表面活性剂的基本作用与应用
4 无机电解质的影响
a.对于离子型表面活性剂,电解质的加入有利于增大增 溶于胶束内核的非极性有机物的增溶量。但是,由于反 离子使得胶束中表面活性剂离子端基间静电斥力减小, 栅栏层堆积密度增大,增溶于此区域的极性有机物的增 溶量将减小。
b.对于非离子型表面活性剂,电解质的加入常也可增大 胶束聚集数,提高非极性有机物的增溶能力。 不同无机离子对增溶能力的影响与对浊点影响顺序相同: K+>Na+>Li+;Ca2+>Al3+;SO42->Cl-
第一节 增溶作用 Solubilization
1.1 增溶作用的定义和特点
表面活性剂在水溶液中达到cmc后,一
s / 溶解度
些水不溶性或微溶性的油性物质在胶束
溶液中的溶解度可显著增加并形成透明 胶体溶液,这种作用即增溶作用。
关键 cmc
没有两相界面存在
如:苯水中溶解度仅0.09%, 是热力学稳定体系 在油酸钠水溶液中溶解度 为10%。 溶液的其他物理性质没有明显改变。
3.4.1 泡沫的形成及其稳定性
“泡”就是由液体薄膜包围着气体。
“泡沫”是气体分散于液体中的分散体系。
泡沫的稳定性与那些条件相关呢?
1 表面张力 2 界面膜的性质 3 表面张力的修复作用 4 表面电荷 5 泡内气体的扩散
3.4.2 表面活性剂的起泡和稳定作用
1 表面活性剂的起泡性
表面活性剂在外界作用下产生气泡的难易程度
2 提高液体的湿润能力
3.3.3 润湿剂
这种能使液体湿润或能加速固体表面湿润的表面活性剂 叫做湿润剂
亲水基位置
位于分子中间时湿润性能比较强 位于分子末端时去污能力比较强
1 分子结构
亲油基
有分支结构的湿润性和渗透性的较好 去污能力较差
2 性质
分子量
分子量小的的湿润性和渗透性的较好 分子量大的洗涤、分散、乳化能力较好
3.2.5 乳化和破乳的应用
农药生产、金属加工、沥青乳化
食品、化妆品
原油开采
第三节 润湿作用
润湿是固体表面的一种流体被另一种流体所取代的过程
接触角的示意图:
3.3.1 润湿过程
(1)粘湿
粘附功
(work of adhesion)
W Ga
' a
Ga ls g l g-s
第二节 乳化与破乳作用
一种或多种液体以微滴状分散到 另一种不相混溶的液体中所形成 分散相 (内相、不连续相) 分散介质 (外相、连续相)
的多相分散体系,称为乳状液。
这种形成乳状液的过程称为乳化。
水相 / 油相
增溶作用也不同于乳化作用。后者是在乳化剂(主要是表面活性剂)作 用下使一种液体以液珠状分散于与其不相混溶的液体介质中。乳化作用 形成的液液分散体系称为乳状液(EIT3t1}S1DI1,乳状液是热力学不稳定 体系,有自动聚结分层的趋势,其分散相与分散介质间有明显的界面。 尽管在胶束化作用的研究中有将胶束视为假相的模型,但这只是为了研 究方便,胶束与溶剂间无明显的相界面,也不会自发分离。
压蒸馏、溶液浓缩和机械洗涤过程中泡沫太多,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。
泡沫的稳定性与那些条件相关呢?
1 表面张力 2 界面膜的性质 3 表面张力的修复作用 4 表面电荷 1 降低局部表面张力
2 破坏界面膜的弹性 使其失去自动修复作用
3 降低膜黏度 4 固体颗粒
5 泡内气体的扩散
2 转相温度PIT法(Phase Inversion Temperature) 主要针对 非离子表面活性剂 浊点 Cloud Point 温度高低
3.2.4 乳化剂的破乳
有两相界面存在 是热力学不稳定体系
物理法 :
离心法 电沉积法 超声波法 过滤法 化学法:破乳剂 顶替作用
湿润作用
絮凝作用
破坏界面膜
1.2 增溶作用的方式
胶束的结构特点 增溶位置
增溶物的性质
非极性类似于液态烃的内核
胶束的结构
(离子型、非离子型)表面 非极性有机物(如饱和烃) 长链极性有机物(如脂肪醇、酸等) 增溶物 短链极性有机物 易极化的含芳环化合物
栅栏(zhalan)
胶束内核 增溶位置 胶束内核/栅栏层(离子型) 胶束的栅栏层(非离子型) 胶束表面
c>b >a > d
1.3 影响增溶作用的主要因素
1 表面活性剂的化学结构和性 质 a. 非离子型>阳离子型 >阴离子型 b. 长链> 短链 c. 直链型支链型或不饱和基 d. 疏水基含有极性基团 e. 表面活性剂浓度越大,增溶能力越强
2 被增溶物的化学结构
a.饱和烃和芳烃的增溶量随碳链增长而减小。
b.化妆品
利用其增溶性能对化妆水的香料、精油、药剂等进行 增溶。 化妆品一般为乙醇-水体系,当乙醇含量>70%时可对 香料、精油、药剂有很好的溶解性,但乙醇含量不能过 高(易燃、成本高、气味、对蛋白有变性能力、刺激 性),因此增溶作用在这方面起到了重要作用。 常用非离子表面活性剂:Tween、聚氧乙烯油醇醚。
a 在胶束内核的增溶
在胶束内部, 被增溶的物质 完全处于非极 性环境中。
非极性有机物的增溶 正庚烷、环己烷等饱和烃类
b 在胶束内核/栅栏层的增溶(离子型) 分子结构与表面活性剂类似 的长链极性有机化合物 形成混合胶束 形成栅栏结构
甚至拉入内部。
长链醇、胺、脂肪酸和某些染料
c 胶束的栅栏层的增溶(非离子型)
1.4 增溶作用的应用
a.洗涤剂
对油污(或水溶性污垢) 的增溶是洗涤过程中的重要 因素之一,因为将污垢增溶于胶束中使其不再在被清洗 物体表面沉积是达到洗涤效果的合理依据。 影响增溶作用的各种因素在调整洗涤剂配方和选择 适宜洗涤条件时都必须充分注意。 如:洗涤剂中加入无机盐可以有效地降低cmc和增 大胶束聚集数,从而提高增溶能力,有利于增强洗涤效 果。
消泡剂
1 降低局部表面张力
1 天然油脂、矿物油 2 固体颗粒 2 破坏界面膜的弹性 使其失去自动修复作用 3 降低膜黏度 4 固体颗粒
3 合成表面活性剂
3.4.4起泡和消泡的应用
3.4.4.1 起泡作用在灭火中的应用
燃烧的条件: 氧气 温度
如何灭火呢?
3.4.4.2 起泡作用在原油开采中的应用 钻 井 液
核心内容
钻井液的流变性能 钻井液处理剂
钻井液的造壁性
钻井液体系
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51
钻井液的主要作用(简图)
控制压力
携带、悬浮岩屑
传递水功率
形成泥饼
破岩、清岩
保护油气层
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52
钻井液功用类型组成
钻井液 —— 凡钻进中一切有助于从井眼产生和清除钻屑 的流体(液、气、液+气)。
广义完井液 —— 一切与产层接触的流体(各种盐水、
加压通气、搅拌
W外=ΔE=γA
2 表面活性剂的稳泡性 稳泡剂 天然化合物 高分子化合物 合成表面活性剂
肥皂,热水 在肥皂水里加入一小匙的砂糖或 少许的茶叶,放在阴暗处过夜后, 就会发现这种肥皂水吹出来的泡
泡颜色不但鲜艳,而且比较不容
易破裂。
第四节 发泡与消泡作用
在制糖、制药、微生物工程、发酵酿造工业以及减
3.2.1 乳状液的类型及形成
3.2.1.1 乳状液的类型和鉴别
1 水包油 O / W
2 油包水 W / O
3 套圈型
稀释法
染料法
电导法 滤纸湿润法
3.2.1.2 影响乳状液类型的主要因素
1 相体积(25.98%—74.02%) 2 乳化剂的分子结构和性质 3 乳化器的材质 4 两相的聚结速度
3.2.2 影响乳状液稳定性的因素
(2) 浸湿
浸湿功
(work of immersion)
Gi ls g-s
Wi Gi 0 能浸湿
(3)铺展
Gs l-s l-g s-g S Gs s-g l-s l-g
3.3.2 表面活性剂的润湿作用
这种借助表面活性剂来润湿物体的作用叫润湿作用 1 在固体表面发生定向吸附
优点: 1.因胶束体积很小便于控制反应热的释放,使反应 可在较低温度下进行 2.并可因催化剂溶于水相得以提高生产效率。
d.中草药液剂
中药口服液、注射液是以中药汤剂为基础的复方制 剂。由于中药的有效成分水溶性一般较差,中药制剂必 须要达到治疗所需的浓度,因此会呈混浊状。 加入各种天然、人工合成表面活性剂(磷脂、 Tween等)能对中药的有效成分增溶,使口服液和注射 液澄清透明、疗效增加、稳定性增加、便于吸收。 常用Tween-80。
第五章 表面活性剂的基本作用与应用
2013-8-16
表面活性剂
1
增溶作用 乳化作用 功能 润湿作用 起泡与消泡 洗涤作用 分散和絮凝 应用
肥皂、洗涤剂 化妆品
食品加工
石油、建筑 纺织工业 金属加工
第一节 增溶作用 第二节 乳化与破乳作用 第三节 润湿作用 第四节 发泡与消泡作用 第五节 洗涤和去污作用 第六节 分散和絮凝作用 第七节 表面活性剂的其他功能
阴离子型
非离子型
3.3.4 表面活性剂在润湿方面的应用
1 矿物的泡沫浮选
2 金属的防锈、缓蚀
3 织物的防水、防油处理
4 农药中的应用
3.4 起泡和消泡作用
打开啤洒、香槟瓶即有大量泡沫出 现等,液体泡沫。 面包、蛋糕等弹性大的物质以及 泡沫塑料、饼干等为固体泡沫。
人们Байду номын сангаас常所说的泡沫多指
液体泡沫 也是本节要讨论的主要内容。
以聚氧乙烯基为亲水基的
非离子表面活性剂