1、表面活性剂的功能和应用1、简述增溶作用的方式。非极性分子在胶团内核的增溶。饱和脂肪烃、环烷烃及苯等 不易极化的非极性有机化合物 ，一般被加溶于胶团的 内核 中，就像溶于非极性碳氢化合物液体中一样，紫外光谱或核磁共振谱表明被加溶物处于非极性环境中，X 射线表明在加溶后胶团变大。 2）在表面活性剂分子间的增溶：对于分子结构与表面活性剂相似的极性有机化合物，如长链的醇、氨、脂肪酸和极性染料等两性分子，则是增溶于胶束的栅栏之间，这种方式增溶后胶束并不变大。3）在 胶束表面的吸附增溶，即吸附增溶。是既不溶于水也不溶于非极性烃的小分子极性有机化合物在胶束表面的增溶。 4） 聚氧乙烯链间的增溶：以聚氧乙烯基
2、为亲水基团的非离子表面活性剂，通常将被增溶物包藏在胶束外层的聚氧乙烯链中。2、论述增溶作用的影响因素。 表面活性剂的化学结构：具有同样疏水基的表面活性剂，其增溶量有如下次序：非离子型阳离子型阴离子型； 胶束越大，对于增溶到胶束内部的物质增溶量越大； 亲油基部分带有分支结构的表面活性剂增溶作用较直链的小； 带有不饱和结构的表面活性剂，或在活性剂分子上引入第二极性基团时，对烃类的增溶作用减小，而对长链极性物增溶作用增加。 2）被增溶物质的化学结构：脂肪烃与烷基芳烃被增溶的程度随其链长的增加而减小，随不饱和度及环化程度的增加而增大； 带支链的饱和化合物与相应的直链异构体增溶量大致相同。 3）温度的影
3、响：多数情况下，温度越高，增溶作用越大。 4）添加无机电解质的影响：离子型表面活性剂溶液中加入无机电解质,可增加烃类化合物的增溶程度，但使极性有机物的增溶程度减少。 5）有机物添加剂的影响：向表面活性剂中加烃类等非极性化合物，会使其增溶于表面活性剂胶束内部，使胶束胀大，有利于极性有机物插入胶束的“栅栏” 中，即提高了极性有机物的增溶程度。反之，添加极性有机物后，增溶于胶束的“栅栏 ”中，使非极性碳氢化合物增溶的空间变大，增溶量增加。3、乳状液的类型及鉴别方法。乳状液分为以下几类：（1）水包油型：以 O/W 表示，内相为油，外相为水，如牛奶等。（2）油包水型：以 W/O 表示，内相为水，外相为油
4、，如原油等。（3）多重乳状液：以 W/O/W 或 O/W/O 表示。 乳状液的鉴别方法：1稀释法 ：若乳状液很易为水稀释则该乳状液为 O/W 型，相反不易相混则为 W/O 型乳状液。2滤纸润湿法 ：一般滤纸能被水润湿而不为油润湿，因此往上滴加少量乳状液，若液体很快展开并留下散落细小油滴，则此乳状液为 O/W 型乳状液，否则为 W/O 型乳状液。3电导法 ： 电导法的原理基于这样的事实，即一般情况下水比油的电导值高得多。4染色法：染料有油溶性和水溶性之分，前者能溶于油使之染色，后者能溶于水使之染色。 4、影响乳状液稳定性的因素。表面张力：乳状液是一种热力学不稳定体系。 低的油 -水界面张力有助于
5、体系的稳定 ，通常的办法是加入表面活性剂，以降低体系界面张力。2）界面膜的性质：界面膜的强度和紧密程度是决定乳状液稳定性的重要因素之一。为了得到高强度的界面膜和稳定的乳状液： 使用足量的乳化剂；选择适宜分子结构的乳化剂。3）界面电荷：液滴表面的电荷密度越大，乳状液的稳定性越高。4）分散介质的黏度：乳状液分散介质的黏度越大，分散相液滴运动速度越慢，有利于乳状液的稳定。许多能溶于分散介质中的 高分子物质 常用来作 增稠剂 ，以提高乳状液的稳定性。5）.5 固体粉末的加入：固体只有处于油水界面时才能起到稳定作用。这要求它既能被水润湿，又能被油润湿，否则不能排列在液滴表面，而是会完全处于水相或者油相。
6、5、如何制备乳化剂（包括加入方法、乳化剂的选择、乳化设备的选择）加入方法：1.剂在水中法：将乳化剂直接溶于水中，在激烈搅拌下将油加入。2. 剂在油中法（转相乳化法）：将乳化剂加入油相，在激烈搅拌下加入水。3. 瞬间成皂法：将脂肪酸溶于油中，碱溶于水中，然后在剧烈搅拌下将两相混合，界面上瞬间生成了脂肪酸盐，得到乳状液。4 混合膜生成法： 使用混合乳化剂 ，一个亲水，另一个亲油，将亲水乳化剂溶于水中，亲油乳化剂溶于油中。在剧烈搅拌下，将油水混合，两种乳化剂在界面上形成混合膜。 5.轮流加液法：将水和油轮流加入乳化剂，每次只加少量。乳化剂的选择：1.HLB 值法：每个乳化体系都可以通过实验确定其最为
7、适宜的乳化剂的 HLB 值，根据此值可以确定乳化剂的种类和比例，如果单一表面活性剂不能满足要求，可以根据 HLB 值的加和性，选择两种或多种表面活性剂混合使用。2.PIT 法：所谓相转变温度（PIT ）是指在某种特定体系中，表面活性剂的亲水、亲油性质达到平衡时的温度。确定方法是，在等量的油和水中加入 3%5%的表面活性剂，配置成 O/W型转变为 W/O 型时的温度即为此体系的相转变温度。乳化设备的选择：1.搅拌器：设备简单，操作方便，适用于多种体系，但只能生产较粗的乳状液。 2.胶体磨和均化器：制备的乳状液液珠细小，分散度高，乳状液的稳定性好。3.超声波乳化器：一般都在实验室使用，在工业上使用
8、成本太高。6.润湿过程分为三类：润湿过程可以分为三类，即：粘湿、浸湿和铺展。1.沾湿过程：液体与固体从不接触到接触，使部分液 -气界面和固-气界面转变成新的固 -液界面的过程。发生条件为： 2.浸湿过程：在恒温恒压可逆情况下，将具有单位表面积的固体浸入液体中，气固界面转变为液固界面的过程称为浸湿过程。发生条件为 3.铺展过程：等温、等压条件下，单位面积的液固界面取代了单位面积的气固界面并产生了单位面积的气液界面，这种过程称为铺展过程.发生条件为： 。7.表面活性剂的润湿作用如何表现。表面活性剂的润湿作用具体表现在两个方面：1）在固体表面发生的吸附：表面活性剂以极性基团朝向固体，非极性基团朝向气
9、体吸附于固体表面，形成定向排列吸附层，使自由能较高的故土表面被碳氢链覆盖转化为低能表面，达到改变润湿性能的目的。2）提高液体润湿能力：水在低能固体表面不能铺展，为改善体系的润湿性能，常在水中加入表面活性剂，降低水的表面张力，使其能润湿固体表面。8、影响泡沫稳定性的因素。1.表面张力： 低表面张力有利于泡沫的形成 ，但液体表面张力的大小是泡沫产生的重要条件，而非决定性因素。2.界面膜性质：界面膜的强度是决定泡沫稳定性的关键因素，取决于液膜的表面黏度，液膜弹性和膜内液体的黏度。3.表面张力的修复作用：是指泡沫的液膜受外界扰动或自动排液变薄时，会通过自身收缩或由其他部位补充来恢复原状的现象。4）表面
10、电荷:如果泡沫液膜的表面带有相同符号的电荷，当液膜受到挤压，气流冲击或重力排液使液膜变薄时，液膜的两个表面将会产生静电斥力作用，以阻止继续排液变薄，提高泡沫稳定性。5）泡内气体的扩散：气泡内气体扩散速度与液膜的性质和黏度有关，液膜黏度越高，表面吸附和分子排列越紧密，气体的相对透过率越低，气泡的排气越慢，泡沫越稳定。6）添加的表面活性剂的结构。9.简述泡沫的消除机理。1）使液膜局部表面张力降低：将消泡剂加入的到泡沫体系中后，消泡剂微滴浸入气泡液膜，顶替了原来液膜表面上的表面活性剂分子，使此处的表面张力降低得比原来液膜其他处的表面张力更低。由于泡沫周围液膜的表面张力高，将产生收缩力，从而使得表面张
11、力处的液膜被强烈的向四周牵引，延伸而伸长，变薄，最后破裂使气泡消除。2）破坏界面膜弹性使液膜失去自修复作用：界面膜的弹性是保证泡沫稳定性的因素，弹性越大，液膜具有越强的自修复能力，泡沫越稳定，在泡沫体系中加入聚氧乙烯、聚硅氧烷等表面张力极低的消泡剂，消泡剂进入泡沫液膜后，会使此处的液膜的表面张力降低至极低而失去弹性，当此处的液膜收到外界的扰动或冲击拉长，液膜面积增加，消泡剂的浓度减低，引起也跑到呃表面张力上升时，液膜不能产生有效的弹性收缩力来使自身的表面张力和厚度恢复，从而因失去修复作用而被破坏。3）降低液膜黏度：泡沫液膜的表面黏度越高，其强度也越高，排液速度越慢，同时液膜的透气性越低，更能阻
12、止泡内气体的扩散作用，从而达到延长泡沫寿命，提高泡沫稳定性的作用。4）固体颗粒的消泡作用：疏水性固体颗粒具有一定的消泡作用，当表面疏水的固体颗粒加入到泡沫体系中时，原吸附于泡沫液膜表面的表面活性剂分子以其疏水基吸附于固体颗粒的表面。其亲水基深入到液相，使固体颗粒表面转变为亲水性表面。于是，原泡沫液膜中的表面活性剂被固体颗粒携带进入液膜的水相，使液膜的表面活性浓度、表面黏度以及自修复能力降低，从而降低了泡沫的稳定性，缩短了泡沫的寿命。10.影响表面活性剂洗涤作用的因素。1.表面或表面张力：表面活性剂是洗涤液的主要成分，降低体系表面张力是表面活性剂非常重要的性质，大多数性能优良的表面活性剂都具有显
13、著降低体系表面张力的作用。在洗涤过程中，表面活性剂能使洗涤液具有较低的表面张力，这有利于洗涤液产生润湿作用，从而才有可能进一步起洗涤作用。2.表面活性剂在界面上的吸附状态：表面活性剂在界面上的吸附是影响洗涤效果的重要因素。表面活性剂在界面上的吸附是洗涤的最基本原因，没有吸附就没有表面活性剂的洗涤功能。当表面活性剂处于以疏水基吸附于固液界面，以极性头深入水相的吸附态时能够提高固体表面的呃润湿性，有利于洗涤过程的进行。3.表面活性剂的分子结构：表面活性剂的分子结构对洗涤效果有一定程度的影响，其中主要是非极性疏水链的长度。4.乳化与气泡作用：乳化作用在洗涤过程中起相当重要的作用，它可以使油污乳化并稳
14、定的分散悬浮于洗涤液中，有效地阻止了液体油污再沉积过程的发生，起泡作用对洗涤效果有一定的影响，但是二者之间并没有之间的关系。5.表面活性剂的增溶作用：表面活性剂的加溶作用是在表面活性剂溶液浓度大于 cmc 时发生的。 实际上，一般洗涤过程添加的表面活性剂的量并不多，其在洗涤液中的浓度很难达到临界胶束浓度。6）黏附强度：固体表面与洗涤剂间的黏附作用越强，越有利于污垢从固体表面的去除。洗涤剂与污垢的黏附作用越强，则越有利于阻止污垢的再沉积。11.表面活性剂在分散过程中的主要作用。（五点）1）降低液体介质的表面张力、固液界面张力和液体在固体上的接触角，提高其润湿性质和降低体系的界面能；同时可提高液体向固体粒子孔隙中的渗透速度，以利于表面活性剂在固体界面的吸附，并产生其他利于固体粒子聚集体粉碎、分散的作用。2）离子型表面活性剂在某些固体粒子上的吸附可增加粒子表面电势，提高粒子间的静电排斥作用，利于分散体系的稳定。3）在固体粒子表面上亲液基团朝向液相的表面活性剂中，定向吸附层的形成有利于提高疏液分散体系粒子的亲液性，有时也可以形成吸附溶剂化层。4）长链表面活性剂和聚合物大分子在粒子表面吸附形成厚吸附层，起到空间稳定作用。5）表面活性剂在固体表面结构缺陷上的吸附不仅可以降低界面能，而且能在表面上形成机械屏障，有利于固体研磨分散。
