1、第五章第五章 表面活性剂表面活性剂5.1 概述概述5.2 阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂5.3 两性表面活性剂两性表面活性剂5.4 表面活性剂的应用表面活性剂的应用8/11/20221第1页，共50页。5.1 5.1 概述概述5.1.1 5.1.1 表面活性剂的分类表面活性剂的分类5.1.2 5.1.2 表面活性剂的功能及其作用表面活性剂的功能及其作用 一、表面活性剂在溶液中的状态一、表面活性剂在溶液中的状态 二、泡沫二、泡沫 三、乳化三、乳化 四、润湿四、润湿 五、加溶五、加溶 六、分散六、分散 七、洗涤七、洗涤8/11/20222第2页，共50页。1、加溶的概念 当表面活性剂溶液的浓度增
2、大时，表面活性剂会缔合形成聚集体，胶团（或胶束）。正胶团:在水相中的胶团称为正胶团，通常指的胶团即为正胶团,能加溶不溶于水或微溶于水的油类；反胶团:在油相中的胶团称为反胶团或逆胶团。由于油的种类很多，油相中的胶团又统称为非水胶团,能加溶水或极性溶剂。五、加溶8/11/20223第3页，共50页。右图为25时，微溶物 2-硝基二苯胺溶解度与表面活性剂 溶液浓度曲线。从图中可以看到，在表面活性剂 浓度小于cmc时，2-硝基二苯胺溶解 度很小，而且不随表面活性剂浓度 改变。在cmc以上，溶解度随表面活性剂浓度的增加而迅速上升。表面活性剂溶液浓度超过cmc越多，微溶物就溶解得越多。结论：微溶物溶解度的
3、增加与溶液中胶团形成有密切关系。图1-16 2-硝基二苯胺在月桂酸钾水溶液中的溶解度 8/11/20224第4页，共50页。加溶作用与乳化作用的区别：加溶后不存在两相，是热力学稳定体系；乳化作用则是两种不相混溶的液体形成的液-液分散体系，有巨大的相界面和界面自由能，是热力学不稳定的多分散体系。2、加溶的方式 被加溶物在胶团中的加溶方式有四种：（1）加溶于胶团内核 饱和脂肪烃、环烷烃及苯等不易极化的非极性有机化合物，一般被加溶于胶团的内核中，就像溶于非极性碳氢化合物液体中一样（下图a）。8/11/20225第5页，共50页。（2）加溶于表面活性剂分子间的“栅栏”处 长链醇、胺等极性有机分子，一般
4、以非极性碳氢链插入胶团内部，而极性头处于表面活性剂极性基之间，并通过氢键或偶极子（相距很近的符号相反的一对电荷，如由正负电荷组成的电偶极子）相互作用（下图b）。（3）吸附于胶团表面 一些既不溶于水也不溶于非极性烃的小分子极性有机化合物，如苯二甲酸二甲酯以及一些染料，吸附于胶团的外壳或部分进入表面活性剂极性基层而被加溶（下图c）。8/11/20226第6页，共50页。（4）加溶于胶团的极性基层 对短链芳香烃类的苯、乙苯等较易极化的碳氢化合物，开始加溶时被吸附于胶团-水界面处，加溶量增多后，插入定向排列的表面活性剂极性基之间，进而更深地进入胶团内核。在聚氧乙烯基为亲水基的非离子表面活性剂胶团溶液中
5、，苯加溶于胶团的聚氧乙烯外壳中（下图d）。图1-17 加溶方式示意图8/11/20227第7页，共50页。上述四种加溶方式，其加溶量的规律：dbac。虽然加溶方式主要取决于加溶物和加溶剂（表面活性剂）的化学结构，但胶团溶液处于动态平衡中，加溶物的位置随时间迅速改变，各种加溶物在胶团中的平均停留时间为10-610-10s。因此，所谓加溶位置只是优选位置，并不能说加溶物就不会存在于其他位置。加溶的本质：由于胶团的特殊结构，从它的内核到水相提供了从非极性到极性环境的全过渡。因此，各类极性或非极性的难溶有机物都可以找到适合的溶解环境，而存在于胶团中。由于胶团粒子一般小于0.1m，加溶后的胶团溶液仍是透
6、明液体。8/11/20228第8页，共50页。3、影响加溶能力的因素 表面活性剂的加溶能力可以用加溶物溶解度S与表面活性剂溶液浓度cs之比来表示。S/cs越大，表面活性剂的加溶能力越强。影响体系加溶能力的因素：空间因素和能量因素。空间因素：指胶团提供的容纳加溶物的可用空间大小；能量因素：是加溶物进入胶团引起体系能量变化的影响。表面活性剂结构、加溶物结构、有机添加剂、温度等会对空间和能量产生影响，进而影响加溶能力。8/11/20229第9页，共50页。（1）表面活性剂结构 疏水基链长的影响：表面活性剂的链长对加溶量有明显的影响。在同系物中，碳氢链越长，cmc越小，越易形成胶团，且胶团大小随碳氢链
7、增长而增加（聚集数增加）。随着表面活性剂碳氢链的增长，非极性的烃类和弱极性的苯、乙苯在胶团内核的加溶量会增加。下表列出了乙基苯在羧酸钾同系物水溶液中的加溶量就说明了这一规律。胶团对极性有机物的加溶也有类似的规律。例如，25时，正辛醇在0.1mol/L油酸钠（9-十八烯酸钠，C18）溶液中的加溶量大于在十二酸钾溶液中的加溶量，庚醇在烷基磺酸钠中的加溶量随烷基碳原子数增加而增加。疏水基结构的影响：疏水基有分支的表面活性剂，其加溶能力较直链者小，带有不饱和结构的，加溶能力较差。这些都与cmc和胶团聚集数有关。8/11/202210第10页，共50页。8/11/202211第11页，共50页。（2）表
8、面活性剂的类型 具有同样疏水基的表面活性剂，其加溶量次序：非离子型阳离子型阴离子型。原因：非离子型表面活性剂的cmc比离子型的低，而阳离子型表面活性剂形成的胶团较疏松，使其加溶作用比阴离子型的强。非离子型表面活性剂溶液：对脂肪烃的加溶作用随疏水基链长增加而增加，但随聚氧乙烯链长增加而减小；对于极性有机物，加溶作用随聚氧乙烯链长增加而增加。8/11/202212第12页，共50页。（3）加溶物结构8/11/202213第13页，共50页。特点：加溶物的大小、形状、极性以及分支状况都对加溶作用有影响。脂肪烃与烷基芳烃的加溶量随加溶物链长增加而减小，随其不饱和程度增加而增加。有分支的化合物与其直链异
9、构体的加溶量相当。多环化合物的加溶量随分子大小增大而减小。被加溶物的极性对加溶量有一定影响。如正庚烷与正庚醇在十四酸钾水溶液（浓度为0.2mol/L时）中的加溶，正庚醇的加溶量约为正庚烷的2.5倍。由此可见，烷烃由非极性变为极性化合物后，加溶量明显增大。成因：非极性的烷烃只能加溶于胶团内核，而极性有机物可以更容易地加溶于胶团表面活性剂分子的“栅栏”处，使加溶量增大。8/11/202214第14页，共50页。（4）温度 温度对加溶作用的影响与表面活性剂的类型和加溶物的性质有关。对于离子型表面活性剂，升高温度使热运动加剧，胶团中能发生加溶作用的空间变大，使极性和非极性有机物加溶量均增大。对于聚氧乙
10、烯醚类非离子表面活性剂，温度升高，聚氧乙烯基的水化作用减弱，cmc降低，胶团更易形成，胶团聚集数增大。特别是温度升至表面活性剂浊点时，胶团聚集数会剧增，胶团变大，内核也变大，使非极性碳氢化合物和卤代烷类有机物的加溶量增加。极性有机物加溶在胶团的表面活性剂分子之间，其加溶量随温度上升先增加后下降，在达到表面活性剂的浊点之前会出现一个最大值。这是因为升高温度使表面活性剂热运动加剧并增加了胶团聚集数，使加溶量增加。继续升高温度，则加剧了聚氧乙烯的脱水作用使其容易卷缩，导致加溶空间变小，极性有机物的加溶量减少。8/11/202215第15页，共50页。六、六、分散作用分散作用 1 1、分散体系的分类、
11、分散体系的分类 按分散相质子大小，分散体系可以分为三类：粗分散体系，质点大于0.5m，质点不能通过滤纸；胶体分散体系，质点大小为1nm0.5m，质点可以通过滤纸，但不能透过半透膜；分子分散体系，质点小于1nm，可以通过滤纸和半透膜。分散体系也可以按分散相和分散介质的聚集状态来分类，分为八类。分类情况见下表。8/11/202216第16页，共50页。在实际应用中，有时需要稳定的分散体，例如油漆涂料、印刷油墨等，有时又需要破坏分散体，使固体微粒尽快地聚集沉降，例如在污水处理、原水澄清等方面。表面活性剂对分散作用有很大影响。8/11/202217第17页，共50页。2 2、分散体系的稳定性、分散体系
12、的稳定性 相互吸引力：小质点分散体系（胶体分散体系）中的质点，由于质点间存在范德华引力，以及分散的质点具有较高的自由能，所以有聚集的倾向，与泡沫、乳状液等一样，皆为热力学不稳定的体系。静电斥力：由于质点本身的电离或吸附带电粒子等原因，质点表面都带有电荷，在分散介质中形成扩散双电层，使粒子在靠近到一定距离时，因双电层的重叠而产生排斥作用，降低了粒子间的范德华引力。胶体的稳定性取决于质点间相互吸引力与静电斥力的相对大小。8/11/202218第18页，共50页。分散体系中加入与分散质点所带电荷相同的离子表面活性剂，分散体系稳定性增加；若加入与分散质点所带电荷相反的离子表面活性剂，分散体系稳定性下降
13、。分散体系中分散剂的重要作用就是防止分散质点接近到范德华力占优势的距离，使分散体系稳定，而不致絮凝、聚集。分散剂的加入能产生静电斥力，降低范德华力，有利于溶剂化（水化），并形成围绕质点的保护层。8/11/202219第19页，共50页。3 3、表面活性剂的分散作用、表面活性剂的分散作用 （1）固体粒子的润湿 润湿是固体粒子分散的最基本条件，若要把固体粒子均匀地分散在介质中，首先必须使每个固体微粒或粒子团能被介质充分润湿。这个过程的推动力用铺展系数表示。当铺展系数S0时，固体粒子就会被介质完全润湿，此时接触角为0。液体中加入表面活性剂，会在液-气界面（水为分散介质）形成定向吸附，使界面张力降低，
14、有利于铺展系数增大，接触角变小，固体粒子被充分润湿。8/11/202220第20页，共50页。（2）粒子团的分散或碎裂 粒子团的分散或碎裂涉及到粒子团内部的固-固界面分离。在固体粒子团中常会存在缝隙，另外粒子晶体由于应力作用也会使晶体造成微缝隙，粒子团的碎裂就发生在这些地方。表面活性剂吸附在粒子微裂缝中，会加深微裂缝，而且可以减少固体质点分散所需的机械功；离子型表面活性剂吸附于粒子表面时，可使粒子中质点获得相同电性的电荷，质点就互相排斥而易于分散在液体中。8/11/202221第21页，共50页。（3）防止固体微粒重新聚集 固体微粒在液体中的分散体系为热力学不稳定体系，微粒聚集变大是自然趋势。
15、固体分散于液体中后，需要采取有效措施，防止固体微粒再聚集。表面活性剂降低了固-液界面的界面张力，即增加了分散体系的热稳定性；表面活性剂吸附在固体微粒的表面上，从而增加了防止微粒再聚集的势垒。因此，加入表面活性剂会降低粒子再聚集的倾向。8/11/202222第22页，共50页。4 4、分散体系的絮凝、分散体系的絮凝 絮凝作用主要是在体系中加入有机高分子絮凝剂（通常也是表面活性剂），有机高分子絮凝剂通过自身的极性基或离子基团与质点形成氢键或粒子对，加上范德华力而吸附在质点表面，在质点间进行桥联，形成体积庞大的絮状沉淀而与水溶液分离。有机高分子絮凝剂的特点是：用量少，形成絮状体的速度快，絮凝效率高。
16、8/11/202223第23页，共50页。（1）有机高分子絮凝剂的分子结构与电荷密度 有机高分子絮凝剂一般为共聚物，多为无规或嵌段共聚物，有的在高分子主链上还带有支链或环状结构。有机高分子絮凝剂为线性结构时，一般絮凝效果较好。无规共聚物：单体M1，M2在大分子链上无规排列，两单体在主链上呈随机分布，没有一种单体能在分子链上形成单独的较长链段。：M1 M1M2 M2M2 M1M2 M1M2 M2M1 目前开发出的共聚物中多数是这一类，如丁二烯-苯乙烯无规共聚物(丁苯橡胶)。嵌段共聚物：由较长的M1链段和较长的M2链段间隔排列形成的大分子链，根据链段的多少可以分为：二嵌段，如苯乙烯-丁二烯共聚物；
17、三嵌段，如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯；多嵌段共聚物等。对由M1，M2两种单体组成的二嵌段共聚物可表示为：M1M1M1M1 M1M1 M2 M2M2 M2M2 M2 8/11/202224第24页，共50页。有机高分子絮凝剂的电荷密度取决于分子链节中可电离基团的数量。阳离子和阴离子型有机高分子絮凝剂溶解在水溶液中，能离解成多价的高分子离子并带有大量反离子。许多高分子离子是柔软弯曲的长链，在水溶液中，由于高分子离子的带电而使柔顺的分子链变得伸展，高分子离子带的电荷越多，伸展的程度就越大。絮凝效率高的有机高分子，其电荷密度和分子量都需要有一适当值。阴离子絮凝剂应具有较高的分子量和较低的电荷密度，在水溶液
18、中，其分子链应是柔顺并有一定伸展度的线性结构。8/11/202225第25页，共50页。（2）有机高分子絮凝剂的桥连作用 桥连作用：指质点和悬浮物通过有机高分子絮凝剂架桥而被连接起来形成絮凝体的过程。有机高分子既有絮凝作用，又有保护作用。高分子浓度较低时，吸附在一质点表面的高分子长链可能同时吸附在另一质点或更多质点的表面，把几个质点拉在一起，最后导致絮凝，体现了高分子的絮凝作用。浓度较高时，质点表面完全被吸附的高分子覆盖，质点不会通过桥连而絮凝，溶胶稳定性提高，体现了高分子的保护作用。下图为桥连作用和保护作用的示意。a.桥连作用 b.护作用图1-20 高分子的桥连作用和保护作用8/11/202
19、226第26页，共50页。阳离子絮凝剂 带负电荷的质点与带正电荷的阳离子絮凝剂可以有桥连作用。在絮凝过程中，有机阳离子絮凝剂的分子量起着重要作用。若用分子量很低的有机阳离子絮凝剂处理固液悬浮体，观察不到絮凝现象；采用分子量为51042105的有机阳离子絮凝剂来处理油田污水，可观察到细小的絮凝体；改用分子量为2106的有机阳离子絮凝剂来处理油田污水，会看到有粗大的絮凝体形成，污水被迅速澄清。8/11/202227第27页，共50页。5 5、分散剂与絮凝剂、分散剂与絮凝剂 （1）分散剂 水中常用的分散剂有：亚甲基二磺酸钠（NaSO3CH2SO3Na）、萘磺酸甲醛缩聚物钠盐、低分子量聚丙烯酸钠、烷基
20、醚型非离子表面活性剂等。有机介质中使用的分散剂有：月桂酸钠、硬脂酸钠、有机硅、十八胺等。8/11/202228第28页，共50页。（2）絮凝剂 有机高分子絮凝剂需要具备几个条件：在介质中必须可溶；高分子的链节上具有能与固体粒子产生桥连的吸附基团；高分子应是线性的，并有适合于分子伸展的条件；分子链有一定的长度。常用的有机高分子絮凝剂有：丙烯酰胺类共聚物、丙烯酸类共聚物、顺丁烯二酸酐类共聚物、聚乙烯醇、聚氧乙烯醚等。8/11/202229第29页，共50页。七、七、洗涤作用洗涤作用 1 1、洗涤作用简介、洗涤作用简介 （1）洗涤的基本过程 洗涤作用是表面活性剂应用最为广泛、具有最大实用意义的基本特
21、性。污垢再沉积作用：洗涤过程是一个可逆过程，分散和悬浮于介质中的污垢有可能从介质中重新沉积在固体表面。因此，一种优良的洗涤剂应具有两种基本作用：一是降低污垢与固体表面的结合力，具有使污垢脱离固体表面的能力；二是具有防止污垢再沉积的能力。8/11/202230第30页，共50页。（2）污垢的种类 1）油性污垢 纤维织物的主要污垢是油性污垢，它们大多是油溶性的液体或半固体，其中包括动植物油脂、脂肪酸、脂肪醇、胆固醇和矿物油（如原油、燃料油、煤焦油等）。动物油脂、脂肪酸类与碱作用经皂化溶于水。脂肪醇、胆固醇和矿物油则不为碱所皂化，它们的疏水基与纤维表面有较强的范德华引力，可牢固地吸附在纤维上而不溶于
22、水，但能溶于某些醚、醇和烃类有机溶剂。8/11/202231第31页，共50页。2）固体污垢 固体污垢有煤烟、灰尘、泥土、皮屑和铁锈等。液体污垢和固体污垢经常混合在一起形成混合污垢，往往是油污包住固体微粒，粒径一般为1020m，粘附在物品表面。这种混合污垢与物品表面的粘附性质，基本上与液体油污相似。除此以外，有一些特殊污垢，如：砂糖、淀粉、食盐、食物碎屑和人体分泌物（汗、血液、蛋白质、无机盐），它们在常温下能溶于纤维中，有些能通过化学吸附，牢固地吸附在纤维上难以脱落。8/11/202232第32页，共50页。（3）污垢的粘附 1）机械粘附 机械粘附主要表现在固体尘土的粘附现象上。由衣料纺织的粗
23、细程度、纹状及纤维特性不同，结合力有所不同。这种污垢几乎可以用单纯的搅拌和振动力将其去除。但当污垢粒子小于0.1m时，就很难去除。夹在纤维中间和凹处的污垢有时也难以去除。2）静电力粘附 在水介质中，静电引力一般较弱，但有时污垢也可以通过静电引力粘附。静电结合力比机械结合力强，因此污垢去除较困难。例如，纤维素和蛋白质纤维的表面在碱性溶液中带有负电（静电），而炭黑、氧化铁等固体污垢粒子在此条件下带有正电，它们可以通过静电引力产生粘附。8/11/202233第33页，共50页。3）化学结合力 极性固体污垢（如粘土）、脂肪酸、蛋白质等与纤维素的羟基之间通过形成氢键或离子键的化学结合力而粘附在纤维上，这
24、类污垢用通常的洗涤方法很难去除，需要采取特殊的化学处理，使之分解、去除。4）分子间力粘附 物品和污垢以分子间范德华力（包括氢键）结合，例如，油污在各种非极性板材上的粘附，油污的疏水基通过与板材间的范德华力，将油污吸附在高分子板材的表面，污垢与表面一般无氢键形成，但若形成氢键，则污垢难以去除。天然纤维制品如：棉、麻和丝织品与血渍的粘附，棉麻织物的纤维上有大量羟基存在，丝织物的主要成分是蛋白质，含有大量的多肽，血渍可以通过氢键与织物粘附，很难去除。8/11/202234第34页，共50页。结论：不同性质的表面与不同性质的污垢，有不同的粘附强度。在以水为介质的洗涤过程中，非极性污垢（如炭黑、石油等）
25、，比极性污垢（如粘土、粉尘、脂肪等）难以洗净。疏水表面（如聚酯、聚丙烯等）的非极性污垢，比亲水表面（如棉花、玻璃等）的非极性污垢更不容易去除；在亲水表面的极性污垢则比疏水表面的极性污垢难于去除。8/11/202235第35页，共50页。2 2、污垢的去除、污垢的去除 （1）液体污垢的去除 洗涤作用的第一步是洗涤液（介质加洗涤剂）润湿被洗物表面。水在一般天然纤维（棉、毛等）上的润湿性较好，在人造纤维（如聚丙烯、聚酯等）上的润湿性往往较差。一般洗涤液在浓度稍大（cmc）时，能很好地润湿纤维表面。洗涤作用的第二步是油污的去除，液体油污的去除是通过“卷缩”机理实现的。液体油污原来以铺展的油膜存在于表面
26、，将被洗物浸入洗涤液后，洗涤液优先润湿固体表面，而使铺展的油膜卷缩成油珠，如图1-21所示。8/11/202236第36页，共50页。图a表示油水界面（无表面活性剂）与固体之间形成的角 ，90，表示水对固体的润湿不如油污强。油-水、固-水、固-油的界面张力分别为 、，平衡时有下列关系：（1-14）（1-15）如果水中加入表面活性剂，由于表面活性剂易在固-水界面和油-水界面吸附，故 和 降低，而不变，为了维持新的平衡，值必须变大，即 要变小。也就是说接触角 从大于90，变为小于90，甚至接近零，即洗涤液几乎完全润湿固体表面，油膜卷缩成油珠，自表面除去。a.界面上的油膜 b.有表面活性剂时油膜卷缩
27、成油珠图1-21 油水界面与固体之间形成的角8/11/202237第37页，共50页。在洗涤中，首先发生的是洗涤液对污垢及表面的润湿。洗涤液能否润湿污垢质点或表面，可以从洗涤液能否在固体表面铺展或浸湿来考虑。铺展系数和浸湿功为：下标表示的“固体”包括固体污垢及固体表面。只要 或 ，洗涤液就能在污垢及表面铺展或浸湿。由于能铺展必能浸湿，故只要考虑铺展系数（）就足够了。一般已沾污的物体，不易被纯净的水润湿。这是因为此时 低，而 及 较高，往往小于零。若水中加入足够的表面活性剂，由于表面活性剂在固-液界面和溶液表面的吸附，使 和 降低，这样 可能变得大于零，洗涤液就能很好地润湿污垢及表面。8/11/
28、202238第38页，共50页。对于液体中污垢质点在表面的粘附，粘附功为：式中 、分别为固体-水溶液、质点-水溶液、固体-质点的界面自由能。由上式可知，由于表面活性剂在固（S1或S2）-液界面吸附，会使 和 降低，则粘附功变小。也就是说，表面活性剂的吸附使质点与表面的粘附功降低，质点比较容易自表面除去。表面活性剂吸附于质点及固体表面，不仅使粘附功降低，同时也可能增加质点与固体表面的表面电势（特别是离子型表面活性剂吸附时），由于同电荷相斥，使质点更易自表面除去。阴离子表面活性剂的吸附可以增加质点与固体表面的负表面电势；非离子表面活性剂的吸附对表面电势没有显著影响。8/11/202239第39页，
29、共50页。阳离子表面活性剂：一般固体或纤维在水中带负电荷，污垢质点在水中也多带负电荷，因此在一般情况下，加入阴离子表面活性剂，通常会提高质点与固体表面的界面电势，从而减弱了它们之间的粘附力，有利于污垢自固体表面除去；同时，分离了的污垢也不易再沉积于固体表面。非离子表面活性剂：虽然不能改变界面电势，但被吸附的非离子表面活性剂往往可以在表面上形成空间阻碍，有利于防止污垢的再沉积。因此，非离子表面活性剂的洗涤效果并不差。阳离子表面活性剂：一般不能用作洗涤剂。由于阳离子表面活性剂使界面电势降低或消除，不利于洗涤。甚至有“反洗涤”作用，即它的洗涤作用比纯水还差。8/11/202240第40页，共50页。
30、3 3、影响表面活性剂洗涤作用的因素、影响表面活性剂洗涤作用的因素 （1）表面张力 表面活性剂是洗涤液的主要成分，在洗涤过程中，表面活性剂能使显著降低体系表面张力，这有利于洗涤液产生润湿作用，进一步起洗涤作用。此外，较低的表面张力有利于液体油污的清除，也有利于油污的乳化、分散，防止油污再沉积。（2）吸附作用 表面活性剂在界面上的吸附是影响洗涤效果的重要因素。由于表面活性剂在界面上的吸附，使界面和表面的各种性质（如体系的能量、电性质、化学性质及机械性质）发生变化。对于液体油污，表面活性剂在油-水界面和固-水界面的吸附主要导致界面张力降低，从而有利于油污的去除。8/11/202241第41页，共5
31、0页。对于固体污垢，表面活性剂在固体污垢质点上的吸附，与表面活性剂的类型和固体粒子的电性有关。阴离子表面活性剂在界面上的吸附，主要取决于污垢表面的电性质。在水介质中，一般污垢质点带负电，不易吸附阴离子表面活性剂。若质点的非极性较强，则可通过质点与表面活性剂碳氢链间的范德华引力克服电斥力而发生吸附。此时质点表面由于吸附了阴离子表面活性剂，负电荷密度增加，这样质点间的斥力及质点与固体表面（在水介质中一般也带负电）间的斥力也相应增加，从而提高了洗涤效果。8/11/202242第42页，共50页。非离子表面活性剂自身不带电，因此在质点表面的吸附基本不受质点电性影响。质点吸附非离子表面活性剂后，体系的稳
32、定性大大增加。成因：非离子表面活性剂以疏水链吸附于质点表面，亲水链伸入水中，形成一层有一定厚度的水化膜，把质点包裹起来，使质点变得亲水。形成了防止质点相互靠近的空间阻碍，提高了质点的分散稳定性，不易再沉积于固体表面。质点的稳定性随非离子表面活性剂链长增加、水化膜厚度增加而提高。8/11/202243第43页，共50页。非离子表面活性剂在不同纤维上的吸附情况：在非极性纤维上的吸附：通过碳氢链与碳氢链间的疏水效应来实现的，疏水基朝向非极性纤维，亲水基朝向水中，使纤维变得亲水，易于洗涤；在亲水性强的棉纤维上的吸附：通过聚氧乙烯链中的醚键氧原子与棉纤维表面的羟基形成氢键，而吸附于棉纤维表面的，因此在纤
33、维-水界面上是以亲水的聚氧乙烯链吸附于纤维表面，而疏水链朝向水中，使原来亲水的纤维表面变得疏水，因此非离子表面活性剂不宜用于洗涤棉纤维。8/11/202244第44页，共50页。两性离子表面活性剂分子结构中既含有阳离子基团又含有阴离子基团，所以无论污垢表面带何种电荷，它都能吸附在污垢表面，而不会产生聚沉现象。并且使污垢表面更加亲水，有利于污垢在水中的分散与悬浮，不易再沉积，洗涤效果较好。8/11/202245第45页，共50页。（3）表面活性剂疏水链长 表面活性剂同系物中，碳氢链长与表面活性、润湿性、乳化作用等物理化学性质有密切关系，也与洗涤性能有一定关系。一般情况下，碳氢链较长的，洗涤效果较
34、好。下图是在55下，烷基硫酸钠的洗涤曲线。可以看出，表面活性剂的碳氢链越长，洗涤效果越好。图1-24 烷基硫酸钠的洗涤曲线（55）8/11/202246第46页，共50页。（4）乳化与起泡 乳化作用在洗涤过程中是相当重要的。因为液体油污“卷缩”成油珠，从固体表面脱落进入洗涤液后，还有很多与固体表面接触而再沉积的机会，为了防止再沉积发生，最好的办法是将油污乳化，使其稳定地分散悬浮于洗涤液中。洗涤剂本身的乳化能力不够的，可适当添加乳化剂。通常人们认为一种洗涤液的性能好坏决定于其起泡作用。实际并非如此，二者之间没有直接相应的关系。有时采用低泡性洗涤剂，洗涤效果也很好。但在某些时候，泡沫有助于去除污垢
35、。例如，洗涤液形成的泡沫可以把从玻璃等硬表面洗下的油滴带走；擦洗地毯时，泡沫有助于带走尘土污垢。8/11/202247第47页，共50页。（5）加溶作用 在洗涤过程中，液体油污通过表面活性剂胶团的加溶作用而除去，看起来似乎合情合理，但实际上并非如此。加溶作用没有存在的前提条件：表面活性剂的加溶作用是在表面活性剂溶液浓度大于cmc时发生的。实际上，一般洗涤过程添加的表面活性剂的量通常在cmc以下，加之被洗织物具有较大的表面积，将从溶液中吸附大量的表面活性剂，因此会使溶液中表面活性剂浓度进一步降低，更达不到cmc。在洗涤过程中，加溶作用并非主要因素。许多试验结果表明，洗涤作用与表面活性剂的其他性质
36、（如表面张力的降低）相似，在溶液浓度未达cmc以前，随浓度而变，但在cmc以后，则基本不再有显著变化。8/11/202248第48页，共50页。小结：从表面活性剂类型来看，阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂的洗涤性能较好；而阳离子表面活性剂不宜用作洗涤剂；两性表面活性剂，由于它的耐硬水性，低刺激性，很好的生物降解性，抗静电性和杀菌性，已成为洗涤剂中的后起之秀。8/11/202249第49页，共50页。4 4、表面活性剂、表面活性剂 洗涤剂中的主要活性成分是表面活性剂。阴离子表面活性剂作为洗涤剂的类型主要有：脂肪酸盐（肥皂）、烷基苯磺酸盐（ABS）、脂肪醇硫酸盐(AS)、脂肪醇聚氧乙烯硫酸盐(AES)、脂肪醇聚氧乙烯羧酸盐(AEC)和脂肪酸甲酯磺酸盐(MES)等。非离子表面活性剂有较好的去污性能，耐硬水性、耐高浓度电解质的能力较强。常用的有：聚氧乙烯烷基醇醚、聚氧乙烯烷基酚醚、烷基糖苷等。两性离子表面活性剂具有低毒性、低刺激性的优点，且有良好的生物降解性和配伍性。常用的有：N-酰基氨基酸型、甜菜碱型、咪唑啉型等。8/11/202250第50页，共50页。
