表面活性剂的结构与性能
这类表面活性剂的分子结构中同时具有正、负电荷基团,在 不同pH值介质中可表现出阳离子或阴离子表面活性剂的性质。
①分类及常用品种: 卵磷脂(豆磷脂、蛋磷脂):是一类天然表面活性剂,组成复杂,
可用于静注用乳剂与脂质体的制备。
阴离子部分—磷酸型;阳离子部分—季胺盐类
合成活性剂:阴离子部分主要是羧酸盐,其阳离子部分分为: 氨基酸型——胺盐(RN+H2CH2CH2COO-)
2)聚氧乙烯脂肪醇醚
系聚乙二醇与脂肪醇缩合而成的醚。 通式:R· (CH2O CH2)nH。 O·
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④聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物
通式:HO(C2H4O)a-(C3H6O)b-(C2H4O)cH,是各种不同分
子量的聚氧乙烯(亲水基)与聚氧丙烯(亲油基)的 嵌段共聚物,其中a为化合物总量的10~80%,b至少 为15。本品又称泊洛沙姆(poloxamer),商品名普郎尼 克(Pluronic)。
①通式:脂肪族磺酸化物 R· 3-M+ 和烷基芳基磺 SO
酸化物 RC6H5SO3-M+
②分类:脂肪族磺酸化物;烷基芳基磺酸化物,如
十二烷基苯磺酸钠(常用洗涤剂);
③性质:水溶性及耐酸、耐钙、镁盐性比硫酸化物
差,但不易水解。
④应用: 用作胃肠脂肪的乳化剂和单脂肪酸甘油
酸的增溶剂;较好的洗涤剂。
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临界胶束浓度(critical micelle concentration)
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临界胶束浓度的测定方法
CMC的测定
1.表面张力法:以表面张力对浓度的 对数作图,曲线的转折点即为CMC 值。适合于离子表面活性剂和非离 子型表面活性剂。 2.电导法:以表面活性剂溶液的摩尔 电导率对浓度或浓度的平方根作图, 曲线的转折点即CMC值。适合于离 子表面活性剂。 3.染料法:表面活性剂溶液增溶染料 前后吸收光谱的变化。 4.光散射法:胶束形成与散射光强度 成正比。
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2.起泡作用 “泡”就是由液体薄膜包围着气体。有的表面 活性剂和水可以形成一定强度的薄膜,包围着空 气而形成泡沫,用于浮游选矿、泡沫灭火和洗涤 去污等,这种活性剂称为起泡剂。 也有时要使用消泡剂,在制糖、制中药过程 中泡沫太多,要加入适当的表面活性剂降低薄膜 强度,消除气泡,防止事故。
③聚氧乙烯型:
1)聚氧乙烯脂肪酸酯
• 系聚乙二醇与长链脂肪酸缩合而成的酯。 • 通式:RCOOCH2(CH2OCH2)nCH2OH,商品名为卖泽(Myrij), 如聚氧乙烯40硬脂酸酯(polyoxyl 40 stearate)。 • 应用:具有较强水溶性,乳化能力强,作增溶剂和油/水 型乳化剂。
(一)阴离子表面活性剂
RCOONa
羧酸盐
R-OSO3Na 硫酸酯盐 阴离子表面活性剂 R-SO3Na 磺酸盐
R-OPO3Na2 磷酸酯盐
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(一)阴离子表面活性剂
这类表面活性剂起表面活性作用的部分是阴离子。
1.高级脂肪酸盐
①系肥皂类:通式:(RCOO-)nMn+,如硬脂酸钠、镁等。
庚基乙二醇十二烷基醚的表 面张力与浓度的关系
十二烷基磺酸水溶液的 电导率与浓度的关系 以科技为动力 以环境为己任
(2)亲水亲油平衡
表面活性剂都是两亲分子,由于亲水和亲油 基团的不同,很难用相同的单位来衡量,所以 Griffin提出了用一个相对的值即HLB值来表示表面 活性物质的亲水性。对非离子型的表面活性剂, HLB的计算公式为:
1、结构:含有一个五价氮原子。 胺盐型,通式:[RNH3+]X-,[R2NH2+]X-,如氯苄甲乙胺; 季铵盐型,通式:[R1R2N+R3R4]X-,如新洁尔灭。 2、特点:良好的表面活性作用,具有很强的杀菌作用。
3、应用:杀菌、防腐、皮肤、粘膜手术器械的消毒。
4、常用品种:
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(4)表面活性剂的基本作用 表面活性剂的基本作用,主要有五个方面: 1.润湿作用 表面活性剂可以降低液体表面张力,改变接 触角的大小,从而达到所需的目的。 例如,要农药润湿带蜡的植物表面,要在农 药中加表面活性剂; 如果要制造防水材料,就要在表面涂憎水的 表面活性剂,使接触角大于90°。
(聚氧乙烯脱水山梨醇单棕榈酸酯),Tween 60(聚氧乙烯脱水山 梨醇单硬脂酸酯),Tween 80(聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸 酯),Tween 85(聚氧乙烯脱水山梨醇三油酸酯)。
应用:粘稠性黄色液体,亲水性化合物,为水溶性表面活性剂,
用作增溶剂、乳化剂、分散剂和润湿剂。
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表面活性剂的结构与性能
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第一章 表面活性剂分类及性质
表面活性剂的基本概念 表面活性剂的基本性质 表面活性剂的主要分类 表面活性剂的主要作用
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1. 表面活性剂的基本概念
• 表面张力(σ):使液体表面分子向内收缩至最小面积的 这种力; • 表面活性剂(surfactant) :具有很强表面活性、能使液体 的表面张力显著下降的物质; • 结构特征:“双亲”结构:
烷基酚聚氧乙烯醚 非离子表面活性剂
R2N-(C2H4O)nH
聚氧乙烯烷基胺
R-CONH(C2H4O)nH
聚氧乙烯烷基酰胺
R-COOCH2(CHOH)3H
多元醇型
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(四)非离子表面活性剂
在水溶液中不是解离状态故称之为非离子表面活性剂。
1、结构组成:
①亲水基团 (甘油、聚乙二醇、山梨醇); ②亲油基团(长链脂肪酸、长链脂肪醇、烷基或芳基);
应用:HLB 3~4,表面活性弱,用作W/O型辅助乳化剂。
②多元醇型 ⑴蔗糖脂肪酸酯(sucrose esters, SE)
简称蔗糖酯, 是蔗糖和脂肪酸反应生成的一大类化合物,分为单 酯、二酯、三酯及多酯。
性质:溶于丙二醇、乙醇,但不溶于水和油;在酸、碱及酶等作用下
易水解成蔗糖和脂肪酸。
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⑶聚山梨酯(polysorbate):
O CH 2 OOCR
脱水山梨醇脂肪酸酯+环氧乙烷
→聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯 (吐温, Tween)
H(C 2 H 4 O)xO
O(C 2 H 4 O)yH O(C 2 H 4 O)zH
品种:Tween 20(聚氧乙烯脱水山梨醇单月桂酸酯),Tween 40
HLB值=
亲水基质量 亲水基质量+憎水基质量
×100/5
例如:石蜡无亲水基,所以HLB=0 聚乙二醇,全部是亲水基,HLB=20。 其余非离子型表面活性剂的HLB值介于0~20之间。
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(2)亲水亲油平衡 根据需要,可根据HLB值选择合适的表面活性剂。 例如:HLB值在2~6之间,可作油包水型的乳化剂; 8~10之间作润湿剂;12~18之间作为水包油型乳化 剂。 HLB值 0 2 4 6 | |———| 8 10 12 14 |——| |——| 16 18 20 |——| |
性质:为淡黄色液体或固体,分子量1000~14000,
HLB 0.5~30,具有乳化、润湿、分散、起泡和消泡等
多种优良性能,但增溶能力较弱。
应用:新型的优良乳化剂、增溶剂。
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3.表面活性剂基本性质 (1)胶束(micelle)及临界胶束浓度
表面活性剂是两亲分子。溶解在水中达一定浓度时, 其非极性部分会自相结合,形成聚集体,使憎水基向里、 亲水基向外,这种多分子聚集体称为胶束。 随着亲水基不同和浓度不同,形成的胶束可呈现棒 状、层状或球状等多种形状。
②分类:一价金属皂(钾、钠皂);二价或多价皂(铅、钙、
铝皂);有机胺皂(三乙醇胺皂)。
③性质:具有良好的乳化能力,易被酸及多价盐破坏,
电解质使之盐析。
④应用:具有一定的刺激性,只供外用。
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2.硫酸化物:
①通式:R· SO3-M+硫酸化油,高级脂肪醇硫酸酯类。 O· ②分类:硫酸化油,如硫酸化蓖麻油,俗称土耳其红
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(1)胶束(micelle)
以科技为动力 以环境为己任
(1)胶束(micelle)
以科技为动力 以环境为己任
(1)胶束(micelle)
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(1)临界胶束浓度(critical micelle concentration) 临界胶束浓度简称CMC
甜菜碱型——季铵盐(RN+(CH3)2CH2COO-)
②性质: 碱性水溶液中呈阴离子性质,起泡性良好、去污力亦强;
酸性水溶液中呈阳离子性质,杀菌力很强,毒性小。
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(四) 非离子 型表面活 性剂
R-O-(CH2CH2O)nH
脂肪醇聚氧乙烯醚
R-(C6H4)-O(C2H4O)nH
表面活性剂在水中随着浓度增大,表面上聚集的活性 剂分子形成定向排列的紧密单分子层,多余的分子在体相 内部也三三两两的以憎水基互相靠拢,聚集在一起形成胶 束,这开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。 这时溶液性质与理想性质发生偏离,在表面张力对浓 度绘制的曲线上会出现转折。继续增加活性剂浓度,表面 张力不再降低,而体相中的胶束不断增多、增大。
榈酸酯);span60(脱水山梨醇单硬脂酸酯);span65(脱水山梨醇
三硬脂酸酯);span80(脱水山梨醇单油酸酯);span85(脱水山梨
醇三油酸酯)。
应用:粘稠白色至黄色的油状液体或蜡状固体,亲油性较强,