表面活性剂(Surfactant)及其应用 表面活性剂的一般结构 表面活性剂分类 常用表面活性剂 常用表面活性剂 常用表面活性剂 Gemini 常用表面活性剂性能参数 常用表面活性剂性能参数 临界胶束浓度(critical micelle concentration) 胶束(micelle) 球形胶束 棒状胶束 层状胶束 脂质双层与细胞膜 临界胶束浓度(critical micelle concentration) 常用表面活性剂性能参数-亲水亲油平衡值(hydrophile-lipophile balance) HLB值 表面活性剂的重要作用 * 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。 极性头 8-18C 长链烷基等非极性基团 非极性基团: 最常见的是8-18碳的直链烷烃,或环烃等 如 C17H35-,R- 等 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 表面活性剂通常采用其极性基团的结构来分类, 离子型 非离子型 阳离子型 阴离子型 两性型 表面活性剂 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.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- 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+ (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)+ 季胺盐水溶液具有强杀菌性,常用作消毒、杀菌剂 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 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 4.非离子表面活性剂 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 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 Span Tween 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。 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。 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。 C20 有效值 杂质的原因 20mN/m CMC 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, 3. 临界胶束浓度 ( CMC ) (Critical Micelle Concentration) 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。 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 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。 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 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 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: HLB值= 亲水基质量 亲水基质量+憎水基质量 ×20 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。 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 * * *
表面活性剂及应用.ppt
下载此电子书资料需要扣除0点,