表面活性剂 第6章
第6章引气剂ppt课件
H O 2 2 漂 白
产品
测含固率
三、木质素磺酸盐类引气剂
木质素磺酸盐是造纸工业的副产品，它在混凝土中
引入空气泡的性能较差，是一种较差的引气剂，但它具
有减水和缓凝作用，是一种引气缓凝减水剂，广泛作为 普通减水剂和缓凝剂使用。
四、石油磺酸盐类引气剂
该类引气剂是精炼石油的副产品。为了产生 轻油，将石油用硫酸处理，生产轻油后留下的残
它是我国上世纪后半叶的主要引气剂和发泡表面活性剂品种。
松香热聚物生产：
将松香与苯酚、硫酸等几种物质做原料，以适当的 比例混合投入反应釜，在70～80℃环境下反应6h后得到钠 盐缩合热聚物产品，即可得到松香热聚物类引气剂，是一
种棕褐色膏状体。
松香热聚ห้องสมุดไป่ตู้掺量一般为0.005~0.02%，混凝土的含气 量为3%~5%，减水率为8%左右。
渣中含有水溶性磺酸，再用氢氧化钠或三乙醇胺
中和得到的水溶性盐；
五、蛋白质盐类引气剂
蛋白质盐类是动物和皮革加工工业的副产品，
它是由羧酸和氨基酸复杂混合物的盐所组成， 这种引气剂使用的数量相当少。
六、脂肪酸和树脂酸及其盐类引气剂
该类引气剂可由不同原材料生产。 动物脂肪水解皂化可制得脂肪酸盐引气剂，其钙盐不溶
种类:
松香热聚物 松香皂（盐） 松香酸钠
1、松香热聚物
发展：
松香热聚物是世界上出现最早的发泡剂，由美国1937
年首创，称为“文沙”树脂（Vinso），1938年获得专利。
它是发泡剂的始祖。 文沙树脂最早是由松树的根部含木松香的浸出物经过
精制过程而得到的副产品。它最初的应用，是以产生的微
小气泡（称微沫）来改善混凝土的保水性，水工工程的抗 渗，寒冷地区路面及大坝施工的抗冻等。
第六章 表面活性物质,表面活性剂
6）聚氧乙烯烷基胺
x、y较小时，不溶于水而溶于油，但因有机胺结构， 可溶于低pH值的酸性水溶液。也因于此，它同时具有非 离子及阳离子活性剂的一些特性，如耐酸，不耐碱，可 杀菌等。x、y数目较大时，非离子特性上升，阳离子特 性下降，可与阴离子表活剂混合使用，常用于人造丝生 产中，改进纤维丝的强度，并保持喷丝孔结。
的洗涤剂、乳化。
4）苯酚聚氧乙烯醚（P型表活剂），n=1-30 5）Pluronic型表面活性剂 聚丙二醇与环氧乙烷加成物，最初以“聚醚”的商品 名出现，故称之为聚醚型非离子表面活性剂。
工业上习惯于用4个数字表示这一类活性剂，如 “2070”其分子式中a=c=53，b=34，4个数字中的头丙位 数20代表分子量约为2000，后两位数70代表聚氧乙烯部分 的分子量，占整个分子量的70%。
④磷酸酯盐 与硫酸酯盐相似，但有单酯盐和双酯盐两种。如：
用途：乳化剂，抗静电剂及抗蚀剂
优点：低泡，抗电解质及抗硬水性较强,
应用不多，生产较少。
2、阳（或正）离子表面活性剂 铵 盐 型
通式：[RNH3]+·CL- 或 RNH2·HAc
用途：酸性介质中作乳化、分散、润湿剂、浮选剂。
局限性：PH较高时（pH>7），自由胺易析出，失去表面活性
如月桂醇聚氧乙烯醚的合成
由于这类表面活性剂的亲油基不同，种类较多，可进一 步分类： 1）脂肪醇聚氧乙烯醚，R―O(C2H4O)nH 平平加型Perqqal R中的C原子数8-18 n=1-45 稳定性较好，较易生物降解，较好的水溶性，润滑性好。
2）脂肪酸聚氧乙烯酯RCOO(C2H4O)nH
制备：a与EO缩合 b与聚乙二醇脂化
第六章 表面活性物质
物质溶于水后，对水的表面张力的影响大致有三种情 况，如图6-1所示：
染整助剂 第六章 表面活性剂化学结构和性能的关系
（三）疏水基与表面活性剂性能的关系
1、疏水基的疏水性
全氟烃基＞硅氧烷基＞一般碳氢链基 脂肪族烷烃≥环烷烃＞脂肪族烯烃＞脂肪基芳香烃 ＞芳香烃＞带弱亲水基的烃基
2、 疏水基长度的影响
在同一品种的表面活性剂中，随疏水基碳链增长， 其溶解度、cmc减小，降低表面张力的能力增大。
3、疏水基支链的影响
分子大小相同，一般有分支结构的表面活性剂不易形成胶 团，其cmc比直链者高，但有分支者降低表面张力的能力较强， 即γcmc低。 有分支者具较好的润湿、渗透性能，但去污性能较差。
(CH2)7COOK
混合表面活性剂
HLB＝ WaHLBa+WbHLBb
Wa+Wb
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练
习
1、判断下列表面活性剂属哪种类型，并计算HLB值。
C16H33SO3Na C12H25 N(CH3)2 HCl
C12H25OSO3Na
2、30％的Tween20(HLB值为16.7)与63％的Span20 (HLB值为8.6)混合的表面活性剂的HLB值为多少？
（二）亲水基与表面活性剂性质关系
1、亲水基类型与表面活性剂性质的关系
不同亲水基对表面活性剂性能的影响主要在溶解性、化学稳定性、 生物降解性、安全性（毒性）、温和性（刺激性）等方面。
2、亲水基大小与表面活性剂性质关系 3、亲水基位置与表面活性剂性质的关系
亲水基类型与表面活性剂性质的关系
溶解性
离子型表面活性剂水溶性随温度升高而增加，具Krafft点； 非离子表面活性剂水溶性随温度升高而减小，具浊点。
4、疏水基数目的影响
季铵盐正离子表面活性剂中烷基链数目的影响与疏水链分支的 情况相似。
（四）表面活性剂分子大小与其性质的关系
第6章环境中的微界面过程PPT课件
RC NHO 3+ OHK1
RC NO HO 3+-
K2
COOR
NH2
低pH值
中等pH值
高pH值
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6.2 矿物微粒的界面过程
6.2.1 表面配位模型
1、金属氧化物微粒表面的配位作用 1）羟基化表面的物理化学过程 金属氧化物表面都含有≡MeOH基团，这是由于其表面离 子的配位不饱和，在水溶液中与水配位，水发生离解吸附而生 成羟基化表面。具体归纳如图2.1所示。
● 如果在四面体片层发生Si4+被Al3+同晶替代，过剩的负电荷 分布在一个四面体的三个表面氧原子上，这种电子是定域的， 因而使表面空穴具有较强的Lewis碱性，能与阳离子和偶极分子 发生较强的配位作用。K-云母和K-蛭石矿是这一配合作用的例 子。
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2、表面配位模型的基本要点
1）矿物微粒表面与溶质反应形成表面配合物，反应的方式类似 于均匀溶液中的配位反应；
有下列平衡：
≡MeOH + MZ+ MeOM(Z-1) + H+
*
K
s 1
2≡MeOH + MZ+ (MeO)2M(Z-2) + 2H+
*βs 2
例如：铁氧化物具有表面羟基，能够与金属离子相互作
用形成表面配位化合物
≡Fe–OH + Me2+ ≡Fe–OMe++ H+
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因此表面配位化合物的表观稳定常数分别为：
享顶角氧原子而形成表面空穴(图1.3)。
图1.3 硅氧四面体片层的表面空穴示意图
3）具有表面羟基
第6章+柔软剂(讲义)
第六章柔软剂6.1 概论6.1.1 柔软整理的概念柔软整理：在染整加工中，为了使织物具有滑爽、柔软的手感，提高成品质量的处理方法。
柔软整理的两种方法：机械柔软整理、柔软剂整理6.1.2 柔软剂用于织物柔软整理，使织物具有滑爽、柔软手感的化学助剂，称为柔软剂（softening agent; softener）6.1.3 织物柔软整理的原因1.天然纤维在后整理时，采用各种树脂，虽能防缩、防皱、快干、免烫，使织物具有某些合纤的优越性能，但手感变得比较糙硬，因此必须在树脂工作液中或在后处理浴中加入柔软剂进行整理2.腈纶、维纶纤维混纺的织物，经过高热处理手感一般都很糙硬，柔软整理成为不可缺少的工序3.毛纺、丝绸、针织等织物都需进行柔软整理。
4.最近超细纤维的不断开发．需要相应的超级柔软剂，以满足市场的需要6.1.4 柔软剂应用在纺织品上的目的:这种整理的主要目标是获得一种柔软的手感以方便纺织加工和提高服用性能。
通常，令人舒适的柔软手感是顾客在购买一件纺织品时的决定性依据。
因此，柔软手感被认为是影响纺织品销售的最重要因素。
近年来，柔软剂在纺织品加工中变得尤为重要，几乎每一种从纺织厂出来的纺织品都经过了柔软整理。
(1)获得需要的柔软性(通常可以被描述为:滑、顺从、超软、弹性、干爽、润滑);(2)增加技术性能,如:抗静电、亲水、弹性、缝纫性、摩擦牢度等。
(3)赋予合成纤维某种天然触感,通过提升纤维的二次效果(吸湿调节、平整度)来提高服用舒适性。
(4)改善加工性能。
此外,柔软剂也被用在起毛、防皱、缝纫及丝的卷绕等加工过程中。
6.1.5 织物柔软整理对柔软剂的要求(1)易操作；液态，易计量，稳定，易被预稀释；(2)与其他助剂有较好的相容性；(3)耐高温，在蒸汽处理下不挥发；(4)不泛黄；(5)不影响各项牢度，不色变；(6)低泡，对剪切力不敏感，不粘滚筒；(7)在浸染加工中均匀以及不影响加工液的总吸尽率；(8)对皮肤无害；(9)对人类和环境无害；(10)良好的生物降解性；(11)优良的运输和储存性；(12)优良的性价比6.2 柔软整理的机理6.2.1 降低纤维的表面张力纺织纤维是由线形高分子构成的比表面很大的物质，形状十分细长，分子链的柔顺性也较好。
表面活性剂习题与答案
第一章概述1.表面活性剂的定义在加入量很少时即能明显降低溶剂的表面张力，改变物系的界面状态，能够产生润湿、乳化、起泡、增溶及分散等一系列作用，从而达到实际应用的要求的一类物质。
2.表面活性剂的分类（按离子类型和亲水基的结构）离子类型：a.非离子型表面活性剂b.离子型表面活性剂（阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性表面活性剂）亲水基：羧酸盐型、磺酸酯盐型、磷酸酯盐型、胺盐型、季铵盐、鎓盐型、多羧基型、聚氧乙烯型第二章表面活性剂的作用原理表面活性、表面活性物质、表面活性剂？因溶质在表面发生吸附（正吸附）而使溶液表面张力降低的性质被称为表面活性，这类物质被称为表面活性物质。
表面活性剂：是一类表面活性物质，其在浓度极低时能明显降低溶液表面张力的物质。
表面活性如何表征？假如ψ。
是水或溶剂的表面张力，ψ为加入表面活性剂后溶液的表面张力，则表面（界面）张力降低值π可表现为π5ψ。
2ψ，在稀水溶液中可以用表面张力降低值与溶液浓度的比值π/c来衡量溶质的表面活性。
当物质的浓度c很小时，ψ-c略成直线，每增加一个–CH2，π/c增加为原来的3倍。
表面活性剂的两大性质是什么？如何解释？两大性质：降低表面张力和胶束的形成降低表面张力：是由亲水、亲油基团相互作用、共同决定的性质，表面活性剂分子吸附于液体表面，用表面自由能低的分子覆盖了表面自由能高的溶剂分子，因此溶液的表面张力降低胶束的形成：达到吸附饱和，表面活性剂的浓度再增加，其分子会在溶液内部采取另一种排列方式，即形成胶束。
什么是临界胶束浓度及其测定方法？开始形成胶束的最低浓度被称为临界胶束浓度（critical micelle concentration,简写为cmc）。
测量依据：表面张力、电导率等性质随着表面活性剂浓度的变化，上述性质发生突变的浓度。
1、表面张力法：表面活性剂水溶液的表面张力开始时随溶液浓度的增加急剧下降，到达一定浓度（即cmc）后变化缓慢或不再变化。
大学表面活性剂复习资料（考试用）
大学表面活性剂复习资料（考试用）表面活性剂化学复习资料名词解释题目第一章表面活性剂的概述1.表面：液体或固体和气体的接触面。
（物质和它产生的蒸汽或者真空接触的面）2. 界面：液体与液体，固体与固体或液体的接触面。
（物质相与相之间的分界面称之为界面）3. 表面张力：指垂直通过液面上任一单位长度、与液面相切的收缩表面的力（N/m）。
4. 表面自由能：指液体增加单位表面上所需做的可逆功，或恒温恒压下增加单位表面积时体系自由能的增值，或单位表面上的分子比体相内部同分子量所具有的自由能过剩值，称为表面自由能（J/m2）。
5. 表面活性：在液体中加入某种物质使液体表面张力降低的性质叫表面活性。
如肥皂中的脂肪酸钠，洗衣粉中的烷基苯磺酸钠等。
6. 表面活性剂：是指在某液体中加入少量某物质时就能使液体表面张力急剧降低，并且产生一系列应用功能，该物质即为表面活性剂。
第二章表面活性剂的作用原理1. 吸附：表面上活性剂这种从水内部迁至表面，在表面富集的过程叫吸附。
2. 低表面能固体：表面活性剂的表面能<100mJ/m2的物质3. 高表面能固体：表面活性剂的表面能>100mJ/m2的物质。
4. 胶束：两亲分子溶解在水中达一定浓度时，其非极性部分会互相吸引，从而使得分子自发形成有序的聚集体，使憎水基向里、亲水基向外，减小了憎水基与水分子的接触，使体系能量下降，这种多分子有序聚集体称为胶束。
（2）反胶束：表面活性剂在有机溶剂中形成极性头向内，非极性头尾朝外的含有水分子内核的聚集体，称为反胶团。
（3）临界胶束浓度：表面活性剂溶液的表面张力随着活性剂浓度的增加而急剧地降低，但是当浓度增加到一定值后，表面张力随溶液浓度的增加而变化不大，此时表面活性剂从分子或离子分散状态缔合成稳定的胶束，从而引起溶液的高频电导、渗透压、电导率等各种性能发生明显的突变，这个开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度(CMC)。
（4）亲水-亲油平衡值（HLB）：系表面活性剂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。
第6章润湿作用
ALVcos
0< <900时A>0
第6章润湿作用
1.硬固体表面的浸湿
1)硬固体表面的完全浸湿 实质是固-气界面完全被固-液界面所代替，而液体表面 在浸湿过程中无变化。
第6章润湿作用
2)硬固体的部分浸湿
同一体系，W a >Wi>S。 第6章润湿作用
6.3固体表面的润湿性
无机固体如金属、金属氧化物、硫化物、无机盐 等，常被称为高能表面。200-5000mJ.m-2 固体有机物及高聚物的表面能与一般液体不相上 下，被称为低能表面。<100mJ.m-2
第6章润湿作用
6.3.1低能表面的润湿性质
图6-9 Zisma第n6图章润与湿作 用c
第6章润湿作用
润湿临界表面张力数据可以看出以下一些规律
1)高分子固体的润湿性质与其分子的元素组成有关。 在其引入氟原子时会使变小，而引入其他杂质原子 时升高，
杂原子使其润湿能力增加的顺序如下：
F＜H＜Cl＜Br＜I＜O＜N。
同一原子取代越多则效果愈明显。
(2)有机物质中含有极性基团时升高。
(3)附有表面活性物质的单分子层的玻璃或金属显示
S>0，即固液粘附功大于液体内部内聚功时，铺展润湿 是一个自发过程，液体可以自行铺展于固体表面。
SSV S LLV A LV
S>0,A>
LV，即固液粘附张力大于液体表面张力即可发生铺展过程。
第6章润湿作用
2.液体在液体表面上的铺展
SO /WWOWO
当SO/W>0时，即恒温恒压下体系表面自由焓降低，
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微乳液
在油、水、表面活性剂体系中，加入一定量的 极性有机物，一般是醇类，形成微乳液。是透 明、稳定的、各向同性的分散体系。
液珠大小 透光性
乳状液 >100 nm
不透明
微乳液 10-100 nm
透明
稳定性
不稳定
稳定
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微乳液体系具有两个特点： ① 超低界面张力，小于10- 3 mN／m； ② 它能同时增溶油和水。
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4．溶致液晶
溶致液晶是表面活性剂在溶液中达到一定浓度 所形成的，其特征是长程有序，而短程无序。
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5．囊泡
在水溶液中，疏水链向里靠 在一起，亲水基朝外向着水。
囊泡是一种球形或椭球形的单室或多室的封闭 双层结构。囊泡不像单层胶束那样易变形，又 能提供比胶束更大的内室。
与水直接接触。21来自状胶束2020/12/22
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蠕虫状胶束(Worm-Like Micelle)
阳离子表面活性剂：如十六烷基三甲基溴(氯)化铵，在溴化钾 或者水杨酸钠溶液中， 202非0烯/12离(/262子)醚：和不十同六链烷长基的聚聚氧氧乙乙烯烯(的6)混醚合的体混系合，胶如束十二烷基聚氧乙23
程”。 2020/12/22
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疏水作用的本质：一般常归之于溶质分子非极 性基团周围形成了更有序的水结构，非极性基 自相缔合而水结构解体，大量水分子变为无序 状态，于是Δ S有较大正值。
疏水效应和Δ S的较大正值还有另外解释：在水 溶液中，非极性基的分子运动受到周围水分子 网络结构的限制，而在缔合体内部则有较大自 由度。
层状胶团或层状液晶
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弯曲封闭起来则形成囊泡
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6.1.3 分子有序组合体的形成机制
两亲分子在水介质中(或在界面)形成有序组合体 的根本原因：疏水基的疏水效应。
熵驱动
G=H–TS ΔG = Δ H – T ΔS
“疏水效应”： ΔS有较大正值，体系有较大的自有
序变为无序的趋势，故“疏水作用”为“熵驱动过
表面活性剂在界面上发生相对聚集的这种现 象即称为“吸附”.
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（a）是极稀溶液，界面上 没聚集很多的表面活性剂， 空气和水直接接触，水的表 面张力下降不多，接近于纯 水的状态。
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（b）浓度相对升高，很快地聚集 到水表面上，即表面吸附量大 为增加、空气和水的接触相对 减少，水表面张力下降。
2
分子有序组合体在结构上的一个共同特点：
是它们的质点大小或聚集分子层厚度已接近纳米 数量级， 可以提供一个合适场所与条件，形成纳米数量级 的超细微粒。
“量子尺寸效应”：分子聚集体本身、形成的超 细微粒，表现出与大块物质迥异的特性。
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1．胶束形成和界面吸附
当表面活性剂分子溶于水中时，其亲水基有进 入溶液中的倾向，而疏水基有趋向离开水而伸 向空气中。结果表面活性剂分子由于受到疏水 作用而在两相界面上发生相对聚集。
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（c）表面活性剂浓度逐渐升高，表面活性剂分子间没 有空隙，密集于液面上，表面吸附达饱和，形成了单 分子吸附膜。空气与水处于完全隔离状态。
水表面张力急剧下降。
在溶液内部，以疏水基互相靠拢，形成球形胶束。
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胶束/胶团：疏水基向里、亲水基向外(朝水)，减
小了疏水基与水分子的接触，使体系能量下降。
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在界面上的分子有序组合体 单分子层
界面 多分子层 类脂黑膜
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1. 单分子层 （ Langmuir 单分子膜）
形成单分子层的物质，大多数是烃链中碳原子 数等于或大于12的表面活性剂分子。
单分子层中存在着气态、液态和固态。
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2. 多层聚集体
层状胶束
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分子有序组合体再聚集形成更高级的结构
在各种物理化学因素(如浓度、温度、无机盐等添 加剂)作用下，分子有序组合体还可再聚集形成更 为高级的复杂聚集结构，称为有序高级结构分子 聚集体。
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图6.1 在水中胶束的各种结构 (p.160)
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6.1.4 影响分子有序组合体大小和形状的因素
影响分子有序组合体大小和形状的主要因素： 有表面活性剂的分子结构、浓度、温度、无机 电解质及极性有机添加剂等。
垂直提拉法：多层聚集体是把一个干净的基片浸入单 分子层覆盖着的液体后再拉出。
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2. 多层聚集体
这样连续多次就形成了三种形式的多层聚集体： X形，Y形和Z形。
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3. 类脂黑膜 (Black Liquid Membrane，BLM)
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卵磷脂
(O／W型胶束)
球状
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2．反向胶束 (反胶束)
在非极性溶剂(油溶液)中，形成反胶束。亲水基向里， 疏水链朝外。
(W／O型胶束)
反胶束模型图
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3．乳状液和微乳液
在油、水混合体系，加入表面活性剂形成乳状液。 疏水链朝向油相，亲水基向水相。
O / W 型乳状液
W / O 型乳状液
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类脂黑膜的制备是把类脂的有机溶液分布到含 有水相的针孔上。最初形成的类脂相当厚，然 后渐渐变薄，最终变成黑色的类脂膜。
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分子有序组合体的形态和结构
随着亲水基不同和浓度不同，形成的胶束可呈现 球状、层状、棒状等多种形状。
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球状
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n＝30-40, 带电的极性基在胶束外壳，
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6.1.2 分子有序组合体的基本结构特征 (p.157)
共同的特点：由表面活性剂分子或离子以其极性基 向着水、非极性基远离水或向着非水溶剂形成的。
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共同的基础结构单元：定向排列的两亲分子单层。
不同的是结构单元的弯曲特性和多个结构单元间的 组合关系。
单分子层
弯曲封闭起来形成胶束、反胶束
第6章 表面活性剂在溶 液中的自聚
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6.1 分子有序组合体
分子有序组合体 有序分子组合体
(organized molecular assemblies)
表面活性剂分子由于疏水作用在界面、溶液内部 自聚形成，结构、形态和大小不同。
例如：单分子层 胶束 / 胶团
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