表面活性剂的基本作用与应用
表面活性剂的基本性质及作用
表面活性剂分子在水溶液中开始形成胶 束的最低浓度，称临界胶束浓度（cmc， critical micelle concentration）。是表 面活性剂的一个重要参数。表面活性剂水溶 液在cmc前后的各种特性有很大差异。如月桂 醇硫酸钠水溶液的粘度、电导率等许多性质 会在cmc前后发生突变。
润湿、渗透、乳化、分散、增溶 → 洗涤 洗涤是表面活性剂最大的用途。
家庭用（纺织品、服装、厨房、 卫生间、居室、其它）；
工业用（食品、交通、印刷、机械、 精密仪器、医疗设备、其它）。
起泡、捕集 → 浮选：煤炭工业、采矿业 抗静电：合成纤维、塑料、橡胶
柔软：织物柔软整理 防水：防雨具制造：雨伞、雨衣、防雨篷布 絮凝：造纸业、废水治理 杀菌：医疗行业、石油工业 缓蚀：金属清洗，（强化采油）石油工业
再往水中加表面活性剂，由于表面已无空隙，
所以表面活性剂分子只能在水溶液中以另一 种方式维持稳定存在：即开始形成胶束。
(micelle)
表面活性剂分子的亲油基相互靠拢，将亲水 基朝向周围水分子。缔合成一个大的分子团， 并在大分子团中定向排列（即胶束中定向）。
表面活性剂有两个基本性质： 1.表面吸附并定向， 2.形成胶束并在胶束中定向。
表面活性剂的多功能性决定了表面活性 剂可用于各个领域，且少量就能发挥显著功 能。所以被誉为“工业味精”。
表面活性剂性质示意图：
a.极稀溶液
b.稀溶液
c.临界胶束浓度
aLeabharlann b的溶液d.大于临界胶束
浓度的溶液
c
d
表面活性剂的基本结构决定了其分子具 有双亲媒性（亲水、亲油）。从而使表面活 性剂在其溶液中有两个基本性质：
初中化学知识点总结乳化
初中化学知识点总结乳化一、乳化的定义和基本概念乳化是指在水和油相互作用下形成微细的混合物，即乳液。
乳化是一种物理变化，不改变物质的化学性质。
在乳化中，油是疏水性的，在水中不能溶解，而水是亲水性的，不能溶解多种油脂类物质，这就需要借助表面活性剂来使它们相互混合，并形成乳液。
二、乳化的原理1. 表面活性剂的作用在乳化过程中，通常需要添加一种叫做表面活性剂的物质。
表面活性剂是一种同时具有亲水性和疏水性基团的化合物。
它的疏水性基团能够与油脂的分子结合，而亲水性基团则能与水分子结合，并使油和水之间形成微妙的平衡，从而实现乳化的效果。
2. 乳化液的稳定性乳化液的稳定性是指在一定时间内，乳化液中的水和油相互不分离。
乳化液的稳定性取决于表面活性剂的种类和浓度，以及物理条件，如温度、搅拌等。
当表面活性剂的浓度不够或者物理条件不合适时，乳化液的稳定性就会降低，容易发生相分离。
三、乳化的应用1. 食品工业中的应用乳化在食品工业中应用广泛。
例如，食品加工中常用的酱油、蛋黄酱、沙拉酱等均是通过乳化制得的。
此外，在冰淇淋、奶油、黄油等食品中也添加了乳化剂，以使水和油的混合物更为均匀。
2. 化妆品中的应用许多化妆品中也含有乳化剂，比如乳霜、润肤露等。
这些产品需要将水相和油相混合，而且要保持较长时间，乳化技术就起到了重要作用。
3. 工业生产中的应用在工业生产中，利用乳化原理可以制备许多物质，比如油墨、润滑油、橡胶和油漆等。
这些制备过程都依赖于乳化技术。
四、乳化实验在初中化学实验中，可以通过简单的乳化实验来观察乳化的现象。
实验材料和仪器：牛奶、色拉油、玻璃杯、搅拌棒。
实验步骤：1. 取一个玻璃杯，倒入适量的牛奶。
2. 在牛奶上面倒入一层色拉油。
3. 使用搅拌棒搅拌牛奶和油，观察牛奶和油是否混合均匀。
实验结果：通过实验可以观察到，在搅拌的过程中，牛奶和油开始慢慢混合在一起，形成了乳化液。
这个实验可以直观地展示乳化的现象，加深学生对乳化原理的理解。
表面活性剂影响界面现象分析
表面活性剂影响界面现象分析简介：表面活性剂是一类能够降低液体表面或界面张力的物质，广泛应用于日常生活和工业生产中。
在界面现象研究中，表面活性剂起到了重要的作用。
本文将探讨表面活性剂对界面现象的影响，并分析其原理和应用。
第一部分：表面活性剂的基本原理表面活性剂分为两种类型：阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂。
阳离子表面活性剂的分子在水溶液中具有正电荷，而阴离子表面活性剂的分子则带有负电荷。
这些表面活性剂分子可以在水中形成表面积大、有机物极性尾部和无机物极性头部的胶束结构。
第二部分：表面活性剂对界面现象的影响1. 降低表面张力：表面活性剂的作用之一是降低液体表面的张力。
当表面活性剂添加到液体中时，它们的分子聚集在液体表面，并形成一个分子薄膜，这个薄膜能够减少液体分子之间的吸引力，从而降低液体的表面张力。
2. 形成胶束结构：表面活性剂在溶液中能够形成胶束结构。
胶束是由表面活性剂分子聚集起来形成的微小粒子，其疏水性尾部聚集在胶束内部，而亲水性头部则暴露在胶束表面。
这种结构可以使胶束悬浮在溶液中，并且可以包裹住一些非极性或难溶于水的物质，以提高它们在水中的溶解度。
3. 影响界面张力：表面活性剂的存在可以改变液液界面或气液界面的张力。
在界面现象研究中，表面活性剂通过改变界面张力的大小和性质，影响了界面上的物理和化学过程。
例如，当表面活性剂存在于液液界面上时，它们可以减弱界面的张力，从而促进两相之间的质量传递和反应。
第三部分：表面活性剂的应用1. 清洁剂和洗涤剂：表面活性剂广泛应用于清洁剂和洗涤剂中。
它们能够降低液体的表面张力，使水更容易渗透到污渍中，提高清洁效果。
此外，表面活性剂还有助于分散和悬浮污渍颗粒，并起到乳化和去除油污的作用。
2. 乳化剂和分散剂：由于表面活性剂能够形成胶束结构，因此它们被广泛应用于乳液、乳胶和分散体系中。
表面活性剂可以稳定液滴或固体颗粒在液相中的分散状态，使它们不易聚集或沉降。
3. 药物传递系统：表面活性剂在药物传递系统中起到重要的作用。
表面活性剂及其作用原理
吸附是物质在界面上富集的现象
表面活性剂在溶液表面吸附规律
♦ 表面活性剂分子横截面积小者极限吸附量大； ♦ 一般非离子表面活性剂的极限吸附量大于离子型的； ♦ 同系物的极限吸附量差别不大； ♦ 温度升高一般极限吸附量减少； ♦ 无机电解质的加入可明显增加离子型表面活性剂的吸
附强度，对非离子表面活性剂的影响不大。
非离子型表面活性剂
表面活性剂及其作用原理 朱海洋
表面活性剂中亲水亲油基
烷烷
烷基基
基苯酚
脂
基基
肪
酸 酰
疏水基
胺
基
脂脂脂
肪肪肪
酸醇氨
基基基
表面活性剂及其作用原理 朱海洋
亲水基
磺酸基-SO3H 硫酸基--OSO3H 羧酸基-COOH 磷酸基-PO(OH)2
-N+-(CH3)3 -N+-（CH3)2CH2COO-
一个立方体分割后表面积的增加
表面活性剂及其作用原理 朱海洋
液体的压力与曲率
Laplace公式：
P
P
P外
1 R1
1 R2
R1、R2为曲面的主要半径
当液面为球形时：
P P P外 2 / R
表面活性剂及其作用原理 朱海洋
表面活性剂的克拉夫特点
克拉夫特点（Krafft point）
8 7
离子型表面活性剂在水中的 6
胶束浓度（cmc）。
3
表面活性剂及其作用原理 朱海洋
表面活性剂在溶液中的状态
表面活性剂及其作用原理 朱海洋
离子型表面活性剂水溶液的一些物理化学性质
影响cmc的因素
♦ 表面活性剂化学结构的影响
表面活性剂类型 疏水基碳链长度 碳氢链分支及极性位置 碳氢链上其它取代基的影响 疏水基化学组成的影响 亲水基团的影响
表面活性剂在电镀中的应用
表面活性剂在电镀中的应用表面活性剂是金属表面处理技术领域的与材料之一，也是绝大多数电镀添加剂不可缺少的组成之一。
在电镀的整个工艺过程中，如镀前处理的化学脱脂、酸洗除锈、电解脱脂、基体活化到电镀中单金属、合金电镀用的添加剂、镀后处理的防镀层变色剂、镀层保护膜乃至电镀废水处理，几乎都用到表面活性剂。
在液体和空气的界面上，液体表面的分子受到液体分子内部的引力大于受到空气分子的引力，由此造成液体表面上的收缩作用叫做表面张力。
表面活性剂是一种在低浓度下能降低水和其他溶液体系的表面张力或界面张力的物质。
从分子结构上一定是有非极性的亲油性基和极性的亲水基两部分不所组成的化合物。
降低表面张力即是表面活性。
极大部分表面活性剂是水溶性的、油溶性的只占极少数。
一、表面活性剂的基本性质和作用表面活性剂分子结构中，能在水溶液中降低表面张力的那部分称为活性部分。
分子在水中离解后，活性部分呈各种离子状态或分子状态。
表面活性剂的活性部分是由亲水基团与憎水基团构成。
憎水基团通常含C8~C18的各种非极性碳-氢长链基团，它具有排水的作用，亲水基是极性基团（如羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐、磷酸盐、有机胺盐、季铵盐、多元醇及聚氧乙烯长链等）他具有水分子相互吸引的作用。
表面活性剂分子的亲水基与憎水基是构成界面吸附层、分子定向排列等现象。
表面活性剂能起到润滑、分散、乳化、渗透、增溶、发泡及洗涤等作用。
表面活性剂在电镀工业中应用及其广泛。
利用其乳化、润滑及增溶作用来提高镀件的除油效率及除油质量；利用其在金属和溶液界面上的定向排列及吸附作用，来改善镀层的结晶组织、提高阴极极化从而降低镀层的分散能力；利用其润滑作用，可防止析出的氢气在镀件表面滞留，从而防止镀层出现麻点及针孔。
二、表面活性剂的分类根据表面活性剂的用途可分为：润湿剂、乳化剂、发泡剂、洗涤剂及增溶剂等等。
但最常见和最方便的方法是按离子的类型分类，根据表面活性剂溶于水时，凡能电离生成离子的叫做离子表面活性剂；凡不能电离生成离子的叫做非离子表面活性剂。
表面活化剂结合剂
表面活化剂结合剂
表面活性剂结合剂通常指的是一类具有特殊分子结构的化合物，它们能在溶液中形成胶束并降低界面张力。
表面活性剂结合剂的相关信息具体如下：
1.基本概念：表面活性剂是能够改变液体表面张力或两种液体之间界面
张力的物质。
它们的分子结构通常包含亲水基团和疏水基团，这使得它们能在溶液的表面定向排列，从而产生各种作用。
2.分类：根据化学结构的不同，表面活性剂可分为离子型（包括阳离子
型、阴离子型）、非离子型、两性型、复配型等几大类。
3.作用机理：表面活性剂在溶液中的浓度达到临界胶束浓度（CMC）
时，其分子会自发缔合成为胶束，这些胶束可以包裹油脂或其他不溶于水的substances，从而形成稳定的乳化液。
4.应用功能：表面活性剂在工业和日常生活中有着广泛的应用，如洗
涤、乳化、分散、润湿、起泡、增溶等。
5.选择标准：在选择表面活性剂作为结合剂时，需要考虑其与所需结合
物质的相容性、CMC值、以及在特定应用中的性能表现。
总的来说，表面活性剂结合剂在许多领域都发挥着重要作用，从家庭用品到工业应用，其独特的性质使其成为不可或缺的成分之一。
表面活性剂的基本性质及作用
新型绿色表面活性剂的研究与开发
1
新型绿色表面活性剂是指具有环保、低毒、生物 可降解等优点的表面活性剂，如糖基表面活性剂、 磷脂表面活性剂等。
2
新型绿色表面活性剂的合成方法主要包括化学合 成和生物合成两种，其中生物合成方法具有环境 友好、生产成本低等优点。
3
新型绿色表面活性剂在应用过程中需注意其性能 与其他传统表面活性剂的差异，以及大规模生产 和应用的可行性问题。
选择合适的润湿剂需要考虑其润湿性能和稳定性，同时还需要考虑其与其他化学品的兼 容性。
起泡和消泡作用
起泡作用
表面活性剂能够降低液体的表面张力，使气体更容易在液体中形成气泡。在泡 沫灭火器、泡沫混凝土、泡沫清洗等领域中，起泡作用是表面活性剂的重要应 用之一。
消泡作用
在一些工业过程中，如纸浆制造、石油开采等，会产生大量的泡沫，影响生产 效率和产品质量。表面活性剂可以作为消泡剂，有效抑制泡沫的产生和稳定， 提高生产效率和产品质量。
详细描述
农药和医药中间体中的表面活性剂能够增加药物的溶解度，使其更好地分散在水中或穿透细胞膜，从而提高药物 的生物利用度和治疗效果。此外，表面活性剂还可以作为药物的载体，帮助药物在体内更好地分布和吸收。
05
词
磺化法是一种常用的表面活性剂合成方法， 通过将芳香族化合物与硫酸反应，引入磺酸 基团，从而制备出阴离子型表面活性剂。
总结词
化妆品中添加表面活性剂是为了提高产品的稳定性、润湿性和乳化效果。
详细描述
在化妆品中，表面活性剂可以作为乳化剂、润湿剂和分散剂，有助于将油性成分和水性成分混合在一 起，形成稳定且易于涂抹的质地。同时，表面活性剂还能帮助增加皮肤的水合作用，使皮肤更加柔软 光滑。
农药和医药中间体
表面活性剂
商品名为苄泽(Brij)，平平加O (Perogol O)是一类聚氧乙烯 蓖麻油化合物，HLB值在12－18间，具有较强的亲水性质， 常用作增溶剂及o/w型乳化剂
（四）聚氧乙烯－聚氧丙烯共聚物
又称泊洛沙姆(poloxamer)，商品名为普流罗尼克(pluronic)。 Poloxamer 188(Pluronic F68)作为一种水包油型乳化剂，是目前 用于静脉乳剂极少数合成乳化剂之一,用本品制备的乳剂能够耐 受热压灭菌和低温冰冻而不改变其物理稳定性。
制剂中存在多种组份时，对主药的增溶效果取决于各组份 与表面活性剂的相互作用。当多种组份与主药竞争
同一增溶位置或某一组分吸附或结合表面活性剂分子 而使主药的增溶量减小，若某些组份可扩大 胶束体积从而增加主药的增溶。
例如：苯甲酸增加羟苯甲酯在聚氧乙烯脂肪醇醚
溶液中的溶解，而二氯酚则减少其溶解
4、抑菌剂的增溶
本章重点
• 掌握表面活性剂的定义及结构特点 • 掌握表面活性剂的分类：阴离子表面活性剂，阳离
子表面活性剂，两性离子型表面活性剂，非离子型 表面活性剂 • 掌握表面活性剂的性质：胶束，HLB值，起昙，配 伍，应用 • 熟悉表面活性剂的生物学性质：对药物吸收的影响， 与蛋白质的相互作用，毒性，刺激性
第三节 表面活性剂的基本性质和应用
一、表面活性剂胶束
当表面活性剂在溶液表面的正吸附达到饱和时,如继 续增加表面活性剂的浓度,不能在表面定向排列的表面活 性剂分子则转入体相。这些过剩的表面活性剂分子依赖 范德华力聚集在一起形成亲油基团向内亲水基团向外在 水中稳定分布的胶束(micelle)。
表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度称为临界 胶束浓度(CMC)。
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5 表面活性剂的基本作用与应用
表面活性剂的分子由疏水基和亲水基组成。
依据“相似相亲”的原则，当表面活性剂分子进入水溶液后，表面活性剂的疏水基为了尽可能地减少与水的接触，有逃离水体相的趋势，但由于表面活性剂分子中亲水基的存在，又无法完全逃离水相，其平衡的结果是表面活性剂分子在溶液的表画上富集，即疏水基朝向空气，而亲水基插入水相。
当表面上表面活性剂分子的浓度达到一定值后，表面活性剂基本上是竖立紧密排列，形成一层界面膜，从而使水的表面张力降低，赋予表面活性剂润湿、渗透，乳化、分散、起泡、消泡、去污等作用。
由于表面活性剂疏水基的疏水作用，表面活性剂分子在水溶液中发生白聚，即疏水基链相互靠拢在一起形成内核，远离环境，而将亲水基朝外与水接触。
表面活性剂分子在水溶液中的自聚(或称白组装、自组)形成多种不同结构、形态和大小的聚集体(参见第4章)。
使表面活性剂具有增溶以及衍生出胶束催化、模板功能、模拟生物膜等多种特殊功能。
表面活性剂已广泛应用于日常生活、工农业生产及高新技术领域，是最重要的工业助剂之一，被誉为“工业味精”。
在许多行业中，表面活性剂起到画龙点睛的作用，只要很少量即可显著地改善物质表面(界面)的物理化学性质，改进生产工艺、降低消耗和提高产品质量。
根据应用领域的不同，表面活性剂分民用表面活性剂和工业用表面活性剂两大类。
民用表面活性剂主要是用作洗涤剂，如衣用、厨房用、餐具用、居室用、卫生间用、消毒用和硬表以以及个人卫生用品如香波，浴液和洗脸、洗手用的香皂、液体皂、块状洗涤剂等。
其次是用作各种化妆品的乳化剂。
工业用表面活性剂可以分成两大类。
一类是工业清洗，例如火车、船舶、交通工具的清洗，机器及零件的清洗，电子仪器的清洗，印刷设备的清洗，油贮罐、核污染物的清洗，锅炉、羽绒制品、食品的清洗等等。
根据被洗物品的性质及特点而有各种配方，借助表面活性剂的乳化、增溶、润湿，渗透、分散等作用和其他有机或无机助剂的助洗作用，并施以机
械力搅动，达到去除油渍、锈迹、杀菌及保护表面层的目的。
另一类是利用表面活性剂的派也性质作为工业助剂使用，应用于如润滑、柔软、催化、杀菌、抗静电、增塑、消泡、去味、增稠、防锈、防水、驱油、防结块、浮选、相转移，电子工业、仿十材料、聚合、墓因工程、生物技术等方面，还有许多应用正在不断开发中。
工业表面活性剂除了一般的阴离子、非离子、阳离子、两性离子表面活性剂以外，为满足合成橡胶、合成树脂、涂料生产中乳液聚合的需要，还开发了功能性表面活性剂，如反应性表面活性剂，分解性表面活性剂，含硅，氟、硼等特种表面活性剂等而广泛应用于纺织印染、合成纤维工业、石油开采、化工、建材、冶金、交通、造纸、水处理、农药乳化、化肥防结块、油田化学品、食品、胶卷、制药、皮革和国防等各个领域。
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5．1 润湿作用
5．1．1 润湿
当固体与液体接触时，原来的固—气、液—气表面消失形成了新的固—液界面，这种固体表面上气体被液体所替代的过程叫润湿。
润湿一般分为三类：附着润湿—一粘湿；浸入润湿——浸湿；铺展润湿——铺展。
不论何种润湿过程，其实都是界面性质及界面能量的变化过程。
(1)粘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。
该过程体系的吉布斯自由能降低值一△G＝W+W。
称为粘附功。
若以ysg，代表固—气界面张力，Y1g 代表液—气界面张力，ysl代表固—液界面张力，则wa＝ysg十y1g—ysl。
恒温恒压下，Wg>o，即自发粘湿。
(2)浸湿指固相浸入液体中的过程，即固—气界面为固—液界面所代替的过程。
该过程体系的古布斯自由能降低值一△G＝Wiysg一ysl，wi称为浸湿功。
恒温恒压下，Wi>o，能自发浸湿。
(3)铺展指液体在固体表面铺展的过程，即固—气界面为固—液界面所代替的过程。
该过程体系的吉布斯自由能降低值一△G＝Ws＝S＝ysg一ys1l—y1g称为铺展功，也称铺展系数S。
恒温恒压下，S>o，液体町以在固体表面上自动铺展，连续的从固体表面上将气体取代。
从以上讨沦可知，三种润湿发生的条件为：
对于同一体系，Wa>Wi>S。
因此，当S≥o时，必有Wa>Wi>o。
若液体能在固体上铺展，则必能粘湿与浸湿，亦即铺展是润湿的最高标准。
因此，常以铺展系数5作为体系润湿性能的指标。
式(5—1)中，固体的表面张力Ysg和固—液界面张力ysl难以直接从实验测定，所以需要引入接触角的概念。
5．1．2 接触角和润湿方程
如图5—1所示，(a)、(b)、(c)、(d)分别表示在一固体表面上滴一滴不同组成液体所出现的四种情况。
其中，(a)为完全润湿，(b)为部分润湿，(c)为基本不润湿，(d)为完全不润湿。
把在气、液、同三相交界处的气—液界面和固—液界面之间的夹角叫接触角，以⊙表示。
当⊙＝o°时，表示完全润湿；当0°<0<90°时，为部分润湿；当90°<⊙<180°时，为基本不润湿；当d》180°时，为完全不润湿。
现以图5—1中的(b)为例，平衡时，ysg，y9l，y1g及∫的关系为：
ysg一ysl＝y1gcos⊙(5—2)
式(5—2)即为润湿方程，亦即杨氏(Young)方程。
将式(5—2)分别代人式(5—1)中，则有：。