表面活性劑化學(xué)復(fù)習(xí)ppt課件

1、 外表活性劑化學(xué)Surfactant Chemistry第一章概論第一章概論. .外表活性劑定義外表活性劑定義凡是在低濃度下吸附于體系的兩相界面上，改動(dòng)界面性質(zhì)，并顯著降低界面能界面張力，并經(jīng)過(guò)改動(dòng)界面形狀，從而產(chǎn)生潤(rùn)濕與反潤(rùn)濕，乳化與破乳，起泡與消泡，以及在較高濃度下產(chǎn)生增溶的物質(zhì)稱為外表活性劑。.2.2外表活性劑的構(gòu)造特點(diǎn)外表活性劑的構(gòu)造特點(diǎn).外表活性劑的分類外表活性劑的分類1.3.11.3.1按親水基分類按親水基分類. .1.3.31.3.3按相對(duì)分子質(zhì)量分類按相對(duì)分子質(zhì)量分類GriffinGriffin法法 適用于聚氧乙烯基非離子外表活性劑HLB值的計(jì)算。1.4.2.HLB1.4.2.

2、HLB計(jì)算計(jì)算壬基酚聚氧乙烯醚 C9H19C6H4O(CH2CH2O)10H親水基重： O-(CH2CH2O)10H457親油基重： C9H19-C6H4-203457203457HLB=13.96=13.96Example:2)2)基團(tuán)法基團(tuán)法DavisDavis法法 HLB7+(基團(tuán)的HLB數(shù))C12H25SO3Na的HLB值：3 .1211)475. 0(127HLBExample:C12H25SO3NaC12H25SO3- Na+2.12.1陰離子外表活性劑陰離子外表活性劑此類外表活性劑在水中解離出外表活性陰離子。此類外表活性劑在水中解離出外表活性陰離子。1.性質(zhì)性質(zhì)Example：第

3、二章外表活性劑分類第二章外表活性劑分類 在水中離解出外表活性正離子，稱之為在水中離解出外表活性正離子，稱之為“逆性皂。逆性皂。2.22.2陽(yáng)離子外表活性劑陽(yáng)離子外表活性劑在通常情況下，不適于作洗滌劑，但它廣泛用于殺在通常情況下，不適于作洗滌劑，但它廣泛用于殺菌、防粘土膨脹、破乳、緩蝕以及礦物浮選等。菌、防粘土膨脹、破乳、緩蝕以及礦物浮選等。C12H25NCH3CH3CH3 ClC12H25NCH3CH3CH3+Cl- 這類外表活性劑通常是那些具有外表活性的含氮化這類外表活性劑通常是那些具有外表活性的含氮化合物，即有機(jī)胺衍生出來(lái)的鹽類，它們?cè)谒心芙怆x出合物，即有機(jī)胺衍生出來(lái)的鹽類，它們?cè)谒心?/p>

4、解離出外表活性陽(yáng)離子。外表活性陽(yáng)離子。2.2.12.2.1陽(yáng)離子外表活性劑的特點(diǎn)陽(yáng)離子外表活性劑的特點(diǎn)定義：兩性外表活性劑定義：兩性外表活性劑(Amphoteric Surfactants)(Amphoteric Surfactants)是是指同時(shí)攜帶正負(fù)兩種離子電荷的外表活性劑，即它指同時(shí)攜帶正負(fù)兩種離子電荷的外表活性劑，即它的外表活性離子的親水基即具有陰離子部分又具有的外表活性離子的親水基即具有陰離子部分又具有陽(yáng)離子部分。陽(yáng)離子部分。2.32.3兩性外表活性劑兩性外表活性劑特性：毒性很低，生物降解性能好，具有優(yōu)良特性：毒性很低，生物降解性能好，具有優(yōu)良的洗滌、乳化、緩蝕、殺菌以及抗靜電作用

5、。的洗滌、乳化、緩蝕、殺菌以及抗靜電作用。 配物性好。配物性好。 這類外表活性劑在水溶液中解離出的外表活性這類外表活性劑在水溶液中解離出的外表活性離子是一個(gè)既帶有陰離子又帶有陽(yáng)離子的兩性離子，離子是一個(gè)既帶有陰離子又帶有陽(yáng)離子的兩性離子，而且兩性離子隨著溶液而且兩性離子隨著溶液pHpH值的變化而變化。值的變化而變化。2.3.12.3.1兩性外表活性劑的特點(diǎn)兩性外表活性劑的特點(diǎn) 在強(qiáng)酸中在強(qiáng)酸中 等電點(diǎn)等電點(diǎn) 在強(qiáng)堿中在強(qiáng)堿中顯陽(yáng)離子性質(zhì)顯陽(yáng)離子性質(zhì) 顯兩性顯兩性 顯陰離子性質(zhì)顯陰離子性質(zhì)定義：在水溶液中不解離為離子形狀，而是以分子定義：在水溶液中不解離為離子形狀，而是以分子或膠束形狀存在于溶液

6、中，稱為非離子外表活性劑?；蚰z束形狀存在于溶液中，稱為非離子外表活性劑。特點(diǎn)：它的親油基普通是烴鏈或聚氧丙烯鏈，親水特點(diǎn)：它的親油基普通是烴鏈或聚氧丙烯鏈，親水基大部分是聚氧乙烯、羥基或醚基、酰胺基等?；蟛糠质蔷垩跻蚁⒘u基或醚基、酰胺基等。非離子外表活性劑產(chǎn)品，大部分呈液態(tài)或漿狀。非離子外表活性劑產(chǎn)品，大部分呈液態(tài)或漿狀。2.42.4非離子外表活性劑非離子外表活性劑2.4.52.4.5非離子外表活性劑的性質(zhì)和運(yùn)用非離子外表活性劑的性質(zhì)和運(yùn)用 濁點(diǎn)的定義：濁點(diǎn)的定義： 含有醚基或酯基的非離子外表活性劑在水中的含有醚基或酯基的非離子外表活性劑在水中的溶解度隨溫度的升高而降低，開(kāi)場(chǎng)在較低溫度時(shí)外

7、溶解度隨溫度的升高而降低，開(kāi)場(chǎng)在較低溫度時(shí)外表活性劑溶液呈透明狀，當(dāng)溫度升高到某一溫度時(shí)，表活性劑溶液呈透明狀，當(dāng)溫度升高到某一溫度時(shí)，溶液開(kāi)場(chǎng)變渾濁，這一溫度稱為該外表活性劑的濁溶液開(kāi)場(chǎng)變渾濁，這一溫度稱為該外表活性劑的濁點(diǎn)。點(diǎn)。非離子外表活性劑具有高外表活性，其水溶液的外表張非離子外表活性劑具有高外表活性，其水溶液的外表張力低，臨界膠團(tuán)濃度亦低于離子型外表活性劑，膠聚會(huì)力低，臨界膠團(tuán)濃度亦低于離子型外表活性劑，膠聚會(huì)集數(shù)大，增溶作用強(qiáng)，并具有良好的乳化才干和洗滌等集數(shù)大，增溶作用強(qiáng)，并具有良好的乳化才干和洗滌等作用。作用。非離子外表活性劑不能在水中解離成離子，因此，穩(wěn)定非離子外表活性劑不能

8、在水中解離成離子，因此，穩(wěn)定性高，酸、堿、離子對(duì)它的影響較小，耐硬水性強(qiáng)。性高，酸、堿、離子對(duì)它的影響較小，耐硬水性強(qiáng)。無(wú)毒。無(wú)毒。性質(zhì)性質(zhì)2.5.12.5.1含氟外表活性劑含氟外表活性劑 定義：將碳?xì)渫獗砘钚詣┓肿犹細(xì)滏溨械臍湓硬慷x：將碳?xì)渫獗砘钚詣┓肿犹細(xì)滏溨械臍湓硬糠只蛉坑梅尤〈?，就成為碳氟外表活性劑，分或全部用氟原子取代，就成為碳氟外表活性劑，或稱氟外表活性劑?；蚍Q氟外表活性劑。 親油基是親油基是CFCF鏈。鏈。 例如：例如：CF3CF2 CF2 CF2 CF2 CF2 CF2COOKCF3CF2 CF2 CF2 CF2 CF2 CF2COOK1.1.含氟外表活性劑的性質(zhì)含

9、氟外表活性劑的性質(zhì) “ “三高、三高、“兩憎，兩憎， 高外表活性高外表活性高耐熱穩(wěn)定性高耐熱穩(wěn)定性高化學(xué)穩(wěn)定性高化學(xué)穩(wěn)定性含氟烴基含氟烴基既憎水既憎水又憎油又憎油2.6高分子外表活性劑高分子外表活性劑定義：定義： 高分子外表活性劑通常指分子量大于高分子外表活性劑通常指分子量大于1000010000，具有外表活性的物質(zhì)。具有外表活性的物質(zhì)。掌握要點(diǎn)：外表活性劑的概念、構(gòu)造特征、分類和各類構(gòu)造特點(diǎn)、F外表活性劑的特點(diǎn)、計(jì)算HLB第三章外表活性劑在界面的上的吸附第三章外表活性劑在界面的上的吸附TCRTC)(22) 1 (23.1Gibbs公式公式假 設(shè) 單 位 是 d y n - 1 ( e r g

10、 - 2 ) ， R 的 單 位 是8.31107erg.mol-1.K-1，單位是mol-2；假設(shè)單位是mN.m-1(mJ.m-2)，R的單位是8.31J.mol-1.K-1，單位是mol.m-2例：25,一種乙醇水溶液的外表張力與濃度的關(guān)系=72-0.5C+0.2C2計(jì)算濃度為0.5mol.L-1時(shí)乙醇溶液的外表吸附量？解：根據(jù)知條件：dCd-0.5+0.22C-0.5+0.220.5-0.3TCRTC)(22) 1 (2)3 . 0(2981031. 85 . 07=6.010-12(mol-2)2.低外表能固體和高外表能固體低外表能固體和高外表能固體外表能小于外表能小于100mJ/m2

11、100mJ/m2的固體稱為低外表能固體，聚的固體稱為低外表能固體，聚合物和固態(tài)有機(jī)物。合物和固態(tài)有機(jī)物。無(wú)機(jī)固體和金屬的外表能多大于無(wú)機(jī)固體和金屬的外表能多大于100mJ/m2100mJ/m2，稱為高，稱為高外表能固體。外表能固體。3.4.4外表活性劑的吸附對(duì)固體外表的影響外表活性劑的吸附對(duì)固體外表的影響由于吸附了外表活性劑，固體外表最外層的化學(xué)組成發(fā)生了變化。1.固體外表的潤(rùn)濕性質(zhì)固體外表的潤(rùn)濕性質(zhì)1外表活性劑疏水基直接吸附于固體外表外表活性劑疏水基直接吸附于固體外表圖圖3-43 外表活性劑疏水基直接吸附于固體上外表活性劑疏水基直接吸附于固體上圖圖3-44 癸基甲基亞砜水溶液在石墨上的接觸角

12、癸基甲基亞砜水溶液在石墨上的接觸角2外表活性劑親水基直接吸附在固體外表上外表活性劑親水基直接吸附在固體外表上圖圖3-45 陰離子外表活性劑在帶正電固體陰離子外表活性劑在帶正電固體a外表正電荷密度大；外表正電荷密度大； b外表正電荷密度小外表正電荷密度小圖圖3-46 辛基酚聚氧乙烯醚辛基酚聚氧乙烯醚TX-305水溶液對(duì)石英的接觸角水溶液對(duì)石英的接觸角 1-在空氣中；在空氣中；2-在環(huán)己烷在環(huán)己烷復(fù)習(xí)要點(diǎn)：1非離子外表活性劑的吸附量計(jì)算。 2外表活性劑的吸附固體外表的影響第四章第四章 外表活性劑溶液體相性質(zhì)外表活性劑溶液體相性質(zhì)(a)極稀溶液；極稀溶液；(b)稀溶液；稀溶液；(c)臨界膠團(tuán)濃度的溶

13、液；臨界膠團(tuán)濃度的溶液；(d)大于臨界膠團(tuán)濃度的溶液大于臨界膠團(tuán)濃度的溶液 4.2外表活性劑在溶液中的膠團(tuán)化作用膠團(tuán)：外表活性劑分子中的親油基經(jīng)過(guò)分子間的吸引力膠團(tuán)：外表活性劑分子中的親油基經(jīng)過(guò)分子間的吸引力 相互締合在一齊，而親水基朝向水中的膠態(tài)聚集物。相互締合在一齊，而親水基朝向水中的膠態(tài)聚集物。臨界膠團(tuán)濃度：構(gòu)成膠團(tuán)時(shí)的濃度臨界膠團(tuán)濃度：構(gòu)成膠團(tuán)時(shí)的濃度 (cmc) (cmc)。4.3 4.3 膠團(tuán)的構(gòu)造與外形和大小膠團(tuán)的構(gòu)造與外形和大小 4.3.1膠團(tuán)的構(gòu)造 圖圖4-9 4-9 膠團(tuán)構(gòu)造表示圖膠團(tuán)構(gòu)造表示圖 a- a-離子外表活性劑膠團(tuán)；離子外表活性劑膠團(tuán)；b-b-非離子外表活性劑膠團(tuán)

14、非離子外表活性劑膠團(tuán)4.8加溶作用 加溶作用：在水溶液中外表活性劑的存在能使難溶于水的有機(jī)物的表觀溶解度高于純水中的溶解度，此景象叫加溶作用。 4.8.1加溶的特點(diǎn)1)加溶作用只需外表活性劑濃度明顯高于cmc時(shí)，才干表現(xiàn)出來(lái)。2加溶作用不同于水溶助長(zhǎng)作用 水溶助長(zhǎng)作用是運(yùn)用混合溶劑來(lái)增大溶解度，溶液性質(zhì)得到了改動(dòng)。 在加溶作用中，外表活性劑的用量很少，溶劑性質(zhì)無(wú)明顯改動(dòng)。3加溶是均相，是熱力學(xué)的穩(wěn)定體系。 乳化作用屬熱力學(xué)上不穩(wěn)定的多分散體系。 4加溶不同于普通的溶解 通常的溶解過(guò)程會(huì)使溶液的依數(shù)性，如冰點(diǎn)下降，滲透壓等有很大的改動(dòng)，但碳?xì)浠锉患尤芎?，?duì)依數(shù)性影響很小。 5加溶作用是自發(fā)過(guò)程

15、，被加溶物間的化學(xué)勢(shì)加溶后降低，使體系更穩(wěn)定。6加溶作用途于平衡態(tài)，可以用不同方式到達(dá)。4.8.44.8.4增溶的方式增溶的方式 1 1增溶于膠團(tuán)內(nèi)核增溶于膠團(tuán)內(nèi)核 飽和脂肪烴、環(huán)烷烴及其它不易極化的有機(jī)物普通被增飽和脂肪烴、環(huán)烷烴及其它不易極化的有機(jī)物普通被增溶于膠團(tuán)的內(nèi)核中。溶于膠團(tuán)的內(nèi)核中。2 2增溶于膠團(tuán)的定向外表活性劑分子之間，構(gòu)成柵欄構(gòu)造增溶于膠團(tuán)的定向外表活性劑分子之間，構(gòu)成柵欄構(gòu)造 長(zhǎng)鏈的醇、胺、脂肪酸等極性的難溶有機(jī)物穿入膠團(tuán)的外表長(zhǎng)鏈的醇、胺、脂肪酸等極性的難溶有機(jī)物穿入膠團(tuán)的外表活性劑分子之間構(gòu)成混合膠團(tuán)，增溶于膠團(tuán)柵欄之間?；钚詣┓肿又g構(gòu)成混合膠團(tuán)，增溶于膠團(tuán)柵欄之間

16、。3增溶于膠團(tuán)的外殼增溶于膠團(tuán)的外殼 一些高分子物質(zhì)、甘油、蔗糖、某些染料以及既不一些高分子物質(zhì)、甘油、蔗糖、某些染料以及既不溶于水也不溶于油的小分子極性化合物。溶于水也不溶于油的小分子極性化合物。4 4增溶于聚氧乙烯鏈之間增溶于聚氧乙烯鏈之間結(jié)論：1四種加溶方式其加溶量：42132對(duì)于易極化的CH化合物，加溶方式不一定是獨(dú)一的。復(fù)習(xí)要點(diǎn)： 1臨界膠團(tuán)濃度； 2膠團(tuán)構(gòu)造； 3加溶作用概念及特點(diǎn)、加溶作用加溶方式 第六章 潤(rùn)濕作用潤(rùn)濕定義：潤(rùn)濕定義：從固體外表或固從固體外表或固- -液界面上的一種流體被另一種液液界面上的一種流體被另一種液體置換的過(guò)程。體置換的過(guò)程。 沾濕過(guò)程就是當(dāng)液體與固體接觸

17、后，將液沾濕過(guò)程就是當(dāng)液體與固體接觸后，將液- -氣和氣和固固- -氣界面變?yōu)楣虤饨缑孀優(yōu)楣? -液界面的過(guò)程。液界面的過(guò)程。 圖6-4 沾濕過(guò)程6.2.1沾濕沾濕6.2潤(rùn)濕類型6.2.2浸濕 浸濕是指固體浸入液體中的過(guò)程。浸濕是指固體浸入液體中的過(guò)程。6.2.3鋪展 圖圖6-8 液體在固體上的鋪展液體在固體上的鋪展1.液體在固體外表的鋪展液體在固體外表的鋪展該過(guò)程的本質(zhì)是以固該過(guò)程的本質(zhì)是以固-液界面取代固液界面取代固-氣界面，與此同氣界面，與此同時(shí)，液體外表展開(kāi)，構(gòu)成新的氣時(shí)，液體外表展開(kāi)，構(gòu)成新的氣-液界面。液界面。 1 1不論何種潤(rùn)濕，均是界面景象，其過(guò)程的本質(zhì)都是不論何種潤(rùn)濕，均是界

18、面景象，其過(guò)程的本質(zhì)都是界面性質(zhì)及界面能的變化。界面性質(zhì)及界面能的變化。2三種潤(rùn)濕過(guò)程自發(fā)的條件：三種潤(rùn)濕過(guò)程自發(fā)的條件：0) 1(cosLVSLLVSVaW0180沾濕：沾濕： 090, 0cosLVSLSViW浸濕：浸濕：00),1(cosLVLVSLSVS鋪展：鋪展：同一體系，同一體系，W a WiS。 6.3固體外表的潤(rùn)濕性 無(wú)機(jī)固體如金屬、金屬氧化物、硫化物、無(wú)機(jī)鹽等，常被稱為高能外表。200-5000mJ.m-2 固體有機(jī)物及高聚物的外表能與普通液體不相上下，被稱為低能外表。900 p900 p0為負(fù)值，與液體浸透的方向相反起阻止為負(fù)值，與液體浸透的方向相反起阻止液體的浸透。液體的

19、浸透。00與液體浸透方向同向，有拉動(dòng)液體浸透與液體浸透方向同向，有拉動(dòng)液體浸透的作用。的作用。 復(fù)習(xí)要點(diǎn)： 1Young方程； 2潤(rùn)濕過(guò)程； 3固體外表的潤(rùn)濕 4潤(rùn)濕劑的運(yùn)用原理第七章乳狀液第七章乳狀液乳狀液是一個(gè)多相分散體系，其中至少有一種液體以液珠的方式均勻地分散于一個(gè)不與它混合的液體之中，液珠直徑普通大于0.1微米，此種體系皆有一個(gè)最低穩(wěn)定度，這個(gè)穩(wěn)定度可因有外表活性劑或固體粉末而大大添加。定義：乳狀液分為兩種類型：水包油乳狀液OW； 油包水乳狀液WO。乳狀液構(gòu)成的必要條件：參與乳化劑， 乳化設(shè)備。 7.3.2界面膜的性質(zhì)1乳化劑的分子構(gòu)造:W/O型乳狀液：選用含支鏈烴基和雙鍵的乳化劑。

20、O/W型乳狀液：宜選用分子大的乳化劑。 7.3乳狀液的穩(wěn)定性7.3.1界面張力有效方法就是參與外表活性劑混合乳化劑的特點(diǎn)為：一部分是外表活性劑水溶性，另一部分是極性有機(jī)物(油溶性)。混合乳化劑中的兩組分在界面上吸附后即構(gòu)成“復(fù)分物，定向陳列較嚴(yán)密。界面膜為一復(fù)合膜，具有較高的強(qiáng)度。 2乳化劑的構(gòu)造與性質(zhì) 圖7.4 乳狀液油水界面所生的復(fù)合物表示圖a十六烷基硫酸鈉和膽畄醇組成密集復(fù)合膜產(chǎn)生極穩(wěn)定的乳狀液b十六烷基硫酸鈉和油醇組成稀松復(fù)合膜產(chǎn)生不穩(wěn)定的乳狀液 c十六醇和油酸鈉組成比較密集復(fù)合膜產(chǎn)生中等穩(wěn)定的乳狀液 油溶性極性物與水溶性外表活性劑在油水界面可構(gòu)成“復(fù)合物 圖6.5 油水界面上Span

21、80與Tween40構(gòu)成復(fù)合物的表示圖油溶性的外表活性劑與水溶性外表活性劑一同，構(gòu)成混合乳化劑 運(yùn)用的原那么：用混合乳化劑比單一乳化劑所得到的乳狀液更穩(wěn)定，混合外表活性劑比單一外表活性劑往往優(yōu)越得多。 7.3.3界面電荷：圖6.6 O/W乳狀液中油珠外表帶電表示圖非離子外表活性起穩(wěn)定作用的主要緣由是親水的聚氧乙烯鏈水化后構(gòu)成的水化聚乙烯的空間位阻作用，阻止油珠間的聚結(jié)而使乳狀液穩(wěn)定。 式中，r-內(nèi)相液珠半徑；1內(nèi)相的密度； 2外相的密度；代表外相的粘度。 9)(2212rV7.3.4 粘度斯托克斯的沉降速度公式： 液珠的運(yùn)動(dòng)速度越慢液珠間的碰撞的機(jī)率減少有利于乳狀液的穩(wěn)定。 界面膜的構(gòu)成與界面

22、膜的強(qiáng)度是乳狀液穩(wěn)定性最主要的影響要素。 a選擇適宜的乳化劑，使乳狀液液滴的界面吸附膜有較好的機(jī)械強(qiáng)度和韌性； b選擇乳化劑和調(diào)理離子強(qiáng)度，使乳狀液外表構(gòu)成分散雙電層； c適宜的乳化方法，提高乳化設(shè)備對(duì)液體的分散效能； d利用增調(diào)劑，提高分散介質(zhì)的粘度并盡能夠添加界面膜的強(qiáng)免盡量減少兩相的比重差，防止由于重力作用而產(chǎn)全的乳折。乳狀液穩(wěn)定性的丈量方法：靜置實(shí)驗(yàn)；高溫靜電實(shí)驗(yàn)，凍融實(shí)驗(yàn)； 離心分別，粒度分布；電導(dǎo)率測(cè)定等。 乳狀液穩(wěn)定的方法通常有： 7.6乳狀液的不穩(wěn)定性及破乳乳狀液的不穩(wěn)定性表現(xiàn)為變型、分層、絮凝或聚集和聚結(jié)(破乳) 圖7-11乳狀液不穩(wěn)定的幾種方式【30】a聚結(jié)；b破乳；c絮凝

23、或聚結(jié)；d分層微乳狀液的組成：油、水、外表活性劑、助外表活性劑特點(diǎn)：微乳狀液穩(wěn)定性很高。7.9 微乳狀液微乳狀液：當(dāng)油和水與大量離子外表活性劑并有相當(dāng)大量的的極性有機(jī)物存在時(shí)，可得到透明成近似透明的“乳狀液，其分散液滴小于0.1微米，甚至小到數(shù)十個(gè)埃，這種分散體系為微乳狀液。7.9.1微乳液的類型 圖7-24 微乳狀液類型表示圖(a)WO型微乳液；(b)OW型微乳液；(c)雙延續(xù)相 OW型、WO型和雙延續(xù)型。 體系性質(zhì) 乳狀液微乳液膠團(tuán)溶液分散度粗分散體系，質(zhì)點(diǎn)0.1um，顯微鏡可見(jiàn)，質(zhì)點(diǎn)不均勻質(zhì)點(diǎn)010.01um，顯微鏡不可見(jiàn)，質(zhì)點(diǎn)均勻膠團(tuán)大小cmc即可與 水 ，油 的 混溶性O(shè)/W與水溶W

24、/O與油溶與油、水在一定范圍內(nèi)可混溶未到達(dá)加容量時(shí)，可溶解油和水 表7-10 乳狀液、微乳液和膠團(tuán)溶液的性能比較1乳狀液的穩(wěn)定性2乳狀液和微乳液的性質(zhì)泡沫:以少量液體構(gòu)成的液膜隔開(kāi)氣體的氣泡聚集物。起泡劑：起泡好的物質(zhì)稱為起泡劑。穩(wěn)泡劑：在外表活性劑配方中參與添加泡沫穩(wěn)定性的物質(zhì)。 第八章泡沫分散體系 8.1.2 8.1.2泡沫產(chǎn)生的條件泡沫產(chǎn)生的條件 1. 1.氣液接觸氣液接觸 2.發(fā)泡速度高于破泡速度8.1.38.1.3泡沫的破壞機(jī)制泡沫的破壞機(jī)制 1. 1.泡沫液膜的排液變薄泡沫液膜的排液變薄 2. 2.氣泡內(nèi)氣體的分散氣泡內(nèi)氣體的分散 1. 1.泡沫液膜的排液變薄泡沫液膜的排液變薄A

25、A重力排液重力排液 在地心引力作用下液膜就會(huì)產(chǎn)生向下的排液景在地心引力作用下液膜就會(huì)產(chǎn)生向下的排液景象，使液膜變薄。象，使液膜變薄。B外表張力排液圖73 Plateau邊境小氣泡內(nèi)的壓力大于大氣泡內(nèi)的壓力.2氣泡內(nèi)氣體的分散8.28.2外表活性劑的起泡和穩(wěn)泡作用外表活性劑的起泡和穩(wěn)泡作用圖7.4 泡沫生成方式圖 8.38.3泡沫穩(wěn)定的要素泡沫穩(wěn)定的要素泡沫的穩(wěn)定性主要取決于排液快慢和液膜的強(qiáng)度。泡沫的穩(wěn)定性主要取決于排液快慢和液膜的強(qiáng)度。1 1外表張力外表張力液體的外表張力低，有利于泡沫的構(gòu)成，生成一液體的外表張力低，有利于泡沫的構(gòu)成，生成一樣的泡沫，外界對(duì)體系作功較少，體系能量的樣的泡沫，外

26、界對(duì)體系作功較少，體系能量的添加亦較少。添加亦較少。 液體外表張力不是泡沫穩(wěn)定性的決議要素。液體外表張力不是泡沫穩(wěn)定性的決議要素。2 2外表活性劑的自修復(fù)作用外表活性劑的自修復(fù)作用 在泡休液膜遭到外力外力沖擊時(shí)，有使液膜厚度恢復(fù)，使液膜強(qiáng)度恢復(fù)的作用，Gibbs-Marangoni效應(yīng)。 Marangoni效應(yīng) 圖7-5 外表活性劑的自修復(fù)作用 Gibbs彈性 Gibbs彈性：經(jīng)過(guò)收縮使該處外表活性劑濃度恢復(fù)并且妨礙液膜的排液流失。外表吸附分子的遷移外表吸附分子的遷移 第一種過(guò)程自低外表張力區(qū)遷移至高外表張力區(qū)。第一種過(guò)程自低外表張力區(qū)遷移至高外表張力區(qū)。第二種過(guò)程是溶液中的外表活性劑分子吸附

27、至外表，恢復(fù)第二種過(guò)程是溶液中的外表活性劑分子吸附至外表，恢復(fù)外表分子的密度，使遭到?jīng)_擊液膜的外表張力恢復(fù)到原外表分子的密度，使遭到?jīng)_擊液膜的外表張力恢復(fù)到原來(lái)的值。來(lái)的值。例例1 1：醇類水溶液：醇類水溶液例例2 2：外表活性劑溶液濃度超越：外表活性劑溶液濃度超越cmccmc較多時(shí)。較多時(shí)。外表吸附膜的鞏固性通常以外表粘度來(lái)量度。外表粘度是指液體外表單分子層內(nèi)的粘度。3界面膜的性質(zhì)a 十二烷基硫酸鈉在液膜上構(gòu)成的吸附 b 十二烷基硫酸鈉與十二醇在液膜構(gòu)成的堆密混合膜圖7-6液膜中構(gòu)成了十二烷基硫酸鈉與十二醇在液膜構(gòu)成的堆密混合膜4 4氣體的透過(guò)性氣體的透過(guò)性液面上氣泡半徑隨時(shí)間變化的速度，來(lái)

28、衡量氣體的透過(guò)性。 氣體透過(guò)性與外表吸附膜的嚴(yán)密程度有關(guān)，外表吸附分子陳列愈嚴(yán)密，外表粘度愈高，氣體透過(guò)性愈差，泡沫的穩(wěn)定性愈好。 5外表電荷 圖78 液膜中離子型外表活性劑雙電層 圖79 離子型外表活性劑的雙電層6 6外表活性劑的分子構(gòu)造外表活性劑的分子構(gòu)造1 1外表活性基的疏水鏈外表活性基的疏水鏈 隨著碳鏈的添加，起泡力也隨之而添加，但常會(huì)經(jīng)過(guò)一個(gè)最高值。隨著碳鏈再增長(zhǎng)，起泡力反而要降低。C12和C14 2外表活性劑的親水基 親水基的水化才干強(qiáng)就能在親水基周圍構(gòu)成很厚的水化膜 離子型外表活性劑其親水性基水化性強(qiáng)又能使液膜的外表帶電 7.57.5消泡消泡. . 物理法 化學(xué)法。 7.5.17

29、.5.1擴(kuò)展系數(shù)與浸入系數(shù)擴(kuò)展系數(shù)與浸入系數(shù) 7.5.1擴(kuò)展系數(shù)與浸入系數(shù) 7.5.1擴(kuò)展系數(shù)與浸入系數(shù) 1)擴(kuò)展系數(shù)S0，消泡劑能在泡沫液膜上擴(kuò)展；S0，消泡劑可以進(jìn)入泡沫液膜，Eo時(shí)，固體粒子就會(huì)被介質(zhì)完全潤(rùn)濕，此時(shí)接觸角00 外表活性劑的作用：一外表活性劑在介質(zhì)外表的定向吸附(介質(zhì)假設(shè)為水)外表活性劑會(huì)以親水基伸入水相而疏水基朝向氣相而定向陳列使LV降低。二由于在固液界面以疏水鏈吸附于固體粒子外表而親水基伸入水相的定向陳列使SL降低，因此有利于鋪展系數(shù)SL/S增大而利用鋪展?jié)櫇?，使接觸角變小。 2粒子團(tuán)的分散或碎裂 式中 P毛管力； LV液體的外表張力； 液體在毛管壁的接觸角。 高能外表

30、，液體在毛管壁的接觸角普通 900，因此P為負(fù)值，與固液界面擴(kuò)展的方向相反對(duì)浸透起阻止作用。 當(dāng)外表活性劑參與后，900變?yōu)?00結(jié)果使毛管力由P0而加速了液體在縫隙中浸透。 浸透速度：式中，l是t時(shí)間內(nèi)液體沿孔隙滲入的間隔； r是粉體縫隙。 是液體粘度。陰離子外表活性劑：經(jīng)過(guò)范德華相吸力抑制靜電排斥力或經(jīng)過(guò)鑲陰離子外表活性劑：經(jīng)過(guò)范德華相吸力抑制靜電排斥力或經(jīng)過(guò)鑲嵌方式而被吸附于縫隙的外表，使外表因帶同種電荷使排斥力嵌方式而被吸附于縫隙的外表，使外表因帶同種電荷使排斥力加強(qiáng)，以及浸透水產(chǎn)生浸透壓共同作用使微粒間的絞結(jié)強(qiáng)度降加強(qiáng)，以及浸透水產(chǎn)生浸透壓共同作用使微粒間的絞結(jié)強(qiáng)度降低，減少了固體粒

31、子或粒子團(tuán)碎裂所需的機(jī)械功，從而使粒子低，減少了固體粒子或粒子團(tuán)碎裂所需的機(jī)械功，從而使粒子團(tuán)被碎裂或使粒子碎裂成更小的晶體，并逐漸分散在液體介質(zhì)團(tuán)被碎裂或使粒子碎裂成更小的晶體，并逐漸分散在液體介質(zhì)中。中。非離子外表活性劑：經(jīng)過(guò)范德華力被吸附于縫隙壁上，非離子外表活性劑存在不能使之產(chǎn)生電排斥力但能產(chǎn)生熵斥力及浸透水化力使粒子團(tuán)中微裂痕間的絞結(jié)強(qiáng)度下降而有利于粒子團(tuán)碎裂。 陽(yáng)離子外表活性劑：可以經(jīng)過(guò)靜電相吸力吸附于縫陽(yáng)離子外表活性劑：可以經(jīng)過(guò)靜電相吸力吸附于縫隙壁上，以季銨陽(yáng)離子吸附于縫隙壁帶負(fù)電荷的位隙壁上，以季銨陽(yáng)離子吸附于縫隙壁帶負(fù)電荷的位置上而以疏水基伸入水相，使縫隙壁的親水性下降，置

32、上而以疏水基伸入水相，使縫隙壁的親水性下降，接觸角接觸角增大甚至增大甚至900900，導(dǎo)致毛管力為負(fù)，阻止，導(dǎo)致毛管力為負(fù)，阻止液體的浸透，所以陽(yáng)離子外表活性劑不宜用于固體液體的浸透，所以陽(yáng)離子外表活性劑不宜用于固體粒子的分散。粒子的分散。3阻止固體微粒的重新聚集 外表活性劑吸附在固體微粒的外表上，添加了防止微粒重新聚集的能障，并且由于所加的外表活性劑降低了固液界面的界面張力，即添加分散體系的熱力學(xué)穩(wěn)定性。10.2.1膠體穩(wěn)定性的DLVO實(shí)際 親液膠體粒子外表覆蓋有溶劑化層，可以防止粒子聚親液膠體粒子外表覆蓋有溶劑化層，可以防止粒子聚集。同時(shí)大部分親液膠體粒子外表也帶有電荷，粒子集。同時(shí)大部分

33、親液膠體粒子外表也帶有電荷，粒子間也可存在電性斥力，從而使得粒子難以聚集。間也可存在電性斥力，從而使得粒子難以聚集。 疏液膠體體系穩(wěn)定性最著名的實(shí)際就是由疏液膠體體系穩(wěn)定性最著名的實(shí)際就是由DerjaguinDerjaguin、LandauLandau、VerweyVerwey和和OverbeekOverbeek四人提出的四人提出的DLVODLVO實(shí)際實(shí)際10.3 10.3 外表活性劑的分散穩(wěn)定作用外表活性劑的分散穩(wěn)定作用 (1)(1)降低液體介質(zhì)的外表張力降低液體介質(zhì)的外表張力LVLV固液界面張力固液界面張力SLSL和液體在固和液體在固體上的接觸角體上的接觸角，提高其潤(rùn)濕性質(zhì)和降低體系的界面能。同時(shí)可，提高其潤(rùn)濕性質(zhì)和降低體系的界面能。同時(shí)可提高液體向固體粒子孔隙中的浸透速度，以利于外表活性劑在固提高液體向固體粒子孔隙中的浸透速度，以利于外表活性劑在固體界面的吸附，并產(chǎn)生其它利于固體粒子聚集體粉碎、分散的作體界面的吸附，并產(chǎn)生其它利于固體粒子聚集體粉碎、分散的作用。用。 (2) (2)離子型外表活性劑在某些固體粒子上的吸附可添加粒子外表離子型外表活性劑在某些固體粒子上的