表面活性化学(第2章).ppt

(c) 极性基团的位置 (b) 碳氢链的分支 疏水基团碳氢链带有分支的表面活性剂，比相同碳原子数的直链化合物的临界胶束浓度大的多。 极性基团越靠近碳氢链的中间位置，临界胶束浓度越大。 (d) 碳氢链中的取代基 (e) 疏水链的性质 碳氢链中极性基团数量的增加，亲水性提高，表面活性剂的临界胶束浓度将会增大。 碳氢链中疏水基团的疏水性越强，表面活性剂的临界胶束浓度将会越小。(全氟代化合物) (f) 亲水基团的种类 (g) 外加无机盐和有机添加剂 水溶液中，离子型表面活性剂的临界胶束浓度远比非离子型表面活性剂的大。在同系物中，聚氧乙烯型表面活性剂的临界胶束浓度随氧乙烯单元数目的增加而有所提高。 添加无机盐等添加剂，会使离子型表面活性剂的临界胶束浓度降低，但对非离子型表面活性剂的临界胶束浓度影响不大。 在温度较低时，离子型表面活性剂的溶解度一般较小，当达到某一温度时，其溶解度突然增大，这一温度称为Krafft点，可以认为离子型表面活性剂在Krafft点时的溶解度与其临界胶束浓度相当； 当溶液温度升至某一温度时，非离子型表面活性剂突然析出而使溶液混浊，这一温度称为浊点，因此非离子型表面活性剂通常在其浊点以下使用。 (f) 溶液的温度 2.3.4 胶束的形状和大小 胶束聚集数 指缔合成胶束的表面活性剂分子或离子的数目，可用光散射法、扩散法、X射线衍射法、核磁共振法、渗透压法和超离心法等测定。 在水介质中，表面活性剂与水之间的不相似性(即疏水性)越大，则胶束聚集数越大。 2.3.5 胶束的作用 (1) 乳化作用 表面活性剂吸附于液体分散粒子上形成保护层而阻隔粒子之间发生相互碰撞，或改变分散粒子的静电性质而有利于双电层的形成，从而起到降低表面张力，使乳液容易生成并稳定的作用。 (2) 泡沫作用 低的表面张力和高强度表面膜的形成是形成泡沫的基本条件。表面活性剂既可作为起泡剂，又可作为稳泡剂。 (3) 分散作用 表面活性剂吸附于固体粒子上形成保护层而阻碍粒子之间聚集，或改变分散粒子的静电性质而有利于双电层的形成，从而起到降低界面自由能，使得粒子容易分散并稳定存在的作用。 (4) 增溶作用 当表面活性剂的浓度超过临界胶束浓度后，可使不溶或微溶于水的有机化合物的溶解度显著增加的现象。 (5) 催化作用 表面活性剂胶束的直径为3～5nm，其大小、结构和性质与含酶球蛋白相似，因此适宜的胶束具有与酶类似的催化作用，可以显著地提高化学反应速率。 2.4 表面活性剂的结构与性能 2.4.1 表面活性剂的亲水性 HLB(亲水-亲油平衡值)表示了表面活性剂的亲水性，代表了表面活性剂上亲水基和亲油基之间在多少和强弱上的对比程度。 HLB值越高，表面活性剂的亲水性越强； HLB值越低，表面活性剂的亲水性越弱。 亲水基相同时，亲油基的碳氢链越长，表面活性剂的亲油性越大，因此其亲油性可用亲油基的质量来表示。 但是，亲水基种类繁多，并且亲水性能差别较大，因此很难简单地用亲水基的质量来表示表面活性剂的亲水性。 (1) 聚氧乙烯型非离子型表面活性剂 其亲水基为聚氧乙烯链，亲油基相同时，聚氧乙烯链越长，分子量越大，亲水性也将越强。 HLB=W水×20/W =W水×20/(W水+W油) W水－亲水基团的质量；W油－亲油基团的质量； W－表面活性剂的质量。 HLB=E/5 E－合成表面活性剂时加入的环氧乙烷的质量分数。 聚氧乙烯型非离子型表面活性剂 HLB值通常介于0～20之间， 只有亲水基时，HLB=20(如聚乙二醇)； 只有亲油基时，HLB=0(如石蜡烃)。 (2) 多元醇脂肪酸酯非离子型表面活性剂 HLB=20(1-S/A) S－多元醇酯表面活性剂的皂化值，即1g酯完全皂化所需氢氧化钾的质量(mg)； A－表面活性剂中脂肪酸原料的酸值，即中和1g酸所需氢氧化钾的质量(mg)。 E－表面活性剂中亲水部分的质量分数； P－表面活性剂中多元醇的质量分数。 (3) 皂化值难测的非离子型表面活性剂 HLB=(E+P)/5 (4) 离子型表面活性剂 HLB=∑亲水基HLB基团数 -∑亲油基HLB基团数+7 HLB基团数－各种基团的HLB值，可从相关手册上查到。 (5) 亲水基相同的表面活性剂同系物 HLB=a-0.475m a－某一常数； m－碳氢链亲油基的碳原子数。 (6) 复配的表面活性剂 HLB=∑(HLBi×qi) HLBi－复配体系中某一种表面活性剂的HLB值； qi－某一种表面活性剂在复配体系中的质量分数。 表面活性剂HLB值与用途 通常表面活性剂的HLB值与其用途存在如下关系： 1～3 消泡作用； 12～15 润湿作用； 3～6 乳化作用； 13～15 去污作用； 7～15 渗透作用；