第五章：表面活性剂
阳离子表面活性剂
含杂原子的季铵盐，所含的杂原子主要有：
(a)含氧原子 (b)含氮原子
含醚基的 含酰氨基的
(c)含硫原子
O
C2H5
[C17H33C-NHCH2CH2 N+ CH3].CH3SO4-
C2H5
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表面活性剂化学
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含杂原子的季铵盐合成方法
(a) 含氧原子
(i) 含酰胺基的季铵盐
合成方法：酰胺基的引入通常是通过酰氯与胺 反应实现的，在合成表面活性剂的过程中，首先制 备含有酰胺基的叔胺，然后进行季铵化反应即可得 到目标产品。
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表面活性剂化学
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通常，阳离子表面活性剂的Krafft点与疏水基 碳氢链的长度呈线性关系，并可表示为：
Krafft点 = a + bn
式中，a、b为常数，n为碳氢链所含碳原子的 个数。因此，碳氢链越长，n值越大，则阳离子表面
活性剂的Krafft点越高，它将会越难溶于水溶液中， 溶解度越低。
阳离子表面活性剂在酸性介质中具有良好的表 面活性。
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烷基三甲基氯化铵
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5.1 阳离子表面活性剂概述
1928年，阳离子表面活性剂开始应用，当时用作 杀菌剂。这类表面活性剂的产量增长较快，品种发 展迅速，应用范围日益广泛，主要用于：
杀菌剂、腈纶匀染剂、纤维柔软剂、抗静电剂、 浮选剂
一般用于作缓蚀剂、纤维柔软剂、抗静电剂等。
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(d)鎓盐型
鎓盐型阳离子表面活性剂是指季铵盐阳离子 表面活剂中的亲水基团N原子为其它可携带正电荷 的元素（如：P、As、S、I等）时形成的表面活性 剂。
表面活性剂习题与答案
第一章概述1.表面活性剂的定义在加入量很少时即能明显降低溶剂的表面张力，改变物系的界面状态，能够产生润湿、乳化、起泡、增溶及分散等一系列作用，从而达到实际应用的要求的一类物质。
2.表面活性剂的分类（按离子类型和亲水基的结构）离子类型：a.非离子型表面活性剂b.离子型表面活性剂（阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性表面活性剂）亲水基：羧酸盐型、磺酸酯盐型、磷酸酯盐型、胺盐型、季铵盐、鎓盐型、多羧基型、聚氧乙烯型第二章表面活性剂的作用原理表面活性、表面活性物质、表面活性剂？因溶质在表面发生吸附（正吸附）而使溶液表面张力降低的性质被称为表面活性，这类物质被称为表面活性物质。
表面活性剂：是一类表面活性物质，其在浓度极低时能明显降低溶液表面张力的物质。
表面活性如何表征？假如ψ。
是水或溶剂的表面张力，ψ为加入表面活性剂后溶液的表面张力，则表面（界面）张力降低值π可表现为π5ψ。
2ψ，在稀水溶液中可以用表面张力降低值与溶液浓度的比值π/c来衡量溶质的表面活性。
当物质的浓度c很小时，ψ-c略成直线，每增加一个–CH2，π/c增加为原来的3倍。
表面活性剂的两大性质是什么？如何解释？两大性质：降低表面张力和胶束的形成降低表面张力：是由亲水、亲油基团相互作用、共同决定的性质，表面活性剂分子吸附于液体表面，用表面自由能低的分子覆盖了表面自由能高的溶剂分子，因此溶液的表面张力降低胶束的形成：达到吸附饱和，表面活性剂的浓度再增加，其分子会在溶液内部采取另一种排列方式，即形成胶束。
什么是临界胶束浓度及其测定方法？开始形成胶束的最低浓度被称为临界胶束浓度（critical micelle concentration,简写为cmc）。
测量依据：表面张力、电导率等性质随着表面活性剂浓度的变化，上述性质发生突变的浓度。
1、表面张力法：表面活性剂水溶液的表面张力开始时随溶液浓度的增加急剧下降，到达一定浓度（即cmc）后变化缓慢或不再变化。
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。
第5章 胶体
被分散的物质称为分散相(dispersed phase)或分 散质，而容纳分散相的连续介质称为分散介质 (dispersed medium)或分散剂。
按照分散相粒子的大小，可以把分散系分为真溶 液、胶体分散系和粗分散系。表5-2
分散相 粒子 大小
分散系 真溶液
分散相的 粒子组成
低分子， 离子
胶粒（分子， 原子或离子 聚集体）
如:As2S3溶胶加热至沸,析出淡黄色沉淀。
4.高分子物质对溶胶的保护作用和敏化作用 在溶胶中加入一定量的高分子，能显著提高溶 胶的稳定性，这种现象称为高分子对溶胶的保护作
用。
图5-7 高分子物质对溶胶保护作用（a） 和敏化作用（b）示意图
三、气溶胶（aerosol）
气溶胶：由极小的固体或液体粒子悬浮在气体 介质中所形成的分散系统。 例如：烟、粉尘、雾等。 预防医学中很重视气溶胶问题。在工农业生产
性
质*
小于
1nm
1~ 100 nm
均相，能透过半透膜， 热力学稳定
胶 体 分 散 系
溶胶
高分子 溶液 缔合 胶体
非均相，不能透过半透 膜，热力学不稳定
均相，不能透过半透膜， 热力学稳定，透明
高分子
胶束
粗粒子*
均相，不能透过半透膜， 热力学稳定，透明
非均相，不能透过半透 膜，热力学不稳定
大于 100 nm
－水合双电层，水合双电层犹如一层弹性膜，阻碍
了胶粒间相互碰撞，使胶粒彼此隔开，不易聚集。
水合膜越厚，胶粒越稳定。 3.布朗运动也是溶胶稳定因素之一。
(四)溶胶的聚沉现象
当溶胶的稳定因素遭到破坏，胶粒碰撞时合并
变大，胶粒就从介质中析出而下沉，称为聚沉
表面活性剂化学课件：chapter5 表面活性剂的功能与应用-增溶作用-qi
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（四）增溶作用的应用
乳液聚合：原料分散于水形成乳状液，一部分增溶于胶束， 少部分溶于水形成真溶液
石油工业：驱油以提高石油开采率
胶片生产：胶片上的微小油脂-- 增溶作用
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5-1 增溶作用
(一) 增溶作用的定义和特点
所谓增溶作用是指由于表面活性剂胶束的存在，使得在溶液 中难溶乃至不溶的物质溶解度显著增加的作用。 例子：
25℃ 苯在水中的溶解度为0.07g/100g水； 10% 的油酸钠水溶液，苯的溶解度为7 g/100g水.
增溶作用的基础是胶束的形成:
表面活性剂浓度达到cmc以后，溶质的溶解度显著提高，并 随表面活性剂浓度的增大而增大。
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增溶作用特点：
1.增溶作用可使被增溶物的化学势降低，使体系更加稳定， 是自发进行的过程。
2.增溶后溶液的沸点、凝固点和渗透压等没有明显的改变。 3.溶质以分子团簇分散在表面活性剂的溶液中。 4.没有改变溶剂的性质（增溶作用与使用混合溶剂提高溶解
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d.带有不饱和结构的表面活性剂或在表面活性剂分子上引 入第二极性基团时，对烃类的增溶作用减小，而对长链极 性物增溶作用增加。
原因： ①该类表面活性剂的亲水性增加，临界胶束浓度变大，胶束不 易形成且聚集数减小。因此对增溶于胶束内部的烃类的增溶能 力降低。 ②由于极性基团之间的电斥力作用，使胶束“栅栏”的表面活 性剂分子排斥力增加，分子间距离增大，有更大的空间使极性 物分子插入，因此对其增溶能力增加。例如脂肪酸盐中引入磺 酸基可减少对非极性增溶物（如正辛烷）的增溶量，但增加正 辛醇的增容量。
表面活性剂教学大纲
《表面活性剂》教学大纲适用专业：化学本科课程性质：选修学时数：36 学分数：2开课学期：第7学期大纲执笔人：大纲审核人：一、课程的性质和教学目标《表面活性剂》是化学专业本科生的一门专业选修课程。
表面活性剂是当今最重要的工业助剂，其应用已渗透到几乎所有工业领域，且是与人们的日常生活和农业生产也密切相关的一类重要物质。
本课程主要涉及表面活性剂的结构特点、分类、原料、合成方法、性质和应用及具体应用实例。
本课程的主要教学目标是使学生对表面活性剂有一个比较广泛的了解，在进一步掌握学科知识的同时，拓宽学生知识面，培养学生分析问题和解决问题的能力，为后续的课程、毕业论文和今后的相关工作奠定良好的理论基础。
二、课程教学内容第一章绪论（4学时）1、课程内容第一节表面活性剂的发展历史及现状第二节表面活性和表面活性剂第三节表面活性剂的结构特点第四节表面活性剂的分类第五节表面活性剂的未来发展2、重点、难点⑴教学重点：表面活性和表面活性剂的概念；表面活性剂的结构特点；表面活性剂的分类⑵教学难点：表面活性和表面活性剂的概念；表面活性剂的分类3、基本要求了解表面活性剂及其历史和未来发展和表面活性剂的分类；理解表面活性和表面活性剂的概念；掌握表面活性剂的结构特点和分类第二章表面活性剂的原料与中间体（4学时）1、课程内容第一节脂肪酸第二节脂肪醇第三节α-烯烃及内烯烃第四节高碳脂肪胺第五节烷基苯第六节烷基酚第七节环氧乙烷第八节环氧丙烷2、重点、难点⑴教学重点：脂肪酸、脂肪醇、α-烯烃及内烯烃的制备⑵教学难点：复杂的反应机理；典型工艺流程3、基本要求了解各种原料和中间体的制备工艺；理解高碳脂肪胺、烷基苯、烷基酚、环氧乙烷、环氧丙烷的制备方法；掌握脂肪酸、脂肪醇、α-烯烃及内烯烃的制备方法第三章表面活性剂的合成（10学时）1、课程内容第一节阴离子表面活性剂第二节阳离子表面活性剂第三节两性表面活性剂第四节非离子表面活性剂第五节特殊类型表面活性剂2、重点、难点⑴教学重点：阴离子、非离子、阳离子表面活性剂的合成原理和方法⑵教学难点：各种表面活性剂的合成原理和方法；表面活性剂典型的工艺及设备3、基本要求了解各类表面活性剂的合成原理和方法；了解各类表面活性剂合成方法的优缺点；理解表面活性剂典型的工艺及设备；掌握各类表面活性剂常用合成路线第四章表面活性剂的溶液性质（6学时）1、课程内容第一节表面活性剂的溶解度第二节亲水-亲油平衡值第三节表面活性剂在溶液中的状态第四节表面活性剂有关参数的测定2、重点、难点⑴教学重点：离子型表面活性剂的临界溶解温度；非离子型表面活性剂的浊点；亲水-亲油平衡值计算；胶束的结构和性质；表面张力、临界胶束浓度的测定方法。
表面活性剂及其作用PPT课件
这种开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束 浓度，简称CMC
这时溶液性质与理想性质发生偏离，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，而体相中的胶束不断增多、增大。
表面活性剂在水中的溶解度
非离子型表面活性剂的亲水基主要是聚乙烯基。 升高温度会破坏聚乙烯基同水的结合，而使溶解度 下降，甚至析出。所以加热时可以观察到溶液发生 混浊现象。
发生混浊的最低温度称为浊点 环氧乙烯的分子数越少，亲水性越强，浊点就越 高。反之，亲油性越强，浊点越低。
可利用浊点来衡量非离子型表面活性剂的亲水、 亲油性。
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表面活性剂的一些重要作用及其应用
表面活性剂的用途极广，主要有五个方面： 1.润湿作用
浮游选矿 首先将粗矿磨碎，倾入浮选池中。在池水 中加入捕集剂和起泡剂等表面活性剂。 搅拌并从池底鼓气，带有有效矿粉的气泡聚集 表面，收集并灭泡浓缩，从而达到了富集的目的。 不含矿石的泥砂、岩石留在池底，定时清除。
C. 污垢悬在水中或随泡沫浮到水面后被去除， 洁净表面被活性剂分子占领。
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5.洗涤作用 表面活性剂的去 污过程示意图
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5.洗涤作用
在合成洗涤剂中往往除了加某些起泡剂、乳 化剂等表面活性物质外，还要加入一些硅酸盐、 焦磷酸盐等非表面活性物质，使溶液有一定的碱 性，增强去污能力，同时也可防止清洁固体表面 重新被污物沉积。
表面活性剂的结构对其效率及能力的影响
表面活性剂效率 使水的表面张力降低到一定值时所需要的表 面活性剂的浓度。显然，所需浓度愈低，表面活 性剂的性能愈好。 表面活性剂的能力
表面活性剂目录
目 录 绪 论 学习目标 一、 表面活性剂的定义与特点
1.表面和表面张力 2.表面活性和表面活性剂 3.表面活性剂的分子结构特点与基本功能 二、 表面活性剂分类
1.按亲水基分类 2.按疏水基分类 3.其它分类方法 三、表面活性剂的发展与应用 本章小结 思考题
第一章 表面活性剂的功能及其作用 学习目标 第一节 表面活性剂在溶液中的状态 一、表面活性剂溶液的性质 二、表面活性剂胶团与临界胶团浓度 三、临界胶团浓度的测定 四、表面活性剂的化学结构对临界胶团浓度的影响 五、胶团的结构、大小和形状 六、液晶 第二节 润湿作用 一、润湿过程 二、接触角与润湿方程 三、影响润湿的因素 四、润湿剂
1 第三节 泡沫 一、泡沫的形成 二、泡沫的稳定性 三、消泡作用 第四节 乳化作用 一、乳状液 二、乳状液的稳定性 三、乳状液的 HLB 、 PIT 理论及其应用 四、乳状液的制备 五、乳状液的破乳 第五节 加溶与微乳 一、加溶作用 二、微乳 第六节 分散作用 一、分散体系的分类 二、分散体系的稳定性 三、表面活性剂的分散作用 四、分散体系的絮凝 五、分散剂与絮凝剂 第七节 洗涤作用 一、洗涤作用简介 二、污垢的去除 三、影响表面活性剂洗涤作用的因素 四、表面活性剂和助洗剂 本章小结 思考题 第二章 表面活性剂的合成
学习目标 第一节 阴离子表面活性剂
2 一、羧酸盐型阴离子表面活性剂 二、硫酸酯盐型阴离子表面活性剂 三、磺酸盐型阴离子表面活性剂 四、磷酸酯盐型阴离子表面活性剂 第二节 阳离子表面活性剂 一、胺盐型阳离子表面活性剂 二、季铵盐型阳离子表面活性剂 三、其它阳离子表面活性剂 第三节 两性离子表面活性剂 一、氨基酸型两性离子表面活性剂 二、甜菜碱型两性离子表面活性剂 三、咪唑啉型两性表面活性剂
第四节 非离子表面活性剂 一、聚乙二醇型非离子表面活性剂 二、多元醇型非离子表面活性剂 三、其他类型非离子表面活性剂 第五节 表面活性剂典型工艺及设备
《表面活性剂》课件
5．3 非离子表面活性剂
非离子表面活性剂在水溶液中不电离，其亲水基 主要是由具有一定数量的含氧基团（一般为醚基和 羟基）构成。正是这一特点决定了非离子表面活性 剂在某些方面比离子型表面活性剂优越：因为在溶 液中不是离子状态，所以稳定性高，不易受强电解 质无机盐类存在的影响，也不易受酸、碱的影响； 与其它类型表面活性剂的相容性好，能很好地混合 使用；在水及有机溶剂中皆有较好的溶解性能（视 结构不同而有所差别）。由于在溶液中不电离，故 在一般固体表面上亦不易发生强烈吸附。
同构成的。而且两部分分处两端，形成不对称的结
构。是一种两亲分子如：C12H25SO4- Na+ （OC2H4）6OH
C12H25
这种分子就会在水中采取采取独特的定向排列，这
种情况发生于表面活性剂溶液体系，即表现为两种
主要的基本性质：溶液表面的吸附与溶液内部的胶
团形成。
第 五 章 表面活性剂的分类和化学结构
现时采用“磺氧化”的合成方法：
经工艺等各方面的改进,产品质量大大提高,消 除前法的缺点，不需用氯气，副产物减少，纯 化操作工艺大大简化，成本降低；而且此种表 面活性剂毒性较小，易于生物降解。因此，近 年来生产上有所发展，产量逐渐增加。
活性的化合物，R的碳原子数为4—8。二辛酯（2-乙 基已酯）化合物可溶于水及有机溶剂（包括烃类）， 故可用于干洗溶剂中。此类表面活性剂水溶液的表 面张力较低，故为良好的润湿剂。
表面活性剂
第四章 绪 论
4．1表面活性与表面活性剂
表面活性：能使溶剂的表面张力降低的性质称为表面 活性，从大量的实验结果，可以把各种物质的水溶 液的σ与以的关系总结，洗涤剂等物有曲线1的性质；乙醇、乙酸、丁 醇等物的水溶液有曲线2的性质；NaCl、KNO3、HCl、 NaOH等无机物的水溶液则有曲线3的性质。
第五章_反胶团萃取
图是表面活性剂聚集体的可能的微观构造
正胶团： 表面活性剂的极 性头朝外，疏水的 尾部朝内，中间形 成非极性的“核”
水
极性 “头”
非极性的 “核”
非极性 “尾”
有机溶剂 反胶团： 表面活性剂的 极性头朝内，疏 水的尾部向外， 中间形成极性的 “核” 极性的“核”
极性 “头”
非极性 “尾”
在反胶团中有一个极性核心，它包括由表 面活性剂极性端组成的内表面、平衡离子 和水，被称之为“水池”。 因为这个“水池”具有极性，可以溶解具 有极性的分子和亲水性的生物大分子，而 极性分子和/或亲水性的生物大分子也因此 可＂溶解＂在非极性的有机溶剂中。
3常用表面活性剂表面活性剂的存在是构成反胶团的必要条件有三类表面活性剂都可在非极性溶1阴离子型表面活性剂2阳离子型表面活性剂3非离子型表面活性剂表面活性剂有机溶剂表面活性剂有机溶剂aotn烃类c10异辛烷环己烷四氯化碳苯brij60辛烷ctab己醇异辛烷己醇辛烷tritonx己醇环己烷磷脂酰胆碱苯庚烷tomac环己烷磷脂酰乙醇胺苯庚烷常用的表面活性剂及其相应的有机溶剂在反胶团萃取蛋白质使用最多的是阴离子型表面活性剂aotaot容易获得它具有双链形成反胶团时无需添加辅助表面活性剂且有较好的强度
反胶团：是两性表面活性剂在非极性有机 溶剂中亲水性基团自发地向内聚集而成 的、内含微小水滴的、空间尺度仅为纳 米级的集合型胶体。是一种自我组织和 排列而成的，并具热力学稳定的有序构 造。
反胶团的微小界面和微小水相具有两 个特异性功能： (1)具有分子识别并允许选择性透过的 半透膜的功能； (2)在疏水性环境中具有使亲水性大分 子如蛋白质等保持活性的功能。
2）、混合表面活性剂反胶团体系： 是指两种或两种以上表面活性剂构成 的体系，一般来说，混合表面活性剂反 胶团对蛋白质有更高的分离效率。 3）、亲和反胶团体系： 是指除了有组成反胶团的表面活性剂 以外，还有具有亲和特征的助剂，它的 亲和配基与蛋白质有特异的结合能力， 往往极少量亲和配基的加入就可使萃取 蛋白质的选择性大大提高。