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外表活性剂分子模型常见亲油基有-CH2-链、-CF链、-Si链、聚氧丙烯链等,而亲水基有-COOH、—SO3M和聚氧乙烯链等。这种分子构造特点使它溶于水后,亲水配方分析/成分检测/研发外包/工业诊断hccjishu基团受到水分子的吸引,而亲油基团受到水分子的排斥。为了抑制这种不稳定的状态,两亲分子只有占据溶液的外表,将亲油基伸向气相,形成定向的单分子吸附层,使气-水和油-水界面的外表张力下降,表现出外表活性。此外,当外表活性剂在溶液中超过某一特定的浓度时,界面吸附到达饱和,分子可通过碳氢链的疏水作用(HydrophobicInteraction)缔合成胶束,此时的浓度称为临界胶束浓度(CriticalMicelleConcentration,CMC)。这种缔合作用是自发进展而且具有可逆性,由于胶束和介质之间不存在界面,是热力学上的稳定体系,这与一般的胶体体系有本质上的区分。在水溶液中,水分子间通过氢键形成肯定的构造。溶解了外表活性剂之后,一些氢键构造将重排列,亲油基碳氢链四周有的构造形成,即所谓的“冰山构造”(Icebergstructure)。在这种体系中,假设有碳氢链相互靠拢、缔合的现象发生,则“冰山构造”将被破坏。此过程为一熵增加的过程,体系自比较有序变为比较无序,而过程的焓变化不大。因此,Gibbs自由能变化为负值,过程易于发生。因此,在水溶液中的非极性基团相互靠近、缔合,这种作用即所谓的疏水作用或疏水效用。虽然外表活性剂分子皆有两亲性,但亲水性和亲油性随着分子的组成和构造不同而不同。当外表活性剂分子的亲水性强于亲油性,为水溶性外表活性剂;当亲油性占主导时为油溶性外表活性剂。有些物质虽具有两亲构造,如CH3CH2COONa,但由于亲水亲油差异太大而不具有外表活性。配方分析/成分检测/研发外包/工业诊断hccjishu目前外表活性剂的种类有上万种之多,人们依据其化学构造、性质和用途进展了不同的分类。一般以亲水基的构造为依据,即依据化学构造分类,分为阳离子型、阴离子型、***型和非离子型外表活性剂,。-COONa羧酸盐阴离子外表活性剂 R-OSO3Na硫酸酯盐R-SO3Na磺酸盐R-OPO3Na2磷酸酯盐配方分析/成分检测/研发外包/工业诊断hccjishu阳离子外表活性剂***外表活性剂非离子型外表活性剂R-NH2HCl伯***盐R-N+(CH3)3Cl-季铵盐R-NHCH2CH2COOH氨基酸型R-N+(CH3)2-CH2COO—甜菜碱型R-O-(CH2CH2O)n-H聚氧乙烯型R-COOCH2C(CH2OH)3多元醇型配方分析/成分检测/研发外包/工业诊断hccjishu依据分子量,外表活性剂可分为低分子外表活性剂〔相对分子量在200-1000〕;中分子外表活性剂〔相对分子质量在1000-10000〕;以及高分子外表活性剂〔相对分子质量在10000以上〕。依据用途分为渗透剂、润湿剂、乳化剂、分散剂、起泡剂、杀菌剂、松软剂、抗静电剂、防锈剂、洗涤剂等。另外,近年来一些型外表活性剂〔如Gemini外表活性剂,Bola型外表活性剂配方分析/成分检测/研发外包/工业诊断hccjishu等〕以及一些特种外表活性剂〔如含***型外表活性剂,含硅型外表活性剂等〕以其独特的性能而极大进展。亲水疏水平衡值外表活性剂亲水性疏水性的强弱对外表活性有很大的影响。假设分子的亲水性太强,分子将完全进入水相;疏水性太强又会完全进入油相。亲水基团和憎水基团强弱必需有适当平衡,才能使外表活性剂发挥最正确的外表活性。1949年美国ATLAS争论所的Griffin首次提出亲水-疏水平衡值HLB(Hydrophile-LyophileBalance)的概念,用来表示外表活性分子内部平衡后,整个分子的综合倾向是亲水的还是亲油的以及亲和程度,HLB值越大,表示该外表活性剂的亲水性越强;HLB值越低,则亲油性或疏水性越强。一般地,石蜡的HLB=0,油酸的HLB=1,油酸钾的HLB=20,十二烷基硫酸酯钠的HLB=40。以此为标准,阴离子外表活性剂的HLB在1~40之间,非离子外表活性剂的HLB在1~20之间。外表活性剂的HLB值与其用途和在水中的分散状况有亲热关系,、所示。一般认为HLB小于10则认为亲油性好,大于10则认为亲水性好。 HLB范围及其用途HLB值范围1~3应用消泡剂HLB值范围8~18应用O/W型乳化剂3~6W/O型乳化剂13~18洗涤剂7~9润湿剂15~18增容剂配方分析/成分检测/研发外包/ HLB值范围与其在水中分散性能HLB值范围在水中分散状况HLB值范围 在水中分散状况1~4不分散8~10乳状液分散,稳定3~5分散力量不好10~13半透亮至透亮液体6~8乳状液分散〔震荡后〕>13透亮液体通过在水中的溶解状况〔〕,可以估量出HLB的范围。HLB值可以用试验方法测定,但既麻烦又费时,在大量试验根底上已总结出一些外表活性剂HLB值的阅历或者半阅历的计算方法,可以用来快速的估算物质的HLB值。对于非离子外表活性剂,Griffin提出访用于聚乙二醇类和多元醇类非离子型外表活性剂的HLB值计算公式。错误!未找到引用源。(2-1)如壬基酚聚氧乙烯醚C9H19-C6H4-O-(CH2CH2O)10H亲水基相对分子质量-O-(CH2CH2O)10H为457,整个分子的相对分子质量为660,则对于其他类型的外表活性剂,1957年Davis提出了基团法。外表活性剂的分子构造可以分解为一些基团,每一基团皆有其HLB数〔正或负〕。通过式(2-2),可由各基团的HLB数之代数和求得HLB值。HLB=7+Σ〔基团的HLB数〕 (2-2)配方分析/成分检测/研发外包/,通过式(2-2)和表2-4可以估算外表活性剂的HLB值。亲水基HLB值亲油基HLB值—- 一些基团的HLB数值———CH2—-—N〔叔***〕—CH3-〔失水山梨醇环酯〕=C—-〔自由〕—CF2—-——CF3-—OH〔自由〕-—O——(C3H6O)—氧丙烯基-—OH〔失水山梨醇环〕—CH2—CH2O—,应用格外广泛,并且很多性能超过离子型外表活性剂。这种外表活性剂在水溶液中不电离为离子状态,而是以分子或胶束状态存在于溶液中,所以称为非离子外表活性剂。配方分析/成分检测/研发外包/工业诊断hccjishu按其亲水基构造的不同,主要包括聚氧乙烯型、多元醇型和烷基醇酰***型以及聚醚型、氧化***等。其中脂肪醇的聚氧乙烯醚是非离子外表活性剂中品种最多、产量最大、地位最重要的一类,也是最有进展前途的一类。聚氧乙烯型非离子外表活性剂主要是由氧乙烯(EO)与含有活泼氢原子的疏水化合物结合,并按需要结合成各种长度,其亲水性是由聚氧乙烯基供给的。结合的氧乙烯基越多,水溶性越好。其中典型的代表有平平加(Peregal)、OP型外表活性剂、脂肪酸聚氧乙烯醚、脂肪***聚氧乙烯醚以及聚氧乙烯烷基醇酰***。聚氧乙烯型非离子外表活性剂的亲水基主要是由分子中的聚氧乙烯局部提供,据文献报道,聚氧乙烯分子有两种不同的形态,,在无水状态下是锯齿型的,此时亲水性较弱;在水溶液中呈现曲折型,亲水的氧原子被置于链的外侧,憎水性的—CH2—基位于里面,因而有利于氧原子与水分子形成氢键,使聚氧乙烯链整体上恰似一个亲水基,显示出较大的亲水性。 聚氧乙烯链的锯齿状和曲折状构型季铵盐型外表活性剂配方分析/成分检测/研发外包/工业诊断hccjishu疏水基直接连接在氮原子上的季铵盐是构造简洁、应用最为广泛的一类阳离子外表活性剂。除了具有外表活性外,季铵盐溶液有很强的杀菌力量,因此常用于消毒、杀菌。另外季铵盐阳离子外表活性剂还具有良好的吸附性,增稠和乳化效果明显,因而被各个工业部门广泛重视。季铵盐类外表活性剂都含有一个离子化的氮原子是其重要标志,被广泛用作织物调整剂、衣料松软剂、杀虫剂、植物生长促进剂等。烷基季铵盐的制备,实质上是以***为亲核试剂的亲核取代反响。此类季铵盐的制备方法主要以卤代烃、甲醇、***化苄或以硫酸二甲酯对叔***进展烷基化反响,得到相应的季铵盐。如洁尔灭的制备:配方分析/成分检测/研发外包/工业诊断hccjishuCH+3C H N12 25CH3CHCl240~100°CCHCl 3C H N CH12 25 2CH3配方分析/成分检测/研发外包/ 洁尔灭的制备Gemini外表活性剂Gemini外表活性剂是近年国际上争论较多的一类外表活性剂,它们由两个或者两个以上一样或几乎一样的两亲分子,在头基或靠近头基处由连接基团通过化学键连接在一起构成的。一般有两种类型,,一种为连接基团直接连接在两个亲水基上,另一种为连接基团在格外靠近亲水基的地方连接两条疏水基。与传统的外表活性剂相比,Gemini外表活性剂具有很高的外表活性,CMC很低,其水溶液具有特别的相行为和流变性。配方分析/成分检测/研发外包/ Gemini外表活性剂类型Gemini外表活性剂与经典的外表活性剂在分子构造上的明显区分是引入了连接基团,因此Gemini分子可以看做是几个经典外表活性剂的聚合体。由于两个亲水基通过化学键连接,造成两个〔或多个〕外表活性剂单体相当严密的结合。这种构造一方面增加了碳氢链的疏水作用,另一方面使亲水基〔尤其是离子型〕间的排斥作用因受到化学键的限制而大为减弱。因此,连接基团的介入及其化学构造、连接位置等因素的变化,将使Gemini的构造具备多样化的特点,进而对其溶液和界面等性质产生影响。Gemini外表活性剂因亲水基、疏水基和连接基团不同可以变化大量的种类。加上特别的性质使其在增溶、乳液聚合、抗腐蚀、洗涤剂、药物分散剂、化装品等多个方面有着广泛的应用。Bola外表活性剂Bola型两亲化合物是由一个疏水局部连接两个亲水局部所构成的两亲化合物。已争论的Bola型化合物有三种类型〔〕单链型,双链型和半环型。这种特别构造也使Bola化合物溶液的外表张力、外表吸附、胶团、临界胶束浓度和囊泡有特有的性质。 Bola化合物的类型配方分析/成分检测/研发外包/工业诊断hccjishu