1、整理課件 冰淇淋是我們最喜愛的食物；有了洗滌劑我們冰淇淋是我們最喜愛的食物；有了洗滌劑我們的生活才能如此美好。若沒有表面活性劑，這兩樣的生活才能如此美好。若沒有表面活性劑，這兩樣東西都不會有，這真是太可悲了。東西都不會有，這真是太可悲了。 但是，如果真的沒有了表面活性劑，也不會有但是，如果真的沒有了表面活性劑，也不會有人為沒有冰淇淋和洗滌劑而哭泣。因為沒有表面活人為沒有冰淇淋和洗滌劑而哭泣。因為沒有表面活性劑，人也沒有了。性劑，人也沒有了。 英國著名界面化學家英國著名界面化學家Ckint第第2 2章章 表面活性劑表面活性劑整理課件2.1.1 什么是表面活性劑什么是表面活性劑 溶質的濃度對溶劑表

2、面張力的影響有三種溶質的濃度對溶劑表面張力的影響有三種：1）物質的加入會使溶劑表面張力略微升高，屬于此類物質的物質的加入會使溶劑表面張力略微升高，屬于此類物質的強電解質有無機鹽、酸、堿等；強電解質有無機鹽、酸、堿等；2 2）物質的加入會使溶劑的表面張力逐漸下降，如低碳醇、羧）物質的加入會使溶劑的表面張力逐漸下降，如低碳醇、羧酸等有機化合物；酸等有機化合物；3 3）物質少量加入就會使溶劑表面張力急劇下降，但降到一定）物質少量加入就會使溶劑表面張力急劇下降，但降到一定程度后，就變得很慢或幾乎不下降。程度后，就變得很慢或幾乎不下降。2.1 2.1 表面活性劑概述表面活性劑概述整理課件v像第三類物質那

3、樣，加入很少量就能大大降低溶劑的表像第三類物質那樣，加入很少量就能大大降低溶劑的表面張力，使表面呈現活性狀態的物質稱為表面活性劑。面張力，使表面呈現活性狀態的物質稱為表面活性劑。v第二類物質和第三類物質的區別？第二類物質和第三類物質的區別？v在于能否形成膠束。v這是表面活性劑用作乳化劑、起泡劑、潤濕劑等的原因。這是表面活性劑用作乳化劑、起泡劑、潤濕劑等的原因。 2.1 2.1 表面活性劑概述表面活性劑概述整理課件表面活性劑表面活性劑一詞來自英文一詞來自英文Surfactant。它實際上是短語它實際上是短語Surface（表面）（表面） Active（活性）（活性） Agent（添加劑）的縮合詞

4、。（添加劑）的縮合詞。表面活性劑是這樣一種物質，它活躍于表面和界面上，具有表面活性劑是這樣一種物質，它活躍于表面和界面上，具有極高的降低表、界面張力的能力和效率。極高的降低表、界面張力的能力和效率。兩個特性：兩個特性：1. 在各種界面上的定向吸附；在各種界面上的定向吸附；2. 溶液內部形成膠束，從而具有一系列應用功能。溶液內部形成膠束，從而具有一系列應用功能。2.1 2.1 表面活性劑概述表面活性劑概述整理課件2.1.2 2.1.2 表面活性劑分子的結構特點表面活性劑分子的結構特點v表面活性劑分子有兩種不同性質的基團所組成，一種是非極性的親油基團，另一種是極性的親水基團。2.1 2.1 表面活

5、性劑概述表面活性劑概述整理課件整理課件不同碳鏈長度的脂肪酸鈉不同碳鏈長度的脂肪酸鈉對石蠟對石蠟-水界面張力的影響（水界面張力的影響（30）2.1 2.1 表面活性劑概述表面活性劑概述整理課件v1）7碳原子以下，降低表面張力不明顯碳原子以下，降低表面張力不明顯v2）820個碳原子時，脂肪酸鈉鹽呈現明顯的個碳原子時，脂肪酸鈉鹽呈現明顯的表面活性。表面活性。v當親油基為直鏈或支鏈烷烴，當親油基為直鏈或支鏈烷烴， 820個碳原子個碳原子時為合適；當親油基為烷基酚或苯基，時為合適；當親油基為烷基酚或苯基， 816個碳原子時為宜；若親油基為烷基萘基，則個碳原子時為宜；若親油基為烷基萘基，則烷基數為烷基數為

6、2個，每個烷基碳原子在個，每個烷基碳原子在3個以上。個以上。2.1 2.1 表面活性劑概述表面活性劑概述整理課件世界表面活性劑工業的發展狀況v品種6000多種，商品牌號上萬種；v年產量接近1500萬噸；v年增長率3%左右；v品種上，以陰離子表面活性劑為主，其次是非離子表面活性劑，陽離子和兩性表面活性劑的消費量最少；v發達國家表面活性劑品種向專用性、功能性高度發展2.1 2.1 表面活性劑概述表面活性劑概述整理課件我國表面活性劑工業的現狀v發展始于20世紀50年代末60年代初；v品種2000多種，品種少，產量低；v人均消費水平低；v產品結構上，高檔次表面活性劑品種匱乏；v工業表面活性劑占總量比例

7、較低；2.1 2.1 表面活性劑概述表面活性劑概述整理課件2.2 2.2 表面活性劑的分類表面活性劑的分類1.按親水基類型： 根據表面活性劑溶于水中能否解離,解離成何種離子進行分類。(a) 表面活性劑溶于水能電離生成離子的，為離子型表面活性劑（陰離子、陽離子和兩性表面活性劑）。(b) 不能電離的叫非離子型表面活性劑。2.按分子量大小：（a）低分子量表面活性劑：1000以下；（b）中高分子量表面活性劑：1000以上；（C）高分子表面活性劑：10000以上。整理課件2.2 2.2 表面活性劑的分類表面活性劑的分類3. 按工業用途分類： 滲透劑、潤濕劑、乳化劑、分散劑、起泡劑、消泡劑、滲透劑、潤濕劑

8、、乳化劑、分散劑、起泡劑、消泡劑、凈洗劑、殺菌劑、勻染劑、緩染劑、柔軟劑、平滑劑、凈洗劑、殺菌劑、勻染劑、緩染劑、柔軟劑、平滑劑、抗靜電劑、防銹劑等。抗靜電劑、防銹劑等。整理課件（1）羧酸鹽類）羧酸鹽類 通式RCOOM+, R為長烴鏈，M為金屬離子。俗稱肥皂，以油脂與堿皂化制造。CH OCOR22ROCOCH ROCOCH +NaOH3CH OC ORCH OCOR22ROCOCH NaNaNa+OHOHOH2.3 2.3 陰離子表面活性劑陰離子表面活性劑整理課件（2）硫酸酯鹽類）硫酸酯鹽類 通式為R-OSO3M，以高級脂肪醇與硫酸酯化劑酯化制備。ROSO Na H ONaOH+HClClSO

9、 H+ROSO H3ROH+ROSO H33.24333ROSO H(H SO SO )SO+ROH23典型代表十二烷基硫酸酯鈉鹽，良好的乳化、發泡性能。但是因典型代表十二烷基硫酸酯鈉鹽，良好的乳化、發泡性能。但是因為為C與與O相連，耐熱性差，在酸性介質中水解，相連，耐熱性差，在酸性介質中水解，2.3 2.3 陰離子表面活性劑陰離子表面活性劑整理課件（3）磺酸鹽）磺酸鹽一般以RSO3Na表示， C與S相連，在酸性介質中不水解，耐熱性好。 烷基苯磺酸鈉烷基苯磺酸鈉 烷基萘磺酸鈉：烷基萘磺酸鈉：RSO H33SO Na94C H94C H十二烷基苯磺酸鈉，洗衣粉的主要原料 2.3 2.3 陰離子表

10、面活性劑陰離子表面活性劑整理課件4）磷酸酯鹽類 一般式ROPO3Na2和（RO）2PO2Na RO-P=O O ONa ONa RO RO P O ONa 單酯鹽雙酯鹽性質與硫酸酯鹽相近，抗電解質、硬化能力較強，洗凈能力性質與硫酸酯鹽相近，抗電解質、硬化能力較強，洗凈能力好，為低泡性表面活性劑。可作為凈洗劑、潤濕劑、乳化劑、好，為低泡性表面活性劑。可作為凈洗劑、潤濕劑、乳化劑、抗靜電劑和抗蝕劑。抗靜電劑和抗蝕劑。缺點：污染環境、影響水質缺點：污染環境、影響水質2.3 2.3 陰離子表面活性劑陰離子表面活性劑整理課件分為兩類：（1）胺鹽類表面活性劑胺鹽類表面活性劑，可由高級胺(C12-18，伯、

11、仲、叔）用鹽酸或醋酸處理而得：RCH NH HRCH NH +23222.4 2.4 陽離子表面活性劑陽離子表面活性劑整理課件v或由高級胺用與環氧乙烷反應制備：C H NHCH CH18372Ox+3718C H N222n(CH CH O) H222(CH CH O) mH2.4 2.4 陽離子表面活性劑陽離子表面活性劑整理課件(2)季銨鹽類v由叔胺與烷基化劑銨化制得:烷基三甲基季銨鹽:3CH3CH3CH3CH25123CH22ClNC H 1225C H N2CH Cl332225122+H ONaClNaOHCH ClC H NH加熱加壓2.4 2.4 陽離子表面活性劑陽離子表面活性劑整

12、理課件v烷基二甲基芐基氯化銨:+ClCH2-+CH2ClC H N25123CH3CHC H N12253CH3CH2.4 2.4 陽離子表面活性劑陽離子表面活性劑整理課件v陽離子表面活性劑的特點陽離子表面活性劑的特點(1) (1) 殺菌作用殺菌作用(2) (2) 易吸附在固體表面易吸附在固體表面 （用于礦物浮選、織（用于礦物浮選、織物柔順劑、抗靜電劑等）物柔順劑、抗靜電劑等）2.4 2.4 陽離子表面活性劑陽離子表面活性劑整理課件Antimicrobial mechanism A. Kawabata, et al. Carbohydrate Polymers 67 (2007), 375-3

13、89 (1) Bacterial membrane is stabilized by sodium and potassium ions and phospholipids; (2) Cationic polymer replace metal ions and binds to acidic phospholipids; (3) Cationic polymer induces a phospholipids phase separation; (4) Destabilized zones aggregate and leading to a damage of membrane. The

14、leakage of inner components finally leads to the death of the cells.整理課件 AFM images of E. coli (ATCC 11229)Untreated E. coliE. coli treated 2.4 2.4 陽離子表面活性劑陽離子表面活性劑整理課件v兩性表面活性劑分子中同時具有可電離的陽離子和陰離子。兩性表面活性劑分子中同時具有可電離的陽離子和陰離子。v陽離子部分都是由銨鹽或季胺鹽做親水基，而陰離子部分陽離子部分都是由銨鹽或季胺鹽做親水基，而陰離子部分可以是羧酸鹽、硫酸酯鹽、磺酸鹽等。其中陰離子為羧基、可以

15、是羧酸鹽、硫酸酯鹽、磺酸鹽等。其中陰離子為羧基、陽離子為胺鹽的叫陽離子為胺鹽的叫氨基酸型氨基酸型兩性表面活性劑，通式為兩性表面活性劑，通式為: : RNHCH2CH2COOM v例如十二烷基氨基丙酸鈉鹽例如十二烷基氨基丙酸鈉鹽 v C12H25NHCH2CH2COONa2.5 2.5 兩性表面活性劑兩性表面活性劑整理課件v由季胺鹽構成陽離子部分的叫由季胺鹽構成陽離子部分的叫甜菜堿型甜菜堿型兩性表面活兩性表面活性劑。通式：性劑。通式：其中其中R=C12C18N CH2RCOO+-3CH3CH2.5 2.5 兩性表面活性劑兩性表面活性劑整理課件v兩性表面活性劑在水中電離時，因同時存在兩種電荷，因此

16、有一個等電點 pI；v溶液的pH 值低于pI 時，是陽荷性，具有陽離子表面活性劑作用；v當pH 高于pI 時，呈負電性，具有陰離子表面活性劑的作用。v在等電點附近時則呈非離子型表面活性劑性質。2.5 2.5 兩性表面活性劑兩性表面活性劑C12H25NHCH2CH2COONa整理課件v兩性表面活性劑特點：水溶性好，發泡能力強，去污力強；毒性低，對皮膚刺激性小，有良好的生物降解性和抗微生物能力，優良的抗靜電性和柔軟平滑性，與其它表面活性劑相容性好。但是價格較貴。N CH2RCOO+-3CH3CH2.5 2.5 兩性表面活性劑兩性表面活性劑整理課件v親水基為羥基親水基為羥基OHOH和醚鍵和醚鍵O O

17、v由于親水性較弱，必須由幾個羥基或醚鍵才能發揮由于親水性較弱，必須由幾個羥基或醚鍵才能發揮親水作用，與只有一個親水基團的陰離子或陽離子親水作用，與只有一個親水基團的陰離子或陽離子表面活性劑不同。表面活性劑不同。v特點：溶液中不呈離子態，所以穩定性高，不受強特點：溶液中不呈離子態，所以穩定性高，不受強電解質和酸堿的影響，與其它類型的表面活性劑相電解質和酸堿的影響，與其它類型的表面活性劑相容性好，也不易在固體表面富集。容性好，也不易在固體表面富集。2.6 2.6 非離子表面活性劑非離子表面活性劑整理課件v非離子型表面活性劑按親水基分類，有非離子型表面活性劑按親水基分類，有聚乙二醇型聚乙二醇型和和多

18、元醇型多元醇型，兩者性能和用途有較大差異。，兩者性能和用途有較大差異。（1）聚乙二醇型非離子表面活性劑）聚乙二醇型非離子表面活性劑 1）高級脂肪醇與環氧乙烷加成物）高級脂肪醇與環氧乙烷加成物 ROH+R NaOHCat.OO22CH CHn(CH CH O) n22H所用脂肪醇有：月桂醇、十六醇、油醇、鯨蠟醇等所用脂肪醇有：月桂醇、十六醇、油醇、鯨蠟醇等2.6 2.6 非離子表面活性劑非離子表面活性劑整理課件2）烷基酚和環氧乙烷的加成物所用烷基酚有：壬基酚、辛基酚、辛基甲酚等3）脂肪酸與環氧乙烷的加成物 O ROHR+O22CH CHn(CH CH O) n22H+OHO22CH CHn(CH

19、 CH O) n22HRCOORCOO所用脂肪酸有：硬脂酸、月桂酸、油酸等2.6 2.6 非離子表面活性劑非離子表面活性劑整理課件4）高級脂肪胺和脂肪酰胺的環氧乙烷加成物 C H N1225(m+n)mn(CH CH O) H22(CH CH O) 22H CH CH22O25122C H NH + O22CH CH(p+q)pq(CH CH O) H2 2(CH CH O) H22+C H CONH1733C H CON173322.6 2.6 非離子表面活性劑非離子表面活性劑整理課件5）聚丙二醇的環氧乙烷加成物 親水基親水基 憎水基憎水基 親水基親水基22(CH CH O) 22(CH C

20、H O) 2(CH CH O) HOCH3abcH聚醚型非離子表面活性劑聚醚型非離子表面活性劑分子量可達幾千，可作為低泡洗滌劑、乳化分散分子量可達幾千，可作為低泡洗滌劑、乳化分散劑、消泡劑等劑、消泡劑等甲基空間阻礙，甲基空間阻礙，不易形成氫鍵不易形成氫鍵2.6 2.6 非離子表面活性劑非離子表面活性劑整理課件聚乙二醇的醚鍵為何具有親水性？2.6 2.6 非離子表面活性劑非離子表面活性劑整理課件（2）多元醇型非離子型表面活性劑 主要親水基是多元醇類、氨基醇類、糖類等.CH OHCH OH2 CH OH2 HOCH 2COHCH 2OHCH 2OHCH 2OHCH 22.6 2.6 非離子表面活性

21、劑非離子表面活性劑整理課件 山梨醇 失水山梨醇CH OH22CH OHCH OHCH OHCH OHCHHOCHCHCHCHCHOOHOHHO2CH OH2CHCHCHOHCHCHOCHOH OHHO22.6 2.6 非離子表面活性劑非離子表面活性劑整理課件v失水山梨醇與不同高級脂肪酸失水山梨醇與不同高級脂肪酸酯化得到的表面活性劑叫酯化得到的表面活性劑叫“司司盤盤”(SPAN). 由于自身不溶于由于自身不溶于水，需與其它水溶性表面活性水，需與其它水溶性表面活性劑復合使用。劑復合使用。v斯盤與環氧乙烷加成的產物叫斯盤與環氧乙烷加成的產物叫“吐溫吐溫”（TWEEN）。吐溫吐溫-20，40，60，8

22、0，兩種著名的非離子表面活性劑兩種著名的非離子表面活性劑吐溫吐溫-60為為硬脂酸硬脂酸酯；吐溫酯；吐溫-80為為油酸油酸酯；酯；吐溫吐溫-20為為月桂酸月桂酸酯酯 2.6 2.6 非離子表面活性劑非離子表面活性劑整理課件v高分子表面活性劑高分子表面活性劑v含氟、硅表面活性劑含氟、硅表面活性劑v冠醚類大環化合物冠醚類大環化合物v雙子（雙子（GeminiGemini）表面活性劑）表面活性劑 2.7 2.7 其它表面活性劑其它表面活性劑整理課件高分子表面活性劑： 通常指分子量在10000以上的表面活性劑。可分為天然的、天然物質改性的和合成的三類。 天然及改性的，如淀粉、羥甲基淀粉、羥乙基淀粉、丙烯睛

23、接枝淀粉、丙烯酸接枝淀粉、羥甲基纖維素等等。 合成高分子表面活性劑：陰離子型、陽離子型、非離子型和兩親型。2.7 2.7 其它表面活性劑其它表面活性劑整理課件非離子型：如環氧乙烷-環氧丙烷聚合的聚醚型表面活性劑，聚氧乙烯烷基酚醚甲醛縮合物2.7 2.7 其它表面活性劑其它表面活性劑整理課件陰離子型高分子表面活性劑v苯乙烯-馬來酸酐的共聚物，將酸酐基團部分酯化和堿中和后，得到陰離子型的高分子表面活性劑；苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物，將羧基部分酯化、部分中和后，也得到相應的陰離子型高分子表面活性劑。2.7 2.7 其它表面活性劑其它表面活性劑整理課件陽離子型高分子表面活性劑v將聚4-乙烯基吡啶用C12

24、H25Br季銨化，就得到陽離子型高分子表面活性劑。2.7 2.7 其它表面活性劑其它表面活性劑整理課件兩親型高分子表面活性劑2.7 2.7 其它表面活性劑其它表面活性劑整理課件高分子表面活性劑一般不具備低分子表面活性劑在水高分子表面活性劑一般不具備低分子表面活性劑在水溶液中形成膠束的性質。溶液中形成膠束的性質。這可能是由于高分子表面活性劑分子大，鏈較長，這可能是由于高分子表面活性劑分子大，鏈較長，分子內或分子間的纏繞使其很難按一定的順序整齊排分子內或分子間的纏繞使其很難按一定的順序整齊排列。列。2.7 2.7 其它表面活性劑其它表面活性劑整理課件分散性和絮凝性分散性和絮凝性 由于高分子表面活性

25、劑在各種表面、界面上有很好的吸附作用，因而分散性、凝聚性和增溶性均較好。 除了被稱為聚合物表面活性劑或表面活性劑外，當作分散穩定劑時，這些兩親性聚合物還被稱為乳化劑、洗滌劑或分散劑；當用于控制膠乳變性時，被稱為增稠劑；當用于不相容聚合物的混合時，它們被稱為增容劑。 2.7 2.7 其它表面活性劑其它表面活性劑整理課件增稠性增稠性 利用其水溶液本身的高黏度，提高別的水性體系的黏度； 水溶性聚合物可和水中其他物質如小分子填料、高分子助劑等發生作用，形成化學或物理結合體，導致黏度的增加。后一種作用往往具有更強的增稠效果。 一般作為增稠劑使用的高分子應有較高的相對分子質量，如聚氧乙烯作為增稠劑時，相對

26、分子質量應在250萬左右。常用的增稠劑有酪素、明膠、羥甲基纖維素、聚氧乙烯、硬脂酸聚乙二醇酯、聚乙烯吡咯烷酮、脂肪胺聚氧乙烯、陽離子淀粉等。 2.7 2.7 其它表面活性劑其它表面活性劑整理課件（2）含氟表面活性劑：將碳氫表面活性劑分子鏈中的氫原子部分或全部用氟原子取代，就成為碳氟表面活性劑。碳氟表面活性劑的特性：“三高”、“兩憎”即高表面活性、高耐熱穩定性、高化學穩定性；既憎水又憎油。v最低表面張力可達到20mN/m以下，甚至到15mN/m左右。其水溶液可在烴油表面鋪展。v碳氟表面活性劑有很高的耐熱性，如固態的全氟烷基磺酸鉀，加熱到420以上才開始分解，因而可在300 以上的溫度下使用。v可

27、抵抗強氧化劑、強酸和強堿的作用，而且在這種溶液中仍能保持良好的表面活性。2.7 2.7 其它表面活性劑其它表面活性劑整理課件（3）含硅表面活性劑：疏水基為全甲基化的Si-O-Si、Si-C-Si或Si-Si主干的一類特種表面活性劑。特性：（1）很高的表面活性；（2）在水溶液和非水溶液中都有表面活性；（3）對低能表面有優異的潤濕能力；（4）具有優異的消泡能力；（5）很高的熱穩定性；（6）無毒，不會刺激皮膚；（7）屬于高分子表面活性劑2.7 2.7 其它表面活性劑其它表面活性劑整理課件3.3.冠醚類大環化合物冠醚類大環化合物OOOOROOO ONNRR12OOOONNC HOO1429AgNO+_

28、3Ag+OOOOOOOOOONN+NO_3HH2914C HC H1429HHNNOOOOOOOOOO+KMnO4-+-4MnOK+非離子型非離子型與金屬離子形與金屬離子形成配合物，陽成配合物，陽離子型離子型2.7 2.7 其它表面活性劑其它表面活性劑整理課件相轉移催化相轉移催化+RCNRXQ X+-+QCNNa CNQX+-+-+XQCNNa 水相界面有機相陽離子冠醚的金屬絡合物Q+X-的負電荷部分X-，在水溶液中和其他陰離子Y-交換后，溶于含有反應試劑的RX有機相中，與RX反應生成RY，本身復原為Q+X-，同時再進入水相。反復循環，起到催化作用。 2.7 2.7 其它表面活性劑其它表面活性

29、劑整理課件2.7 2.7 其它表面活性劑其它表面活性劑環糊精 （,)杯芳烴可由苯酚類衍生物與甲醛縮合而得11/4502468101214050100150200250300350Particle Size / nmpHVariation of particle size with pH for amphoteric calix8arene aqueous solution 整理課件Model of pH-triggered drug loading and releasing procedure 11/45整理課件雙子表面活性劑（Gemini）兩個或兩個以上相同或幾乎相同的兩親分子，在其頭基或

30、靠近頭基處由連接基團通過化學鍵連接在一起構成。兩種類型：（1）連接基團直接連接在兩個親水基上；（2）連接基團在非常靠近親水基的地方連接兩條疏水基。2.7 2.7 其它表面活性劑其它表面活性劑頭靠頭 肩并肩整理課件整理課件整理課件整理課件整理課件整理課件整理課件整理課件整理課件整理課件整理課件整理課件整理課件整理課件整理課件表面活性劑的溶解度 Krafft 溫度溫度 離子型表面活性劑的溶解度隨溫度變化的特點是在足夠低的溫度下，溶解度隨溫度升高而慢慢增大，當溫度達到某一定值后，溶解度會突然增大。 稱為Krafft 現象。溶解度開始突然增大的溫度叫Krafft 溫度,也叫K.P點.離子型表面活性劑的

31、溶離子型表面活性劑的溶解度曲線及解度曲線及K.P點點2.8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表面活性劑的表面物理化學性能整理課件在同系物中，烴鏈越長，K.P點越高，CMC值越小。圖圖5-11 烷基硫酸鈉烴鏈長度與烷基硫酸鈉烴鏈長度與K.P點之間的關系點之間的關系2.8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表面活性劑的表面物理化學性能整理課件 陽離子型表面活性劑溶解度與溫度關系，1，2，3分別為:14-烷基三甲基溴化銨，16-烷基三甲基溴化銨，18-烷基三甲基溴化銨2.8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表面活性劑的表面物理化學性能整理課件 濁濁 點點v非離子型表面活性劑溶液的溶解度隨溫

32、度升高而下降，當溫度升到一定值時，溶液突然變成混濁，此時的溫度成為濁點，即C.P值。OOCHO22CH22CHCHCHO22CH22CHCHCHCHO22CH22OCH2H OOH2OH2OH2OH2OH2CH2當溫度上升時，氫鍵被削弱，升到一定溫度，氫鍵斷裂，表面活性劑從溶液中析出，使溶液突然變濁。2.8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表面活性劑的表面物理化學性能整理課件圖圖5-13 聚氧乙烯型非離子表面活性劑聚氧乙烯型非離子表面活性劑對具有相同極性劑的同系物，烴鏈較短者具有較高的濁點；如果烴鏈長度相同，則濁點隨氧乙烯基團數n的增高而升高。2.8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表

33、面活性劑的表面物理化學性能整理課件化學穩定性在所有的表面活性劑中，凡含有酯基的，在強酸在所有的表面活性劑中，凡含有酯基的，在強酸及強堿中都易發生水解，最不穩定；以醚鍵結合及強堿中都易發生水解，最不穩定；以醚鍵結合的，最為穩定。的，最為穩定。2.8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表面活性劑的表面物理化學性能整理課件酸堿穩定性陰離子表面活性劑強酸中不穩定，堿性溶液中穩定陽離子表面活性劑胺鹽類在堿中不穩定，但較耐酸；而季銨鹽在酸堿中均較穩定兩性表面活性劑隨pH值不同穩定性不同；在等電點的pH時,容易生成內鹽而沉淀析出非離子表面活性劑較穩定酸堿穩定性2.8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表

34、面活性劑的表面物理化學性能整理課件 電解質穩定性離子型表面活性劑比較容易從無機鹽中鹽析而沉淀出來。特別是多價金屬離子對陰離子型表面活性劑影響更大，易作用形成不溶或難溶的鹽。如Ca2+，Mg2+，Al3+等與羧酸鹽類表面活性劑結合形成不溶于水的金屬皂。非離子型表面活性劑較穩定電解質穩定性2.8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表面活性劑的表面物理化學性能整理課件表面活性劑的安全性和溫和性表面活性劑的安全性和溫和性2.8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表面活性劑的表面物理化學性能整理課件毒性分級大鼠經口LD50（mg/Kg)6只大鼠吸入4小時，死亡2-4只的濃度（ppm）兔經皮LD50（

35、mg/Kg）對人可能致死的估計量g/Kg總量（g/60Kg）劇毒1105151000外源化合物急性毒性分級（外源化合物急性毒性分級（WHO）1. 毒性：口服毒性：急性、亞急性、慢性。急性毒性大小，一般以半致死量，LD50表示，即指使一群受試動物中毒死一半所需的最低劑量（mg/Kg）。2.8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表面活性劑的表面物理化學性能整理課件表面活性劑對黑鼠的經口服急性毒性LD50陽離子表面活性劑有較高毒性，陰離子型居中，非離子型和兩性表面活性劑毒性普遍較低，相對比較安全。對照例：乙醇的LD50為6.67g/Kg。2.8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表面活性劑的表面

36、物理化學性能整理課件2. 溶血性 藥物注射液或營養注射液常用非離子表面活性劑作為增溶劑、乳化劑或懸浮劑，對于一次注射量較大的場合，特別是靜脈注射時，表面活性劑的溶血性必須引起足夠的重視。 陰離子型表面活性劑的溶血性最大，一般不在注射液中使用；陽離子表面活性劑的溶血性次之；非離子表面活性劑的溶血性最小。2.8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表面活性劑的表面物理化學性能整理課件（1）表面活性劑類型 對皮膚刺激性：陽離子表面活性劑對皮膚刺激性：陽離子表面活性劑陰離子表面活性劑，兩性表面活性劑陰離子表面活性劑，兩性表面活性劑非離子表面活性劑非離子表面活性劑（2）分子量 小分子表面活性劑容易經皮膚

37、滲透，對皮膚刺激性大；小分子表面活性劑容易經皮膚滲透，對皮膚刺激性大； 大分子表面活性劑不易發生皮膚滲透，且由于分子的纏結等影響，使極性大分子表面活性劑不易發生皮膚滲透，且由于分子的纏結等影響，使極性基團和疏水支鏈難以與皮膚和毛發直接、強烈作用，因而比較溫和。基團和疏水支鏈難以與皮膚和毛發直接、強烈作用，因而比較溫和。 所以，化妝品、個人衛生用品所用的表面活性劑有向大分子方向發展的趨所以，化妝品、個人衛生用品所用的表面活性劑有向大分子方向發展的趨勢，或者是對天然高分子進行改性。勢，或者是對天然高分子進行改性。3. 3. 表面活性劑的溫和性（刺激性）表面活性劑的溫和性（刺激性）2.8 2.8 表

38、面活性劑的表面物理化學性能表面活性劑的表面物理化學性能整理課件（3）疏水基鏈長 疏水基鏈越長，分支化程度越小，表活性劑對人體越溫和。（4）分子內引入聚乙二醇（PEG）基團 PEG型非離子表面活性劑無論在對皮膚粘膜或眼粘膜的刺激性方面，都表現得比陰、陽離子型表面活性劑的低。 增大分子中的PEG長度，刺激性會進一步降低，即使是在離子型表面活性劑中引入PEG鏈，形成摻合型表面活性劑，也會增大分子的溫和性。 如十二烷基硫酸鈉（SDS）中引入PEG形成脂肪醇醚硫酸鹽（AES），就有很好的效果。分子中引入甘油或多元醇也會增加表面活性劑的溫和性。2.8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表面活性劑的表面物

39、理化學性能整理課件4. 生物降解性1）. 陰離子表面活性劑陰離子表面活性劑 （1） 硫酸鹽類：硫酸鹽類：可被普通的硫酸酯酶水解成硫酸鹽和相應的脂肪醇，并進一步氧化成水和二氧化碳。（2）烷基磺酸鈉：）烷基磺酸鈉： 生物降解容易程度：含直鏈的 含支鏈的 端基為三甲基取代的； 直鏈烷基苯磺酸鈉中：烷基C6-C12的降解速度 C12的。 苯基在末端的伯碳烷基苯磺酸鈉，對位異構體降解速度 鄰位異構體。 因此，商品烷基苯磺酸鈉洗滌劑以對十二烷基苯磺酸鈉為主。2.8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表面活性劑的表面物理化學性能整理課件 烷基苯磺酸鈉的生物降解2.8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表

40、面活性劑的表面物理化學性能整理課件2). 非離子型表面活性劑非離子型表面活性劑v其生物降解包括碳氫鏈和聚環氧乙烷鏈兩部分。v碳氫鏈部分：支鏈的比直鏈的困難，所帶支鏈越多，越不容易降解；v聚環氧乙烷鏈越長，降解越困難；v含芳基的生物降解性比僅有脂肪基的降解困難；2.8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表面活性劑的表面物理化學性能4. 生物降解性整理課件圖圖 非離子表面活性劑的生物降解非離子表面活性劑的生物降解2.8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表面活性劑的表面物理化學性能整理課件3). 陽離子表面活性劑：一般都有比較好的生物降解性。4). 兩性表面活性劑：是生物降解性最好的。 對于天

41、然產物，不僅沒有毒性，而且還是一種營養劑，比如卵磷脂。 即使是合成的兩性表面活性劑，其生物降解性也很好。2.8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表面活性劑的表面物理化學性能4. 生物降解性整理課件5. 5. 親疏平衡值親疏平衡值v親水親水-疏水平衡值疏水平衡值HLB（Hydrophile-Lipophile Balance )的概念。的概念。 HLB的大小表示表面活性劑親水親油性的相的大小表示表面活性劑親水親油性的相對大小，對大小，HLB 值越大，表示該表面活性劑的親水值越大，表示該表面活性劑的親水性越強，性越強，HLB越低，則親油性或疏水性越強。越低，則親油性或疏水性越強。2.8 2.8

42、 表面活性劑的表面物理化學性能表面活性劑的表面物理化學性能整理課件石蠟 HLB0， 油酸鉀 HLB20 十二烷基硫酸酯鈉 HLB40以之為標準：以之為標準： 陰離子表面活性劑HLB在140之間，非離子表面活性劑的HLB在120之間。定義：定義：2.8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表面活性劑的表面物理化學性能整理課件HLBHLB值范圍與其在水中分散性能值范圍與其在水中分散性能 HLB值范圍 在水中分散情況 14 不分散 36 分散能力不好 68 乳狀分散液(劇烈振蕩后) 810 乳狀分散液,穩定 1013 半透明到透明液體 13 透明液體 2.8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表面

43、活性劑的表面物理化學性能整理課件HLB值范圍及其適當用途vHLB值范圍 應 用 HLB范圍 應 用 13 消泡劑 818 O/W型乳化劑 36 W/O型乳化劑 1315 洗滌劑 79 潤濕劑 1518 增溶劑2.8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表面活性劑的表面物理化學性能整理課件整理課件HLB 值的確定值的確定（1）非離子型）非離子型HLB值的計算值的計算對聚乙二醇和多元醇非離子型表面活性劑對聚乙二醇和多元醇非離子型表面活性劑:1005親水基分子量疏水基分子量親水基分子量1005H L B 親 水 基 部 分 分 子 量表 面 活 性 劑 分 子 量2.8 2.8 表面活性劑的表面物理

44、化學性能表面活性劑的表面物理化學性能整理課件例1：求 的HLB值解：親水基分子量：（CH2CH2O)9=396表面活性劑分子量=616HLB=396/616*100/5=12.86C H919O (CH CH O)229H2.8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表面活性劑的表面物理化學性能整理課件對多元醇型脂肪酸酯非離子型表面活性劑對多元醇型脂肪酸酯非離子型表面活性劑: : HLB=20(1-S/A)S S為酯的皂化值為酯的皂化值, A, A為脂肪酸的酸值為脂肪酸的酸值. .酸酸 值值: :中和1克樣品所消耗的KOH的毫克數.皂化值皂化值: :皂化1克樣品所消耗的KOH的毫克數.2.8 2

45、.8 表面活性劑的表面物理化學性能表面活性劑的表面物理化學性能整理課件（2）其他類型表面活性劑HLB值的計算7 (4-4)HLBHL 親水基團 H 親油基團 L OSO3Na 38.7 -CH- 0.475 SO3Na 11.0 CH2 0.475 COONa 19.1 CH3 0.475 N（叔胺） 9.4 =CH- 0.475 酯基(失水山梨醇環) 6.8 -(C3H6O)- 0.15 酯基 (自由) 2.4 氧丙 烯基 O 1.3 -CF2 0.870OH（失水山梨醇環） 0.5 CF3 0.870 OH（自由） 1.9 苯 環 1.662 (C2H4O) 0.33 COOH 2.12.

46、8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表面活性劑的表面物理化學性能整理課件例：求甘油硬硬脂酸單酯的HLB值，已知其皂化值S161，酸值A198CH OOC(CH ) CHCHOHCH OH221632v解1： HLB20（1161/198）3.8v解2： 20 C： 0.475209.5 2-OH 1.923.8 1個-COO- 2.4HLB=3.8+2.4+7-9.5=3.72.8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表面活性劑的表面物理化學性能整理課件例：求太古油的例：求太古油的HLB值值解：疏水基含17個碳，L=17*0.475親水基：-COOH + -OSO3Na,H=2.1 + 3

47、8.7HLB=7+(38.7+2.1)-(17*0.475)=39.7 (CH ) CHCH CH CH(CH ) COOH3522273OSO NaCH2.8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表面活性劑的表面物理化學性能整理課件HLB值的實驗測定方法值的實驗測定方法 （1 1）分配系數法）分配系數法：將水和油（通常用辛烷）放在一起，再加入表面活性劑，當其在油水兩相中達到溶解平衡時，分別測定它在兩相中的濃度：水相中Cw，油相中Co，然后計算HLB值。)/ln(36. 07owCCHLB2.8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表面活性劑的表面物理化學性能整理課件HLB值的實驗測定方法值的

48、實驗測定方法（2 2）溶度估測法）溶度估測法 常溫下將表面活性劑溶于水中，觀察其在水中的分散狀況可大致估計其HLB值。 HLB值范圍值范圍分散情況分散情況HLB值范圍值范圍分散情況分散情況14不分散不分散810乳狀分散液乳狀分散液,穩定穩定36分散能力不好分散能力不好1013半透明到透明液體半透明到透明液體68乳狀分散液乳狀分散液(劇烈振蕩后劇烈振蕩后)13透明液體透明液體HLB值范圍與其在水中分散性能值范圍與其在水中分散性能2.8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表面活性劑的表面物理化學性能整理課件v（3）混合表面活性劑）混合表面活性劑HLB值得計算值得計算 mA 、mB為混合表面活性劑

49、種為混合表面活性劑種A, B組分的質量，組分的質量，HLBA,HLBB為為A,B組分各自的組分各自的HLB值。值。 (4-5)AABBABmHLBmHLBHLBmm2.8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表面活性劑的表面物理化學性能整理課件相轉型溫度（相轉型溫度（PIT)vHLB的三個缺點：的三個缺點：（1 1）它沒有考慮到油相與水相本身的性能；）它沒有考慮到油相與水相本身的性能；（2 2）它沒有考慮表面活性劑濃度的影響）它沒有考慮表面活性劑濃度的影響（3 3）它沒有考慮到溫度及各相體積的影響）它沒有考慮到溫度及各相體積的影響2.8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表面活性劑的表面物理

50、化學性能整理課件相轉型溫度相轉型溫度(Phase Inversion Temperature)v非離子型表面活性劑乳狀液隨著溫度升高,從原來O/W型轉變為W/O型的溫度,稱為相轉型溫度(PIT), 也叫做親水-親油平衡溫度(HLB溫度).2.8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表面活性劑的表面物理化學性能整理課件vPIT的測定可用電導法.v越容易溶解非離子表面活性劑的油，其PIT值越低;vPIT隨油相性質而改變，油相極性越小，PIT越高。vPIT與HLB的關系近乎直線，可解釋HLB值大，其親水性強, 其PIT越高.2.8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表面活性劑的表面物理化學性能整理

51、課件臨界膠束濃度 CMCv臨界膠束濃度（CMC)：使水的表面張力迅速下降至幾乎不變的表面活性劑的濃度。CMC2.8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表面活性劑的表面物理化學性能整理課件表面活性劑達到形成單分子膜的最低濃度叫表面活性劑達到形成單分子膜的最低濃度叫臨界膠束濃度（臨界膠束濃度（CMC）極稀溶液極稀溶液稀溶液稀溶液臨界膠臨界膠束濃度束濃度高于臨界高于臨界膠束濃度膠束濃度整理課件 不僅表面張力,表面活性劑溶液的其他性能在CMC范圍均發生突變。2.8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表面活性劑的表面物理化學性能臨界膠束濃度是表面活性劑的一個重要性質。CMC越小，形成膠束所需要的濃度

52、越低，也即表面活性劑可在較低濃度下發揮更大效能。整理課件影響CMC的因素:v親油因素使親油因素使CMC下降；下降；v親水因素使親水因素使CMC增加增加離子型：離子型：10-410-2 mol/L非離子型：非離子型：10-4 mol/L 以下以下2.8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表面活性劑的表面物理化學性能整理課件（1）疏水基的影響v在C8-C16范圍, 表面活性劑疏水基烴鏈長度增加會導致CMC下降。v表面活性劑的烴鏈上如果有支鏈，則有分支的表面活性劑的CMC值比同碳原子數的直鏈化合物高得多。v烴鏈中有C=C鍵時,比同條件下的C-C的CMC大3-4倍;v烴鏈中引入極性基, CMC增大.

53、2.8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表面活性劑的表面物理化學性能整理課件烴鏈中碳原子數烴鏈中碳原子數m與與CMC的關系的關系log CMC = A - BmA,B是與溫度和分子結構有關的常數對于離子型同系物，表面活性劑對于離子型同系物，表面活性劑烴鏈每增加一個烴鏈每增加一個-CH2-，CMC下下降一半；對非離子型表面活性劑，降一半；對非離子型表面活性劑，每增加兩個每增加兩個-CH2-，CMC下降至下降至原值的十分之一。如果烴鏈上含原值的十分之一。如果烴鏈上含一個苯環，苯環起到約三個半一個苯環，苯環起到約三個半-CH2-的作用。當烴鏈碳原子數超的作用。當烴鏈碳原子數超過過16個，鏈長對個

54、，鏈長對CMC的影響減小，的影響減小，鏈長超過鏈長超過18個碳原子，個碳原子，CMC基本基本不隨碳鏈增加而變化不隨碳鏈增加而變化。 整理課件（2 2）親水基的影響）親水基的影響v水溶液中，離子表面活性劑比同烴鏈的非離子表面活性劑的CMC值高得多。v極性基位置從末端移到中間, CMC增大;v親水鍵增多, CMC增大;v聚氧乙烯基數增多, CMC增大: Log CMC = A + nBA,B是與溫度和疏水基團有關的常數2.8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表面活性劑的表面物理化學性能整理課件（3 3）溫度影響）溫度影響溫度升高，表面活性劑親水基的水合作用下降，CMC下降；另一方面，疏水碳鏈的

55、凝聚力減弱，導致膠束不易形成，CMC上升。離子型，先下降后上升；非離子型，下降。溫度對十二烷基硫酸鈉（溫度對十二烷基硫酸鈉（1）及）及C10H21(C2H4O3)H (2)的的CMC影響影響2.8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表面活性劑的表面物理化學性能整理課件（4 4）其他影響因素）其他影響因素在水溶液中添加電解質會導致在水溶液中添加電解質會導致CMC下降。電解質對離子型下降。電解質對離子型影響較大，兩性次之，對非離子型影響較小。影響較大，兩性次之，對非離子型影響較小。電解質使離子型表面活性劑電解質使離子型表面活性劑CMC下降的原因，主要是反電下降的原因，主要是反電荷離子作用。電解質

56、的正離子與陰離子表面活性劑的作用，荷離子作用。電解質的正離子與陰離子表面活性劑的作用，電解質的負離子與陽離子表面活性劑的作用，降低了表面電解質的負離子與陽離子表面活性劑的作用，降低了表面活性劑離子間的相互排斥，因而使活性劑離子間的相互排斥，因而使CMCCMC值下降。值下降。2.8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表面活性劑的表面物理化學性能整理課件脂肪醇對脂肪醇對C11H23COOK水溶液水溶液CMC的影響的影響少量有機物的加入會導致少量有機物的加入會導致CMC很大的變化很大的變化脂肪醇能降低CMC值是由于它參與膠束的形成，插入膠團外層表面活性劑之間，從而減少它們之間的排斥力，使膠束易于形

57、成。 2.8 2.8 表面活性劑的表面物理化學性能表面活性劑的表面物理化學性能整理課件2.9 2.9 膠束的結構、形狀和大小膠束的結構、形狀和大小膠束的結構膠束的結構離子型表面活性劑膠束呈球形，內內核核為近于液態的碳氫鏈，內核外部內核外部為與極性基團相連或相鄰的CH2，周圍有滲入的水分子（已成為膠束的一部分），故與內核的CH2不同；再再外層外層由極性基團組成，最外層最外層是與極性基團結合的反離子和結合水。在表面之外，還有由反離子組成的擴散層擴散層。雙電層的存在，保證了膠束的穩定型。整理課件水溶液中聚氧乙烯非離子型膠束結構示意圖水溶液中聚氧乙烯非離子型膠束結構示意圖其內核與離子型表面活性劑一樣，

58、具有與液烴相似的性質，其表面由聚氧乙烯和醚鍵氧原子相結合的水構成，沒有雙電層結構，其表面厚度往往超過內核尺寸 2.9 2.9 膠束的結構、形狀和大小膠束的結構、形狀和大小整理課件膠束的形狀膠束的形狀球球 狀狀2.9 2.9 膠束的結構、形狀和大小膠束的結構、形狀和大小整理課件2.9 2.9 膠束的結構、形狀和大小膠束的結構、形狀和大小整理課件2.9 2.9 膠束的結構、形狀和大小膠束的結構、形狀和大小整理課件膠束的大小膠束的大小 n=Mn/M0 n 為膠束的平均聚集數,Mn 為膠束的表觀分子量，M0 為表面活性劑的分子量.2.9 2.9 膠束的結構、形狀和大小膠束的結構、形狀和大小整理課件影響

59、膠束分子量的因素:（1）表面活性劑分子結構的影響（2）電解質的影響（3）有機添加劑的影響（4）溫度的影響2.9 2.9 膠束的結構、形狀和大小膠束的結構、形狀和大小整理課件v在水溶液中，表面活性劑與溶劑的不相似性越大，則形在水溶液中，表面活性劑與溶劑的不相似性越大，則形成膠束的聚集數也越大。成膠束的聚集數也越大。 v在水溶液中，若表面活性劑的烴鏈增長，膠團的聚集數在水溶液中，若表面活性劑的烴鏈增長，膠團的聚集數n n增大。增大。v在水溶液中，若表面活性劑的親水鏈段鏈增長，膠團的在水溶液中，若表面活性劑的親水鏈段鏈增長，膠團的聚集數聚集數n n減小。例如，對聚氧乙烯型非離子表面活性劑，減小。例如

60、，對聚氧乙烯型非離子表面活性劑，在相同烴鏈長度下，聚氧乙烯鏈增長，聚集數在相同烴鏈長度下，聚氧乙烯鏈增長，聚集數n n減小。減小。2.9 2.9 膠束的結構、形狀和大小膠束的結構、形狀和大小整理課件25，烷基硫酸鈉的聚集數 n 表面活性劑 聚集數n 表面活性劑 聚集數nC6H13SO4Na 17 C11H23SO4Na 52C7H15SO4Na 22 C12H25SO4Na 64C8H17SO4Na 27 C14H27SO4Na 80C9H19SO4Na 33 C16H33SO4Na 100C10H21SO4Na 41 2.9 2.9 膠束的結構、形狀和大小膠束的結構、形狀和大小整理課件影響膠