1、第一节 特点及分类,第二章 表面活性剂Chapter2 Surfactant,2,工业味精表面活性剂的应用领域,洗涤剂、纺织、皮革、造纸、塑料、选矿、食品、化工、金属加工、采油、建筑、化妆品、农药等工业,3,表面科学基本概念-界面,界面(interface)：一相与另一相的分界面称为界面，体系内部称为体相或本体（Bulk）。气-液、气-固、液-液、液-固和固-固五种界面,4,表面科学基本概念-表面,表面(surface)：当组成界面的两相中有一相为气相时，称为表面。表面为界面的一种特例。,5,荷叶表面的小水珠为何总是呈球形？,常识：同体积的不同几何体，球体的表面积最小,液体表面有倾向于收缩的基
2、本特性收缩力为表面张力,6,表面科学基本概念,表面张力：液面各部分间相互吸引的力称为表面张力（surface tension）表面张力使液体表面倾向收缩为最小表面积。,2005科学幻想摄影奖第1名“表面张力”(Surface tension)；作者：罗伯特安德森(Robert Anderson),水的表面张力甚至能够托起一枚金属曲别针,7,表面张力实验肥皂膜,金属线框中间系一线圈或棉线，一起浸入肥皂液中，取出后上面形成一液膜。刺破线圈中央或一侧的液膜，被刺破区域张力消失，剩余液膜的表面张力立即将线圈绷成圆形或弧形。,8,三维泡泡,正四面体形成的泡泡膜共有六面，总面积为正四面体表面积的0.604
3、。,正立方体形成的泡泡膜总面积为正立方体表面积的0.707。,泡泡膜互联形成最小表面积,9,常见液体的表面张力,垂直于表面的边界，指向液体方向并与表面相切。用表示，单位是Nm-1。,10,表面活性,水的表面张力较大，很多情况下为生产、生活带来不便，需降低表面张力。,溶质使溶剂表面张力降低的性质称为表面活性,11,表面活性剂 surfactant,非表面活性物质 溶液表面张力随溶液浓度增加而线性增大表面活性物质 溶液表面张力随溶液浓度增加而逐渐降低 表面活性剂 定义：溶解少量时就能显著降低溶液表面张力并改变体系界面状态的物质,12,一、表面活性剂的特点,1、分子结构特点双亲结构（两亲结构）,亲油
4、基,符号表示,亲水基,非极性基团,极性基团,（长碳链烷基，碳氢、碳氟链）,(憎水基、疏水基),（憎油基、疏油基）,（含O、S、N、P等原子的极性基团）,13,模型表示汇总,Hydrophobic tailCH3-CH2-CH2- CF3-CF2-CF2- ,Hydrophilic headSO3-Na+NH3+Cl-(OCH2CH2)n-,Surfactant molecule,2、表面活性剂溶液特点,（1）溶解性表面活性剂应具有油溶性或水溶性,（2）表面吸附表面活性剂在表面或界面层聚集的现象,14,14,亲油基具有脱离和水接触的趋势,15,2、表面活性剂溶液特点,（3）定向排列 吸附在界面上
5、的表面活性剂分子，能定向排列成单分子膜，覆盖于界面中。,16,2、表面活性剂溶液特点,（4）形成胶束,亲油基具有脱离和水接触的趋势,低浓度时，分子状态溶解；,浓度提高，表面吸附；,浓度达到CMC后，相互聚集形成胶束,17,胶束形状,Micelles: Surfactants form micelles when the non-polar tails cluster together, resulting in a structure with a hydrophobic core and a hydrophilic exterior.,18,临界胶束浓度CMC,表面活性剂分子聚集生成胶束的最
6、低浓度称为临界胶束浓度（Critical Micelle Concentration，简称CMC）,CMC可以作为表面活性剂表面活性的一种量度CMC越小，表面活性越好,19,3、表面活性剂应用特点,多功能性,起泡或消泡、分散、乳化、润湿、洗涤抗静电、增溶、杀菌、匀染、平滑、润滑、防锈、疏水等,表面活性剂最基本的作用是通过表面吸附显著降低表面张力。通过吸附后在界面上的定向排列，改变了界面的亲水亲油性能，由此带来了一系列的应用性能。,20,表面活性剂的多功能性,利用表面活性剂所具有的润湿、洗净、浸渗、乳化、分散、增溶、起泡、消泡、凝聚、平滑、柔软、减摩、杀菌、抗静电、防锈和匀染等表面性能，做成多种
7、多样的洗净剂、渗透剂、扩散剂、起泡剂、消泡剂、乳化剂、破乳剂、分散剂、杀菌剂、湿润剂、柔软剂、抗静电剂、抑制剂、防锈剂、防结块剂、防雾剂、脱皮剂、增溶剂、精炼剂等等，并将它们用于国民经济各部门中，例如纺织、石油、轻工、印染、造纸、皮革、食品、化纤、化工、冶金、煤炭、建筑、采矿、医药、农业等。这些产品的品种多，但各产品适用面窄，消耗量少，产量少。国外表面活性剂的品种就有 5000 多种。,小 结 Summary,表面活性剂的应用特点：多功能性,概念：表面与界面,水的表面张力大小，如何降低,溶解性、表面吸附、定向排列、形成胶束,表面张力：产生与效果,表面活性剂分子结构特点,CMC含义,表面活性剂溶液特点,
