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表面活性剂基本知识

更新时间:2023-09-25 关注:1354


 

表面活性剂的分类
(1)       按表面活性剂在水溶液中能否解离及解离后所带电荷类型分为非离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂和两性离子型表面活性剂;
阴离子型:
羧酸盐  RCOO            
硫酸酯盐  R-OSO3
磺酸盐  R-SO3
磷酸酯盐  R-OPO32
 
非离子型
多元醇型   主要是失水山梨醇的脂肪酸酯及其聚氧乙烯加成物 Span Tween
脂肪醇聚氧乙烯醚  R-O-(CH2CH2O)nH  AEO  、JFC、平平加
烷基酚聚氧乙烯醚  R-(C6H4)-O(C2H4O)nH  OP、NP
聚氧乙烯烷基酰胺  R-CONH(C2H4O)nH
烷醇酰胺
 
环氧乙烷加成数 单位mol 加成数+1 分子量增加42
 
(2)按表面活性剂在水和油中的溶解性可分为水溶性和油溶性表面活性剂;
(3)按分子量分类,可将分子量大于10000者称为高分子表面活性剂,分子量在1000~10000者称为中分子量表面活性剂及分子量在100~l000者称为低分子量表面活性剂。
 
几个特征:
一、HLB值:亲水亲油平衡值(Hydrophile-lipophile balance),即HLB值,表面活性剂亲水或亲油能力大小的值
HLB值越大,其亲水性越强,
HLB值越小,其亲油性越强。
HLB 0~40,其中非离子表面活性剂HLB 0~20,即石蜡无亲水基为0,聚乙二醇无亲油基为20。 

HLB值范围用途
1—3消泡剂
3 — 6乳化剂(W/O)
7 — 9润湿剂、渗透剂
8 — 18乳化剂(O/W)
13 — 15洗涤剂
15 — 18增溶剂
14 — 20分散剂

 
二,随温度变化的特征值:
 
离子型表面活性剂的克拉夫点:krafft点
该类表面活性剂在水中的溶解度在低温时只随温度的升高缓慢的增加,温度升至某一值后, 溶解度迅速增大,该点温度即克拉夫点。当表面活性剂溶质在溶剂中的浓度达到一定值时,会产生聚集而生成胶束,该浓度称为表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)。克拉夫点相对应的溶解度即为该离子表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)
krafft点是离子表面活性剂的特征值,krafft点越高,则CMC越小。krafft点亦是离子表面活性剂应用温度的下限,即只有高于krafft点,表面活性剂才能更大地发挥作用。
 
非离子表面活性剂的浊点
         非离子型表面活性剂在水溶液中的溶解度随温度升高而下降,使溶液变浊,称此变浊温度为昙点(Cloud point),亦称浊点。
    昙点是非离子型表面活性剂的特征值。多数表面活性剂的昙点在70~100℃,例如吐温20为90℃;吐温60为76℃;吐温80为93℃。吐温类产生昙点的原因是温度升高,聚氧乙烯链与水之间的氢键断裂,水合能力下降,溶解度反而减小,溶液变浊出现昙点,冷却时氢键重新形成,又澄明。在聚氧乙烯链相同时,碳氢链越长,则昙点越低;在碳氢链长相同时,聚氧乙烯链越长则昙点越高。
 
 
 
表面活性剂的功能:
 
一、表面活性剂的润湿与渗透功能
润湿:固体表面上的气体(或液体)被液体(或另一种液体)取代的现象。
包括:沾湿、浸湿、铺展三种类型
 
(1) 提高液体的润湿能力(在水中加入表面活性剂降低表面张力,使水在固体发生铺展)---润湿剂
(2)改变固体表面的润湿性质(极性基团吸附在固体表面,非极性基团朝向气体形成定向排列吸附层,反润湿作用)----防水剂
 
渗透作用:借助于表面活性剂(渗透剂)使水等液体加速渗透到物体内部,使物体内部润湿的作用。
 
润湿作用和渗透作用无本质上的区别。前者作用在物体的表面,而后者作用在物体的内部
 
二、表面活性剂的乳化和破乳作用
 
乳状液:
         两种互不混溶的液体,一种以微粒(液滴或液晶)形式分散于另一种中形成的体系。
         组成:分散相、分散介质和表面活性剂(乳化剂)
乳化与破乳:
         乳化过程中表面活性剂的作用是吸附在油-水界面上,通过降低界面张力,帮助液滴分散并形成牢固的界面膜,防止分散液滴聚结。
HLB值大的表面活性剂可做O/W(水包油)乳状液的乳化剂;
HLB值小的表面活性剂可做W/O(油包水)乳状液的乳化剂
 
破乳:乳状液发生油水分层的现象。破乳剂能将原有的乳化剂从界面上顶替出来,及不能形成牢固的界面保护膜
 
三、.表面活性剂的增溶作用
 (1) 概念:表面活性剂在水溶液中形成胶束后具有能使不溶或微溶于水的有机物的溶解度显著增大的能力,且溶液呈透明状,这种作用称为增溶。
(2)增溶方式:增溶于胶束内核; 增溶物分子与形成胶束的表面活性剂分子穿插排列;形成栅栏层; 被吸附在胶束表面; 包含在胶束的极性基团中。
 
*乳化与增溶作用的区别
     乳化是将水或油以微小珠滴形式分散到另一种物质中,得到热力学不稳定体系,时间延长会出现两相分离。乳化过程中表面活性剂的作用是吸附在油-水界面上,通过降低界面张力,帮助液滴分散并形成牢固的界面膜,防止分散液滴聚结。
     增溶作用是表面活性剂胶束把水或油溶解到自身组织中,所形成的体系是热力学稳定的单一液相。
 
四、.表面活性剂的起泡与消泡作用
 
泡沫是指气体分散在液体中的分散体系。
发泡作用:能使气泡稳定存在的作用。用以发泡的表面活性剂叫发泡剂或起泡剂。
稳泡剂:在作为起泡剂的表面活性剂中加入少量极性有机物可提高液膜的表面粘度,增加泡沫的稳定性,以期延长泡沫寿命,该类物质称为稳泡剂。
 
 
五、表面活性剂的洗涤作用
1.污垢
类型:油污,固体污垢。
污垢的粘附:机械粘附、分子间力粘附、静电力粘附、化学结合力。
2.表面活性剂的洗涤作用:
降低水的表面张力改善水洗物表面的润湿性。
增强污垢的分散和悬浮能力。
 
六、分散作用  能使不溶性固体以极小的微(0.1μm至数十微米)分散悬浮于水中的作用。


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