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1、,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),*,*,主講人：金飛凱,表面活性劑的基本應(yīng)用,內(nèi)容提要,1.,定義,2.,結(jié)構(gòu)特征,4.,基本作用,5.,降低表面張力的效率與能力,3.,分類,一,.,表面活性劑（,SAA,）的定義,表面活性劑：,以很低的濃度就能顯著降低溶劑的表面張力的物質(zhì)。其可產(chǎn)生潤(rùn)濕、乳化、增溶、發(fā)泡、洗滌等一系列的作用。,二,.SAA,結(jié)構(gòu)特征,分子中具有兩親結(jié)構(gòu),極性基團(tuán)：,親水基團(tuán),非極性基團(tuán),（長(zhǎng)鏈烴基）：,親油基,/,疏水基,所以因?yàn)楸砻婊钚詣┑倪@種分子結(jié)構(gòu)，使得其具有一部分溶于水，

2、而另一部分則易于從水中逃離的雙重性質(zhì)。,三,.SAA,種類,按離子類型分類：即按在水溶液中能否解離及解離后的離子類型（親水基）結(jié)構(gòu),1.,陰離子,SAA,定義：,在水中電離后親水基團(tuán)帶負(fù)電的表面活性劑。,種類：,羧酸鹽,(,RCOONa,),磺酸鹽（,RSO,3,Na,）,硫酸酯鹽（,ROSO,3,Na,）磷,酸酯鹽,羧酸酯鹽,(RCOONa),親水基為羧酸根離子,包括高級(jí)脂肪酸的鉀，鈉，銨鹽以及三乙醇銨鹽。如肥皂（凈洗，濕潤(rùn)，乳化，發(fā)泡）。,肥皂使用時(shí),PH,必須大于,7,，因?yàn)槿绻?PH7,的話，羧酸根會(huì)與水中的氫離子結(jié)合生成羧酸，失去表面活性。另外，鈣鎂離子也會(huì)與肥皂生成不溶性物質(zhì)。,磺

3、酸鹽（,RSO,3,Na,）,親水基為磺酸根,包括了烷基磺酸鹽，烷基苯磺酸鹽，脂肪酸磺烷基酯，琥珀酸酯磺酸鹽，烷基萘磺酸鹽，石油磺酸鹽，木質(zhì)素磺酸鹽，烷基甘油醚磺酸鹽等多種類型。,對(duì)于此類活性劑，由于磺酸的強(qiáng)酸性，對(duì)水的親和作用很強(qiáng)，故即使在強(qiáng)酸中加熱也不會(huì)分解而影響溶解度，所以具有優(yōu)良的潤(rùn)濕性能，洗滌性能，應(yīng)用廣泛。,其中用于洗滌的十二烷基苯磺酸鈉，克服了肥皂不能使用于硬水的缺點(diǎn)，具有良好的洗滌作用。,硫酸酯鹽,（,ROSO,3,Na,）,是由脂肪醇與硫酸發(fā)生酯化生成硫酸酯，再與堿中和生成硫酸酯鹽。,主要種類：有脂肪醇硫酸酯鹽（,FAS,或,AS,）和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯鹽（,AES,）兩

4、類。,代表物質(zhì)：硫酸十二烷基鈉，具有良好的乳化，起泡性能。,磺酸鹽與硫酸酯鹽的區(qū)別,結(jié)構(gòu)：硫酸酯鹽中的硫原子不與烴基中的碳原子直接相連。,性質(zhì)：最大區(qū)別在于硫酸酯鹽在酸性條件下可以發(fā)生水解。,磷酸酯鹽,此類表面活性劑與硫酸酯鹽很相似，但有單酯和雙酯兩類。,特點(diǎn)：,1.,低毒性，低刺激性,2.,具有良好的水溶性，穩(wěn)定性（耐酸堿，耐熱，耐電解質(zhì)）,3.,抗電性，抗硬水性強(qiáng),4.,具有較低的表面張力，潤(rùn)濕性好，乳化性好,磷酸酯鹽的應(yīng)用,1.,日用化學(xué)工業(yè)：工業(yè)清洗劑、織物抗靜電劑、液體透明洗滌劑、干洗型洗滌劑和染整助劑,2.,化妝品：可作為透明膠凍化妝品的溶化劑、護(hù)膚膏與護(hù)膚液的乳化劑還有作為增溶劑

5、使用。,3.,農(nóng)藥和造紙工業(yè)：用作農(nóng)藥乳化劑，不僅可以抗菌殺蟲,還可用作除草劑；在造紙工業(yè)中可作為廢紙的脫墨劑,涂料紙和涂層液的分散穩(wěn)定劑。,4.,塑料皮革工業(yè),：作為新型皮革加脂劑，有專利報(bào)道用于熱塑性樹脂的抗靜電，有抗氧化、抗老化特性。,5.涂料及冶金工業(yè),：在形成涂料或膠黏劑用乳液中的功能及對(duì)膠乳粒度、凝結(jié)和穩(wěn)定性的良好作用；低碳醇磷酸酯是濕法冶金中重要的萃取劑之一,2.,陽離子,SAA,定義：,在水溶液中電離時(shí)，親水基團(tuán)帶正電的,SAA,。其疏水基與陰離子 表面活性劑相似。,特性：,易吸附于固體表面及殺菌性,說明：,陽離子型表面活性劑的水溶液通常成酸性,用途,工業(yè)上直接利用其表面活性的

6、不多，而是利用其派生性質(zhì),它除用作纖維柔軟劑，抗靜電劑，防水劑，染色助劑等外，還用作礦物浮選劑，防銹劑，殺菌劑，防腐劑等。,分類,陽離子,SAA,的種類,有機(jī)胺的鹽酸鹽或醋酸鹽（,RNH,2,HCL,或,RNH,2,HAC,）,季銨鹽（,R,1,R,2,N,+,R,3,R,4,）,吡啶鹽（,NC,5,H,5,的衍生物）,有機(jī)胺的鹽酸鹽或醋酸鹽,可在酸性介質(zhì)中用作乳化、分散、潤(rùn)濕劑，也常用作浮選劑以及作為顏料粉末表面改變性劑。,適用范圍：,PH7,否則自由胺容易析出而失去表面活性,季銨鹽（,R,1,R,2,N,+,R,3,R,4,）,四個(gè),R,基中，一般只有,12,個(gè),R,基為長(zhǎng)鏈，其余,R,基

7、的碳原子大多為,12,個(gè)。,特性：,不受,PH,的影響，不論在酸性、堿性，中性介質(zhì)中，均無變化。其有很強(qiáng)的殺菌性，故可用作消毒、殺菌劑。,吡啶鹽（,NC,5,H,5,的衍生物）,季銨鹽的一種，如,NC,5,H,5,其代表性物質(zhì)：十二烷基吡啶鹽酸鹽,C,12,H,25,(,NC,5,H,5,),+,Cl,-,應(yīng)用范圍,PH（25）5.07.0,性狀 白色或類白色粉末 熔點(diǎn) 8084,用途 生化研究,3.,非離子表面活性劑,定義：,在水中不電離，其親水基主要是由一定數(shù)量的含氧基團(tuán)（一般為聚氧乙烯基）構(gòu)成的,SAA,。,說明：,其親水性能是由其所含的氧乙烯基的數(shù)目來控制的，因此他在某些方面表現(xiàn)出了比

8、離子型表面活性劑更加優(yōu)越。,優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)：,1.,穩(wěn)定性高（在溶液中不解離）,2.,不受電解質(zhì)無機(jī)鹽，酸堿的影響,3.,與其他活性劑的相容性好,缺點(diǎn)：,其溶解度隨溫度的升高而降低,濁點(diǎn),正是因?yàn)槠湓谒芤褐械臍滏I隨溫度的升高而被破壞，導(dǎo)致其親水性減弱而不溶于水，原來透明的溶液會(huì)變渾濁，由清晰向渾濁轉(zhuǎn)變時(shí)的溫度即稱為,濁點(diǎn),。,所以非離子表面活性劑只有在濁點(diǎn)以下才溶于水。,分類,脂肪醇聚氧乙烯醚,聚氧乙烯烷基酰胺醇,聚氧烯烴整體共聚 物,脂肪酸聚氧乙烯酯,烷基酚聚氧乙烯,多元醇,非離子,SAA,4.,兩性表面活性劑,定義：,通常把親水基結(jié)構(gòu)中同時(shí)含有陰陽離子的表面活性劑稱為兩性表面活性劑。,說明

9、：,它在酸、堿溶液中，可分別離解成陽離子或陰離子，是近 年來發(fā)展速度最快的一類表面活性劑。,除了有良好的表面活性、去 污、乳化、分散、潤(rùn)濕作用外，同時(shí)具備殺菌、抗靜電、柔軟等特 性，并有相容性好，易于生物降解的優(yōu)點(diǎn)，因此在民用和工業(yè)應(yīng)用日趨擴(kuò)大。,但目前價(jià)格高是其缺點(diǎn),分類,氨基酸系,甜菜堿系,卵磷脂類,咪唑啉系,兩性表面活性劑,甜菜堿系,其通式為：,一般,R=C,12,C,18,，,這種化合物如水能成透明溶液，泡沫多，去污好，對(duì)纖維有保護(hù)作用，是兩性表面活性劑的代表。,氨基酸系,其通式為,：,R(NH,2,)CH,2,CH,2,COOH,代表性物質(zhì)：十二烷基氨基丙酸鈉鹽,這種表面活性劑易溶于

10、水，為透明溶液。其水溶液發(fā)泡性好，成堿性。此外，他的洗滌性能好良好，故常作為特殊洗滌劑使用。,咪唑啉系,常見的就是：,2,十二烷基,N,乙酸基,2,羥乙基咪唑啉,CH,2,N CH,2,C,12,H,25,CN,+,CH,2,CH,2,OH,CH,2,COO,-,此類物質(zhì)的洗滌性好,卵磷脂類,屬天然表面活性劑，常用作食品添加劑。,其中主要以,a,磷脂酸膽堿常用,O,H,2,COCR,1,O,HC,OCR,2,CH,3,O,H,2,COPOCH,2,CH,2,N,+,CH,3,O,-,CH,3,5.,特殊表面活性劑,氟碳類,:,硅化合物類：,高分子聚醚類,:,此類活性劑常用于染料添加劑。,硼化合

11、物類：,近年來新開發(fā)的一類活性劑，多用于漂白劑,此類活性劑的疏水作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于其他的表面活性劑，他不僅疏水而且疏油。其化學(xué)性質(zhì)極其穩(wěn)定，耐溫，耐強(qiáng)酸堿，耐強(qiáng)氧化，用于制造既防水又防油的紡織品、紙張、皮草，能作為高效的滅火劑。,聚硅烷氧化物的疏水性非常突出，所以常用作拒水處理劑，另外還是很好的消泡劑。,四,.SAA,的基本作用,基本作用,界面吸附,加溶作用,膠束的形成及其性質(zhì),1.,界面吸附,由于表面活性劑溶于水中，因疏水基的作用破壞了氫鍵，是的體系能量上升，為降低能量，表面活性劑有逃離水分子的趨勢(shì)，而親水基又與水分子作用，因此，活性劑的分布如圖所示：,定義：,表面層的表面活性劑濃度比,體相內(nèi)部濃

12、度高，這就是,吸附,2.,膠束的形成及其性質(zhì),1,）膠束的形成：,臨界膠束濃度：,如,上圖,中的紅色線位置，此時(shí)因表面已達(dá)到飽和吸附，水溶液的表面張力明顯下降，達(dá)到最低值。我們把表面活性劑形成膠束時(shí)所需的最低濃度稱為臨界膠束濃度，英文簡(jiǎn)寫為,cmc,。,2,）膠束的形狀：,在低濃度時(shí)（超過,cmc,不多），膠束大多,成,呈球形，已由光散射法證實(shí)。,濃度高時(shí)，膠團(tuán)并非球狀。德拜提出了棒狀模型：,3.,加溶作用,定義：,水溶液中表面活性劑的存在能使難溶于水的有機(jī)化合物的表觀溶解度明顯高于他在純水中的溶解度。,條件：,表面活性劑的濃度高于,cmc,說明：,加溶量的值與表面活性劑的濃度成正比，加溶作用

13、形成的是均相體系，在熱力學(xué)上是穩(wěn)定的。,四,.,表面活性劑降低表面張力的效率與能力,那么如何對(duì)表面活性劑的表面活性做一準(zhǔn)確度量？,根據(jù)表面活性劑在,cmc,時(shí)能達(dá)到降低最大表面張力的特點(diǎn)，確定兩種衡量方式：,1.,降低表面張力的效率,2.,降低表面張力的能力,問,1,）,降低表面張力的效率,定義：在溶液未達(dá)到,cmc,之前，考察降低溶劑一定表面張力 （,20mN/m,）量時(shí)所需的表面活性劑的濃度。,定義式：,Lg(1/c),=20=Lg(1/C,20,)=-LgC,20,=pC,20,2,）,降低表面張力的能力,定義：,在,cmc,時(shí)，表面張力降低所能達(dá)到的最大程度，用,cmc,表示,定義式：,cmc,=y,0,-y,min,=y,0,-y,cmc,cmc,越大，說明表面活性劑的能力越高,