第四章 表面活性剂
第四章表面活性剂
1. 表面活性剂的定义
2. 表面张力与表面活性剂浓度间存在何种关系？
1.表面活性剂有何结构特点？
2.何谓临界胶束浓度？表面活性剂浓度大小与胶束形状有何关系？
3.表面活性剂的亲水亲油性用何值来描述？通过哪些方法可得出该值？
4.HLB值大小与表面活性剂的适用场合间有何关系？
5.离子型表面活性剂的溶解度与温度之间存在何种关系？
6.如何解释聚乙二醇型非离子型表面活性剂存在浊点？
7.乳状液一般分为哪几种类型？为什么乳状液中需要加入乳化剂？
8.阴离子型表面活性剂表面活性剂有何结构特点？有哪些主要类型？
9.羧酸盐型阴离子表面活性剂可应用于哪些方面？
10.高级醇硫酸酯盐型表面活性剂有何特点？
11.“磺酸盐型阴离子表面活性剂易溶于水，有良好的发泡作用，主要用于生产洗涤剂。
”
对吗？
12.AOS的主要成分是什么？
13.简述AOS的特点及应用。
14.阳离子表面活性剂的主要类型有哪两大类？
15.阳离子表面活性剂遇到哪些物质时会失效？
16.简述阳离子表面活性剂的应用领域。
17.简述两性离子表面活性剂的结构特点及性质。
18.分别写出羧基甜菜碱、磺基甜菜碱型表面活性剂的结构通式。
19.简述甜菜碱型表面活性剂的应用领域。
20.咪唑啉型两性离子表面活性剂有何特点？
21.非离子型表面活性剂的亲水、亲油基原料各有哪些物质？
22.非离子型表面活性剂可分为哪几类？
23.我国生产的脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）的主要品种有哪些？
24.商品名为TX-10、OP-10的表面活性剂属于哪类表面活性剂？
25.何谓EO分布指数？
26.说明Span（司盘）与Tween（吐温）系列表面活性剂之间的区别与联系。
27.特殊类型表面活性剂有哪些类型？
28.与普通表面活性剂相比，含氟表面活性剂有哪些突出性能？
29.含氟表面活性剂在工业领域有哪些用途？
30.简述生物表面活性剂的特点及应用范围。
第七章胶粘剂
1.将水基胶、热熔胶、反应性胶和溶剂型胶按目前世界消费量由大到小排序。
2.我国胶粘剂工业品种中，产量居前三位的依次是：；产
值居前三位的依次是：。
3.我国胶粘剂和密封胶使用量居前三位的行业依次是：。
4.简述胶粘剂的组成及各组分的作用。
5.胶粘剂按固化方式分为三类。
6.合成有机物胶粘剂按其主要成分分为三类。
7.胶接接头的四种基本受力类型是。
8.简述对被胶接材料表面进行处理的作用和过程。
9.生产中常用的涂胶方式有哪几种？
10.简述聚醋酸乙烯（PV A C）乳液的优缺点。
11.目前对聚醋酸乙烯（PV A C）乳液的改性产品主要有哪些？
12.简述EV A乳液的主要特性及在胶粘剂方面的应用。
13.简述丙烯酸系聚合物乳液胶粘剂的应用领域。
14.厌氧胶中的聚合物单体一般是。
15.厌氧胶中加入促进剂的作用是什么？通用的促进剂是哪类物质？
16.厌氧胶粘剂不适用于那些物质的胶接？
17.热固性树脂胶粘剂的主要类型有。
18.“万能胶”中作为基料的高分子化合物是。
19.在环氧树脂胶粘剂中加入固化剂的作用是什么？固化剂的加入量如何表示？
20.胺类物质在厌氧胶粘剂中可作为，在环氧树脂胶粘剂中可作为。
21.聚氨酯胶粘剂的主要类型有。
22.目前欧美等国80%～90%的鞋用胶粘剂为，我国90%的鞋用胶粘剂
为。
23.试比较聚氨酯胶粘剂、氯顺丁胶粘剂的性能。
24.常用的橡胶乳液胶粘剂（胶乳胶粘剂）有哪几类？
25.简述热熔胶粘剂的优、缺点。
26.我国压敏胶粘带主要是制品。
27.压敏胶粘剂的压敏性是它的粘附特性的表现，其粘附特性由、、
、四个要素组成；为保证压敏胶带的质量，这四要素之间必须满足的关系是。
28.简述光敏胶的固化机理。
第四章 表面活性剂
剂HLB值的计算
39
• HLB值与应用的关系
亲 油 性 表 面 活 性 剂 HLB 低 ， 亲水性表面活性剂的HLB高； 亲油性或亲水性很大的表面活 性剂易溶于油或水。
• 3-6：W/O型乳化剂； • 8-18：O/W型乳化剂； • 13-18：增溶剂； • 7-9：润湿剂。
40
二、亲水亲油平衡值（HLB）
高亲油性越好，亲水性越差）
34
2.温度对溶解特性的影响
• 昙点：聚氧乙烯型非离子表面活性剂，升 温可导致聚氧乙烯链与水间氢键断裂，升 到一定温度时，聚氧乙烯链发生强烈脱水 和收缩，使增溶空间减小，增溶能力下降， 溶解度急剧下降并析出，溶液出现混浊的 现象。此温度为昙点或浊点
聚氧乙烯链相同时，碳氢链越长，浊点越
多价皂(铅、钙、铝皂)；有机胺皂(三乙 醇胺皂) ③性质：具有良好的乳化能力，易被酸及 多价盐破坏，电解质使之盐析。 ④应用：具有一定刺激性，一般供外用。
13
硫酸酯盐：
①通式：R·O·SO3¯M+ ②分类：硫酸化油(硫酸化蓖麻油)；高级脂
肪醇硫酸脂(十二烷基硫酸钠SDS) 。
③性质：与水混溶，为无刺激去污剂和润湿 剂；乳化性很强，稳定、耐酸和钙镁盐， 易与一些高分子阳离子药物发生沉淀。
•性质：毒性低、溶血作用小，化学上不解 离，不易受电解质和pH值的影响；能与大 多数药物配伍，应用广泛（外用、内服、 注射）。
•分类：聚乙二醇型、多元醇型
20
2.非离子表面活性剂 • 聚乙二醇型（聚氧乙烯型） 聚氧乙烯脂肪醇醚与聚氧乙烯烷基酚醚 ① 通 式 ： RO(CH2OCH2)nH 与 R-
在等电点以下—呈阳离子型表面活性剂性质 （杀菌）
18
• 两性离子表面活性剂 c.常用品种：卵磷脂、氨基酸型和甜菜碱 型两性离子型表面活性剂。 d.最大优点：适用于任何pH溶液，甜菜碱 型等电点时也不沉淀。
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。
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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。
表面活性剂在叶面肥中的应用
表面活性剂的基本功能主要有两个：一是在物质表界面上吸附，形成吸附膜（一般单分子膜）；二是在溶液内部自聚，形成多种类型的妃子有序组合体。表面活性剂的这两种功能作用的直接结果是降低了物质表界面张力，改变了体系表界面的化学性质，表面活性剂特殊作用的产生主要依赖于这两个基本功能，从这两个功能出发，衍生出表面活性剂的其他多种应用功能，从而使表面活性剂具有起泡、消泡、乳化、分散、絮凝、润湿、铺展、渗透、润滑、抗静电以及杀菌等功能。因此，在叶面喷施液中加入表面活性剂可以有效地降低其表面张力，是指趋近于叶片表面临界表面张力值，改善喷施液在作物叶面的铺展以及养分的渗透性，甚至可以通过改变叶片蜡质层的性能，提高叶片表面能，增加喷施液的润湿性。因此，表面活性剂的施用在叶面肥中不可或缺，是叶面肥研制与应用中的一项关键技术。
由于其具有良好的叶面润湿作用，目前表面活性剂已成为农药、叶面施肥中不可缺少的重要组成成分，对提高农药的药效和养分的叶面吸收效率具有明显的促进效果，表面活性剂的使用已经成为农药和叶面肥研制与应用中的一项关键技术。但是不同的表面活性剂对不同药肥液的效果是不同的，因而在使用前必须了解表面活性剂的特性，以选择和利用适当的表面活性剂，才能收到好的效果。
重要的表面活性剂体系
（4） 生物矿化
（5） 抑制金属腐蚀
对1mol/L 的HCl中的金属铁有很 好的保护作用 Bola浓度越大，保护效果越明 显， 最高可达94％。
Bola型表面活性剂小结
疏水链的两端各有一个极性基团。 极性基团可以是阳离子，阴离子，非离子型；也可 以相同或不同。 疏水链可以是一条，两条，或一条长链和两个短链 的组合（环形）；也可以为刚性或柔性。 Bola型表面活性剂在水溶液表面采取倒U－型构像， 表面活性总体上不如传统表面活性剂。 聚集行为丰富，可以用来调节囊泡膜的功能，以及 通过自身的自组装在不同领域里具有不同的应用前 景。
当间隔基团较短时，两个单体 之间距离很小，间隔基团伸展，所 以分子面积随间隔基团长度增加； 而当间隔基团很长时，会弯向疏水 链，从而使分子的平均占有面积不 再增加。
3. 间隔基团对Gemini型表面活性剂性质的影响
3.1 对CMC的影响
CMC 与间隔基团的长度有 关，但不是单调的关系，变化也不 大。间隔基团为亚甲基时，亚甲基 数目为4～6时体系CMC最大；进 一步增加亚甲基长度则CMC降 低。
Gemini 体系解离解离示意图
+
2RT
+ 2
3RT
平均最小分子面积Amin
A= 1
Γ • Na
普通、Bola表面活性剂同系 物体系，气液界面吸附分子 平均占有面积相等。 Gemini体系气液界面吸附分 子平均占有面积随s变化， 有极大值。 Gemini体系表面张力法测得 的吸附量和平均分子面积具 有模型依赖性。
Bolaamphiphiles Bolaphiles Bolaform surfactants alpha-omega-type
2. Bola型表面活性剂的结构特征
第四章表面活性剂(阴离子)
4 石油磺酸盐 制备方法： 用发烟硫酸、二氧化硫或硫酸处理高沸点的石油 馏分，随后中和得到混合物。混合物的主要成分 是高分子量的磺酸盐。 石油磺酸盐是将沸点超过260℃，通常含有5～30 ％的芳烃和可磺化烃的石油原料经磺化而制得。 所有经过磺化处理的产品中，大部分是没有反应 的烃油。这种烃油称之为矿物油或白油。含有脂 肪烃或脂环烃，特别是环烷烃类石油磺酸盐是一 种在油中生成，并溶解油中的副产品，可以把它 们从矿物油中分离出来。
• 硫酸化反应：凡与硫酸作用而导入 亲水基的反应； • 硫（酸）化：凡与硫酸作用而生成 硫酸脂盐的反应； • 磺化:凡与硫酸作用而生成磺酸盐 的反应。
四、磷酸脂盐类 • 反应、制备与硫酸盐脂盐相似，不同的是有单酯和双酯 之分。单酯溶于水，而双酯难溶于水，在水中呈乳浊状。
O 2ROH + P2O5 + H2O 2R O 4ROH + P2O5 2R O P
CH2 CH CH3 C12H24 C12H25
H2SO4 + SO3 C12H25 + SO3
发烟硫酸 C12H25 SO3 H
三氧化硫液体
C12H25
SO3 H + NaOH
C12H25
SO3 Na
2、 烷基磺酸盐（AS-Alkyl Sulfonate） 结构通式：R-SO3Na 制备方法： （1）以石油为原料，与氯气、二氧化硫进行氯磺化， 再加碱中合而成：
第四章 表面活性剂(二） 阴离子型表面活性剂 离子型表面活性剂： 指表面活性剂溶于水时，凡电离生成离子的 叫离子型表面活性剂。 非离子型： 指表面活性剂溶于水时，不能电离生成离子 的叫非离子型表面活性剂。
一、羧酸盐类（R-COONa） • 制作方法： • 1 采用天然油脂、木炭、石灰共沸法制得肥皂； • 2 油脂与碱作用生成脂肪酸钠与甘油。
药剂学电子书第五版 (第四章表面活性剂)
第四章表面活性剂第一节概述一、表面活性剂的概念一定条件下的任何纯液体都具有表面张力,20℃时，水的表面张力为72.75ｍＮ·ｍ-1。
当溶剂中溶入溶质时，溶液的表面张力因溶质的加入而发生变化，水溶液表面张力的大小因溶质不同而改变，如一些无机盐可以使水的表面张力略有增加，一些低级醇则使水的表面张力略有下降，而肥皂和洗衣粉可使水的表面张力显著下降。
使液体表面张力降低的性质即为表面活性。
表面活性剂是指那些具有很强表面活性、能使液体的表面张力显著下降的物质。
此外，作为表面活性剂还应具有增溶、乳化、润湿、去污、杀菌、消泡和起泡等应用性质，这是与一般表面活性物质的重要区别。
二、表面活性剂的结构特征表面活性剂分子一般由非极性烃链和一个以上的极性基团组成，烃链长度一般在8个碳原子以上，极性基团可以是解离的离子，也可以是不解离的亲水基团。
极性基团可以是羧酸及其盐、磺酸及其盐、硫酸酯及其可溶性盐﹑磷酸酯基﹑氨基或胺基及它们的盐，也可以是羟基、酰胺基、醚键﹑羧酸酯基等。
如肥皂是脂肪酸类（R-COO-）表面活性剂，其结构中的脂肪酸碳链(R-)为亲油基团，解离的脂肪酸根（COO-）为亲水基团。
三、表面活性剂的吸附性1．表面活性剂分子在溶液中的正吸附表面活性剂在水中溶解时，当水中表面活性剂的浓度很低时，表面活性剂分子在水-空气界面产生定向排列，亲水基团朝向水而亲油基团朝向空气。
当溶液较稀时，表面活性剂几乎完全集中在表面形成单分子层，溶液表面层的表面活性剂浓度大大高于溶液中的浓度，并将溶液的表面张力降低到纯水表面张力以下。
表面活性剂在溶液表面层聚集的现象称为正吸附。
正吸附改变了溶液表面的性质，最外层呈现出碳氢链性质，从而表现出较低的表面张力，随之产生较好的润湿性、乳化性、起泡性等。
如果表面活性剂浓度越低，而降低表面张力越显著，则表面活性越强，越容易形成正吸附。
因此，表面活性剂的表面活性大小，对于其实际应用有着重要的意义。
第四章表面活性剂的分析
非表面活性剂
σ
醇，醛，酸，酯
0 0
Conc.
溶液浓度与表面张力的关系
表面活性剂
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表面活性剂的分子结构特点
表面活性剂由非极性的亲油基团和亲水的极性 表面活性剂由非极性的亲油基团和亲水的极性 基团两部分组成 组成， 基团两部分组成，这里其亲油基可以是一个或 多个，亲水基也可以是一个或多个。 多个，亲水基也可以是一个或多个。 表面活性剂分子不对称的双亲结构 双亲结构， 表面活性剂分子不对称的双亲结构，使它具有 亲水和亲油的双重性质， 亲水和亲油的双重性质，从而使其溶液呈现出 与其它物质的溶液不同的特性。 与其它物质的溶液不同的特性。
用下易水解成蔗糖和脂肪酸。 用下易水解成蔗糖和脂肪酸。
♦ 应用：HLB 5～13，表面活性弱，用作O/W型乳化剂。 应用： 13，表面活性弱，用作O/W型乳化剂。 O/W型乳化剂
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♦ ⑵脂肪酸山梨醇： 脂肪酸山梨醇：
O
CH2OOCR
山梨糖醇及其单酐和二酐+ 山梨糖醇及其单酐和二酐+各种脂肪酸 →脱水山梨醇脂肪酸酯的混合物 (司盘，span) 司盘，
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♦ ⑶聚山梨酯(polysorbate)： 聚山梨酯(polysorbate) (polysorbate)：
O
CH2OOCR
脱水山梨醇脂肪酸酯+ 脱水山梨醇脂肪酸酯+环氧乙烷 2H4O)xO H(C →聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯 (吐温，Tween) 吐温，O(Leabharlann 2H4O)yH O(C2H4O)zH
companylogo非离子表面活性剂的羟值常用酸酐测定法该法的原理是酸酐先与表面活性剂上的羟基发生酯化反应再用氢氧化钠标准溶液滴定剩余的酸酐和产生的酸由消耗的酸酐的量可求出羟也可以在非离子表面活性剂溶液中加入过量铁氰化钾溶液使之产生沉淀然后用硫酸锌标准溶液滴定剩余的铁氰化钾终点指示剂为二苯胺
第4章 表面活性剂在固液界面的吸附作用
4.1 固体自稀溶液中吸附的特点
4.1.2 稀溶液吸附 3.吸附量及其测定 (1)固体自溶液中的吸附量测定(浓差法)： 对于二组分稀溶液，一般的关系是：
n0 x2 2 x1 1 x2 m
式中，Δx2=x20-x2，x代表溶液中的摩尔分数，下标1 和2分别表示溶剂和溶质，下标0表示吸附前溶液的数量， n代表物质的量，m代表吸附剂的量。
10
4.1 固体自稀溶液中吸附的特点
4.1.1 固体表面特点 3. 固体表面的电性质 固体与液体接触后可因多种原因而使固体表面带 有某种电荷，原因如下： (1)电离作用 硅胶在弱酸性和碱性电解质中，表面硅酸电离而 使其带负电 活性炭表面的一些含氧基团在水中也可电离，在 中性介质中通常带负电
3
概述
吸附剂: 具有吸附能力的固体物质。 吸附质: 被吸附的物质。 在研究表面活件剂在固液界面吸附时通常把表面 活性剂叫做吸附质，固体叫做吸附剂。 注意: 吸附只发生在相界面上，被吸附的物质并 不进入到固体内部，否则就称为吸收。如镍-氢电 池中储氢材料对氢气的吸收等,而非简单的吸附。 物理吸附: 吸附剂与吸附质之间以范德华力相互 作用而发生的吸附。
132固体自稀溶液中吸附的特点固体表面特点低表面能固体和高表面能固体固体表面能mjm固体表面能mjm聚六氟丙烯18聚对苯二甲43聚四氟乙烯195石英325石蜡255氧化锡440聚乙烯355184010132固体自稀溶液中吸附的特点固体表面特点固体表面的电性质固体与液体接触后可因多种原因而使固体表面带有某种电荷原因如下
11
4.1 固体自稀溶液中吸附的特点
4.1.1 固体表面特点
3. 固体表面的电性质 (2)选择性吸附 有些固体优先自水吸附H+或OH-而使其带正电或 负电。
第四章_表面活性剂的润湿功能
（3）铺展：以固液界面取代固气界面同时，液体表面 扩展的过程。
铺展系数S = γsg -(γlg + γsl) = -∆G ≥ 0 时液体可以在固体表 面上自动展开，连续地从固体表面上取代气体。
又可写成：S = Wi-γlg ，则： 若要铺展系数大于0，则Wi必须大于γlg。
γlg是液体表面张力，表征液体收缩表面的能力。与之 相应，Wi则体现了固体与液体间粘附的能力。因此，又称 之为黏附张力。用符号A表示。
（1）沾湿：液体与固体由不接触到接触，变液气界面和固 气界面为固液界面的过程
Wa = γlg +γsg – γsl = -∆G Wa: 粘附功 > 0 自发
（2）浸湿：固体浸入液体的过程。（洗衣时泡衣服）固气 界面为固液界面替代, 液体表面并无变化。
-∆G = γsg - γsl = Wi
Wi: 浸润功 >0 是浸湿过程能否自动进行的依据
（2）对比三者发生的条件
沾湿： Wa = γlg +γsg - γsl≥ 0 浸湿： γsg - γsl ≥ 0 铺展： S = γsg -(γlg + γsl) ≥ 0 （3）固气和固液界面能对体系的三种润湿作用的贡献是一致的。
2 接触角与润湿方程
将液体滴于固体表面 上，液体或铺展或覆 盖于表面，或形成一 液滴停于其上，此时 在三相交界处，自固 液界面经液体内部到 气液界面的夹角就叫 做接触角。
因此当表面层的基团相同时不管基体是否相同其高能表面的自憎现象虽然许多液体可在高能表面上铺展如煤油等碳氢化合物可在干净的玻璃钢上铺展但也有一些低表面张力的液体不能在高能表面上铺出现这种现象的原因在于这些有机液体的分子在高能表面上吸附并形成定向排列的吸附膜被吸附的两亲分子以极性基朝向固体表面而非极性基朝外排列从而使高能表面的组成和结构发生变化
第四章 表面活性剂在溶液中的状态
芘的荧光Ⅲ峰/Ⅰ峰与胶团的形成
胶束的模型
胶团结构示意图 a-离子表面活性剂胶团 b-非离子表面活性剂胶团
离子型表面活性剂胶团的结构
• 胶束的内核
• 胶束的外壳
• 扩散双电层
胶团的内核
具有一个由疏水的碳氢链构成的类似于液态烃的
内核，约1～2.8nm。
邻近极性基一CH2一带有一定的极性，其周围仍有
当表面活性剂在溶液中的浓度为10倍于cmc或更高的 浓溶液中，胶团一般棒状。
Debye的腊肠式胶团
• 特点：
这种模型使大量的表面活性剂的碳氢链与水接触面积减小，有
更高的热力学稳定性。
表面活性剂的亲水基构成棒状胶团的外壳，而疏水的碳氢链构
成内核。 在有些表面活性剂溶液中这种棒状胶团还具有一定程度的柔顺 性，就象蚯蚓一样地运动。 水溶液中若有无机盐存在，即使表面活性剂的浓度不大，胶团 的形状也总是不对称的非球状而常是棒状的。
定义：胶束产生时溶液的浓度 符号：用CMC表示 特点：表面性质（稀溶液）增加不明显 胶体性质（浓溶液）逐渐增大
cmc愈小，表面活性愈高； cmc愈低，改变界面状态起到润湿、乳化、加溶、起 泡、洗涤等作用所需的表面活性剂浓度愈低； cmc是表面活性剂的—个重要物理化学参数
CMC与溶液物理化学性质的变化
形成结构的水分子存在，从而使得胶团内核中有较多
的渗透水。
胶团的外壳
• 胶团的外壳是指胶团与单体水溶液之间的一层区域。
外壳由胶团双电层的最内层stern层(或固定吸附层)
组成约0.2nm～0.3nm组成；
胶团外壳中不仅有表面活性剂的离子头及固定的一部
分反离子，而且由于离子的水化，还包括水化层，胶
当溶液中形成胶束后溶