12.表面活性剂定义与基本结构溶液表面张力特点水溶液表面张力受到溶质的性质和浓度的影响，通过大量的研究人们发现，一般水溶液表面张力随浓度变化可分为三类。

第一类曲线A ：溶液表面张力随浓度增加而缓慢上升，大致成直线关系。

多数无机盐。

如NaCl 、Na 2SO 4、NH 4Cl 、KNO 3等水溶液及蔗糖、甘露醇等多羟基有机物的水溶液第二类曲线B ：溶液表面张力随浓度增加而逐渐降低。

一般为低分子量的极性有机物。

如醇、醛、酸、酯、胺及其簿生物属于此类。

Traube （特劳贝）规则一般用溶液浓度趋于零时的负微商-(dγ/dc)c→0表示溶质降低表面张力的能力。

对于同系物，随分子此值随分子中碳链每增加一个CH 2表面张力，此值大约增大三倍。

22.表面活性剂定义与基本结构●第三类曲线C ，溶液表面张力在浓度很低时急剧下降，很快降到最低点，此后溶液表面张力随浓度变化很小。

达到最低点的浓度一般在1%以下。

Traube 规则对这一类体系一般也适用。

属于这一类的主要是由长度大于8个碳原子的碳链和足够强大的亲水基团构成的极性有机化合物，如高碳的羧酸盐、硫酸盐、烷基苯磺酸盐和季铵盐等。

●表面活性剂定义表面活性剂是一种能加入少量就能大大降低溶剂（一般为水）表面张力（或液液界面张力），改变体系的表面状态从而产生润湿和反润湿、乳化和破乳、分散和凝聚、起泡和消泡以及增溶等一系列作用的化学药品。

表面活性剂这种特殊作用，称为表面活性。

3●表面活性剂结构●表面活性剂是由性质截然不同的两部分组成，具有不对称的分子结构。

一部分是疏水(hydrophobic group)或亲油(lipophilic)的非极性基团，另一部分是亲水的极性基团(hydrophilic group)2.表面活性剂定义与基本结构4阴离子型表面活性剂(1)羧酸盐(R —COOMe)肥皂——脂肪酸盐(钠盐最多)，是一种古老的表面活性剂。

现在大量应用于日常生活和生产中。

洗涤用的钠皂为硬质肥皂，钾皂为软质肥皂。

碳链长的肥皂，在温度较高时才能显著降低表面张力，例如硬脂酸肥皂的最适宜温度为70～80℃，而椰子油肥皂最好在常温下。

松香皂具有较好的水溶性的抗硬水能力，润湿能力也较低好挥发性胺（如吗啉、氨等）的脂肪酸盐常用于上光剂配方中，当胺盐水解生成自由胺挥发后，在表面涂层上留下抗水性物质。

5阴离子型表面活性剂(2)磺酸盐(R —SO 3Na)烷基苯磺酸盐，其中R 为C 12-C 14，凡以12主为洗衣粉（合成洗涤剂）中的有效活性物质，在硬水中不会产生沉淀，能耐一定的酸和碱，表面活性也好。

但烷基苯磺酸钠不能将洗掉的污垢保持在洗涤液中，因此还需加入羧甲基纤维素、甲基纤维素等保护胶体，以防污垢再附着。

三乙醇胺盐常用于液体洗涤剂和化妆品中，另一些胺盐则由于油溶性而用于“干洗”过程中。

烷基萘磺酸盐主要是二丁基萘磺酸盐和二异丙基萘磺酸盐，是纺织、印染和农药等工业中有名的润湿剂，俗称拉开粉。

6阴离子型表面活性剂(2)磺酸盐(R —SO 3Na)渗透剂OT （Aerosol OT ）是磺化琥珀酸双酯型表面活性剂和商品名称，渗透剂OT 是其中最著名的，它具有两个支链疏水基。

胰加漂T （Igepon t ）是油酰氯和N -甲基牛胆酸反应制得的产物，其分子式为7阴离子型表面活性剂(3)硫酸酯盐(R —OSO3Me)十二烷基硫酸钠C 12H 25OSO 3Na)即为此类表面活性剂的典型代表。

它有良好的乳化、起泡性能。

土耳其红油(Turkey red oil)是蓖麻油硫酸化后的产物，是常用的润湿剂，具有低泡性。

两个缺点：一是酸性条件下容易水解还原为醇；但是在一般酸性不大放置时间不长时，问题不大，甚至由于有少量水解出来的醇而使表面活性提高。

二是当碳原子数大于14时，在室温溶度很小。

这一问题可以通过烷基硫酸盐的聚氧乙烯化得到克服。

8阴离子型表面活性剂(4)磷酸酯盐。

应用较少，生产不多，抗静电及抗硬水性强，为低泡表面活性剂，常用作乳化剂、抗静电剂及抗蚀剂等。

9阳离子型表面活性剂(1)有机胺的盐酸盐或醋酸盐（RNH 2·HCl 或RNH 2·HAc ）在酸性介质中用作乳化、分散、润湿剂，常用作浮选剂等。

其缺点是当溶液的pH >7时，胺容易析出，失去表面活性。

(2)季铵盐最常用的阳离子表面活性剂。

四个R 基中．一般只有1—2个R 基是长碳氢链，其余的R 基的碳原子数大多为1~2个十六烷基三甲基溴化铵(俗称1631)杀菌剂“新洁尔灭”的分子结构式10阳离子型表面活性剂(3)吡啶盐(NC 5H 5的衍生物)十二烷基吡啶盐酸盐：C 12H 25(NC 5H 5)+Cl -十六烷基溴代吡啶C 16H 33(NC 5H 5)+Br -阳离子表面活性剂具有容易吸附于一般固体表面及杀菌性两个特点，另外，还具有某些特殊用途，可以作为矿物浮选剂、柔软剂、抗静电剂、颜料分散剂等。

缺点是价格较高，洗涤性能很差.11两性表面活性剂此类分子与蛋白质中的氨基酸相似，在分子中同时存在酸性和碱性基，易形成“内盐”。

酸性基主要是羧酸基和磺酸基碱性基主要是胺基或季铵基表面活性剂易溶于水，杀菌作用比较柔和，较少刺激性，毒性小，所以，常用作杀菌剂、防蚀剂、油漆颜料的分散剂、柔软剂以及抗静电剂等。

(1)甜菜碱类R=C 12-C 18加水呈透明溶液，泡沫多，去污力好，对纤维有保护作用12两性表面活性剂(2)氨基酸类通式为R(NH 2)CH 2CH 2COOH ，例如十二烷基氨基丙酸钠盐C 12H 25NHCH 2CH 2COONa 。

这种表面活性剂易溶于水，为透明溶液。

此外，它的洗涤性能良好，故常作为特殊洗涤剂来使用。

(3)咪唑啉类此类物质洗涤性好，常用的为2-十二烷基-N-乙酸基-N-2-羟乙基咪唑啉13两性表面活性剂(4)卵磷脂类。

属天然表面活性剂，常用作食品添加剂。

α—磷脂酸胆碱常用。

14非离子型表面活性剂1.水溶液中不电离，其亲水基部分主要由一定数量的含氧基团（多为氧乙烯基、羟基和醚基等）构成的。

其亲水性能由所含的氧乙烯基的数目来控制；2.在溶液中不是离子状态，所以稳定性高，不易受强电解质无机盐类存在的影响，也不易受酸碱的影响；3.与其他类型的表面活性剂的相容性好，可以很好地混合使用；4.非离子表面活性剂的主要缺点是随温度升高，一般溶解度下降。

(1)脂肪醇聚氧乙烯醚(R-O-(C 2H 4O)n-H)。

俗称平平加系列。

此类表面活性剂因在其结构中，醇的烃基与聚氧乙烯间是比较稳定的醚键，所以稳定性较高，较易生物降解，水溶性好，并且有较好的润湿性能。

(2)脂肪酸聚氧乙烯酯(RCOO-(C 2H 4O)n-H)。

由于含有酯基(-COOR)，在酸、碱性热溶液中皆易水解。

此种表面活性剂起泡性差．但具有较好的乳化性能。

15非离子型表面活性剂(3)烷基苯酚聚氧乙烯醚/OP 型表面活性剂化学性质稳定，不怕强酸、强碱，在温度较高时也不易破坏，可用于金属酸洗的溶液配方或强碱性洗涤中。

遇到某些氧化剂亦不易氧化。

缺点是不易生物降解．毒性也较大。

可作润湿剂、乳化剂，洗涤性较好。

(4)聚氧乙烯烷基酰醇胺有较强的起泡及稳泡作用，常用作泡沫促进剂或稳泡剂。

例如净洗剂650116非离子型表面活性剂(5) 多元醇类。

此类表面活性剂主要是失水山梨醇的脂肪酸酯及其聚氧乙烯加成物。

常用的司潘(span )类表面活性剂属高级脂肪酸的失水山梨醇酯。

油溶性。

在未酯化的羟基接上聚氧乙烯可使其水溶。

如把司潘类表面活性剂再与环氧乙烷作用，得到相应的吐温（Tween ）类非离子表面活性剂17非离子型表面活性剂(6)聚氧烯烃整体共聚物一类较新的非离子表面活性剂。

其中经常应用的是环氧丙烷和环氧乙烷的整体共聚物。

其亲油部分是聚氧丙烯基，亲水部分是聚氧乙烯基。

亲油亲水部分的大小，可以通过调节聚氧丙烯与聚氧乙烯比例加以控制。

商品统称为聚醚GP 、GPE 。

是许多水包油及油包水体系的有效的乳化剂。

聚醚对钙皂有良好分散作用。

聚醚还有较好的加溶作用。

一般无臭、无味、低毒、无刺激性，有些品种可用于人造血液中作为乳化、分散剂。

聚醚有很好的稳定性，与酸、碱及金属离子不起作用，其中还有不少醚是低泡性表面活性剂，可以用作消泡剂或抑泡剂。

18特殊表面活性剂(1)氟碳类碳氢链中氢原子全部被氟原子所取代，称为全氟表面活性。

其水溶液的表面张力可低至20mN/m 以下。

氟碳链不但疏水，而且疏油。

全氟表面活性剂在固体表面上形成的单分子层不能被烷烃液体所润湿。

氟表面活性剂化学性质极其稳定，耐温、强酸、强碱和强氧化剂。

常用于形成既疏水又疏油的表面，制造既防水又防油的纺织品、纸张、皮革，能作为高效的灭火剂等。

19 4.表面活性剂一般特性表面活性剂溶液的物理化学特性204.表面活性剂一般特性表面活性剂溶度特性离子型表面活性剂的溶度在温度升到一定值时会陡然上升，这个温度叫该表面活性剂的Krafft 点。

一些离子型表面活性剂的Krafft 点烷基吡啶卤化物的溶解度214.表面活性剂一般特性表面活性剂溶度特性非离子表面活性剂水溶液的溶度则往往随温度上升而降低，在升至一定温度时出现浑浊，经放置或离心可得到两个液相。

这个温度称为该表面活性剂的浊点（cloud point ）。

浊点：溶解能力取决于极性基团与水生成氢键的能力，温度升高不利于氢键形成。

当温度升高到非离子表面活性剂与水之间的相互作用已不足以维持其溶解状态，于是分离出含水的表面活性剂相，显示出浊点现象。

一些非离子型表面活性剂的浊点基本作用1—界面定向吸附22水水空气空气水分子是极性分子，它与表面活性剂的亲水基团有亲和性，因此有利于表面活性剂基团向水内部伸展（蓝色箭头）。

水面上的气相是非极性区域，与表面活性剂的疏水基团有亲和性，同时疏水基团还会受到水分子的排斥作用，这样疏水基团有从水相逃离的趋势（红色箭头）平衡基本作用1—界面定向吸附23表面活性剂极限吸附量的影响因素。

A ．表面活性剂分子横截面积小者极限吸附量较大。

决定横截面积大小的可以是亲水基也可以是疏水基。

多数是亲水基团起决定作用。

B ．同系物的极限吸附量差别不大，一般规律是随链长的增长极限吸量有所增加.C ．其它因素吸附量大于离子型的。

相同时，非离子表面活性剂的极限D ．加入适量的无机电解对离子型表面活性剂的吸附有明显增强作用；对非离子型表面活性剂吸附影响不明显。

E.一般温度升高，极限吸附量减少。

基本作用2—形成胶束24临界胶束浓度cmc （critical micelle concentration ）胶束的结构25疏水内核极性基层：反离子固定层电性结合反离子反离子在溶剂中的扩散层反离子扩散层：基本作用3—加溶作用26水溶液中表面活性剂的存在能使难溶于水的有机化合物的表观溶解度明显高于它在纯水中的溶解度，此种现象称为加溶作用。