，例如水、水蒸氣、冰就是一種物質(zhì)的三種不同聚集狀態(tài)。種物質(zhì)的三種不同聚集狀態(tài)。不同聚集狀態(tài)，即不不同聚集狀態(tài)，即不同相的物質(zhì)相互接觸，形成相與相的分界面，我們同相的物質(zhì)相互接觸，形成相與相的分界面，我們稱之為稱之為“界面界面”。相界面類型取決于相互接觸的兩相。相界面類型取決于相互接觸的兩相物質(zhì)的聚集狀態(tài)。在各相之間存在的界面，有

3、氣物質(zhì)的聚集狀態(tài)。在各相之間存在的界面，有氣液、氣液、氣固、液固、液液、液液、液固、固固、固固等五類相間固等五類相間的界面。的界面。由于人們的眼睛通常看不見氣相，所以經(jīng)由于人們的眼睛通?？床灰姎庀?，所以經(jīng)常把由氣相組成的界面常把由氣相組成的界面(即氣即氣液、氣液、氣固界面固界面)稱稱做表面做表面。 表面出現(xiàn)的一些特殊現(xiàn)象，稱為表面出現(xiàn)的一些特殊現(xiàn)象，稱為“表面現(xiàn)象表面現(xiàn)象”。一個(gè)玻璃杯灌滿水后，將小滾珠一個(gè)玻璃杯灌滿水后，將小滾珠順著杯子的邊緣放入杯中，你會(huì)順著杯子的邊緣放入杯中，你會(huì)發(fā)現(xiàn)杯中已裝入數(shù)個(gè)小滾珠后，發(fā)現(xiàn)杯中已裝入數(shù)個(gè)小滾珠后，盡管水面高出杯口，堆起來很高，盡管水面高出杯口，堆起來

4、很高，呈現(xiàn)向上凸起的形狀，但仍不溢呈現(xiàn)向上凸起的形狀，但仍不溢出來出來 。這是因?yàn)橐后w表面層存。這是因?yàn)橐后w表面層存在表面張力，好像在水的表面上在表面張力，好像在水的表面上覆蓋了一層彈性膜。當(dāng)把小物體覆蓋了一層彈性膜。當(dāng)把小物體放入水中后，雖然水已超出杯口，放入水中后，雖然水已超出杯口，“堆堆”的很高，但仍沒有破壞的很高，但仍沒有破壞“彈性膜彈性膜”，因此水也不會(huì)溢出，因此水也不會(huì)溢出來。來。 表面張力是由于表面層分子和液體內(nèi)部分子所處的表面張力是由于表面層分子和液體內(nèi)部分子所處的環(huán)境不一樣形成的。如下圖為氣環(huán)境不一樣形成的。如下圖為氣- -液體系中表面層分液體系中表面層分子與液體內(nèi)部分子所受

5、力狀態(tài)示意圖。子與液體內(nèi)部分子所受力狀態(tài)示意圖。 在液體內(nèi)部的分子在液體內(nèi)部的分子A周圍分子對(duì)它的作用力是對(duì)稱周圍分子對(duì)它的作用力是對(duì)稱的，彼此相互抵消，合力為零。分子的，彼此相互抵消，合力為零。分子A在液體內(nèi)部在液體內(nèi)部可以自由移動(dòng)，不消耗功。而處在表面的分子可以自由移動(dòng)，不消耗功。而處在表面的分子B則則不同，液體內(nèi)部分子對(duì)它的吸引力大，氣體分子對(duì)不同，液體內(nèi)部分子對(duì)它的吸引力大，氣體分子對(duì)它的吸引力小，總的它的吸引力小，總的合力是受到指向液體內(nèi)部并垂合力是受到指向液體內(nèi)部并垂直于表面的引力。直于表面的引力。這種力趨于把表面分子拉入液體這種力趨于把表面分子拉入液體內(nèi)部。內(nèi)部。因此，因此，表面

6、分子比起液相內(nèi)部分子來說相對(duì)表面分子比起液相內(nèi)部分子來說相對(duì)地不穩(wěn)定，它有向液體內(nèi)遷移的趨勢(shì)，即有縮小表地不穩(wěn)定，它有向液體內(nèi)遷移的趨勢(shì)，即有縮小表面積的趨勢(shì)面積的趨勢(shì)。通常我們看到的汞滴、露水珠呈球形，。通常我們看到的汞滴、露水珠呈球形，就是這個(gè)道理。就是這個(gè)道理。 液體液體表面張力可以這樣測(cè)量，即采用表面張力可以這樣測(cè)量，即采用一個(gè)鋼絲制成一個(gè)鋼絲制成的框的框(如圖如圖)，框的一邊是可以自由移動(dòng)的，框的一邊是可以自由移動(dòng)的AB鋼絲。鋼絲。待此框從肥皂水中拉出，即可在框中形成一層肥皂待此框從肥皂水中拉出，即可在框中形成一層肥皂水膜。水膜。 肥皂膜因表面張力的作用而縮小。在可移動(dòng)的鋼肥皂膜因表

7、面張力的作用而縮小。在可移動(dòng)的鋼絲絲AB上施加外力上施加外力F，才能使肥皂膜穩(wěn)定存在。以，才能使肥皂膜穩(wěn)定存在。以表示表面張力，可移動(dòng)的鋼絲長度為表示表面張力，可移動(dòng)的鋼絲長度為L。由于肥皂。由于肥皂膜有前后兩個(gè)表面，因此邊緣總長為膜有前后兩個(gè)表面，因此邊緣總長為2L。肥皂膜。肥皂膜達(dá)到平衡時(shí)所施外力達(dá)到平衡時(shí)所施外力F2L。 F/（2L） 表面張力可以定義為，垂直作用于液體表面上任表面張力可以定義為，垂直作用于液體表面上任一單位長度，與液面相切的收縮表面的力。一單位長度，與液面相切的收縮表面的力。表面表面張力的單位通常以張力的單位通常以Nm-1表示。表示。3.1.2 表面活性與表面活性劑表面

8、活性與表面活性劑 表面活性物質(zhì)，是指能使其溶液表面張力降低的物表面活性物質(zhì)，是指能使其溶液表面張力降低的物質(zhì)。質(zhì)。 習(xí)慣上把顯著降低溶液表面張力，改變體系界面狀習(xí)慣上把顯著降低溶液表面張力，改變體系界面狀態(tài)的物質(zhì)，稱為表面活性劑。態(tài)的物質(zhì)，稱為表面活性劑。 不能只從降低表面張力的角度來定義表面活性劑，不能只從降低表面張力的角度來定義表面活性劑，應(yīng)該認(rèn)為，應(yīng)該認(rèn)為，凡是加入少量能使其溶液體系的界面狀凡是加入少量能使其溶液體系的界面狀態(tài)發(fā)生明顯變化的物質(zhì)，稱為表面活性物質(zhì)態(tài)發(fā)生明顯變化的物質(zhì)，稱為表面活性物質(zhì)。表面活性劑一般都是線型分子，其分子中同時(shí)含有親表面活性劑一般都是線型分子，其分子中同時(shí)含

9、有親水水(憎油憎油)性的極性基團(tuán)和親油性的極性基團(tuán)和親油(憎水憎水)性的非極性基團(tuán)，性的非極性基團(tuán)，從而使表面活性劑既具有親水又具有親油的雙親性。從而使表面活性劑既具有親水又具有親油的雙親性。例如，在表面活性劑硬脂酸鈉例如，在表面活性劑硬脂酸鈉C17H35COONa的分子中，的分子中，C17H35-為親油基，為親油基，COO-為親水基，從分子結(jié)構(gòu)上看，為親水基，從分子結(jié)構(gòu)上看，它是兩親分子。它是兩親分子。但是具有兩親結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，并不一定都是表面活性劑但是具有兩親結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，并不一定都是表面活性劑。例如：脂肪酸鈉鹽，當(dāng)碳原子數(shù)較少時(shí)例如：脂肪酸鈉鹽，當(dāng)碳原子數(shù)較少時(shí)(如甲、乙、如甲、乙、丙、丁酸

10、鈉鹽丙、丁酸鈉鹽)，雖然也具有親油和親水兩部分結(jié)構(gòu)，雖然也具有親油和親水兩部分結(jié)構(gòu)，但沒有象肥皂那樣的去污能力，所以不是表面活性劑。但沒有象肥皂那樣的去污能力，所以不是表面活性劑。只有當(dāng)含碳原子數(shù)達(dá)到只有當(dāng)含碳原子數(shù)達(dá)到一一定數(shù)目后，脂肪酸鈉鹽才定數(shù)目后，脂肪酸鈉鹽才表現(xiàn)出明顯的表面活性表現(xiàn)出明顯的表面活性?？墒?，當(dāng)碳原子數(shù)超過一定可是，當(dāng)碳原子數(shù)超過一定數(shù)目以后，由于變成不溶于水的化合物，又失去了表數(shù)目以后，由于變成不溶于水的化合物，又失去了表面活性的作用。所以，對(duì)于脂肪酸鈉鹽來說，含碳原面活性的作用。所以，對(duì)于脂肪酸鈉鹽來說，含碳原子數(shù)在子數(shù)在3-20之間，才有明顯的表面活性劑特征。之間，

11、才有明顯的表面活性劑特征。 3.1.3 表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 我們可以把表面活性劑化學(xué)結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)予以簡(jiǎn)單我們可以把表面活性劑化學(xué)結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)予以簡(jiǎn)單的歸納。表面活性劑分子，可以看作是碳?xì)浠衔锏臍w納。表面活性劑分子，可以看作是碳?xì)浠衔锓肿由系囊粋€(gè)或幾個(gè)氫原子，被極性基團(tuán)取代而構(gòu)分子上的一個(gè)或幾個(gè)氫原子，被極性基團(tuán)取代而構(gòu)成的物質(zhì)。其中極性取代基可以是離子，也可以是成的物質(zhì)。其中極性取代基可以是離子，也可以是非離子基團(tuán)。因此，非離子基團(tuán)。因此，表面活性劑分子結(jié)構(gòu)一般是由表面活性劑分子結(jié)構(gòu)一般是由極性基和非極性基構(gòu)成，具有不對(duì)稱結(jié)構(gòu)極性基和非極性基構(gòu)成，具有不對(duì)稱結(jié)

12、構(gòu)。 它的極性基易溶于水即具有親水性質(zhì)，故叫它的極性基易溶于水即具有親水性質(zhì)，故叫親水基親水基；而長鏈烴基而長鏈烴基(非極性基非極性基)不溶于水，易溶于不溶于水，易溶于“油油”，具有，具有親油性質(zhì)，故叫親油性質(zhì)，故叫親油基親油基，也叫，也叫疏水基疏水基。由此可知：。由此可知：表表面活性劑分子具有面活性劑分子具有”兩親結(jié)構(gòu)兩親結(jié)構(gòu)”，故稱之為，故稱之為“兩親分子兩親分子”。如下圖：如下圖：(a)為離子型，為離子型，(b)為非離子型。為非離子型。 表面活性劑的表面活性劑的親油基親油基一般是由長鏈烴基構(gòu)成，結(jié)一般是由長鏈烴基構(gòu)成，結(jié)構(gòu)上差別不大，一般包括下列結(jié)構(gòu)：構(gòu)上差別不大，一般包括下列結(jié)構(gòu)： (

13、1) 直鏈烷基直鏈烷基(碳原子數(shù)為碳原子數(shù)為8-20)； (2) 支鏈烷基支鏈烷基(碳原子數(shù)為碳原子數(shù)為8-20)； (3) 烷基苯基烷基苯基(烷基碳原子數(shù)為烷基碳原子數(shù)為8-16)； (4) 烷基萘基烷基萘基(烷基碳原子數(shù)烷基碳原子數(shù)3個(gè)以上個(gè)以上)； (5) 松香衍生物；松香衍生物； (6) 高分子量聚環(huán)氧丙烷基；高分子量聚環(huán)氧丙烷基； (7) 長鏈全氟長鏈全氟(或高氟代或高氟代)烷基；烷基； (8) 聚硅氧烷基；聚硅氧烷基； (9) 全氟聚環(huán)氧丙烷基全氟聚環(huán)氧丙烷基(低分子量低分子量)。 表面活性劑的表面活性劑的親水基親水基部分的基團(tuán)種類繁多、常見的部分的基團(tuán)種類繁多、常見的有有羧基羧基

14、-COO、磺酸基磺酸基-SO3、硫酸酯基硫酸酯基-OSO3、醚基醚基-O-、伯胺、伯胺R-NH2-、仲胺、叔胺、仲胺、叔胺、羥基羥基-OH、磷酸酯基磷酸酯基-OPO3等等。等等。親油基親油基親油基親油基親油基親油基親油基表面活性劑結(jié)構(gòu)表面活性劑結(jié)構(gòu)3.1.4 表面活性劑的分類表面活性劑的分類 表面活性劑性質(zhì)的差異，除與烴基的大小、形狀有表面活性劑性質(zhì)的差異，除與烴基的大小、形狀有關(guān)外，主要與親水基的不同有關(guān)。親水基的變化比關(guān)外，主要與親水基的不同有關(guān)。親水基的變化比疏水基要大得多，因而表面活性劑的分類，一般也疏水基要大得多，因而表面活性劑的分類，一般也就以親水基的結(jié)構(gòu)，即按離子的類型而劃分。就

15、以親水基的結(jié)構(gòu)，即按離子的類型而劃分。 1、陰離子表面活性劑、陰離子表面活性劑 陰離子型表面活性劑是表面活性劑中發(fā)展歷史最悠久、陰離子型表面活性劑是表面活性劑中發(fā)展歷史最悠久、產(chǎn)量最大、品種最多的一類產(chǎn)品。其特點(diǎn)是它們?nèi)苡诋a(chǎn)量最大、品種最多的一類產(chǎn)品。其特點(diǎn)是它們?nèi)苡谒竽茈x解出發(fā)揮表面活性劑作用的帶負(fù)電荷的基團(tuán)。水后能離解出發(fā)揮表面活性劑作用的帶負(fù)電荷的基團(tuán)。目前按其親水基的特征分為羧酸鹽類、磺酸鹽類、硫目前按其親水基的特征分為羧酸鹽類、磺酸鹽類、硫酸酯鹽類、磷酸酯鹽類，酸酯鹽類、磷酸酯鹽類，下面介紹其中幾個(gè)主要品種。下面介紹其中幾個(gè)主要品種。（1）硬脂酸鈉）硬脂酸鈉硬脂酸鈉，又稱十八酸鈉，

16、化學(xué)簡(jiǎn)式為硬脂酸鈉，又稱十八酸鈉，化學(xué)簡(jiǎn)式為C17H35COONa，硬脂酸鈉是具有脂肪氣味的白色粉末，它的熔點(diǎn)為硬脂酸鈉是具有脂肪氣味的白色粉末，它的熔點(diǎn)為250-270 ，易溶于熱水和熱乙醇中，在冷乙醇中處，易溶于熱水和熱乙醇中，在冷乙醇中處于混濁狀態(tài)。不溶于乙醚、輕汽油及類似的有機(jī)溶劑于混濁狀態(tài)。不溶于乙醚、輕汽油及類似的有機(jī)溶劑中，也不溶于食鹽和氫氧化鈉等電解質(zhì)濃溶液中。中，也不溶于食鹽和氫氧化鈉等電解質(zhì)濃溶液中。脂肪酸鹽表面活性劑是歷史上開發(fā)最早的陰離子表面脂肪酸鹽表面活性劑是歷史上開發(fā)最早的陰離子表面活性劑，也是重要的活性劑，也是重要的洗滌劑洗滌劑，目前仍是，目前仍是皮膚清潔劑皮膚清

17、潔劑的的重要品種。重要品種。 如：如：肥皂肥皂 硬脂酸鈉的制備方法主要有兩種：硬脂酸鈉的制備方法主要有兩種： 油脂水解皂化法油脂水解皂化法 該法以含硬脂酸較多的牛羊油等為原料，通過與氫該法以含硬脂酸較多的牛羊油等為原料，通過與氫氧化鈉水解皂化，制備硬脂酸鈉與其他脂肪酸鈉的氧化鈉水解皂化，制備硬脂酸鈉與其他脂肪酸鈉的混合物，直接使用或經(jīng)精制分離制得純品?；旌衔铮苯邮褂没蚪?jīng)精制分離制得純品。 硬脂酸直接中和法硬脂酸直接中和法 以硬脂酸為原料，用氫氧化鈉或碳酸鈉直接中和即以硬脂酸為原料，用氫氧化鈉或碳酸鈉直接中和即可制得硬脂酸鈉。其反應(yīng)方程式為：可制得硬脂酸鈉。其反應(yīng)方程式為： C17H35COO

18、H十十NaOHC17H35COONa十十H2O C17H35COOH十十Na2CO3C17H35COONa十十NaHCO3制皂工藝流程圖制皂工藝流程圖肥皂使用注意事項(xiàng)肥皂使用注意事項(xiàng):使用肥皂應(yīng)注意：酸性介質(zhì)中肥皂會(huì)生成不溶性脂肪使用肥皂應(yīng)注意：酸性介質(zhì)中肥皂會(huì)生成不溶性脂肪酸，硬水中生成鈣鎂鹽，從而導(dǎo)致失效。堿金屬皂在酸，硬水中生成鈣鎂鹽，從而導(dǎo)致失效。堿金屬皂在鹽水（如海水）中亦不易溶解。肥皂還易受電解質(zhì)的鹽水（如海水）中亦不易溶解。肥皂還易受電解質(zhì)的作用而影響性能。作用而影響性能。 故肥皂不適宜故肥皂不適宜在酸性溶液、硬水及海水中使用。在酸性溶液、硬水及海水中使用。（2）烷基苯磺酸鈉烷基

19、苯磺酸鈉烷基苯磺酸鈉是烷基苯磺酸鹽中的重要鹽類。它是一種黃色油狀烷基苯磺酸鈉是烷基苯磺酸鹽中的重要鹽類。它是一種黃色油狀液體，經(jīng)純化可以形成六角形斜方薄片狀結(jié)晶，通常烷基苯磺酸液體，經(jīng)純化可以形成六角形斜方薄片狀結(jié)晶，通常烷基苯磺酸鈉不是純粹的化合物鈉不是純粹的化合物(ABS和和LAS）。）。如：洗衣粉、洗衣液。如：洗衣粉、洗衣液。 又叫烷基硫酸鹽。這類活性劑中最重要的品種是基又叫烷基硫酸鹽。這類活性劑中最重要的品種是基于椰子油的于椰子油的C12C14和基于牛油的和基于牛油的C16C18烷基硫酸烷基硫酸鹽，如十二烷基硫酸鹽（月桂醇硫酸鹽）。它們的鹽，如十二烷基硫酸鹽（月桂醇硫酸鹽）。它們的抗硬

20、水性較好，但耐水解能力較差，尤其在酸性介抗硬水性較好，但耐水解能力較差，尤其在酸性介質(zhì)中，易水解成脂肪醇與硫酸鹽。質(zhì)中，易水解成脂肪醇與硫酸鹽。 AS的主要用途是配制液狀洗滌劑、餐具洗滌劑、的主要用途是配制液狀洗滌劑、餐具洗滌劑、各種香波、牙膏、紡織用潤濕和洗凈劑以及化學(xué)工各種香波、牙膏、紡織用潤濕和洗凈劑以及化學(xué)工業(yè)中的乳化聚合。此外，粉狀的業(yè)中的乳化聚合。此外，粉狀的AS可用于配制粉可用于配制粉狀清洗劑、農(nóng)藥用潤濕粉劑。狀清洗劑、農(nóng)藥用潤濕粉劑。 （3） 脂肪醇硫酸鹽（脂肪醇硫酸鹽（AS） 脂肪醇磷酸酯鹽是由高級(jí)脂肪醇與五氧化二磷反應(yīng)脂肪醇磷酸酯鹽是由高級(jí)脂肪醇與五氧化二磷反應(yīng)生成磷酸單酯

21、和磷酸雙酯，再用氫氧化鈉中和得脂生成磷酸單酯和磷酸雙酯，再用氫氧化鈉中和得脂肪醇磷酸單酯鹽和脂肪醇磷酸雙酯鹽。肪醇磷酸單酯鹽和脂肪醇磷酸雙酯鹽。 脂肪醇磷酸酯鈉對(duì)酸堿穩(wěn)定，易于生物降解，具有脂肪醇磷酸酯鈉對(duì)酸堿穩(wěn)定，易于生物降解，具有良好的去污能力，可用于金屬、玻璃等的清洗，還良好的去污能力，可用于金屬、玻璃等的清洗，還用于纖維工業(yè)的助劑，近年來在金屬潤滑劑、合成用于纖維工業(yè)的助劑，近年來在金屬潤滑劑、合成樹脂、紙張、農(nóng)藥、化妝品等領(lǐng)域也得到了應(yīng)用。樹脂、紙張、農(nóng)藥、化妝品等領(lǐng)域也得到了應(yīng)用。 （4）脂肪醇磷酸酯鹽）脂肪醇磷酸酯鹽磷酸鹽的污染及其代用品磷酸鹽的污染及其代用品 傳統(tǒng)的合成洗衣劑都

22、含有三聚磷酸鹽傳統(tǒng)的合成洗衣劑都含有三聚磷酸鹽(STTP)的成分，的成分，其含量在其含量在15%30%之間。然而，之間。然而，“磷磷”是造成水體富是造成水體富營養(yǎng)化的罪魁禍?zhǔn)?，因?yàn)榱资且环N營養(yǎng)物質(zhì)，它可以營養(yǎng)化的罪魁禍?zhǔn)祝驗(yàn)榱资且环N營養(yǎng)物質(zhì)，它可以造成水中藻類的瘋長。而大量藻類又會(huì)消耗水中的氧造成水中藻類的瘋長。而大量藻類又會(huì)消耗水中的氧分，造成水中微生物缺氧死亡、腐敗，水體失去自凈分，造成水中微生物缺氧死亡、腐敗，水體失去自凈功能從而破壞水質(zhì)。作為有磷洗滌劑中的功能從而破壞水質(zhì)。作為有磷洗滌劑中的“磷磷”造成水造成水體富營養(yǎng)化已被國內(nèi)外環(huán)保專家所公認(rèn)。體富營養(yǎng)化已被國內(nèi)外環(huán)保專家所公認(rèn)。

23、含磷洗衣粉的污染問題已經(jīng)引起了世界各國的普遍重含磷洗衣粉的污染問題已經(jīng)引起了世界各國的普遍重視。很多國家提出了禁磷和限磷措施，并在不斷地研視。很多國家提出了禁磷和限磷措施，并在不斷地研究和開發(fā)三聚磷酸鹽的替代品，取得了不少成果，其究和開發(fā)三聚磷酸鹽的替代品，取得了不少成果，其中比較有效的助劑有：有機(jī)螯合助劑，中比較有效的助劑有：有機(jī)螯合助劑，如二乙胺四醋如二乙胺四醋酸酸(EDTA)、氮川三醋酸、氮川三醋酸(NTA)、酒石酸鈉、檸檬酸鹽、酒石酸鈉、檸檬酸鹽、葡萄糖酸鹽等葡萄糖酸鹽等；高分子電解質(zhì)助劑，；高分子電解質(zhì)助劑，如聚丙烯酸鹽以如聚丙烯酸鹽以及人造沸石等及人造沸石等。目前普遍認(rèn)為，。目前普

24、遍認(rèn)為，人造沸石人造沸石是比較有發(fā)是比較有發(fā)展前途的洗滌助劑。展前途的洗滌助劑。 2、陽離子表面活性劑、陽離子表面活性劑 所有工業(yè)上的陽離子表面活性劑都是有機(jī)氮化合物的衍所有工業(yè)上的陽離子表面活性劑都是有機(jī)氮化合物的衍生物。它們大致可分為兩類：一類是生物。它們大致可分為兩類：一類是胺鹽型陽離子表面胺鹽型陽離子表面活性劑活性劑；另一類則是；另一類則是季銨鹽型陽離子表面活性劑季銨鹽型陽離子表面活性劑，在化，在化合物本身的分子中帶有正電荷。合物本身的分子中帶有正電荷。 陽離子表面活性劑很少作清洗用。主要用作抗靜電劑，陽離子表面活性劑很少作清洗用。主要用作抗靜電劑，織物的柔軟劑。此外，陽離子表面活性劑

25、也可用于防霉織物的柔軟劑。此外，陽離子表面活性劑也可用于防霉和殺菌。和殺菌。 胺鹽型陽離子表面活性劑胺鹽型陽離子表面活性劑 季銨鹽陽離子表面活性劑季銨鹽陽離子表面活性劑 吡啶型胺鹽吡啶型胺鹽 咪唑啉型胺鹽咪唑啉型胺鹽3、兩性表面活性劑、兩性表面活性劑 兩性表面活性劑基本不刺激皮膚和眼睛；在相當(dāng)寬兩性表面活性劑基本不刺激皮膚和眼睛；在相當(dāng)寬的的pH值范圍內(nèi)都有良好的表面活性作用；它們與陰值范圍內(nèi)都有良好的表面活性作用；它們與陰離子、陽離子、非離子型表面活性劑都可以兼容。離子、陽離子、非離子型表面活性劑都可以兼容。由于以上特性，可用作洗滌劑、乳化劑、潤濕劑、由于以上特性，可用作洗滌劑、乳化劑、潤濕

26、劑、發(fā)泡劑、柔軟劑和抗靜電劑。發(fā)泡劑、柔軟劑和抗靜電劑。 這類表面活性劑同時(shí)具有陰離子、陽離子或同時(shí)具有非離這類表面活性劑同時(shí)具有陰離子、陽離子或同時(shí)具有非離子和陽離子或非離子和陰離子，所以稱為兩性型表面活性子和陽離子或非離子和陰離子，所以稱為兩性型表面活性劑劑。兩性表面活性劑在堿性溶液中呈陰離子活性，在酸性。兩性表面活性劑在堿性溶液中呈陰離子活性，在酸性溶液中呈陽離子活性，在中性溶液中呈兩性活性。溶液中呈陽離子活性，在中性溶液中呈兩性活性。按其化學(xué)結(jié)構(gòu)又可分為：按其化學(xué)結(jié)構(gòu)又可分為： 甜菜堿型甜菜堿型 氨基酸型氨基酸型 咪唑啉型咪唑啉型 磷酸酯型磷酸酯型 4、非離子表面活性劑、非離子表面活性

27、劑 非離子表面活性劑因在水中不電離以及能夠精細(xì)地非離子表面活性劑因在水中不電離以及能夠精細(xì)地改變分子結(jié)構(gòu)而具有獨(dú)特的性質(zhì)。改變分子結(jié)構(gòu)而具有獨(dú)特的性質(zhì)。 非離子表面活性劑去除油性污垢的能力很強(qiáng)，而且非離子表面活性劑去除油性污垢的能力很強(qiáng)，而且具有防止污垢在合成纖維表面再沉積的能力。它們具有防止污垢在合成纖維表面再沉積的能力。它們的臨界膠束濃度也比離子型表面活性劑低一到二個(gè)的臨界膠束濃度也比離子型表面活性劑低一到二個(gè)數(shù)量級(jí)。數(shù)量級(jí)。 脂肪醇聚氧乙烯醚（脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO） 脂肪醇聚氧乙烯醚是近代非離子型表面活性劑中最重脂肪醇聚氧乙烯醚是近代非離子型表面活性劑中最重要的一類產(chǎn)品。目前幾乎在要

28、的一類產(chǎn)品。目前幾乎在 各類洗滌劑中，都或多各類洗滌劑中，都或多或少用到這類表面活性劑?；蛏儆玫竭@類表面活性劑。+C14H29OH C14H29(OCH2CH2)OHCH2CH2OnnC7H15CHC6H13OHCH2CH2OnC7H15CHC6H13(OCH2CH2)OHn 烷基酚聚氧乙烯醚烷基酚聚氧乙烯醚 烷基酚聚氧乙烯醚在非離子型表面活性劑中僅次于烷基酚聚氧乙烯醚在非離子型表面活性劑中僅次于AEO，占第二位。其中最重要的是壬基酚聚氧乙烯，占第二位。其中最重要的是壬基酚聚氧乙烯醚，商品牌號(hào)為乳化劑醚，商品牌號(hào)為乳化劑OP系列產(chǎn)品。它具有優(yōu)良系列產(chǎn)品。它具有優(yōu)良的洗滌性能，價(jià)格較低。缺點(diǎn)是生

29、物降解性差，對(duì)的洗滌性能，價(jià)格較低。缺點(diǎn)是生物降解性差，對(duì)魚類有毒性。魚類有毒性。 羧酸酯羧酸酯 多元醇型非離子表面活性劑多元醇型非離子表面活性劑 由甘油、季戊四醇、山梨糖醇、失水山梨糖醇、蔗由甘油、季戊四醇、山梨糖醇、失水山梨糖醇、蔗糖、烷醇胺等多羥基化合物同高碳脂肪酸進(jìn)行酯化糖、烷醇胺等多羥基化合物同高碳脂肪酸進(jìn)行酯化反應(yīng)制得。反應(yīng)制得。 (1) 脂肪酸甘油酯脂肪酸甘油酯 (2) 失水山梨醇脂肪酸酯失水山梨醇脂肪酸酯 3.1.5 表面活性劑的物化性質(zhì)表面活性劑的物化性質(zhì) 1、親水親水-親油平衡值親油平衡值 是指表面活性劑的親水基和疏水基之間在大小和力是指表面活性劑的親水基和疏水基之間在大小

30、和力量上的平衡關(guān)系。反映這種平衡程度的量被稱為親量上的平衡關(guān)系。反映這種平衡程度的量被稱為親水水-親油平衡值親油平衡值(簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱HLB值值)。 HLB值獲得方法有實(shí)驗(yàn)法和計(jì)算法兩種，后者較為值獲得方法有實(shí)驗(yàn)法和計(jì)算法兩種，后者較為方便方便。 HLB值沒有絕對(duì)值，它是相對(duì)于某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)所得的值。值沒有絕對(duì)值，它是相對(duì)于某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)所得的值。一般以一般以石蠟石蠟的的HLB值為值為0、油酸的、油酸的HLB值為值為1、油酸、油酸鉀的鉀的HLB值為值為20、十二烷基硫酸鈉十二烷基硫酸鈉的的HLB值為值為40作作為標(biāo)準(zhǔn)，由此則可得到為標(biāo)準(zhǔn)，由此則可得到陰、陽離子型表面活性劑的陰、陽離子型表面活性劑的HLB值在值在

31、1-40之間之間，非離子型的非離子型的HLB值在值在1-20之間，之間，一些商品表面活性劑的一些商品表面活性劑的HLB值見表值見表3-5。 按照表面活性劑在實(shí)際中的不同用途，要求分子中的按照表面活性劑在實(shí)際中的不同用途，要求分子中的親水部分和疏水部分要有適當(dāng)?shù)谋壤?。親水部分和疏水部分要有適當(dāng)?shù)谋壤?。如果親水基的如果親水基的親水性太強(qiáng)，在水中溶解度太大，就不利于界面吸附。親水性太強(qiáng)，在水中溶解度太大，就不利于界面吸附。如若疏水性太強(qiáng)表面親水性太小，就不能溶于水如若疏水性太強(qiáng)表面親水性太小，就不能溶于水。 因此，要求分子中親水基的親水性和疏水基的疏水性因此，要求分子中親水基的親水性和疏水基的疏水性

32、要有一定的比例，即要有一定的比例，即整體親水性應(yīng)適當(dāng)整體親水性應(yīng)適當(dāng)。 用下式表示表面活性劑分子的親水性用下式表示表面活性劑分子的親水性: 可看出，對(duì)相同疏水基，若親水基不同，則其親水性可看出，對(duì)相同疏水基，若親水基不同，則其親水性也不同。也不同。 另一方面，當(dāng)表面活性劑的親水基相同時(shí)，疏水基越另一方面，當(dāng)表面活性劑的親水基相同時(shí)，疏水基越長，則親水性就越差。因此，長，則親水性就越差。因此，疏水基的疏水性可用疏疏水基的疏水性可用疏水基的分子量來表示水基的分子量來表示。 對(duì)于親水基，由于種類繁多，不可能用分子量來表示對(duì)于親水基，由于種類繁多，不可能用分子量來表示其親水性，因每一種親水基的親水能力

33、不同。然而，其親水性，因每一種親水基的親水能力不同。然而，對(duì)于聚環(huán)氧乙烷類非離子表面活性劑面言，分子量越對(duì)于聚環(huán)氧乙烷類非離子表面活性劑面言，分子量越大，則其親水性就越強(qiáng)。故大，則其親水性就越強(qiáng)。故對(duì)非離子表面活性劑，一對(duì)非離子表面活性劑，一般可以用親水基的分子量來表示其親水性般可以用親水基的分子量來表示其親水性。 由于表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)所顯示出來的親水性可以由于表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)所顯示出來的親水性可以用用HLB值來表示，所以值來表示，所以HLB值與表面活性劑之間的關(guān)值與表面活性劑之間的關(guān)系就顯而易見了。根據(jù)系就顯而易見了。根據(jù)HLB值，我們就可以選擇合適值，我們就可以選擇合適的表面活性劑

34、，應(yīng)用于不用的場(chǎng)合。的表面活性劑，應(yīng)用于不用的場(chǎng)合。2、某些表面活性劑、某些表面活性劑HLB值的計(jì)算值的計(jì)算既然既然HLB值是實(shí)際應(yīng)用中選擇表面活性劑的一種參考值是實(shí)際應(yīng)用中選擇表面活性劑的一種參考依據(jù)，因此如何求知依據(jù)，因此如何求知HLB值就顯得很有必要。現(xiàn)簡(jiǎn)單值就顯得很有必要?，F(xiàn)簡(jiǎn)單介紹幾種計(jì)算方法以供參考，有的則可以直接查表得介紹幾種計(jì)算方法以供參考，有的則可以直接查表得到。到。(1) 非離子型表面活性劑非離子型表面活性劑 A. 聚乙二醇類和多元醇類聚乙二醇類和多元醇類 B.多元醇脂肪酸酯多元醇脂肪酸酯 HLB值值=20（1-S/A） 式中式中S為酯的皂化值，為酯的皂化值，A為原料脂肪酸

35、的酸值。皂化為原料脂肪酸的酸值。皂化值代表整個(gè)分子大小，酸值代表疏水基的大小，都代值代表整個(gè)分子大小，酸值代表疏水基的大小，都代表各自的倒數(shù)，所以表各自的倒數(shù)，所以S/A是疏水基在表面活性劑分子是疏水基在表面活性劑分子中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，而中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，而(1-S/A)是親水基在表面活性劑分是親水基在表面活性劑分子中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。子中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。 C.聚乙二醇類聚乙二醇類 HLB值值=EO/5 式子中，式子中，EO指的是聚環(huán)氧乙烷部分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)指的是聚環(huán)氧乙烷部分的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 1963年年Davies提出，把表面活性劑的結(jié)構(gòu)分解為一提出，把表面活性劑的結(jié)構(gòu)分解為一些基團(tuán)，每個(gè)基團(tuán)對(duì)些基團(tuán)，每個(gè)基

36、團(tuán)對(duì)HLB值均有各自的貢獻(xiàn)，通過實(shí)值均有各自的貢獻(xiàn)，通過實(shí)驗(yàn)先測(cè)得各基團(tuán)對(duì)驗(yàn)先測(cè)得各基團(tuán)對(duì)HLB值的貢獻(xiàn)，稱做值的貢獻(xiàn)，稱做“基團(tuán)數(shù)基團(tuán)數(shù)”(見見表表3-8)，其中親水基的為正值，親油基的為負(fù)值，然，其中親水基的為正值，親油基的為負(fù)值，然后，將各親水、親油基的后，將各親水、親油基的HLB基團(tuán)數(shù)代入下面式基團(tuán)數(shù)代入下面式3-5中，即可計(jì)算出表面活性劑的中，即可計(jì)算出表面活性劑的HLB值。值。 HLB值值7+(親水基基團(tuán)數(shù)親水基基團(tuán)數(shù))+ +(親油基的基團(tuán)數(shù)親油基的基團(tuán)數(shù)) (2) 離子型表面活性劑離子型表面活性劑 （3）混合表面活性劑）混合表面活性劑 混合表面活性劑的混合表面活性劑的HLB值一般

37、可用加合的方法計(jì)算值一般可用加合的方法計(jì)算 式中，式中，Wi、HLBi分別為混合表面活性劑中分別為混合表面活性劑中i組分的質(zhì)組分的質(zhì)量百分比和量百分比和HLB值。值。3.1.6 表面活性劑的應(yīng)用性能表面活性劑的應(yīng)用性能 膠束：膠束：當(dāng)溶液內(nèi)表面活性分子數(shù)目不斷增加時(shí)，其疏當(dāng)溶液內(nèi)表面活性分子數(shù)目不斷增加時(shí)，其疏水部分相互吸引，締合在一起，親水部分向著水，幾水部分相互吸引，締合在一起，親水部分向著水，幾十個(gè)或者更多的分子締合在一起形成締合的粒子，稱十個(gè)或者更多的分子締合在一起形成締合的粒子，稱為為膠束膠束。 臨界膠束濃度臨界膠束濃度：表面活性劑開始形成膠束的濃度為臨表面活性劑開始形成膠束的濃度為

38、臨界膠束濃度界膠束濃度（critical micelle concentration），簡(jiǎn)，簡(jiǎn)稱稱CMC。 a 圖圖：濃度很低，水和空氣幾乎直接接觸，：濃度很低，水和空氣幾乎直接接觸，下降很小，下降很小，接近純水。接近純水。 b圖圖：c表面活性劑分子很快聚集在液面上，從而表面活性劑分子很快聚集在液面上，從而急急劇下降，同時(shí)表面活性劑分子相互把疏水基靠近，形劇下降，同時(shí)表面活性劑分子相互把疏水基靠近，形成小形膠束。成小形膠束。 c圖圖：當(dāng)：當(dāng)c再再時(shí)，最終在水的表面形成單分子膜，此時(shí)，最終在水的表面形成單分子膜，此時(shí)時(shí)降到最低值。降到最低值。 d圖圖：再增加：再增加c， 不再下降，呈水平狀態(tài)，溶

39、液中表不再下降，呈水平狀態(tài)，溶液中表面活性劑分子形成膠束。面活性劑分子形成膠束。單體單體二（三）聚體二（三）聚體膠團(tuán)膠團(tuán)棒狀膠團(tuán)棒狀膠團(tuán)棒狀膠團(tuán)的八角團(tuán)棒狀膠團(tuán)的八角團(tuán)H2O層狀膠團(tuán)層狀膠團(tuán)1.0-3.5nmH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2O水柱的八角堆積水柱的八角堆積H2O微乳狀液微乳狀液表面活性劑結(jié)晶表面活性劑結(jié)晶油油醇醇膠束結(jié)構(gòu)的變化形態(tài)膠束結(jié)構(gòu)的變化形態(tài)(大小大小-1100nm)不同類型的表面活性劑，在濃度由小到大所形成的膠束不同類型的表面活性劑，在濃度由小到大所形成的膠束有不同的形狀，如下所述（球棒束板層狀）。有不同的形狀，如下所述（球棒束板層狀）。 當(dāng)溶液濃度低于當(dāng)溶液濃度

40、低于CMC時(shí)，由于表面活性劑分子的時(shí)，由于表面活性劑分子的界面吸附和在界面上定向排列，溶液的表面張力隨濃界面吸附和在界面上定向排列，溶液的表面張力隨濃度的增高而迅速降低。直至達(dá)到度的增高而迅速降低。直至達(dá)到CMC時(shí)，表面活性劑時(shí)，表面活性劑已在溶液的界面上排列成單分子膜，此時(shí)表面張力降已在溶液的界面上排列成單分子膜，此時(shí)表面張力降至最低點(diǎn)。此后活性物濃度的增高對(duì)于表面張力和使至最低點(diǎn)。此后活性物濃度的增高對(duì)于表面張力和使用性能的影響不大。用性能的影響不大。 CMC愈小：形成膠束所需要的濃度愈低；達(dá)到表面愈?。盒纬赡z束所需要的濃度愈低；達(dá)到表面飽和吸附的濃度愈低；使表面張力降到最低值所需飽和吸附

41、的濃度愈低；使表面張力降到最低值所需濃度愈低；表面活性劑表面活性愈高。濃度愈低；表面活性劑表面活性愈高。 使用表面活性劑時(shí)，濃度一般比使用表面活性劑時(shí)，濃度一般比CMC稍大，以利于稍大，以利于表面活性充分發(fā)揮作用表面活性充分發(fā)揮作用。 離子型離子型CMC：10-410-2 mol/LCMC是可測(cè)的，嚴(yán)格來說應(yīng)是是可測(cè)的，嚴(yán)格來說應(yīng)是臨界膠束濃度的范圍臨界膠束濃度的范圍。由于表面活性劑溶液的物理性質(zhì)如電阻率由于表面活性劑溶液的物理性質(zhì)如電阻率 、滲透壓、滲透壓、冰點(diǎn)、蒸汽壓、粘度、密度、增溶性、洗滌性、光散冰點(diǎn)、蒸汽壓、粘度、密度、增溶性、洗滌性、光散射及顏色等對(duì)射及顏色等對(duì)CMC都有顯著變化，

42、通過測(cè)各物性轉(zhuǎn)折都有顯著變化，通過測(cè)各物性轉(zhuǎn)折點(diǎn)可測(cè)點(diǎn)可測(cè)CMC。表面活性劑因能對(duì)兩相界面性質(zhì)產(chǎn)生影響，表面活性劑因能對(duì)兩相界面性質(zhì)產(chǎn)生影響，在實(shí)際應(yīng)用在實(shí)際應(yīng)用中能顯示出各種優(yōu)異的性能。中能顯示出各種優(yōu)異的性能。直接效用：直接效用：濕潤、滲透、乳化、分散、增溶、發(fā)泡、消濕潤、滲透、乳化、分散、增溶、發(fā)泡、消泡和洗滌。泡和洗滌。間接效用：間接效用：平滑柔軟、勻染、抗靜電、殺菌、防銹等。平滑柔軟、勻染、抗靜電、殺菌、防銹等。一、一、潤濕作用潤濕作用1、潤濕作用、潤濕作用 廣義而言，廣義而言，潤濕是固體表面的一種流體被另一種流潤濕是固體表面的一種流體被另一種流體所取代的過程體所取代的過程。例如，水

43、潤濕玻璃，就是玻璃。例如，水潤濕玻璃，就是玻璃(固固體體)表面上的空氣表面上的空氣(一種流體一種流體)被水被水(另一種流體另一種流體)所取所取代的過程。代的過程。 潤濕一般分為三類：潤濕一般分為三類：接觸潤濕接觸潤濕沾濕，浸入潤沾濕，浸入潤濕濕浸濕；鋪展?jié)櫇窠?；鋪展?jié)櫇皲佌逛佌?。不論何種潤濕過。不論何種潤濕過程，其實(shí)質(zhì)都是界面性質(zhì)及界面能量的變化。程，其實(shí)質(zhì)都是界面性質(zhì)及界面能量的變化。(1) 沾濕沾濕 指液體與固體接觸，變液指液體與固體接觸，變液/氣界面和固氣界面和固/氣界面為固氣界面為固/液液界面的過程。該過程體系的吉布斯自由能降低值用界面的過程。該過程體系的吉布斯自由能降低值用 Wa表

44、示，稱為黏附功。表示，稱為黏附功。 Wa=固氣固氣+液氣液氣固液固液。 恒溫恒壓下，恒溫恒壓下， Wa0，即自發(fā)沾濕。，即自發(fā)沾濕。(2) 浸濕浸濕 指固相浸入液體中的過程，即固指固相浸入液體中的過程，即固/氣界面為固氣界面為固/液界面所液界面所代替的過程。該過程體系的吉布斯自由能降低值用代替的過程。該過程體系的吉布斯自由能降低值用Wi表示，稱為浸濕功。表示，稱為浸濕功。 Wi=固氣固氣固液固液。恒溫恒壓下，。恒溫恒壓下， Wi0，能自發(fā)浸濕。，能自發(fā)浸濕。 (3) 鋪展鋪展 指液體在固體表面的擴(kuò)展過程，即固指液體在固體表面的擴(kuò)展過程，即固/氣界面為固氣界面為固/液液界面所代替的過程。該過程體

45、系的吉布所自由能降低界面所代替的過程。該過程體系的吉布所自由能降低值用值用S表示，稱為鋪展系數(shù)。表示，稱為鋪展系數(shù)。 S固氣固氣（固液固液+液氣液氣）。）。 恒溫恒壓下，恒溫恒壓下，S0，液體可以在固體表面上自動(dòng)鋪展，液體可以在固體表面上自動(dòng)鋪展，連續(xù)地從固體表面上將氣體取代。連續(xù)地從固體表面上將氣體取代。 從以上討論可知，三種潤濕發(fā)生的條件為：從以上討論可知，三種潤濕發(fā)生的條件為： 沾濕沾濕 Wa=固固/氣氣+液氣液氣固固/液液 0 浸濕浸濕 Wi=固固/氣氣固固/液液 0 鋪展鋪展 S固固/氣氣（固固/液液+液液/氣氣）0 對(duì)同一體系，對(duì)同一體系，WaWiS。因此，當(dāng)。因此，當(dāng)S0時(shí)，必有

46、時(shí)，必有WaWi0。若液體能在固體上鋪展，則必能沾濕與浸。若液體能在固體上鋪展，則必能沾濕與浸濕，亦即鋪展是潤濕的最高標(biāo)準(zhǔn)。因此，常以鋪展系濕，亦即鋪展是潤濕的最高標(biāo)準(zhǔn)。因此，常以鋪展系數(shù)作為體系潤濕性能的指標(biāo)。數(shù)作為體系潤濕性能的指標(biāo)。 完全不潤濕完全不潤濕不能潤濕不能潤濕能潤濕能潤濕完全潤濕完全潤濕潤濕作用的四種情況潤濕作用的四種情況接觸角接觸角：自固、液、氣交界處作切線，與固體表面的夾角。：自固、液、氣交界處作切線，與固體表面的夾角。 2、表面活性劑的潤濕作用、表面活性劑的潤濕作用 為了改變液體對(duì)固體表面的潤濕性能，常于液體為了改變液體對(duì)固體表面的潤濕性能，常于液體中加入某種表面活性劑。

47、它主要起兩方面的作用。中加入某種表面活性劑。它主要起兩方面的作用。 (1) 在固體表面發(fā)生吸附，改變固體表面性質(zhì)在固體表面發(fā)生吸附，改變固體表面性質(zhì) 表面活性劑是兩親分子、它的極性基易被吸附于表面活性劑是兩親分子、它的極性基易被吸附于固體表面，非極性基伸向空氣，形成定向排列的吸附固體表面，非極性基伸向空氣，形成定向排列的吸附層。這種帶有吸附層的固體表面裸露的是碳?xì)浠鶊F(tuán)，層。這種帶有吸附層的固體表面裸露的是碳?xì)浠鶊F(tuán)，具有低能表面特性，從而有效地降低了原固體表面的具有低能表面特性，從而有效地降低了原固體表面的潤濕性能，達(dá)到其實(shí)用的目的。潤濕性能，達(dá)到其實(shí)用的目的。 (2) 提高液體的潤濕能力提高液

48、體的潤濕能力 水不能在低能固體表面上鋪展。為了改善其潤濕水不能在低能固體表面上鋪展。為了改善其潤濕性質(zhì)，常在水中加入一些表面活性劑來降低其表面張性質(zhì)，常在水中加入一些表面活性劑來降低其表面張力，以使水能很好地潤濕固體表面。這種表面活性劑力，以使水能很好地潤濕固體表面。這種表面活性劑此時(shí)稱為此時(shí)稱為潤濕劑潤濕劑。作為潤濕劑的表面活性劑應(yīng)具有強(qiáng)作為潤濕劑的表面活性劑應(yīng)具有強(qiáng)的降低液體表面張力的能力的降低液體表面張力的能力。 從某種角度來說，濕潤劑就是滲透劑。從某種角度來說，濕潤劑就是滲透劑。 3、影響潤濕作用的因素、影響潤濕作用的因素 (1) 溫度溫度 一般來說，一般來說，提高溫度有利于提高潤濕性

49、能提高溫度有利于提高潤濕性能。但溫度升高時(shí)，。但溫度升高時(shí)，短鏈表面活性劑的潤濕性能不如長鏈的好。這可能是因?yàn)闇囟榷替湵砻婊钚詣┑臐櫇裥阅懿蝗玳L鏈的好。這可能是因?yàn)闇囟壬?，長鏈表面活性劑的溶解度增加，使其表面活性得以較好升高，長鏈表面活性劑的溶解度增加，使其表面活性得以較好發(fā)揮的緣故。而低溫時(shí)，長鏈的不如短鏈的好。發(fā)揮的緣故。而低溫時(shí)，長鏈的不如短鏈的好。 對(duì)于聚環(huán)氧乙烷類非離子表面活性劑，溫度接近濁點(diǎn)時(shí)，對(duì)于聚環(huán)氧乙烷類非離子表面活性劑，溫度接近濁點(diǎn)時(shí)，潤濕性能最佳。潤濕性能最佳。 濁點(diǎn)：非離子型表面活性劑，在水溶液中的溶解度隨溫度濁點(diǎn)：非離子型表面活性劑，在水溶液中的溶解度隨溫度上升而降

50、低在升至一定溫度值時(shí)出現(xiàn)渾濁，經(jīng)放置或離心可得上升而降低在升至一定溫度值時(shí)出現(xiàn)渾濁，經(jīng)放置或離心可得到兩個(gè)液相，這個(gè)溫度被稱之為該表面活性劑的濁點(diǎn)（到兩個(gè)液相，這個(gè)溫度被稱之為該表面活性劑的濁點(diǎn)（Cloud point）。）。 (2) 濃度濃度 一般，在低于表面活性劑的一般，在低于表面活性劑的CMC情況下，潤濕時(shí)間的對(duì)數(shù)情況下，潤濕時(shí)間的對(duì)數(shù)與濃度的對(duì)數(shù)呈線性關(guān)系，與濃度的對(duì)數(shù)呈線性關(guān)系，濃度提高，潤濕性能好濃度提高，潤濕性能好。這是由于。這是由于在低于在低于CMC時(shí)，表面活性劑單分子定向吸附在界面上，要使界時(shí)，表面活性劑單分子定向吸附在界面上，要使界面達(dá)飽和吸附，增加潤濕性能，濃度就需大些。

51、面達(dá)飽和吸附，增加潤濕性能，濃度就需大些。 當(dāng)濃度高于當(dāng)濃度高于CMC時(shí)，不再呈線性關(guān)系。這是因?yàn)榇藭r(shí)在溶時(shí)，不再呈線性關(guān)系。這是因?yàn)榇藭r(shí)在溶液內(nèi)部形成了膠束。作為潤濕劑使用的表面活性劑濃度不宜過液內(nèi)部形成了膠束。作為潤濕劑使用的表面活性劑濃度不宜過高，一般略高于高，一般略高于CMC即可。即可。 (3)(3)分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu) 疏水基：疏水基：對(duì)直鏈烷基表面活性劑來說對(duì)直鏈烷基表面活性劑來說，直鏈碳原子數(shù)在，直鏈碳原子數(shù)在3-123-12時(shí)時(shí)表現(xiàn)出最佳的潤濕性能。對(duì)于相同親水基的表面活性劑，隨碳表現(xiàn)出最佳的潤濕性能。對(duì)于相同親水基的表面活性劑，隨碳鏈增長，它的鏈增長，它的HLBHLB值下降。值下

52、降。HLBHLB值在值在7-157-15范圍內(nèi)其潤濕性能最好。范圍內(nèi)其潤濕性能最好。 親水基：親水基：一般情況下一般情況下，親水基在分子中間者的潤濕性能比在末，親水基在分子中間者的潤濕性能比在末端的好。端的好。 1 1、乳狀液、乳狀液 乳狀液對(duì)我們并不陌生，乳狀液對(duì)我們并不陌生，牛奶牛奶就是一種常見的乳就是一種常見的乳狀液。狀液。 無論是工業(yè)上，還是日常生活中，乳狀液都有廣無論是工業(yè)上，還是日常生活中，乳狀液都有廣泛的應(yīng)用。例如，高分子工業(yè)中的乳液聚合。油漆、泛的應(yīng)用。例如，高分子工業(yè)中的乳液聚合。油漆、涂料工業(yè)的乳膠，化妝品工業(yè)的膏、霜，機(jī)械工業(yè)用涂料工業(yè)的乳膠，化妝品工業(yè)的膏、霜，機(jī)械工業(yè)

53、用的高速切削冷卻潤滑液，油井噴出的原油，農(nóng)業(yè)上殺的高速切削冷卻潤滑液，油井噴出的原油，農(nóng)業(yè)上殺蟲用的噴灑藥液，印染業(yè)的色漿等等，都是乳狀液。蟲用的噴灑藥液，印染業(yè)的色漿等等，都是乳狀液。 二、乳化作用二、乳化作用 從廣義上講，兩種互不相混溶的液體中，一種液從廣義上講，兩種互不相混溶的液體中，一種液體以微滴狀分散于另一種液體中，所形成的多相分散體以微滴狀分散于另一種液體中，所形成的多相分散體系，稱為體系，稱為乳狀液乳狀液。 這種形成乳狀液的作用稱為這種形成乳狀液的作用稱為乳化作用乳化作用。在乳狀液。在乳狀液中，以微細(xì)液珠形式分散存在的那一相稱為中，以微細(xì)液珠形式分散存在的那一相稱為分散相分散相(

54、內(nèi)相、不連續(xù)相內(nèi)相、不連續(xù)相)，另一相是連在一起的，稱為，另一相是連在一起的，稱為分散分散介質(zhì)介質(zhì)(外相、連續(xù)相外相、連續(xù)相)。常見的乳狀液，一般都有一相。常見的乳狀液，一般都有一相是水或水溶液是水或水溶液(通常稱為水相通常稱為水相)，另一相則是與水不相，另一相則是與水不相混溶的有機(jī)相混溶的有機(jī)相(通常稱為油相通常稱為油相)。 乳狀液乳狀液大致可分為三類：大致可分為三類： 若與水不相混溶的油狀液體呈細(xì)小的油滴分散在水里，所若與水不相混溶的油狀液體呈細(xì)小的油滴分散在水里，所形成的乳狀液稱為形成的乳狀液稱為水包油型乳狀液水包油型乳狀液，記作，記作“油油/水水”(或或“O/W”)。牛奶牛奶就屬此類。

55、在這種乳狀液中，水是分散介質(zhì)、油是分散相。就屬此類。在這種乳狀液中，水是分散介質(zhì)、油是分散相。O/W型乳狀液可以用水稀釋。型乳狀液可以用水稀釋。 若水以很細(xì)小的水滴被分散在油里，則叫若水以很細(xì)小的水滴被分散在油里，則叫油包水型乳狀液油包水型乳狀液，記作記作“水水/油油”(或或“W/O”)。原油原油即屬此類。在這種乳狀液中，油即屬此類。在這種乳狀液中，油是分散介質(zhì)，水是分散相。是分散介質(zhì)，水是分散相。W/O型乳狀液只能用油稀釋，而不型乳狀液只能用油稀釋，而不能用水稀釋。能用水稀釋。 油、水互為內(nèi)外相的乳狀液稱為油、水互為內(nèi)外相的乳狀液稱為多重型多重型O(W/O)/W乳狀乳狀液。此種乳狀液較少，這

56、里不詳細(xì)介紹。液。此種乳狀液較少，這里不詳細(xì)介紹。 乳化劑：乳化劑： 兩種純的、互不相混溶的液體即使經(jīng)過長時(shí)間劇兩種純的、互不相混溶的液體即使經(jīng)過長時(shí)間劇烈攪拌也不能形成穩(wěn)定的乳狀液，稍經(jīng)放置，很快又烈攪拌也不能形成穩(wěn)定的乳狀液，稍經(jīng)放置，很快又分成兩層。實(shí)驗(yàn)證明，要得到穩(wěn)定的乳狀液，必須加分成兩層。實(shí)驗(yàn)證明，要得到穩(wěn)定的乳狀液，必須加人第三種物質(zhì)。第三種物質(zhì)稱為人第三種物質(zhì)。第三種物質(zhì)稱為乳化劑乳化劑，它通常是，它通常是表表面活性劑或高分子物質(zhì)面活性劑或高分子物質(zhì)。 乳狀液的制備方法很多，常用的方法有：乳狀液的制備方法很多，常用的方法有： (1) 逆轉(zhuǎn)乳化法逆轉(zhuǎn)乳化法 逆轉(zhuǎn)乳化法是制備微小粒

57、子的逆轉(zhuǎn)乳化法是制備微小粒子的O/W乳狀液的一種常乳狀液的一種常用方法用方法。具體步驟是：先將乳化劑溶于油相中制成稠。具體步驟是：先將乳化劑溶于油相中制成稠狀液狀液(適當(dāng)加熱適當(dāng)加熱)。然后在緩慢攪拌下加入水。隨著水。然后在緩慢攪拌下加入水。隨著水的繼續(xù)加入，連續(xù)相發(fā)生轉(zhuǎn)變，最后連續(xù)相由油相變的繼續(xù)加入，連續(xù)相發(fā)生轉(zhuǎn)變，最后連續(xù)相由油相變?yōu)樗?，形成為水相，形成O/W型乳狀液。型乳狀液。 在該乳化法中，乳化劑的選擇、乳化溫度、攪拌條在該乳化法中，乳化劑的選擇、乳化溫度、攪拌條件及水的加入速度等都是相當(dāng)重要的。只要選擇恰當(dāng)，件及水的加入速度等都是相當(dāng)重要的。只要選擇恰當(dāng)，就能得到穩(wěn)定性良好的乳狀

58、液。就能得到穩(wěn)定性良好的乳狀液。 (2) 相轉(zhuǎn)變?nèi)榛ㄏ噢D(zhuǎn)變?nèi)榛?該法是以非離子型表面活性劑的該法是以非離子型表面活性劑的HLB值隨溫度升值隨溫度升高（而降低），由親水性向親油性變化的特性為基礎(chǔ)高（而降低），由親水性向親油性變化的特性為基礎(chǔ)的一種乳化法。先根據(jù)相轉(zhuǎn)變溫度法測(cè)得相轉(zhuǎn)變溫度，的一種乳化法。先根據(jù)相轉(zhuǎn)變溫度法測(cè)得相轉(zhuǎn)變溫度，在此溫度下乳化，可以形成細(xì)小微粒的乳化液，然后在此溫度下乳化，可以形成細(xì)小微粒的乳化液，然后冷卻，即可得到冷卻，即可得到O/W型乳狀液。該法使用的乳化劑為型乳狀液。該法使用的乳化劑為非離子型表面活性劑或其混合物，也可加入適量乳化非離子型表面活性劑或其混合物，也可

59、加入適量乳化助劑。助劑。 (3) 機(jī)械乳化法機(jī)械乳化法 該法比較簡(jiǎn)單，它是在人工或機(jī)械攪拌下，或用膠該法比較簡(jiǎn)單，它是在人工或機(jī)械攪拌下，或用膠體磨使被乳化物分散于分散介質(zhì)中的方法，對(duì)乳化劑體磨使被乳化物分散于分散介質(zhì)中的方法，對(duì)乳化劑的選擇不像上述兩種方法那樣嚴(yán)格。的選擇不像上述兩種方法那樣嚴(yán)格。 (4) 低能乳化法低能乳化法 該法在化妝品生產(chǎn)中常使用，其原理與逆轉(zhuǎn)乳化法該法在化妝品生產(chǎn)中常使用，其原理與逆轉(zhuǎn)乳化法類同，只是所用設(shè)備及操作方法有所不同。類同，只是所用設(shè)備及操作方法有所不同。 2、表面活性劑的乳化作用、表面活性劑的乳化作用 為了得到穩(wěn)定的乳狀液，常加入表面活性劑，其作用是：為了

60、得到穩(wěn)定的乳狀液，常加入表面活性劑，其作用是： (1 ) 降低界面張力降低界面張力 表面活性劑在相界面上會(huì)發(fā)生吸附。由于吸附，表面活性表面活性劑在相界面上會(huì)發(fā)生吸附。由于吸附，表面活性劑分子定向、緊密地吸附在油劑分子定向、緊密地吸附在油/水界面上，使界面能降低，防止水界面上，使界面能降低，防止了油或水聚集了油或水聚集。例如，煤油。例如，煤油/水的界面張力一般在水的界面張力一般在40mNm-1以以上。如果在其中加入適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣?，則界面張張力可降至上。如果在其中加入適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣?，則界面張張力可降至1m Nm-1以下。這樣一來，把煤油分散在水中就顯得容易得多。以下。這樣一來，把煤油分散在水中