润湿过程可分为三类： A. θ≤180°时，沾湿润湿； B. θ≤90°时，浸入润湿； C. θ = 0°时，铺展润湿。
θ
液滴与固体表面的接触角
接触角示意图
表 面 活 性 剂 在 洗 涤表面活性剂的起泡性和消泡性
泡沫是不溶性气体分散于液体或熔融固体中形成的分散体系。
在精细化学品的配伍和加工中，常利用这些性 质对某些组分进行乳化、分散、润湿、发泡、洗 涤等处理
表面活性的有关概念
表面活性剂：加入很少量即能显著降低溶剂 (一般为水)的表面张力，改变体系界面状态、 从而产生润湿、乳化、起泡、增溶等一系列 作用(或其反作用)，以达到实际应用要求的 一类物质。
表面活性剂是一类具有双亲性结构的有机化合物。
典型表面活性剂—油酸钠水溶液的表面张力
一、表面活性剂水溶液的性质
表面活性剂的特点 亲水基: 极性基团。 易溶于水，具有亲水性质。
常见的亲水基有羧基、磺酸基、醚基和羟基等。
亲油基: 非极性基团。 易溶于油，具有亲油性质。
(憎水基) 一般为长链烃基。
双亲媒性 溶解度 界面吸附 界面定性 生成胶束 临界胶束浓度cmc 多功能性
一、表面活性剂水溶液的性质
表面活性剂的稀溶液服从理想溶液的规律，它在 溶液表面的吸附量随浓度的增大而增大，当浓度达到 或超过某一值后，吸附量就不再增加。这时溶液中过 多的表面活性剂分子就会形成分子聚集体----胶束 （micelle）
临界胶束浓度----
表面活性剂在溶液中 形成胶束的起始浓度
在使用表面活性剂时， 一般要求其浓度在cmc以上
精细化学品设计及生产
化妆品OEM_有效成分
配方设计的基础理论
配方，涉及各种 组分间发生混合、 溶解、结晶、电 离、化学反应、 形成胶体、固体 表面的润湿、吸 附等。
低分子间比较简 单、涉及到聚合 物则变得复杂。
第一节 物质间的溶解与共混规律
一、极性相似相溶
聚合物与溶剂的化学结构和极性相似时，两者是相互溶解的
临界胶束浓度(CMC)
（c）表面活性剂浓度逐渐升高，表面活性剂毫无间隙地密集 于液面上，形成了单分子吸附膜。空气与水处于完全隔离状 态，表面吸附达饱和。在溶液内部，增加表面活性剂,先是三 三两两以疏水基互相靠拢，形成球形胶束的最初形式。水表面 张力急剧下降。
球形胶束和层状胶束
棒状胶束
脂质双层与细胞膜
1949年，W.C.Gimn首次正式提出 HLB的概念，认为它是分子中亲水基和亲油 基这两个相反亲性基的大小和力量的平衡， 并给每个表面活性剂一个数值，以表示分子 内部平衡后整个分子的综合倾向是亲水的还 是亲油的。这即是表面活性剂本身的HLB值。
HLB值表示表面活性剂亲水性的大小
HLB值是由表面活性剂的基本结构亲水
δ
9.8 9.3
9.3 8.6 9.9 8.75 8.8 15.9 8.7 12.9 12.1 11.1 8.9 8.7 8.2 9.4
第一节 物质间的溶解与共混规律
三、溶剂化原则
溶剂-溶质间作用力大于溶质间作用力时，溶质将发生溶解 含亲电基团的高分子易和含亲核基的溶剂相互作用而溶解。
四、混合溶剂原则
从广义上讲，能使体系表面张力降低的溶质均 可称为表面活性物质；但习惯上只将显著降低表面 张力的这类化合物称为表面活性剂。
表面活性的有关概念
界面和表面
界面－物质相与相的分界面 表面－当组成界面的两相中
有一相为气相时的分界面
表面活性剂的功能
改变液体的表面的性质 改变液－液界面的性质 改变液－固界面的性质
表面活性剂溶液中胶束结构的形成
CMC可以作为表面活性剂表面活性的一种度量
以cmc为界限，在较小浓 度范围内，其水溶液的许 多物理化学性质，如表面 张力、渗透压、密度、洗 涤能力等都将发生突变。 可以利用测定表面张力， 电导率等方法达到测定临 界胶束浓度目的.
表面活性剂水溶液，其浓度 只有在稍高于其cmc值时， 才能充分显示其作用。
9.5-10.5 高密度聚乙烯
23.4 8.0 8.2
常用溶剂的溶解度参数
溶剂
水 苯
乙醚 甲醇 乙醇 丙酮 丁酮 甲苯 苯胺 苯酚 氯苯 吡啶 乙二醇 二噁烷 三乙胺 正戊烷 正己烷
沸点
/℃
100 80.1
34.5 65 78.3
56.1 79.6 110.6
184.1 181.8 125.9 115.3 198 101.3 89.7 36.1 69.0
HLB值的计算
J.T.Dowis(也有说是Davies)将HLB作为结构因子的 总和来处理，把表面活性剂结构分解为一些基团，每一 基团对HLB值均有确定的贡献。自实验结果可得出各种 基团的HLB数值，称其为基团的HLB数。一些基团的 HLB数列于表2-1中。将基团的HLB数代入下式，即可 算出表面活性剂的HLB值。
δ
23.4 9.2
7.45 14.5 12.7 10.0 9.3 8.9 10.8 14.5 9.5 10.7 15.7 10.0 7.3 7.05 7.3
溶剂
正庚烷 正辛烷
正丙醇 正丁醇 正辛醇 环己烷 环己酮 丙三醇 丙烯腈 异丙醇 苯乙烯 松节油 乙酸乙酯 乙酸丁酯 二氯乙烯 二氯甲烷 二硫化碳
表面活性剂在cmc附近的性质
表面活性剂浓度变大
C < cmc时，以单 C ＝cmc时，溶液表面 C > cmc时，以单分子和
分子方式或离子形 定向排列已经饱和， 胶束的动态平衡状态存
式存在于溶液中， 表面张力达到最小值。 在于溶液。溶液中分子
分在溶液表面呈定 再加入表面活性剂， 的憎水基相互吸引，分
沸点
/℃
98.4 125.8
97.4 117.3 194 80.7 155.8 290.1 77.4 82.3 143.8
77.1 126.5 60.25 39.7 46.3
δ
溶剂
7.41 7.8
11.9 11.4 10.3 8.2 9.9 16.5 10.45 11.5 8.66 8.1 9.1 8.55 9.7 9.78 10.0
表面活性剂溶于水后的结构
二、表面活性剂的亲水亲油平衡值
作为一种乳化剂，表面活性剂必须满足： a 在所应用的体系中具有良好的表面活性，产生低的界面张力。这就表明，此种表 面活性剂有趋集于界面的倾向，而不易留存于界面两边的体相中。因而，要求表面 活性剂的亲水、亲油部分有恰当的(平衡)比例。在任一体相中有过大的溶解性，则 不利于产生低界面张力(即不易吸附)。 b 在界面上形成相当结实的吸附膜。根据分子结构的要求，希望界面上的吸附分子 间有较大的侧向引力，这也和表面活性剂分子的亲水、亲油部分的大小、比例有关。
向排列，表面张力 开始形成小胶束，单 子自发聚集，形成球状、
迅速降低，
分子浓度不再增加， 层状胶束，将憎水基埋
只增加胶束的数量。 在胶束内部。
影响表面活性剂cmc值的因素
cmc值的大小主要决定于表面活性剂的分子结构和 在水中的强电解质的浓度，与强电解质的种类和非电解 质无关。
反离子的影响：无机盐类强电解质的加入会使 表面活性剂cmc值降低。lg(cmc)=a - b lg ci
1，2-二氯乙烷 三氯乙烯
三氯甲烷 四氯化碳 四氢呋喃 对二甲苯 间二甲苯 间苯二酚 乙酸乙烯酯 二甲基亚砜 二甲基甲酰胺 二甲基乙酰胺 癸二酸二丁酯 甲基丙烯酸甲酯 甲基丙烯酸丁酯 邻苯二甲酸二丁酯
沸点
/℃
83.5 87.2
61.7
76.5 64
138.4 139.1 280
72.9 189 153 165 314 102 160 325
泡沫生成的模式
C
气泡A--溶液中的气泡
气泡B--水溶液表面的气泡
B
气泡C--离开液面的气泡
A
两个气泡之间由于向外的疏水基之间存在引 力而使两气泡集合而成泡沫。
消泡剂
某些物质(包括表面活性剂)的内聚力很低,扩散速度又 快，能使局部区域的表面张力降到很低的程度，导致这 些区域受到周围较高表面张力部位的作用，使泡沫液膜 迅速变薄，直至达到破裂点而发生破裂。同时还能促使 液体从泡沫中流失而缩短泡沫的寿命。这类物质被称为 消泡剂
常见的界面
气-液界面，气-固界面，液-液界面，液-固界面，固-固界面
表面活性剂与表面活性
各种水溶液表面张力与浓度的关系可归结为三类：
第一类：表面张力在稀浓度 时随浓度急剧下降（曲线 1）:某些物质的加入量很少 时，就可使水的表面张力显 著下降；
第二类：表面张力随浓度逐 渐下降（曲线2）；
第三类：表面张力随浓度稍 有上升（曲线3）。
表面活性剂分子在溶液表面吸附状态
(a) 浓度极稀时的状态 (b) 中等浓度时的状态 (c) 吸附近于饱和时的状态
表面活性剂形成胶束的过程
б c
临界胶束浓度(CMC)
（a）是极稀溶液，界面上 没聚集很多的表面活性剂， 空气和水直接接触，水的表 面张力下降不多，接近于纯 水的状态。
（b）浓度相对升高，很快地聚集 到水表面上，即表面吸附量大 为增加、空气和水的接触相对 减少，水表面张力下降。
对于一般表面活性剂，其亲油基为碳氢链，故 ∑(亲油的基团数)可写为0.475m (m为亲油基的碳原子数)。 则可对用于下只式有计-(算C2：H4O)-为亲水基的非离子表面活性剂，
其中，E代表表面活性剂分子中的环氧乙烷(C2H4O)的质量百分数。
阴、阳离子型表面活性剂的HLB值在1～40之间， 而非离子型表面活性剂的HLB值在1～20之间。
一些基团的HLB数
一些商品表面活性剂的HLB值
三、表面活性剂的性质
1.表面活性剂的润湿性
润湿作用可看作是表面活性剂的一种界面定向作用,是将一种流体从基质表面把另 一种流体取代掉的过程。