1、2.2.1概述 定义：表面活性剂是这样一种物质，它在加入量很少时即能大大降低溶剂（一般为水）表面张力（或液液界面张力），改变体系界面状态，从而产生润湿或反润湿，乳化活破乳，起泡或消泡，以及增溶等一系列作用，以达到实际应用要求。 分子结构特点：任何一种表面活性剂都是由非极性的、亲油（疏水）的碳氢链部分和极性的、亲水（疏油）的基团共同构成。两部分形成不对称结构。表面活性剂具有亲油亲水两亲性质，因此，该分子在水溶液中相对于水介质而采取独特的定向排列，并形成一定的组织结构，表现为两种重要性质：溶液表面的吸附与溶液内部的胶团形成。,防锈工艺2-2表面活性剂,沈阳理工大学应用化学教研室,分类： 离子型表面
2、活性剂： 阴离子型： 脂肪酸钠盐、硫酸酯盐、磺酸盐、磷酸酯盐。 阳离子型：胺盐类及季胺盐型。 两性离子型：十二烷氨基丙酸钠，甜菜碱型的烷基二甲基甜菜碱。 非离子型表面活性剂: 非离子型：聚乙二醇，烷基酚聚氧乙烯醚。 混合型表面活性剂： 2.2.2 表面活性剂在溶液中的状态 下图说明了表面活性剂水溶液的不同浓度和各种表面活性剂的关系。表面活性随着浓度对数变化关系上有一个突变点，这说明表面活性的变化与溶液内部性质的变化有密切关系，该点CMC称为临界胶束浓度。,防锈工艺2-2表面活性剂,沈阳理工大学应用化学教研室,防锈工艺2-2表面活性剂,沈阳理工大学应用化学教研室,CMC临界胶束浓度定义为：表面活
3、性剂形成胶束的最低浓度。实际上临界胶束浓度是一个浓度带，有一个范围。 胶束：是表面活性剂分子顺向排列的单分子膜。可见CMC数值越低，说明表面活性剂的表面活性越强。只需要较低浓度就可以形成胶束，在CMC以上，表面活性（去污力、表面张力、界面张力等）就不再随浓度的升高而变化。 与表面活性剂的碳氢链长度有关，即随着其憎水性增加而下降；与碳氢链分支、极性位置、取代基位置等有关。,防锈工艺2-2表面活性剂,沈阳理工大学应用化学教研室,具有相同亲水基的同系列表面活性剂，若亲油基团越大，则CMC越小。 在CMC时，溶液的表面张力基本上到达最低值。 胶束的结构 在一定浓度范围的表面活性剂溶液中，胶束成球形结构
4、。 随着溶液中表面活性剂浓度增加（20%以上），胶束转变成具有更高分子缔合数的棒状胶束，甚至六角束状结构 表面活性剂浓度更大时，成为板状或层状结构 变化趋势：紊乱分布 规整排列 液态 液晶态,防锈工艺2-2表面活性剂,沈阳理工大学应用化学教研室,防锈工艺2-2表面活性剂,沈阳理工大学应用化学教研室,2.2.4亲水亲油平衡值（HLB值） 表面活性剂分子中亲水和亲油基团对油或水的综合亲和力。 （hydrophile - lipophile balance , HLB ） HLB值即亲水亲油平衡值，即HLB值越大，表面活性剂的亲水性越强。一般来说影响表面活性剂表面活性的有以下： 亲水性（HLB值），
5、亲水基种类，亲油基种类，分子结构，分子量 根据经验： 表面活性剂的HLB范围值限定在040 非离子表面活性剂的HLB值范围为020 完全由疏水碳氢基团组成的石蜡分子的HLB值为0 完全由亲水性的氧乙烯基组成的聚氧乙烯的HLB值为20 亲水性表面活性剂有较高的HLB值，亲油性表面活性剂有较低的HLB值,防锈工艺2-2表面活性剂,沈阳理工大学应用化学教研室,表面活性剂的HLB值与其应用 HLB值在36的表面活性剂适合用作W/O性乳化剂 HLB值在818的表面活性剂适合用作O/W性乳化剂 HLB值在1318的表面活性剂适合用作增溶剂 HLB值在79的表面活性剂适合用作润湿剂,防锈工艺2-2表面活性剂
6、,沈阳理工大学应用化学教研室,HLB值的理论计算法 HLB基团数（group numble） 表面活性剂的HLB值看成是分子中各种结构基团贡献的总和： HLB=(亲水基团HLB数） （亲油基团HLB值）7 注：表面活性剂的一些常见基团及其HLB基团数查表可得 非离子表面活性系的HLB值具有加和性 例如简单的二组分非离子表面活性剂体系的HLB值可计算如下： HLBaWa+HLBbWb +Wb 注 ：上式不能用于混合离子型表面活性剂HLB值的计算,防锈工艺2-2表面活性剂,沈阳理工大学应用化学教研室,HLB值的计算方法如下：,防锈工艺2-2表面活性剂,沈阳理工大学应用化学教研室,2.2.3 表面活
7、性剂的基本性质和派生性质 表面张力：即垂直通过液体表面上任一单位长度，与液面相切的，收缩表面的力。是液体自动收缩表面的一种力。 （）润湿性（渗透性） 广义上讲，表面上的一种流体被另一种流体所取代的过程为润湿。实际过程：沾湿、浸湿、铺展。使用液滴的接触角来描述润湿过程。 沾湿：指液体与固体接触，变液气界面和固气界面为固液界面的过程。 浸湿:指固体浸入液体中的过程。 铺展:是在以固/液界面代替固/气界面的同时，液体表面也同时扩展。角越小，溶液的润湿性越好。,防锈工艺2-2表面活性剂,沈阳理工大学应用化学教研室,防锈工艺2-2表面活性剂,沈阳理工大学应用化学教研室,力学讨论: 水滴状态改变时,力的平
8、衡关系 SLcos+SL 润湿变大 SLcos+SL 润湿变小 S=Lcos+SL 水滴静止,此时为润湿角 则cos= (S-SL)/L 根据cos= (S-SL)/L讨论表面活性剂的引入导致的结果: S=constant 又表面活性剂加入L 和SL 减小,则cos增大 角减小 即表面活性剂降低表面张力的作用是使润湿角变小,也即增强了润湿能力。,防锈工艺2-2表面活性剂,沈阳理工大学应用化学教研室,（2）增溶（solubilization)：是表面活性剂在水溶液中达到CMC以后，一些水不溶性或微溶性物质在增溶溶液中的溶解度可显著增加，形成透明胶体溶液的作用。 例如，甲酚在水中的溶解度仅2左右，
9、但在肥皂溶液中，却能增加到50。 最大增溶浓度 （maximum additive concentration,MAC）当表面活性剂用量为1g时增溶药物达到饱和的浓度。 例如，1g十二烷基硫酸钠可增溶0.262g黄体酮，1g吐温80或吐温20可分别增溶0.19g和0.25g丁香油。,防锈工艺2-2表面活性剂,沈阳理工大学应用化学教研室,温度对增溶的影响 影响胶束的形成； 影响增溶质的溶解； 影响表面活性剂的溶解度。 1）Krafft点： 对于离子型表面活性剂，例如十二烷基硫酸钠在水中的溶解度随温度变化曲线AKB，如图：十二烷基硫酸钠在水中的溶解度与温度关系。,防锈工艺2-2表面活性剂,沈阳理工
10、大学应用化学教研室,可以看出随温度升高，其溶解度在某一温度K点急剧升高，转折点K对应的温度称克拉费特点(Krafft point)。 而此点对应的溶解度即为该离子型表面活性剂的临界胶团浓度（图中虚线对应浓度）。 当溶液中表面活性剂的浓度未超过溶解度时，在区域为溶液状态AK线以下；当继续加入表面活性剂时，则有表面活性剂析出，在区域AKB线以上；此时再升高温度，体系又成为澄明溶液，KB曲线以下（区域），但与相不同，相是表面活性剂的胶束溶液。,防锈工艺2-2表面活性剂,沈阳理工大学应用化学教研室,起昙与昙点(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，这种现象称为起昙,
11、 此温度为昙点（Cloud point），亦称浊点。 昙点是非离子型表面活性剂的特征值。此类表面活性剂的昙点在70100,但很多聚氧乙烯类非离子表面活性剂在常压下观察不到浊点.,防锈工艺2-2表面活性剂,沈阳理工大学应用化学教研室,（3）消泡性和发泡性 起泡过程中，气-液接触面积增大，故属于不稳定状态。欲得到此状态需要搅动的情况下适当降低表面张力。 具有合适分子结构的表面活性剂可降低表面张力，且保证液膜一定的强度。 消泡物理方法：搅拌，改变温度和压力。 消泡化学方法： 加少量碳链适中的醇或醚， 加另一种起泡剂， 加消泡剂,防锈工艺2-2表面活性剂,沈阳理工大学应用化学教研室,（4）乳化性：油与水形成乳化液的能力。,防锈工艺2-2表面活性剂,沈阳理工大学应用化学教研室,防锈工艺2-2表面活性剂,沈阳理工大学应用化学教研室,O/W 水包油,W/O 油包水,（5）分散性 （6）清洗性 （7）派生性质：平滑性，柔软性，均染性，抗静电性，杀菌性。,防锈工艺2-2表面活性剂,沈阳理工大学应用化学教研室,
