能使水的表面张力明显降低的溶质称为表面 活性物质。
这种物质通常含有亲水的极性基团和憎水的 非极性碳链或碳环有机化合物。亲水基团进入水 中，憎水基团企图离开水而指向空气，在界面定 向排列。
表面活性物质的表面浓度大于本体浓度。非 极性成分愈大，表面活性也愈大。
溶质在水中的三种类型：
水溶液的表面张力与溶 质浓度的几种典型关系
界面是指两相接触的约几个分子厚度的过渡区， 若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。
严格讲表面应是液体和固体与其饱和蒸气之间 的界面，但习惯上把液体或固体与空气的界面称为 液体或固体的表面。
常见的界面有：气-液界面，气-固界面，液-液 界面，液-固界面，固-固界面。
(一)常见的界面有： 1.气-液界面
表面活性剂在其溶液表面的定 向吸附和在溶液内部形成胶团
形成的胶束可呈现棒状、层状或球状等多种形状。
临界胶束浓度
(critical micelle concentration)
开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。 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。
七、亲水亲油平衡
N·m-1。
将一含有一个活动边框的金属线 框架放在肥皂液中，然后取出悬挂， 活动边在下面。由于金属框上的肥皂 膜的表面张力作用，可滑动的边会被 向上拉，直至顶部。
表面张力（surface tension）
如果在金属线框中间系一线圈，
一起浸入肥皂液中，然后取出，上
面形成一液膜。
(a)
由于以线圈为边界的两边表面张 力大小相等方向相反，所以线圈成 任意形状可在液膜上移动，见(a)图。
R-NHCH2-CH2COOH 氨基酸型
两性表面活性剂
CH3 |
R-N+-CH2COO| CH3
甜菜碱型
甜菜碱型表面活性剂，加水能呈透明溶液，泡沫多， 去污力好。可看成是两性表面活性剂的代表。
甜菜碱型两性表面活性剂与氨基酸型两性表面活性剂 最大的差别是前者无论是在酸性、中性或碱性都易溶 于水。即使在等电点也无沉淀，且在任何pH值时均可 使用。
浊点（Cloud piont）
非离子型表面活性剂，在水溶液中的浓度随温度上 升而降低在升至一定温度值时出现浑浊，经放置或 离心可得到两个液相，这个温度被称之为该表面活 性剂的浊点
3界面定向排列：表面活 性剂分子在其水溶液中很 容易被吸附于气-水(或油水)界面上形成独特的定向 排列的单分子膜。
4 形成胶束 (micelle) ： 表面活性剂在溶液中 超过某一特定浓度时 （界面吸附达饱和） 可通过碳氢键的疏水 作用（Hydrophobic Interaction）或“疏水 效应”缔合成胶团 。
两种液体间的界面张力，界于两种液体表面张力之间。
（2）温度的影响 温度升高，表面张力下降。
（3）压力的影响
表面张力一般随压力的增加而下降。因为压力增加，气相密度 增加，表面分子受力不均匀性略有好转。另外，若是气相中有 别的物质，则压力增加，促使表面吸附增加，气体溶解度增加， 也使表面张力下降。
(三) 表面活性剂溶液
曲线A中的溶质称之为 非表面活性物质。
曲线B的溶质被称为表 面活性物质。
曲线C中的溶质称之为 表面活性剂。
水溶液的表面张力与溶 质浓度的几种典型关系
四、表面活性剂的分类
表面活性剂的分类方法有以下几种： 1、按表面活性剂在水溶液中能否解离及解离后所带 电荷类型：非离子型、阴离子型、阳离子型和两性 离子性； 2、按表面活性剂在水和油中的溶解性类型：水溶性 和油溶性表面活性剂； 3、按分子量分类：分子量大于104者称为高分子表 面活性剂；分子量在103~104者称为中分子量表面活 性剂；分子量在102~l03者称为低分子量表面活性剂。
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。
离子型表面活性剂的计算公式： HLB=ΣH- ΣL+7 式中：H为亲水基活性值，L为亲油基活性值 纯月桂基硫酸钠 阴离子 40
计算HLB（混合表面活性剂、加和性） HLBab=（HLBa•Wa + HLBb •Wb ）/ （Wa + Wb ）
(hydrophile-lipophile balance)
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。 HLB值从0 至 40。亲水性从弱到强。 对非离子型的表面活性剂，HLB的计算公式为：
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
g1-S
gs-g
液体的铺展
cosq g s-g g l-s g l-g
一种液体能否在另一种不互溶的液体上铺展， 取决于两种液体本身的表面张力和两种液体之间 的界面张力。
一般说，铺展后，表面自由能下降，则这种 铺展是自发的。
大多数表面自由能较低的有机物可以在表面 自由能较高的水面上铺展。
表面活性剂的重要作用
直链烷烃（C8-C20）；支链烷烃（ C8-C20）；
烷基苯基 R
；烷基萘基 R
；
硅氧烷基；含卤烷基。
亲水基团的种类较多，差别较大，表面活性剂 的性质在很大程度与亲水基团的不同有关。
常见的亲水基团：羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺 基及其盐，也可是羟基、酰胺基、醚键等。
三、表面和界面
(surface and interface)
阴离子表面活性剂
RCOONa 羧酸盐
R-OSO3Na 硫酸酯盐 R-SO3Na 磺酸盐 R-OPO3Na2 磷酸酯盐
阴离子型表面活性剂是具有阴离子亲水性基团的表面 活性剂。它们在整个表面活性剂生产中占有相当大的 比重，据统计，世界表面活性剂总产量的40%属于这 一类。
R-NH2·HCl 伯胺盐
CH3 | R-N-HCl | H
仲胺盐
阳离子表面活性剂
CH3 | R-N-HCl
叔胺盐
|
CH3 CH3 | R-N+-CH3其亲水基一端是阳离子，故常称之为“逆性肥皂”
或“阳性皂”。阳离子表面活性剂水溶液，大多呈酸性。而阴离子表
面活性剂水溶液，一般为中性或碱性。
特种表面活性剂
特种表面活性剂是指含有氟、硅、磷和硼等元 素的表面活性剂。
五、表面活性剂效率和有效值
表面活性剂效率
使水的表面张力明显降低所需要的表面活性 剂的浓度。显然，所需浓度愈低，表面活性剂的 性能愈好。
表面活性剂有效值
能够把水的表面张力降
低到的最小值。显然，能把
水的表面张力降得愈低，该
表面活性剂愈有效。
——英国著名界面化学家Ckint
一、定义
表面活性剂一词来自英文surfactant。它实际 上是短语surface active agent的缩合词。它还 有一个名字叫做tenside。
表面活性剂是这样一种物质，它活跃于表面和 界面上，具有极高的降低表、界面张力的能力 和效率；在一定浓度以上的溶液中形成分子有
第二章 表面活性剂
第一节 概述 第二节 表面活性剂的重要作用 第三节 表面活性剂的制备 第四节 表面活性剂在工业中的应用 第五节 表面活性剂发展趋势
第一节、概述
表面活性剂是一大类有机化合物，它们的性质极 具特色，应用极为灵活、广泛，有很大的实用价 值和理论意义。
最早的表面活性剂——肥皂
冰淇淋是我们最喜爱的食物；有了洗涤剂我们的生 活才能如此美好。若没有表面活性剂，这两样东西 都不会有。这真是太可悲了。但是，如果真的没有 了表面活性剂，也不会有人为没有冰淇淋和洗涤剂 而哭泣。因为没有表面活性剂，人也没有了。
2.气-固界面
3.液-液界面
4.液-固界面
5.固-固界面
(二)界面现象的本质
二种情况： 1 体相内部分子
2 处在界面层的分子
3 对于单组分体系，这种特性主要来自于同一 物质在不同相中的密度不同；
对于多组分体系，则特性来自于界面层的组成 与任一相的组成均不相同。
例：液体及其蒸气组成的表面。
液体内部分子所受的力可以 彼此抵销，但表面分子受到体相 分子的拉力大，受到气相分子的 拉力小（因为气相密度低），所 以表面分子受到被拉入体相的作 用力。
有效值
效率
六 表面活性剂的特点
1双亲性
表面活性剂既含有亲水性的极性基团， 又含有亲油性的非极性基团，故表面活性剂 同时具有亲水性和亲油性。
2溶解性 至少应溶于液相中的某一相。油溶性和水溶性
克拉夫特点（Krafft point） 随碳原子数增加，克拉
夫特点升高。
离子型表面活性剂在温度较低时溶解度很小，但随温度升 高而逐渐增加，当到达某一特定温度时，溶解度急剧陡升， 把该温度称为克拉夫特点
非离子表面活性剂
R-O-(CH2CH2O)nH
脂肪醇聚氧乙烯醚
R-(C6H4)-O(C2H4O)nH
烷基酚聚氧乙烯醚
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
非离子型表面活性剂在水溶液中不电离，其亲水基主要
是由具有一定数量的含氧基团。正是这一特点决定了非离 子型表面活性剂在某些方面比离子型表面活性剂优越。
这种作用力使表面有自动收缩到最小的趋势，并 使表面层显示出一些独特性质，如表面张力、表面吸 附、毛细现象、过饱和状态等。
1 比表面
（specific surface area）
比表面通常用来表示物质分 散的程度，有两种常用的表示方 法：一种是单位质量的固体所具 有的表面积；另一种是单位体积 固体所具有的表面积。即：
HLB值 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 | |———| |——| |——| |——| |