【胶体和界面化学】研究生课件3.ppt

第三章：表面活性剂作用原理 §第一节 表面活性剂的分类和化学结构 §第一节 表面活性剂的分类和化学结构 肥皂，以天然动、植物油脂和碱的水溶液加热起皂化反应制取。在pH值小于7的水溶液中不稳定。不适于在酸性、硬水和海水中使用。 是润湿、乳化分散及去污最好的表面活性剂之一，是在肥皂之后最老的阴离子表面活性剂，是以用高级醇经硫酸化、碱中和后制成。由于高表面活性而得到广泛应用，但有两方面缺点，一是在酸性条件下易水解还原为醇，二是碳原子数为14-16时室温溶度很小。 除用脂肪醇为原料外，还可用烯烃经硫酸化制备硫酸酯盐。烯烃来自烷烃裂解。 纺织、印染、农药等工业中常用的调湿剂“拉开粉”即为一 种烷基(二丁基或二异丙基)萘磺酸盐。萘和丁醇在浓硫酸的作用下即生成二丁基萘磺酸，以碱中和即得萘磺酸盐。 季铵盐与胺盐不同，不受pH变化的影响，不论在酸性、中 性或碱性介质中，季铵离子皆无变化。季铵盐这种阳离子表面活性剂除具有表面活性外，还有一个与阴离子及非离子表面活性剂不同的特点，即其水溶液有很强的杀菌能力，因此常用作消毒、灭菌剂。除此之外，阳离子表面活性剂常用作矿物浮选剂，使矿粉表面变为憎水性，易附着于气泡上而浮选出来。又如，在沥青乳状液中作为乳化剂，当铺路洒在路面时，碎石表面因强烈吸附阳离子表面活性剂而成为亲油表面，沥青就容易粘附在碎石表面，提高铺路效率。其它，如在纺织工业中作为柔软剂、抗静电剂，在涂料工业中作为颜料分散剂等，皆与阳离子表面活性剂容易吸附的特性有关。阳离子表面活性剂的缺点是价格较高，洗涤性能较差。 四.两性表面活性剂 氧化胺的化学性质与两性表面活性剂相似，既能与阴离子表面活性剂相溶，也能与非离子和阳离子表面活性剂相溶，在中性和碱性溶液中显示出非离子特性，在酸性介质中显示出弱阳离子特性。氧化胺具有发泡、稳泡、润滑、乳化、抗静电和润湿等性能；对皮肤非常温和，对眼睛刺激性很小。与其他组分混合可增高抗刺激性的效果，与季胺盐配用，可使季铵盐用于化妆品防腐剂中。 若分子中只有—个对pH敏感，如十二烷基甜菜碱，其季铵基团对pH不敏感，当pH＜5时呈现阳离子性，PH＞5时均以两性离子形式存在，不会以负离子形式存在。 两性离子型表面活性剂根据其碱性基团(氨基或季铵基)和酸性基团(羧基或磺酸基)对pH的敏感性，可分为pH敏感型和pH不敏感型。若碱性基团和酸性基团都对pH敏感，在水溶液中将随着pH的变化而以不同的离子形式存在，因而该类活性剂存在等电点。 两性离子型表面活性剂具有抗硬水、钙皂分散力强、能与电解质共存、与阴阳离子活性剂有良好配伍性、对皮肤刺激性低等诸多特性．既可用作洗涤剂、乳化剂，也可用作杀菌剂、防霉剂和抗静电剂等。因此，尽管两性离子型表面活性剂价格高，产量低，但近年来发展较快。 氟表面活性别主要是指碳氢链憎水基上的氢完全为氟原子所取代了的表面活性剂，具有氟碳链憎水基的表面活性与前述的表面活性剂比较具有一系列独特的界面活性，故广泛地用于各种润滑利、浸蚀剂、添加剂及表面处理剂中。 可分为阴离子、阳离子、两性和非离子4种类型。其亲水基的结构与烃系表面活性剂没有什么不同，所以氟表面活性剂的持性是由碳氟链决定的。 由于氟的电负性大．故c…F键具有较大键能，所以碳氟链化学稳定性和热稳定性都很高。此外氟原子的半径比氢原子大，能将碳原子完全遮盖起束，范德华力小，即分子间力小。由于这些原因导致了碳氟链具有下述特性。（1）内于碳氟键的键能大，其热稳定性和耐试剂性好，故毒性小。（2）由于分子间力小，其表面张力小，既憎水又憎油，摩擦系数小，不粘着。（3）折射率小 （4）绝缘性能高。因此，具有碳氟链憎水基的氟表面活性剂与烃链表面活性剂相比具有特殊的性能。 具有乳化分散、降低表面张力、耐酸碱、润滑、抗静电、消泡等一系列优异性能，故广泛地用于氟树脂的乳状液聚合、医药化妆品的乳状液稳定、照像乳状液的改善、灭火剂、塑料调匀剂、油墨润湿性能的改进、电镀液的添加剂、提高腐蚀效率、电镀时的烟雾防止剂、纤维表面处理剂、聚合物薄膜的抗静电剂、消泡剂、药物对植物和害虫的渗透剂、胶粘剂、树脂表面改性剂等方面。 氨基酸与憎水物质发生反应，生成的表面活性物质称为氨基酸系表面活性剂。近年来氨基酸系表面活性剂广泛用于化妆品和卫生用品生产中。氨基酸分子中既有氨基又有羧基，为两性电解质，随水溶液的PH值而发生电离，如下式所示： Application of Gemini surfactants 1.制备新材料 Collart O , et al . Journal of Physical Chemistry B , 2001 , 105 表面活性剂作为制备纳米材料的模板剂和抗粘接剂的报道很多。 2.治理污水与土壤 Rosen M, Colloid and Interface S