最新乳状液、泡沫和湿润
合集下载
表面活性剂第四章乳状液与泡沫

02
表面活性剂能够稳定乳状液和泡沫,防止其破裂和聚结,从而
提高其在工业中的应用效果。
提高分散性和润湿性
03
表面活性剂能够提高固体颗粒的分散性和液体表面的润湿性,
有利于制备稳定的乳状液和泡沫。
THANKS
感谢观看
02 形成胶束
表面活性剂分子在溶液中聚集形成胶束,这些胶 束能够将油、水和固体颗粒包裹其中,从而稳定 乳状液。
03 防止液滴合并
表面活性剂分子在液滴表面形成保护层,防止液 滴合并,保持乳状液的稳定性。
表面活性剂在泡沫中的作用
降低界面张力
表面活性剂能够降低气-水界面张力,使气体更容易分散在水中, 形成稳定的泡沫。
稳定性定义
01
泡沫稳定性是指泡沫在一定时间内保持其结构和外观
的特性。
影响稳定性的因素
02 影响泡沫稳定性的因素包括表面活性剂的性质、液相
的粘度、气体的溶解度以及温度和压力等环境因素。
提高稳定性方法
03
通过选择适当的表面活性剂和调整溶液的物理性质,
可以提高泡沫的稳定性。
泡沫的破灭
破灭机制
泡沫的破灭可以由多种机制引起, 如重力、气体溶解度变化、液膜 破裂等。
乳状液类型
总结词
根据分散相和分散介质的类型,乳状液可分为水包油型(O/W)和油包水型(W/O) 两种类型。
详细描述
水包油型(O/W)乳状液是指水作为分散介质,油作为分散相的乳状液。这种类型的 乳状液通常外观呈透明或略带乳白色,广泛应用于化妆品、食品、医药等领域。油包水 型(W/O)乳状液则相反,油作为分散介质,水作为分散相,外观通常呈蓝黑色或暗
褐色,这种类型的乳状液在工业上有广泛应用,如涂料、油墨等领域。
乳状液

1. 乳状液的定义及类型
由两种(或两种以上) ●定义 由两种(或两种以上)不互溶或部分互溶的液体形成的 分散系统,称乳状液。示例:牛奶、含水石油、乳化农药、 分散系统,称乳状液。示例:牛奶、含水石油、乳化农药、化妆 食品(如蛋黄酱)、 )、乳化炸药等皆属此类 品、食品(如蛋黄酱)、乳化炸药等皆属此类 乳状液中一相为水, 表示。 ●类型 乳状液中一相为水,用“W”表示。另一相为有机物, 表示 另一相为有机物, 如苯、苯胺、煤油,皆称为“ 表示。 如苯、苯胺、煤油,皆称为“油”,用“O”表示。油作为不连续 表示 相分散在水中, 水包油型, 表示; 相分散在水中,称水包油型,用O/W表示;水作为不连续相分 / 表示 散在油中, 油包水型, 表示。 散在油中,称油包水型,用W/O表示。多重型,例,W/O/W / 表示 多重型,
(3)破乳技术 )
——引入 工业生产中常遇到破乳问题, 如采出的原油是 / O 引入 工业生产中常遇到破乳问题,如采出的原油是W/ 型乳状液,必须破乳脱水后才能进炼油厂加工。 型乳状液,必须破乳脱水后才能进炼油厂加工。常用的破乳方法有
2012-4-23 10
在一些乳状液中添加无机盐会引起破乳作用, ●添加无机盐 在一些乳状液中添加无机盐会引起破乳作用, 对不同的乳化剂, 对不同的乳化剂,作用机理有所不同 ●温度变化 ——升温 可增加乳化剂的溶解度,降低在界面的吸附量,削 升温 可增加乳化剂的溶解度,降低在界面的吸附量, 弱保护膜;升温还可降低外相粘度,增加液滴碰撞机会, 弱保护膜;升温还可降低外相粘度,增加液滴碰撞机会,利于破乳 ——冷冻 也能破乳。非离子型乳化剂的乳状液在相转变温度 冷冻 也能破乳。 时处于不稳定状态, 时处于不稳定状态,不充分搅拌就会破乳 以碱性皂作为乳化剂的乳状液中添加酸, ●添加酸 以碱性皂作为乳化剂的乳状液中添加酸,皂变为脂 肪酸析出, 肪酸析出,失去乳化作用而破乳 用分散相易润湿的过滤材料过滤乳状液, ●过滤 用分散相易润湿的过滤材料过滤乳状液,液滴润湿过 滤材料聚集成薄膜,导致乳状液破坏。 滤材料聚集成薄膜,导致乳状液破坏。例,W/O型乳状液通过填 / 型乳状液通过填 充碳酸钙的过滤层, / 型乳状液通过塑料网 型乳状液通过塑料网, 充碳酸钙的过滤层,O/W型乳状液通过塑料网,都可能会引起破 乳
第六章乳状液

二、乳状液的类型 油包水型乳状液(W/O):内相是水,外相 为油的乳状液称之为油包水型乳状液。 水包油型乳状液(O/W):内相呈油,外相 是水的乳状液称之为水包油型乳状液。 乳状液一般外观呈乳白色,似牛奶状,因此 得名为乳状液。
三、乳状液的制备及形成机理 1 、乳状液的制备 (1)分散介质投入到分散相中 (2)分散相投入到大量分散介质中 (3)机械乳化法 用人工或机械搅拌或用胶体磨使分散质 分散到分散介质中形成乳状液。这种方法 最常见。例如:钻井液体系配制,乳液消 泡剂配制等。
3 、电导法 用电导率仪测定乳状液的电导率,电导率高 者为O/W型,电导率低者为W/O型。 4 、荧光法 发光者为W/O型,否则为O/W型。 5、 滤纸湿润法 此方法对用重油制成的乳状液的鉴别十分有 效。将一滴乳状液放在滤纸上,若液滴快 速向外铺开,在中心留下一小滴油,则为 O/W型,若铺展展不开则为W/O型。
2、 HLB值法和其它方法相结合 (1)考虑乳化剂的离子类型 如被乳化物与乳化剂带同种电荷,乳化剂就 不易吸附 在被乳化物上。 (2)用疏水基和被乳化物结构相似的乳化剂 例如:乳化石蜡时,选择乳化剂时,亲油 基一端碳链较长,且为直链,乳化效果会 更好些。即直链烷基磺酸盐或直链烷基硫 酸盐较支链的好
(4)乳状液分散介质的黏度 )
根据Stocks公式,液滴的运动速度v 根据Stocks公式,液滴的运动速度v可表示为 Stocks公式
2r ( ρ1 − ρ 2 ) v= 9η
2
可见分散介质黏度越大,液滴布朗运动的速度越慢, 可见分散介质黏度越大,液滴布朗运动的速度越慢,减 少了液滴之间相互碰撞的概率,有利于乳状液的稳定。 少了液滴之间相互碰撞的概率,有利于乳状液的稳定。
选择两种乳化剂:主乳化剂为失水山梨醇棕 榈酸脂聚氧乙烯醚tw-80,HLB=15.6; 辅乳化剂失水山梨醇硬脂酸酯sp-65, HLB=2.1。 设辅乳化剂用量为1份,主乳化剂用量为x份 混合乳化剂值=
第八章_乳状液与泡沫

c. 油/水
固/油 固/水 固体完全处于油水界面
或三个界面中没有一个大于另两者之和
§8-4 影响乳状液类型的因素
一、相体积与乳状液液类型
由立体几何计算,最紧密堆积的液珠体积只能是总体 积的74.02%,若分散相体积大于74.02%时,乳状液会破坏 变型。 水<26%时,只能形成W/O 乳状液 水>74%时,只能形成O/W 乳状液 水26~74%时,则可能形成O/W或W/O乳状液 在多数情况下,液球大小不一,甚至内相是多面体结 构,则相体积和类型的关系不符合上述规律。
第八章 乳状液与泡沫
1
§8-1 乳状液
一、定义
乳状液:是至少有一种液体以液滴的形式分散在另一种液体之中
形成的体系。 分散的液球一般大于0.1μm,其稳定性因为表活剂或固体粉末的
存在而大大增强。通常将乳状液中以液珠形式存在一相称为内相(分
散相或不连续相),另一相称外相(分散介质或连续相)。 乳状液总有一相是水(或水溶液),以W表示。另一相是与水不 相溶的有机液体,简称为“油”相,以O表示。外相为水,内相为油 的乳状液称为水包油乳状液,用“O/W”表示,内相为水、外相为油 的乳状液称为油包水乳状液,用“W/O”表示。
§8-8 乳状液的不稳定性—分层-变型-破乳
一、变型的影响
1、乳化剂类型的变更 按楔子理论,乳化剂的构型是决定乳状液类型的重要因 素,如果某一乳化剂从一种构型转变为另一种构型,就会导 致乳状液的变型。例如,用钠皂稳定的乳状液是O/W型的, 加入足够量的二价正离子(如Ca2+、Mg2+等)或三价正离子 (或Al3+)能使乳状液变成W/O型。这是因为有下列化学反 应发生: 2Na·皂+Mg2+ → Mg·皂+2Na+ 2、相体积的影响 从相体积与乳状液的类型关系已知,乳状液的内相体积 占总体积的74%以下的体系是稳定的,如果再不断加入内相 液体,其体积超过74%,内相有可能将转变为外相,乳状液 就发生变型。
微乳液

中相微乳状液的特点: 中相微乳状液的特点: •同时增溶油和水,可达60%~70% •存在两个界面且界面张力均很低,约<10-2 mN/m •大部分表面活性剂存在于中相微乳状液相中 在石油工业中,中相微乳状液的驱油效率最高,可达90%。 通过测定相图和界面张力,来研究影响因素。
水-表面活性剂-助表面活性剂三元系一般相图 表面活性剂各向同性单相区 各向异性 单相区
搅拌就形成O/W型乳液。农药常用此法。 型乳液。农药常用此法。 搅拌就形成 型乳液
• 界面复合物生成法:将两种乳化剂分别溶入油、水相, 界面复合物生成法:将两种乳化剂分别溶入油、水相,
再混合搅拌,使两种乳化剂在界面上形成稳定复合物。 再混合搅拌,使两种乳化剂在界面上形成稳定复合物。
• 轮流加液法:将水和油轮流加入乳化剂中,每次少量加入, 轮流加液法:将水和油轮流加入乳化剂中,每次少量加入,
由油酸钾和戊酸可制得苯和水的透明混合物, 由油酸钾和戊酸可制得苯和水的透明混合物, 由此而提出逆胶束模型
• 1959年,Schulman采用了 年 采用了 微乳状液的名称
水池 直径小于 100nm 的 热力 直径小于100nm 学稳定系统; 学稳定系统 ; 表面活性剂和 助剂在水和油中溶解度都很 助剂 在水和油中溶解度都很 界面张力接近于零。 小;界面张力接近于零。
形成O/W型或 型或W/O型乳状液。食品工业常用此法。 型乳状液。 形成 型或 型乳状液 食品工业常用此法。
影响分散度的因素( 影响分散度的因素(1)
• 分散方法:
分散方法与液滴大小
分散方法 桨搅拌 胶体磨 均化器 液体大小 / µm 1%乳化剂 5%乳化剂 10%乳化剂 3~8 2~5 不乳化 6~9 4~7 3~5 1~3 1~3 1~3
第五章 乳状液 PPT

水
水
油
油
水
水
油
油
2、乳状液的特点
多相体系,相界面积大,表面自由能高,热力学 不稳定系统。
稳定乳状液的因素
乳化剂 固体粉末 天然物质
在分散相周围形成坚固的保护膜; 降低界面张力; 形成双电层。
乳化剂(emulsifier): 能使乳状液较稳定存在的物质。 乳化作用:乳化剂能使乳状液比较稳定存在的作用。
剂。这些化合物的分子量大,在界面上不能整齐排列,虽然 降低界面张力不多,但它们能被吸附在油水界面上,既可以 改进界面膜的机械性质,又能增加分散相和分散介质的亲和 力,因而提高了乳状液的稳定性。 常用的高聚物乳化剂有聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠盐以及聚 醚型非离子表面活性物质等。其中有些分子量很大,能提高 O/W型乳状液水相的粘度,增加乳状液的稳定性。
工业上,为提高乳状液的黏度,常加入某些特殊组 分,如天然或合成的增稠剂。
5、 液滴大小及其分布
乳状液液滴的大小及其分布对乳状液的稳定性有 很大的影响,液滴尺寸范围越窄越稳定。当平均粒子 直径相同时,单分散的乳状液比多分散的稳定。
6、粉末乳化剂的稳定作用
许多固体粉末如黏土、炭黑等是良好的乳化剂。粉 末乳化剂和通常的表面活性剂一样,只有当它们处在 内外相界面上时才能起到乳化剂的作用。
油 水
W/O型
例外:一价银肥皂,作为乳化剂形成W/O型乳状液。
液滴聚结速度
将油、水、乳化剂共存的体系进行搅拌时,乳 化剂吸附于油水界面,形成的油滴、水滴都有自发聚 结减小表面能的趋势。在界面吸附层中的乳化剂,其 亲水基有抑制油滴聚结的作用,其亲油基则阻碍水滴 聚结。
乳化剂溶解度
定温下,将乳化剂在水相和油相中的溶解度之比定 义为分配系数。
9.7乳状液,泡沫和气溶胶

二、泡沫
2. 消泡 物理消泡法: 升温或降温,照射,机械法(气流、超声波、过滤) 化学消泡法: 消泡剂改变pH、盐析、与发泡剂反应 作用机制有: (1) 起泡剂脱附 (2) 降低液膜粘度 (3) 抑止泡沫形成
三、气溶胶
1. 分类和粒径
按分散相分: 固体气溶胶 液体气溶胶 按形成方法分: 分散气溶胶 如固体粉碎(粉尘)、液体雾化 凝聚气溶胶 如烟、雾 粒径:10-7~10-4 m 气溶胶带电性质: 捕获大气中带电粒子而荷电,雷电与此有关。
2. 医药中应用 气雾剂:药物+抛射剂+附加剂 粉雾剂:药物微粒 3. 大气污染
再见!
返回
一ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 乳状液
2.乳化剂的作用 ——稳定乳剂 (1) 降低界面张力:处于较低能量状态
(2) 形成界面膜:形成一定机械强度
(3) 形成双电层:电性斥力 (4) 固体粉末的稳定作用:形成良好界面膜
一、 乳状液
3.决定乳状液类型的因素 (1) 乳化剂的界面张力:
膜-水 大,膜向水相弯曲,易形成W/O型 膜-油 大,膜向油相弯曲,易形成O/W型
第七节 乳状液、泡沫和气溶胶
一、 乳状液
1.乳状液的类型
乳状液:不相溶的液体相互分散形成的系统 内相:被分散相 外相:分散介质 类型:水包油(O/W)、油包水(W/O)
水 油
油
水
鉴别类型方法: 稀释法 :能被水相稀释,为O/W型;能被油相稀释,为W/O型 染色法 :外相被油性染料染色,为W/O型; 外相被水性染料染色,为O/W型; 电导法:电导大,为O/W型;电导小,为W/O型
微乳与普通乳状液有二个显著不同:
(1) 微乳是热力学稳定系统 (2) 微乳外观均匀透明
第5章 乳状液及微乳状液 --乳状液和泡沫

乳状液类型的鉴别方法
• 稀释法 • 染料法 • 电导法 • 滤纸润湿法
鉴别乳状液方法: 1.稀释法
水加到O/W乳状液中,乳状液被稀释; 若水加到W/O型乳状液中,乳状液变稠,甚至被破坏。
如牛奶能被水稀释, 所以它是O/W型乳状液。
鉴别乳状液方法: 2.染色法
将极微量的油溶性染料加到乳状液中:
1. 若整个乳状液带有染料颜色的是W/O
水
一价碱金属皂类,形状是:
亲水端为大头,作为乳化剂时,
油
容易形成O/W型乳状液。
二价碱金属皂类,极性基团为:
亲水端为小头,作为乳化剂,容易 形成W/O型乳状液
油 水
例外:一价银肥皂,作为乳化剂形成W/O型乳状液
影响乳状液类型的因素
液滴聚结动力学因素说
1957年Davis提出,乳状液的类型取决于两种液滴的聚结 速度。在乳化剂、油、水一起摇荡时,油相与水相都破裂成液
= 7 + 0.33×7+1.9 ➖0.475×12 = 11.21 - 5.7 = 5.51 (6) HLB = E/5 = MH/M×100/5 = MH/M×20
=方法(1)结果=13.40 实验测试HLB值:12.0 ~ 12.50
HLB将表面活性剂结构与乳化效率之间的关系定量地表示出来。 这种数值主要来自经验值,虽然有时会有偏差,但仍有其实用价值。
第五章 乳状液及微乳状液
第一节 乳化作用及乳状液的类型
乳化作用(emulsification):在一定条件下使不相混溶的两种液体形成有一 定稳定性的液液分散体系的作用。 乳状液(emulsion):被分散的液体(分散相)以小液珠的形式分散于另一连 续的液体介质(分散介质)中,这种一种液体以小液珠形式分散于与其不相 混溶的另一种液体中所构成的热力学不稳定体系;一般分散相的直径大于 100 nm,是一种粗粒分散系统。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
增溶作用的本质: 由于胶团的特殊结构,从它的内核到水相提 供了从非极性到极性环境的全过渡。因此,各类 极性或非极性的难溶有机物都可以找到适合的溶 解环境,而存在于胶团中。由于胶团粒子一般小 于0.1μm,加溶后的胶团溶液仍是透明液体。
增溶量的测定方法 向100mL已标定浓度的表面活性剂溶液
中由滴定管滴加被增溶物,当达到饱和时 被增溶物析出,溶液变浑浊,此时已滴入 溶液中的被增溶物的物质的量即为增溶量。
有机添加剂的影响 非极性化合物加溶于表面活性剂溶液中,会
使胶团胀大,不太大的烃分子会插入定向排列的 表面活性剂分子疏水基间,使胶团变得疏松,有 利于极性有机物的加溶。
与之相反,溶液中加溶了极性有机物,也会 有利于非极性有机物的加溶。一般来说,极性有 机物碳氢链越长、极性越小、越不易形成氢键 的,使非极性有机物的加溶量越大。
(4)增溶于胶团的极性基层
对短链芳香烃类的苯、乙苯等较易极化的 碳氢化合物,开始加溶时被吸附于胶团-水界面
处,加溶量增多后,插入定向排列的表面活性剂 极性基之间,进而更深地进入胶团内核。
在聚氧乙烯基为亲水基的非离子表面活性剂 胶团溶液中,苯加溶于胶团的聚氧乙烯外壳中 (图d)。
上述四种加溶方式,其增量的规律:d>b> a>c。
3.1.3.4 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。 原因:无机电解质的增加抑制离子型表面活性剂的电离, 降低其水溶性,使cmc降低、胶团聚集数变大。在cmc附 近,加电解质使加溶量增加,这主要是由于增加了胶团 尺寸和聚集数。但是,另一方面,加无机电解质使胶团 极性基间的排斥作用减弱,使极性基排列更为紧密,导 致极性有机物可加溶的位置减少,极性有机物的加溶量 降低。
极性有机物加溶在胶团的表面活性剂分子之 间,其加溶量随温度上升先增加后下降,在达到 表面活性剂的浊点之前会出现一个最大值。 原因:升高温度使表面活性剂热运动加剧并增加 了胶团聚集数,使加溶量增加。继续升高温度, 则加剧了聚氧乙烯的脱水作用使其容易卷缩,导 致加溶空间变小,极性有机物的加溶量减少。对 短碳链的极性有机物,其加溶量的降低更为明显。
增溶力 增溶量除以表面活性剂的物质的量为
增溶力。 表面活性剂的增溶力表示其对难溶或
不溶物增溶的能力,是衡量表面活性剂性 能的重要指标之一。
3.1.3 增溶作用的主要影响因素
3.1.3.1 3.1.3.2 3.1.3.3 3.1.3.4
表面活性剂的化学结构 被增溶物的化学结构 温度的影响 添加无机电解质的影响
可以推断:微溶物溶解度的增加与溶液中胶 团形成有密切关系。
增溶作用与乳化作用的不同: 增溶作用:增溶后不存在两相,是热力学稳定 体系; 乳化作用:两种不相混溶的液体形成的液-液 分散体系,有巨大的相界面和界面 自由能,是热力学不稳定的多分散 体系。
§3.1.2 增溶作用的方式
四种增溶方式:
(1)非极性分子在胶团内核的增溶
加溶后的X射线表明胶团未变大。若极性有机 物分子的极性很弱,加溶时插入胶团的程度会增 加,甚至极性基也会被带入胶团内核。
(3)吸附于胶团表面
一些既不溶于水也不溶于非极性烃的小分子 极性有机化合物,如苯二甲酸二甲酯以及一些
染料,吸附于胶团的外壳或部分进入表面活性 剂极性基层而被加溶(图c)。这些加溶物的 光谱表明,它们处于极性环境中。在非离子表 面活性剂溶液中,此类物质加溶于胶团的聚氧 乙烯外壳中。
乳状液、泡沫和湿润
掌握表面活性剂的增溶、乳化、润湿、 起泡、洗涤和去污分散和絮凝等各种功 能的定义;
理解各种功能的作用原理;
理解各种作用的影响因素;
了解各种功能的具体应用。
从图中可以看到,在表面活性剂浓度小于cmc 时,2-硝基二苯胺溶解度很小,而且不随表面活 性剂浓度改变。在cmc以上,溶解度随表面活性 剂浓度的增加而迅速上升。表面活性剂溶液浓度 超过cmc越多,微溶物就溶解得越多。
4、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。
3.1.3.2 被增溶物的化学结构
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。
3.1.3.3 温度的影响
温度对加溶作用的影响与表面活性剂的类型和加溶 物的性质有关。
对于离子型表面活性剂,升高温度使热运动加剧,
胶团中能发生加溶作用的空间变大,使极性和非极性有 机物加溶量均增大。
对于聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂,温度升高,
聚氧乙烯基的水化作用减弱,cmc降低,胶团更易形成, 胶团聚集数增大。特别是温度升至表面活性剂浊点时, 胶团聚集数会剧增,胶团变大,内核也变大,使非极性 碳氢化合物和卤代烷类有机物的加溶量增加。
在同系物中,碳氢链越长,cmc越小,越易 形成胶团,且胶团大小随碳氢链增长而增加(聚 集数增加)。
随着表面活性剂碳氢链的增长,非极性的烃 类和弱极性的苯、乙苯在胶分带有分支结构的表面活性剂增溶
作用较直链的小。 原因:直链型表面活性剂cmc浓度比支链型低,
胶束易形成,胶束聚集数较大。
3.1.3.1 表面活性剂的化学结构
1.表面活性剂的类型对加溶能力有影响。 具有同样疏水基的表面活性剂,其加溶量有
如下次序:非离子型>阳离子型>阴离子型。
原因:非离子型表面活性剂的cmc比离子型的 低,而阳离子型表面活性剂形成的胶团较疏松, 使其加溶作用比阴离子型的强。
2、表面活性剂的链长对加溶量有明显的影响。
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(图(a)。 增溶后的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)增溶于表面活性剂分子间的“栅栏”处
长链醇、胺等极性有机分子,一般以非极性
碳氢链插入胶团内部,而极性头处于表面活性剂 极性基之间,并通过氢键或偶极子相互作用(图 b)。
增溶量的测定方法 向100mL已标定浓度的表面活性剂溶液
中由滴定管滴加被增溶物,当达到饱和时 被增溶物析出,溶液变浑浊,此时已滴入 溶液中的被增溶物的物质的量即为增溶量。
有机添加剂的影响 非极性化合物加溶于表面活性剂溶液中,会
使胶团胀大,不太大的烃分子会插入定向排列的 表面活性剂分子疏水基间,使胶团变得疏松,有 利于极性有机物的加溶。
与之相反,溶液中加溶了极性有机物,也会 有利于非极性有机物的加溶。一般来说,极性有 机物碳氢链越长、极性越小、越不易形成氢键 的,使非极性有机物的加溶量越大。
(4)增溶于胶团的极性基层
对短链芳香烃类的苯、乙苯等较易极化的 碳氢化合物,开始加溶时被吸附于胶团-水界面
处,加溶量增多后,插入定向排列的表面活性剂 极性基之间,进而更深地进入胶团内核。
在聚氧乙烯基为亲水基的非离子表面活性剂 胶团溶液中,苯加溶于胶团的聚氧乙烯外壳中 (图d)。
上述四种加溶方式,其增量的规律:d>b> a>c。
3.1.3.4 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。 原因:无机电解质的增加抑制离子型表面活性剂的电离, 降低其水溶性,使cmc降低、胶团聚集数变大。在cmc附 近,加电解质使加溶量增加,这主要是由于增加了胶团 尺寸和聚集数。但是,另一方面,加无机电解质使胶团 极性基间的排斥作用减弱,使极性基排列更为紧密,导 致极性有机物可加溶的位置减少,极性有机物的加溶量 降低。
极性有机物加溶在胶团的表面活性剂分子之 间,其加溶量随温度上升先增加后下降,在达到 表面活性剂的浊点之前会出现一个最大值。 原因:升高温度使表面活性剂热运动加剧并增加 了胶团聚集数,使加溶量增加。继续升高温度, 则加剧了聚氧乙烯的脱水作用使其容易卷缩,导 致加溶空间变小,极性有机物的加溶量减少。对 短碳链的极性有机物,其加溶量的降低更为明显。
增溶力 增溶量除以表面活性剂的物质的量为
增溶力。 表面活性剂的增溶力表示其对难溶或
不溶物增溶的能力,是衡量表面活性剂性 能的重要指标之一。
3.1.3 增溶作用的主要影响因素
3.1.3.1 3.1.3.2 3.1.3.3 3.1.3.4
表面活性剂的化学结构 被增溶物的化学结构 温度的影响 添加无机电解质的影响
可以推断:微溶物溶解度的增加与溶液中胶 团形成有密切关系。
增溶作用与乳化作用的不同: 增溶作用:增溶后不存在两相,是热力学稳定 体系; 乳化作用:两种不相混溶的液体形成的液-液 分散体系,有巨大的相界面和界面 自由能,是热力学不稳定的多分散 体系。
§3.1.2 增溶作用的方式
四种增溶方式:
(1)非极性分子在胶团内核的增溶
加溶后的X射线表明胶团未变大。若极性有机 物分子的极性很弱,加溶时插入胶团的程度会增 加,甚至极性基也会被带入胶团内核。
(3)吸附于胶团表面
一些既不溶于水也不溶于非极性烃的小分子 极性有机化合物,如苯二甲酸二甲酯以及一些
染料,吸附于胶团的外壳或部分进入表面活性 剂极性基层而被加溶(图c)。这些加溶物的 光谱表明,它们处于极性环境中。在非离子表 面活性剂溶液中,此类物质加溶于胶团的聚氧 乙烯外壳中。
乳状液、泡沫和湿润
掌握表面活性剂的增溶、乳化、润湿、 起泡、洗涤和去污分散和絮凝等各种功 能的定义;
理解各种功能的作用原理;
理解各种作用的影响因素;
了解各种功能的具体应用。
从图中可以看到,在表面活性剂浓度小于cmc 时,2-硝基二苯胺溶解度很小,而且不随表面活 性剂浓度改变。在cmc以上,溶解度随表面活性 剂浓度的增加而迅速上升。表面活性剂溶液浓度 超过cmc越多,微溶物就溶解得越多。
4、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。
3.1.3.2 被增溶物的化学结构
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。
3.1.3.3 温度的影响
温度对加溶作用的影响与表面活性剂的类型和加溶 物的性质有关。
对于离子型表面活性剂,升高温度使热运动加剧,
胶团中能发生加溶作用的空间变大,使极性和非极性有 机物加溶量均增大。
对于聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂,温度升高,
聚氧乙烯基的水化作用减弱,cmc降低,胶团更易形成, 胶团聚集数增大。特别是温度升至表面活性剂浊点时, 胶团聚集数会剧增,胶团变大,内核也变大,使非极性 碳氢化合物和卤代烷类有机物的加溶量增加。
在同系物中,碳氢链越长,cmc越小,越易 形成胶团,且胶团大小随碳氢链增长而增加(聚 集数增加)。
随着表面活性剂碳氢链的增长,非极性的烃 类和弱极性的苯、乙苯在胶分带有分支结构的表面活性剂增溶
作用较直链的小。 原因:直链型表面活性剂cmc浓度比支链型低,
胶束易形成,胶束聚集数较大。
3.1.3.1 表面活性剂的化学结构
1.表面活性剂的类型对加溶能力有影响。 具有同样疏水基的表面活性剂,其加溶量有
如下次序:非离子型>阳离子型>阴离子型。
原因:非离子型表面活性剂的cmc比离子型的 低,而阳离子型表面活性剂形成的胶团较疏松, 使其加溶作用比阴离子型的强。
2、表面活性剂的链长对加溶量有明显的影响。
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(图(a)。 增溶后的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)增溶于表面活性剂分子间的“栅栏”处
长链醇、胺等极性有机分子,一般以非极性
碳氢链插入胶团内部,而极性头处于表面活性剂 极性基之间,并通过氢键或偶极子相互作用(图 b)。