表面活性剂及其增溶应用

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1、表面活性剂及其增溶应用一、表面活性剂的定义和分类　　1．表面活性和表面活性剂　　一定条件下的任何纯液体都具有一定的表面张力，20℃时水的表面张力为72.75mN·m-1，苯的表面张力为28.88mN·m-1。当液体中溶解有某种物质时，溶液的表面张力因溶质的加入而发生变化，一些无机盐和糖类物质可使液体的表面张力略有升高；而一些有机酸、醇、醛则可使液体的表面张力略有下降；当在溶液中加入肥皂、洗衣粉等时，可使液体的表面张力产生显著的下降。凡能使液体表面张力下降的物质都是表面活性物质。使液体表面张力降低的性质则称为表面活性。但只有那些能使表面张力明显下降的物质被

2、称为表面活性剂。表面活性剂除能降低表面张力外，还具有增溶、乳化、润湿、去污、杀菌、消泡和起泡等应用性质，这是与一般表面活性物质的重要区别。　　表面活性剂也有其鲜明的化学结构特征，它们是由非极性碳氢基团和一个以上的极性基团组成的分子，碳氢基团可以是脂肪烃碳链(直链或支链)，芳烃碳链(包括带有侧链的芳烃基团)或环烷烃等，烃链长度一般在8个碳原子以上。极性基团则可以是解离的离子，也可以是不解离的亲水基团，一般有以下几类：①羧酸及其可溶性盐；②磺酸及其可溶性盐；③硫酸酯及其可溶性盐；④磷酸基及磷酸酯基；⑤氨基或胺及其盐酸盐；⑥羟基；⑦巯基；⑧酰胺基；⑨醚键；⑩羧

3、酸酯基。在这些亲水基团中，①～⑤类有很强的亲水性，⑥～⑧类亲水性较强，而最后两类亲水性则较弱。　　2．表面活性剂的分类　　根据溶解性质，表面活性剂可分为油溶性和水溶性两大类。但更普遍的分类是根据极性基团的离解性质，将表面活性剂分为离子表面活性剂和非离子表面活性剂两大类。根据离子表面活性剂所带电荷，又可分为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和两性离子表面活性剂。每类中又可根据亲水或亲油基团分为不同的种类，常用的表面活性剂分类如表2—13：表2—13表面活性剂的分类分类名称化学式阴离子表面活性剂　　　　　　　高级脂肪酸盐RCOOM　　　　　　　磺酸盐　　　　

4、　　　　烷基磺酸盐RSO3M　　　　　　　　烷基苯磺酸盐RC6H5SO3M　　　　　　　硫酸酯盐ROPO3M2或(RO)2PO2M　　　　　　　磷酸酯盐R1CONHR2COOM　　　　　　　脂肪酰一肽缩合物阳离子面活　　　　　　　胺盐型RNH2+,R2NH+,R3N+性剂　　　　　　　　高级胺盐型烷链碳原子数大于8　　　　　　　　低级胺盐型烷链碳原子数小于8　　　　　　　季铵盐型R1R2N+R3R4　　　　　　　　高级季铵盐型其一烷链碳原子数大于8　　　　　　　　低级季铵盐型烷链碳原子数小于8两性离子表面活性剂甜菜碱型R(CH3)2N+CH2COO-氨基

5、酸型RN+H2CH2CH2COO-咪唑啉型     非离子表面活性剂　　　　　　　聚氧乙烯型　　　　　　　　脂肪醇聚氧乙烯醚RO(C2H4O)nH　　　　　　　　烷基酚聚氧乙烯醚RC6H5O(C2H4O)nH　　　　　　　　脂肪酸聚氧乙烯酯RCOO(C2H4O)nH　　　　　　　　聚氧乙烯烷基胺RNHC2H4(C2H4O)nOH　　　　　　　　聚氧乙烯烷基醇酰胺RCONC2H4(C2H4O)nOH　　　　　　　多元醇型　　　　　　　　甘油脂肪酸酯RCOOCH2CHOHCH2OH　　　　　　　　季戊四醇脂肪酸酯RCOOCH2C(CH2OH)3　　　　　　　

6、　山梨醇脂肪酸酯RCOOCH2-C5H6O-(OH)3　　　　　　　　失水山梨醇脂肪酸酯     　　　　　　　　蔗糖脂肪酸酯RCOOC12H21C10　　　　　　　　基醇酰胺RCON(CH2CH2OH)2R为烃基；M为金属离子或铵离子。　　一些水溶性高分子也表现出较强的表面活性，同时具备有一定的起泡、乳化、增溶等应用性能，这些高分子统称为高分子表面活性剂，如海藻酸钠、果胶酸钠、羧甲基纤维素钠、甲基纤维素、聚乙烯醇、聚维酮、聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物等。与低分子表面活性剂相比，高分子表面活性剂降低表面张力的能力较小，增溶力、渗透力弱，但乳化力强，常用作保护

7、胶体。　　二、表面活性剂的表面活性　　1．表面活性剂在溶液中的正吸附　　表面活性剂溶解在水中时，由于表面活性剂分子的极性基团和非极性基团的两亲性，在水-空气界面产生定向(orientation)排列，亲水基团向水而亲油基团朝向空气。在浓度较稀时，表面活性剂几乎都集中在表面上形成单分子层，表面层的浓度与本体溶液中的浓度明显不同，并将溶液的表面张力降低到纯水的表面张力以下。这种现象称为正吸附。表面活性剂降低表面张力的能力，即表面活性可以用吉布斯(Gibbs)吸附等温式定量描述：   　　　　　　　　　　　　　式中，Γ为溶质的表面过剩浓度或称吸附量(mol/c

8、m2)；C为本体溶液浓度(mol/cm3)；σ为溶液的表面张力(N/cm)；R为