表面活性剂及其应用总结

2. 全氟表面活性剂：将上述碳氢链中的氢原子全部用 氟原子取代即可。其疏水作用强于碳氢链，其水溶液 表面张力可低至20mN/m以下 3. 硅化合物类：如下所示的聚硅氧烷链疏水性很突出
CH3 CH3 Si CH3 ( O CH3
H3C
C CH3
Si
CH3
)4
表面活性剂分类
表面活性剂通常采用其极性基团的结构来分类， 阳离子型 离子型 表面活性剂 阴离子型 两性型
HLB值
根据需要，可根据HLB值选择合适的表面活性剂。例 如：HLB值在2～6之间，可作油包水型的乳化剂；8～10之 间作润湿剂；12～18之间作为水包油型乳化剂。
HLB值
0 |
2 4 6 |———|
8 10 12 14 |——| |——|
16 18 |——|
20 |
石蜡 W/O乳化剂 润湿剂
洗涤剂 增溶剂 | |————| 聚乙二醇
(1) 脂肪醇聚氧乙烯醚
R-O-(CH2CH2O)nH 俗称平平加系列，具良好湿润性能
O C R
(2)烷基酚聚氧乙烯醚
O
R-(C 6H4)-O(C 2H4O)nH Tween O O Span 俗称 OP系列，化学性质稳定，抗氧化性能强 O
R-CONH(C2H4O)nH OH O(C H O) H 常用作起泡剂、增粘剂
非离子型
阳离子型和阴离子型的表面活性剂不能混用， 否则可能会发生沉淀而失去活性作用。
常用表面活性剂
1.阴离子表面活性剂 (1) 羧酸盐 RCOO－ 例如： 肥皂中的表面活性成分硬脂酸钠等
(2) 磺酸盐 R-SO3－ 例如： 洗衣粉中的十二烷基苯磺酸钠(ABS)等 (3) 硫酸酯盐
(4) 磷酸酯盐
R-OSO3－
2 4 y
(3)聚氧乙烯烷基酰胺
O C R OH OH
H(OC2H4)x O
O(C2H4O)zH
(4)多元醇型 主要是失水山梨醇的脂肪酸酯及其聚氧乙烯加成物
Span类 及 Tween类表面活性剂即属此类 具有低毒的特点，广泛用于医药工业、食品工业以及生化实验
Gemini
在Gemini表面活性剂中,两个离子头基是靠联接基团通过化 学键而连接的,由此造成了两个表面活性剂单体离子相当紧密的 连接,致使其碳氢链间更容易产生强相互作用,即加强了碳氢链间 的疏水结合力,而且离子头基间的排斥倾向受制于化学键力而被 大大削弱这就是 Gemini 表面活性剂和单链单头基表面活性剂相 比较,具有高表面活性的根本原因。
R-OPO32－
常用表面活性剂
2.阳离子表面活性剂 具有易吸附于一般固体表面及杀菌性两个特点 (1)伯胺盐 R-NH3＋ (2)季胺盐
例如 CH3 | C16H33-N+-CH3Br－ | CH3
季胺盐水溶液具有强杀菌 性，常用作消毒、杀菌剂
十六烷基溴化铵(俗称1631) (3) 吡啶盐 例如 C12H25(NC5H5)+
常用表面活性剂
3.两性表面Biblioteka Baidu性剂
(1) 氨基酸型 R-NH2CH2-CH2COO－
洗涤性能良好，常作为特殊洗涤剂
(2)甜菜碱型
CH3
R-N+-CH2COOCH3
去污力强，对纤维有保护作用
(3) 卵磷脂类
属天然表面活性剂，常用作食品添加剂
4.非离子表面活性剂
亲水基多为聚氧乙烯基构成，由所含氧乙烯基数目控制其亲水性。 稳定性高，与其他类型表面活性剂相容性好，可混合使用
常用表面活性剂性能参数
3. 临界胶束浓度 ( CMC ) (Critical Micelle Concentration)
在表面张力对浓度绘制的 曲线 上会出现转折。继续增 加活性剂浓度，表面张力不再 降低，
CMC
表面活性剂溶液中开始形成胶束的最低浓度称为 临界胶束浓度。
临界胶束浓度 (critical micelle concentration)
临界胶束浓度简称CMC
表面活性剂在溶液中开始形成胶束的最低浓度称为 临界胶束浓度。
在CMC附近，表面活性剂溶液的许多性质都会出现转 折，如表面张力、电导率、去污能力等
可以利用测定 表面张力，电 导率等方法达 到测定临界胶 束浓度的目的
常用表面活性剂性能参数－亲水亲油 平衡值(hydrophile-lipophile balance)
表面活性剂浓度变大 C < CMC C ＝ CMC C > CMC 溶液中的分子的憎水 基相互吸引，分子自 发聚集，形成球状、 层状胶束，将憎水基 埋在胶束内部
分子在溶液表面 定向排列，表面 张力迅速降低
溶液表面定向排 列已经饱和，表 面张力达到最小 值。开始形成小 胶束
胶束(micelle)
两亲分子溶解在水中达一定浓度时，其非极性部分
常用表面活性剂性能参数
1. C20 ：降低溶液表面张力
20mN· m-1 时所需的表面活 性剂浓度, 20mN/m 该值愈小表明表面活性剂在界 面的吸附能力愈强。 C20
有效值
2. 表面活性剂有效值
能够把水的表面张力 杂质的原因 降低到的最小值。显然， 能把水的表面张力降得愈低，该表面活性剂愈有效。
表面活性剂（Surfactant） 及其应用
表面活性剂的一般结构
表面活性剂是指能显著降低水的表面张力的一类物质 表面活性剂从结构上看均为两亲分子，即同时具有亲 水的极性基团和憎水的非极性基团。
极性头
8－18C 长链烷基等非极性基团
非极性基团：
1. 最常见的是8－18碳的直链烷烃，或环烃等 如 C17H35－，R－ 等
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。
随着亲水基不同和浓度不同，形成的胶束可呈现
棒状、层状或球状等多种形状。
球形胶束
棒状胶束
层状胶束
脂质双层与细胞膜
临界胶束浓度(critical micelle concentration)
在表面活性剂的应用中，需根据不同目的选择具备适当 亲水亲油性的表面活性剂 Griffin提出了用一个相对的值即HLB值来衡量表面活性物 质的亲水性。 对非离子型的表面活性剂，HLB的计算公式为： HLB值= 亲水基质量 亲水基质量+憎水基质量 石蜡无亲水基，所以HLB=0 聚乙二醇，全部是亲水基，HLB=20。 其余非离子型表面活性剂的HLB值介于0～20之间。 ×20