表面活性剂教学课件

2.2.表面活性剂的表面活性剂的功能功能（作用）（作用）一.表面活性剂的润湿功能1.基本概念润湿：固体表面上的气体（或液体）被液体(或另一种液体)取代的现象。包括：沾湿、浸湿、铺展三种类型。沾湿沾湿沾湿过程就是当液体与固体接触后，将液气和固气界面变为固液界面的过程。大气中的露珠附着在植物的叶子上，雨滴粘附在塑料雨衣上等，均是粘湿过程。浸湿浸湿浸湿是指固体浸入液体中的过程，其实质是固气界面被固液界面所代替。铺展铺展铺展过程是固气界面被固-液界面代替的过程2接触角与扬氏方程一.表面活性剂的润湿功能（1）接触角：达平衡时，在气，液，固三相交界处，自固-液界面经过液体内部到气-液界面的夹角称为接触角。(图中角)=0或不存在铺展浸湿沾湿完全不润湿根据接触角的大小判断润湿情况接触角越小，液体的润湿性越好!lgslsg润湿原理sglgCOS sl润湿sglgCOS sl不润湿sg=lgCOS sl液滴静止为润湿角(2）.润湿方程（杨氏方程）润湿方程（杨氏方程）cos=gs-ggs-lgl-g可通过改变界面张力的大小来改变物质的润湿性能！3.表面活性剂的润湿功能(1)提高液体的润湿能力（在水中加入表面活性剂降低表面张力，使水在固体发生铺展）-润湿剂(2)改变固体表面的润湿性质（极性基团吸附在固体表面，非极性基团朝向气体形成定向排列吸附层，反润湿作用）-防水剂问题问题:农药中加入表面活性剂的目的与农药中加入表面活性剂的目的与作用原理作用原理?用防水剂处理过的纤维为什么能防水用防水剂处理过的纤维为什么能防水?二二.表面活性剂的乳化和破乳作用表面活性剂的乳化和破乳作用1.乳状液（1）概念：两种互不混溶的液体，一种以微粒（液滴或液晶）形式分散于另一种中形成的体系。（2）组成：分散相、分散介质和表面活性剂（乳化剂）（3）分类）分类：根据其分散情形可以分为三种类型：油水(Ow)型乳液型型乳液型水油(wO)型乳液型型乳液型多元乳液:水包油包水(wOw)型型油包水包油(OwO)型型分类分类油水(Ow)型乳液型型乳液型:油分散在水中，油为分散相(内相)，水为连续相(外相)的水包油型乳化液，可用水稀释。水油(wO)型乳液型型乳液型:水分散在油中，水为分散相(内相),油为连续相(外相)的油包水型乳化液，可用油稀释。牛乳豆浆人造奶油原油等2.乳化剂的作用原理乳化剂的作用原理乳化过程中表面活性剂的作用是吸附在油-水界面上，通过降低界面张力，帮助液滴分散并形成牢固的界面膜，防止分散液滴聚结。3.乳化剂的选择乳化剂的选择HLB值大的表面活性剂HLB值小的表面活性剂O/W乳状液的乳化剂W/O乳状液的乳化剂4.影响乳状液稳定性的因素影响乳状液稳定性的因素界界面面张张力：力：界面张力的降低及界面膜的形成与强度是乳状液稳定性的主要影响因素。油油-水界面膜水界面膜：界面膜中分子排列越紧密，界面膜的强度越强，乳状液的稳定性越好。脂肪醇、脂肪酸及脂肪胺等极性有机物可增加界面膜的紧密度强度。粘粘度：度：分散介质的粘度越大，则分散相液珠运动的速度越慢，有利于乳状液的稳定。界面电荷：界面电荷：若表面活性剂是离子型的，则在界面上的吸附成为油珠所带电荷的主要来源（主要是对O/W乳液而言）它们使液滴接近时相互排斥，阻止了液滴的聚结，乳状液稳定。添添加加物物：添加粉末乳化剂（碳酸钙、粘土、碳黑、石英、金属氧化物）能提高稳定性。其其它它：温度、机械作用、电解质（对离子型乳化剂的乳状液影响大）、体系pH值等。4.影响乳状液稳定性的因素影响乳状液稳定性的因素(1)概念：乳状液发生油水分层的现象。(2)破乳剂的作用原理：能将原有的乳化剂从界面上顶替出来；加入的表面活性剂不能形成牢固的界面保护膜；5.破乳破乳原油破乳的过程原油破乳的过程1.1.破乳剂的溶解与扩散破乳剂的溶解与扩散2 2破乳剂替代天然乳化剂破乳剂替代天然乳化剂3 3破坏界面膜破坏界面膜4 4油水分离油水分离 破乳剂加入原油乳状液后，让它分散在整个油相中，并能进入被乳化的水珠上。由于破乳剂具有很高的活性，可把天然乳化剂从界面上顶替下来。由于破乳剂吸附于油水界面后，不能形成结实的界面膜。界面膜被破坏后，水珠在互相靠近时，很容易发生聚结成大水珠。水珠下沉从油相中分离出来，乳化原油就被破乳了。1.增溶(1)概念：表面活性剂在水溶液中形成胶束后具有能使不溶或微溶于水的有机物的溶解度显著增大的能力，且溶液呈透明状，这种作用称为增溶。(2)增溶方式：增溶于胶束内核；增溶物分子与形成胶束的表面活性剂分子穿插排列;形成栅栏层；被吸附在胶束表面；包含在胶束的极性基团中。三三.增溶作用增溶作用表面活性剂的乳化和增溶的功能都可实表面活性剂的乳化和增溶的功能都可实现油与水的混合现油与水的混合,两种作用的区别何在两种作用的区别何在?乳化是将水或油以微小珠滴形式分散到另一种物质中，得到热力学不稳定体系，时间延长会出现两相分离。乳化过程中表面活性剂的作用是吸附在油-水界面上，通过降低界面张力，帮助液滴分散并形成牢固的界面膜，防止分散液滴聚结。增溶作用是表面活性剂胶束把水或油溶解到自身组织中，所形成的体系是热力学稳定的单一液相。内容回顾1.表面活性剂的润湿功能润湿的类型、接触角、扬氏方程、润湿功能的作用方式。2.乳化和破乳功能乳状液的组成、分类、乳化剂的作用原理、破乳剂的作用原理。3.表面活性剂的增溶方式四四.表面活性剂的起泡与消泡作用表面活性剂的起泡与消泡作用1.基本概念泡沫是指气体分散在液体中的分散体系。泡沫的存在发泡作用：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。表面活性剂在形成泡沫过程中的作用消泡机理：消泡剂使泡沫液膜局部表面张力降低而消泡；消泡剂破坏膜弹性使液膜失去自修作用而消泡；消泡剂降低液膜粘度使泡沫寿命缩短而消泡；2.表面活性剂的消泡作用表面活性剂的消泡作用具有消泡作用的物质具有消泡作用的物质植物油、矿物油、硅油、液态高级醇、长链脂肪酸钙盐、一些非离子表面活性剂如环氧丙烷缩合物、硬脂酸环氧乙烷缩合物等。3.应用：矿物的浮选应用：矿物的浮选矿物浮选是借助气泡浮力来浮游矿石的一种物质分离和选矿物技术，常称为固-固分离浮选。浮选剂是由捕集剂、起泡剂捕集剂、起泡剂、PH调节剂、抑制剂和活化剂等成分按需要适当地配制而成。是将亲水的矿物表面变为疏水的表面，以利于矿物易粘附于气泡上的药剂捕集剂起泡剂为了使有用矿物有效地富集在空气与水的界面上，必须加入起泡剂造成大量的界面，产生大量的泡沫矿物的浮选矿物的浮选方铅矿浮选原理示意图方铅矿浮选原理示意图矿物附选示意图矿物附选示意图浮浮选选设设备备1.污垢类型：油污，固体污垢。污垢的粘附：机械粘附、分子间力粘附、静电力粘附、化学结合力。2.表面活性剂的洗涤作用：降低水的表面张力改善水洗物表面的润湿性。增强污垢的分散和悬浮能力。五五.表面活性剂的洗涤作用表面活性剂的洗涤作用肥皂去污原理示意图六六.表面活性剂的其它作用表面活性剂的其它作用1.1.杀菌作用杀菌作用阳离子型表面活性剂具有杀菌作用。杀菌机理：分子中的亲油基能紧密地吸附于细菌表面，改变细胞壁的通透性、改变细菌细胞的渗透压，进而破坏细菌与周围环境的相对平衡，导致细菌死亡。2.2.防腐蚀作用防腐蚀作用添加少量表面活性剂来阻止或减缓金属腐蚀速度以达到保护金属的作用。3.3.对纤维的平滑柔软作用对纤维的平滑柔软作用 纤维与纤维之间存在着一层由表面活性剂亲油基组成的润滑剂，使纤维的静摩擦系数降低、平滑柔软性增加的作用。六六.表面活性剂的其它作用表面活性剂的其它作用4.4.在感光材料方面的应用在感光材料方面的应用彩色显影是指利用彩色照相感光材料曝光后得到的卤化银影像，使成色剂与苯二胺类的彩色显影剂反应，形成彩色影像。2.4.2.4.表面活性剂的应用表面活性剂的应用一一.在食品中的应用在食品中的应用食用油脂，乳化剂，添加剂，牛奶，水等乳化急冷捏和二、在灭火中的应用二、在灭火中的应用w表面活性剂在消防灭火中的应用是用作泡沫灭火剂。对表面活性剂在消防灭火中的应用是用作泡沫灭火剂。对于木材、原棉等固体物的火灾，由于表面活性剂的渗透于木材、原棉等固体物的火灾，由于表面活性剂的渗透和润湿作用，使水易于透入燃料体内部而起到阻止火继和润湿作用，使水易于透入燃料体内部而起到阻止火继续燃烧。对于油类等液体物的火灾，由于表面活性剂能续燃烧。对于油类等液体物的火灾，由于表面活性剂能加速油的乳化或凝胶化，以及灭火剂迅速在燃料油的表加速油的乳化或凝胶化，以及灭火剂迅速在燃料油的表面上铺展开来，形成隔离膜，而起到灭火作用。泡沫灭面上铺展开来，形成隔离膜，而起到灭火作用。泡沫灭火剂生成的泡沫是由泡沫灭火剂中高起泡能力的表面活火剂生成的泡沫是由泡沫灭火剂中高起泡能力的表面活性剂的作用形成的。性剂的作用形成的。w制备护肤霜所用的乳化剂通制备护肤霜所用的乳化剂通常采用复配型的，既有良好的常采用复配型的，既有良好的乳化性能，对皮肤的刺激性又乳化性能，对皮肤的刺激性又小。常用的表面活性剂主要是小。常用的表面活性剂主要是非离子表面活性剂。非离子表面活性剂。三三.在化妆品中的应用在化妆品中的应用四四.在肥料生产中的应用在肥料生产中的应用w表面活性剂作为化学肥料的防结块表面活性剂作为化学肥料的防结块剂具有重要意义。碳酸氢铵是一种剂具有重要意义。碳酸氢铵是一种主要的氮肥，其性质极不稳定，受主要的氮肥，其性质极不稳定，受热迅速分解放出二氧化碳及氨，而且碳酸氢铵吸湿热迅速分解放出二氧化碳及氨，而且碳酸氢铵吸湿性很强，并因受潮而加速分解，致使有效成分损失，性很强，并因受潮而加速分解，致使有效成分损失，肥效降低。另外，碳酸氢铵在贮存过程中极易结块，肥效降低。另外，碳酸氢铵在贮存过程中极易结块，不仅给使用带来不便，而且影响施用效果。由于其不仅给使用带来不便，而且影响施用效果。由于其积累分解，施入土壤后肥力也不能全部被利用。在积累分解，施入土壤后肥力也不能全部被利用。在碳酸氢铵生产过程中使用表面活性剂作为添加剂可碳酸氢铵生产过程中使用表面活性剂作为添加剂可使碳酸氢铵的晶粒增大，最终含水量降低，分解挥使碳酸氢铵的晶粒增大，最终含水量降低，分解挥发损失减少，从而能防止储存时结块，提高肥效和发损失减少，从而能防止储存时结块，提高肥效和热稳定性等。热稳定性等。空气清新剂修正液修正液w防水剂防水剂w粘合剂粘合剂五五.洗涤剂洗涤剂1.洗涤剂的组成与分类洗涤剂的组成与分类组成：表面活性剂、助洗剂等。分类：按照去除污垢的类型分为：重垢型洗涤剂和轻垢型洗涤剂；按照产品的外形可分为：粉状、块状、膏状、浆状和液体等；按照产品的用途可分为:工业用和家庭个人用洗涤剂。2.2.洗涤剂中的表面活性剂洗涤剂中的表面活性剂阴离子表面活性剂-使用最多的一类;阳离子表面活性剂-一般用做后处理剂;两性离子表面活性剂-性能好，成本高;非离子表面活性剂-用量不大，生物降解性差(1)阴离子型表面活性剂l肥皂工业上一般以牛油、羊油等油脂为原料用强碱进行皂化，后经盐析，分离而制得价格低廉。缺点:水溶液中遇到二价和三价的金属离子如Ca2+、Mg2+、Fe2+等，便会生成溶解度很低的钙皂或镁皂，从而丧失了肥皂应有的清洗特性;肥皂在pH为7以下的介质条件下会生成几乎不溶于水的游离脂肪酸，从而大大降低了洗涤效果。l l烷基苯磺酸盐烷基苯磺酸盐(ABS)(ABS)烷基苯磺酸钠盐是很重要的阴离子表面活性剂，它在水中有较好溶解性能，几乎全部被电离，它的钙盐和镁盐对水的溶解度比较大，所以有较好的耐硬水性。在烷基苯磺酸盐中直链型烷基苯磺酸钠盐，其价格低廉，洗涤力强且易生物降解不会给环境和人类带来危害。因此到目前为止，还没有任何一种表面活性剂作为合成洗涤剂的活性物使用，而在技术性能上和经济效益上能与其相匹敌，被全世界的合成洗涤剂工业界誉为合成洗涤剂的主力军。非离子型表面活性剂有较好的洗净力，对油性污垢的去污力良好，对合成纤维防止再污染的能力强。耐硬水性，耐高浓度电解质的能力都比较强。聚氧乙烯烷基醇醚聚氧乙烯烷基酚醚(2)(2)非离子型表面活性剂非离子型表面活性剂在使用过程中具有以下特点：低毒性和对皮肤，眼睛的低刺激性；良好生物降解性和配伍性；良好的润湿性，洗涤性和发泡沫性。（3）两性离子表面活性剂螯合剂、离子交换剂钙皂分散剂（LSDA）抗再沉积剂荧光增白剂漂白剂柔软剂增溶剂抗静电剂其他助剂3.助洗剂螯合剂、离子交换剂钙皂分散剂（LSDA）钙皂分散剂：用于防止钙、镁皂沉淀生成的表面活性剂。性能优良的钙皂分散剂，多是具有庞大极性基团结构的表面活性剂。在肥皂中能阻止洗涤时形成钙皂。钙皂分散剂的作用机理可以用混合胶团分散模型来解释。钙皂的形成及钙皂分散剂的作用示意图有防止重金属的无机盐沉积和能提高洗涤液中的污垢的分散性和悬浮性、防止污垢再沉积到洗涤后物品上的功能的助洗剂为抗再沉积剂。抗再沉积剂一般为聚合物。抗再沉积剂一般带有较多的负电荷，且能够吸附在污垢粒子及织物的表面上。从而提高污垢在洗涤液中的分散性和悬浮稳定性，使污垢不再沉积到物品上。抗再沉积剂 荧光增白剂是一类吸收紫外光、发射出蓝色或紫蓝色的荧光物质。增增白白原原理理：荧光增白剂使可见光强度增强，使物体增白。由于吸附有荧光增白剂的物质不仅能将照射在物体上内可见光反射出来，而且还将不可见的紫外光转为可见光反射出来从而增加了物体对光的反射强度当反射光强度超过了投射在被处理物体上原来可见光的强度时，人的眼睛会感到物体变白了。荧光增白剂了解：了解：4.4.洗涤剂的配方洗涤剂的配方 干干洗洗:是在有机溶剂中进行洗涤的方法,是利用溶剂的溶解能力和表面活性剂的增溶能力去除织物表面的污垢.干洗的优点:防止水洗造成的羊毛织物和真丝织物的不可逆收缩及衣物变形和手感变差的问题.洗涤小常识洗涤小常识1、棉织物棉织物的耐碱性强，不耐酸，抗高温性好，可用各种肥皂或洗涤剂洗涤。洗涤前，可放在水中浸泡几分钟，但不宜过久，以免颜色受到破坏。贴身内衣不可用热水浸泡，以免使汗渍中的蛋白质凝固而粘附在服装上，且会出现黄色汗斑。用洗涤剂洗涤时，最佳水温为4050。漂洗时，可掌握“少量多次”的办法，即每次清水冲洗不一定用许多水；但要多洗几次。每次冲洗完后应拧干，再进行第二次冲洗，以提高洗涤效率。应在通风明亮处晾晒衣服，以免在日光下曝晒，使有色织物褪色。洗涤小常识洗涤小常识2、麻纤维织物麻纤维刚硬，抱合力差，洗涤时要比棉织物轻些，切忌使用硬刷和用力揉搓，以免布面起毛。洗后不可用力拧绞，有色织物不要用热水烫泡，不宜在阳光下曝晒，以免褪色。3、丝绸织物洗前，先在水中浸泡10min左右，浸泡时间不宜过长。忌用碱水洗，可选用中性肥皂或皂片、中性洗涤剂。浴液以微温或室温为好。洗涤完毕，轻轻压挤水份，切忌拧绞。应在阴凉通风处晾干，不宜在阳光下曝晒，更不宜烘干。洗涤小常识洗涤小常识4、羊毛织物羊毛不耐碱，故要用中性洗涤剂或皂片进行洗涤。羊毛织物在30以上的水溶液中要收缩变形，故洗涤浴温度不宜超过40。通常用室温（25）水配制洗涤剂水溶液。洗涤时切忌用搓板搓洗，即使用洗衣机洗涤，应该轻洗，洗涤时间也不宜过长，以防止缩绒。洗涤后不要拧绞，用手挤压除去水分，然后沥干。用洗衣机脱水时以半分钟为宜。应在阴凉通风处晾晒，不要在强日光下曝晒，以防止织物失去光泽和弹性以及引起强力的下降。洗涤小常识洗涤小常识5、粘胶纤维织物粘胶纤维缩水率大，湿强度低，水洗时要随洗随浸，不可长时间浸泡。粘胶纤维织物遇水会发硬，洗涤时要轻洗，以免起毛或裂口。用中性洗涤剂或低碱洗涤剂。洗涤液温度不能超过45。洗后，把衣服叠起来，大把地挤掉水份，切忌拧绞。洗后忌曝晒，应在阴凉或通风处晾晒。6、涤纶织物先用冷水浸泡15min，然后用一般合成洗涤剂洗涤，洗液温度不宜超过45。领口、袖口较脏处可用毛刷刷洗。洗后，漂洗净，可轻拧绞，置阴凉通风处晾干，不可曝晒，不宜烘干，以免因热生皱。7、腈纶织物基本与涤纶织物洗涤相似。先在温水中浸泡15min，然后用低碱洗涤剂洗涤，要轻揉、轻搓。厚织物用软毛刷洗刷，最后脱水或轻轻拧去水份。纯睛纶织物可晾晒，但混纺织物应放在阴凉处晾干。8、锦纶织物先在冷水中浸泡15min，然后用一般洗涤剂洗涤（含碱大小不论）。洗液温度不宜超过45。洗后通风阴干，勿晒。9、维纶织物先用室温水浸泡一下，然后在室温下进行洗涤。洗涤剂为一般洗衣粉即可。切忌用热开水，以免使维纶纤维膨胀和变硬，甚至变形。洗后晾干，避免日晒洗涤小常识洗涤小常识xiexie!xiexie!谢谢！谢谢！