两性聚合物与阴离子表面活性剂的相互作用
两亲化合物名词解释

两亲化合物名词解释在化学中,两亲化合物(amphiphile)是指具有两亲性质的分子。
这类化合物具有一种特殊的性质,即在同一分子中同时含有亲水基团和亲油基团。
这种分子结构使得两亲化合物在溶液中能够同时与水和其他有机溶剂相溶。
两亲化合物在许多领域具有重要的应用,如洗涤剂、化妆品、药物输送、生物材料等。
一、定义两亲化合物,又称为表面活性剂(surfactant),是指在同一分子中同时含有亲水基团和亲油基团的化合物。
亲水基团通常是指能够与水分子相互作用的原子或基团,如羟基、磺酸基等;亲油基团则是指能够与非极性有机溶剂相互作用的原子或基团,如长链烃基、酯基等。
由于两亲化合物在同一分子中兼具亲水亲油性质,因此能够在不同环境中自由扩散,如在水中扩散到空气中,或在有机溶剂中扩散到水中。
二、分类根据亲水基团和亲油基团的数量和类型,两亲化合物可以分为以下几类:1. 单组分表面活性剂:这类化合物仅包含一个亲水基团和一个亲油基团。
例如,阴离子表面活性剂(如硫酸钠)和两性表面活性剂(如磷酸酯)。
2. 双组分表面活性剂:这类化合物包含两个不同的亲水基团和亲油基团。
例如,阳离子表面活性剂(如季铵盐)和非离子表面活性剂(如聚氧乙烯醇)。
三、应用两亲化合物在许多领域具有重要的应用,主要包括以下几个方面:1. 洗涤剂:两亲化合物作为表面活性剂,能够降低水中的表面张力,使油渍更容易从衣物上去除。
此外,它们还能够降低水与空气之间的界面张力,有助于泡沫的产生和稳定性。
2. 化妆品:两亲化合物在化妆品中用作乳化剂、增稠剂等,有助于提高产品的稳定性和性能。
例如,阴离子表面活性剂可以用于洗发水中,有助于去除头发上的油脂和污垢。
3. 药物输送:两亲化合物可以作为药物载体,将药物输送到特定的组织或细胞中。
例如,阳离子表面活性剂可以将药物输送到带负电荷的细胞表面,从而提高药物的生物利用度和靶向性。
4. 生物材料:两亲化合物可以用于制备生物相容性的材料,如纳米纤维、纳米颗粒等。
大学表面活性剂复习资料(考试用)

大学表面活性剂复习资料(考试用)表面活性剂化学复习资料名词解释题目第一章表面活性剂的概述1.表面:液体或固体和气体的接触面。
(物质和它产生的蒸汽或者真空接触的面)2. 界面:液体与液体,固体与固体或液体的接触面。
(物质相与相之间的分界面称之为界面)3. 表面张力:指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(N/m)。
4. 表面自由能:指液体增加单位表面上所需做的可逆功,或恒温恒压下增加单位表面积时体系自由能的增值,或单位表面上的分子比体相内部同分子量所具有的自由能过剩值,称为表面自由能(J/m2)。
5. 表面活性:在液体中加入某种物质使液体表面张力降低的性质叫表面活性。
如肥皂中的脂肪酸钠,洗衣粉中的烷基苯磺酸钠等。
6. 表面活性剂:是指在某液体中加入少量某物质时就能使液体表面张力急剧降低,并且产生一系列应用功能,该物质即为表面活性剂。
第二章表面活性剂的作用原理1. 吸附:表面上活性剂这种从水内部迁至表面,在表面富集的过程叫吸附。
2. 低表面能固体:表面活性剂的表面能<100mJ/m2的物质3. 高表面能固体:表面活性剂的表面能>100mJ/m2的物质。
4. 胶束:两亲分子溶解在水中达一定浓度时,其非极性部分会互相吸引,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。
(2)反胶束:表面活性剂在有机溶剂中形成极性头向内,非极性头尾朝外的含有水分子内核的聚集体,称为反胶团。
(3)临界胶束浓度:表面活性剂溶液的表面张力随着活性剂浓度的增加而急剧地降低,但是当浓度增加到一定值后,表面张力随溶液浓度的增加而变化不大,此时表面活性剂从分子或离子分散状态缔合成稳定的胶束,从而引起溶液的高频电导、渗透压、电导率等各种性能发生明显的突变,这个开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度(CMC)。
(4)亲水-亲油平衡值(HLB):系表面活性剂中亲水和亲油基团对油或水的综合亲合力,是用来表示表面活性剂的亲水亲油性强弱的数值。
表面活性剂的作用原理与应用

表面活性剂的作用原理与应用作者:叶聪杨飞李勇来源:《科学与财富》2019年第09期摘要:表面活性剂通过在气液两相界面吸附降低水的表面张力,也可以通过吸附在液体界面间来降低油水界面张力。
表面活性剂系统的热动力学很重要,不论是理论上还是实践上。
因为表面活性剂系统代表的是介于有序和无序物质状态之间的系统。
表面活性剂溶液可能含有有序相和无序相。
胶束——表面活性剂分子的亲脂尾端聚于胶束内部,避免与极性的水分子接触;分子的极性亲水头端则露于外部,与极性的水分子发生作用,并对胶束内部的憎水基团产生保护作用。
关键词:表面活性剂;合成;分类;作用原理近年来,表面活性剂在生命科学、能源科学、信息材料以及许多现代高新技术中发挥了重要作用。
表面活性剂一般为具有亲水与疏水基团的有机两性分子,可溶于有机溶液和水溶液。
亲水基团常为极性的基团,如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐,也可是羟基、酰胺基、醚键等;而憎水基团常为非极性烃链,如8个碳原子以上烃链。
表面活性剂分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂等。
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。
一、表面活性剂的分类表面活性剂的分类方法很多,根据疏水基结构进行分类,分直链、支链、芳香链、含氟长链等;根据亲水基进行分类,分为羧酸盐、硫酸盐、季铵盐、PEO衍生物、内酯等;有些研究者根据其分子构成的离子性分成离子型、非离子型等,按极性基团的解离性质分类1、阴离子表面活性剂:硬脂酸,十二烷基苯磺酸钠肥皂类。
系高级脂肪酸的盐,通式:(RCOOˉ)nM。
硫酸化物RO-SO3-M。
主要是硫酸化油和高级脂肪醇硫酸酯类。
磺酸化物R-SO3-M。
属于这类的有脂肪族磺酸化物、烷基芳基磺酸化物和烷基萘磺酸化物。
2、阳离子表面活性剂:季铵化物该类表面活性剂起作用的部分是阳离子,因此称为阳性皂。
其分子结构主要部分是一个五价氮原子,所以也称为季铵化合物。
其特点是水溶性大,在酸性与碱性溶液中较稳定,具有良好的表面活性作用和杀菌作用。
12 两性表面活性剂

( C3H6O )n H ( C3H6O )n H
CH2O ( C2H4O ) m
CP5 其它类型的表面活性剂
此外,还可用带有环氧官能团有机的硅化合
物与HO-PE桥连,可制得含硅共聚醚类。例如:
CH3 C2H5O Si CH3 C2H5O C3H6 OCH2CH CH3 Si CH3 O C3H6 CH2
(三)主要性能及用途 1、性能:——P17(划书) 生产制造成本较高,具有良好的表面活性、泡沫、渗透、抗静电、 抗菌和织物柔软性能,对皮肤温和、刺激性小,毒性极低,具有良好 的杀菌作用,与其他类型表面活性剂配伍性好,一般与其他类型表面 活性剂配合使用。 CH2 2、用途——P17 (划书) (四)典型产品 N CH2 1、咪唑啉型 (1)一般结构
CP5 其它类型的表面活性剂
含硼表面活性剂的沸点一般都很高;不挥发,高
温下极稳定,但能水解。与单甘油酯和酸性硼酸烷基甘
油酯相比,具有优良的表面活性。抗菌性试验表明,有
机硼表面活性剂具有很好的抗菌性,其抗菌性的强弱不 仅取决于硼的含量,还与表面活性剂的结构密切相关。 半极性有机硼表面活性剂不但具有抗菌性,而且毒性低, 如液体硼酸双甘酯单棕榈酸酯的大白鼠口服量达
R C +N CH2CH2OH
其中:R为C7~C17饱和或不饱和烃 (2)一般性能及用途 性质温和,对皮肤和眼睛的刺激性小,并有良好的发泡力。广泛应用 于婴儿浴用香波和低刺激性香波中,也用于化妆品和清洁剂制造,纤维的 柔软剂和抗静电剂。
2、甜菜碱型 (1)一般结构:
R
CH3 N
+
CH2COO
-
CH3
油溶性有机硼表面活性剂是一种半极性化合 物,其分子结构通式为:
阳离子表面活性剂与聚合物乳液相互作用

能与聚 合物 乳液中游离的阴离子表面活性剂( s s ) D 形成复合物, 降低混合体 系的表面 张力.
Z NG Ha — a ,F NG Ku nj n HA ic o A a - ,C I Y —i g h u A u qn
I a r tr o b rM a ei l a d Mo r x i s he Gr wi g Bas o a e Ke b aoy,Colg fCh  ̄ bo aoy f L Fi e tras n de n Te tl ,t o n e e frStt y La ort r le e o emia n c la d
摘 要 : 将两种 阳离子表面活性剂和 阴离 子聚合 物乳液混合, 测定混合体 系的电导率和表面张 力变化 , 探索阳离子表面 活性
剂 与 乳液 的相 互作 用机 理. 结果 发现: 十六 烷基 三 甲基 氯化 铵(T c和马来 酸 聚氧 乙烯 醚( ) 酯季 铵盐 型 阳离 子表 面 活性剂 cA ) 2双 O
,
E v o m na E gne n , iga nvrt,Q ndo 2 6 7 ,C ia ni n etl nier g Qn doU i sy iga 6 0 hn ) r i ei 1 '
Ab ta t Th lcr a o d cii n u fc e son o ie olt s o a incs ra t ns a d a — sr c: e ee ti I n u t t a d s ra e t n i fm x d s u i fc t i u fc a t n n c c vy on o
乳液聚合原理

Gemini表面活性剂分子中含有两个亲水基,具有足够 的亲水性,而且其分子含有两条疏水链,疏水性更强, 更易在水溶液表面吸附和在水溶液中形成胶团。因此, 与相应的单链表面活性剂相比较,具有更好地水溶性。
硬脂酸盐: R-COOM 松香酸盐: C19H29COOM 烷基硫酸盐: ROSO3M 烷基磺酸盐: R-SO3M 烷基芳基磺酸盐:R- -SO3M
R=CnH2n+1 , ,n<9,不能形成胶束 ; n=10,能形成胶束, 乳化能力较差; n=12~18,乳化效果最好; n>22,不能分散于水中,不能形成胶束。
C9H19
Cl(HOH2CH2C)3N
O OH
O
N(CH2CH2OH)3Cl
OH
TM 结构式
阴离子Gemini表面活性剂
阴离子型Gemini表面活性剂
种类较多,大多数专利文献报道的内容属此类, 并已有工业化产品供应。
从报道的化合物结构来看,主要分为磷酸盐、 羧酸盐和磺酸盐型。
阴离子Gemini表面活性剂
M
M/P
R*
M
M
<1μm
乳胶粒长大阶段乳液状态示意图
乳液聚合机理
聚合完成阶段(聚合Ⅲ段) (单体转化率达到60~70%)
M/P ↓ P
聚合完成阶段乳液状态示意图
乳液聚合机理
乳液聚合各个阶段转化率与反应速度和表面张力的关系
表面张力及聚合速度与转化率的关系图
2、乳液聚合的基本原理
2、乳液聚合反应动力学
Gemini型表面活性剂是一种新型的表面活 性剂,由两个双亲分子的离子头经联接基团通过 化学键联接而成。
表面活性剂的分类及特点

表面活性剂的分类及特点一表面活性剂的特征(1)乳化作用(2)分散作用(3)润湿作用(4)增稠作用(5)消泡作用二表面活性剂分类1阴离子表面活性剂1左中括号磺酸盐类左中括号1)ABS(十二烷基苯磺酸钠):分类:分为硬性(含有支链)和软性(含有直连)的两种,硬性的ABS清洗能力较好生物降解性较差,软性的ABS清洗能力较差而生物降解性较好用途:主要是家用,金属加工业,用作脱脂剂,混凝土行业,用作增稠剂注意事项:ABS耐水耐酸碱,做增稠剂使用时,使用要加热2)烷基磺酸盐:生物降解性能较好,主要适用于家用3)a-烯烃磺酸钠(烯基和羟基的混合物):生物降解性较好,主要用于家用和厨房4)脂肪酸乙酰磺酸盐(不常用):抗硬水能力较强,手感较好,对皮肤比较温和5)仲醇聚氧乙烯醚琥珀磺酸盐一般用氨水和三乙醇胺来中和6)N-N-油酰基磺酸盐7)脂肪酰胺磺酸盐8)BX-丁基萘磺酸钠(拉开粉)9)石油磺酸盐:主要用于防锈油中02左中括号磷酸酯盐左中括号1)醇的取代类:作用:具有增容性和分散性,可以用氢氧化钠和氢氧化钾,胺类来中和,特性:对皮肤比较温和,生物降解性较差,渗透能力较好。
2)硫酸盐:a、脂肪醇硫酸盐(AS)b、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐(AES):AES和AEC复配通常起到很好的效果c 、脂肪醇聚氧乙烯硫酸盐K12(十二烷基硫酸钠)d、酰基-甘油-硫酸脂盐03左中括号羧酸盐左中括号1)肥皂C17H35COONa 有抑泡和消泡作用2)醇醚羧酸钠(AEC):安全环保,生物降解性好,可用作增容剂和分散剂3)月桂酰基氨酸钠用于香波民用4)油酰氨基酸钠(雷米帮)用于丝绸,锦袍,对皮肤刺激性小5)月桂醇聚氧乙烯醚邻萘二甲酸单脂钠盐耐硬水低泡增容性好2阳离子表面活性剂1)胺盐型2)季铵盐型3)杂环型4)啰盐型3非离子表面活性剂1)特性:较易溶于水;易清洗;易复配(阴阳两性和非离子表活都可以复配,一般阴阳离子表活复配比例在4-50:1时可以增加阳离子的性能2)HLB值具有亲水,亲油的性能。
液体化合物的洗涤原理

液体化合物的洗涤原理液体洗涤剂是一种广泛使用的清洁产品,能有效去除衣物上的污渍并保持衣物的清洁和卫生。
液体洗涤剂的洗涤原理基于以下几个方面:表面活性剂、容量助剂、碱性和酸性成分、酶促分解以及水的作用。
1. 表面活性剂液体洗涤剂中的表面活性剂是其主要成分之一,起到了清洁和去污作用。
表面活性剂分为阳离子、阴离子、不离子和两性离子四种类型,不同类型的表面活性剂对不同类型的污渍有不同程度的去除效果。
阳离子表面活性剂主要用于洗涤柔软剂和抗静电剂。
阴离子表面活性剂主要用于洗涤皂和洗涤剂。
不离子表面活性剂主要用于洗涤剂和清洁剂。
表面活性剂通过其分子结构中的疏水基和亲水基,与水和污渍表面相互作用。
疏水基与污渍相互作用,将其从衣物表面剥离出来。
亲水基则与水相互作用,使污渍在水中分散,并在洗涤过程中带走。
这种分子结构的两性性质使得表面活性剂能够有效去除各种类型的污渍。
2. 容量助剂容量助剂是液体洗涤剂中的添加剂,用于增加洗涤剂的容量和稳定性。
容量助剂能够提高液体洗涤剂对污渍的固持能力,并减少洗涤剂在洗涤过程中的流失。
常见的容量助剂有聚合物、磷酸盐和螯合剂等。
聚合物能够形成一层保护膜,覆盖在衣物表面,防止污渍重新附着。
磷酸盐可以与钙和镁等金属离子结合,使其失去活性,减少硬水对洗涤效果的影响。
螯合剂则能够与金属离子结合,阻止其对洗涤剂的影响。
3. 碱性和酸性成分液体洗涤剂中常常含有一定的碱性和酸性成分。
碱性成分一般是碳酸钠或者碱式盐,其作用是中和污渍中的酸性物质,使其变为中性,从而便于去除。
同时,碱性成分能够改变衣物表面的pH 值,使表面活性剂更好地与污渍相互作用。
酸性成分则在某些情况下使用,主要用于去除一些特定类型的污渍,如咖啡渍和茶渍等。
酸性成分能够中和这些污渍中的碱性成分,从而将其去除。
4. 酶促分解液体洗涤剂中加入一定的酶,如蛋白酶和淀粉酶等。
这些酶能够分解一些特定类型的污渍,如血渍、汗渍和食物渍等,使其变为易被水洗掉的物质。
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两性聚合物与阴离子表面活性剂的相互作用
【摘要】制备了一种两性聚合物,利用粘度法、界面张力法研究
了两性聚合物与阴离子表面活性剂在溶液中的相互作用。实验结果
表明:随着表面活性剂的增加,聚合物溶液粘度先增加、再降低;
同时,聚合物对阴离子表面活性剂的界面性能也有较大影响,聚合
物的加入使表面活性剂降低油/水界面张力的能力增大,油/水界面
张力达到平衡所需时间缩短。
【关键词】两性聚合物 阴离子表面活性剂 粘度 界面张力
1 引言
水溶性两性聚合物(water-soluble amphoteric polymers)是分
子链上含有正负两种电荷的水溶性高分子。普通聚合物溶液通常随
着矿化度的增加,其粘度明显下降。与仅含有一种电荷的阳离子型
或阴离子型聚合物相比,两性离子型聚合物的性能更为独特。在盐
溶液中,其粘度非但不降低,反而增高,与常见聚合物是不同的。
因为正负电荷基团同时存在于两性聚合物中,并且正负电荷基团的
数目相等,形成的两性离子聚合物呈电中性,所以这类聚合物表现
出反聚电解质溶液行为。普通的聚合物分子结构中只有一种电荷,
分子间的作用力为静电排斥力。在水溶液中,这种静电排斥作用使
分子链形态较为舒展,因此表现出流体力学体积大,导致聚合物粘
度大;在盐溶液中,盐所电离出的离子使分子基团间沿聚合物分子
链的静电排斥力作用减弱,结果是聚合物分子链蜷曲,宏观上表现
出粘度明显下降,这就是一般聚合物的聚电解质效应。近年来,季
铵盐阳离子和磺酸盐阴离子聚合物倍受关注。学者们希望在医药、
水处理、纺织、湍流减阻、油田开采、胶体保护等方面能很好的应
用两性聚合物。有研究表明,此类聚合物在油田钻井液的研究中有
着广泛的应用。
2 实验部分
该聚合物反应为三元共聚反应,羧酸基甜菜碱单体、丙烯酰胺和实
验室自制的疏水单体共聚反应。羧酸基甜菜碱单体和疏水单体实验
室已经制好,因此本文只需要原理中的第三步,及聚合物的合成。
该实验中采用共聚法来合成两性聚合物,引发剂为过硫酸铵和亚硫
酸氢钠氧化还原体系。合成步骤为:在广口瓶中按投料比依次加入
am、羧酸基甜菜碱单体及疏水单体,以蒸馏水为溶剂,磁力搅拌使
其完全溶解。然后通入氮气除去广口瓶中液体上部的氧气。除完氧
气后,加入引发剂,继续搅拌,广口瓶中溶液开始变粘,说明引发
了聚合反应,将广口瓶放在恒温水浴中恒温反应4小时。(反应完
成之后,用无水乙醇反复洗涤合成出的聚合物,洗完后尽可能的把
聚合物剪碎,放在60度的真空干燥箱中烘干。
3 实验结果和分析
配制一系列不同浓度的表面活性剂溶液,该系列表面活性剂中聚合
物的加量分别为:0mg/l,1000mg/l,2000mg/l。测定这些溶液在
温度在25℃,转速为6000rad/min时与模拟油的界面张力与浓度曲
线,结果如图 1:
由图1可以看出:加入了聚合物的表面活性剂与模拟油的界面张力
变化趋势相似。不同的是加入聚合物后,表面活性剂与模拟油的界
面张力值低于纯表面活性剂溶液与模拟油的界面张力。且随着聚合
物的增加,界面张力值降低的越大。两性聚合物sdbs体系出现这
种现象,说明随着聚合物浓度的增加,它与表面活性的协同作用增
强,使其降低油水界面张力的能力逐渐增强。但是随着表面活性剂
浓度的增大,与聚合物分子作用的表面活性剂分子增多,使得自由
的表面活性剂分子数目变少,吸附在油水界面层的表活剂分子数目
不会因为浓度的升高而增多,因此体系的界面张力在cmc后趋于平
稳。
配制一系列的不同浓度sdbs下的聚合物溶液,聚合物浓度为
10000mg/l,表面活性剂浓度从100mg/l到1000mg/l,待溶液混合
均匀后,测得粘度,聚表混合溶液的表观粘度随阴离子表面活性剂
sdbs的变化有以下特点:
(1)两性聚合物溶液的表观粘度随着表面活性剂十二烷基苯磺酸
钠(sdbs)浓度增高的变化趋势是聚合物粘度先升高后降低。
(2)聚合物溶液粘度随着表面活性剂的浓度的增加先急剧上升,
在400mg/l时达到峰值,由最初的17.7 mpa·s上升到271.2 mpa·s,
粘度翻了15倍;随着表面活性剂的加入,聚合物溶液表观粘度下
降,然后趋于平缓。
当在聚合物溶液中加入阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠后,聚
合物的疏水基开始与表面活性剂的疏水基形成混合胶束,形成了大
规模、稠密的空间结构,致使聚合物的粘度迅速上升。(如图所示,
在表面活性剂的加入量在100-400mg/l时,聚合物的粘度急剧上升。
随着表面活性剂sdbs的继续加入,溶液中的聚集体继续增加,使
得每个聚集体中的疏水链变有所变化,即聚合物分子间的缔合开始
被拆散,因此体系的粘度迅速下降。当溶液中的缔合结构完全被加
入的表面活性剂分散时,溶液的表观粘度随着表面活性剂的加入粘
度变化趋于平稳。
4 结论
用羧酸基甜菜碱单体、实验室自制疏水单体和丙烯酰胺合成了一种
三元共聚的两性聚合物,并对其抗盐性能进行了评价:
(1) 该聚合物与阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠有着很好的
协同作用,聚合物的加入使阴离子表面活性剂sdbs与模拟油界面
张力稳态值降低;在sdbs与聚合物的混合体系中,不同的聚合物
浓度相同表面活性剂浓度时,混合体系比单一相同浓度表面活性剂
更能降低油水界面张力。
(2)两性聚合物溶液的表观粘度随着表面活性剂十二烷基苯磺酸
钠(sdbs)的浓度先升高后降低。加入表面活性剂后,使聚合物的
分子链开始伸展,就表现为聚合物粘度的升高。
参考文献
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[6] (美)w e haines主编,金静芷等译,油田化学发展论文集,
北京:石油工业出版社,1991:60-67
作者简介
彭虹(1985-),性别:女,民族:汉,籍贯:四川乐山 学位:工
科硕士在读,专业方向:应用化学油气田增产及提高采收率。