第二章 表面活性剂
HLB=[(亲水基的分子量)/ (疏水基的分子量+亲水基 分子量)]×100/5 如：
C9H19 O(CH2CH2O-)9-H
HLB=[396/(220+396)]×100/5=12.86
220指壬基酚的分子量。
(2)、多元醇脂肪酸 HLB=20(1-S/A) S为酯的皂化值，A为脂肪酸的酸值。如甘油单硬 脂酸酯的S=161，A=198，则 HLB=20(1-161/198)=3.8 (3)、聚乙二醇 HLB=EO/5(EO为环氧乙烷部份的质量 百分数)
(2)阳离子表面活性剂(cationic surfactant) 在水中带正电荷的界面活性剂。 如R(CH3)2NBr在水溶液中离解出 R(CH3)2N+。此类表面活性剂作杀菌剂、纺织柔软剂、 抗静电剂。 磷化物 R R-P+-R· XR
阳离子表面活性剂分类： 咪唑啉盐
R1
N CH2
+
.X-
N R2
第二章 表面活性剂 Surfactant
一、概论
1、定义 表面活性物质，是指能使溶液表面张力降低的物质。 2、特点 (1)、双亲性 表面活性剂的分子中同时含有亲水的 极性基团和亲油的非极性基团。 (2)、溶解性 表面活性剂至少溶于液相中的某一相。
(3)、表面吸附 表面活性剂的溶解，使溶液的表面自 由能降低，产生表面吸附，当吸附达平衡时，表面活 性剂在溶液内的浓度小于在表面的浓度。 (4)、界面定向排列 吸附在界面上的表面活性剂分子， 能定向排列成单分子膜，覆盖于界面中。
亲油基
=CH-CH2-CH3 -C-(-CH2CH2CH2O-)-CF2-CF3-
基团数
– 0.475 –0.475 –0.475 –0.475 –0.475 0.15 -0.87
-N 9.4 酯(失水山醇环) 6.8 酯(游离) 2.4 -COOH 2.1 -OH(自由) 1.9 -O1.3 -OH(失水山梨醇环) 0.5 -(-CH2CH2O-)0.33
+
1) SO3 C12H25O(CH2CH2O)nSO3Na 2) NaOH
12、十二烷基聚氧乙烯醚磷酸酯钠盐
C12H25OH
+
H2C O
CH2
C12H25O(CH2CH2O)nH
O C12H25O(CH2CH2)n P ONa O C12H25O(CH2CH2O)n P ONa ONa
1) P2O5 C12H25O(CH2CH2O)nH
C12H25
C12H24
+
1) H2SO4 • SO3
C12H25 C12H25
+
2) NaOH SO3Na
3、脂肪酸甲酯-磺酸钠
SO2 O OCH3 O C H OCH 3
O R CH 2 C
+ SO3
O R CH NaO3S
R
CH
CH3 O
4、二苯醚二磺酸钠
NaO3S
O
SO3Na
5、月桂酸钾(potassium laurate) 分子式：C11H23COOK
OH
CH2=CHCOOCH3
R
CHCH2NCH2CH2OH
OH CH2CH2COOCH3
1) NaOH 2) HCl
R
CHCH2NCH2CH2OH
OH CH2CH2COOH
4、N-氨基甘氨酸 如：N，N-二[辛基(氨乙基)] 甘氨酸盐酸盐
NH2CH2CH2 NH NH2CH2CH2 CH2CH2NHC8H17
3、亲水亲油平衡值 亲水亲油平衡值(HLB)值是表示表面活性剂亲水性、 疏水性的好坏。HLB值大，亲水性强；HLB值小，亲 油性强。 1.5-3 消泡剂 3-6 W/O油包水乳化剂 HLB= 7-9 润湿剂 8-18 O/W水包油乳化剂 13-15 洗涤 15-18 增溶剂
HLB计算：
(1)、非离子表面活性剂
CH2COONa
2、十二烷基甜菜碱(betaine)
CH3 C12H25 N CH3
+
ClCH2COONa
H3C C12H25 N+ H3C CH2COO-
3、羧基型-氨基丙酸 如：N-(2-羟乙基)-N-(2-羟烷基)- -氨基丙酸
R HC O CH2
+ NH2CH2CH2OH
R
CHCH2NHCH2CH2OH
1、pH值对性能影响 • pH值<7 显阳离子性 • pH值>7 显阴离子性
ClN+ CH2COOH
OH N CH2COONa
• pH值=7 显中性
N+
CH2COO-
2、两性表面活性剂分类：
氨基酸型R-NH-CH2CH2-COOH 甜菜碱型 CH3 R-N+-CH2COOCH3
磺酸盐
R
CH3
N+
OH CH3(CH2)5CHCH 2CH=CH(CH 2) 7COOH
+
1) H2SO4 2) NaOH
CH3(CH2)5CHCH 2CH=CH(CH 2)7COONa OSO3Na
11、月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠
C12H25OH
+
H2C O
CH2
C12H25O(CH2CH2O)nH
C12H25O(CH2CH2O)nH
CH3
(CH2)nSO3-
(CH2CH2O)nSO3M
硫酸酯
R
N
(CH2CH2O)nSO3M
咪唑啉
N CH2 R N+ HOH2CH2C CH2 CH2COO
-
磷酸酯
H2C HC H2C O OCOR1 OCOR2 O P O CH3 O CH3 CH2CH2-N-CH3
R1
氧化铵
R2
N R3
O
(4)非离子表面活性剂(non-ionic surfactant) 结构如：C15H31-(OC2H4)n-OH 分子中没有带电荷的基团，而基团-(OC2H4)-亲 水性较弱，n 越大，亲水性越强。
NHCH2CH2Cl
O
C17H35 C17H35
C
OCH2CH2 N
CH2CH2OH CH2CH2OH
• Cl
C
O
NHCH2CH2
3、咪唑啉季胺盐(imidazoline quaternary ammonium salt)
2RCOOH + H2N C2H4 NH C2H4
CH3
NH2
N R C N
+
2) NaOH
2
四、阳离子表面活性剂(Cationic surfactant)
1、基本类型 • 烷基胺型
式中X指无机或有机酸
RNH2
•
X
R
R1 R N• X R2
R1 NH • X
2、季胺盐型(Quaternary ammonium salt)
R1 R3 N
+
R Cl
-
R2
1)十二烷基二甲基溴化铵
(5)形成胶束 表面活性剂溶于水，并达到一定浓度时， 表面张力，渗透压，电导率等溶液性质发生急剧的变 化。此时，表面活性剂的分子会产生凝聚而生成胶束， 开始出现这种变化的极限浓度称为临界胶束浓度，简 称CMC。 (6)、多功能性 表面活性剂在其溶液中显示多种功能。 如能降低表面张力，具有发泡、分散、乳化、抗静电、 增溶、杀菌。
3、分类 (1)阴离子表面活性剂 Anionics surfactant
O S O
O Na
R
式中-SO-3为阴离子水溶性基团，此外阴离子基团 还有-COO-，此类表面活性剂作为洗涤剂，乳化剂 及增溶剂。
阴离子表面活性剂分类： 羧酸盐R-COOM 硫酸酯盐R-OSO3M 磺酸盐R-SO3M 磷酸酯盐R-OPO3M2 脂肪酰-肽缩合物R1CONHR2COOH
(4)、离子型表面活性剂 HLB=7+(亲水基的基团数)+ (亲油基的基团数) 太古油的结构：
(CH2)7 H3C(H2C)5HC OSO3Na COOH
HLB=7+(11+1.3+2.1)+17(-0.475)=13.3
一些基团的HLB基团数 亲水基 基团数
-COOK -COONa -SO3Na 21.1 19.1 11
• SO3
2) NaOH
C4H9 C4H9
SO 3Na
8、亚甲基双萘磺酸钠
+
H2SO4 SO3H
SO3H
NaOH
+ 2HCHO
CH2
SO 3Na
SO3Na
9、十二烷基硫酸钠
C12H25OH
+
SO 3
C 12H25OSO3H
C12H25OSO3H
+
NaOH
C H25OSO3Na 12
10、硫酸化蓖麻油
三、阴离子表面活性剂(anionics surfactant)
CH2 HC H2C OOCR OOCR OOCR
+NaOH
C17H35COONa +
H2C HC H2C OH OH OH
2、十二烷基苯磺酸钠(sodium dodecyl benzene sulfonate)
3C3H6 C12H24
CH2 CH2CH2OH
烷基吡啶盐
N+ R
.X
-_
伯胺R-NH2· HX 肿胺R1-NH · HX R2 叔胺盐 R3 R1-NH · HX R2 季胺盐 R3 R1-N-R4 · HX R2
(3)两性表面活性剂(zwitter ionic surfactant) 其分子中含水溶性正电荷基团和负电荷基团。如： C12H25N+(CH3)2CH2COO在酸性溶液中正电荷基团呈阳离子性质，在碱 性溶液中负电荷显阴离子性。
C9H19 O(CH2CH2O-)9-H
HLB=[396/(220+396)]×100/5=12.86
220指壬基酚的分子量。
(2)、多元醇脂肪酸 HLB=20(1-S/A) S为酯的皂化值，A为脂肪酸的酸值。如甘油单硬 脂酸酯的S=161，A=198，则 HLB=20(1-161/198)=3.8 (3)、聚乙二醇 HLB=EO/5(EO为环氧乙烷部份的质量 百分数)
(2)阳离子表面活性剂(cationic surfactant) 在水中带正电荷的界面活性剂。 如R(CH3)2NBr在水溶液中离解出 R(CH3)2N+。此类表面活性剂作杀菌剂、纺织柔软剂、 抗静电剂。 磷化物 R R-P+-R· XR
阳离子表面活性剂分类： 咪唑啉盐
R1
N CH2
+
.X-
N R2
第二章 表面活性剂 Surfactant
一、概论
1、定义 表面活性物质，是指能使溶液表面张力降低的物质。 2、特点 (1)、双亲性 表面活性剂的分子中同时含有亲水的 极性基团和亲油的非极性基团。 (2)、溶解性 表面活性剂至少溶于液相中的某一相。
(3)、表面吸附 表面活性剂的溶解，使溶液的表面自 由能降低，产生表面吸附，当吸附达平衡时，表面活 性剂在溶液内的浓度小于在表面的浓度。 (4)、界面定向排列 吸附在界面上的表面活性剂分子， 能定向排列成单分子膜，覆盖于界面中。
亲油基
=CH-CH2-CH3 -C-(-CH2CH2CH2O-)-CF2-CF3-
基团数
– 0.475 –0.475 –0.475 –0.475 –0.475 0.15 -0.87
-N 9.4 酯(失水山醇环) 6.8 酯(游离) 2.4 -COOH 2.1 -OH(自由) 1.9 -O1.3 -OH(失水山梨醇环) 0.5 -(-CH2CH2O-)0.33
+
1) SO3 C12H25O(CH2CH2O)nSO3Na 2) NaOH
12、十二烷基聚氧乙烯醚磷酸酯钠盐
C12H25OH
+
H2C O
CH2
C12H25O(CH2CH2O)nH
O C12H25O(CH2CH2)n P ONa O C12H25O(CH2CH2O)n P ONa ONa
1) P2O5 C12H25O(CH2CH2O)nH
C12H25
C12H24
+
1) H2SO4 • SO3
C12H25 C12H25
+
2) NaOH SO3Na
3、脂肪酸甲酯-磺酸钠
SO2 O OCH3 O C H OCH 3
O R CH 2 C
+ SO3
O R CH NaO3S
R
CH
CH3 O
4、二苯醚二磺酸钠
NaO3S
O
SO3Na
5、月桂酸钾(potassium laurate) 分子式：C11H23COOK
OH
CH2=CHCOOCH3
R
CHCH2NCH2CH2OH
OH CH2CH2COOCH3
1) NaOH 2) HCl
R
CHCH2NCH2CH2OH
OH CH2CH2COOH
4、N-氨基甘氨酸 如：N，N-二[辛基(氨乙基)] 甘氨酸盐酸盐
NH2CH2CH2 NH NH2CH2CH2 CH2CH2NHC8H17
3、亲水亲油平衡值 亲水亲油平衡值(HLB)值是表示表面活性剂亲水性、 疏水性的好坏。HLB值大，亲水性强；HLB值小，亲 油性强。 1.5-3 消泡剂 3-6 W/O油包水乳化剂 HLB= 7-9 润湿剂 8-18 O/W水包油乳化剂 13-15 洗涤 15-18 增溶剂
HLB计算：
(1)、非离子表面活性剂
CH2COONa
2、十二烷基甜菜碱(betaine)
CH3 C12H25 N CH3
+
ClCH2COONa
H3C C12H25 N+ H3C CH2COO-
3、羧基型-氨基丙酸 如：N-(2-羟乙基)-N-(2-羟烷基)- -氨基丙酸
R HC O CH2
+ NH2CH2CH2OH
R
CHCH2NHCH2CH2OH
1、pH值对性能影响 • pH值<7 显阳离子性 • pH值>7 显阴离子性
ClN+ CH2COOH
OH N CH2COONa
• pH值=7 显中性
N+
CH2COO-
2、两性表面活性剂分类：
氨基酸型R-NH-CH2CH2-COOH 甜菜碱型 CH3 R-N+-CH2COOCH3
磺酸盐
R
CH3
N+
OH CH3(CH2)5CHCH 2CH=CH(CH 2) 7COOH
+
1) H2SO4 2) NaOH
CH3(CH2)5CHCH 2CH=CH(CH 2)7COONa OSO3Na
11、月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠
C12H25OH
+
H2C O
CH2
C12H25O(CH2CH2O)nH
C12H25O(CH2CH2O)nH
CH3
(CH2)nSO3-
(CH2CH2O)nSO3M
硫酸酯
R
N
(CH2CH2O)nSO3M
咪唑啉
N CH2 R N+ HOH2CH2C CH2 CH2COO
-
磷酸酯
H2C HC H2C O OCOR1 OCOR2 O P O CH3 O CH3 CH2CH2-N-CH3
R1
氧化铵
R2
N R3
O
(4)非离子表面活性剂(non-ionic surfactant) 结构如：C15H31-(OC2H4)n-OH 分子中没有带电荷的基团，而基团-(OC2H4)-亲 水性较弱，n 越大，亲水性越强。
NHCH2CH2Cl
O
C17H35 C17H35
C
OCH2CH2 N
CH2CH2OH CH2CH2OH
• Cl
C
O
NHCH2CH2
3、咪唑啉季胺盐(imidazoline quaternary ammonium salt)
2RCOOH + H2N C2H4 NH C2H4
CH3
NH2
N R C N
+
2) NaOH
2
四、阳离子表面活性剂(Cationic surfactant)
1、基本类型 • 烷基胺型
式中X指无机或有机酸
RNH2
•
X
R
R1 R N• X R2
R1 NH • X
2、季胺盐型(Quaternary ammonium salt)
R1 R3 N
+
R Cl
-
R2
1)十二烷基二甲基溴化铵
(5)形成胶束 表面活性剂溶于水，并达到一定浓度时， 表面张力，渗透压，电导率等溶液性质发生急剧的变 化。此时，表面活性剂的分子会产生凝聚而生成胶束， 开始出现这种变化的极限浓度称为临界胶束浓度，简 称CMC。 (6)、多功能性 表面活性剂在其溶液中显示多种功能。 如能降低表面张力，具有发泡、分散、乳化、抗静电、 增溶、杀菌。
3、分类 (1)阴离子表面活性剂 Anionics surfactant
O S O
O Na
R
式中-SO-3为阴离子水溶性基团，此外阴离子基团 还有-COO-，此类表面活性剂作为洗涤剂，乳化剂 及增溶剂。
阴离子表面活性剂分类： 羧酸盐R-COOM 硫酸酯盐R-OSO3M 磺酸盐R-SO3M 磷酸酯盐R-OPO3M2 脂肪酰-肽缩合物R1CONHR2COOH
(4)、离子型表面活性剂 HLB=7+(亲水基的基团数)+ (亲油基的基团数) 太古油的结构：
(CH2)7 H3C(H2C)5HC OSO3Na COOH
HLB=7+(11+1.3+2.1)+17(-0.475)=13.3
一些基团的HLB基团数 亲水基 基团数
-COOK -COONa -SO3Na 21.1 19.1 11
• SO3
2) NaOH
C4H9 C4H9
SO 3Na
8、亚甲基双萘磺酸钠
+
H2SO4 SO3H
SO3H
NaOH
+ 2HCHO
CH2
SO 3Na
SO3Na
9、十二烷基硫酸钠
C12H25OH
+
SO 3
C 12H25OSO3H
C12H25OSO3H
+
NaOH
C H25OSO3Na 12
10、硫酸化蓖麻油
三、阴离子表面活性剂(anionics surfactant)
CH2 HC H2C OOCR OOCR OOCR
+NaOH
C17H35COONa +
H2C HC H2C OH OH OH
2、十二烷基苯磺酸钠(sodium dodecyl benzene sulfonate)
3C3H6 C12H24
CH2 CH2CH2OH
烷基吡啶盐
N+ R
.X
-_
伯胺R-NH2· HX 肿胺R1-NH · HX R2 叔胺盐 R3 R1-NH · HX R2 季胺盐 R3 R1-N-R4 · HX R2
(3)两性表面活性剂(zwitter ionic surfactant) 其分子中含水溶性正电荷基团和负电荷基团。如： C12H25N+(CH3)2CH2COO在酸性溶液中正电荷基团呈阳离子性质，在碱 性溶液中负电荷显阴离子性。
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《表面活性剂化学》第二章习题
第二章表面活性剂的类型一、选择题1. 阴离子型表面活性剂在水中电离后，其亲水端通常是以下哪类官能团？（）A. 羧酸基B. 硫酸基C. 磷酸基D. 季铵基2. 以下哪种物质是常见的阴离子型表面活性剂？（）A. 十二烷基硫酸钠(SDS)B. 十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)C. 聚氧乙烯(20) 脂肪醇醚(Brij 58)D. 氨基酸型两性表面活性剂3. 阳离子型表面活性剂的主要应用领域不包括以下哪项？（）A. 洗发水B. 纺织品柔软剂C. 消毒剂D. 油田开采4. 下列哪种表面活性剂在分子结构上同时具有阳离子和阴离子特性？（）A. 肥皂B. 季铵盐C. 氨基酸型表面活性剂D. 烷基硫酸盐5. 非离子表面活性剂的亲水性主要来源于以下哪种结构？（）A. 羟基B. 羧基C. 硫酸酯基D. 聚氧乙烯链二、填空题1. 阴离子型表面活性剂在水中电离产生______，其亲水基团通常是______，如______。
2. 阳离子型表面活性剂在水中电离产生______，其亲水基团通常是______，如______。
3. 两性表面活性剂具有______和______两种性质，其分子结构中通常含有______和______基团，例如______。
4. 非离子表面活性剂在水中不电离，其亲水基团通常是______或______，常见的非离子表面活性剂有______和______。
5. 特种表面活性剂是指具有特殊______或______的表面活性剂，如______和______，它们在特定应用领域具有重要作用。
三、简答题1. 简述阴离子型表面活性剂的主要特点，并举例说明其在家庭洗涤剂中的应用。
2. 解释阳离子型表面活性剂在水中电离的过程，并讨论其在个人护理产品中的作用。
3. 两性表面活性剂与阴离子型和阳离子型表面活性剂相比，有哪些独特性质？请举例说明两性表面活性剂在化妆品中的应用。
4. 非离子表面活性剂为何在高温和硬水中比离子型表面活性剂更为稳定？请举例说明非离子表面活性剂在食品工业中的应用。
第二章表面活性剂
span 20（脱水山梨醇单月桂酸酯） span 40 (脱水山梨醇单棕榈酸酯) span 60（脱水山梨醇单硬脂酸酯） span 65（脱水山梨醇三硬脂酸酯） span 80 （脱水山梨醇单油酸酯） span 85 （脱水山梨醇三油酸酯）
O CH2OOCR
OH OH
(2) 聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯类
R-O-(CH2CH2O)nH 脂肪醇聚氧乙烯醚 R-(C6H4)-O(C2H4O)nH 烷基酚聚氧乙烯醚 R2N-(C2H4O)nH 聚氧乙烯烷基胺
非离子表面活性剂
R-CONH(C2H4O)nH 聚氧乙烯烷基酰胺
R-COOCH2(CHOH)3H 多元醇型
（四）非离子型表面活性剂
1.多元醇型
(1) 脱水山梨醇脂肪酸酯类（Span， 司盘） 其系列品种有 OH
HLB值计算
(1) 对非离子型表面活性， 可能过经验式求得:
非离子表面活性剂的HLB具有加和性。
HLBab=(HLBa×Wa+HLBb×Wb)/(Wa+Wb)
(2)理论计算法：如果HLB值是由表面活性剂分
子中各种结构基团贡献的总和，则每个基团 对HLB值的贡献可用数值表示，此数值称为 HLB基团数(group number)。
2.外加电解质对cmc值的影响
在表面活性剂溶液中加入强电解质能降低cmc值，一般对离 子型表面活性剂的影响尤其显著。
3.外加有机物对cmc值的影响比较复杂。
一般长链的极性有机物对表面活性剂的cmc值的影响显著。 例如醇、酸、胺等化合物随烃链增长，使离子型表面活性剂 的cmc值减小，而醇类对非离子型表面活性剂的cmc值影响 恰好相反。
第一节 表面活性剂分类
离子型表面活性剂
常用的离子型表面活性剂分类如下： （一）阴离子表面活性剂 1.高级脂肪酸盐：RCOO－M＋, 如硬脂酸钠、钙、 镁等。 2.硫酸盐：ROSO3－M＋，如十二烷基硫酸钠、 十六醇硫酸钠等。 3.磺酸盐：RSO3－M＋，如二己基琥珀酸磺酸钠。 烷基苯基磺酸盐通式：RC6H5SO3－M＋，如十 二烷基苯磺酸钠等。 4.胆盐 如甘胆酸钠、牛胆磺酸钠等。
O CH2OOCR
OH OH
(2) 聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯类
R-O-(CH2CH2O)nH 脂肪醇聚氧乙烯醚 R-(C6H4)-O(C2H4O)nH 烷基酚聚氧乙烯醚 R2N-(C2H4O)nH 聚氧乙烯烷基胺
非离子表面活性剂
R-CONH(C2H4O)nH 聚氧乙烯烷基酰胺
R-COOCH2(CHOH)3H 多元醇型
（四）非离子型表面活性剂
1.多元醇型
(1) 脱水山梨醇脂肪酸酯类（Span， 司盘） 其系列品种有 OH
HLB值计算
(1) 对非离子型表面活性， 可能过经验式求得:
非离子表面活性剂的HLB具有加和性。
HLBab=(HLBa×Wa+HLBb×Wb)/(Wa+Wb)
(2)理论计算法：如果HLB值是由表面活性剂分
子中各种结构基团贡献的总和，则每个基团 对HLB值的贡献可用数值表示，此数值称为 HLB基团数(group number)。
2.外加电解质对cmc值的影响
在表面活性剂溶液中加入强电解质能降低cmc值，一般对离 子型表面活性剂的影响尤其显著。
3.外加有机物对cmc值的影响比较复杂。
一般长链的极性有机物对表面活性剂的cmc值的影响显著。 例如醇、酸、胺等化合物随烃链增长，使离子型表面活性剂 的cmc值减小，而醇类对非离子型表面活性剂的cmc值影响 恰好相反。
第一节 表面活性剂分类
离子型表面活性剂
常用的离子型表面活性剂分类如下： （一）阴离子表面活性剂 1.高级脂肪酸盐：RCOO－M＋, 如硬脂酸钠、钙、 镁等。 2.硫酸盐：ROSO3－M＋，如十二烷基硫酸钠、 十六醇硫酸钠等。 3.磺酸盐：RSO3－M＋，如二己基琥珀酸磺酸钠。 烷基苯基磺酸盐通式：RC6H5SO3－M＋，如十 二烷基苯磺酸钠等。 4.胆盐 如甘胆酸钠、牛胆磺酸钠等。
第2章_表面活性剂的作用原理[表面活性剂化学-天大]
![第2章_表面活性剂的作用原理[表面活性剂化学-天大]](https://360docs-1393072327.cos.ap-beijing.myqcloud.com/f9a8fcb41a37f111f1855bd7.webp)
温度升高，表面张力(界面张力)下降。当达到临界 温度Tc时，界面张力趋向于零。
16
2.1.1 表面张力和表面自由能 —表面张力及其影响因素
（3）压力的影响
表面张力一般随压力的增加而下降。因为压力增加，气相 密度增加，表面分子受力不均匀性略有好转。另外，若是气相 中有别的物质，则压力增加，促使表面吸附增加，气体溶解度 增加，也使表面张力下降。
在没有外力的影响或影响不大时，液 体总是趋向于成为球状。即使施加外 力后能将水银珠压瘪，一但外力消失， 它便会自动恢复原状。
如水面漂浮物、空气中的气泡、叶子 上的露珠。
6
现象3：
在金属线框中间系一线圈，一起浸 入肥皂液中，然后取出，上面形成 一液膜，见a图。 如果刺破线圈中央的液膜，线圈内 侧张力消失，外侧表面张力立即将 线圈绷成一个圆形，见b图，
这时
f ＝ 2 γl
l是滑动边的长度，因膜有两个面，所以边 界总长度为2l，比例系数γ表示垂直通过液面上
任一单位长度，与液面相切的收缩表面的力， 简称为表面张力，其单位通常为mN/m。
液体的表面张力
13
2.1.1 表面张力—表面张力的能量表达
由于表面层分子的受力情况与本体中不同，因此如果要把 分子从内部移到界面，或可逆的增加表面积，就必须克服系统 内部分子之间的作用力，对系统做功。 温度、压力和组成恒定时，可逆地使表面积增加dA所需要 对系统作的功，称为表面功。用公式表示为：
a. 溶液表面表面活性剂分子的定向排列
b. 溶液内部表面活性剂胶束的形成
表面活性剂分子在表面的吸附和胶束形成示意图
34
2.2 表面活性剂胶束
2.2.1 胶束的形成 2.2.2 临界胶束浓度 2.2.3 胶束的形状和大小 2.2.4 胶束作用简介
第2章表面活性剂
• 根据极性基团的解离性质分为离子型表面 活性剂与非离子型表面活性剂两大类 一、离子型 阴离子型 阳离子型 两性离子型
二、非离子型
(一)阴离子型表面活性剂
• 带负电荷的表面活性剂称为阴离子型表面 活性剂。起表面活性作用的是阴离子。 1．肥皂类 又分为碱金属皂、碱土金属皂、 有机胺皂 。一般用在外用制剂中。 2．硫酸化物 有十二烷基硫酸钠（SDS， 又称月桂醇硫酸钠）、十六烷基硫酸钠 主要作为外用软膏的乳化剂。 3．磺酸化物 十二烷基苯磺酸钠、二辛基 琥珀酸磺酸钠 ， 常用的洗涤剂
• 表面张力是物质的特性，其大小与温度和 界面两相物质的性质有关。 • 液-液 • 液-固
液体的铺展
• 液体和液体的接触 • 一滴液体在另一种不相溶的液体表面上，是成为 球状，还是形成薄膜状呢？ • S=σ底-（σ铺+σ底· 铺） • S是铺展系数，σ底是底层液体的表面张力， σ铺是铺展液体的表面张力， σ底· 铺是两液间的界面张力。
表面活性剂的亲水基是聚氧乙烯基， 位于外侧的氧原子与水形成氢键，由于分 子的热运动，开始时溶解度随温度的升高 而增大，当温度高达昙点后，氢键受到破 坏，溶解度急剧下降，出现混浊或沉淀。 有的含有聚氧乙烯基的表面活性剂没有昙 点，如 PluroniC F68 极易溶于水，甚至达 到沸点时也不产生混浊，没有起昙现象。
第一节 概述
• 液滴呈球状，表面光滑，这是由于液体的 表面张力所致。表面张力指使液体紧张的 力，它是收缩的，是物体的表面积最小， 物体处于最稳定状态。 • 我们吹泡泡，是克服液滴的表面张力，使 肥皂泡变大。 • 肥皂泡变大了，表面积就变大了，物体处 于不稳定的状态，所以，肥皂泡越大就越 容易破裂。破裂的肥皂泡，重又回到液滴 的球状，趋于最稳定状态。
二、非离子型
(一)阴离子型表面活性剂
• 带负电荷的表面活性剂称为阴离子型表面 活性剂。起表面活性作用的是阴离子。 1．肥皂类 又分为碱金属皂、碱土金属皂、 有机胺皂 。一般用在外用制剂中。 2．硫酸化物 有十二烷基硫酸钠（SDS， 又称月桂醇硫酸钠）、十六烷基硫酸钠 主要作为外用软膏的乳化剂。 3．磺酸化物 十二烷基苯磺酸钠、二辛基 琥珀酸磺酸钠 ， 常用的洗涤剂
• 表面张力是物质的特性，其大小与温度和 界面两相物质的性质有关。 • 液-液 • 液-固
液体的铺展
• 液体和液体的接触 • 一滴液体在另一种不相溶的液体表面上，是成为 球状，还是形成薄膜状呢？ • S=σ底-（σ铺+σ底· 铺） • S是铺展系数，σ底是底层液体的表面张力， σ铺是铺展液体的表面张力， σ底· 铺是两液间的界面张力。
表面活性剂的亲水基是聚氧乙烯基， 位于外侧的氧原子与水形成氢键，由于分 子的热运动，开始时溶解度随温度的升高 而增大，当温度高达昙点后，氢键受到破 坏，溶解度急剧下降，出现混浊或沉淀。 有的含有聚氧乙烯基的表面活性剂没有昙 点，如 PluroniC F68 极易溶于水，甚至达 到沸点时也不产生混浊，没有起昙现象。
第一节 概述
• 液滴呈球状，表面光滑，这是由于液体的 表面张力所致。表面张力指使液体紧张的 力，它是收缩的，是物体的表面积最小， 物体处于最稳定状态。 • 我们吹泡泡，是克服液滴的表面张力，使 肥皂泡变大。 • 肥皂泡变大了，表面积就变大了，物体处 于不稳定的状态，所以，肥皂泡越大就越 容易破裂。破裂的肥皂泡，重又回到液滴 的球状，趋于最稳定状态。
第二章表面活性剂PPT课件
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亲水亲油平衡值HLB 表面活性剂的应用性能取决于分子中亲水和亲油两部 分的组成和结构，这两部分的亲水和亲油能力的不 同，就使它的应用范围和应用性能有差别。表面活 性剂分子中亲水基与亲油基的之间在大小和力量上 的平衡关系，就称为亲水亲油平衡值，简称HLB值。 HLB,即亲水亲油平衡值,是衡量表面活性剂在溶液中的 性质的一个定量指标,是表明表面活性剂亲水能力的 一个重要参数.
其表面活性好，单酯类产品性能温和，对皮 肤刺激性低，双酯类产品渗透力强，应用领 域广。
MS除大量用于日用化工领域作为发泡剂和清 洁剂外，还在涂料合成、印染工业、医药、 造纸、皮革加工等领域广泛使用。
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2）高级脂肪酸酯磺酸盐 （MES）
MES是用天然油脂制得的一种磺酸盐类表 面活性剂，其合成是以脂肪酸或天然油脂经 过酯化或酯交换制得脂肪酸甲酯或乙酯，再 与一定浓度的SO3磺化后，经NaOH 中和而成。
2）阳离子表面活性剂 阳离子表面活性剂以胺系为主。
3）两性表面活性剂 是指由阳离子和阴离子部分组成的表面活性剂。
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4）非离子型表面活性剂
在水中不电离，其亲水基主要是由一定数量的 含氧基团（一般为醚基和羟基）构成。
5）新型和特殊类型表面活性剂 结构性能特殊，类别较多，有氟系列、硅系列、 含硼系列、聚合物等表面活性剂。
R1 常用的氨基酸原料是肌氨酸和蛋白质水解物， 脂肪酰氯则多为月桂酰氯、肉豆蔻酰氯、棕 榈酰氯、硬脂酰氯及油酰氯。著名的产品是 商品名为雷米邦的N-油酰基多缩氨基酸钠， 其去污力和乳化力强，在纺织印染、丝毛加 工业中用作洗净剂和乳化剂等。
生产方法：蛋白质水解得到含多缩氨基酸钙， 加纯碱使钙盐沉淀过滤。油酰氯的制备，油 酸与三氯化磷反应。油酰氯与蛋白质的缩合。
精细化学品化学第二章表面活性剂
+ 甲醇溶剂 加热
RN
C H3 C H3
2C O2
+2 H2O
高级烷基胺与低级卤代烷得反应
C16H33
CH3
N
+ CH3 CXl-
石油醚溶剂
C16H33
CH3
加压 80oC 1h
. CH3
N+ CH3 X CH3
3、6、2、2 含杂原子得季铵盐
1 含氧原子 含酰氨基得 含醚基得
2 含氮原子
特点:就是亲水得季铵阳 离子与烷基疏水基就是 通过酰胺键、酯键、醚 键或硫醚等基团相连接
60-80oC
CH3
C12H25
十二烷基三甲基溴化铵
CH3
醇介质
C16H33 X + N CH3
回流
CH3
C16H33
十六烷基三甲基溴化铵
. CH3
N+ CH3
Br- 溴
X
CH3
. CH3
N+ CH3 X CH3
2 高级烷基叔胺与低级卤代烷得反应
C12H25
CH3
加热
N
+ CH3 CXl-
CH3
加压
氨基酸型 R-NH2CHCHCOOH 甜菜碱型 RN+(CH3)2CH2COO-
非离子表面活性剂
在水中不会解离成离子:
聚乙二醇型(聚氧乙烯型)
多元醇型
R-O(CH2CH2O)nH R-COOCH2C(CH2OH)3
3、3 亲水亲油平衡值 HLB(hydrophile-lipophile balance)
2 可以和所有其她类型得表面活性剂复配 3 毒性低、对皮肤眼睛刺激性小 4 耐水硬性和耐高浓度电解质性 5 良好得生物降解性
第二章表面活性剂及其在纺织加工中的应用要点ppt课件
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
（三）非离子表面活性剂
非离子型表面活性剂是使用范围仅次于阴离 子型表面活性剂的一大类的表面活性剂。
1、结构特点
在水溶液中不起电离作用。
2、使用特点
（1）对各种纤维一般无亲合力。用后容易洗涤。 （2）极易溶于水，对酸、碱作用稳定。 （3）可与各种类型的表面活性剂共用
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
（一）表面活性剂的定义
所谓表面活性剂，是指当其溶于水中时， 即使浓度很小也能显著地降低水同空气间 的表面张力或水同其它物质（如纤维、纱 线）间的界面张力的物质。
1、基本概念 2、表面活性剂的性能与HLB值的关系 3、HLB值的获取方法 （1）查表法 （2）计算法 （3）实验法
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
1、HLB的基本概念
HLB值是定量反映表面活性剂中两端不 同基团对表面活性剂亲油性或亲水性的综合 影响程度。HLB值的大小不仅影响表面活性 剂的性能，而且也影响表面活性剂的使用。 其值越大，其水溶性越好，油溶性越差，反 之，其油溶性越好，水溶性越差。
（3）对纤维素纤维有较强的亲和力，对蛋白 质在中性和碱性介质中有较强的亲和力。 （与其动电电位有关）
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
表面活性剂第二章
性质：具有良好的渗透、润湿、乳化、分散、增溶、起泡、去
污等作用。是合成洗涤剂的主要成分之一。
阴离子表面活性剂
种
名称
典型结构式
缩写
类
烷基硫酸盐 烷基苯硫酸盐
肥皂 α烯基磺酸盐 羟基烷基磺酸盐
R 1-C H (-R 2)-S O 3N a
SA S
R -C 6H 4-S O 3N a， R = C 10~13
亲油基——亲油性原子团。与油接触相互吸引， 与水接触相互排斥。也叫憎水基。
常见有：直链烷基 c: 8～20 -c-c-c-c-c
支链烷基 c: 8～16
＞
烷基苯基
一般可从石油化工或油脂产品中获得。 亲水基——易溶于水或易被水所润湿的原子团。
常见有：羧基 磺酸基 硫酸酯基 醚基 氨基
羟基 磷酸酯基
非离子表面活性剂
聚乙二醇型 R－O（CH2CHH22OO）nHH2O H2O
(脂肪醇聚氧乙烯醚型） 多元醇型 R－COOCH2C－CCHH2O2OHH
CH2OH CH2CH2OH 烷基醇酰胺型 RCON CH2CH2OH 烷基多苷
非离子表面活性剂
名称
典型结构式
烷基聚氧乙烯醚，（烷基聚乙 二醇醚，脂肪醇聚乙二醇醚）
-COO- -SO3-
-OSO3- -O-
-N R′
R′′
-OH –OPO3-
常见表面活性剂表示符号： 亲油基
亲水基
———————
O OO
其它： ——O—— ——O——O—— 如图肥皂——脂肪酸钠的分子结构图
CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2 COONa
2. 分类
离子型表面活性剂——表面活性剂溶于水时，凡能电离生成 离子的叫离子型表面活性剂。
【大学】表面活性剂(5)
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2.3 阳离子表面活性剂
2.3.1阳离子表面活性剂的概述 • 阳离子表面活性剂主要是含氮的有机胺衍
生物，由于分子中的氮原子含有孤对电子， 故能以氢键与酸分子中的氢结合，使氮基 带上正电荷。因此，他们在酸性介质中才 具有良好的表面活性剂；而在碱性介质中 容易析出而失去表面活性，除了含氮阳离 子表面活性剂外，还有一部分含硫、磷、 砷等元素的阳离子表面活性剂。
亲核加成反应, 反应中叔胺的氮原子上有一 对孤对电子, 它易进攻环氧树脂的环氧基团, 使之发生开环加成反应:
.
.
环氧树脂与十六叔胺在酸性介质中的反应方程式如下:
.
2.3.4 阳离子表面活性剂的应用特点
• 与各种类型表面活性剂相比，阳离子表面活
性剂的调整作用最突出，杀菌作用最强，尽
管有去污力差，起泡性差，配伍性差、刺激
性大，价格昂贵等缺点。
• 阳离子表面活性剂不直接与阴离子表面活性
剂配伍，只能作为调理剂组分或杀菌剂来使
用。阳离子表面活性剂在液体洗涤剂中作为
辅助表面活性剂（配方用量很少的调理剂组
分）一般用于较高档次产品，主要用于洗发
香波。作为调整剂组分在高档次液体洗涤剂
洗发香波中不是其他类型表面活性剂所能替
代的。
.
•HLB值是用来衡量表面活性剂分子中的亲水基团和亲油基 团对整个分子所做贡献大小的物理量，是选择表面活性剂的 一个经验值。
•将表面活性剂分子结构分解为一些基团，每一基团对HLB 值均有确定的贡献。由实验可测得各种基团的HLB值，将基 团的HLB值带入公式即可计算表面活性剂分子的HLB值。
HLB=7+∑(亲水基团数) － ∑(亲油基团数)
•HLB值越大，亲水性越大； HLB值越小，亲油性越大。
2.3 阳离子表面活性剂
2.3.1阳离子表面活性剂的概述 • 阳离子表面活性剂主要是含氮的有机胺衍
生物，由于分子中的氮原子含有孤对电子， 故能以氢键与酸分子中的氢结合，使氮基 带上正电荷。因此，他们在酸性介质中才 具有良好的表面活性剂；而在碱性介质中 容易析出而失去表面活性，除了含氮阳离 子表面活性剂外，还有一部分含硫、磷、 砷等元素的阳离子表面活性剂。
亲核加成反应, 反应中叔胺的氮原子上有一 对孤对电子, 它易进攻环氧树脂的环氧基团, 使之发生开环加成反应:
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环氧树脂与十六叔胺在酸性介质中的反应方程式如下:
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2.3.4 阳离子表面活性剂的应用特点
• 与各种类型表面活性剂相比，阳离子表面活
性剂的调整作用最突出，杀菌作用最强，尽
管有去污力差，起泡性差，配伍性差、刺激
性大，价格昂贵等缺点。
• 阳离子表面活性剂不直接与阴离子表面活性
剂配伍，只能作为调理剂组分或杀菌剂来使
用。阳离子表面活性剂在液体洗涤剂中作为
辅助表面活性剂（配方用量很少的调理剂组
分）一般用于较高档次产品，主要用于洗发
香波。作为调整剂组分在高档次液体洗涤剂
洗发香波中不是其他类型表面活性剂所能替
代的。
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•HLB值是用来衡量表面活性剂分子中的亲水基团和亲油基 团对整个分子所做贡献大小的物理量，是选择表面活性剂的 一个经验值。
•将表面活性剂分子结构分解为一些基团，每一基团对HLB 值均有确定的贡献。由实验可测得各种基团的HLB值，将基 团的HLB值带入公式即可计算表面活性剂分子的HLB值。
HLB=7+∑(亲水基团数) － ∑(亲油基团数)
•HLB值越大，亲水性越大； HLB值越小，亲油性越大。
第二章表面活性剂(1)
四、表面活性剂的主要物理作用 :
表面活性剂的作用性能有：洗涤、润湿、乳化渗透、 分散、柔软、平滑、防水、防蚀，抗静电，杀菌和 消毒等 上述性能可加工成如下助剂：
洗涤剂、洗净剂、起泡剂、消泡剂、乳化剂、分散 剂、破乳剂、增溶剂、上光剂、消光剂、平滑剂、 止滑剂、柔软剂、固色剂、缓染剂、防水剂、阻燃 剂、抗静电剂、浮选剂、防锈剂、防蚀剂、杀菌剂 应用的工业部门有 : 纺织纤维工业、金属及机械工业、纸及纸浆工业医 药、香料和化妆品工业乳胶、涂料和颜料工业、农 药工业、皮革工业、食品工业、矿产工业、建筑工 业、油墨工业
CH3 R—N+CH2COO-
CH3
咪唑型衍生物:
N
N+- COO-
4、非离子型表面活性剂
聚氧乙烯型（聚乙二醇型、
醚型）:
R—O—(OCH2CH2)nH
多元醇型（酯型）: R—NHCH2CH2C 醚酯型 ： R—O—R'COOR'
CH2OH CH2OH
CH2OH
含氮型： RCONH-R'OH 糖苷:
• 天然油脂的组成变化较大
– 动物油与植物油，油与脂； – 多为混合物，但以某种为主 – 碳链长度不同 – 有的含有双键，易氧化变质
• 钠皂、钾皂、金属皂 • 硬水中钙镁离子的影响
多羧酸皂
• C3-C24的烯烃与顺丁二酸酐加热——烷 基琥珀 酸酐
• 用于润滑油添加剂、除锈剂 • 将一个羧基用丁醇或戊醇脂化生成新的
2.3 表面活性剂分类
油 （按亲水基带电性:亲水基团较亲油基团影响大）
基
亲水基
水溶性表面活性剂
油溶性表面活性剂
离子型表面活性剂
非离子表面活性剂
阴离子表面活性剂