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[分享]表面活性剂介绍（2010-04-28 14:02:29）

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表面活性剂

一、1.表面活性剂：在很低浓度即能大大降低溶剂(一般为水)表面张力，

改变体系的表面状态，从而具有一系列性质和作用。

2.表面活性剂分子的结构特征：由两种不同极性的基团组成，

一为亲水基团，另一为亲油基团，又称为憎水基团或疏水基团。

3.如果亲油部分的碳原子数目较少，则溶解性太强，

而碳原子超过一定数目时，又难溶于水。

所以只有当碳原子数在一定范围时，才表现出明显的表面活性，

对于脂肪酸钠盐来说，一般含碳原子数在8～20之间。

二、按离子类型分类，按离解或不离解分为离子型表面活性剂或非离子型表面活性剂。离子型又可分为阴离子型、阳离子型、和两性型表面活性剂。

1.阴离子型，如：

羧酸盐RCOONa，磺酸盐RSO3Na，

硫酸酯盐ROSO3Na，磷酸酯盐ROPO3Na2。

2.阳离子表面活性剂，如：胺盐型，吡啶盐型。

3.两性活性剂，如：氨基酸型。

4.非离子型活性剂，酯类，醚类，酰胺类等。

5.氟表面活性剂，含硼表面活性剂，有机硅表面活性剂。

6.高分子型活性剂。

7.生物表面活性剂(酵母、微生物、细菌做培养液生成)。

8.新型：两亲部分桥连，双亲水端(单链型，双链型)。

三、表示表面活性剂作用性能的方法有三种。

(1)能力：使水的表面张力所降至的最低值，无论浓度。

(2)效率：使水的表面张力降至某一定值所需浓度。

(3)效果：一定浓度的表面活性剂，使水所降至的表面张力。

四、作用

1. 润湿作用，改变液气表面张力，

因表面活性剂在固体表面的吸附作用还可改变液固表面张力。

2. 起泡作用: (1)表面活性剂降低表面自由能，使泡沫稳定。

(2)在包围气体的液膜上形成双层吸附，使液膜稳定。

(3)离子型使泡沫荷电。

(4)加入一些稳泡剂，提高溶液粘度。

3. 去污作用见书。

五、表面活性剂的应用非常广泛，要使表面活性剂起到一定作用，如何从数以千计的表面活性剂中选择最合适者，解决这一问题除了依靠实验和经验，也可参考人们提出的HLB值方法。

1.表面活性剂由亲水基团和憎水(亲油)基团所组成，亲水性和憎水性的强弱、对抗和平衡，是影响表面活性剂性能的主要因素。这种亲水性和憎水性的关系，称为亲憎平衡值，即HLB值。根据HLB值可以大致的估计其适宜于何种用途。

2.不言而喻HLB值是一个相对值，例如制定HLB值，可以选择一亲油性强的活性剂和一亲水性强的活性剂作为标准，从而相对的定出其他活性剂的HLB值。目前以石蜡为0，油酸为1，油酸钾为20，十二烷基硫酸钠为40做标准。

3.表面活性剂HLB值的计算方法：

(1)基团基数加和法。各单元结构作用总和。HLB=S亲水-S亲油+7。

(2)质量分数法。用于非离子型表面活性剂(尤其聚合物类)。

HLB=亲水基质量/(亲水基质量+亲油基质量)×20。

4.实验测定的方法：

(1)分配系数法。将水和油(通常采用辛烷)放在一起，加入表面活性剂，使其在油相和水相之间达到平衡。然后分离测定表面活性剂在水中的浓度cw和在油相中的浓度co，HLB = 0.36 ×ln(cw/co) +7。

(2)气液色谱法。色谱法分离混合物的能力，决定于基质对各组分相互作用力的大小，实际上也是其极性大小的反映。若用一标准的混合物，那么根据基质的分离能力，就可以标定基质的极性大小。所以人们采用表面活性剂作为基质，用色谱法作为工具，测定分离某混合物的能力作为HLB值的一种量度。这种方法大多用于非离子型表面活性剂的测定。将表面活性剂作为基质，固定在载体柱上，注入等体积的极性和非极性的混合物，例如用乙醇和环己烷的混合物，作为基质的表面活性剂的极性，可定义为某温度下(通常采用80C)，此两组分在色谱柱上的保留时间之比，即r=t(极性)/t(非极性)，而HLB=8.55r-6.36。

(3)有时也可根据在水中的分散现象估计HLB值，分散不好(13)。

六、当水中填入表面活性剂，亲水基受到水的吸引，亲油基有逃离的趋势，占据溶液表面，定向排列，在表面上聚集，亲油基伸向空气，使表面张力降低。当溶液浓度增加到一定值时，表面就被一层定向排列的分子所覆盖。这时，再增大溶液的浓度，表面上也不能再容纳更多的分子了，表面吸附达到最大值，表面张力也不会再降低。若继续增大体系的浓度，它们将在溶液内部发生聚集，形成疏水基团向内，亲水基团朝向水相的聚集体，这种疏水基相互缔合所成有序组合体称为胶束。开始大量形成胶束时的表面活性剂浓度称为临界胶束浓度，用CMC表示。胶束的结构和形状见书。

1.CMC可以通过各种物理性质的突变来确定，例如表面张力法、电导法、光散射法、燃料增溶变色法。但是由于实验方法，所选择物理性质的不同，所得CMC值往往不完全一致，但是仍总是落在一个很小的浓度范围内。

2.热力学模型：两种，结果相同。(1)拟相(准相)模型，把胶束溶液作为两相平衡体系处理，(2)质量作用模型，将胶束的形成看成是单个分子与胶束处于缔合-解离的动态化学反应平衡。

3.表面活性剂在水溶液中形成胶束后，能够使原来不溶或微溶于水的物质的溶解度增大，这种现象称为表面活性剂的加溶作用或称增溶。实验表明，发生增溶作用时，被增溶物的蒸汽压下降，所以增溶是化学势下降，体系状态更加稳定的热力学自发过程。但是增溶作用与真正的溶解也不相同，真正的溶解作用会使溶剂的依数性出现变化，但增溶后对依数性影响很小。显示增溶时溶质很可能是整团的溶解，并未成分子状态，溶液中质点的数目并没有那么显著的增加。染料工业，洗涤过程和一些生理现象都与增溶作用有关。增溶的方式主要以下几种：

(1)增溶物完全处于胶束内部。

(2)增溶物分子增溶于胶束的栅栏层，与胶束的表面活性剂分子一起穿插排列。

(3)增溶物以类似于吸附在胶束表面的形式而被溶解，或被包在胶束的亲水性外壳中。