第3章表面活性剂

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1、第第3 3章章 表面活性剂表面活性剂3.1 3.1 概述概述3.2 3.2 表面活性剂物化性质和功能应用表面活性剂物化性质和功能应用3.3 3.3 阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂3.4 3.4 阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂3.5 3.5 两性表面活性剂两性表面活性剂3.63.6 非离子表面活性剂非离子表面活性剂3.7 3.7 新型表面活性剂新型表面活性剂2022-5-311 应掌握的内容应掌握的内容 1.1.表面活性剂的定义、结构、性能及作用。表面活性剂的定义、结构、性能及作用。 2.2.各类表面活性剂的特点、合成原理及应用。各类表面活性剂的特点、合成原理及应用。 3. 3.重点掌握重点

2、掌握LASLAS、十二烷基甜菜碱十二烷基甜菜碱、壬基酚聚氧乙烯醚壬基酚聚氧乙烯醚及及邻苯二甲酸酯邻苯二甲酸酯等的合成原理、工艺条件、工艺过程等的合成原理、工艺条件、工艺过程或流程示意图、反应设备。或流程示意图、反应设备。 学习中应注意的问题学习中应注意的问题 在学习过程中，从工程应用的角度出发，加深对表在学习过程中，从工程应用的角度出发，加深对表面活性剂作用原理及合成原理的理解。面活性剂作用原理及合成原理的理解。 学时安排学时安排 授课授课6 6学时学时第第3 3章章 表面活性剂表面活性剂 . .学习要求学习要求2022-5-312第3章 表面活性剂1.1.界面界面是指物质的相与相之间的交界面

3、。是一个具是指物质的相与相之间的交界面。是一个具有相当厚度的过渡区。有相当厚度的过渡区。 表面表面-液相或固相与气相的界面。液相或固相与气相的界面。常见的界面有：常见的界面有：气气- -液界面，气液界面，气- -固界面，液固界面，液- -液界液界面，液面，液- -固界面，固固界面，固- -固界面。固界面。 3.1 3.1 概述概述一、一、 定义定义2022-5-313第3章 表面活性剂气气- -液界面液界面气气-固界面固界面 表面或界面的分子与内部分子所处引力状况表面或界面的分子与内部分子所处引力状况不同，因此表现出很多特殊的现象，此即为不同，因此表现出很多特殊的现象，此即为界面界面现象或表面

4、现象。现象或表面现象。2022-5-314第3章 表面活性剂固固-固界面固界面2022-5-315第3章 表面活性剂l各种表面现象：各种表面现象：不润湿不润湿润湿润湿凸面（储汞）凸面（储汞）凹面（储水）凹面（储水）附加压力总是指向曲率中心一边附加压力总是指向曲率中心一边去污、乳化、分散等性能都与润湿现象密切相关。去污、乳化、分散等性能都与润湿现象密切相关。毛细管上升毛细管上升毛细管下降毛细管下降2022-5-316第3章 表面活性剂2.2.表面张力表面张力是影响表面现象的重要是影响表面现象的重要因素，指作用于液体表面单位长因素，指作用于液体表面单位长度上使表面收缩的力，单位为度上使表面收缩的力

5、，单位为mN mN m m1 1。原因：原因：从简单分子引力观点来看，从简单分子引力观点来看，是由于液体内部分子与液体表面是由于液体内部分子与液体表面层分子层分子( (厚度约厚度约10107 7cm)cm)的处境不的处境不同。液体内部分子所受到的周围同。液体内部分子所受到的周围相邻分子的作用力是对称的，互相邻分子的作用力是对称的，互相抵消，而液体表面层分子所受相抵消，而液体表面层分子所受到周围相邻分子的作用力是不对到周围相邻分子的作用力是不对称的，其受到垂直于表面向内的称的，其受到垂直于表面向内的吸引力更大，这个力即为表面张吸引力更大，这个力即为表面张力。其受到垂直于表面向内的吸力。其受到垂直

6、于表面向内的吸引力更大，这个力即为引力更大，这个力即为表面张力表面张力。 2022-5-317第3章 表面活性剂 3.3.表面活性剂表面活性剂 表面活性表面活性指溶质能指溶质能降低降低液液体表面张力的体表面张力的性质。性质。 表面活性剂表面活性剂(surfactant,(surfactant,简写简写为为SAASAA， ) ) 指具有指具有很强很强表表面活性，面活性，较低浓度较低浓度能能显著降低显著降低液体表面张力液体表面张力的的物质物质。 正吸附：正吸附：表面活性剂在溶液表表面活性剂在溶液表面层聚集的现象。面层聚集的现象。各种物质水溶液浓各种物质水溶液浓度度c c与表面张力与表面张力的关系的

7、关系/N.m-1c/mol.L-1无机盐、酸、碱等无机盐、酸、碱等低碳醇、羧酸等低碳醇、羧酸等肥皂、长链烷基苯磺酸钠肥皂、长链烷基苯磺酸钠2022-5-318第3章 表面活性剂4 4、表面活性剂的结构特点、表面活性剂的结构特点 分子结构具有两亲性分子结构具有两亲性 含有非极性的亲油基团和极性的亲水基团，两者含有非极性的亲油基团和极性的亲水基团，两者均可以是一个或多个，简称两亲性。表面活性剂的独均可以是一个或多个，简称两亲性。表面活性剂的独特性能均来源于该种特殊的两亲性结构。特性能均来源于该种特殊的两亲性结构。非极性烃链（疏水基，亲油基）：非极性烃链（疏水基，亲油基）： 8 8个碳原子以上烃链个

8、碳原子以上烃链 极性基团（疏油基，亲水基）：羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺极性基团（疏油基，亲水基）：羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，也可是羟基、酰胺基、醚键等基及其盐，也可是羟基、酰胺基、醚键等2022-5-319第3章 表面活性剂10102022-5-3110第3章 表面活性剂二、二、2022-5-3111第3章 表面活性剂两性离子型表面活性剂两性离子型表面活性剂 羧酸盐型：R-COONa 磺酸酯盐型：R-OSO3Na 磺酸盐型：R-SO3Na磷酸酯盐型：R-OPO3Na伯胺盐型：R-NH2HCI仲胺盐型：R-NH(CH3)HCI叔胺盐型：R-N(CH3)2HCI季胺盐型：R-N(CH3)

9、3CI氨基酸型：R-NH2CHCHCOOH甜菜碱型：RN（CH3)2CH2COO-乙二醇型：R-O(CH2CH2O)nH多元醇型：R-COOCH2C(CH2OH)3阴离子型表面活性剂阴离子型表面活性剂阳离子型表面活性剂阳离子型表面活性剂非离子表面活性剂非离子表面活性剂2022-5-3112第3章 表面活性剂 元素表面活性剂元素表面活性剂是指碳氧链上的氢（碳）原子被是指碳氧链上的氢（碳）原子被其它元素所代替，而显现出与普通表面活性剂不其它元素所代替，而显现出与普通表面活性剂不同的性能同的性能硅表面活性剂硅表面活性剂氟表面活性剂氟表面活性剂元素表面活性剂元素表面活性剂元素表面活性剂高分子表面活性剂

10、生物表面活性剂冠醚型表面活性剂特种表面活性剂2022-5-3113第3章 表面活性剂3.2 3.2 表面活性剂的物化性能和功能应用表面活性剂的物化性能和功能应用表面活性剂产生的特殊作用主表面活性剂产生的特殊作用主要来源于要来源于两个方面两个方面： 1. 1.降低体系的表面张力；降低体系的表面张力； 2. 2.胶束的形成胶束的形成表面活性剂的表面活性剂的活性活性： A A、界面吸附、界面吸附 B B、定向排列、定向排列 C C、生成胶束、生成胶束 D D、双亲媒性、双亲媒性 2022-5-3114第3章 表面活性剂表面活性剂的基本功能表面活性剂的基本功能一、在表面（界面）一、在表面（界面）吸附成

11、膜吸附成膜（一般是单分（一般是单分子膜）；子膜）；二、在溶液二、在溶液内部自聚内部自聚，形成多种类型的分子，形成多种类型的分子有序组合体。有序组合体。 从这两种基本功能出发，衍生出表面活性从这两种基本功能出发，衍生出表面活性剂的其它多种应用功能。剂的其它多种应用功能。2022-5-3115第3章 表面活性剂3.2.1 3.2.1 表面活性剂的物化性能表面活性剂的物化性能胶束（胶束（micelles)micelles)：当溶液内表面活性剂分子数目不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