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表面活性剂复配技术


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表面活性剂的复配原理7来自1.2表面活性与无机电解质混合体系
2.无机电解质对非离子型表面活性剂的影响 对于非离子表面活性剂,无机盐对其性质影响较小。 当盐浓度较小时,非离子表面活性剂的表面活性几乎没有
显著变化。当浓度较大时,才显示变化,但也较离子表面 活性剂小得多。
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7.1.3.表面活性与极性有机物混合体系
1. 长链脂肪醇的影响
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7.1.3.表面活性与极性有机物混合体系 2. 短链醇的影响 短链醇(甲醇到己醇)在浓度小时可使表面活性剂的cmc
降低;在浓度高时则随浓度变大而增加。 原因: 在醇浓度小时,醇分子本身的碳氢链周围即有冰山结构,
7.1.2表面活性与无机电解质混合体系
2.无机电解质对非离子型表面活性剂的影响 机制 无机盐对非离子型表面活性剂的影响主要在于对疏水基团
的盐析或盐溶作用,而不是对亲水基的作用,起盐析作用 时,表面活性剂的cmc降低,起盐溶作用时则反之。 电解质的盐析作用可以降低非离子表面活性剂的浊点,它 与降低cmc、增加胶团聚集数相应,使表面活性剂易缔合 成更大的胶团,到一定程度即分离出新相,出现浑浊。
的电荷密度从而减弱离子头基间的强静电相互作用和增加 体系的表面活性。
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7.1.5 正、负离子表面活性剂复配 2.提高混合物溶解性的方法 (6)加入两性表面活性剂 两性表面活性剂其表面活性不如阴、阳离子型表面活性剂
强。将其加入正、负离子表面活性剂复配体系,结果表明 有利于改善复配体系的溶解性能。 (7)加入非离子表面活性剂 加入溶解度较大的非离子表面活性剂,正、负离子表面活 性剂在水中溶解度明显增加。
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7.1.7表面活性剂和高聚物复配及表面活性剂-高
聚物相互作用 1.表面活性剂类型的影响
(3)带有相反电荷的表面活性剂和高分子体系,由于强烈的 静电引力以及分子间的疏水 作用,相互作用大大加强,从 而常使溶液产生浑浊,甚至发生沉淀。
(4)黏度和表面张力等测定发现,典型的亲水非离子聚合物 如PVA、PEG及PVP等与聚氧乙烯类非离子表面活性剂不 发生相互作用,而中等疏水的聚合物如PPO、部分水解的 聚醋酸乙烯酯(PVA-AC)却可与它们发生相互作用。
差,但混合体系前者与阳离子表面活性剂烷基季铵盐混合 后水溶性远高于后者。 另外,从烷基磺酸钠的角度来看,阳离子表面活性剂烷基 三乙基季铵盐的加入可增加烷基磺酸钠的溶解性,也就是 说,阳离子表面活性剂的加入,可增大阴离子表面活性剂 的溶解性。
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7.1.6碳氢和碳氟表面活性剂的复配 1.同电性混合物
(1)表面张力曲线常常存在两个转折点; ②分子不容易彼此结合形成混合胶团,在某些同电性混合
溶液中甚至形成两种基本上分别由碳氟链表面活性剂和碳 氢链表面活性剂组成的胶团; ③此类体系的临界胶团浓度一般都显示正偏差。也就是 说,同电性混合物的临界胶团浓度并不像前面所说的碳氢 链同电性混合体系那样总是处于两表面活性剂组分的临界 胶团浓度之间,而常常是高于理想混合的预期值。
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7.1.1 表面活性剂同系物混合物 2.同系物的cmc 同系物的cmc可根据单一表面活性剂的cmc通过下式计算
出来。
1 c 1K0
T
xi c (1 KO )
i
式中,CT和Ci分别为混合物及组分i的cmc,xi为组分i的 摩尔分数;K0为与胶团反离子结合度有关的常数。
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7.1.2.表面活性与无机电解质混合体系 1.无机电解质对离子型表面活性剂的影响 在离子型表面活性剂中加入与表面活性剂具有相
同反离子的无机盐(如在RSO4Na中加入NaCl), 不仅可降低同浓度溶液的表面张力,而且还可降 低表面活性剂的cmc。 此外还可以使溶液的最低表面张力γcmc降得更 低,即达到全面增溶作用。
活性下降(cmc及γ升高)。 原因是此类化合物在水中易通过氢键与水结合,即使水本
身冰山结构易于破坏。同时能增加溶解度,使表面活性剂 形成胶团和吸附的能力减弱。
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7.1.3.表面活性与极性有机物混合体系
3.水溶性及极性较强的极性有机物的影响 (2)表面活性升高 强极性的水溶性的添加物,如果糖、木糖以及山梨糖醇、
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7.1.5 正、负离子表面活性剂复配 2.提高混合物溶解性的方法 (3)增大极性基的体积 增大离子的体积可以增加离子头基之间的空间位阻以降低
离子头间强烈的静电引力,从而减少体系形成沉淀的机率。 (4)引入聚氧乙烯基 离子型表面活性剂分子中引入聚氧乙烯基有利于降低分子
第 章 表面活性剂复配技术
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7.1.1 表面活性剂同系物混合物 1.同系物混合物的表面活性
一般商品表面活性剂都是同系物的混合物。同系物混合物 的情况比较简单,一般规律是性质介于各个化合物之间, 表面活性的表现也是如此。 同系混合物cmc可根据单 一表面活性 剂的cmc通过公 式计算出来。 根据胶团理论,可以推算 出同系混合 胶团的成分;同 系物混合物的浓度、组成与 表面张力的关系
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7.1.7表面活性剂和高聚物复配及表面活性剂-高
聚物相互作用
1.表面活性剂类型的影响 不同类型表面活性剂与高聚物的相互作用主要有以下规律。 (1)在具有相同碳链的情况下,阳离子表面活性剂与非离子
聚合物的相互作用可能比阴离子表面活性剂与非离子聚合 物的相互作用弱得多。 ②带有相同电荷的聚合物和表面活性剂之间没有或仅有很 弱的相互作用,如羧甲基纤维素钠(NaCMC)与SDS、聚 苯乙烯磺酸钠(PSS)与SDS等体系。
2.无机电解质对非离子型表面活性剂的影响
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7.1.3.表面活性与极性有机物混合体系
少量有机物的存在,能导致表面活性剂在水溶液中的cmc 发生很大变化,同时也常常增加表面活性剂的表面活性。
1. 长链脂肪醇的影响 (1)长链脂肪醇可降低表面活性剂溶液的cmc 这种作用的大小随脂肪醇碳氢链的加长而增大。在长链醇
所以醇分子参与表面活性剂胶团形成过程是容易自发进行 的自由能降低过程,溶液中醇的存在使cmc降低, 当浓度大时,一方面溶剂性质改变,使表面活性剂的溶解 度变大,另一方面由于醇浓度增加而使溶液介电常数变 小,于是胶团的离子头之间的排斥作用增加,不利于胶团 形成。
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7.1.2表面活性与无机电解质混合体系
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7.1.2表面活性与无机电解质混合体系
1.无机电解质对离子型表面活性剂的影响 机制 无机盐对离子型表面活性剂表面活性的影响主要是由于反
离子压缩了表面活性剂离子头的离子氛厚度,减少了表面 活性剂离子头之间的排斥作用,从而使表面活性剂更容易 吸附于表面并形成胶团,溶液的表面张力与cmc降低。
环己六醇等,则使表面活性剂的cmc降低。 原因是这类化合物使表面活性剂的疏水基在水中的稳定性
降低,于是易于形成胶团。
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7.1.4 非离子表面活性剂与离子表面活性剂的复配 1. 在离子表面活性剂中加入非离子表面活性剂,将使表面
活性提高。在非离子表面活 性剂加入量很少时,就会使γ 显著下降。 2. 在非离子表面活性剂中加入离子表面活性剂,如在 C12E5及C12E7中加入SDS,在SDS加入量不大(浓度较稀) 时,溶液的表面活性增加(cmc及γ下降)。但γcmc增 加。 3.在非离子表面活性剂中加入离子表面活性剂,将使浊点 升高,但这种混合物的浊点不清楚,界限不够分明。
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7.1.6碳氢和碳氟表面活性剂的复配 2. 离子型与非离子型的混合体系
与同为碳氢链表面活性剂相似,此类混合物体系 的表面活性高于理想混合的预期值。
例如,在C7F15COONa中加入C8H17OH不仅使临 界胶团浓度大大降低(1:1混合体系的cmc为 C7F15COONa溶液的1/3.4),而且使临界胶团浓度 时的表面张力从24mN/m降至16mN/m。
剂应该是在增加表面活性剂溶解性的同时,一般不显著降 低表面活性剂的表面活性。
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7.1.5 正、负离子表面活性剂复配
1. 全面增效作用
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7.1.5 正、负离子表面活性剂复配 2.提高混合物溶解性的方法 (5)极性基的选择 烷基磺酸盐代替烷基硫酸盐单组分体系前者比后者水溶性
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7.1.3.表面活性与极性有机物混合体系 4. 表面活性剂助溶剂
某些表面活性剂在水中溶解度太小,对应用不利,需要在 配方中加入增加溶解度的添加剂,即助溶剂。
如CH3CONHCH3对于C16H33SO4Na即为一种助溶剂。 常用做助溶剂的是二甲苯磺酸钠一类化合物,适当的助溶
的溶解范围内,表面活性剂的cmc随醇浓度增加而下降。 (2)长链脂肪醇可显著降低表面活性剂溶液的表面张力。
当表面活性剂浓度固定时,随醇浓度增加而下降。
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7.1.3.表面活性与极性有机物混合体系 1. 长链脂肪醇的影响 (3)加醇后的表面活性剂溶液,在其它一些性质上也有突出
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概述
表面活性剂复配目的 1. 提高表面活性剂的性能。复配体系常常具有比
单一表面活性剂更优越的性能。 2. 降低表面活性剂的应用成本。一方面通过复配
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