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1、 冰淇淋冰淇淋是我们最喜爱的食物；有了是我们最喜爱的食物；有了化妆品化妆品我们的生活也变得如此美好。若没有表面活性我们的生活也变得如此美好。若没有表面活性剂，这两样东西都不会有。这真是太可悲了。剂，这两样东西都不会有。这真是太可悲了。但是，如果真的没有了表面活性剂，也不会有但是，如果真的没有了表面活性剂，也不会有人为没有冰淇淋和洗涤剂而哭泣。因为没有表人为没有冰淇淋和洗涤剂而哭泣。因为没有表面活性剂，人也没有了。面活性剂，人也没有了。 英国著名界面化学家英国著名界面化学家Ckint指甲油指甲油香香 水水表面张力与表面活性表面张力与表面活性当任意两相接触时当任意两相接触时, , 两相之间决非是一
2、个没有两相之间决非是一个没有厚度的纯几何面厚度的纯几何面, ,而是一个具有相当厚度的过渡而是一个具有相当厚度的过渡区区, , 这一过渡区通常称之为这一过渡区通常称之为界面界面。若其中一相为气体，这种界面通常称为若其中一相为气体，这种界面通常称为表面表面。但由于历史的原因但由于历史的原因, , 这两个概念常常混用。这两个概念常常混用。常见的界面有：常见的界面有：气气- -液液界面，界面，气气- -固固界面，界面，液液- -液液界面，界面，液液- -固固界面，界面，固固- -固固界面。界面。气气- -液界面液界面气气-固界面固界面液液-液界面液界面液液-固界面固界面固固-固界面固界面气气相相液液相
3、相（a）（b）表面活性剂分子表面活性剂分子疏水基团疏水基团亲水基团亲水基团1 消毒杀菌消毒杀菌2 腈纶匀染剂腈纶匀染剂3 抗静电剂抗静电剂4 矿物浮选剂矿物浮选剂5 相转移催化剂相转移催化剂6 织物柔软剂织物柔软剂7 分散剂分散剂食品加工食品加工印染印染金属加工金属加工电镀电镀采矿采矿采油采油磷脂的内盐部分具有亲水性亲水性，脂肪酸长链烃基部分具有疏水性疏水性，因此磷脂是天然的表面活性剂表面活性剂，它在生物体内能使油脂乳化，有助于油脂的运输、消化油脂的运输、消化和吸收和吸收。表面活性剂表面活性剂一词来自英文一词来自英文Surfactant。它实际上是短语它实际上是短语Surface（表面）（表面
4、） Active（活性）（活性） Agent（添加剂）的缩合词。（添加剂）的缩合词。表面活性剂表面活性剂是这样一种物质，它活跃于表面和界面是这样一种物质，它活跃于表面和界面上，具有极高的降低表、界面张力的能力和效率。上，具有极高的降低表、界面张力的能力和效率。在一定浓度以上的溶液中形成分子有序组合体，从在一定浓度以上的溶液中形成分子有序组合体，从而具有一系列应用功能。而具有一系列应用功能。表面活性剂分子表面活性剂分子非极性烃链（疏水）非极性烃链（疏水）极性基团（亲水）极性基团（亲水）H2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COHCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CO硬
5、脂酸硬脂酸阴离子表面活性剂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按离子类型按离子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-HCl叔胺盐 | CH3 CH3 |R-N+-CH3Cl-季胺盐 | CH3伯胺盐伯胺盐 R-NH3 季铵盐季铵盐 CH3 |例如例如 C16H33-N+-CH3Br | CH3 十六烷基溴化铵十六烷基溴化铵( (俗称俗称1631)1631)吡啶盐吡啶盐 例如例如 C12H25(NC5H5)+两性表面活性剂R-
6、N+HCH2-CH2COO-H 氨基酸型 CH3 |R-N+-CH2COO-H 甜菜碱型 | CH3(1) 氨基酸型氨基酸型 R-NH2CH2-CH2COO 洗涤性能良好，常作为特殊洗涤剂洗涤性能良好，常作为特殊洗涤剂(2)甜菜碱型甜菜碱型 CH3 R-N+-CH2COO- CH3 去污力强，对纤维有保护作用去污力强，对纤维有保护作用-由于其特殊结构，具有许多优异性能，由于其特殊结构，具有许多优异性能，如良好的去污、起泡和乳化性能，耐硬水性如良好的去污、起泡和乳化性能，耐硬水性好，对酸碱和多种金属离子都比较稳定，具好，对酸碱和多种金属离子都比较稳定，具有抗静电、杀菌、防腐蚀等使用性能，特别有抗
7、静电、杀菌、防腐蚀等使用性能，特别是其是其极低毒性极低毒性和和无刺激性无刺激性以及良好的生物降以及良好的生物降解性能，使其在日用化学品应用中前景广阔。解性能，使其在日用化学品应用中前景广阔。同时在纺织、印染、化纤、除锈方面都有相同时在纺织、印染、化纤、除锈方面都有相当用途。当用途。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(1)脂肪醇聚氧乙烯醚脂肪醇聚氧乙烯醚 R-O-(CH2CH2O)nH 俗称
8、平平加系列，具良好湿润性能俗称平平加系列，具良好湿润性能(2)烷基酚聚氧乙烯醚烷基酚聚氧乙烯醚 R-(C6H4)-O(C2H4O)nH 俗称俗称 OP系列，化学性质稳定，抗氧化性能强系列，化学性质稳定，抗氧化性能强(4) 多元醇型多元醇型 主要是失水山梨醇的脂肪酸酯及其聚主要是失水山梨醇的脂肪酸酯及其聚氧乙烯加成物氧乙烯加成物Span类类 及及 Tween类类表面活性剂即属表面活性剂即属此类；具有此类；具有低毒低毒的特点，广泛用于医药工业、食的特点，广泛用于医药工业、食品工业以及生化实验品工业以及生化实验(3) 聚氧乙烯烷基酰胺聚氧乙烯烷基酰胺 R-CONH(C2H4O)nH 常用作起泡剂、增
9、粘剂常用作起泡剂、增粘剂 OOHOHOOHCORSpanOOO (C2H4O )yHOO (C2H4O )zHCORH (O C2H4)xTween 非离子型表面活性剂非离子型表面活性剂稳定性高稳定性高，不易受强不易受强电解质无机盐类存在的影响，也不易受酸碱的电解质无机盐类存在的影响，也不易受酸碱的影响；影响；与其它类型表面活性剂的相容性好与其它类型表面活性剂的相容性好；在在水及有机溶剂中皆有水及有机溶剂中皆有良好的溶解性能良好的溶解性能，具有良，具有良好的乳化、润湿、渗透性、以及起泡、洗涤、好的乳化、润湿、渗透性、以及起泡、洗涤、稳泡、抗静电等作用，且无毒；稳泡、抗静电等作用，且无毒； 广泛
10、用作纺织业、化妆品、食品、药物等广泛用作纺织业、化妆品、食品、药物等的乳化剂、消泡剂、增稠剂，以及医疗方面的乳化剂、消泡剂、增稠剂，以及医疗方面的杀菌剂以及洗涤、润湿剂等。的杀菌剂以及洗涤、润湿剂等。胶束的形成胶束的形成 两亲分子溶解在水中达一定浓度时，其非极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性部分会互相吸引，从而使得分子自发形成有有序的聚集体序的聚集体，使憎水基向里、亲水基向外，减，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，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。这种多分子有序聚集体称为胶束
11、。胶束胶束临界胶束浓度临界胶束浓度 CMC Critical Micell Concentration表面活性剂在水中随着浓度增大，表面上聚集的活性剂表面活性剂在水中随着浓度增大，表面上聚集的活性剂分子形成定向排列的紧密单分子层，多余的分子在体相分子形成定向排列的紧密单分子层，多余的分子在体相内部也三三两两的以憎水基互相靠拢，聚集在一起形成内部也三三两两的以憎水基互相靠拢，聚集在一起形成胶束，胶束，这开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。这开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。（a）是极稀溶液，界面上没聚集很多的表面）是极稀溶液，界面上没聚集很多的表面活性剂，空气和水直接接触，水的表面张力
12、活性剂，空气和水直接接触，水的表面张力下降不多，下降不多，接近于纯水的状态接近于纯水的状态。b）浓度相对升高，很快地聚集到水表面上，）浓度相对升高，很快地聚集到水表面上，即即表面吸附量大为增加表面吸附量大为增加、空气和水的接触相、空气和水的接触相对减少，水表面张力下降对减少，水表面张力下降（c c）表面活性剂浓度逐渐升高，表面活性剂毫无间隙）表面活性剂浓度逐渐升高，表面活性剂毫无间隙地密集于液面上，形成了地密集于液面上，形成了单分子吸附膜单分子吸附膜。空气与水处。空气与水处于完全隔离状态，于完全隔离状态，表面吸附达饱和表面吸附达饱和。在溶液内部，增。在溶液内部，增加表面活性剂加表面活性剂, ,
13、先是三三两两以疏水基互相靠拢，形成先是三三两两以疏水基互相靠拢，形成球形胶束的最初形式球形胶束的最初形式。水表面张力急剧下降。水表面张力急剧下降。胶束结构示意图胶束结构示意图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CMC 表面活性剂在溶表面活性剂在溶液中液中开始形成胶束的开始形成胶束的最低浓度称为临界胶最低浓度称为临界胶束浓度。束浓度。 在在CMC附近，表面活性剂溶液的许多性质附近，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、去污都会出现转折，如表面张力、电导率、去污能力等能力等.可以利用测可以利用
14、测定表面张力，定表面张力，电导率等方电导率等方法达到测定法达到测定临界胶束浓临界胶束浓度目的度目的; 表 面 活表 面 活性 剂 水 溶性 剂 水 溶液 其 浓 度液 其 浓 度只 有 稍 高只 有 稍 高于其于其CMC值 时 ， 才值 时 ， 才能 充 分 显能 充 分 显示其作用。示其作用。CMC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胶束的作用胶束的作用乳化作用乳化作用泡沫作用泡沫作用分散作用分散作用增溶作用增溶作用催化作用催化作用润湿作用润湿作用乳化作用乳化作用分散作用分散作用起泡与消泡起泡与消泡增溶作用增溶作用洗涤作用洗涤作用肥皂、洗涤剂肥皂、
15、洗涤剂化妆品化妆品食品加工食品加工纺织工业纺织工业金属加工金属加工石油、建筑石油、建筑功能功能应用应用润湿作用润湿作用润湿润湿是固体表面的一种流体被另一种流体所取代的过程是固体表面的一种流体被另一种流体所取代的过程接触角的示意图：coss gs ll gYoung方程（杨氏方程）方程（杨氏方程）:lsgANM s-l s-g l-g 接触角接触角越小，润湿和渗透作用越好；越小，润湿和渗透作用越好；90不润湿不润湿 10.110.050.10.05乳白色乳状液乳白色乳状液蓝白色乳状液蓝白色乳状液灰色半透明液灰色半透明液透明液透明液改善改善水水蛋白质蛋白质脂肪脂肪糖类糖类乳化剂乳化剂水水蛋白质蛋白
16、质脂肪脂肪糖类糖类乳化剂乳化剂乳化现象乳化现象油油水水乳乳化化剂剂乳乳化化液液油油水水乳化剂的作用乳化剂的作用表面活性剂表面活性剂在分散相表面在分散相表面形成保护膜形成保护膜降低界面张力降低界面张力界面张力界面张力使物体保持最小表面积的趋势使物体保持最小表面积的趋势10ml油油分散分散0.1um小油滴小油滴300m2100万倍万倍面积面积乳状液的类型及形成乳状液的类型及形成1 乳状液的类型和鉴别乳状液的类型和鉴别1 水包油水包油 O / W2 油包水油包水 W / O3 套圈型套圈型 强烈振荡强烈振荡油油水水水包油型水包油型(O/W)油包水型油包水型(W/O)天然乳化液天然乳化液人工乳化液人工
17、乳化液牛奶牛奶油包水（油包水（W/O）型）型奶油奶油水包油（水包油（O/W）型）型乳乳多重型（多重型（W/O/W）型）型冰淇淋冰淇淋椰奶椰奶 乳状液类型的鉴别：乳状液类型的鉴别：稀释法：稀释法： 水包油型乳状液能与水混溶；油包水型乳状液水包油型乳状液能与水混溶；油包水型乳状液能与油混溶。能与油混溶。电导法：电导法： 利用水和油的电导率相差很大的原理。利用水和油的电导率相差很大的原理。 水包油型乳状液电导率大，可使电路中串联的水包油型乳状液电导率大，可使电路中串联的氖灯发光。氖灯发光。 染色法：染色法：加入加入“苏丹苏丹III”：“苏丹苏丹III”为油溶性染料。在乳为油溶性染料。在乳状液加入少量
18、状液加入少量“苏丹苏丹III”染料，染料，油包水油包水乳状液整体乳状液整体呈红色；呈红色；水包油水包油乳状液，染料保持原状。乳状液，染料保持原状。加入加入亚甲基蓝亚甲基蓝：亚甲基蓝为水溶性亚甲基蓝为水溶性。在乳状液加在乳状液加入少量入少量亚甲基蓝亚甲基蓝染料，染料，水包油水包油乳状液整体呈蓝色；乳状液整体呈蓝色；油包水油包水乳状液染料保持原状。乳状液染料保持原状。检验检验O/W乳状液乳状液加入水溶性染料加入水溶性染料如亚甲基蓝，说如亚甲基蓝，说明水是连续相。明水是连续相。加入油溶性的加入油溶性的染料红色苏丹染料红色苏丹，说明油是，说明油是不连续相。不连续相。另另外，还有滤纸濡湿法。外，还有滤纸
19、濡湿法。影响乳状液稳定性的因素影响乳状液稳定性的因素有有两相界面存在两相界面存在是热力学是热力学不不稳定体系稳定体系 1 表面张力表面张力 2 界面膜的性质界面膜的性质 3 界面电荷界面电荷 4 乳状液分散介质的黏度乳状液分散介质的黏度 5 固体粉末的加入固体粉末的加入乳化剂可以乳化剂可以降低降低两相之间的两相之间的表面张力表面张力，使形成的乳状，使形成的乳状液保持稳定，并通过形成液保持稳定，并通过形成单分子界面膜单分子界面膜及空间的或静及空间的或静电阻挡层，防止乳化粒子聚集，提高乳液稳定性。电阻挡层，防止乳化粒子聚集，提高乳液稳定性。 1 表面张力表面张力 为使乳状液体系较长时间的稳定，为使
20、乳状液体系较长时间的稳定，需要加入降低界面能的第需要加入降低界面能的第3种成分，种成分，使其在热力学上是稳定的，这第使其在热力学上是稳定的，这第3种成分称为乳化剂。种成分称为乳化剂。 2 界面膜的性质界面膜的性质 亲油基和亲水基与所亲合的基团结构越亲油基和亲水基与所亲合的基团结构越相似相似，则他们的亲合性越好。则他们的亲合性越好。 在乳化液中，乳化剂分子为在乳化液中，乳化剂分子为求自身的稳定状态，在油水两相求自身的稳定状态，在油水两相的的界面界面上，乳化剂分子上，乳化剂分子亲油基亲油基伸伸入油相，入油相，亲水基亲水基伸入水相，伸入水相，这样，不但乳化剂自身处于稳定状态，而且在客观这样，不但乳化
21、剂自身处于稳定状态，而且在客观上又改变了油、水界面原来的特性，使其中一相能上又改变了油、水界面原来的特性，使其中一相能在另一相中均匀地分散，形成了在另一相中均匀地分散，形成了稳定的乳化液稳定的乳化液。 亲水基位置在亲油基链一端的乳化剂比亲水基靠近亲水基位置在亲油基链一端的乳化剂比亲水基靠近亲油基链中间的乳化剂亲水性要好。亲油基链中间的乳化剂亲水性要好。分子量分子量大大的乳化分散能力的乳化分散能力比分子量比分子量小小的好的好4 乳状液分散介质的黏度乳状液分散介质的黏度5 固体粉末的加入固体粉末的加入乳化剂的破乳乳化剂的破乳有有两相界面存在两相界面存在是热力学是热力学不不稳定体系稳定体系物理法物理
22、法 ： 离心法离心法 电沉积法电沉积法 超声波法超声波法 过滤法过滤法化学法：化学法：破乳剂破乳剂 顶替作用顶替作用 湿润作用湿润作用 絮凝作用絮凝作用破坏界面膜破坏界面膜乳化和破乳的应用乳化和破乳的应用农药生产、金属加工、沥青乳化农药生产、金属加工、沥青乳化食品、化妆品食品、化妆品原油开采原油开采增溶作用增溶作用 Solubilization表面活性剂表面活性剂在水溶液中达到在水溶液中达到临界临界胶束浓度胶束浓度后，一些水不溶性或微后，一些水不溶性或微溶性物质在胶束溶液中的溶解度溶性物质在胶束溶液中的溶解度可显著增加并形成透明胶体溶液，可显著增加并形成透明胶体溶液，这种作用即这种作用即增溶作
23、用增溶作用。 s / 溶解度溶解度C / % cmc增溶作用的方式增溶作用的方式1 1 非极性分子在胶束内的增溶非极性分子在胶束内的增溶在胶束内部，被增在胶束内部，被增容的物质完全处于容的物质完全处于非极性环境中。非极性环境中。2 2 在表面活性剂分子间的增溶在表面活性剂分子间的增溶 分子结构与表面活性剂分子结构与表面活性剂类似的极性有机化合物类似的极性有机化合物栅栏之间甚至拉入内部。栅栏之间甚至拉入内部。3 在胶束表面的吸附增溶在胶束表面的吸附增溶既不溶于水也不溶于油既不溶于水也不溶于油的小分子极性有机化合的小分子极性有机化合物在胶束表面增容物在胶束表面增容4 聚氧乙烯基间的增溶聚氧乙烯基间
24、的增溶以聚氧乙烯基为亲水基以聚氧乙烯基为亲水基的非离子表面活性剂包的非离子表面活性剂包裹在胶束外层的长链中裹在胶束外层的长链中 增溶作用的应用增溶作用的应用乳液聚合乳液聚合开采石油开采石油胶片生产胶片生产洗涤剂洗涤剂增溶作用的应用增溶作用的应用在在乳液聚合乳液聚合中的应用中的应用 乳液聚合是使原料分散于水中形成乳状乳液聚合是使原料分散于水中形成乳状液，在引发剂作用下进行聚合。原料单体在液，在引发剂作用下进行聚合。原料单体在表面活性剂水溶液中乳化，处于表面活性剂水溶液中乳化，处于3种状态：种状态：在在乳状液滴中，溶于水中，增溶于胶束中。乳状液滴中，溶于水中，增溶于胶束中。 使用水溶性引发剂时，在
25、水相中引发反使用水溶性引发剂时，在水相中引发反应，聚合反应在胶束中进行，分散于水相中应，聚合反应在胶束中进行，分散于水相中的乳状液滴仅作为提供反应原料的储库。的乳状液滴仅作为提供反应原料的储库。 在石油生产中的应用在石油生产中的应用 借助增溶作用可提高石油的采收率，其有效借助增溶作用可提高石油的采收率，其有效办法是将粘附在岩层砂石上的油办法是将粘附在岩层砂石上的油“驱赶驱赶”出来，出来，即所谓即所谓“驱油驱油”。 利用表面活性剂在溶液中形成胶束的性质，利用表面活性剂在溶液中形成胶束的性质，将表面活性剂、助剂（醇类起促进胶束形成作将表面活性剂、助剂（醇类起促进胶束形成作用）和油混合在一起，经搅动
26、，形成均匀的用）和油混合在一起，经搅动，形成均匀的“胶束溶液胶束溶液”。该溶液能溶解原油，很好的润。该溶液能溶解原油，很好的润湿岩层，遇水不分层，当流过石岩层时能有效湿岩层，遇水不分层，当流过石岩层时能有效地洗下粘附在砂石上的原油，从而达到提高石地洗下粘附在砂石上的原油，从而达到提高石油的采收的目的。油的采收的目的。起泡和消泡作用起泡和消泡作用 打开啤洒、香槟瓶即有大量泡打开啤洒、香槟瓶即有大量泡沫出现等，沫出现等，液体泡沫。液体泡沫。 人们通常所说的泡沫多指人们通常所说的泡沫多指 面包、蛋糕等弹性大的物质以及面包、蛋糕等弹性大的物质以及泡沫塑料、饼干等为泡沫塑料、饼干等为固体泡沫。固体泡沫。
27、 液体泡沫液体泡沫“泡泡”就是由液体薄膜包围着气体。就是由液体薄膜包围着气体。泡沫的形成及其稳定性泡沫的形成及其稳定性“泡沫泡沫”是气体分散于液体中的分散体系。是气体分散于液体中的分散体系。ABC表面活性剂的起泡和稳定作用表面活性剂的起泡和稳定作用在肥皂水里加入一小匙的在肥皂水里加入一小匙的砂糖砂糖或少许的或少许的茶叶茶叶，放在，放在阴暗处过夜后，就会发现阴暗处过夜后，就会发现这种肥皂水吹出来的泡泡这种肥皂水吹出来的泡泡颜色不但鲜艳，而且比较颜色不但鲜艳，而且比较不容易破裂。不容易破裂。肥皂，热水肥皂，热水1 表面张力表面张力2 界面膜的性质界面膜的性质3 表面张力的修复作用表面张力的修复作用
28、4 表面电荷表面电荷5 泡内气体的扩散泡内气体的扩散泡沫的稳定性与那些条件相关呢？泡沫的稳定性与那些条件相关呢？1 降低局部表面张力降低局部表面张力2 破坏界面膜的弹性破坏界面膜的弹性 使其失去自动修复作用使其失去自动修复作用3 降低膜黏度降低膜黏度4 固体颗粒固体颗粒总之：液膜的强度最重要。在制在制糖糖、制、制药药、微生物微生物工程、发酵工程、发酵酿造酿造工业工业以及以及减压蒸馏减压蒸馏、溶液、溶液浓缩浓缩和机械和机械洗涤洗涤过程中过程中泡沫太多，要加入适当的表面活性剂降低薄泡沫太多，要加入适当的表面活性剂降低薄膜强度，消除气泡，防止事故。膜强度，消除气泡，防止事故。表面活性剂的消泡作用表面
29、活性剂的消泡作用消消 泡泡 剂剂1 降低局部表面张力降低局部表面张力2 破坏界面膜的弹性破坏界面膜的弹性 使其失去自动修复作用使其失去自动修复作用3 降低膜黏度降低膜黏度4 固体颗粒固体颗粒1 天然油脂、矿物油天然油脂、矿物油2 固体颗粒固体颗粒3 合成表面活性剂合成表面活性剂消泡剂消泡剂是指能够破除已经存在的泡沫的物质。是指能够破除已经存在的泡沫的物质。抑泡剂抑泡剂是指能够阻止泡沫的产生的物质。是指能够阻止泡沫的产生的物质。 无论是无论是消泡剂消泡剂或是或是抑泡剂抑泡剂，都是，都是易于在溶液表面铺展易于在溶液表面铺展的液体的液体。当消泡剂吸附、铺展于液膜上时，液膜的局部。当消泡剂吸附、铺展于
30、液膜上时，液膜的局部表面张力便降低，同时带走液膜下层邻近液体，导致液表面张力便降低，同时带走液膜下层邻近液体，导致液膜变薄，泡沫破裂。膜变薄，泡沫破裂。 消泡剂消泡剂在溶液表面上铺展得越快，则液膜变得越在溶液表面上铺展得越快，则液膜变得越薄，消泡作用也就越强。一般要求具有消泡能力的薄，消泡作用也就越强。一般要求具有消泡能力的液体具有足够低的表面张力，以便它们能够在已有液体具有足够低的表面张力，以便它们能够在已有的或将要有的泡膜上自动铺展。的或将要有的泡膜上自动铺展。 有机极性化合物类有机极性化合物类消泡剂消泡剂，如脂肪酸及脂肪酸酯、，如脂肪酸及脂肪酸酯、磷酸酯等广泛用于纤维、涂料、金属、元机药
31、品和磷酸酯等广泛用于纤维、涂料、金属、元机药品和发酵等工业，某些多元醇脂肪酸酯是无毒性的，可发酵等工业，某些多元醇脂肪酸酯是无毒性的，可用作食品添加剂，故对食品制造和食品发酵工业十用作食品添加剂，故对食品制造和食品发酵工业十分有用。分有用。 1 天然油脂、矿物油天然油脂、矿物油2 固体颗粒固体颗粒 有机硅类有机硅类(主要是烷基硅油主要是烷基硅油)消泡剂具有良好的消消泡剂具有良好的消泡能力和抑泡能力，其泡能力和抑泡能力，其表面张力很低，容易吸附表面张力很低，容易吸附于表面，在液面上易铺展且形成的表面膜强度不于表面，在液面上易铺展且形成的表面膜强度不高。高。硅油不仅用于水溶液体系，对于非水体系也硅
32、油不仅用于水溶液体系，对于非水体系也有效。而且用量较少。这类消泡剂广泛用于纤维、有效。而且用量较少。这类消泡剂广泛用于纤维、涂料、发酵等各工业部门，但其价格较高。涂料、发酵等各工业部门，但其价格较高。 聚醚型聚醚型非离子表面活性剂非离子表面活性剂的起泡能力较差，多的起泡能力较差，多是低泡型表面活性剂，有些甚至是很好的消泡剂是低泡型表面活性剂，有些甚至是很好的消泡剂和抑泡剂。和抑泡剂。3 合成表面活性剂合成表面活性剂起泡和消泡的应用起泡和消泡的应用1 起泡作用在灭火中的应用起泡作用在灭火中的应用燃烧的条件：燃烧的条件：温度温度氧气氧气如何灭火呢？如何灭火呢？由于泡沫中所含水分的由于泡沫中所含水分
33、的冷却冷却效果，以及在效果，以及在火苗表面上覆盖的泡沫层，胶束膜或凝胶火苗表面上覆盖的泡沫层，胶束膜或凝胶层，使火苗和氧层，使火苗和氧隔绝隔绝，而起到灭火作用。，而起到灭火作用。作为抗静电整理剂，预防静电火花点火源作为抗静电整理剂，预防静电火花点火源 核心内容核心内容 钻井液的流变性能钻井液的流变性能 钻井液处理剂钻井液处理剂钻井液的造壁性钻井液的造壁性 钻井液体系钻井液体系2 起泡作用在原油开采中的应用起泡作用在原油开采中的应用钻井液的主要作用（简图）钻井液的主要作用（简图）携带、悬浮岩屑携带、悬浮岩屑控制压力控制压力形成泥饼形成泥饼破岩、清岩破岩、清岩保护油气层保护油气层传递水功率传递水功
34、率钻井液功用类型组成钻井液功用类型组成钻井液钻井液 凡钻进中一切有助于从井眼产生和清凡钻进中一切有助于从井眼产生和清除钻屑的流体（液、气、液除钻屑的流体（液、气、液+气）。气）。广义钻井液广义钻井液 一切与产层接触的流体（各种盐一切与产层接触的流体（各种盐水、聚合物溶液、钻井液、泡沫等）。水、聚合物溶液、钻井液、泡沫等）。狭义钻井液狭义钻井液 钻开油气层的钻井液。钻开油气层的钻井液。洗涤剂中通常要加入多种洗涤剂中通常要加入多种辅助成分辅助成分，增加对被，增加对被清洗物体的润湿作用，又要有清洗物体的润湿作用，又要有起泡、增白、占起泡、增白、占领清洁表面领清洁表面不被再次污染等功能。不被再次污染等
35、功能。洗涤和去污作用洗涤和去污作用 洗涤体系是复杂的多相分散体系，洗涤体系是复杂的多相分散体系，润湿、渗透、润湿、渗透、吸附、乳化、分散、增溶、解吸、起泡吸附、乳化、分散、增溶、解吸、起泡等等的物等等的物理的化学的过程理的化学的过程加入表面活性剂后，加入表面活性剂后，憎水基团朝向织物表憎水基团朝向织物表面和吸附在污垢上，面和吸附在污垢上，使污垢逐步脱离表面。使污垢逐步脱离表面。污垢悬在水中或随泡污垢悬在水中或随泡沫浮到水面后被去除，沫浮到水面后被去除，洁净表面被活性剂分洁净表面被活性剂分子占领。子占领。其中占主要成分的表面活性剂的去污过程可用其中占主要成分的表面活性剂的去污过程可用示意图说明：
36、示意图说明：作为一良好的洗涤剂应具备如下条件：作为一良好的洗涤剂应具备如下条件： 良好的润湿性能以使洗涤剂能与待清洁的良好的润湿性能以使洗涤剂能与待清洁的表面紧密地接触表面紧密地接触 具有将油垢移入本体溶液的能力。具有将油垢移入本体溶液的能力。 具有溶解或分散已被移去的油垢防止其重具有溶解或分散已被移去的油垢防止其重新沉积于固体表面或形成浮垢的能力。新沉积于固体表面或形成浮垢的能力。 表面活性剂在洗涤剂中具有两个基本表面活性剂在洗涤剂中具有两个基本作用：作用：一一 降低污垢与物体表面的结合力，具有降低污垢与物体表面的结合力，具有促使污垢脱离物体表面的能力；促使污垢脱离物体表面的能力；二二 具有
37、防止污垢再沉积的功能。具有防止污垢再沉积的功能。表面活性剂在洗涤剂中的应用表面活性剂在洗涤剂中的应用由于由于阴离子表面活性阴离子表面活性剂剂伴生泡沫丰富且脱伴生泡沫丰富且脱脂力低，洗涤手感好脂力低，洗涤手感好，常用于丝毛织物和，常用于丝毛织物和地毯及玻璃器皿的清地毯及玻璃器皿的清洗。其使用洗。其使用缺点缺点是对是对钙镁离子钙镁离子的作用较为的作用较为敏感。在高硬度水中敏感。在高硬度水中的去污力显著下降。的去污力显著下降。0 100 200 3009080706050去污力/%水的硬度（水的硬度（CaCO3）/10-6阴离子表面活性剂的去污力阴离子表面活性剂的去污力1234LAS是各类洗涤剂中使
38、用范围最广用量最大是各类洗涤剂中使用范围最广用量最大的阴离子表面活性剂品种。由于目前多采用的阴离子表面活性剂品种。由于目前多采用万吨级的工业生产装置，因此产品来源稳定万吨级的工业生产装置，因此产品来源稳定，价格较低。最常用的，价格较低。最常用的LAS是是直链十二烷基直链十二烷基苯磺酸钠苯磺酸钠。涂料涂料墨水墨水消字液消字液改正液改正液分散的作用分散的作用感光材料感光材料纳米材料纳米材料钻井泥浆钻井泥浆油墨油墨絮凝的作用絮凝的作用废水、污水的处理废水、污水的处理聚丙烯酰胺共聚物阳离子絮凝剂聚丙烯酰胺共聚物阳离子絮凝剂 聚乙烯醇聚乙烯醇定义：能定义：能降低降低纤维间的纤维间的摩擦系数摩擦系数，使纤
39、维，使纤维制品增加柔软性的特殊表面活性剂；制品增加柔软性的特殊表面活性剂；原理：纤维在使用某种含表面活性剂为主原理：纤维在使用某种含表面活性剂为主要成分的油剂后，纤维就具有良好的亲水要成分的油剂后，纤维就具有良好的亲水性，且表面活性剂的亲水端排列在纤维的性，且表面活性剂的亲水端排列在纤维的表面，减少了纤维表面的摩擦而产生柔软表面，减少了纤维表面的摩擦而产生柔软平滑作用；平滑作用；附加性质：附加性质：柔软平滑作用柔软平滑作用抗静电作用抗静电作用具有抗静电作用的表面活性剂称为具有抗静电作用的表面活性剂称为抗静电剂抗静电剂；原理：原理： 亲水性膜亲水性膜吸收空气中的水分，因此好像物体表吸收空气中的水
40、分，因此好像物体表面多了一层面多了一层水层水层，产生的，产生的静电易于传递到大气中静电易于传递到大气中，从而从而降低了物体表面的电荷降低了物体表面的电荷； 疏水基吸附在物体表面，亲水基趋向空气形成疏水基吸附在物体表面，亲水基趋向空气形成一层亲水性膜，由于一层亲水性膜，由于单分子膜单分子膜可可降低降低合成纤维的合成纤维的摩擦系数摩擦系数从而从而难以产生静电难以产生静电；杀菌作用杀菌作用定义：能与蛋白质发生作用的一类表面活定义：能与蛋白质发生作用的一类表面活性剂；性剂；杀菌机理：首先表面活性剂吸附于菌体，杀菌机理：首先表面活性剂吸附于菌体，然后浸透菌体的细胞膜并破坏之；然后浸透菌体的细胞膜并破坏之
41、； 以阳离子表面活性剂和两性表面活性剂以阳离子表面活性剂和两性表面活性剂为主；如烷基二甲基苄铵盐，烷基三甲基为主；如烷基二甲基苄铵盐，烷基三甲基铵盐、聚氨基单羧酸类等；铵盐、聚氨基单羧酸类等；带苄基的季胺氯化物；改变烷基的碳原子数，带苄基的季胺氯化物；改变烷基的碳原子数，杀菌力会有很大的改变，一般以杀菌力会有很大的改变，一般以12121414为宜，为宜，1010的水溶液的杀菌力大于苯酚的水溶液的杀菌力大于苯酚50507070倍；倍；匀染作用匀染作用 在印染工业中，以达到在印染工业中，以达到均匀染色均匀染色为目为目的的表面活性剂称为匀染剂；的的表面活性剂称为匀染剂；达到均匀染色的两种途径：达到均
42、匀染色的两种途径：降低染色速度，使染料分子与纤维缓慢接触；降低染色速度，使染料分子与纤维缓慢接触； 对已发生不匀染色的织物，能使深色部分的染对已发生不匀染色的织物，能使深色部分的染料分子向浅色部分迁移，称为料分子向浅色部分迁移，称为“移染移染”（1）亲纤维匀染剂）亲纤维匀染剂 表面活性剂与纤维的吸附亲和力较大，染料只表面活性剂与纤维的吸附亲和力较大，染料只能在匀染剂后追踪，延长染色时间达到缓染的目的，能在匀染剂后追踪，延长染色时间达到缓染的目的，在染色工艺完成后，染料不能再移动。在染色工艺完成后，染料不能再移动。（2）亲染料匀染剂）亲染料匀染剂表面活性剂与染料有较大亲和力，在染色时可拉表面活性
43、剂与染料有较大亲和力，在染色时可拉住染料分子，达到缓染目的，同时亦可移染；住染料分子，达到缓染目的，同时亦可移染；PAN使用的阳使用的阳离子型匀染剂离子型匀染剂聚乙二醇类非离聚乙二醇类非离子表面活性剂子表面活性剂1表面活性剂要易于生物降解，原料可再生，广泛使用表面活性剂要易于生物降解，原料可再生，广泛使用后，对环境无污染，对人、畜安全温和。后，对环境无污染，对人、畜安全温和。 2表面活性剂要高效、多功能，除有清洁作用外，还要表面活性剂要高效、多功能，除有清洁作用外，还要有抑菌、杀菌、滋润皮肤等作用，并应不断开发新用途。有抑菌、杀菌、滋润皮肤等作用，并应不断开发新用途。3耐硬水、低温洗涤效果好，
44、浓缩的表面活性剂洗涤用耐硬水、低温洗涤效果好，浓缩的表面活性剂洗涤用品是一个发展方向，这包括浓缩洗衣粉和液体洗涤剂。品是一个发展方向，这包括浓缩洗衣粉和液体洗涤剂。 第二节第二节 阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂 它们在整个表面活性剂生产中占有较它们在整个表面活性剂生产中占有较大的比重，世界表面活性剂总产量的大的比重，世界表面活性剂总产量的40%属属于这一类。于这一类。 亲水性基团亲水性基团是是阴离子阴离子的表面活性剂叫的表面活性剂叫阴离子型表面活性剂。阴离子型表面活性剂。磺酸盐型阴离子表面活性剂磺酸盐型阴离子表面活性剂1 十二烷基苯磺酸钠十二烷基苯磺酸钠简称简称LAS，是一种黄色油状液体，经
45、纯化后可形成六角形，是一种黄色油状液体，经纯化后可形成六角形或斜方型薄片状结晶。理想的或斜方型薄片状结晶。理想的LAS结构应该是结构应该是C10C14的的直链烷基，苯环在烷基的第三或第四个碳原子上连接，亲直链烷基，苯环在烷基的第三或第四个碳原子上连接，亲水基为苯环对位水基为苯环对位单磺酸基团单磺酸基团。 LAS溶于水后呈中性，对水的硬度较敏感，对酸溶于水后呈中性，对水的硬度较敏感，对酸碱水解的稳定性好，不易氧化。碱水解的稳定性好，不易氧化。表面活性作用表现为起泡能力强、去污能力高，表面活性作用表现为起泡能力强、去污能力高，易与各种助剂易与各种助剂复配复配，兼容性好，且，兼容性好，且成本较低成本
46、较低，合成合成工艺成熟，因此应用领域广泛。工艺成熟，因此应用领域广泛。 合成方法：合成方法：三氧化硫磺化法三氧化硫磺化法反应原理：反应原理：对设备加工精度及材质均有较高要求，设备对设备加工精度及材质均有较高要求，设备庞杂，造价均在几百万元以上，一般中小型庞杂，造价均在几百万元以上，一般中小型企业和乡镇企业难以实现。企业和乡镇企业难以实现。 发烟硫酸磺化法发烟硫酸磺化法以发烟硫酸作为磺化剂与烷基苯反应如下：以发烟硫酸作为磺化剂与烷基苯反应如下：与三氧化硫磺化相比，发烟硫酸磺化反应速率与三氧化硫磺化相比，发烟硫酸磺化反应速率较易控制，反应放热量也较小，但由于反应过较易控制，反应放热量也较小，但由于
47、反应过程同时生成大量废酸，故生产成本偏高。程同时生成大量废酸，故生产成本偏高。脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠简称AES，淡黄色至无色黏稠液体、活性物含量一般为70，未硫酸化物含量小于2，硫酸钠含量小于2，pH值在78.5之间，总生物降解度大于90，无毒。硫酸酯盐硫酸酯盐 AES在碱性介质中是稳定的，在酸性介质中容易水解，在中性介质中，由于自动催化作用，也会引发水解反应，磷酸盐或柠檬酸盐缓冲剂，防止水解。 AES在碱性介质中是稳定的，易于配成透在碱性介质中是稳定的，易于配成透明溶液；且其丝毫不会受到水硬度的影响，具明溶液；且其丝毫不会受到水硬度的影响，具备了优异的抗钙镁离子作用的能力。售价低，备了优异的
48、抗钙镁离子作用的能力。售价低，去污能力、润湿性、乳化性、钙皂分散性及增去污能力、润湿性、乳化性、钙皂分散性及增溶性等方面都较强，溶性等方面都较强， 因此，因此，AES在近二十年中以惊人的速度迅在近二十年中以惊人的速度迅猛增长，成为阴离子表面活性剂中发展最快的猛增长，成为阴离子表面活性剂中发展最快的一个品种。据统计，一个品种。据统计，19661980年美国年美国AES产产量增长了近量增长了近70倍。在我国情况也基本如此。倍。在我国情况也基本如此。 AES的最主要应用是与的最主要应用是与LAS复配成复配成产轻垢型液体洗涤剂，如产轻垢型液体洗涤剂，如丝毛清洁剂丝毛清洁剂和和餐具清洁剂、洗手液餐具清洁
49、剂、洗手液等。此时，等。此时，AES与与LAS复配在泡沫性、去污性及溶液粘度复配在泡沫性、去污性及溶液粘度等方面均有一定的协同作用。等方面均有一定的协同作用。十二烷基硫酸钠十二烷基硫酸钠月桂醇硫酸钠，简称月桂醇硫酸钠，简称K12白色至微黄色粉末，微有特殊气体，易溶白色至微黄色粉末，微有特殊气体，易溶于水，起泡力强，有优良的乳化能力可作于水，起泡力强，有优良的乳化能力可作为发泡剂用。为发泡剂用。CH3(CH2)11OSO3Na，洗手液配方操作步骤洗手液配方操作步骤1 将将ABS-Na 8g，AES 8g，EDTA 0.5g，苯甲酸，苯甲酸 钠适量，加入钠适量，加入200 mL烧杯中，加水至烧杯中
50、，加水至100 mL，在水中溶解，在在水中溶解，在80下恒温下恒温40min，并缓慢搅拌。，并缓慢搅拌。2 冷却至室温，加入香精，用柠檬酸调冷却至室温，加入香精，用柠檬酸调pH=7。3 用氯化钠调节黏度，按市售标准洗涤剂为标准。用氯化钠调节黏度，按市售标准洗涤剂为标准。 肥皂肥皂脂肪酸盐脂肪酸盐(钠盐为多钠盐为多)，是一种最古，是一种最古老的表面活性剂，现在仍大量应用于日常生活和老的表面活性剂，现在仍大量应用于日常生活和生产中。肥皂比较容易制造，油脂与碱作用即生生产中。肥皂比较容易制造，油脂与碱作用即生成脂肪酸钠与甘油。成脂肪酸钠与甘油。羧酸盐型阴离子表面活性剂羧酸盐型阴离子表面活性剂 (RC