1、l表面活性剂是表面活性剂是20世纪世纪40年代初开发研制、年代初开发研制、50年代迅速发展起来的一种新型化学品。年代迅速发展起来的一种新型化学品。l表面活性剂是许多工业部门必要的化学助表面活性剂是许多工业部门必要的化学助剂，广泛地应用于纺织、制药、化妆品、剂，广泛地应用于纺织、制药、化妆品、食品、造纸、皮革、土建、采矿以及民用食品、造纸、皮革、土建、采矿以及民用洗涤等各个领域，主要用作润湿剂、渗透洗涤等各个领域，主要用作润湿剂、渗透剂、洗涤剂、乳化剂、匀染剂、固色剂、剂、洗涤剂、乳化剂、匀染剂、固色剂、发泡剂、消泡剂等，其用量虽小，但收效发泡剂、消泡剂等，其用量虽小，但收效甚大，被喻为工业味精
2、。甚大，被喻为工业味精。概概 述述20052005年世界各地区表面活性剂年世界各地区表面活性剂年市场份额分布图年市场份额分布图21世纪中国表面活性剂工业发展世纪中国表面活性剂工业发展5%-6%的增长率的增长率疏水基疏水基亲水基亲水基 l 直链烷基（直链烷基（C8C20）；）；l 支链烷基（支链烷基（C8C20）；）；l 烷基苯基（烷基为烷基苯基（烷基为C8C16）；）；l 烷基萘基（烷基碳原子数在烷基萘基（烷基碳原子数在3以上，且烷基数以上，且烷基数目一般为两个）；目一般为两个）；l 松香衍生物；松香衍生物；l 高分子量聚氧丙烯基；高分子量聚氧丙烯基；l 长链全氟（或高氟代）烷基；长链全氟（或
3、高氟代）烷基；l 全氟聚氧丙烯基（低分子量）；全氟聚氧丙烯基（低分子量）；l 聚硅氧烷基。聚硅氧烷基。表面活性剂的亲油基表面活性剂的亲油基 表面活性剂的亲油基主要有四类：表面活性剂的亲油基主要有四类：l脂肪族烃基，如肥皂：脂肪族烃基，如肥皂：C17H35COONal芳香族烃基，如扩散剂芳香族烃基，如扩散剂N（扩散剂（扩散剂NNO）：）：l带有脂肪族烃基侧链的芳香族烃基，如洗衣带有脂肪族烃基侧链的芳香族烃基，如洗衣粉和用于制革生产浸水、染色等工序的助剂粉和用于制革生产浸水、染色等工序的助剂拉开粉：拉开粉：SO3NaC12H25SO3NaCH3CHCH2CH3l带有弱亲水基的烃基，如硫酸化蓖麻油：
4、带有弱亲水基的烃基，如硫酸化蓖麻油：SO3NaCH3(CH2)5CHCH2CH=CH(CH2)7COCH2OOHOOCH3(CH2)5CHCH2CH=CH(CH2)7COCH2OHOCH3(CH2)5CHCH2CH=CH(CH2)7COCH 以上亲油基的亲油性强弱顺序为：以上亲油基的亲油性强弱顺序为：l脂肪族烃基脂肪族侧链芳烃基芳烃基脂肪族烃基脂肪族侧链芳烃基芳烃基带弱亲水基的烃基带弱亲水基的烃基 l聚硅氧烷基、长链全氟烷基等类型亲油基聚硅氧烷基、长链全氟烷基等类型亲油基的表面活性剂也在皮革上得到应用。的表面活性剂也在皮革上得到应用。C8时，表面活性随碳链的增长而提高。时，表面活性随碳链的增长
5、而提高。C=812时（碳链较短），润湿、渗透作用好；时（碳链较短），润湿、渗透作用好；C=1218时（碳链较长），洗涤、乳化分散时（碳链较长），洗涤、乳化分散 作用好。作用好。规规 律律直链的烃基：较好的洗涤、乳化、分散性能；直链的烃基：较好的洗涤、乳化、分散性能；（正十二烷基苯磺酸钠）（正十二烷基苯磺酸钠）带支链的烃基：较好的润湿与渗透性能。带支链的烃基：较好的润湿与渗透性能。（四聚丙烯苯磺酸钠）（四聚丙烯苯磺酸钠）亲水基在亲油基一端：好的乳化、洗涤性能；亲水基在亲油基一端：好的乳化、洗涤性能；亲水基在亲油基中间：润湿、渗透性能好。亲水基在亲油基中间：润湿、渗透性能好。规规 律律CH2CH2
6、CH2CH2CH2H2C()nCOONal 亲水基类型不同，表面活性剂形成胶束的容易亲水基类型不同，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）：下（亲油基相同的条件下）：-COO-N+(CH3)3-SO3-OSO3-两性型两性型多元醇型多元醇型聚氧乙烯型聚氧乙烯型 l 一个好的表面活性剂其亲水基与亲油基应有一一个好的表面活性剂其亲水基与亲油基应有一个很好的匹配关系：个很好的匹配关系：亲水亲水-亲油平衡值（亲油平衡值（Hydrophilic-Lipophilic Balance，缩写为，缩写为HLB）。）。表面
7、活性剂表面活性剂阴阴离离子子型型阳阳离离子子型型两两性性型型非非离离子子型型高高分分子子型型特特种种表面活性剂分类 表面活性剂通常采用按化学结构来分类，分为离子型和非离子型两大类，离子型中又可分为阳离子型、阴离子型和两性型表面活性剂。显然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。1.离子型2.非离子型阳离子型阴离子型两性型表面活性剂常用表面活性剂类型阴离子表面活性剂RCOONa羧酸盐R-OSO3Na 硫酸酯盐R-SO3Na磺酸盐R-OPO3Na2磷酸酯盐常用表面活性剂类型阳离子表面活性剂R-NH2HCl伯胺盐 CH3|R-N-HCl仲胺盐|H CH3|R-N-H
8、Cl叔胺盐|CH3 CH3|R-N+-CH3Cl-季胺盐|CH3常用表面活性剂类型两性表面活性剂R-NHCH2-CH2COOH 氨基酸型 CH3|R-N+-CH2COO-甜菜碱型|CH3常用表面活性剂类型R-(C6H4)-O(C2H4O)nH烷基酚聚氧乙烯醚非离子表面活性剂R2N-(C2H4O)nH聚氧乙烯烷基胺R-CONH(C2H4O)nH聚氧乙烯烷基酰胺R-COOCH2(CHOH)3H多元醇型R-O-(CH2CH2O)nH脂肪醇聚氧乙烯醚双亲油基双亲油基-双亲水基型表面活性剂双亲水基型表面活性剂 双子表面活性剂是一类性能卓越的新型表面活性剂,具有高的表面活性,好的水溶性和流变性等多种优点,
9、有广泛的商业应用前景。目前国内外对该类还处在研究开发阶段,它能否工业化将取决于生产成本。高分子表面活性剂形成的单分子胶束高分子表面活性剂有时也叫双亲性聚合物。由于分子量高,它具有低分子表面活性剂所没有的一些特性,如良好的分散力、凝聚力、稳泡力、乳化和增稠力;毒性小,有良好的保护胶体和增溶能力,优良的成膜性及粘附性能，在各个工业部门被广泛用作胶乳稳定剂、增稠剂、破乳剂、防垢剂、分散剂、乳化剂和絮凝剂等,其中的许多应用是低分子表面活性剂难以替代的。高分子高分子表面活性剂表面活性剂生物表面活性剂主要是由微生物在好氧或厌氧条件下在碳源培养基中生长,这些碳源可以是碳水化合物、烃类、油、脂肪或者是它们的混
10、合物。生物表面活性剂的优势:(1)更强的表面和界面活性;(2)对热的稳定性;(3)对离子强度的稳定性;(4)生物可降解性;(5)破乳性。生物表面活性剂生物表面活性剂 有关复合驱用表面活性剂的研究不论在广度还是深度上都显薄弱,难以满足实际应用的需要。对合成工艺、原料及表面活性剂的结构和组成深入、正确的了解,及对界面作用性能等(超低界面张力、乳化、吸附、复配等)多方面机理的细致研究必将为合成性能优良的表面活性剂提供重要的指导,加强这方面研究必将对复合驱技术的工业化应用产生极大的推动作用。复合驱用表面活性剂l稀的水溶液中的性能稀的水溶液中的性能l加溶作用加溶作用l润湿与渗透作用润湿与渗透作用l乳化作
11、用乳化作用l发泡与消泡作用发泡与消泡作用l洗涤与去污作用洗涤与去污作用l匀染与固色作用匀染与固色作用l其它作用其它作用 表面活性剂的性能与作用表面活性剂的性能与作用 2.2.表面活性剂的表面活性剂的功能功能（作用）（作用）一.表面活性剂的润湿功能1.基本概念润湿：固体表面上的气体（或液体）被液体(或另一种液体)取代的现象。包括：沾湿、浸湿、铺展三种类型。沾湿沾湿沾湿过程就是当液体与固体接触后，将液气和固气界面变为固液界面的过程。大气中的露珠附着在植物的叶子上，雨滴粘附在塑料雨衣上等，均是粘湿过程。浸湿浸湿 浸湿是指固体浸入液体中的过程，其实质是固气界面被固液界面所代替。铺展铺展铺展过程是固气界
12、面被固-液界面代替的过程2接触角与扬氏方程 一.表面活性剂的润湿功能（1）接触角：达平衡时，在气，液，固三相交界处，自固-液界面经过液体内部到气-液界面的夹角称为接触角。(图中角)=0或不存在铺展浸湿沾湿 完全不润湿根据接触角的大小判断润湿情况接触角越小，液体的润湿性越好!(2）.润湿方程（杨氏方程）润湿方程（杨氏方程）cos=gs-g g s-l g l-g 可通过改变界面张力的大小来改变物质的润湿性能！3.表面活性剂的润湿功能 (1)提高液体的润湿能力（在水中加入表面活性剂降低表面张力，使水在固体发生铺展）-润湿剂(2)改变固体表面的润湿性质（极性基团吸附在固体表面，非极性基团朝向气体形成
13、定向排列吸附层，反润湿作用）-防水剂 二二.表面活性剂的乳化和破乳作用表面活性剂的乳化和破乳作用1.乳状液（1）概念：两种互不混溶的液体，一种以微粒（液滴或液晶）形式分散于另一种中形成的体系。（2）组成：分散相、分散介质和表面活性剂（乳化剂）（3）分类）分类：根据其分散情形可以分为三种类型：油水水(Ow)型乳液型型乳液型 油分散在水中，油为分散相(内相)，水为连续相(外相)的水包油型乳化液，可用水稀释如牛乳、豆浆等。水油水油(wO)型乳液型型乳液型 水分散在油中，水为分散相(内相)，油为连续相(外相)的油 包水型乳化液，可用油稀释，如人造奶油原油等。多元乳液 分水包油包水分水包油包水(wOw)
14、型和油包水型和油包水包油包油(OwO)型。型。2.乳化剂的作用原理乳化剂的作用原理乳化过程中表面活性剂的作用是吸附在油-水界面上，通过降低界面张力，帮助液滴分散并形成牢固的界面膜，防止分散液滴聚结。3.乳化剂的选择乳化剂的选择HLB值大的表面活性剂可做O/W乳状液的乳化剂；HLB值小的表面活性剂可做W/O乳状液的乳化剂。4.影响乳状液稳定性的因素影响乳状液稳定性的因素界面张力：界面张力：界面张力的降低及界面膜的形成与强度是乳状液稳定性的主要影响因素。油油-水界面膜：水界面膜：界面膜中分子排列越紧密，界面膜的强度越强，乳状液的稳定性越好。脂肪醇、脂肪酸及脂肪胺等极性有机物可增加界面膜的紧密度强度
15、。粘度：粘度：分散介质的粘度越大，则分散相液珠运动的速度越慢，有利于乳状液的稳定。界面电荷：界面电荷：若表面活性剂是离子型的，则在界面上的吸附成为油珠所带电荷的主要来源（主要是对O/W乳液而言）它们使液滴接近时相互排斥，阻止了液滴的聚结，乳状液稳定。添加物添加物：添加粉末乳化剂（碳酸钙、粘土、碳黑、石英、金属氧化物）能提高稳定性。其它其它：温度、机械作用、电解质（对离子型乳化剂的乳状液影响大）、体系pH值等。4.影响乳状液稳定性的因素影响乳状液稳定性的因素(1)概念：乳状液发生油水分层的现象。(2)破乳剂的作用原理：能将原有的乳化剂从界面上顶替出来；加入的表面活性剂不能形成牢固的界面保护膜；5
16、.破乳破乳原油破乳的过程原油破乳的过程1.1.破乳剂的溶解与扩散破乳剂的溶解与扩散2 2破乳剂替代天然乳化剂破乳剂替代天然乳化剂3 3破坏界面膜破坏界面膜4 4油水分离油水分离 破乳剂加入原油乳状液后，让它分散在整个油相中，并能进入被乳化的水珠上。由于破乳剂具有很高的活性，可把天然乳化剂从界面上顶替下来。由于破乳剂吸附于油水界面后，不能形成结实的界面膜。界面膜被破坏后，水珠在互相靠近时，很容易发生聚结成大水珠。水珠下沉从油相中分离出来，乳化原油就被破乳了。1.增溶(1)概念：表面活性剂在水溶液中形成胶束后具有能使不溶或微溶于水的有机物的溶解度显著增大的能力，且溶液呈透明状，这种作用称为增溶。(
17、2)增溶方式：增溶于胶束内核；增溶物分子与形成胶束的表面活性剂分子穿插排列;形成栅栏层；被吸附在胶束表面；包含在胶束的极性基团中。三三.增溶作用增溶作用表面活性剂的乳化和增溶的功能都可实表面活性剂的乳化和增溶的功能都可实现油与水的混合现油与水的混合,两种作用的区别何在两种作用的区别何在?区别为：乳化是将水或油以微小珠滴形式分散到另一种物质中，得到热力学不稳定体系，时间延长会出现两相分离。乳化过程中表面活性剂的作用是吸附在油-水界面上，通过降低界面张力，帮助液滴分散并形成牢固的界面膜，防止分散液滴聚结。增溶作用是表面活性剂胶束把水或油溶解到自身组织中，所形成的体系是热力学稳定的单一液相。内容回顾
18、1.表面活性剂的润湿功能润湿的类型、接触角、扬氏方程、润湿功能的作用方式。2.乳化和破乳功能乳状液的组成、分类、乳化剂的作用原理、破乳剂的作用原理。3.表面活性剂的增溶方式四四.表面活性剂的起泡与消泡作用表面活性剂的起泡与消泡作用1.基本概念泡沫是指气体分散在液体中的分散体系。泡沫的存在 发泡作用：能使气泡稳定存在的作用。用以发泡的表面活性剂叫发泡剂或起泡剂。稳泡剂：在作为起泡剂的表面活性剂中加入少量极性有机物可提高液膜的表面粘度，增加泡沫的稳定性，以期延长泡沫寿命，该类物质称为稳泡剂。表面活性剂在形成泡沫过程中的作用消泡机理：消泡剂使泡沫液膜局部表面张力降低而消泡；消泡剂破坏膜弹性使液膜失去
19、自修作用而消泡；消泡剂降低液膜粘度使泡沫寿命缩短而消泡；具有消泡作用的物质：具有消泡作用的物质：植物油、矿物油、硅油、液态高级醇、长链脂肪酸钙盐、一些非离子表面活性剂如环氧丙烷缩合物、硬脂酸环氧乙烷缩合物等。2.表面活性剂的消泡作用（表面活性剂的消泡作用（P148）1.污垢类型：油污，固体污垢。污垢的粘附：机械粘附、分子间力粘附、静电力粘附、化学结合力。2.表面活性剂的洗涤作用：降低水的表面张力改善水洗物表面的润湿性。增强污垢的分散和悬浮能力。五五.表面活性剂的洗涤作用表面活性剂的洗涤作用肥皂去污原理示意图六六.表面活性剂的其它作用表面活性剂的其它作用1.分散作用分散作用 能使不溶性固体以极小
20、的微（0.1m至数十微米）分散悬浮于水中的作用。2.杀菌作用杀菌作用 阳离子型表面活性剂具有杀菌作用。杀菌机理：杀菌机理：分子中的亲油基能紧密地吸附于细菌表面，改变细胞壁的通透性、改变细菌细胞的渗透压，进而破坏细菌与周围环境的相对平衡，导致细菌死亡。3.防腐蚀作用防腐蚀作用 添加少量表面活性剂来阻止或减缓金属腐蚀速度以达到保护金属的作用。4.对纤维的平滑柔软作用对纤维的平滑柔软作用 纤维与纤维之间存在着一层由表面活性剂亲油基组成的润滑剂，使纤维的静摩擦系数降低、平滑柔软性增加的作用。六六.表面活性剂的其它作用表面活性剂的其它作用5.在感光材料方面的应用在感光材料方面的应用彩色显影是指利用彩色照
21、相感彩色显影是指利用彩色照相感光材料曝光后得到的卤化银影光材料曝光后得到的卤化银影像，使成色剂与苯二胺类的彩像，使成色剂与苯二胺类的彩色显影剂反应，形成彩色影像。色显影剂反应，形成彩色影像。概概 述述 表面张力（表面张力（）：）：使液体表面分子向内收缩至最使液体表面分子向内收缩至最小面积的这种力。小面积的这种力。表面活性剂表面活性剂(surfactant)(surfactant)：具有很强表面活性、具有很强表面活性、能使液体的表面张力显著下降的物质。能使液体的表面张力显著下降的物质。结构特征：结构特征：“双亲双亲”结构（见上图）结构（见上图）正吸附：正吸附：表面活性剂在溶液表面层聚集的现象。表
22、面活性剂在溶液表面层聚集的现象。表面活性剂效率和有效值表面活性剂效率 使水的表面张力明显降低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。表面活性剂的效率与有效值在数值上常常是相反的。例如，当憎水基团的链长增加时，效率提高而有效值降低。第二节第二节 表面活性剂的基本性质和应用表面活性剂的基本性质和应用（一）临界胶束浓度（一）临界胶束浓度胶束（胶束（micelles)：当溶液内表面活性剂分子数目不断增加时，其疏水部分相互吸引，缔合在一起，亲水部分向着水，几十个或更多分子缔
23、合在一起形成缔合的粒子，称为胶束。临界胶束浓度临界胶束浓度（critical micell concentration,CMC）：表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度。一、表面活性剂胶束一、表面活性剂胶束常用表面活性剂性能参数常用表面活性剂性能参数CMC 在表面张力对浓度绘制的在表面张力对浓度绘制的曲线曲线 上会出现转折。继续增上会出现转折。继续增加活性剂浓度，表面张力不再加活性剂浓度，表面张力不再降低，降低，3.3.临界胶束浓度临界胶束浓度 (CMC(CMC)(Critical Micelle ConcentrationCritical Micelle Concentration)表面活性剂
24、溶液中表面活性剂溶液中开始形成胶束的最低浓度称为开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。临界胶束浓度。临界胶束浓度临界胶束浓度(critical micelle concentration)表面活性剂浓度变大表面活性剂浓度变大C CMC溶液中的分子的憎水溶液中的分子的憎水基相互吸引，分子自基相互吸引，分子自发聚集，形成球状、发聚集，形成球状、层状胶束，将憎水基层状胶束，将憎水基埋在胶束内部埋在胶束内部胶束胶束(micelle)两亲分子溶解在水中达一定浓度时，其非极性部分两亲分子溶解在水中达一定浓度时，其非极性部分会会互相吸引互相吸引，从而使得分子自发形成有序的聚集体，使，从而使得分子自发形成有
25、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，触，使体系能量下降，这种多分子有序聚集体称为胶束。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，形成的胶束可呈现随着亲水基不同和浓度不同，形成的胶束可呈现棒状棒状、层状或球状等层状或球状等多种形状。多种形状。球形胶束球形胶束棒状胶束棒状胶束层状胶束层状胶束脂质双层与细胞膜脂质双层与细胞膜临界胶束浓度临界胶束浓度(critical micelle concentration)临界胶束浓度简称临界胶束浓度简称CMCCMC 表面活性剂在溶液中表面活性剂在溶液中开
26、始形成胶束的最低浓度称为开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。临界胶束浓度。在在CMCCMC附近，表面活性剂溶液的许多性质都会出现转附近，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、去污能力等折，如表面张力、电导率、去污能力等可以利用测定可以利用测定表面张力，电表面张力，电导率等方法达导率等方法达到测定临界胶到测定临界胶束浓度的目的束浓度的目的CMC时，溶液表面张力基本达到最低值，而且溶液的多种物理性质如摩尔电导、粘度、渗透压、密度、光散射等多种物理性质发生急剧变化。利用这些性质与表面活性剂浓度之间的关系，可推测出表面活性剂的临界胶束浓度。温度、浓度、电解质、pH值等因素对测定
27、结果也会产生影响。（三）临界胶束浓度的测定（三）临界胶束浓度的测定 tCMCCMC的测定的测定1.1.表面张力法：表面张力法：以表面张力对浓度以表面张力对浓度的对数作图，曲线的转折点即的对数作图，曲线的转折点即为为CMCCMC值。适合于离子表面活性值。适合于离子表面活性剂和非离子型表面活性剂。剂和非离子型表面活性剂。2.2.电导法：电导法：以表面活性剂溶液的摩以表面活性剂溶液的摩尔电导率对浓度或浓度的平方尔电导率对浓度或浓度的平方根作图，曲线的转折点即根作图，曲线的转折点即CMCCMC值。值。适合于离子表面活性剂适合于离子表面活性剂。3.3.染料法：染料法：表面活性剂溶液增溶染表面活性剂溶液增
28、溶染料前后吸收光谱的变化。料前后吸收光谱的变化。4.4.光散射法：光散射法：胶束形成与散射光强胶束形成与散射光强度成正比度成正比。庚基乙二醇十二烷基醚的表面庚基乙二醇十二烷基醚的表面张力与浓度的关系张力与浓度的关系 十二烷基磺酸水溶液的十二烷基磺酸水溶液的电导率与浓度的关系电导率与浓度的关系二、亲水亲油平衡值（一）（一）HLBHLB值的概念值的概念亲水亲油平衡值(hydrophile-lipophile balance，HLB)系表面活性剂分子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。数值范围：HLB 040，其中非离子表面活性剂HLB 020，即石蜡为
29、0，聚氧乙烯为20。常用表面活性剂性能参数亲水亲油平衡常用表面活性剂性能参数亲水亲油平衡值值(hydrophile-lipophile balance)GriffinGriffin提出了用一个相对的值即提出了用一个相对的值即HLBHLB值值来衡量表面活性物来衡量表面活性物质的亲水性。质的亲水性。对非离子型的表面活性剂，对非离子型的表面活性剂，HLBHLB的计算公式为：的计算公式为：HLBHLB值值=亲亲水基质量水基质量亲水基质量亲水基质量+憎水基质量憎水基质量2020 石蜡无亲水基，所以石蜡无亲水基，所以HLB=0HLB=0 聚乙二醇，全部是亲水基，聚乙二醇，全部是亲水基，HLB=20HLB=
30、20。其余非离子型表面活性剂的其余非离子型表面活性剂的HLBHLB值介于值介于0 02020之间。之间。在表面活性剂的应用中，需根据不同目的选择具备适当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亲水亲油性的表面活性剂HLBHLB值计算：值计算：(1)(1)多元醇型和聚乙二醇型非离子表面活性剂：多元醇型和聚乙二醇型非离子表面活性剂：HLB(2)(2)大多数多元醇脂肪酸酯：大多数多元醇脂肪酸酯：HLB20（1S/A）S为酯的皂化价，为酯的皂化价，A为脂肪酸的酸价。为脂肪酸的酸价。(3)(3)混合的非离子表面活性剂混合的非离子表面活性剂：HLBab=(HLBaWa+HLB
31、bWb)/(Wa+Wb)(4)(4)官能团官能团HLB计算法：计算法：HLB=(亲水基团亲水基团HLB)+(亲油基团亲油基团HLB)+7 并不是所以表面活性剂并不是所以表面活性剂HLB值能用算式计算，须值能用算式计算，须用实验方法加以验证。用实验方法加以验证。5)(100亲水基重量疏水基重量亲水基重量特性与应用：亲油性表面活性剂的HLB低，亲水性表面活性剂的HLB高；亲油性或亲水性很大的表面活性剂易溶于油或易溶于水；HLB值在36的表面活性剂适合作W/O型乳化剂；HLB值在818的表面活性剂适合作O/W型乳化剂；HLB值在1318的表面活性剂适合作增溶剂；HLB值在79的表面活性剂适合作润湿剂
32、。亲水亲油平衡值（亲水亲油平衡值（HLB)HLB)HLB值值 根据需要，可根据根据需要，可根据HLBHLB值选择合适的表面活性剂。例值选择合适的表面活性剂。例如：如：HLBHLB值在值在2 26 6之间，可作油包水型的乳化剂；之间，可作油包水型的乳化剂；8 81010之之间作润湿剂；间作润湿剂；12121818之间作为水包油型乳化剂。之间作为水包油型乳化剂。HLBHLB值值 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20|石蜡石蜡 W/O乳化剂乳化剂 润湿剂润湿剂 洗涤剂洗涤剂 增溶剂增溶剂|聚乙二醇聚乙二醇 O/W乳化剂乳化剂(
33、1)对非离子型表面活性，可能过经验式求得:非离子表面活性剂的HLB具有加和性。HLBab=(HLBaWa+HLBbWb)/(Wa+Wb)(2)理论计算法：如果HLB值是由表面活性剂分子中各种结构基团贡献的总和，则每个基团对HLB值的贡献可用数值表示，此数值称为HLB基团数(group number)。HLB=(亲水基团亲水基团HLB)+(亲油基团亲油基团HLB)+7HLB值计算值计算1.krafft点点当温度升高至某一温度时，当温度升高至某一温度时，离子表面活性离子表面活性剂剂在水中的溶解度急剧升高，在水中的溶解度急剧升高，该温度称为该温度称为krafft点点，相对应的溶解度即为该相对应的溶解
34、度即为该离子表离子表面活性剂的面活性剂的临界胶束浓度临界胶束浓度(CMC)。krafft点是点是离子表面活性剂离子表面活性剂的特征值，的特征值，krafft点越高，则点越高，则CMC越小。越小。krafft点亦是离子表面活性剂应用点亦是离子表面活性剂应用温度的温度的下限，下限，即只有高于即只有高于krafft点，表面活性剂才点，表面活性剂才能更大地发挥作用。能更大地发挥作用。在此温度下的溶解度即为该表面活性剂的CMC，所以CMC可以作为离子表面活性剂水溶性的量度。离子型表面活性剂Kp值通常随疏水基加大和支链化而升高；对阴离子表面活性剂而言：Kp与金属离子类型关系极大Ca+Na+如十四烷基硫酸钠
35、Kp 21C而十四烷基硫酸钙Kp 67C F.Krafft what is Krafft Temperature?1899,F.Krafft,anomalous solubility behaviour VS temperatureNonionic surfactants,because of their different mechanism of solubilization,do not exhibit a Krafft temperature.引入-CH2CH2O后，Kp及熔点会明显降低Kraft point(克氏点)C14H29COONa+K.Ogino,Y.Ichikawa,Bul
36、letin of The Chemical Society of Japan,1976,49,2683看作“三相平衡点”2.起昙与昙点起昙与昙点对对聚氧乙烯型非离子表面活性剂聚氧乙烯型非离子表面活性剂，温度升，温度升高可导致聚氧乙烯链与水之间的高可导致聚氧乙烯链与水之间的氢键断裂氢键断裂，当温度上升到一定程度时，聚氧乙烯链可当温度上升到一定程度时，聚氧乙烯链可发生强烈的脱水和收缩，使增溶空间减小，发生强烈的脱水和收缩，使增溶空间减小，增溶能力下降，表面活剂溶解度急剧下降增溶能力下降，表面活剂溶解度急剧下降和析出，溶液出现混浊，此现象称为和析出，溶液出现混浊，此现象称为起昙起昙，此时温度称为此时
37、温度称为昙点昙点(或浊点）或浊点）。在聚氧乙烯链相同时，碳氢链越长，浊点在聚氧乙烯链相同时，碳氢链越长，浊点越低；在碳氢链长相同时，聚氧乙烯链越越低；在碳氢链长相同时，聚氧乙烯链越长则浊点越高。长则浊点越高。Cloud point(浊点)Nonionic polyoxyethylene2.5 2.5 表面活性剂的污染、治理与研究进展表面活性剂的污染、治理与研究进展一.表面活性剂的污染1.影响了自然水体景观的美感.2.生物毒性直接威胁到水生动植物的生存3.水中表面活性剂的存在,其进行的有氧生物降解消耗了大量的氧气,使水中溶氧量明显降低,水质恶化.4.大量水体中未能被降解的表面活性剂被土壤吸附以后
38、,影响了土壤的某些性质,显著地降低了土壤对有机毒物的吸附作用,并改变了土壤中微生物的组成,造成了进一步的污染.2.4.2.4.表面活性剂的应用表面活性剂的应用一.在食品中的应用食用油脂，乳化剂，添加剂，牛奶，水等乳化急冷捏和二、在灭火中的应用二、在灭火中的应用w表面活性剂在消防灭火中的应用是用作泡沫灭火剂。对表面活性剂在消防灭火中的应用是用作泡沫灭火剂。对于木材、原棉等固体物的火灾，由于表面活性剂的渗透于木材、原棉等固体物的火灾，由于表面活性剂的渗透和润湿作用，使水易于透入燃料体内部而起到阻止火继和润湿作用，使水易于透入燃料体内部而起到阻止火继续燃烧。对于油类等液体物的火灾，由于表面活性剂能续
39、燃烧。对于油类等液体物的火灾，由于表面活性剂能加速油的乳化或凝胶化，以及灭火剂迅速在燃料油的表加速油的乳化或凝胶化，以及灭火剂迅速在燃料油的表面上铺展开来，形成隔离膜，而起到灭火作用。泡沫灭面上铺展开来，形成隔离膜，而起到灭火作用。泡沫灭火剂生成的泡沫是由泡沫灭火剂中高起泡能力的表面活火剂生成的泡沫是由泡沫灭火剂中高起泡能力的表面活性剂的作用形成的。性剂的作用形成的。w制备护肤霜所用的乳化剂通常采用复配型的，既有良好的乳化性能，对皮肤的刺激性又小。常用的表面活性剂主要是非离子表面活性剂。三三.在化妆品中的应用在化妆品中的应用四四.在肥料生产中的应用在肥料生产中的应用w表面活性剂作为化学肥料的防
40、结块表面活性剂作为化学肥料的防结块剂具有重要意义。碳酸氢铵是一种剂具有重要意义。碳酸氢铵是一种主要的氮肥，其性质极不稳定，受主要的氮肥，其性质极不稳定，受热迅速分解放出二氧化碳及氨，而且碳酸氢铵吸湿热迅速分解放出二氧化碳及氨，而且碳酸氢铵吸湿性很强，并因受潮而加速分解，致使有效成分损失，性很强，并因受潮而加速分解，致使有效成分损失，肥效降低。另外，碳酸氢铵在贮存过程中极易结块，肥效降低。另外，碳酸氢铵在贮存过程中极易结块，不仅给使用带来不便，而且影响施用效果。由于其不仅给使用带来不便，而且影响施用效果。由于其积累分解，施入土壤后肥力也不能全部被利用。在积累分解，施入土壤后肥力也不能全部被利用。
41、在碳酸氢铵生产过程中使用表面活性剂作为添加剂可碳酸氢铵生产过程中使用表面活性剂作为添加剂可使碳酸氢铵的晶粒增大，最终含水量降低，分解挥使碳酸氢铵的晶粒增大，最终含水量降低，分解挥发损失减少，从而能防止储存时结块，提高肥效和发损失减少，从而能防止储存时结块，提高肥效和热稳定性等。热稳定性等。空气清新剂修正液修正液w防水剂防水剂w粘合剂粘合剂五五.洗涤剂洗涤剂 1.洗涤剂的组成与分类洗涤剂的组成与分类组成：表面活性剂、助洗剂等。分类：按照去除污垢的类型分为：重垢型洗涤剂和轻垢型洗涤剂；按照产品的外形可分为：粉状、块状、膏状、浆状和液体等；按照产品的用途可分为:工业用和家庭个人用洗涤剂。2.2.洗涤
42、剂中的表面活性剂洗涤剂中的表面活性剂阴离子表面活性剂-使用最多的一类;阳离子表面活性剂-一般用做后处理剂;两性离子表面活性剂-性能好，成本高;非离子表面活性剂-用量不大，生物降解性差一、离子表面活性剂一、离子表面活性剂起表面活性作用的部分是阴离子。1、高级脂肪酸盐：、高级脂肪酸盐：通式：通式：(RCOO)n-Mn+脂肪酸盐 分类：分类：一价金属皂(钾、钠皂)；二价或多价皂(铅、钙、铝皂)；有机胺皂(三乙醇胺皂)性质：性质：具有良好的乳化能力，易被酸及多价盐破坏，电解质使之盐析。应用：应用：具有一定的刺激性，只供外用。（一）阴离子表面活性剂（一）阴离子表面活性剂2、硫酸化物：、硫酸化物：通式：通
43、式：ROSO3-M+分类：分类：硫酸化油(硫酸化蓖麻油称土耳其红油)；高级脂肪醇硫酸脂(十二烷基硫酸钠)。性质：性质：可与水混溶，为无刺激的去污剂和润湿剂；乳化性很强，稳定、耐酸、钙，易与一些高分子阳离子药物发生沉淀。应用：应用：代替肥皂洗涤皮肤；有一定刺激性，主要用于外用软膏的乳化剂。有时也用于片剂等固体制剂的润湿剂或增溶剂。（一）阴离子表面活性剂（一）阴离子表面活性剂3、磺酸化物：、磺酸化物：通式：通式：RSO3-M+分类：分类：脂肪族磺酸化物，如二辛玻珀酸脂磺的钠；烷基芳基磺酸化物，如十二烷基苯磺酸钠，常用洗涤剂；烷基苯磺酸化物；胆酸盐，如牛磺胆酸钠。性质：性质：水溶性,耐酸、钙、镁盐性
44、比硫酸化物差,不易水解。应用：应用：用作胃肠脂肪的乳化剂和单脂肪酸甘油酸的增溶剂；较好的洗涤剂。（一）阴离子表面活性剂（一）阴离子表面活性剂起作用的是阳离子，亦称阳性皂。1.1.结构：结构：含有一个五价氮原子。2.2.特点：特点：水溶性大，在酸性和碱性溶液中较稳定具有良好的表面活性和杀菌作用。3.3.应用：应用：杀菌；防腐；皮肤、粘膜手术器械的消毒。4.4.常用药物：常用药物：苯扎氯铵(洁尔灭)；苯扎溴铵(新洁尔灭)（二）阳离子表面活性剂（二）阳离子表面活性剂分子结构上同时具有正负电荷基团的表面活性剂，随介质的pH可成阳或阴离子型。常用品种常用品种：卵磷脂、氨基酸型和甜菜碱型两性离子型表面活性
45、剂。最大优点：最大优点：适用于任何PH溶液，在等电点时也无沉淀。性质：性质：碱性水溶液中呈阴离子性质，起泡性良好、去污力亦强；酸性水溶液中呈阳离子性质，杀菌力很强，毒性小。（三）两性离子表面活性剂（三）两性离子表面活性剂在水溶液中不解离。1.结构组成：结构组成：亲水基团(甘油、聚乙二醇、山梨醇)；亲油基团(长链脂肪酸、长链脂肪醇、烷基或芳基)；酯键、醚健 2.性质：性质：毒性，溶血作用较小，化学上不解离，不易受电解质，pH值的影响；能与大多数药物配伍，应用广泛（外用、内服、注射）。二、非离子表面活性剂二、非离子表面活性剂（一）脂肪酸甘油酯（一）脂肪酸甘油酯 主要有脂肪酸单甘油酯和脂肪酸二甘油酯
46、。性质：不溶于水，在水、热、酸、碱及酶等作用下易水解成甘油和脂肪酸，HLB34，表面活性弱。应用：主要用作W/O型辅助乳化剂。常用品种常用品种（二）多元醇型（二）多元醇型 1.1.蔗糖脂肪酸酯蔗糖脂肪酸酯 简称蔗糖酯，是蔗糖和脂肪酸反应生成的一大类化合物。根据脂肪酸取代数不同分为：单酯、二酯、三酯及多酯。性质：溶于丙二醇、乙醇，但不溶于水和油；在酸、碱及酶等作用下易水解成蔗糖和脂肪酸，HLB513，表面活性弱。应用：主要用作O/W型乳化剂、分散剂。常用品种常用品种2.2.脂肪酸山梨坦：脂肪酸山梨坦：司盘类司盘类Spans 即脱水山梨醇脂肪酸酯 是山梨糖醇及其单酐和二酐+各种脂肪酸Spans(混
47、合物)根据脂肪酸品种数量不同分为：应用：HLB1.83.8，因其亲油性较强，一般用作水/油乳剂的乳化剂。用于搽剂，软膏，亦可作为乳剂的辅助乳化剂。（二）多元醇型（二）多元醇型Span-20-40-60-65-80-85脂肪酸单月桂单棕榈单硬脂三硬脂单油三油（二）多元醇型（二）多元醇型Tween-20-40-60-65-80-85脂肪酸单月桂单棕榈单硬脂三硬脂单油三油3.聚山梨酯聚山梨酯(polysorbate)：吐温：吐温Tweens 即聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯 脱水山梨醇脂肪酸酯+环氧乙烷Tweens(亲水性化合物)。因也有一次和二次脱水，故为混合物。脂肪酸品种和数量不同分为：应用：亲水性
48、大大增加，为水溶性表面活性剂，用作增溶剂、乳化剂、分散剂和润湿剂。1.1.聚氧乙烯脂肪酸酯：聚氧乙烯脂肪酸酯：卖泽类卖泽类MyrjMyrj 系聚乙二醇与长链脂肪酸缩合而成的酯。通式：RCOOCH2(CH2O CH2)nCH2OH 因n不同，产品常用的有：Myri-45 -49 -51 -52 -53 应用：具有较强水溶性，乳化能力强，作增溶剂和油/水型乳化剂。常用的有polyoxyl 40 stearate(聚氧乙烯40硬脂酸酯)。（三）聚氧乙烯型（三）聚氧乙烯型2.2.聚氧乙烯脂肪醇醚聚氧乙烯脂肪醇醚 系聚乙二醇与脂肪醇缩合而成的醚。通式:RO(CH2O CH2)nH 产品有:1）苄泽类）苄
49、泽类(Brij)，如Brij-30 和-35分别为不同分子量的聚乙二醇与月桂醇的缩合物，n为10-20时作油/水乳化剂。2）西土马哥）西土马哥(Cetomacrogol)为聚乙二醇与十六醇的缩合物。3）平平加）平平加O(Perogol O)为15单位氧乙烯与油醇的缩合物。4）埃莫尔弗）埃莫尔弗(Emlphor)为一类聚氧乙烯蓖麻油化合物，由20个单位以上的氧乙烯与油醇缩合而成。Emlphor易溶于水和醇及多种有机溶剂，HLB1218，具有较强亲水性，乳化能力强，作增溶剂和油/水型乳化剂。如Cremophore EL为聚氧乙烯蓖麻油甘油醚，氧乙烯单位为3540，HLB1214。（三）聚氧乙烯型（
50、三）聚氧乙烯型即泊洛沙姆泊洛沙姆(poloxamer)，商品名普朗尼克(Pluronic)。通式：HO(C2H4O)a-(C3H6O)b-(C2H4O)cH 性质：为淡黄色液体或固体；分子量100014000；HBL0.530；随聚氧丙烯比例增加，则亲油性增强；随聚氧乙烯比例增加，则亲水性增强；具有乳化、润湿、分散、起泡和消泡等多种优良性能，但增溶能力较弱。特点：对皮肤无刺激和过敏性，对粘膜刺激性很大，毒性中较小，Poloxamer118(pluronic68)可作为o/w型乳化剂，是目前用于静脉乳剂少数合成的乳化剂之一，用本品制备的乳剂能耐受热压灭菌和低温冰冻而不改变其物理稳定性。（四）聚氧
