文档介绍：第二章表面活性剂分析
第一节概述
一、表面活性剂的特点
,表面活性剂分子中应同时具有亲油性(憎水性)的碳氢键和亲水性的官能团。
。
,表面活性剂溶质在介面上的浓度要大于溶质在溶液整体的中的浓度。
。
,会产生聚集而形成胶束,这种浓度的极限值称为临界胶束浓度(critical micelle concentration,简称cmc)。
。如清洗、发泡、润湿、乳化、增溶、分散等。
第一节概述
二、表面活性剂的结构
水溶性表面活性剂的分子结构都具有不对称性和极性的特点。分子中具有亲水基和亲油基,亲油基也称为疏水基,其由长链组成的,链有长有短,有的具有支链或被杂原子或球关
原子团所中断,它一般可从石油产品中获得。亲水基则有羧基、磺酸基、硫酸脂基、醚基、氨基、羟基等。通常用符号表示如下:
表面活性剂亲水基亲油基
第一节概述
三、表面活性剂的分类
表面活性剂有很多种分类方法,人们一般按照它的化学结构来分类:
阳离子型表面活性剂,如***盐:C18H37NH3+Cl-
***表面活性剂,如氨基酸型:R-NH-CH2-COOH
非离子型表面活性剂,如聚乙二醇HOCH2[CH2OCH2]nCH2OH
第一节概述
四、表面活性剂的亲水-亲油平衡(HLB)值
表面活性剂的结构对其效率及有效值的影响:
表面活性剂的效率是指使水的表面张力明显降低所需要的表面活性剂浓度。
表面活性剂的有效值则是指该表面活性剂能够把水的表面张力可能降到的最小值。
当憎水基团链长增加时,效率提高,但当链长相当长时,再增加链长往往使表面活性剂的有效值降低。当憎水基团有支链或不饱和度增加时,效率降低,但有效值却增加。当两亲分子中的亲水基团由分子末端向憎水链中心位置移动时,效率降低,有效值却增加。总之,长链而一端带有亲水基团的表面活性剂,降低水表面张力的效率很高,但在有效值上比短链的同系物或具有支链、或亲水基团在中央的同系物差得多。
第一节概述
离子型表面活性剂由于亲水基团在水中电离而产生了静电排斥力,所以效率不高,但其有效值也不高。
在低浓度区间,表面张力随表面活性剂浓度的增加而急剧下降,以后逐渐平稳。此外,表面活性剂的效率随链长的增加而增加,但长链的有效值比短链的同系物低。
第一节概述
当离子型表面活性剂的浓度较低时,以单分子形式存在,由于它的两亲性质,这些分子聚集在水的表面上,使空气和水的接触面减少,引起水的表面张力显著降低(当然也有一部分在水中的表面活性分子自相接触,把憎水基团靠在一起,开始形成简单的胶束-micelle。当溶解浓度逐渐增加时,不但表面上聚集的表面活性剂增多而形成单分子层,而且溶液内部表面活性剂分子也三三两两的互相聚集形成胶束。排列成憎水基向里,亲水基向外的胶束。胶束可以是球状、棒状或层状。这时的表面活性剂的浓度就相当于上图曲线的转折点。形成胶束的最低浓度叫做临界胶束浓度(CMC值)。继续增加表面活性剂的浓度,超过了临界胶束浓度后,由于表面已经占满,只能增加溶液中的胶束数量,即形成表面活性剂憎水基团靠在一起的胶束。由于胶束不具有活性,表面张力不再下降。
第一节概述
表面活性剂的种类繁多,对于一定体系究竟采用哪种表面活性剂比较合适,效率最高,目前还缺乏理论指导。一般认为,比较表面活性剂分子的亲水基团的亲水性和亲油基团的亲油性是一项重要指标,而它们可通过以下方法简单比较:
表面活性剂亲水性=亲水基的亲水性-憎水基的憎水性
表面活性剂亲水性=亲水基的亲水性÷憎水基的憎水性
由于每一个表面活性剂分子都包含亲水基团和憎水基团两部分。亲水基的亲水性代表表面活性物质溶于水的能力,憎水基的憎水性代表溶油能力。
第一节概述
由于憎水基的憎水性和亲水性在大多数情况下不能用同样的单位来衡量,所以较少用相减的方法,基于此,格里芬(Griffin)提出用HLB值(亲油亲水平衡)来表示表面活性剂的亲水性。HLB是一个相对值,人们规定亲油性强的石蜡的HLB值等于0;亲水性强的聚乙二醇的HLB值等于20。以此为标准,定出其它表面活性剂的HLB值。HLB值越小,表面活性剂的亲油性越强,反之亲水性越强。
表面活性剂的亲水亲油平衡值(Hydrophilic-Lipophilic-Balance,简称HLB)值本来是为选择乳化剂而提出的一个经验指标。Devis将HLB作为结构因子的总和来处理,把表面活性剂结构分解为一些基团,每一基团对HLB值均有确定的影响,可以从相关资料中查出各种基团的HLB数值,称其为H