膠體與表面化學(xué)

關(guān)于膠體與表面化學(xué)第1頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)表面活性劑概述東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院第2頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月表面活性劑概述一、表面活性劑定義二、

表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)第3頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月一、表面活性劑的定義

如圖油酸鈉在濃度很低時，可將水的表面張力自72mN·m-1降到約25mN·m-1。而一般的無機(jī)鹽(如NaCl)水溶液，在濃度較稀時，對水的表面張力幾乎不起作用，甚至使表面張力稍為升高，第4頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月一、表面活性劑的定義

（1）：肥皂，洗衣粉，油酸鈉（2）：乙醇，丁醇，己醇（低分子量的極性有機(jī)物）（3）：無機(jī)鹽類NaCl、KNO3、HCl、NaCl。第5頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月二、表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1

、分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2、

分子結(jié)構(gòu)雙親性的特性兩親結(jié)構(gòu)使活性劑分子在溶于水后，親水基受到水分子的吸引，親油基受到水分子排斥，而不穩(wěn)定，只有浮于液面，親油基伸向氣相才能穩(wěn)定，平衡。兩親結(jié)構(gòu)親油基第6頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月二、表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)親油基親油基親油基親油基親油基親油基親油基3、表面活性劑雙親結(jié)構(gòu)的表示形式第7頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月二、表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)4、構(gòu)成表面活性劑的親油基團(tuán)和親水基團(tuán)第8頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)表面活性劑的分類東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院第9頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月表面活性劑的分類一、表面活性劑的分類二、

各類表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用第10頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月一、表面活性劑的分類A按離子型分類

第11頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月一、表面活性劑的分類B按溶解性分類水溶性表面活性劑油溶性表面活性劑C按分子量分類

高分子表活性劑中分子表活性劑低分子表活性劑分子量大于10000分子量1000～10000分子量100～1000D按用途分類

表面活性劑按用途可分為滲透劑，潤濕劑、乳化劑、增溶劑、分散劑、絮凝劑、起泡劑、消泡劑、殺菌劑、抗靜電劑、緩蝕劑、柔軟劑、防水劑、織物整理劑、勻染劑等類。此外，還有有機(jī)金屬表面活性劑、含硅表面活性劑，含氟表面活性劑和反應(yīng)性特殊表面活性劑。第12頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月二、

各類表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用（一）陰離子表面活性劑概述定義

陰離子表面活性劑指在水溶液中電離時，生成的表面活性離子帶負(fù)電荷的表面活性劑。按親水基分類

陰離子表面活性劑RCOONaR-OSO3NaR-SO3Na

R-OPO3Na2羧酸鹽型硫酸酯鹽型磺酸鹽型磷酸酯鹽型第13頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月陰離子表面活性劑特性

①溶解度隨溫度變化有明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。即存在Krafft溫度點(diǎn)；②一般情況下，陰離子表面活性劑與陽離子表面活性劑的配伍性較差，但在一定條件下復(fù)配可以大大提高表面活性；③陰離子表面活性劑的抗硬水能力較差，抗硬水性能強(qiáng)弱順序為：

-SO3Na>-OSO3Na>-OPO3Na2>-COONa；④在疏水鏈與陰離子基團(tuán)中間引入—（EO）—，可以大大提高抗溫性能；⑤在陰離子基團(tuán)與疏水鏈之間引入—（PO）—，可以提高其疏水性；⑥酸中穩(wěn)定性不同：-COONa在酸中不穩(wěn)定，析出自由酸。-OSO3Na在酸中可發(fā)生水解而分解。其他兩種陰離子表面活性劑在酸中較為穩(wěn)定。第14頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月1.羧酸鹽類（R-COOM）1.1最大缺點(diǎn)

羧酸鹽陰離子表面活性劑的高價金屬鹽不溶于水，且在酸性條件下容易析出羧酸而不穩(wěn)定，失去表面活性，因此，其抗硬水能力較差。1.2羧酸鹽陰離子表面活性劑的性能改善措施

增加羧基的數(shù)量引入其它親水基團(tuán)（雷米幫A）

羧酸鹽陰離子表面活性劑屬于肥皂系列，最初用于洗滌用品，通過改性后，可以用于鈣皂分散劑、乳化劑和凈洗劑等。1.3應(yīng)用

第15頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月2.硫酸酯鹽類（R-OSO3M）硫酸酯鹽C12H25OSO3Na紅油和蒙諾波爾蓖麻油硫酸化產(chǎn)物梯波爾a-烯烴硫酸化產(chǎn)物

脂肪醇酸酯在酸、堿條件下才耐熱，特別在酸性介質(zhì)中，硫酸酯將水解為硫酸而加速水解。①水解性第16頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月2.硫酸酯鹽類（R-OSO3M）②溶解度規(guī)律A.一價陽離子的烷基硫酸酯鹽的溶解度如下遞減順序：

有機(jī)胺離子>NH4+>Na+>K+；B.二價陽離子的硫酸酯鹽溶解度遞減順序：

Mn2+>Cu2+>Co2+>Mg2+>Ca2+>Pb2+>Sr2+>Ba2+③應(yīng)用良好乳化，起泡劑，用于牙膏。對眼和皮膚有刺激作用。

洗發(fā)香波，化妝品，去污。第17頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月3.磺酸鹽類（R-SO3M）磺酸鹽烷基苯磺酸鈉滲透劑OT拉開粉胰加漂T油酰氯和N-甲基牛膽酸磺化琥珀酸雙酯烷基萘磺酸鈉特點(diǎn)

穩(wěn)定較好，不發(fā)生水解，能夠在酸性介質(zhì)中使用，熱穩(wěn)定性較好。第18頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月3.磺酸鹽類（R-SO3M）A.制備：烷基苯B.特點(diǎn)：成本低，性能好，用途廣，耐酸、堿，硬水中不沉淀。C.典型產(chǎn)品（十二烷基苯磺酸鈉）ABS磺化劑水解

石油磺酸鹽的主要成分是復(fù)雜的烷基苯磺酸或烷基萘磺酸鹽，其余則為脂肪烴及環(huán)烴的磺化物及氧化物。其平均分子量大約在400與580之間(石油磺酸鈉)。石油磺酸鹽常作為乳化劑應(yīng)用于切削油及農(nóng)藥(可溶性)中，在礦物浮選中作為起泡劑，在燃料油中作為分散劑；高分子量的，則常用作防銹油中的防蝕劑。近年來，大量的石油磺酸鹽被應(yīng)用用于“三次采油”中,鉆井泥漿添加劑，原油破乳劑等。第19頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月4.磷酸酯鹽類R-OPO3Na2

磷酸酯鹽高級醇磷酸酯二鈉鹽高級醇磷酸雙酯鈉鹽ROPO3M(RO)2PO2M單酯雙酯

抗電解質(zhì)及抗硬水性較強(qiáng)，凈洗能力好，為低泡性表面活性劑。與烷基硫酸酯及烷基磺酸鹽相比，它具有較高的表面活性，對棉的凈洗性更為優(yōu)越。可用作凈洗、潤濕、乳化、抗靜電和抗腐蝕劑。第20頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月陰離子表面活性劑在油田中的作用酸化起泡作用堵水壓裂液第21頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）陽離子表面活性劑1.定義

在水溶液中離解時生成的表面活性離子帶正電荷的表面活性劑，其親水基主要是N、P、S、I等原子。其中N原子是最常用的表面活性劑。2.種類

表面活性劑中，絕大部分是含氮的化合物，也就是有機(jī)胺的衍生物。簡單有機(jī)胺的鹽酸鹽或醋酸鹽(RNH2·HCl或RNH2·HAc)可在酸性介質(zhì)中用作乳化、分散、潤濕劑，也常用作浮選劑及作為顏料粉未表面的憎水劑。有機(jī)胺鹽表面活性劑的缺點(diǎn)，是當(dāng)溶液的pH值較高時(pH>7)，自由胺容易析出，從而失去表面活性。第22頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）陽離子表面活性劑陽離子表面活性劑R-NH2·HCl 伯胺鹽

CH3|R-N-HCl 仲胺鹽|H

CH3|R-N-HCl 叔胺鹽|

CH3

CH3|R-N+-CH3Cl-

季胺鹽|CH3第23頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）陽離子表面活性劑3.特性及作用①優(yōu)異的殺菌性能：殺菌能力取決于對細(xì)胞的滲透性和對蛋白質(zhì)的沉淀能力；②良好的吸附性能：由于一般固體表面帶的是負(fù)電荷，帶正電的表面活性離子容易強(qiáng)烈地吸附其上。此特性有如下用途：

A.作為礦物浮選劑。陽離子表面活性劑吸附在礦物顆粒表面，使其表面變?yōu)樵魉?，容易附著在憎水的氣泡上而浮選出來；

B.作為乳化劑。主要作為瀝青狀乳狀液制備時的乳化劑。由于碎石表面強(qiáng)烈吸附陽離子表面活性劑而變?yōu)橛H油表面，不僅增加了碎石與瀝青之間的粘結(jié)性，也增強(qiáng)了路面的抗水性能；

C.植物柔軟劑。陽離子表面活性劑在固體表面吸附后，疏水的非極性烷基指向空氣，改變了固體表面的摩擦系數(shù)。第24頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）陽離子表面活性劑D.抗靜電劑。由于陽離子表面活性劑在固體表面形成一層連續(xù)的吸附膜，活性的極性基團(tuán)產(chǎn)生離子導(dǎo)電和吸濕導(dǎo)電，而起抗靜電作用；

E.增強(qiáng)劑。主要用于造紙，離子型的陽離子表面活性劑可作為紙張增強(qiáng)劑吸附在帶負(fù)電荷的紙張表面。

F.其它作用。緩蝕劑、防腐劑等典型的陽離子表面活性劑

十六烷基三甲基溴化銨十二烷基二甲基芐基（氯）溴化銨第25頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）兩性離子表面活性劑1.定義：同一分子中同時存在陰、陽、非離子或存在其中兩種離子性質(zhì)的表面活性劑。2.類型2.1甜菜堿型兩性離子表面活性劑

①定義：陽離子由季銨鹽構(gòu)成的兩性表面活性劑。RN+(CH3)2CH2-COO--SO3--OSO3--OPO3-②特性A.pH值影響??；B.在pH>7不具有陰離子性；C.磺基甜菜堿具有較強(qiáng)的鈣皂分散能力，尤其分子結(jié)構(gòu)中有-CONH鍵更好第26頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2氨基酸型兩性離子表面活性劑

①定義：陽離子由氨基酸構(gòu)成的兩性表面活性劑。③特性A.pH值的變化氨基酸兩性離子表面活性劑變?yōu)殛?陽離子型B.在等電點(diǎn)時，陰陽離子同時存在于同一分子內(nèi)，此時溶解度最小，潤濕能力最小，泡沫最低。RNH(CH2)n-COOH-SO3H②類型A.陰離子與陽離子的組合B.陰離子與非離子的組合C.陽離子與非離子的組合第27頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）非離子表面活性劑1.定義

在水溶液中不電離，其親水基主要是由具有一定數(shù)量的含氧基團(tuán)(一般為醚基和羥基)構(gòu)成的表面活性劑。親水基主要有：、醚鍵（—O—）、羥基（-OH）

酰胺基（-CONH2）2.特性①穩(wěn)定性高，不受酸、堿、鹽的影響，耐硬水性強(qiáng)；②與其它表面活性劑的配伍性好；③在一般固體上不易發(fā)生強(qiáng)烈吸附；④溶解度大小與溫度有關(guān)，存在濁點(diǎn)效應(yīng)，隨溫度升高大多數(shù)非離子表面活性劑不溶于水；⑤具有高表面活性，其水溶液的表面張力、cmc較低，增溶作用強(qiáng)；⑥泡沫性能較差；⑦毒性小，對皮膚刺激性小。第28頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月（五）特殊類型表面活性劑

主要是指在表面活性劑的碳?xì)滏溨袣湓尤炕虿糠直环尤〈说谋砻婊钚詣?。①氟表面活性劑定義②特點(diǎn)

A.疏水作用要比碳?xì)滏湉?qiáng);B.相同碳原子數(shù)、相同極性的兩類不同的表面活性劑中，氟表面活性劑的表面活性比一般表面活性劑大得多，其水溶液的表面張力可降至20mN/m以下。C.碳氟鏈不但疏水，而且疏油，表現(xiàn)在全氫表面活性劑在固體表面上的單分子層不能被烷烴液體所潤濕，能降低碳?xì)浠衔镆后w的表面張力;第29