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表面活性剂（ Surfactant ） 及其应用

表面活性剂（ Surfactant ） 及其应用. 极性头. 8 － 18C 长链烷基等非极性基团. 表面活性剂的一般结构. 表面活性剂 是指能显著降低水的表面张力的一类物质. 表面活性剂 从结构上看均为 两亲分子 ，即同时具有亲水的极性基团和憎水的非极性基团。. 最常见的是 8 － 18 碳的直链烷烃，或环烃等 如 C 17 H 35 －， R － 等. 非极性基团：. 2. 全氟表面活性剂：将上述碳氢链中的氢原子全部用氟原子取代即可。其疏水作用强于碳氢链，其水溶液表面张力可低至 20mN/m 以下.

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表面活性剂（ Surfactant ） 及其应用

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Presentation Transcript

  1. 表面活性剂（Surfactant）及其应用

  2. 极性头 8－18C长链烷基等非极性基团 表面活性剂的一般结构 表面活性剂是指能显著降低水的表面张力的一类物质 表面活性剂从结构上看均为两亲分子，即同时具有亲水的极性基团和憎水的非极性基团。

  3. 最常见的是8－18碳的直链烷烃，或环烃等 • 如 C17H35－，R－ 等 非极性基团： 2. 全氟表面活性剂：将上述碳氢链中的氢原子全部用氟原子取代即可。其疏水作用强于碳氢链，其水溶液表面张力可低至20mN/m以下 3. 硅化合物类：如下所示的聚硅氧烷链疏水性很突出

  4. 阳离子型 离子型 阴离子型 两性型 表面活性剂 非离子型 表面活性剂分类 表面活性剂通常采用其极性基团的结构来分类， 阳离子型和阴离子型的表面活性剂不能混用， 否则可能会发生沉淀而失去活性作用。

  5. 常用表面活性剂 1.阴离子表面活性剂 • 羧酸盐RCOO－ • 例如： 肥皂中的表面活性成分硬脂酸钠等 (2) 磺酸盐R-SO3－ 例如： 洗衣粉中的十二烷基苯磺酸钠(ABS)等 (3) 硫酸酯盐R-OSO3－ (4) 磷酸酯盐R-OPO32－

  6. 常用表面活性剂 2.阳离子表面活性剂 具有易吸附于一般固体表面及杀菌性两个特点 • 伯胺盐R-NH3＋ 季胺盐水溶液具有强杀菌性，常用作消毒、杀菌剂 (2)季胺盐CH3 | 例如 C16H33-N+-CH3Br－ | CH3 十六烷基溴化铵(俗称1631) (3) 吡啶盐 例如 C12H25(NC5H5)+

  7. 氨基酸型 R-NH2CH2-CH2COO－ • 洗涤性能良好，常作为特殊洗涤剂 (2)甜菜碱型CH3 R-N+-CH2COO- CH3 去污力强，对纤维有保护作用 常用表面活性剂 3.两性表面活性剂 (3) 卵磷脂类属天然表面活性剂，常用作食品添加剂

  8. Tween Span 4.非离子表面活性剂 亲水基多为聚氧乙烯基构成，由所含氧乙烯基数目控制其亲水性。稳定性高，与其他类型表面活性剂相容性好，可混合使用 • 脂肪醇聚氧乙烯醚R-O-(CH2CH2O)nH • 俗称平平加系列，具良好湿润性能 (2)烷基酚聚氧乙烯醚R-(C6H4)-O(C2H4O)nH 俗称 OP系列，化学性质稳定，抗氧化性能强 (3)聚氧乙烯烷基酰胺R-CONH(C2H4O)nH 常用作起泡剂、增粘剂 (4)多元醇型主要是失水山梨醇的脂肪酸酯及其聚氧乙烯加成物 Span类 及 Tween类表面活性剂即属此类 具有低毒的特点，广泛用于医药工业、食品工业以及生化实验

  9. Gemini 在Gemini表面活性剂中,两个离子头基是靠联接基团通过化学键而连接的,由此造成了两个表面活性剂单体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,即加强了碳氢链间的疏水结合力,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活性剂相比较,具有高表面活性的根本原因。

  10. 常用表面活性剂性能参数 • C20：降低溶液表面张力 20mN·m-1时所需的表面活性剂浓度, • 该值愈小表明表面活性剂在界面的吸附能力愈强。 C20 20mN/m 有效值 2. 表面活性剂有效值 能够把水的表面张力 降低到的最小值。显然， 能把水的表面张力降得愈低，该表面活性剂愈有效。 杂质的原因

  11. 常用表面活性剂性能参数 3. 临界胶束浓度( CMC ) (Critical Micelle Concentration) 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， CMC 表面活性剂溶液中开始形成胶束的最低浓度称为 临界胶束浓度。

  12. 临界胶束浓度(critical micelle concentration) 表面活性剂浓度变大 C < CMC 分子在溶液表面定向排列，表面张力迅速降低 C ＝ CMC 溶液表面定向排列已经饱和，表面张力达到最小值。开始形成小胶束 C > CMC 溶液中的分子的憎水基相互吸引，分子自发聚集，形成球状、层状胶束，将憎水基埋在胶束内部

  13. 胶束(micelle) 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。 随着亲水基不同和浓度不同，形成的胶束可呈现棒状、层状或球状等多种形状。

  14. 球形胶束

  15. 棒状胶束

  16. 层状胶束

  17. 脂质双层与细胞膜

  18. 临界胶束浓度(critical micelle concentration) 临界胶束浓度简称CMC 表面活性剂在溶液中开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。 在CMC附近，表面活性剂溶液的许多性质都会出现转折，如表面张力、电导率、去污能力等

  19. 可以利用测定表面张力，电导率等方法达到测定临界胶束浓度的目的可以利用测定表面张力，电导率等方法达到测定临界胶束浓度的目的

  20. 亲水基质量 HLB值= ×20 亲水基质量+憎水基质量 常用表面活性剂性能参数－亲水亲油平衡值(hydrophile-lipophile balance) 在表面活性剂的应用中，需根据不同目的选择具备适当亲水亲油性的表面活性剂 Griffin提出了用一个相对的值即HLB值来衡量表面活性物质的亲水性。 对非离子型的表面活性剂，HLB的计算公式为： 石蜡无亲水基，所以HLB=0 聚乙二醇，全部是亲水基，HLB=20。 其余非离子型表面活性剂的HLB值介于0～20之间。

  21. HLB值 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。 HLB值 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 | |———| |——| |——| |——| | 石蜡 W/O乳化剂 润湿剂 洗涤剂 增溶剂 | |————| 聚乙二醇 O/W乳化剂

  22. 表面活性剂的重要作用 表面活性剂的用途极广，主要有五个方面： 1.润湿作用 2.起泡作用 3.乳化作用 4.增溶作用 5.洗涤作用

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