第二章 表面活性剂化学.docx
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第二章表面活性剂化学
第二章表面活性剂化学
说到表面活性剂大家其实并不陌生,我们所用的肥皂就是较早的表面活性剂,后来在20世纪30年代随着石油工业的发展,表面活性剂迅速发展,品种和产量不断增多,用途也不断推广。
到1995年,我国年产量就达到900万吨,品种达1万种以上。
其应用也已经渗透到几乎所有技术经济部门,包括石油、纺织、食品、农业、环境、新型材料,日用化学品等,加上用量很少,就能发挥显著的效果,素有“工业味精”之美称。
本章的思路:
分子结构――性质――用途总体-具体
2.1表面活性剂基本概念
一、表面与表面张力
生活中很多现象都跟表面张力有关:
荷叶上的水珠,毛细管的虹吸,量筒的凹液面。
表面:
凝聚体与气体之间的接触面一般称为表面。
表面张力:
引起液体表面自动收缩的力叫表面张力。
或是指一种使表面分子具有向内运动的趋势,并使表面自动收缩至最小面积的力。
为什么会有表面张力?
是因为表面上的分子所处的状态与体相内部的分子所处的状态不同。
液体内部,每个分子所受的作用力是对称的,合力为零,如A,而处在界面的B因液体内部对它的吸引力大,气体分子对它的吸引力小,,所受力不对称,合力指向液体内部并垂直与液体表面,所以表面上的分子有向内部迁移的趋势。
此合力即表面张力或称比表面能或比表面自由能,单位为牛顿/米(N/m)或(J/m2)。
二、表面活性剂的定义
不同物质的水溶液表面张力不同,同一溶液不同浓度表面张力也不同。
下面是各类物质水溶液的表面张力与浓度的关系。
1非表面活性物质:
无机盐、不挥发酸碱
2表面活性物质:
短链脂肪酸、醇、醛
3表面活性剂:
明显降低水的表面张力的两亲性质的有机化合物
狭义定义:
少量使用就能使体系表面张力大幅度下降的物质就是表面活性剂。
1930年Freundlich提出。
广义定义:
少量使用即可使表面或界面性质发生显著变化的物质叫做表面活性剂。
三、表面活性剂的结构和分类
双亲结构:
极性的亲水基团和非极性的亲油基团。
极性端称为头基,非极性端称为尾基。
一般结构示意图像个小蝌蚪的形状。
正因为表面活性物具有两亲性结构,极性端极力进入水相,而非极性端受到水的排斥,有逃出水相的趋势,于是它被排向水面,在水面上浓集,将憎水部分伸向空气。
微观上看,表面层表面活性物分子所受的向内的拉力比水分子的要小些,即表现出表面活性物质溶液的表面张力低于水的表面张力。
亲油基:
直链或支链烷基、烷基苯基、芳香衍生物、聚氧乙烯基、长链全氟烷基、低分子量全氟聚氧丙烯基、硅氧乙烯基。
亲水基:
-COOH,-OH,-NH2,-OSO3
表面活性剂分子的性质差异来源于亲油基部分烷基大小、形状和亲水基种类。
例如:
C6H5C12H24SO3Na,是阴离子表面活性剂,亲油基是C6H5C12H24-,亲水基是-SO3
四、表面活性剂的分类
1按其溶于水所显示的化学特征分:
阴离子表面活性剂:
在水中离解,其活性部分为阴离子,如羧酸盐肥皂;
阳离子表面活性剂:
在水中离解,其活性部分为阴离子,如季铵盐;
两性表面活性剂:
其亲水基是由带有正电荷和负电荷的两部分有机地结合起来而构成的,如甜菜碱型和氨基酸型。
非离子表面活性剂:
在水中不会离解成离子,但同样具有亲水基和亲油基。
如平平加
RO(CH2CH2O)nH
特种表面活性剂:
如有机氟表面活性剂和有机硅表面活性剂,高分子天然表面活性剂。
2按表面活性剂的来源
合成表面活性剂:
以石油、天然气为原料通过化学方法合成制备的表面活性剂。
天然表面活性剂:
以油脂等天然原料生产的表面活性剂,具有安全无毒,容易生物降解等优点。
如卵磷脂,
生物表面活性剂:
由细菌、酵母和真菌等微生物产生的具有表面活性特征的化合物,包括磷脂系、糖脂系、脂肪酸系、氨基羧酸系、高分子生物表面活性剂。
2.2表面活性剂SAA的性质
2.2.1SAA在溶液表面的吸附
一、在溶液表面的吸附状态
随着SAA浓度由稀到浓,分子由平躺――直立――完全取向,趋于饱和,此时表面张力降到最低。
(画图表示)
二、SAA结构对饱和吸附量的影响
吸附:
物质从一相内部迁至界面,并富集于界面的过程叫吸附。
表面活性剂从水内部迁至表面,在表面富集的过程也叫吸附。
这种吸附的结果是水表面似被一层非极性的碳氢链覆盖,从而导致水的表面张力下降。
吸附量:
单位面积的表面层所含溶质的量与溶液体相中所含溶质量的差值,单位为mol/m2,也称为表面过剩。
正吸附(吸附量大于零)和负吸附(吸附量小于零)
影响因素:
相同亲水基,不同疏水基:
直链较支链大,因为自身横截面积小,排列紧密;
相同疏水基,不同亲水基:
亲水基大,饱和吸附量小,顺序:
脂肪酸盐――硫酸盐――磺酸盐――季铵盐依次减小。
为何讨论饱和吸附量?
因为饱和吸附量大,分子排列紧密,表面膜的强度增大,不易破裂,对于起泡和乳化都有好处。
三、SAA在溶液表面吸附速度
吸附速度慢,会影响泡沫的稳定性,润湿,铺展能力。
决定因素:
分子的化学结构,取向排列速度,如碳氢链越长,则时间效应越大;
介质的性质:
溶液浓度(越大,速度越快),有无无机盐(会降低离子型时间效应)
四、SAA降低界面张力的能力和效率
能力(效能):
SAA降低表面张力所能达到的最低值。
效率:
降低表面张力至一定值时,所需SAA的浓度。
试讨论效率和能力的关系。
两者不一定一致。
例如:
疏水基团的链长在一定范围内增长,效率会提高,但效能是差不多的。
疏水基团的支化或不饱和程度增加,会使效率降低,但效能却有些增加(因为亲油基内聚力降低)。
在离子型表面活性剂的水溶液中加入电介质,由于反离子的中和效应,电斥力减小,效率和能力都有所提高。
效率和能力讨论的意义:
为了更好地应用。
例如在选用表面活性剂时,有几种同时能够满足降低表面张力的要求,就要看其效率,用量最小,价格最低。
五作用:
起泡和消泡作用,乳化作用,
2.2.2SAA在溶液中的聚集状态
SAA在溶液表面饱和吸附之后,就会在溶液中自动地形成聚集体,即胶束。
一、临界胶束浓度CMC
1.定义:
溶液性质(表面张力,洗涤作用,渗透)突变时SAA的浓度称为CMC。
表面活性分子缔合形成胶束的最低浓度。
2.测定方法:
表面张力法;电导率法;染料法,光散射法
3.CMC影响因素:
疏水基――
疏水基碳链越长,CMC下降;
支化,双键,苯环,易极化基团,CMC提高;
亲水基处于碳链中间会增大CMC;
全氟碳链,有机硅链CMC较低;
亲水基――
离子型SAA的CMC大于具有相同R基的非离子(因为前者易溶于水);
具有相同R基而亲水基不同,-OSO3->SO3->COO-
离子型:
加入多价离子或有机反离子,CMC下降,因为有机双电层被压缩;
二、胶束结构、形状与大小及其影响因素
光散射法表明,随着SAA浓度的增加,胶束形状发生变化如下变化:
球――盘――棒状――六胶束――层型。
水溶液中如果含有其他物质会影响胶束形状。
如加入无机盐,即使表面活性剂浓度不大也会呈现不对称棒状。
其形状和大小与胶束的聚集数有关,后者取决于表面活性剂的化学结构和外部环境。
碳链长度增长,聚集数增大;
离子型:
加入无机盐会使聚集数增大;因为双电层被压缩,表面活性剂分子之间的斥力减少,可以有更多的分子进入胶束。
在CMC之上时,加入极性或非极性有机物会使聚集数增大;因为胶束被胀大。
非离子:
温度升高,聚集数增大,因为溶解度减小。
三、胶束的作用
增溶:
下节详说。
催化作用:
反应物浓集于胶束,增加反应物之间的碰撞频率,从而加速反应;如用阳离子表面活性剂可催化酯在碱性溶液中的水解反应;
反胶束作用:
亲水基向内,而疏水基指向非水溶剂,可以固定酶
相转移催化:
模板法制备纳米材料:
2.2.3SAA在固/液界面的吸附
一、影响SAA在固/液界面吸附的因素
1、固体表面性质
有强的带电吸附位:
离子交换,离子对,氢键;例如硅酸盐,氧化铝,硅胶;棉纤维;
无带电吸附位,但表面有极性:
色散力,分子间氢键;例如聚酰胺纤维,聚酯;
无电性,无极性:
分子间的色散力;例如石墨,碳黑,木炭;
2、SAA化学结构的影响
疏水链越长,越有利于吸附;
溶液浓度较稀,也有较高的吸附量;
负电荷固体物质较易吸附阳离子表面活性剂;
若以亲油基和固体表面有强烈作用,具有两个亲水基团的SAA的饱和吸附量小于单离子基团的SAA。
3、温度
离子型随温度升高而下降;
非离子型随温度升高而升高。
4、pH
因为pH会引起固体表面吸附位电性的变化。
二、SAA在固体表面的吸附及其利用
1分散作用
2润湿作用
3洗涤作用
4匀染作用:
织物印染过程中加入表面活性剂作为匀染剂,因为SAA有类似的电荷时,织物欲吸附有相反电荷的染料时,表面活性剂就会与之竞争,从而降低染料的有效吸附速度而达到匀染目的。
2.2.4SAA的溶解性
一、在温度一定时,溶解性变化规律
溶解度随亲油基的增大而减小;
非离子型的溶解度较大,离子型的较小;
相同疏水基时,季铵盐类阳离子>两性>阴离子
温度变化时,不同的表面活性剂其溶解性变化趋势不同。
二、克拉夫特点(Krafftpoint,Kp):
离子型
1.定义:
离子型表面活性剂的溶解度随温度升高而增大,达到一定温度,溶解度会增加很快,这一温度称为克拉夫特点。
2、影响因素
随疏水基加大和支化而升高;
对于阴离子SAA,与金属离子类型有关,Kp钙盐>Kp钠盐
添加电介质,会使Kp升高;
引入-CH2CH2O-后,Kp降低
加入破坏水结构的物质,如N-甲基乙酰胺,Kp降低
SAA和醇形成混合胶束后,Kp降低
3、注意
离子型SAA一般在高于克拉夫特点的温度下使用,所以克拉夫特点较低的SAA利于实用。
三、浊点(cloudpoint,Cp)
1、定义:
含聚氧乙烯链的非离子型表面活性剂在温度低时易与水混容,当温度升至一定高度后,表面活性剂析出、分层,我们称此析出、分层并发生浑浊的温度为浊点。
2.浊点产生的原因:
非离子表面活性剂分子内的聚氧乙烯链中的醚键氧原子易于水分子缔合而形成氢键,但温度升高时易破坏,因此发生分层、析出的现象。
3、影响因素
浊点随乙撑氧基的数目增加而升高;
随疏水基、支化度增加而升高;
加入尿素,N-甲基乙酰胺,浊点会升高;
4注意
一般非离子表面活性剂应在其浊点以下使用,所以浊点较高有利于实用。
四、亲水亲油平衡值
1定义
•亲水亲油平衡值(hydrophile-lipophilebalance,HLB)系表面活性剂分子中亲水和亲油基团对油或水的综合亲合力。
是用来表示表面活性剂的亲水亲油性强弱的数值。
•数值范围:
HLB值范围为0~40,其中非离子表面活性剂HLB值范围为0~20。
即石蜡为0,聚氧乙烯为20。
•HLB值愈大,亲水性愈强;HLB值愈小,亲油性愈强。
2HLB值的确定
.实验
HLB值范围
表面活性剂在水中的性状
1-4
不分散
5-6
分散得不好
6-8
剧烈振荡后成乳色分散体
8-10
稳定乳色分散体
10-13
半透明至透明的分散体
13以上
透明溶液(完全溶解)
计算
(1)多元醇型和聚乙二醇型非离子表面活性剂:
HLB=
(2)大多数多元醇脂肪酸酯:
HLB=20(1-S/A)
S为酯的皂化价,A为脂肪酸的酸价。
(3)混合的非离子表面活性剂:
HLBab=(HLBa×Wa+HLBb×Wb)/(Wa+Wb)
(4)官能团HLB计算法:
Davies将表面活性剂分子分解为不同的基
++
团,每个基团对分子的HLB值都有一定的贡献。
其计算公式如下:
HLB值具有加和性,加和时可用官能团法来测定。
HLB=7+∑(亲水基团HLB)-∑(亲油基团HLB)
并不是所有表面活性剂HLB值能用算式计算,须用实验方法加以验证。
3用途
HLB=0~3可作为消泡剂
HLB=3~8可作为W/O型乳化剂
HLB=7~9可作为润湿剂
HLB=8~18可作为O/W型乳化剂
HLB=15以上可作为增溶剂
2.2.5SAA在溶液中的协同效应
复合表面活性剂常表现出单一表面活性剂难以达到的表面特性,比如其CMC时的表面张力明显低于单一表面活性剂溶液,这种复合体系能使表面活性增加的现象称为“增效作用”或协同作用。
一、阴、阳离子SAA协同作用
正负电荷相互吸引,导致两者在表面上的吸附相互促进,亲油基的排列更加紧密,从而使降低表面张力的能力和效率都有极大提高。
二、同系物SAA的协同作用
同系物混合,其表面张力,CMC一般会随配比发生变化,但始终介于两者之间;
不同阴离子混合,混合物界面张力会出现最小值。
三、离子型、非离子型SAA的协同作用
非离子SAA插入离子型SAA的极性基之间,减弱了离子头之间的电性斥力,更易形成胶束。
所以CMC下降,表面张力更低,洗涤、润湿、乳化效果均可以提高。
2.2.6其它性质
稳定性(耐酸碱:
阴离子酸不稳定,阳离子碱不稳定,两性pH变化;磺酸盐,季铵盐耐酸又耐键;热,氧化无机盐),生物降解性(两性SAA较易;直链更易;含芳香基的较难;非离子SAA,聚氧乙烯链越多越不易降解)
2.3表面活性剂的作用
2.3.1乳化作用
一、乳状液概述
1.定义:
一种液体分散在另一种不相容的液体中所形成的多相分散体系。
分散相又称内相,连续相又称外相。
特点:
热力学不稳定体系,易于聚集。
组成:
水相waterphase(W)—水或水溶液;
油相oilphase(O)—与水不相混溶的有机液体
乳化剂emulsifier(SAA或固体粉末)—防止油水分层的稳定剂
2、分类:
基本分为:
水包油型(o/w):
如牛奶
油包水型(w/o):
如含水原油
复合型:
o/w/o;w/o/w
O/W型乳剂和W/O型乳剂的区别
3.特性:
分散相液滴直径不同,颜色不同
>1μm乳白色
1-0.1μm蓝色
0.1-0.05μm灰色半透明
<0.05μm透明
原因:
分散相和分散介质折射率不同,直径大,光反射显著,直径小,则可以光散射或透过。
4.乳化剂的制备
(1)乳化剂在水中的制法
制备方法:
乳化剂溶于水中,激烈搅拌下,把油加入到水中――o/w型乳状液――继续加油――转相变型成w/o型乳状液;
特点:
颗粒大小不均匀,乳状液粗糙,稳定性差,可用胶体磨或均质器混合改善。
适用:
亲水性强的表面活性剂作乳化剂
(2)乳化剂在油中的制法
制法:
将乳化剂直接溶于油中,再加入水――w/o型乳状液――继续加水――o/w型乳状液。
该法又称为转相乳化法或反转乳化法。
特点:
液滴相当均匀,稳定性好。
(3)轮流加液法
制法:
将水和油轮流加入乳化剂中,每次只加少量使两相混合形成乳状液。
适用:
蛋黄酱或其它含植物油的食品乳状液。
(4)初生皂法
制备方法:
将脂肪酸溶于油中,把碱溶于水中,然后使油水两相接触,在界面即有脂肪酸盐生成并形成稳定的乳状液。
适用:
用肥皂作乳化剂制备w/o或o/w型乳状液。
(5)D相乳化法
制法:
D相又称为表面活性剂相,是由非离子表面活性剂/多元醇/水组成的微乳状液体系。
在搅拌下在D相中加入油可以形成透明的O/D型凝胶状的乳状液,用水稀释后可得到微细珠滴的o/w型乳状液。
表面活性剂和醇的比例非常重要。
特点:
乳状液稳定,对乳化剂要求低(如乳化能力),可乳化疏水性高的油性组分。
(6)转相温度法(PIT,PhaseInversionTemperature)
乳液由o/w型转变为w/o型时的转变温度叫相转变温度。
说明此时表面活性剂的亲水与亲油性质已经达到平衡。
高于这个温度的乳液为w/o型,低于这个温度为o/w型。
一般,油相的极性越小,PIT越高。
在相转变温度附近制备乳状液,分散相细小,但很不稳定易于凝结,但冷却到PIT以下时,稳定性增大但分散相没有明显增长。
适用范围:
非离子表面活性剂。
5.乳状液稳定性的测定
静置;高温静置;冻融;离心分离;粒度分布;电导率。
二、表面活性剂与乳状液的稳定性
1、SAA能降低界面张力,有利于形成乳液和使乳液稳定
2、增大油水界面膜的强度,保持乳液稳定
可以采用复合膜:
油溶性+水溶性;加入有机极性分子,如醇;
3、离子型SAA增加乳液稳定性:
形成双电层,液滴所带电荷相同,相互排斥,防止聚结。
另外,分散介质粘度增大也可以提高稳定性,一般加入水溶性高分子,一方面增大粘度,一方面增强界面膜的强度。
也可以采用固体粉末为乳化剂提高乳液稳定性。
三、SAA与破乳
1破乳的应用:
原油与水形成的油包水乳状液以出去水分;
牛乳的o/w,破坏以分离出乳油
橡胶乳浆破乳制备橡胶
废水处理时:
防止污染和回收有用物质;
2破乳的方法:
(1)物理:
电沉降(w/o,水珠在电场作用下聚结)、超声、过滤、加热
(2)物理化学:
改变乳状液的界面膜性质,降低界面膜强度或破坏界面膜
表面活性高的SAA,顶替原乳化剂,本身不能形成牢固的膜;
新加入的SAA与乳化剂生成复合物,改变膜性质,降低稳定性;
加入一反应物和作为乳化剂的SAA发生化学反应改变膜性质,降低稳定性;如以脂肪酸皂作为乳化剂,加入酸可破乳。
加入电解质,破坏双电层,有利于聚结,如加入高价反离子;
四、多重乳液
多重乳液也称复乳,二级乳,可分为:
O/W/O,W/O/W。
也是热力学不稳定体系。
制备方法:
以W/O/W为例,制备时先用亲油性的乳化剂制备w/o乳液,然后用适于制备o/w型的乳化剂,在水中乳化原始乳状液,经缓慢搅拌即可制得。
为了好的稳定性,外相可以用聚合物的水凝胶代替水相。
用途:
烃类化合物的分离,多重乳液涂料,
药物方面:
控制药物释放,保持药物稳定,靶向给药,还可作为药物超剂量或误服引起中毒的解毒系统。
例如:
服用过量巴比妥类药物可用W/O/W乳剂捕集避免中毒。
原理是过量的酸性药物,在外水相中处于低pH时呈游离态,易透过油膜,并按浓度差方向向内水相扩散,而内水相是以高pH缓冲液作为捕集剂,使扩散来的酸性药物即刻解离,而液体膜又不能通过离子,因此游离态的药物始终存在着浓度差—由外相经液体膜向内相扩散。
制备纳米材料;如空心TiO2
五、微乳状液
微乳状液是介于一般乳状液与胶团之间的分散体系,其分散相质点小于0.1微米。
微乳化过程是体系自由能降低的自发过程,终点为热力学稳定体系。
微乳状液组成特点:
SAA含量高,约为5-30%左右。
离子型SAA体系:
油、水、SAA、助SAA(中等碳链长度的醇类)
非离子SAA体系:
油、水、非离子SAA,不必加入醇。
微乳状液、乳状液、胶团性质的比较表格
六、乳化剂的选择
1乳化剂能在界面形成稳定的界面膜;
2表面活性高,能够快速使表面张力降到最低;
3,通常油溶性的乳化剂用于w/o型乳状液,水溶性则用于o/w型乳状液,但二者的混合往往能得到更稳定的乳状液。
4乳化剂的浓度以及水相和油相的组成均影响其乳化能力;
5HLB是选择乳化剂的经验指标:
HLB=3~8可作为W/O型乳化剂
HLB=8~18可作为O/W型乳化剂。
6PIT法是利用HLB值选择乳化剂的发展,是选择乳化剂的好方法。
PIT测定方法:
取等量的油相与水相,用3-5%表面活性剂乳化,并在不同温度下加热振摇,测定出乳状液自o/w型转变为w/o型时的转变温度。
通常对o/w型乳状液合适的乳化剂,应选择其PIT比乳状液保存温度低10――40℃的乳化剂配方;制备时的温度应低于PIT2-4℃。
7在有特殊用途时,要选择无毒的乳化剂;
8要能用最小的浓度和最低的成本达到最好的乳化效果。
2.3.2起泡和消泡作用
一、泡沫简介
起泡剂的用途:
日用化学品(香波,牙膏,剃须膏,洗涤剂)泡沫灭火器,农药泡沫喷洒,矿物浮选等。
泡沫具有润滑,分散作用。
1定义及分类
泡沫是气体在液(固)体中的多分散体系,气体是分散相,液体或固体是连续相。
可分为:
气固型泡沫:
混凝土中加入泡沫,可以减轻质量,保温,隔声,耐热;
气液型泡沫:
比较常见。
是本节讨论的对象。
由液膜隔开的气泡聚集物。
热力学不稳定体系。
2泡沫破坏的原因:
A表面张力和重力作用引起的液膜排液过程,使液膜变薄,薄至一定程度,导致膜的破裂,泡沫破坏。
B气体有透过液膜扩散的趋势和能力,气体的透过所导致的气泡兼并是泡沫破坏的另一原因。
小气泡中压力大,大气泡中压力小,气体扩散导致小泡变小,大泡变大,液膜变薄直至破裂。
Marangoni效应:
气泡自修复功能。
气泡壁受外力冲击变薄,此处表面活性分子的密度减小,表面张力变大,别处表面活性分子过来补充,并带动相邻液体一起迁移,液膜厚度和强度均修复,泡沫稳定。
二、表面活性剂对泡沫的作用
表面活性剂的起泡性能表现在两个方面:
一是泡沫形成的难易,一是泡沫能否持久,寿命较长。
1.降低表面张力,有利于泡沫形成;
2.提高表面膜强度:
有利于泡沫持久;如何提高膜强度:
采用直链疏水基的SAA,复合膜(如十二烷基硫酸钠+月桂醇),阴阳离子复合。
【协同作用的利用】
3.静电斥力的作用:
离子型SAA吸附于液膜表面形成双电层,同性相斥使泡沫稳定。
4.降低气体的透过性:
液膜强度增大,体系粘度增大,皆有助于降低透过性,提高泡沫稳定性。
总的来说:
起泡剂一般是肥皂和月桂基硫酸钠等阴离子表面活性剂;非离子和阳离子SAA的起泡力较差。
三、消泡及消泡剂
泡沫有时又会给生产操作和产品质量带来很多不良影响。
很多领域都在使用消泡剂,如食品,发酵,造纸,涂料,粘合剂等。
1、消泡方法:
物理法:
机械搅拌,高速离心,超声波,高温,但有时难以实施。
物理化学法:
为主。
加入化学试剂与起泡剂反应;
加入表面活性大,本身又不能形成坚固的膜的性质。
消泡剂降低液膜表面粘度,使排液加快,导致泡沫破裂,如磷酸三丁酯。
加入电介质降低液膜表面双电层的斥力。
加入的消泡剂能使液膜失去表面弹性或表面修复能力。
可溶性液体或气体可通过扩散使液膜受到扰动而破坏。
2、消泡剂
分类:
破泡剂:
摧毁已存在的泡沫;
抑泡剂:
防止泡沫产生。
这两种类型的消泡剂混合使用时有加和性。
有些消泡剂使用惰性载体,如SiO2可起到增加消泡效率的作用。
消泡剂的种类:
矿物油类(液体石蜡+SAA,造纸)
油脂类(动物油,芝麻油;食品发酵)
脂肪酸酯类(天然蜡);低碳醇类(辛醇)
酰胺类(二硬脂酰乙二胺),磷酸酯类(磷酸三丁酯),金属皂类(油酸钾),有机硅类(二甲基硅油,聚二甲基硅氧烷,氟硅油)
2.3.3增溶作用
增溶作用:
将一些原来不溶或微溶于水的物质加到表面活性剂溶液中,这些物质能很好地溶解,即所谓胶束增溶作用。
每摩尔表面活性剂可增溶被增溶物的量为增溶量。
增溶作用在乳液聚合反应、石油开采、化妆品、食品和医药、农药等工业领域得到广泛应用。
尤其使医药,一些挥发油、脂溶性维生素、甾体激素等许多难溶性药物在表面活性剂溶液中增溶,形成澄明溶液及提高浓度。
一、增溶作用特征:
1增溶作用只能在CMC以上的浓度发生;胶束的存在是发生增溶作用的必要条件。
2增溶作用与乳化作用不同,是热力学自发过程,增溶后的系统是更为稳定的热力学平衡系统。
3增溶不同于一般的溶解作用,因为系统的依数性没有改变。
二、增溶位置及状态
增溶物是进入胶束的内核还是处于表面?
研究发现增溶物和表面活性剂的类型不同,增溶物的位置与状态各异。
目前理论上有两种模型:
单态模型和两态模型。
单态模型
a非极性物质增溶―――胶束内核,如饱和脂肪烃,环烷烃;
b极性-易极化物―――胶束的栅栏层,如醇
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- 第二章 表面活性剂化学 第二 表面活性剂 化学