材料表界面第五章1.ppt

第五章 表面活性剂 第五章 表面活性剂 表面活性剂分类 表面活性剂的物理化学性能 表面活性剂的概念 表面活性剂的重要作用 第一种类型：溶液表面张力对溶液浓度增加而线性增大。多数无机盐（如Na2SO4,KOH,NH4Cl,KNO3等）以及蔗糖，甘露醇等多羟基有机物的水溶液属于这一类型。这类物质常称为非表面活性物质。其特点是dσ/dc0，Γ为负值，这时溶质在表面层的浓度比溶液内部小，即溶质具有表面亏量。 5.1.1 什么是表面活性剂? 5.1 概述 第二种类型：溶液表面张力随溶液浓度增加而逐渐降低。这种类型的例子包括大多数低分子量的极性有机物。如醇、醛、酸、酮与胺及其衍生物。由于水溶性有机化合物一般含有一个极性基（如OH基或COOH基）和一个非极性碳氢基团。这类分子倾向于聚集在表面层，它们的取向是把极性部分指向体相溶液中的极性水分子，非极性部分朝向气相。其特点是dσ/dc0，Γ为正值，这时溶质在表面层的浓度比溶液内部大，即溶质具有表面超量。 5.1.1 什么是表面活性剂? 5.1 概述 第三种类型：当浓度增加时，表面张力迅速下降并很快达到最低点，此后溶液表面张力随浓度变化很小。这类物质称为表面活性物质。如8碳以上的直链有机碱金属盐，高碳直链磺酸盐，硫酸盐，苯磺酸盐等表面活性剂的水溶液。其特点是dσ/dc0，Γ为正值，这时溶质在表面层的浓度比溶液内部大，即溶质具有表面超量。 5.1.1 什么是表面活性剂? 5.1 概述 5.1.1 什么是表面活性剂? 5.1 概述 像第三类物质那样，加入很少量就能大大降低溶剂的表面张力，使表面呈现活性状态的物质称为表面活性剂。 表面活性剂的概念： 能显著降低水气界面和水油界面的界面张力的物质称为表面活性剂。 5.1.2 表面活性剂的分子结构特点 5.1 概述 表面活性剂 亲水基（极性部分） 亲油基（非极性部分） 带电基团 两性离子 极性基团 含8个碳原子以上的碳链 5.1.2 表面活性剂的分子结构特点 5.1 概述 5.1.2 表面活性剂的分子结构特点 5.1 概述 表面活性剂的浓度和表面张力的关系 开始时，随着表面活性剂浓度的增加，表面张力急剧下降，到达某一值时则表现出与浓度关系不大，表面张力大致保持恒定。 5.1 概述 5.1.2 表面活性剂的分子结构特点 表面活性剂达到形成单分子膜的最低浓度叫临界胶束浓度。或者能够形成胶束的表面活性剂最低浓度称为临界胶束浓度。 表面活性剂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。 表面活性剂的浓度变化和表面活性剂的活动情况的关系 表面活性原理: 1.表面吸附：在表（界）面上吸附，形成吸附膜。 2.溶液内部自聚：在溶液内部自聚，形成多种类型的分子有序组合体。 5.1 概述 5.1.2 表面活性剂的分子结构特点 不同碳链长度的脂肪酸钠对石蜡-水界面张力的影响（30℃） 1）7碳原子以下，降低表面张力不明显 2）8~20个碳原子时，脂肪酸钠盐呈现明显的表面活性。 当亲油基为直链或支链烷烃， 8~20个碳原子时为合适；当亲油基为烷基酚或苯基， 8~16个碳原子时为宜；若亲油基为烷基萘基，则烷基数为2个，每个烷基碳原子在3个以上。 亲油基 亲水基 5.1.2 表面活性剂的分子结构特点 5.1 概述 5.2 表面活性剂的分类 按分子量大小分： （a）低分子量表面活性剂：1000以下； （b）中高分子量表面活性剂：1000以上； 按工业用途分类： 渗透剂、润湿剂、乳化剂、分散剂、起泡剂、消泡剂、净洗剂、杀菌剂、匀染剂、缓染剂、柔软剂、平滑剂、抗静电剂、防锈剂等。 按疏水基的类型分： （a）碳氢链：以碳氢链为疏水基； （b）聚氧丙烯：由环氧丙烷低聚而成，聚氧丙烷为疏水基； （c）氟表面活性剂：以碳氟链为疏水基；特点：表面活性高，化学性质稳定，具有抗氧化性，耐酸、耐碱和耐高温。 （d）硅表面活性剂：以硅氧烷链为疏水基；表面活性仅次于氟表面活性剂。 （e）含硼表面活性剂：特点：具有沸点高、不易挥发、高温下稳定等特点，常用于合成树脂的抗静电剂。 疏水基 亲水基 5.2 表面活性剂的分类 亲水基团是否带电 离子型 非离子型： 不能电离 阴离子型 阳离子型 两性离子型 亲油基 亲水基 5.2 表面活性剂的分类 按亲水基类型分类是表面活性剂分类的主要方法 5.2 表面活性剂的分类 亲水基一端为阴离子，其水溶液一般为碱性或中性。它们在整个表面