表面活性剂.docVIP

表面活性剂 表面活性剂工业是本世纪３０年代发展起来的一门新型化学工业。素有“工业味精”的美称，发达国家表面活性剂的产量逐年迅速增长，已成为国民经济的基础工业之一。美国是生产表面活性剂产量最大的国家。其品种约有１０００种以上，日本表面活性剂的产量居世界第二位。我国表面活性剂工业的真正发展是从５０年代末６０年代初合成洗涤剂开始的。发展速度与品种较发达国家相差甚大。１９９０年我国表面活性剂约２９０种，产量约31.8万吨,目前的主要产品为阴离子和非离子型。表面活性剂工业正处于发展阶段。 随着世界经济的发展以及科学技术领域的开拓,表面活性剂的发展更为迅猛。其应用领域从日用化学工业发展到石油、纺织、食品、农业、环境以及新型材料等方面,年产量以4%～5%的速度增长1995年的产量已达900万品种一万种上市场营销额为100亿美元从大大推动和促进了表面活性剂学科的发展。(Surfactant)，表面活性剂具有改变表面润湿作用，乳化作用，破乳作用，泡沫作用，分散作用，洗涤作用等。如 C17H35COONa（肥皂）、C12H25C6H4SO3Na（洗衣粉）等。 根据大量实验结果，我们可以把各种物质水溶液的表面张力与浓度关系归结为三种类型，如图1-1，a类物质表面张力随溶液的浓度增加而增大，它不是表面活性物质，如：NaCl、KCl、NaOH等无机盐。b类、c类物质随溶液的浓度增加而表面张力下降称为表面活性物质,但c类物质的表面张力随浓度增大开始急骤下降，降到一个最低点后基本保持不变称为表面活性剂。b类物质如：低碳醇、羧酸等；c类物质如：C17H35COONa、C12H25C6H4SO3Na等。这一章我们主要学习c类物质的性质与应用。 第二节 表面活性剂的分类与结构 面活性剂的结构特征 表面活性剂是一类具有“双亲结构”的有机化合物，称为双亲化合物（Amphiphilic products）,它由两部分组成，一部分是极性的，易溶于水，具有亲水性质叫做亲水（疏油）基团（hydrophilic group）；另一部分非极性的，不溶于水而易溶于油，具有亲油性质的亲油（疏水）基团叫做亲油基或者叫做疏水基（hydrophobic group）。这两种基团处在分子的两端形成不对称的分子结构，它既具有亲油性又具有亲水性，形成一种所谓“双亲结构”的分子。可用图1-2表示。 图1-2 表面活性剂“双亲结构” 它的亲油基部分一般是由长链烃基构成，结构上的差别较小，它们是①直链烷基(C8~C20),②支链烷基(C8~C20) ，③烷基苯基（其中烷基上C8~16），④烷基萘基（其中有两个烷基，烷基上C3~），⑤松香衍生物，⑥高分子量的聚氧丙烯基，⑦长链全氟（或氟代）烷基，⑧低分子量全氟聚氧丙烯基，⑨硅氧烷等。 亲水基部分的基团种类繁多，差别较大。表面活性剂性质的差异除与亲油基部分烷基大小、形状有关外。主要与不同种类的亲水基有关。 面活性剂的分类 表面活性剂按照溶解性分类，有水溶性和油溶性两大类。水溶性表面活性剂按照其是否离解又可分为离子型和非离子型两大类，前者可在水中离解成离子，后者在水中不能离解。离子型表面活性剂根据其活性部分的离子类型又分为：阴离子、阳离子和两性离子三大类型表面活性剂。 表1-1 表面活性剂分类 第三节 表面活性剂的性质 一、表面活性剂的物理化学性质 （一）表面张力 表面张力（σ）又称界面张力是使液体表面尽量缩小的力，也是液体分子间的一种凝聚力。要使液相表面伸展，就必须抵抗这种使表面缩小的力。所以，表面张力愈小，液相的表面就愈易伸展。表面张力以液体的表面伸展一个单位面积所需单位长度的力来表示，其单位为mN／m。表面活性剂可显著降低表面张力，并与表面活性剂浓度有关。纯水的表面张力在28。C时为71.5 mN／m，加入脂肪醇硫酸钠后，溶液表面张力可降低到30 mN／m左右。 液体的表面张力来源于物质的分子或原子间的范德华引力。它是一种吸引力，作用范围约有几个埃（?）。表面张力是由于表面层分子和液体内部分子所处的环境不一样形成的。图1-3为气——液体系中表面层分子与液体内部分子所受力状态示意图，在液体内部的分，框的一边是可以自由移动的“ef”钢丝。将此框从肥皂水中拉出，即可在框中形成一层肥皂水膜。肥皂膜因表面张力的作用而缩小。如果在可移动的钢丝“ef”上施加外力F，才能使肥皂膜稳定存在。以σ表示表面张力，可移动的钢丝长度为L。由于肥皂膜有前后两个表面，因此边缘总长为2L。肥皂膜达到平衡时所施外力F＝2σL。2L和F都是沿着液体表面的切线方向，垂直作用于界面边缘，但方向相反。 因此，表面张力的物理意义是：垂直作用于液体表面上任一单位长度，与液面相切的收缩表面的力。 液体的