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第3章 表面活性剂;应掌握的内容
1.表面活性剂的定义、结构、性能及作用。
2.各类表面活性剂的特点、合成原理及应用。
3.重点掌握LAS、十二烷基甜菜碱、壬基酚聚氧乙烯醚及邻苯二甲酸酯等的合成原理、工艺条件、工艺过程或流程示意图、反应设备。
学习中应注意的问题
在学习过程中,从工程应用的角度出发,加深对表面活性剂作用原理及合成原理的理解。
学时安排
授课6学时;1.界面是指物质的相与相之间的交界面。是一个具有相当厚度的过渡区。
表面--液相或固相与气相的界面。
常见的界面有:气-液界面,气-固界面,液-液界面,液-固界面,固-固界面。;气-液界面;固-固界面;各种表面现象:;2.表面张力是影响表面现象的重要因素,指作用于液体表面单位长度上使表面收缩的力,单位为mN · m–1。
原因:从简单分子引力观点来看,是由于液体内部分子与液体表面层分子(厚度约10-7cm)的处境不同。液体内部分子所受到的周围相邻分子的作用力是对称的,互相抵消,而液体表面层分子所受到周围相邻分子的作用力是不对称的,其受到垂直于表面向内的吸引力更大,这个力即为表面张力。其受到垂直于表面向内的吸引力更大,这个力即为表面张力。 ; 3.表面活性剂;4、表面活性剂的结构特点—— 分子结构具有两亲性 含有非极性的亲油基团和极性的亲水基团,两者均可以是一个或多个,简称两亲性。表面活性剂的独特性能均来源于该种特殊的两亲性结构。
非极性烃链(疏水基,亲油基): 8个碳原子以上烃链 极性基团(疏油基,亲水基):羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐,也可是羟基、酰胺基、醚键等;*;二、表面活性剂分类;两性离子型表面活性剂 ;;3.2 表面活性剂的物化性能和功能应用;表面活性剂的基本功能;3.2.1 表面活性剂的物化性能;表面活性剂溶液的性质;胶束结构的变化形态;*;润湿作用;CMC的测定
1.表面张力法:以表面张力对浓度的对数作图,曲线的转折点即为CMC值。适合于离子表面活性剂和非离子型表面活性剂。
2.电导法:以表面活性剂溶液的摩尔电导率对浓度或浓度的平方根作图,曲线的转折点即CMC值。适合于离子表面活性剂。
3.染料法:表面活性剂溶液增溶染料前后吸收光谱的变化。
4.光散射法:胶束形成与散射光强度成正比。;影响cmc的因素;2.亲水亲油平衡值:HLB值 (Hydrophile-Lipophile Balance)
表面活性剂分子中亲水和亲油基团对油或水的综合亲合力,是用来表示表面活性剂的亲水亲油性强弱的数值。
HLB值越大,该表面活性剂的亲水性越强。根据其数值大小,就可以知道表面活性剂的适宜用途。;HLB值计算:
(1)多元醇型和聚乙二醇型非离子表面活性剂Griffin(格里芬) :
HLB=
(2)大多数多元醇脂肪酸酯:
HLB=20(1-S/A)
S为酯的皂化价,A为脂肪酸的酸价。
(3)混合表面活性剂:
HLBab=(HLBa×Wa+HLBb×Wb)/(Wa+Wb)
(4)官能团HLB计算法:
HLB=∑(亲水基团HLB)+∑(亲油基团HLB)+7
并不是所有表面活性剂HLB值能用算式计算,须用实验方法加以验证。;定义:PIT是指在某一特定的体系中,表面活性剂的亲水、亲油性质达到平衡时的温度。
确定方法:在等量的油和水中加入3%~5%的SAA,配制成O/W型乳状液,在不断搅拌下缓慢加热升温,当体系由O/W型转变为W/O时的温度即为该体系的PIT。
影响因素:PIT与水相、油相性质,溶液温度,乳化剂用量等多种因素密切相关,与HLB值也有一定关系。; Krafft点:离子型表面活性剂的溶解度随温度的增加而增加,溶解度随温度变化的转折点称为Krafft点(临界溶解温度)。;浊点和Krafft点皆反映温度与表面活性剂之间的关系。
非离子表面活性剂的浊点和离子型表面活性剂的Krafft点相比有所不同。
离子型表面活性剂在温度高于Krafft点时,溶解度显著增加。
非离子表面活性剂只有当温度低于浊点时,在水中才有较大的溶解度。如果温度高于浊点,非离子表面活性剂就不能很好的溶解并发挥作用。
浊点可表示非离子表面活性剂亲水性的高低。;3.2.2 表面活性剂的应用;一、润湿
定义: 固体表面和液体接触时,原来的固-气界面消失,形成新的固-液界面,这种现象称润湿。
;完全不润湿;这种能使液体湿润或能加速固体表面湿润的表面活性剂叫做湿润剂;
二、增溶作用Solubilization
表面活性剂在水溶液中形成胶团以后,使不溶于或微溶于水的有机化合物的溶解度显著增加,这种作用称为表面活
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