文档介绍：表面活性剂1
南阳师院课程(课时)教学计划
课程: 精细化学品化学
教师: 谢海泉
系(院): 化学系
学年学期:
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南阳师范学院课程教学安排
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第四章表面活性剂
表面活性剂最早是作为洗涤剂使用的。除了作为日用洗涤剂之外,表面活性剂的应用极广,它们在工业、农业、科学技术和人民日常生活中得到广泛的应用。在生产过程中使用它,可使很多加工过程简化,节约原料,提高生产效率,获得更高的经济效益。在市场上见到的往往不是以表面活性剂命名的,而是以助剂的名称命名。如:润湿剂、分散剂、渗透剂、乳化剂、破乳剂、洗涤剂、起泡剂、匀泡剂、匀染剂、平滑剂、柔软剂、抗静电剂、拒水剂、憎水剂、增溶剂润滑剂、光亮剂、滑爽剂等。这些不同类型的助剂,都是由表面活性剂及其复配物组成的。有“工业味精”之称。
表面活性与表面活性剂
人们在长期的生产实践中发现:某些物质的水溶液,甚至在浓度很低时,就能使溶剂的表面化学性质发生很大的改变。如降低溶剂的表面张力
和与其它液体之间的界面张力,增加增加润湿性能、洗涤性能、乳化性能以及起泡性能等等。从大量的实验结果,可以把各种物质的水溶液的表面张力与浓度的关系归结为三类,,
表
面
张
力
c
一类是表面张力随其溶质的浓度的增加略有上升,且常有直线的关系,这类物质不能降低水的表面张力,反而使其升高,所以认为它对水无表面活性。称为非表面活性剂。如:NaCl,Na2SO4,KOH,NH4Cl,KNO3等无机盐和蔗糖、甘
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露醇、山梨醇等多羟基化合物。
第二类是表面张力随溶质浓度增加逐渐下降,在浓度很稀时下降较快,随着浓度的增加,下降变得缓慢。这类溶质如:低分子量的醇类、酸类、醛类、***类、醚类、酯类等大部分极性有机物。
第三类是在溶液浓度很稀时,溶液的表面张力随溶质浓度的增加急剧下降,当溶液的浓度增加到一定值后,溶液的表面张力就不再下降了。属于这类的溶质一般为八个碳以上的有机羧酸盐、磺酸盐、苯磺酸盐、有机***盐等。
如果仅从降低表面张力这一特性而言,我们将能使溶剂的表面张力降低的性质称为表面活性,对于水来说上述2、3类物质即具有表面活性而第一类物质无表面活性。因此我们把2、3两类物质称为表面活性物质,第一类则为非表面活性物质。
但2、3两类物质又有不同点,具有3型曲线的表面活性物质称之为表面活性剂。与具有②型曲线的物质相区别。这样的区分有两方面的意义(实际和理论上的意义)。
实际上3类物质即一般广泛应用的肥皂、洗涤剂、乳化剂等,他们一贯被称为SAA。
2、3类物质的溶液结构有根本区别(理论意义)
3类物质在水溶液中,由于非极性基团的“疏水效应”,SAA分子中的非极性基团之间,能发生缔合而形成“胶团”2类物质则不能形成“胶团”,是真溶液。
这种从表面活性物质中区分出来的SAA由于具有很高的表面活性(即在水中加很少量,溶液的表面张力即可达到很低值,而且能生成胶团),由于胶团的产生,会使它具有很多特性,如:润湿、渗透、乳化、分散、起泡、消泡、洗涤等作用,这是2类物质所不具备的。
但经过深入对具有两亲结构物质的研究发现,仅以降低表面张力为标准来定义表面活性剂不够准确的。人们发现,具有两亲结构的高分子,例如:聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酸、β-萘磺酸甲醛缩合物等几乎不具备降低小表面张力的能力。但却具有良好的乳化性、分散性。同样一些具有两亲结构的生物体中的具有生理活性物质,对维持生物体的呼吸、视觉、听觉等很重要,但它们也不具有降低水的表面张力的能力。所以,现在人们已经认识到表面活性剂的定义不能只局限于降低表面张力这一表面现象,而是考虑所有的表面性能,将那些少量使用就使表面或界面的性质(乳化、增溶、分散、润湿、渗透
?.)
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发生显著变化的物质都叫SAA。
定义:1930年Freundlich就提出表面活性剂的定义,一直沿用至今:其内容是:表面活性剂是分子中带有性质不同的亲水基和疏水基的两亲结构化合物是与乳化、增溶、分散、润湿、起泡等界面现象有关的重要化学物质,是一种功能性精细化学品。
表面活性剂的结构、分类与合成
SAA的化学结构特点
无论哪种类型的表面活性剂,其分子结构都是由两部分构成的。如图所示:
Na
一部分是非极性的、疏水、亲油的碳氢链, 3Cl
另一部分是极性的、疏油、亲水的基团组成。
两类结构与性能相反的分子碎片或基团处于同一分子的两端,并以化学键相连接,形成一种不对称的结构。因而使这类分子具有即亲水又亲油,但又不是整体亲水或亲油的特性。具有把油、水两相连接起来的功能。SAA的这种特性通常称之为“双亲分子”。
虽然SAA的结构比较简