关于表面活性剂的学习
第二章表面活性剂(共56张PPT)
C14H29SO4Na 30
C16H33SO4Na 45 C18H37SO4Na 56
活性剂
C10H21CHC6H4SO3Na | CH3
表面活性剂：是这样一种物质，当它的加入量很小时，就能使溶 剂（一般为水）的表面张力或液液界面张力显著降低，改变体系 的界面状态；当它达到一定浓度时，在溶液中缔合成胶团，从而 产生润湿或反润湿、乳化或破乳、起泡或消泡、以及加溶等一系 列作用，以达到实际应用的要求。
是一类即使在很低浓度时也能显著降低表（界）面张力的物质。
6.8
=CH-
-0.475 -0.475 -0.475
2.4
-(C3H5O)-(氧丙烯基) -0.15
2.1
-CP2-
1.9
-CF3-
-0.87 -0.87
例：计算月桂酸钠的HLB值 CH3（ CH2）10-COONa
解：-CH3：， -CH2- ： -COONa：19.1
HLB=7+∑(亲水基团基数)-∑(亲油基团基数) HLB= 7 + 19.1-（-0.475）×
第二章 表面活性剂
第一节 表面活性剂基本概念
一、表面张力
界面上的分子与体相内部分子所处的
状态不同。受力状态不同。
图2—1 液相内部和液-气界面的
分子所受作用力的示意图
表面张力：液体表面任意单位长度上的
收缩力称为表面张力，单位为N·m-1
。
从能量上看，表面分子比内部分 子具有更高的能量。
要使体系的表面积增加，就必须对体系 做功。
团具有的亲水亲油平衡值。 表示表面活性剂的亲水疏水性能。
HLB值大，亲水性强，亲油性弱； HLB值小，亲油性强，亲水性弱。
（1）HLB值的规定
关于表面活性剂 (5)课件
HLB值=
亲水基质量 亲水基质量+憎水基质量
×100/5
例如：石蜡无亲水基，所以HLB=0 聚乙二醇，全部是亲水基，HLB=20。
伯、仲、叔胺盐 季铵盐；
非离子型：
1. 不离解的羟基(-OH，一般为多个羟基)，如“斯盘” （Span）；
烷基多糖苷又称APG
2. 醚链 (-O-，与水形成氢键而具有亲水性， 一般为多个), 如渗 透剂JFC ，其分子式：RO(CH2CH2O)nH（R为C8～C13烷 基）。
亲水基类型不同，表面活性剂形成胶束的容易程度及降低液 体表面张力的能力不同，顺序如下（亲油基相同的条件下）：
亲水基
疏水基
表面活性剂的化学结构特点
非极性基团 极性基团
不对称的分子结构 两亲性:一段亲水、一段亲油！ 双重性: 一部分可溶于水
一部分易自水中逃逸的
憎水基(亲油 基、疏水基)
亲水基（憎油 基、疏油基）
CMC-临界胶束（团）浓度
CMC：表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度。当其浓度 高于CMC值时，表面活性剂的排列成球状、棒状、束状、层 状/板状等结构
其余非离子型表面活性剂的HLB值介于0～20之间。
根据需要，可根据HLB值选择合适的表面活性剂。例如： HLB值在2～6之间，可作油包水型的乳化剂；8～10之间作 润湿剂；12～18之间作为水包油型乳化剂。
润湿剂
HLB值 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 | |———| |——| |——| |——| |
表面活性剂PPT课件
22
2.4 阳离子表面活性剂
AFM images of E. coli (ATCC 11229)
Untreated E. coli
E. coli treated
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23
2.5 两性表面活性剂
❖ 两性表面活性剂分子中同时具有可电离的阳离子和阴离子 。
❖ 阳离子部分都是由铵盐或季胺盐做亲水基，而阴离子部分 可以是羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐等。其中阴离子为羧基 、阳离子为胺盐的叫氨基酸型两性表面活性剂，通式为:
phospholipids phase separation; (4) Destabilized zones aggregate and leading to a damage of
membrane. The leakage of inner components finall最y l新ea课ds件to the death of the cells.
❖ 溶液的pH 值低于pI 时，是阳荷性，具有阳离子表面 活性剂作用；
❖ 当pH 高于pI 时，呈负电性，具有阴离子表面活性剂 的作用。
❖ 在等电点附近时则呈非离子型表面活性剂性质。
C12H25NHCH2CH2COONa
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26
2.5 两性表面活性剂
❖ 两性表面活性剂特点：水溶性好，发泡能力强，去污 力强；毒性低，对皮肤刺激性小，有良好的生物降解 性和抗微生物能力，优良的抗静电性和柔软平滑性， 与其它表面活性剂相容性好。但是价格较贵。
C12 2H 5 C CN H H 33+2Na+ C2H l2
O
[ ] CH 3 +
CH 3 CC l12 2H 5NCH 3 Cl
CH 3
4 第四章 表面活性剂
阴离子型表面活性剂续
2、硫酸化物 通式为R· O· SO3-M+,是硫酸化油和高级脂肪 醇硫酸酯类，如：土耳其红油（硫酸化蓖麻油） 、十二烷 基硫酸钠、十六烷基硫酸钠、十八烷基硫酸钠（硬脂醇硫 酸钠）等。 本类有较强的乳化能力，亲水性好，较耐酸、钙、镁盐。 比肥皂类稳定。 可与某些阳离子型高分子药物产生化学反应而产生沉淀。 因对粘膜有刺激性主要作外用软膏的乳化剂，有时作片剂 等固体剂的润滑剂或增溶剂。 应用：洗衣粉成分以十二烷基苯磺酸钠为主，渗透力强， 易起泡和消泡，去污力好，在酸性水溶液中稳定，但水溶 液及耐酸、钙、镁性比硫酸化物稍差。
表面、界面现象现实性
表面、界面现象在制剂及身体对药物吸收过程等随处 可见。 乳状液、混悬液型的液体药剂制备过程中遇到的离子大小、 表面能大小、吸附性能、带电情况、稳定时间等均为界面 或表面现象问题。 在药物提取、精制、发酵等过程经常出现的过冷、过热、 吸附、解吸附、发泡、消泡、胶体形成于破坏也为界面或 表面现象问题。 薄膜制剂、静脉注射乳状液、固体分散剂等液出现面或表 面现象。 皮肤给药的透皮吸收、难溶性药物的胃肠道释放与吸收等 均与界面或表面现象有密切关系。
（四）非离子型表面活性剂
非离子型表面活性剂在溶液中不呈离解状 态，多为脂类或醚类化合物。构成分子中 亲水基团是甘油、聚乙（烯）二醇和山梨 醇等多元醇；构成分子中亲油基团为长链 脂肪酸或长链脂肪醇等。其特点是：毒性 剂溶血性小、化学性质稳定，不易受溶液 pH的影响，能与大多数药物配伍，作内服、 外用，有的可作注射剂溶液中的表面活性 剂。
2、聚山梨酯类
聚山梨酯类（卖泽类）系聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯， 是在司盘类表面活性剂结构中的剩余-oH基上，再链接聚 氧乙烯基而制得的醚类化合物，式中-（c2H4O)n为聚氧乙 烯基，n为聚氧乙烯基聚合度。商品名为吐温或卖 （Tween），根据脂肪酸品种和数量不同，有以下品种： O CH2COOCR
表面活性剂ppt课件教学教程
Surfactant
去污作用（HLB值为13~16）
➢ 油酸钠和脂肪酸的钠盐、钾盐、十二烷基硫酸钠或烷基 磺酸钠等阴离子性表面活性剂。
➢ 机理：包括对污物表面的润湿、分散、乳化或增溶、起 泡等多种过程。
➢ 溶液的性质如渗透压、界面
张力等都存在突变现象
胶态电解质溶液—十二烷 基硫酸钠的性质
临界胶束浓度的测定
表
摩
面 张
尔 电 导
力
率
浓度
庚基乙二醇十二烷基醚的 表面张力与浓度的关系
浓度
十二烷基磺酸钠水溶液 的电导率与浓度的关系
Surfactant
2 亲水亲油平衡值 HLB
Hydrophile-lipophile balance 定义：表面活性剂分子中亲水和亲油基团对水或油 的综合亲和力 HLB值范围 ：O～40 非离子型混合表面活性剂的HLB值： HLB值的理论计算 HLB=∑(亲水基团HLB数)-∑(亲油基团HLB数)+7
剂、乳化剂、分散剂和润湿剂、常与司盘配伍 。
CR
Surfactant
聚氧乙烯脂肪酸酯（商品名：卖泽Myrij)
通式：R.COO.CH2(CH2OCH2)nCH2OH
聚 特点：较强水溶性、增溶剂、用作O/W型乳化
氧 乙
剂和栓剂的基质。
烯 常用：polyoxyl 40 stearate。
型
聚氧乙烯脂肪醇醚（商品名：苄泽Brij)
剂
高分子表面活性剂
Surfactant
1•代离表子：硫表酸面化蓖活麻性油（剂土耳其红油）；SDS 。
化学表面活性剂
化学表面活性剂化学表面活性剂是一类常见的化学物质，具有降低液体表面张力的作用。
它们可以在固液、气液和液液界面上发挥作用，改变表面性质。
在日常生活和工业生产中，化学表面活性剂发挥着重要的作用。
本文将探讨化学表面活性剂的定义、特性、分类以及应用领域。
一、定义与特性化学表面活性剂是一类具有两亲性的化合物，通常分为亲水性头基和疏水性烃链。
这种结构特点使得表面活性剂在不同相之间形成分子层结构，在水/油等液体界面上降低表面张力。
化学表面活性剂的主要特性包括：1. 降低表面张力：表面活性剂能够在液体表面形成分子层，使液体表面张力降低，使得液体分子能够更容易相互靠近，形成胶束结构。
2. 分散性：表面活性剂具有较好的分散性，可以将固体颗粒分散在液体中，形成均匀的悬浮液。
3. 乳化性：表面活性剂可以将两种互不溶的液体乳化，形成乳状液体。
4. 渗透性：表面活性剂能够渗透到固体表面，改变其表面性质。
5. 泡沫性：一些表面活性剂在搅拌或摩擦作用下能够产生泡沫。
二、分类根据其分子结构和作用方式的不同，化学表面活性剂可以分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性表面活性剂四类。
1. 阴离子表面活性剂：阴离子表面活性剂的疏水基团带有阴离子基团，如烷基苯磺酸盐和烷基硫酸盐。
这类表面活性剂广泛应用于洗涤剂、肥皂等清洁产品中。
2. 阳离子表面活性剂：阳离子表面活性剂的疏水基团带有阳离子基团，如季铵盐和季胺盐。
这类表面活性剂主要用于柔顺剂、杀菌剂等产品。
3. 非离子表面活性剂：非离子表面活性剂的疏水基团不含离子基团，如聚氧乙烯醚和聚氧乙烯醚硅油。
这类表面活性剂常用于护肤品、染料助剂等领域。
4. 两性表面活性剂：两性表面活性剂的分子同时具有阳离子和阴离子性质，如脂肪醇聚醚硫酸钠和缩水甘油醚磺酸盐。
这类表面活性剂多用于油田、药品制剂等行业。
三、应用领域化学表面活性剂在各个领域有着广泛的应用，如下所示：1. 洗涤行业：洗涤剂是化学表面活性剂最常见的应用之一。
【大学课件】表面活性剂基础知识
• 由于表面活性剂分子是由亲水性和憎水性两部分所组成，
而且这两部分处于一定的平衡状态，具有适度的溶解性。
所以，溶液一般都带有胶体性质。在液体表面和界面进行
正吸附，而且能显示出各种各样的表面活性。
ppt课件
7
2 表面活性剂的基本性质A
• (1)表面吸附与表面能、表面张力 • 吉布斯(Gibbs)曾提出如下关系式：
• 式中 Γ——表面吸附量，mol／cm2
•
C——溶液浓度，mol/L；
•
σ——表面能，10－3N／m
•
T——绝对温度，K；
•
R——气体常数；
• dσ／dC——表面张力的改变率，表示该物质表面活性大小。
• 表面吸附量与表面活性剂的浓度以及表面张力随浓度变化的速率有 关。当dσ／dc为负值，即表面活性剂能使表面张力降低，此时Γ＞0。 表面活性剂改变表面张力的作用，和它浓度的大小有一定的关系，
表面活性剂基础知识
ppt课件
1
1 表面活性剂的种类A
• 表面活性物质是一种可溶于液相中并且吸附在相界面上，
使界面能显著降低的物质。 • 表面活性剂的基本作用，是降低分散体系中两相界面的界
面自由能。提高分散体系的稳定性。
表面活性剂分子结构
ppt课件
2
1 表面活性剂的种类B
• 表面活性剂溶于水时．亲水基团在溶液中， 凡能电离生成离子称为离子型表面活性剂； 凡不能电离生成离子的称为非离子表面活 性剂。
ppt课件
8
浓度与表面张力之间的关系B
一般都是开始时，表 面张力随表面活性剂浓 度的增加而急剧下降， 以后则大体上保持不变。
浓度与பைடு நூலகம்面张力之间的关系
ppt课件
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关于表面活性剂的学习
表面活性剂是一类具有两亲结构的化合物，分子中一般有两种极性与媒亲性截然不
同的基团。人们对其进行系统的理论和应用研究的历史还不长，但是由于它独特多
样的功能性，发展非常迅速。目前，表面活性剂的应用已渗透到所有工业领域的技
术部门。它的用量虽然很小，但对改进技术，提高工作效率和产品质量，增收节支
却收效明显，因此其有着“工业味精”之美誉，且在各行业都有应用。要充分利用
和把握表面活性剂我们首先就要了解其的基本性质和分类。
一、表面活性剂的概述：
1、概念：表面活性剂是指具有固定的亲水亲油基团，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。
组成：分子结构具有两亲性，非极性烃链：8个碳原子以上烃链；极性基团：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。
2、吸附性：溶液中的正吸附：增加润湿剂、乳化性、起泡性；固体表面的吸附：非
极性固体表面单层吸附，极性固体表面可发生多层吸附。
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，还有根据
其水溶性、化学结构特征、原料来源等各种分类方法。但是众多分类方法都有其局
限性，很难将表面活性剂合适定位，并在概念内涵上不发生重叠。
人们一般都认为按照它的化学结构来分比较合适。即当表面活性剂溶解于水后，根
据是否生成离子及其电性，分为离子型表面活性剂和非离子表面活性剂。
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
2、阳离子表面活性剂：季铵化物
3、两性离子表面活性剂：卵磷脂，氨基酸型，甜菜碱型
4、非离子表面活性剂：脂肪酸甘油酯，脂肪酸山梨坦，聚山梨酯
三、表面活性剂的基本性质：
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。许多表面活性剂也能在本体溶液中聚集成为聚集体。
囊泡和胶束都是此类聚集体。表面活性剂开始形成胶束的浓度叫做临界胶束浓度或
CMC。当胶束在水中形成，胶束的尾形成能够包裹油滴的核，而它们的（离子/极性）
头能够形成一个外壳，保持与水接触。表面活性剂在油中聚集，聚集体指的是反胶
束。在反胶束中，头在核，尾保持与油的充分接触。表面活性剂通常分为四大类：
阴离子，阳离子，非离子和两性离子（双电子）。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（胶束）和无序相（自由表面活
性剂分子和/或离子）。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。形成胶束的化合物一般为两亲分子，因此
一般胶束除可溶于水等极性溶剂以外，还能以反胶束的形式溶于非极性溶剂中。
四、表面活性剂的发展现状：
表面活性剂是从20 世纪50 年代开始随着石油化工业的飞速发展而兴起的一种新
型化学品，是精细化工的重要产品，享有“工业味精”的美称。它几乎渗透到一切
技术经济部门。当今，表面活性剂产量大，品种逾万种。随着世界经济的发展以及
科学技术领域的开拓，表面活性剂的发展更加迅猛，其应用领域从日用化学工业发
展到石油、食品、农业、卫生、环境、新型材料等技术部门。但在表面活性剂给人
们生活、给工农业生产带来极大方便的同时，也给环境带来了污染，因此，研究表
面活性剂发展及其趋势，对表面活性剂工业，乃至我国整体工业经济有着非常重要
作用和意义。
发展方向：
1、烷基磷羧酸盐（AEC）工业化制造
表面活性剂应人类要求正向着温和、易生物降解和多功能性，强调使用安全、生
态保护和提高效率的方向发展。例如：烷基醇醚羧酸盐（AEC）是8O年代以来，发
达国家积极研究开发的优质表面活性剂热点品种，它与烷基多苷和醇醚磷酸单酯同
被称为“表面活性剂90年代的绿色品种”。
烷基醚羧酸盐国内的应用市场还远远落后于发达国家，随着环保意识的不断加强和
人民物质文化水平的不断提高，这类集温和、易生物降解和多功能性于一身的表面
活性剂，在金属加工领域内，将发挥更大作用。
2、新一代表面活性剂Gemini
现已经合成的低聚表面活性剂有二聚体、三聚体和四聚体等，其中最引人注目的
是二聚体，结构示意图见图1，二聚表面活性剂最早被合成于1971年，后因其结构
上的特点而被形象地命名为Gemini表面活性剂。
表面活性剂Gemini，提高了表面活性。与当前为提高表面活性而进行的大量尝试，
如添加盐类、提高温度或将阴离子表面活性剂与阴离子表面活性剂混合相比较，
Gemini表面活性剂是概念上的突破，因而被誉为新一代的表面括性剂。
离子相当紧密的连接，致使其碳氢链间更容易产生强相互作用，即加强了碳氢链问
的疏水结合力，而且离子头基间的排斥倾向受制于化学键力而被大大削弱，这就是
Gemini表面活性剂和单链单头基表面括性剂相比较，具有高表面括性的根本原因。
另一方面。在两个离子头基问的化学键联接不破坏其亲水性，从而为Gemini表面活
性剂的广泛应用提供了基础。通过化学键联接方法提高表面活性和以往通常应用的
物理方法不同，在概念上是一个突破。
3、AB型嵌段高分子表面活性剂
涂料中颜填料的分散先后使用过聚磷酸盐、硅酸盐、碳酸盐等无机分散剂，传统
小分子表面活性剂和聚羧酸盐、聚丙酸酸盐等高分子化合物。高分子化合物主要利
用空间位阻使颜填料颗粒稳定，效果好于小分子表面活性剂的静电排斥作用。研究
表明，在众多类型的高分子分散剂中，效果最好、效率最高的是AB型嵌段高分子表
面活性剂。从分子结构上看，AB型嵌段高分子就是超大号的表面活性剂，A嵌段和B
嵌段分别类似于表面活性剂的亲水头基和疏水尾链。AB嵌段高分子表面活性剂在颜
填料表面采取尾型吸附形态，A嵌段是亲颜料的锚固基团，B嵌段是亲溶剂的溶剂化
尾链。A嵌段可以是酸、胺、醇、酚等官能团，通过离子键、共价键、配位键、氢键
及范德华力等相互作用吸附在颗粒表面，由于含有多个吸附点，可以有效地防止分
散剂分子脱附，使吸附紧密且持久。B嵌段可以是聚醚、聚酯、聚烯烃、聚丙烯酸酯
等基团，分别适用于极性和非极性溶剂。稳定颗粒主要依靠B嵌段形成的吸附层产
生的空间位阻作用，所以对作为溶剂化尾链的B嵌段的长度和均一性有极高的要求，
希望可以形成厚度适中且均一的吸附层，如果B段过长，可能会起架桥作用，引起
分散体系黏度增加，甚至絮凝沉淀。通常认为位阻层的厚度为20nm时，可以达到最
好的稳定效果。
合成分子结构明确和相对分子质量可控的AB型嵌段高分子表面活性剂是涂料分
散助剂的发展方向，这需要用到受控聚合技术。但仅有少数几个公司拥有受控聚合
技术。
4、Bola型表面活性剂
Bola型表面活性剂是由两个极性头基用一根或多根疏水链连接键合起来的化合
物。分子两端的疏水基团起缔合作用，相当于Bola型表面活性剂的2个端头基，是
增稠的决定因素，通常是油基、十八烷基、十二烷苯基、壬酚基等。亲水链相当于
Bola型表面活性剂的连接链，能提供化学稳定性和黏度稳定性，常用的是聚醚，如
聚氧乙烯及其衍生物。缔合型增稠剂的分子链是通过聚氨酯基团来扩展的，所用聚
氨酯有IPDI、TDI和HMDI等。这样的分子结构使缔合型增稠剂分子可以像大分子表
面活性剂一样形成胶束，亲水端与水分子以氢键缔合，疏水端与乳液粒子、表面活
性剂等的疏水结构吸附缔合在一起，在水中形成立体网状结构，达到增稠的效果。
5.低泡或无泡表面活性剂
低泡或无泡表面活性剂就是在原有的表面活性剂基础上进行改性，使其原有的发
泡基团失去或降低发泡性，也有用异构醇加EO和PO进行嵌段来调节泡沫大小生产
而成的。市场有低泡表面活性剂LT-601，无泡表面活性剂8550、8551。
五、表面活性剂的作用机理：
通过分子中不同部分分别对于两相的亲和，使两相均将其看作本相的成分，分子
排列在两相之间，使两相的表面相当于转入分子内部。从而降低表面张力。由于两
相都将其看作本相的一个组分，就相当于两个相与表面活性剂分子都没有形成界面，
就相当于通过这种方式部分的消灭了两个相的界面，就降低了表面张力和表面自由
能。