表面活性剂及其复配体系
表面活性剂的复配

五、阳离子-非离子表面活性剂复配体系
在阳离子表面活性剂溶液中加入非离子表面 活性剂,可以使临界胶束浓度显著降低。 是阳离子表面活性剂的离子基团与非离子 表面活性剂的极性聚氧乙烯基相互作用的 结果。
六、非离子-非离子表面活性剂复配体系
多数聚氧乙烯非离子表面活性剂本身便是混合物, 其性质与单一物质有较大差别,通常疏水基相同、 环氧乙烷加成数相近的两种非离子表面活性剂混 合时,近乎理想溶液,容易形成混合胶束,其混 合物的亲水性相当于这两种物质的平均值,当两 种表面活性剂的环氧乙烷加成数和亲水性相差较 大时,混合物的亲水性高于二者的平均值,油溶 性的品种有可能增溶于水溶性表面活性剂的胶束 中。
ห้องสมุดไป่ตู้
由此可以看出,引入分子间相互作用参数 后,可以定性地了解两种表面活性剂分子 间的作用情况,是相互吸引还是相互排斥, 作用力的强弱如何。并可通过相关公式计 算并判断出两种表面活性剂混合后是否产 生复配效应,并可进一步求出产生最大加 和效应时复配体系的组成,即两种表面活 性剂的复配比例,这为表面活性剂复配的 应用提供了理论指导。
二、形成混合胶束
当复配体系水溶液形成混合胶束的临界胶束 浓度低于其中任何一种单一表面活性剂的 临界胶束浓度时,即称为产生正加和增效 作用;如果混合物的临界胶束浓度比任何 一种单一组分的高,则称产生负加和增效 作用。
三、综合考虑
将降低表面张力和形成混合胶束综合起来看, 正加和增效是指两种表面活性剂的复配体 系在混合胶束的临界胶束浓度时的表面张 力低于其中任何一种表面活性剂在其临界 胶束浓度时的表面张力,相反则产生负加 和增效作用。
二、影响分子间相互作用参数的因素
大部分混合体系的β值为负值,即两种表面活 性剂分子间是相互吸引的作用。这种吸引 力主要来源于分子间的静电引力,与表面 活性剂分子结构密切相关,并受温度及电 解质等外界因素的影响。
阴-阳离子表面活性剂复配研究与应用

阴-阳离子表面活性剂复配研究与应用摘要:综合介绍了阴-阳离子表面活性剂复配体系在各种物化性能的增效效应,例如降低表面张力的效能、表面张力的效率、降低临界胶束浓度的能力、改善表面吸附的能力,以及这些增效效应在去污、增溶、泡沫、润湿、乳化等方面的应用。
讨论了提高阴-阳离子表面活性剂之间的可配伍性之对策,诸如采用非等摩尔比复配、在离子型表面活性剂中引入聚氧乙烯链及加入非离子或两性表面活性剂进行调节等手段以优化配方性能和提高综合经济效益。
总结了阴—阳离子表面活性剂复配体系用于洗涤用品的可行性配方技术,即采取无机助剂、水溶性有机高聚物或非离子表面活性剂包裹阳离子表面活性剂的措施。
关键词:阴离子表面活性剂;阳离子表面活性剂;复配体系;增效效应;研究;应用目前,表面活性剂复配体系的研究与应用已形成热点,如表面活性剂与无机物、高聚物或表面活性剂之间复配等,其目的是提高含表面活性剂配方的性能,优化使用并提高经济效益。
长期以来,在表面活性剂复配应用过程中把阳离子型表面活性剂与阴离子型表面活性剂的复配视为禁忌,一般认为两者在水溶液中相互作用会产生沉淀或絮状络合物,从而产生负效应甚至使表面活性剂失去表面活性。
研究发现,在一定条件下阴-阳离子表面活性剂复配体系具有很高的表面活性,显示出极大的增效作用,这样的复配体系已成功地用于实际。
由于阴-阳离子表面活性剂复配在一起相互之间必然产生强烈的电性作用,因而使表面活性大大提高。
有人认为阳离子型表面活性剂与阴离子型表面活性剂混合之后形成了“新的络合物”,并会表现出优异的表面活性和各方面的增效效应。
1阴-阳离子表面活性剂复配的增效效应1.1降低表面张力的效能复配溶液所能达到的最低表面张力,即在cmc时的表面张力γcmc比单一组分的最低表面张力低。
阳离子表面活性剂C8H17N(CH3)3Br(以下用C8N表示)与阴离子表面活性剂C8H17SO4Na(以下用C8S表示)等摩尔复配体系的γcmc比两纯组分各自的γcmc低得多,尤其在正庚烷/水溶液界面的界面张力的降低表现更为突出,等摩尔复配体系的界面张力可以低至0.2mN/m,而两种纯表面活性剂溶液相应的界面张力则高得多(分别为14mN/m和11mN/m)。
表面活性剂的复配原理

表面活性剂的复配原理表面活性剂的复配原理是指将不同种类的表面活性剂按一定的比例和方式组合使用,以达到更好的表面张力调节、乳化稳定以及分散悬浮等效果。
表面活性剂由亲水基和疏水基组成,亲水基具有亲水性,疏水基具有疏水性。
在液体中,亲水基会向水相靠近,而疏水基会向空气相靠近。
当表面活性剂溶解在液体中时,由于其分子有两个相对独立的界面,即表面活性剂分子的水溶液界面和水/空气界面。
在这两个界面上,亲水基和疏水基具有不同的定位,形成了所谓的吸附层,这种吸附行为也决定了表面活性剂的表面活性。
通过复配不同种类的表面活性剂可以调节表面张力和稳定乳液、分散悬浮体系。
具体原理如下:1. 鸟嘌呤类表面活性剂与短链烷基硫酸盐类表面活性剂的复配:鸟嘌呤类表面活性剂具有良好的乳化性能,但其乳化稳定性较差。
而短链烷基硫酸盐类表面活性剂具有良好的乳化稳定性。
因此,将两者复配使用可以提高乳化体系的稳定性,同时实现良好的乳化效果。
2. 非离子型表面活性剂与阳离子型表面活性剂的复配:非离子型表面活性剂在水性体系中具有较好的乳化性能,但其稳定性相对较差。
而阳离子型表面活性剂则具有良好的稳定性。
将两者复配使用可以同时实现较好的乳化效果和乳化稳定性。
3. 阴离子型表面活性剂与非离子型表面活性剂的复配:阴离子型表面活性剂在水性体系中具有较好的分散悬浮性能,但其分散稳定性较差。
而非离子型表面活性剂具有较好的分散稳定性。
将两者复配使用可以提高分散悬浮体系的稳定性,同时实现良好的分散效果。
通过合理复配不同种类的表面活性剂,可以充分利用各种表面活性剂的特性,实现更好的表面张力调节、乳化稳定以及分散悬浮等效果。
表面活性剂的复配

节p , 值 也就是界面膜 的 自然曲率 , 使之与油滴 的 自
然 曲率 更 匹配 而 提高 乳液 的稳定 性 。
图 1 界 面 上 的 表 面 活 性 剂 示 意 图
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表面活性剂的体系分类及复配依据

表面活性剂的体系分类及复配依据表面活性剂相互间或与其他化合物的配合使用称为复配。
在表面活性剂的增溶应用中,如果能够选择适宜的配伍,可以大大增加增溶能力,减少表面活性剂用量。
与中性无机盐的配伍:在离子表面活性剂溶液中加入可溶性的中性无机盐,增加了烃类增溶质的增溶量。
相反对极性物质的增溶量降低。
与有机添加剂的配伍:一般以碳原子在12以下的脂肪醇有较好效果。
一些多元醇如果糖、木糖、山梨醇等也有类似效果。
与之相反,一些短链醇不仅不能与表面活性剂形成混合胶束,还可能破坏胶束的形成,如C1~C6的醇等。
极性有机物如尿素、N-甲基乙酰胺、乙二醇等均升高表面活性剂的临界胶束浓度。
与水溶性高分子的配伍:明胶、聚乙烯醇、聚乙二醇及聚维酮等水溶性高分子对表面活性剂分子有吸附作用,减少溶液中游离表面活性剂分子数量,临界胶束浓度因此升高。
一、复配依据:表面活性剂复配的目的是达到加和增效作用,即协同效应。
即把不同类型的表面活性剂人为地进行混合,得到的混合物性能比原来单一组分的性能更加优良,也就是通常所说的“1+1>2”的效果。
例如:十二烷基硫酸钠中混有少量的十二醇、十二酰醇胺等物质,可改善其在洗涤剂配方中的起泡、洗涤、降低表面张力、乳化等性能。
表面活性剂的复配可以产生加和效应,已经应用到了实际的生产中,但其基础理论方面的研究仍只是近几年的事,其结果可以为预测表面活性剂的加和增效行为提供指导,以便得到最佳复配效果。
但其研究仍处于初级阶段,主要集中在双组分复配体系。
在复配体系中,不同类型和结构的表面活性剂分子间的相互作用,决定了整个体系的性能和复配效果,因此掌握表面活性剂分子间相互作用是研究表面活性剂复配的基础。
二、表面活性剂分子间的相互作用参数:表面活性剂的两个最基本性质是表面活性剂的表面吸附及胶束的形成。
因此,加和增效的产生首先会改变体系的表面张力和临界胶束浓度。
一般情况下,当两种表面活性剂产生复配效应时,其混合体系的临界胶束浓度并不等于二者临界胶束浓度的平均值,而是小于其中任何一种表面活性剂单独使用的临界胶束浓度。
表面活性剂及其复配体系

表面活性剂的特性
表面活性
表面活性剂能够显著降低溶液的表面张力,使其 低于纯溶剂的表面张力。
分散性
表面活性剂能够将固体颗粒分散于液体中,形成 稳定的悬浮液。
ABCD
润湿性
表面活性剂能够增加固体表面与液体之间的接触 面积,使液体更好地润湿固体表面。
乳化性
表面活性剂能够将一种液体分散于另一种不混溶 的液体中,形成稳定的乳状液。
复配体系的相容性
相容性原理
表面活性剂复配体系中的各组分 之间应具有良好的相容性,以保 证复配体系的稳定性和性能的发 挥。相容性的好坏主要取决于各 组分之间的相互作用和分子间的 排列。
相容性影响因素
相容性改善方法
影响复配体系相容性的因素主要 包括各组分的极性、溶解度参数、 分子量、官能团等。这些因素可 以通过影响分子间的相互作用和 排列,从而影响相容性的好坏。
要点二
热稳定性
表面活性剂复配体系应具有一定的热 稳定性,以便在实际应用中能够承受 一定的温度变化。热稳定性差的复配 体系在高温下容易发生分解、氧化等 反应,导致性能下降。
要点三
储存稳定性
表面活性剂复配体系应具有良好的储 存稳定性,以确保在长时间储存过程 中保持性能的稳定。储存过程中,复 配体系可能会受到光照、氧气、湿度 等因素的影响,因此需要采取适当的 措施来提高其稳定性。
为了提高复配体系的相容性,可 以采用混合溶剂、加入增溶剂或 乳化剂等方法来改善各组分之间 的相互作用和分子排列。同时, 选择合适的表面活性剂种类和浓 度也是提高相容性的关键因素表面活性剂能够降低水的表面张力,使污渍更容易被 去除。
防锈
一些表面活性剂可以形成保护膜,防止金属腐蚀和生 锈。
环境友好型表面活性剂的开发
表面活性剂复配

阳离子:质量分数0.5%十六烷基三甲基溴化铵(分子量364.45),
阴离子:质量分数0.5%十二烷基苯磺酸钠(分子量348.48),
非离子:质量分数0.5%TO-10(分子量630)
仪器:烧杯,移液管,滴管,天平
2.实验部分
2.1向阳离子中滴加阴离子,记录发生沉淀时阴阳离子比例,获得阴
阳离子混合时发生沉淀反应的区域。
2.2在生成沉淀的区域,选择不同的阴阳离子比例,向其中加入非离子,当沉淀消失时,记录三者的用量比。
2.3选择某一比例的复配体系,测定其表面张力。
3.结果
3.1向阳离子中加入阴离子,发现当阴阳离子体积比大于12:5时会有
白色浑浊生成,即生成沉淀的区域为V阳离子:V阴离子< 5:12
3.2向阳离子中加入阴离子,产生沉淀后继续加入非离子至浑浊消失,三者的用量比例列入下表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 十六烷基三甲基溴化铵/ml 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 十二烷基苯磺酸钠/ml 12 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 TO-10/ml 1 18 27 50 65 67 67 67 67 67 67 3.3(表面张力测定结果)
阴阳离子进行复配时会有沉淀生成,影响表面活性剂的使用,加入一定比例的某些非离子型表面活性剂后可以使沉淀消除,增大阴阳离子表面活性剂的使用比例范围。
阴阳离子表面活性剂的复配

阴-阳离子表面活性剂复配研究与应用目前,表面活性剂复配体系的研究与应用已形成热点,如表面活性剂与无机物、高聚物或表面活性剂之间复配等,其目的是提高含表面活性剂配方的性能,优化使用并提高经济效益。
长期以来,在表面活性剂复配应用过程中把阳离子型表面活性剂与阴离子型表面活性剂的复配视为禁忌,一般认为两者在水溶液中相互作用会产生沉淀或絮状络合物,从而产生负效应甚至使表面活性剂失去表面活性。
研究发现,在一定条件下阴-阳离子表面活性剂复配体系具有很高的表面活性,显示出极大的增效作用,这样的复配体系已成功地用于实际。
由于阴-阳离子表面活性剂复配在一起相互之间必然产生强烈的电性作用,因而使表面活性大大提高。
有人认为阳离子型表面活性剂与阴离子型表面活性剂混合之后形成了“新的络合物”,并会表现出优异的表面活性和各方面的增效效应。
1阴-阳离子表面活性剂复配的增效效应1.1降低表面张力的效能复配溶液所能达到的最低表面张力,即在cmc时的表面张力γcmc比单一组分的最低表面张力低。
阳离子表面活性剂C8H17N(CH3)3Br(以下用C8N表示)与阴离子表面活性剂C8H17SO4Na(以下用C8S表示)等摩尔复配体系的γcmc比两纯组分各自的γcmc低得多,尤其在正庚烷/水溶液界面的界面张力的降低表现更为突出,等摩尔复配体系的界面张力可以低至0.2mN/m,而两种纯表面活性剂溶液相应的界面张力则高得多(分别为14mN/m和11mN/m)。
事实上,在单组分的碳氢链表面活性剂中尚未见报道能达到如此低的表面张力和界面张力。
1.2降低表面张力的效率达到指定的表面张力γ时,复配体系所需表面活性剂总浓度比单一表面活性剂溶液所需浓度低。
十二醇聚氧乙烯醚硫酸铵(AESA)与阳离子表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)以9/1(mol)复配,当达到相同的表面张力38mN/m时,体系的总浓度为5×10-6mol/L,远比单一组分AESA(4×10-4mol/L及DTAB(1×10-2mol/L)的浓度低得多。
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表面活性剂及其复配体系
摘要:本文主要介绍了表面活性的种类、特性以及复配方法。
并着重介绍了复配体系的复配方法、性能以及应用用于学习交流。
关键词:阴离子表面活性剂阳离子表面活性剂复配体系
一、表面活性剂结构特征及分类
表面活性剂是指既具有亲水性又具有亲油性,在溶液的表面能定向排列,并能使表面张力显著下降的物质。
它是一大类有机化合物,他们的性质极具特色,应用极为灵活、广泛,有很大的实用价值和理论意义。
为了达到稳定,表面活性剂溶于水时,可以采取两种方式:
1.在液面形成单分子膜
将亲水基留在水中而将疏水基伸向空气,以减小排斥。
而疏水基与水分子间的斥力相当于使表面的水分子受到一个向外的推力,抵消表面水分子原来受到的向内的拉力,亦即使水的表面张力降低。
2.形成“胶束”
胶束可为球形,也可是层状结构,都尽可能地将疏水基藏于胶束内部而将亲水基外露。
这类表面活性剂具有增溶作用。
如溶液中有不溶于水的油类(不溶于水的有机液体的泛称),则可进入球形胶束中心和层状胶束的夹层内而溶解。
按表面活性剂溶于水时的电性特征,表面活性剂可分为:
①阴离子表面活性剂②阳离子表面活性剂③非离子表面活性
剂④两性离子表面活性剂
二、表面活性剂复配系统概述
不同表面活性各自有其特点。
通常,改变表面活性剂应用性能的途径有两种:一种是根据结构与性能的关系设计合成新型表面活性剂,另一种是通过多种表面活性剂的复配得到具有优异性能的产品。
开发表面活性剂新品种往往难度很大,而且进行毒性安全性试验也很困难。
相比较而言,通过复配的方法改进体系的特性就比较迅速、经济、有效。
近年来,对表面活性剂复配协同增效的研究正在引起越来越多的重视,不同结构的表面活性剂组成的复配体系不仅可以形成多种多样的体相缔合结构,而且在界面上可以发生协同吸附,比单一表面活性剂体系降低界面张力的力更强,利用表面活性剂复配提高界面活性已经成为强化采油等应用领域有效的技术措施之一。
表面活性剂复配后,一方面由于分子间相互作用,性基团之间的静电排斥作用减小,排列更为紧密;另一方面,二者的碳氢链由于疏水效应也会相互吸引。
因此,在溶液内部的表面活性剂分子更容易聚集形成胶团;在表面吸附层中,表面活性剂分子排列更为紧密,吸附量更大。
因此,表面活性剂复配后对于表(界)面吸附和溶液中胶束形成都有一定的促进作用。
这种复配表面活性剂表现出的比单一表面活性剂更为优越的性能现象,被称为表面活性剂协同增效作用。
表面活性剂复配体系的组成有多种选择,下面列举几种常见的复配方式:
1.非离子与离子表面活性剂复配
这种混合体系已经得到广泛的实际应用,但目前缺乏其作用机理的规律性认识。
一般认为非离子表面活性剂的加入使得离子表面活性剂间的斥力减弱,从而促进了胶团的形成。
有研究表明,阴离子表面活性剂—非离子表面活性剂体系的相互作用强于阳离子—非离子表面活性剂体系。
2.表面活性剂和强键接反离子
强键接反离子是与表面活性剂带相反电荷的小分子,常见的如水杨酸根离子、对甲苯磺酸根离子等。
它与表面活性剂的复配体系能显著提高其粘度
3.阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂的混合
研究表明,在所有表面活性剂复配系统中,阴、阳离子表面活性剂复配系统(c-a复配系统)具有最强的协同作用。
阴、阳离子表面活性剂复配系统,由于其带有相反电荷的离子头基间的强静电相互作用,具有强的协同效应和高表面活性,在水溶液中可形成丰富的微观结构,表现出复杂的相行为。
该体系长期未得到重视的一个主要原因也正是因为存在于表面活性剂极性头之间的强的作用力容易使得其在水中生成沉淀或絮状物。
三、对阴-阳离子表面活性剂复配体系(c-a复配系统)的深入研究
近年来对c-a复配体系的研究主要集中在表面活性、微观结构和相行为等几个方面。
首先,c-a复配体系,由于带相反电荷的极性头之间的强静电作用,使得该体系的表面活性大大提高,在溶液的
界面或表面上具有很强的吸附能力。
一般来讲,表面活性剂的表面活性随着极性基增大而增大,但与单一体系相比,在c-a复配体系中这种规律不是很明显。
由此可以看出阴、阳离子表面活性剂分子相互作用之强,以致于掩盖了极性基体积的影响。
1.微观结构
c-a复配体系的水溶液有丰富的微观结构,包括从球状、棒状、蠕虫状胶束,层状、片状、带状,液晶,囊泡和沉淀等等。
下面主要对c-a复配体系中蠕虫状胶束的形成条件进行了研究。
在阴阳离子表面活性剂复配体系中,由于阴阳离子表面活性剂相互作为反离子发生更加强烈的结合,更易形成棒状胶束(蠕虫状胶束)。
如十二烷基三丁基溴化铵和十二烷基硫酸钠混合液粘度很大,几乎不能流动,并有剪切稀释现象。
蠕虫状胶束的剪切粘度与剪切速率的关系曲线呈现相图的形状,即在很低的剪切速率下剪切粘度的大小基本不变,在高剪切速率下,剪切粘度随着剪切速率的增大而减小,出现剪切稀释现象。
2.相行为
对于c-a复配体系相行为的研究主要是其形成的双水相体系。
当将阴、阳离子表面活性剂在一定条件(温度、配比、总浓度等)下进行混合时,其水溶液可以自发地分离成两个互不相溶的且具有明确相界面的水相,这种体系被称为阴阳离子表面活性剂双水相(atps),简称表面活性剂双水相。
除了阴阳离子表面活性剂双水相体系外,还有非离子表面活性剂双水相体系和阳离子表面活性剂
双水相体系。
下面,主要对ctab/as/h2o复配体系的双水相的形成进行研究。
其中相区1和4是双水相区,其他是单向区或非均相区3.浓度及配比对ca复配体系粘度的影响
通过比对不同浓度配比下粘度的差距,找出c-a复配体系的最佳配比。
阴阳离子表面活性剂的复配体系的粘度与其单组分相比粘度较大,而且当两种表面活性剂的配比合适时,将会出现粘度的极大值。
即适当浓度下不等比例(其中一种只占总量少部分)配合依然会产生很高的表面活性与增效作用。
一种表面活性剂组分过量很多的复配物较等摩尔的复配物的溶解度大得多,溶液因此不易出现混浊,这样就可采用价格较低的阴离子表面活性剂为主,配以少量的阳离子表面活性剂得到表面活性极高的复合表面活性剂。
四、表面活性剂及其复配体系的应用价值
目前,表面活性剂复配体系的研究与应用已形成热点。
如表面活性剂与无机物、高聚物或表面活性剂之间复配等,其目的是提高含表面活性剂配方的性能,优化使用并提高经济效益。
参考文献
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[3] 苑慧莹,李川,单存龙,伍晓林. 碱对烷基苯磺酸盐吸附损失的影响研究[j]. 油田化学. 2007(03).
作者简介:姓名:姜哲明,性别:男籍贯:黑龙江省阿城市出生日期:19860225,学历:本科专业:工程管理现职称:助理工
程师。