皮革化工材料学.ppt

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1、皮革化工材料学皮革化工材料学学习态度学习态度 1.处理好学习专业课与复习考研的关系。2.为什么选学皮革专业？n态度决定一切态度决定一切学习方法学习方法n思想第一，方法次之，知识再次。思想第一，方法次之，知识再次。n防水防水n防污防污n防滑防滑n纳米结构纳米结构n结构仿生结构仿生n皮革涂饰皮革涂饰注意反应点，注意归纳总结注意反应点，注意归纳总结M65助剂（助剂（65指的是磺氯化的百分比）指的是磺氯化的百分比）反应过程如下（式中反应过程如下（式中Cl2为液氯）：为液氯）：烷基磺胺乙酸钠烷基磺胺乙酸钠缩合缩合中和中和胺化胺化磺氯化磺氯化用作浸水助剂，可促进皮张浸软、浸透，可乳化皮张用作浸水助剂，可促

2、进皮张浸软、浸透，可乳化皮张表面的油脂。是制备合成皮革加脂剂的常用乳化剂。表面的油脂。是制备合成皮革加脂剂的常用乳化剂。本课程的主要任务与目标本课程的主要任务与目标了解了解制革过程中常用基本化工材料的性能和作用制革过程中常用基本化工材料的性能和作用;掌握掌握表面活性剂的基本概念、性质和作用表面活性剂的基本概念、性质和作用;掌握掌握各类皮革加脂剂的性质和作用特点各类皮革加脂剂的性质和作用特点;掌握掌握皮革涂饰所用主要化工材料的性质和作用皮革涂饰所用主要化工材料的性质和作用.本课程不涉及的内容有鞣剂、染料本课程不涉及的内容有鞣剂、染料、酶制剂、酶制剂,将分别在将分别在“鞣制化学鞣制化学”、“染整染

3、整”和和“蛋白质化学蛋白质化学”中讲授中讲授.目录与进度安排目录与进度安排第一章第一章 绪论绪论(1 1)第二章皮革加工的基本化工材料第二章皮革加工的基本化工材料(1 1)第三章第三章 表面活性剂与皮革助剂表面活性剂与皮革助剂(1212)第四章第四章 加脂助剂化学加脂助剂化学(8 8)第五章第五章 涂饰材料化学涂饰材料化学(8 8)1.1.11.1.1皮革加工的工艺流程皮革加工的工艺流程 生皮生皮浸水浸水去肉去肉脱脂脱脂脱毛脱毛浸碱浸碱 膨胀膨胀脱灰脱灰软化软化浸酸浸酸鞣制鞣制剖层剖层削匀削匀复鞣复鞣中和中和染色加油染色加油填充填充干燥干燥整理整理涂饰涂饰成品皮革成品皮革1 绪论1.1.21.

4、1.2皮革的加工过程皮革的加工过程准备工程准备工程除去生皮中的制革无用物除去生皮中的制革无用物(如毛、表皮、脂如毛、表皮、脂肪、纤维间质、皮下组织等肪、纤维间质、皮下组织等)、松散胶原纤维，为鞣制、松散胶原纤维，为鞣制作准备；作准备；鞣制工程鞣制工程它是使生皮变为革的质变过程，是整个皮它是使生皮变为革的质变过程，是整个皮革加工过程的关键，鞣制后的革可获得一系列的鞣制革加工过程的关键，鞣制后的革可获得一系列的鞣制效应；效应；整理工程整理工程通过一系列皮革化学品的作用及各种机械通过一系列皮革化学品的作用及各种机械加工使皮革获得各种各样的使用价值。加工使皮革获得各种各样的使用价值。皮皮革革化化工工材

5、材料料表面活性剂与功能性助剂表面活性剂与功能性助剂酶制剂酶制剂加脂剂加脂剂涂饰剂涂饰剂鞣剂鞣剂染料染料基本化料基本化料1.21.2皮革化工材料的分类皮革化工材料的分类1.31.3整饰材料在皮革生产中的地位整饰材料在皮革生产中的地位制革工业是我国皮革工业的主体。制革工业是我国皮革工业的主体。制革工艺、机械设备制革工艺、机械设备和皮革整饰材料和皮革整饰材料是制革工业的是制革工业的三大领域三大领域，三位一体，三位一体，协同发展，其中，皮化材料几乎应用于制革生产的全协同发展，其中，皮化材料几乎应用于制革生产的全过程。过程。皮革整饰材料皮革工艺技术革新和皮革质量上已成为档皮革整饰材料皮革工艺技术革新和皮

6、革质量上已成为档次的关键，已成为影响皮革工业可持续发展的重要因次的关键，已成为影响皮革工业可持续发展的重要因素，在皮革生产中正在起着越来越重要的作用。素，在皮革生产中正在起着越来越重要的作用。过去，皮革行业有一句行话过去，皮革行业有一句行话“好皮出在灰缸里好皮出在灰缸里”，也就是说浸灰碱膨胀的好坏决定成品革也就是说浸灰碱膨胀的好坏决定成品革质量的优劣。现在，制革认识认为，鞣前各质量的优劣。现在，制革认识认为，鞣前各工序的正确控制依然重要，但工序的正确控制依然重要，但鞣后的复鞣和鞣后的复鞣和染整工艺（点金术）染整工艺（点金术）更为重要。更为重要。蓝湿革以前质量差别不大，主要差距在蓝湿革以前质量差

7、别不大，主要差距在鞣后工鞣后工序化料质量较差序化料质量较差。狄原长一（日）。狄原长一（日）1.41.4整饰材料的发展现状整饰材料的发展现状1.4.11.4.1国内外整饰材料的发展现状之国内外整饰材料的发展现状之我国概况我国概况经多年的研发与推广，国产的经多年的研发与推广，国产的ARTART、MTAMTA、CARCAR、RERE等树脂鞣剂，等树脂鞣剂，SESE、SCFSCF等加脂剂，水乳型聚等加脂剂，水乳型聚氨酯涂饰剂、无酪素颜料膏、皮革专用染料等氨酯涂饰剂、无酪素颜料膏、皮革专用染料等在市场占有一定比例，其中不少新产品已达到在市场占有一定比例，其中不少新产品已达到国际先进或领先水平。国际先进或

8、领先水平。1.4.21.4.2国内外整饰材料的发展现状之国内外整饰材料的发展现状之国外概况国外概况在国际市场上，从事皮革整饰材料生产的公司约在国际市场上，从事皮革整饰材料生产的公司约20002000多家，主要集中在德国、瑞士、意大利、多家，主要集中在德国、瑞士、意大利、荷兰、美国等西方国家。荷兰、美国等西方国家。德国的巴斯夫德国的巴斯夫(BASF)(BASF)公司、公司、拜耳拜耳(Bayer)(Bayer)公司、公司、汤普勒汤普勒(Trumpler)(Trumpler)公司、波美公司、波美(Bohme)(Bohme)公司、公司、希伦赛勒赫希伦赛勒赫(schill-Seilacher)(schi

9、ll-Seilacher)公司等；公司等；美国的美国的罗姆罗姆哈斯哈斯(Rohm&Haas)(Rohm&Haas)公司公司、贝克曼贝克曼实验室实验室(Buckman Laboratories)(Buckman Laboratories)等；等；英国的霍森英国的霍森(Hodgson)(Hodgson)；荷兰的斯塔尔荷兰的斯塔尔(Stahl)(Stahl)公司；公司；由瑞士、德国等公司联合组建的科莱恩由瑞士、德国等公司联合组建的科莱恩(Clariant)(Clariant)公司、德瑞公司、德瑞(TFL)(TFL)公司等公司等拜耳公司（拜耳公司（BayerBayer）所生产的所生产的铬鞣剂铬鞣剂世界

10、闻名，所生产世界闻名，所生产的双氰胺复鞣剂、植物速鞣剂、聚氨酯成膜剂、硝化的双氰胺复鞣剂、植物速鞣剂、聚氨酯成膜剂、硝化 棉光亮剂、移膜革的粘合剂等都是世界首创。棉光亮剂、移膜革的粘合剂等都是世界首创。巴斯夫公司（巴斯夫公司（BasfBasf）生产生产全套皮革化学品全套皮革化学品，每，每1 12 2年都年都有醛类鞣剂、铝鞣剂、酪素涂饰剂、耐光的光亮剂、有醛类鞣剂、铝鞣剂、酪素涂饰剂、耐光的光亮剂、密胺复鞣剂等新产品面世。密胺复鞣剂等新产品面世。赫斯特赫斯特(Hoechst)(Hoechst)公司公司的皮革部主要以生产加脂剂、湿的皮革部主要以生产加脂剂、湿加工助剂为主，其加工加工助剂为主，其加工

11、爬行动物皮爬行动物皮的材料驰名世界。的材料驰名世界。汤普勒汤普勒(Trumpler)(Trumpler)公司公司是目前世界上最有名的是目前世界上最有名的加脂剂加脂剂生生产厂商。生产的加脂剂产量居世界第三名。产厂商。生产的加脂剂产量居世界第三名。科莱恩科莱恩(Clariant)(Clariant)公司公司：瑞士山德士：瑞士山德士(Sandoz)(Sandoz)公公司的精细化工与专门化学部司的精细化工与专门化学部(包括皮革部包括皮革部)和赫和赫斯特公司的皮革部先后加入了科莱恩斯特公司的皮革部先后加入了科莱恩(Clariant)(Clariant)公司，使科莱恩皮化产品的生产和公司，使科莱恩皮化产品

12、的生产和销售额进入了世界前列。销售额进入了世界前列。德瑞德瑞(TFL)(TFL)皮革化工公司也于皮革化工公司也于19961996年元旦宣告成年元旦宣告成立。它是由汽巴立。它是由汽巴(Ciba)(Ciba)公司的皮革部与德国公司的皮革部与德国罗姆罗姆(Rohm)(Rohm)公司和斯托毫森公司和斯托毫森(Stockhausen)(Stockhausen)公司的皮革部联合组建而成的，使得德瑞公公司的皮革部联合组建而成的，使得德瑞公司能够以原罗姆公司的酶制剂、汽巴公司的司能够以原罗姆公司的酶制剂、汽巴公司的染料及其它助剂和含铬合成鞣剂以及斯托毫染料及其它助剂和含铬合成鞣剂以及斯托毫森公司的加脂剂和树脂

13、鞣剂为优势去占领竞森公司的加脂剂和树脂鞣剂为优势去占领竞争日益激烈的皮革化学品市场。争日益激烈的皮革化学品市场。1.51.5整饰材料的研究方向和发展趋势整饰材料的研究方向和发展趋势1.1.新型高吸收、高活性铬鞣助剂新型高吸收、高活性铬鞣助剂。2.2.绿色环保型新鞣剂绿色环保型新鞣剂，如改性植物鞣剂、改性淀粉鞣剂、合成树脂鞣剂、新型高分子鞣剂等。3.3.具有加脂、防水功能的树脂复鞣剂具有加脂、防水功能的树脂复鞣剂。4.4.功能性加脂剂功能性加脂剂：如防水加脂剂、耐洗加脂剂、低雾耐光性加脂剂、防油加脂剂、天然磷脂加脂剂以及生物降解加脂剂等。5.5.无致癌专用染料、耐水洗染料；高效固无致癌专用染料、

14、耐水洗染料；高效固色剂及染色废液净化剂。色剂及染色废液净化剂。6.6.水溶性聚氨酯涂饰剂、水溶性改性硝化棉光油、水溶性聚氨酯涂饰剂、水溶性改性硝化棉光油、水溶性聚氨酯光油水溶性聚氨酯光油。7.7.高性能涂饰助剂高性能涂饰助剂，如代替甲醛的蛋白质成膜材，如代替甲醛的蛋白质成膜材料交联剂、与水溶性聚氨酯涂饰剂配套的交联料交联剂、与水溶性聚氨酯涂饰剂配套的交联剂、涂层手感改善剂等。剂、涂层手感改善剂等。8.8.安全无毒、可生物降解的安全无毒、可生物降解的表面活性剂、脱脂剂表面活性剂、脱脂剂等、高效低毒原料皮防腐剂等、高效低毒原料皮防腐剂等。等。9.9.制革湿加工酶制剂制革湿加工酶制剂。如可用于浸水、

15、脱脂、脱。如可用于浸水、脱脂、脱毛、脱灰、软化等工序的酶制剂等。毛、脱灰、软化等工序的酶制剂等。10.10.适用于家具革、坐垫革生产的具有适用于家具革、坐垫革生产的具有低雾、耐低雾、耐光、耐摩擦光、耐摩擦等性能的助剂、复鞣剂、加脂剂、等性能的助剂、复鞣剂、加脂剂、涂饰剂等。涂饰剂等。参考资料1.1.皮皮革革化化工工材材料料的的生生产产及及应应用用.李李广广平平.北北京京：中中国国轻轻工工业业出出版版社社,1981,19812.2.皮皮革革化化工工材材料料化化学学与与应应用用原原理理.李李广广平平.北北京京：中中国国轻轻工工业业出出版社版社,1997,19973.3.制制革革化化工工材材料料手手

16、册册.丹丹东东市市轻轻化化工工研研究究所所.北北京京：中中国国轻轻工工业出版社业出版社,1988,19884.4.制制革革工工艺艺及及材材料料学学（下下册册）.温温祖祖谋谋.北北京京：中中国国轻轻工工业业出出版版社社,1981,19815.5.皮皮革革的的染染整整.张张廷廷有有，王王照照临临.成成都都：成成都都科科技技大大学学出出版版社社，199019906.6.皮皮化化材材料料生生产产的的理理论论与与实实践践.沈沈一一丁丁.西西安安：陕陕西西科科学学技技术术出出版社版社,1994,19947.7.高高分分子子科科学学与与皮皮革革化化学学品品.沈沈一一丁丁，李李小小瑞瑞.西西安安：陕陕西西科科

17、学学技术出版社技术出版社,1994,19948.8.国国外外皮皮革革化化工工材材料料手手册册.丁丁海海燕燕.北北京京：中中国国轻轻工工业业出出版版社社,1995,19959.9.皮皮革革工工业业手手册册皮皮革革化化工工材材料料分分册册.孙孙国国瑞瑞等等.北北京京：中中国国轻轻工业出版社工业出版社,2000,200010.10.表表面面活活性性剂剂及及其其在在皮皮革革工工业业中中的的应应用用原原理理与与技技术术.王王学学川川 .西安：陕西科技出版社，西安：陕西科技出版社，2002 2002 11.11.精精细细化化学学品品系系列列丛丛书书皮皮革革化化学学品品.周周华华龙龙等等.北北京京：中中国国

18、物资出版社，物资出版社，1999199912.12.皮革化学品手册皮革化学品手册.石碧石碧.北京：中国轻工业出版社北京：中国轻工业出版社,1996,1996 第二章第二章 皮革用基本化工材料皮革用基本化工材料2.1皮革生产中常用的酸皮革生产中常用的酸2.1.1皮革常用酸分类皮革常用酸分类2.1.2酸在制革生产中的应酸在制革生产中的应用用原料皮的防腐、保存作为浸水添加剂用作脱灰剂浸酸配制铬鞣液及用作蒙囿剂调节植物鞣液的pH值及植鞣革的漂洗固色固油2.22.2皮革生产中常用的碱皮革生产中常用的碱2.2.12.2.1皮革常用碱分类皮革常用碱分类2.2.22.2.2碱在制革生产中的应用碱在制革生产中的

19、应用用做干皮的浸水助剂生皮脱脂生皮碱膨胀与碱法脱毛浸酸裸皮的去酸提高铬鞣液的碱度铬鞣革的中和阴离子染料染铬鞣革时的缓染剂2.32.3皮革生产中常用的盐皮革生产中常用的盐2.3.12.3.1皮革常用盐分类皮革常用盐分类2.3.22.3.2盐在制革生产中的应用盐在制革生产中的应用原料皮的盐腌保存浸水助剂裸皮酸碱膨胀的抑制剂灰皮脱碱调节和稳定酶浴的pH值裸皮的预处理重革填充2.42.4皮革常用氧化剂皮革常用氧化剂2.4.12.4.1皮革常用氧化剂分类皮革常用氧化剂分类2.4.22.4.2氧化剂在制革生产中的用氧化剂在制革生产中的用途途原料皮消毒灭菌和干皮浸水防腐氧化脱毛裸皮漂白2.52.5皮革生产中

20、常用的还原剂皮革生产中常用的还原剂2.5.12.5.1皮革常用还原剂皮革常用还原剂分类分类2.5.22.5.2还原剂在制革生产中还原剂在制革生产中的用途的用途配制铬鞣剂植鞣革的填充和漂白蛋白酶的激活剂2.52.5皮革用基本化料的应用现状和发展趋势皮革用基本化料的应用现状和发展趋势酸碱盐等主要用于水场操作中，是皮革工业废水的主要酸碱盐等主要用于水场操作中，是皮革工业废水的主要污染源（如中性盐、硫离子、石灰、含氮有机物等），污染源（如中性盐、硫离子、石灰、含氮有机物等），并且已危及到皮革工业的生存和发展。并且已危及到皮革工业的生存和发展。为减少使用或不使用常规的酸碱盐等基本化工材料，应为减少使用或

21、不使用常规的酸碱盐等基本化工材料，应努力开发研究对环境污染小、易降解、效果好的基本努力开发研究对环境污染小、易降解、效果好的基本化工材料（如用二氧化碳代替铵盐进行脱灰，可减少化工材料（如用二氧化碳代替铵盐进行脱灰，可减少废水中的总氮量）。废水中的总氮量）。专题一专题一 酶工程简介酶工程简介酶工程定义：酶工程定义：酶工程即利用酶的催化作用，在一定的生物反应器中，酶工程即利用酶的催化作用，在一定的生物反应器中，将相应的原料转化成所需的产品。将相应的原料转化成所需的产品。固定化酶固定化酶固定化酶是指限制在一定的空间范围内，固定化酶是指限制在一定的空间范围内，可以反复使用的酶制剂。可以反复使用的酶制剂

22、。酶的历史酶的历史 我国劳动人民在四千年前已掌握了酿酒技我国劳动人民在四千年前已掌握了酿酒技术，商朝的酿酒业已相当发达，秦汉前已将麦术，商朝的酿酒业已相当发达，秦汉前已将麦芽用于制造饴糖等等。芽用于制造饴糖等等。1908 1908年罗门等利用胰酶鞣制皮革年罗门等利用胰酶鞣制皮革 1949 1949年，由于日本采用深层培养法生产细年，由于日本采用深层培养法生产细菌菌淀粉酶获得成功，才使酶制剂的生产和淀粉酶获得成功，才使酶制剂的生产和应用进入工业化的阶段。应用进入工业化的阶段。酶的定义酶的定义 1926 1926年，索姆奈年，索姆奈(Sumner)(Sumner)首次从首次从刀豆刀豆中制中制备出脲

23、酶结晶，并提出，备出脲酶结晶，并提出，酶是具有催化能力的酶是具有催化能力的蛋白质蛋白质。从此以后人们开展了各种酶的分离。从此以后人们开展了各种酶的分离提纯的研究，制备了各种不同规格的酶制剂。提纯的研究，制备了各种不同规格的酶制剂。酶的催化特性酶的催化特性 高效率高效率比非催化高比非催化高10108 810102020倍倍比非酶催化高比非酶催化高10107 710101313倍倍 高度专一性高度专一性 反应条件温和反应条件温和 酶催化是可调控的酶催化是可调控的酶的分类酶的分类氧化还原酶类氧化还原酶类 OxidoreductasesOxidoreductases转移酶类转移酶类 Transgera

24、sesTransgerases水解酶类水解酶类HydrolasesHydrolases裂合酶类裂合酶类LyasesLyases异构酶类异构酶类IsomerasesIsomerases合成酶类合成酶类Synthetases Synthetases SynthasesSynthases酶制剂在皮革生产中的应用酶制剂在皮革生产中的应用 皮革皮革/毛皮加工中使用酶制剂有着悠久的毛皮加工中使用酶制剂有着悠久的历史，第一种商品化皮革酶制剂产生于历史，第一种商品化皮革酶制剂产生于19081908年。年。如今，从皮革如今，从皮革/毛皮加工的浸水、毛皮加工的浸水、脱毛脱毛/浸灰、浸灰、脱脂、脱脂、软化软化、浸酸

25、，到蓝湿皮处理及中和等制、浸酸，到蓝湿皮处理及中和等制革工序中，蛋白酶和脂肪酶均大显神通。同时革工序中，蛋白酶和脂肪酶均大显神通。同时使用两种酶制剂时，由于协同效应而使酶的作使用两种酶制剂时，由于协同效应而使酶的作用更为明显。用更为明显。酶助浸水酶助浸水 浸水时使用的酶主要有两种浸水时使用的酶主要有两种,一种是碱性一种是碱性蛋白酶蛋白酶,另一种酶是碱性脂肪酶另一种酶是碱性脂肪酶脂肪酶脂肪酶(如如Greasex 50 LGreasex 50 L），其对皮纤维无直接作用，其对皮纤维无直接作用,用用于浸水较蛋白酶安全得多。于浸水较蛋白酶安全得多。酶脱毛酶脱毛/浸灰浸灰/软化软化 早在早在1910 1

26、910 年年,罗姆从发汗法得到启示罗姆从发汗法得到启示,研究研究出了胰酶脱毛的方法。脱毛出了胰酶脱毛的方法。脱毛/软化酶软化酶,如如1398 1398、2709 2709、3942 3942、166 166 蛋白酶等。酶法脱毛与蛋白酶等。酶法脱毛与硫化物脱毛相比硫化物脱毛相比,COD,COD 可减少可减少60%,60%,硫化物可硫化物可减少减少70%70%。国产的。国产的2709 2709 蛋白酶可用于浸灰。蛋白酶可用于浸灰。酶法脱脂酶法脱脂 用酶制剂脱脂用酶制剂脱脂(如如Greasex 50 LGreasex 50 L），既可，既可单独进行，也可在浸水、浸灰、软化、浸酸等单独进行，也可在浸水

27、、浸灰、软化、浸酸等其他工序进行。在软化工序中加入脂肪酶，可其他工序进行。在软化工序中加入脂肪酶，可与胰酶具有协同性，使软化效果更好。河北省与胰酶具有协同性，使软化效果更好。河北省微生物研究所微生物研究所Jw Jw 中性脱脂酶可在浸水、浸灰中性脱脂酶可在浸水、浸灰和软化等工序中使用。酸性脂肪酶和软化等工序中使用。酸性脂肪酶NovoCorADI NovoCorADI 用于酸性条件下的皮革脱脂，因此特别适合于用于酸性条件下的皮革脱脂，因此特别适合于湿皮的脱脂，也可用于浸酸皮的脱脂。湿皮的脱脂，也可用于浸酸皮的脱脂。第三章第三章 表面活性剂与皮革助剂表面活性剂与皮革助剂3.13.1表面活性剂概述表面

28、活性剂概述 表面活性剂分子一般由非极性烃链和表面活性剂分子一般由非极性烃链和一个以上的极性基团组成，烃链长度一般一个以上的极性基团组成，烃链长度一般在在8 8个碳原子以上，极性基团可以是解离的个碳原子以上，极性基团可以是解离的离子，也可以是不解离的亲水基团离子，也可以是不解离的亲水基团，享有，享有“工业味精工业味精”之美称。之美称。3.1.13.1.1表面活性剂的应用表面活性剂的应用 表面活性剂应用表面活性剂应用3.1.23.1.2表面活性在制革中的应用表面活性在制革中的应用 在制革生产过程中，利用表面活性剂的在制革生产过程中，利用表面活性剂的润润湿、乳化、分散、渗透、匀染湿、乳化、分散、渗透

29、、匀染等作用来促进或等作用来促进或改善各制革工序的物理与化学作用达到缩短生改善各制革工序的物理与化学作用达到缩短生产周期、节约化工材料，提高生产效率，改进产周期、节约化工材料，提高生产效率，改进成革质量的目的成革质量的目的。3.2表面活性剂的几个基本概念*（1 1）表面和界面（）表面和界面（surface and interface)surface and interface)严格讲表面应是液体和固体与其饱和蒸气之间的严格讲表面应是液体和固体与其饱和蒸气之间的界面，但习惯上把液体或固体与空气的界面称为液体界面，但习惯上把液体或固体与空气的界面称为液体或固体的表面或固体的表面。在一个非均匀的体系

30、中。在一个非均匀的体系中,至少存在着至少存在着两个性质不同的相。两相共存必然有界面。可见，界两个性质不同的相。两相共存必然有界面。可见，界面是体系不均匀性的结果。一般指面是体系不均匀性的结果。一般指两相接触的约几个两相接触的约几个分子厚度的过渡区分子厚度的过渡区，若其中，若其中一相为气体一相为气体，这种界面通，这种界面通常称为常称为表面表面。（2 2）表面活性剂与表面活性物质是隶属关系）表面活性剂与表面活性物质是隶属关系杂质杂质把作用于单位边界线上的这种力把作用于单位边界线上的这种力称为表面张力，单位是称为表面张力，单位是NmNm-1-1。如果在活动边框上挂一重物，使如果在活动边框上挂一重物，

31、使重物质量重物质量W W2 2与边框质量与边框质量W W1 1所产所产生的重力生的重力F F（F F=（W W1 1+W W2 2）g g）与）与总的表面张力大小相等方向相总的表面张力大小相等方向相反，则金属丝不再滑动，此时，反，则金属丝不再滑动，此时，F F 22l l，其中，其中l l是滑动边的长是滑动边的长度，因膜有度，因膜有两个面两个面，所以边界，所以边界总长度为总长度为2 2l l，就是作用于单位，就是作用于单位边界上的表面张力边界上的表面张力 （3 3）表面张力）表面张力 如果在金属线框中间系一线如果在金属线框中间系一线圈，一起浸入肥皂液中，然后取圈，一起浸入肥皂液中，然后取出，上

32、面形成一液膜。出，上面形成一液膜。(a(a)(b)由于以线圈为边界的两边由于以线圈为边界的两边表面张力大小相等方向相反，所表面张力大小相等方向相反，所以线圈成任意形状可在液膜上移以线圈成任意形状可在液膜上移动，见动，见(a)(a)图。图。如果刺破线圈中央的液膜，如果刺破线圈中央的液膜，线圈内侧张力消失，外侧表面张线圈内侧张力消失，外侧表面张力立即将线圈绷成一个圆形，见力立即将线圈绷成一个圆形，见(b)b)图，清楚的显示出表面张力图，清楚的显示出表面张力的存在。的存在。表面张力（表面张力（surface tensionsurface tension）现象）现象液体表面液体表面为什么会存在张力为什

33、么会存在张力是一个长期困扰表面是一个长期困扰表面化学家的问题，实际上，表面张力同样是分子间存在化学家的问题，实际上，表面张力同样是分子间存在相互作用力的结果。相互作用力的结果。在物质内部，每个分子所受其周围分子的作用力在物质内部，每个分子所受其周围分子的作用力是对称的，而是对称的，而处于界表面上的分子所受的作用力是不处于界表面上的分子所受的作用力是不对称的对称的。而这种不对称的合力就是界面张力对液。而这种不对称的合力就是界面张力对液-气、气、固固-气、表面而言就称之为表面张力。液体表面有自动气、表面而言就称之为表面张力。液体表面有自动收缩的纵向，当重力可以忽略时，液体总是趋向于形收缩的纵向，当

34、重力可以忽略时，液体总是趋向于形成球形，这就是表面张力作用的结果。成球形，这就是表面张力作用的结果。水气界面的水气界面的SaSa分子膜将表面水分子赶入内部分子膜将表面水分子赶入内部,使表面水分子使表面水分子所受到的垂直于液面指向液体内部的净吸引力减少所受到的垂直于液面指向液体内部的净吸引力减少,故水的故水的表面张力下降了表面张力下降了表面活性剂降低水的表面张力示意图表面活性剂降低水的表面张力示意图全自动表面张力界面张力仪全自动表面张力界面张力仪表面活性剂在溶液中（超过一定浓度时）会从单体（单表面活性剂在溶液中（超过一定浓度时）会从单体（单个离子或分子）缔合成胶态聚集物，即形成胶团。个离子或分子

35、）缔合成胶态聚集物，即形成胶团。溶液性质发生突变时的浓度，亦即形成胶团时的浓度，溶液性质发生突变时的浓度，亦即形成胶团时的浓度，成为临界胶束浓度（简写为成为临界胶束浓度（简写为CMCCMC）另，另，CMC(critical micelle concentration)CMC(critical micelle concentration)为临界胶束为临界胶束浓度，但，羟甲基化纤维素的英文名称浓度，但，羟甲基化纤维素的英文名称carboxy carboxy methyl cellulosemethyl cellulose缩写也为缩写也为CMCCMC（4 4）胶团与临界胶束浓度）胶团与临界胶束浓度*

36、提醒提醒：临界胶束浓度：临界胶束浓度是溶液性质发生突变是溶液性质发生突变的一区间，而不是一的一区间，而不是一定值。定值。各种胶束形状实例各种胶束形状实例当表面活性剂的浓度达到当表面活性剂的浓度达到cmccmc值后开始形成正向值后开始形成正向胶束胶束(normal micelles)(normal micelles)，即，即表面活性剂分子表面活性剂分子在水中形成的一种亲水基团朝外，而疏水基团在水中形成的一种亲水基团朝外，而疏水基团朝内的具有非极性内核的多分子聚集体朝内的具有非极性内核的多分子聚集体。非极。非极性内核的存在使一些原来不溶或微溶于水的物性内核的存在使一些原来不溶或微溶于水的物质分子可

37、置身其中，从而宏观表现为溶解度增质分子可置身其中，从而宏观表现为溶解度增大。大。正向胶束正向胶束(normal micelles)(normal micelles)表面活性剂在非极性溶剂如某些有机溶剂中会形成表面活性剂在非极性溶剂如某些有机溶剂中会形成疏水疏水基向外、亲水基向内的具有极性内核的多分子聚集体基向外、亲水基向内的具有极性内核的多分子聚集体。由于这时表面活性剂的排列方向与一般的正向胶束相由于这时表面活性剂的排列方向与一般的正向胶束相反，所以被称为反向胶束反，所以被称为反向胶束(简称反胶束，简称反胶束，reversed reversed micelles)micelles)。反胶束的极

38、性内核可以溶解少量水而形成。反胶束的极性内核可以溶解少量水而形成微型水池，蛋白质、核酸和氨基酸等生物物质便可溶微型水池，蛋白质、核酸和氨基酸等生物物质便可溶解其中。同时，由于反胶束的屏蔽作用，这些生物物解其中。同时，由于反胶束的屏蔽作用，这些生物物质不与有机溶剂直接接触，起到保护生物物质活性的质不与有机溶剂直接接触，起到保护生物物质活性的作用，从而实现了生物物质的溶解和萃取。作用，从而实现了生物物质的溶解和萃取。反胶束反胶束(reversed micelles)(reversed micelles)正常胶束与反胶束示意图正常胶束与反胶束示意图a.a.憎水基链越长，越易形成胶束，憎水基链越长，越

39、易形成胶束，CMCCMC越小。越小。b.b.亲亲水水基基越越强强，电电荷荷越越多多，静静电电排排斥斥力力越越大大，越越不不易易形形成成胶胶束束，CMCCMC越越大大。故故CMCCMC值值顺顺序序是是：离离子子型型 两两性性型型 非非离离子子型型。详详细细地地说说，一一般般而而言言，不不同同类类型型亲亲水水基基对对表表面面活活性性剂剂形形成成胶胶束束的的容容易易程程度度以以及及降降低低液液体体表表面面张张力的能力力的能力有以下顺序有以下顺序(亲油基相同的条件下）：亲油基相同的条件下）：COOCOO-=NN+(CH(CH3 3)3 3SOSO-3 3OSOOSO-3 3两两性性型型多元醇型聚氧乙烯

40、型多元醇型聚氧乙烯型 表面活性剂表面活性剂CMCCMC与其结构的关系与其结构的关系 在水溶液中，经典表面活性剂理论认为，表面活在水溶液中，经典表面活性剂理论认为，表面活性剂达到一定浓度以后，有形成正向胶束的倾向，因性剂达到一定浓度以后，有形成正向胶束的倾向，因为在正向胶束中，疏水基团彼此聚集在一体，大大减为在正向胶束中，疏水基团彼此聚集在一体，大大减少了水分子和疏水基的排斥。大于临界胶束浓度时，少了水分子和疏水基的排斥。大于临界胶束浓度时，溶液中犹如添加了许多溶液中犹如添加了许多“袋子袋子”，把不溶的油污装入，把不溶的油污装入“袋子袋子”，产生增溶作用。，产生增溶作用。CMCCMC越小，表面活

41、性越大。越小，表面活性越大。一般表面活性剂一般表面活性剂CMCCMC值都很低，其质量分数大多在值都很低，其质量分数大多在0.02%0.02%0.4%0.4%或或1010-5-5 mol/L mol/L 1010-2-2mol/Lmol/L左右。使用表左右。使用表面活性剂时，一定要保证他的浓度大于面活性剂时，一定要保证他的浓度大于CMCCMC，才能充分，才能充分发挥其性能。发挥其性能。HLB value(hydrophile-lipophile balance HLB value(hydrophile-lipophile balance value)value)亲水亲油平衡值亲水亲油平衡值,表征

42、表面活性剂的亲表征表面活性剂的亲水性。水性。HLB=HLB=亲水基的亲水性亲水基的亲水性/亲油基的亲油性，一般说亲油基的亲油性，一般说来，来，HLBHLB值越大，亲水性愈强值越大，亲水性愈强，即在水中的溶，即在水中的溶解性愈好解性愈好 （5 5）表面活性剂的亲水性）表面活性剂的亲水性表面活性剂的表面活性剂的HLBHLB值与其在水中的性质值与其在水中的性质表面活性剂的表面活性剂的HLBHLB值与其应用范围值与其应用范围3.3.13.3.1表面活性剂的表面活性剂的润湿与渗透润湿与渗透作用作用*润湿作用是一种流体从基质表面把另一种流体润湿作用是一种流体从基质表面把另一种流体取代掉的过程。通常润湿是指

43、在固体上的气取代掉的过程。通常润湿是指在固体上的气体被水或水溶液所取代。体被水或水溶液所取代。润湿过程：粘附润湿、浸入润湿和铺展润湿。润湿过程：粘附润湿、浸入润湿和铺展润湿。接触角（铺展润湿程度）：固、液、气三相交接触角（铺展润湿程度）：固、液、气三相交界处，从固液界面经过液体内部到气液界面界处，从固液界面经过液体内部到气液界面的夹角。的夹角。3.3表面活性剂的作用润湿角与表面张力的关系润湿角与表面张力的关系接触角接触角(contact angle)(contact angle)的示意图：的示意图：接触角(contact angle)在气、液、固三相交界点，气在气、液、固三相交界点，气-液与气

44、液与气-固界面张力之间固界面张力之间的夹角称为接触角，通常用的夹角称为接触角，通常用表示。表示。若接触角大于若接触角大于9090，说明液体不能润湿固体，如汞在玻，说明液体不能润湿固体，如汞在玻璃表面。璃表面。若接触角小于若接触角小于9090，液体能润湿固体，如水在洁净的玻，液体能润湿固体，如水在洁净的玻璃表面。璃表面。接触角的大小可以用实验测量，也可以用公式计算：接触角的大小可以用实验测量，也可以用公式计算：=0=0时时,液体完全润湿表面液体完全润湿表面,即铺展即铺展;=180=180,则完全不能润湿则完全不能润湿;9090,称之为润湿称之为润湿;9090,液体不能润湿表面液体不能润湿表面,拒

45、水性原理。拒水性原理。润湿方程润湿方程GB 5557-85GB 5557-85表面活性剂表面活性剂 纺织助剂纺织助剂 渗透力测定渗透力测定 润湿法润湿法润湿力与渗透力测试润湿力与渗透力测试润湿剂在固体表面上吸附时，不应形成憎水基润湿剂在固体表面上吸附时，不应形成憎水基朝外的吸附层；朝外的吸附层；选择合适润湿剂应注意的事项选择合适润湿剂应注意的事项由于固体表面通常是带负电的，阳离子型活性由于固体表面通常是带负电的，阳离子型活性剂常形成憎水基朝外的吸附层，因此，不宜采用剂常形成憎水基朝外的吸附层，因此，不宜采用(注注:延伸讲述高能表面与低能表面）。延伸讲述高能表面与低能表面）。3.3.2表面活性剂

46、的加溶作用*加溶作用定义加溶作用定义:当溶液当溶液中中SaSa的浓度达到或超过的浓度达到或超过CMCCMC时，原来不溶于水时，原来不溶于水或微溶于水的物质（大或微溶于水的物质（大多数为有机物）的溶解多数为有机物）的溶解度显著增加的现象度显著增加的现象 a.a.非极性有机物主要溶于非极性有机物主要溶于胶束内部胶束内部 b.b.有机物以其分子形式与胶束内的表面活性剂有机物以其分子形式与胶束内的表面活性剂分子一起分子一起穿插排列穿插排列而溶解（而溶解（SaSa分子间）分子间）c.c.有机物以吸附于有机物以吸附于胶束表面胶束表面的形式而溶解的形式而溶解 d.d.有机物被包含于非离子表面活性剂胶束的聚有

47、机物被包含于非离子表面活性剂胶束的聚氧乙烯极性氧乙烯极性外壳外壳而溶解而溶解增溶量顺序：增溶量顺序：d db ba ac c加溶作用的方式（机理）加溶作用的方式（机理）正庚烷、苯、乙苯等简单烃类属正庚烷、苯、乙苯等简单烃类属a a类增溶类增溶长链醇、胺、脂肪酸和各种极性染料等极性化合长链醇、胺、脂肪酸和各种极性染料等极性化合物属物属b b类增溶类增溶高分子物质、甘油、高分子物质、甘油、蔗糖及某些不溶于烃的染蔗糖及某些不溶于烃的染料属料属c c类增溶类增溶苯、苯酚属苯、苯酚属d d类增溶类增溶加溶作用是加溶作用是S.S.能显著降低水的表面张力这一特性能显著降低水的表面张力这一特性之外的另一重要特

48、性，对之外的另一重要特性，对S.S.除去油污、制备药除去油污、制备药物、化妆品、决定各种配方、作为催化剂等都物、化妆品、决定各种配方、作为催化剂等都有重要作用。有重要作用。例例(1)(1)洗涤过程：加溶作用在起作用。洗涤过程：加溶作用在起作用。(2)(2)石油工业的二次采油和三次采油。石油工业的二次采油和三次采油。(3)(3)在制革上的应用在制革上的应用：毛皮的漂洗、生皮的脱：毛皮的漂洗、生皮的脱脂、染色时的匀染、制革涂饰所用的丙烯酸树脂、染色时的匀染、制革涂饰所用的丙烯酸树脂乳液生产等。脂乳液生产等。增溶应用举例增溶应用举例微乳液现象微乳液现象 一般为一般为0.010.010.10.1微米的

49、单分散体系，微米的单分散体系，属热力学稳定体系属热力学稳定体系3.3.3表面活性剂的发泡作用泡沫：气体和液体构成的两相系统，是气体分散泡沫：气体和液体构成的两相系统，是气体分散在一个连续液相中的现象。在一个连续液相中的现象。当将空气通入含有表面活性剂（如洗衣粉）的溶当将空气通入含有表面活性剂（如洗衣粉）的溶液时，表面气泡具有双重壁膜。液时，表面气泡具有双重壁膜。发泡作用：能使气泡稳定存在的作用。用以发泡发泡作用：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。的表面活性剂叫发泡剂或起泡剂。发泡现象：泡沫玻璃、泡沫混凝土、泡沫灭火、发泡现象：泡沫玻璃、泡沫混凝土、泡沫灭火、馒头发泡

50、等。脱脂过程中，泡沫的形成有利于馒头发泡等。脱脂过程中，泡沫的形成有利于去垢、脱脂；还有泡沫匀染。去垢、脱脂；还有泡沫匀染。3.3.4表面活性剂的消泡作用消泡作用：转鼓内浸水、染色，涂饰剂的消泡作用：转鼓内浸水、染色，涂饰剂的喷涂及铬液、栲胶溶液的配制，通常需喷涂及铬液、栲胶溶液的配制，通常需在必要时加入消泡剂在必要时加入消泡剂 （1 1）支链脂肪醇）支链脂肪醇 （2 2）脂肪酸及其酯）脂肪酸及其酯 （3 3）烷基磷酸酯）烷基磷酸酯 （4 4）有机聚硅氧烷）有机聚硅氧烷 （5 5）聚醚类）聚醚类 （6 6）卤化有机物）卤化有机物 氯化烃和氟有机化合物氯化烃和氟有机化合物具有消泡作用的物质具有消