第二章 表面活性剂

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第二章 表面活性剂2.1 概述 2.2 阴离子表面活性剂

2.3 阳离子表面活性剂2.4 两性离子表面活性剂

2.5 非离子表面活性剂2.6 洗涤剂

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2.1 概述

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表面活性剂的发展 第一代：脂肪酸盐系 第二代：烷基苯系 第三代：醇的衍生物系 第四代：烷基葡萄糖苷(APG)系

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公元2500年，苏美尔人用油脂和草木灰加 热制造了肥皂。 1885年，碱皂化油脂制造肥皂工业化。 1917年，德国制造第一个合成表面活性 剂——烷基萘磺酸盐。 1936年，美国国家苯胺公司首先生产烷基 苯磺酸钠。 20世纪50年代至今，大力发展非离子表面 活性剂、烷基葡萄糖苷等。

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一、表面活性剂的定义及基本性质1、定义：指在浓度很低时，能显著降低溶剂表面张力，改变 体系表面性质和状态的物质。表面张力——作用于液体表面单位长度上使表面收缩的力。

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2、基本性质 表面活性剂的结构：亲 油 基

表面活性剂具有独特的双亲结构，即分子是由易溶于水的亲水基和易溶于油的亲油基组 成。亲油基一般由长链烃基构成，碳链长度一

般为C10-C18。亲水基种类繁多，如羧酸盐、硫酸盐、磺酸盐、磷酸盐、季铵盐，非离子型如 羟基-OH,醚键-O-等。

亲水基

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表面活性剂溶于水后，由于疏水基的作用会聚集一起形成胶束。 其形成过程为： (1)表面定向：表面活性剂溶液较稀时，其分子在溶液表面形 成定向排列。 (2)形成胶束：随表面活性剂浓度逐渐提高，溶液表面形成了 单分子膜，溶液中开始形成胶束。

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

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(3)临界胶束浓度：指表面活性剂形成完整胶束的最低浓度, 简称cmc。 两亲分子溶解在水中达一定浓度时，其非极性部分会互相吸 引，从而使得分子自发形成有序的聚集体，使憎水基向里、 亲水基向外，减小了憎水基与水分子的接触，使体系能量下降， 这种多分子有序聚集体称为胶束。

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胶束结构示意图

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临界胶束浓度时溶液性能的变化

表面活性剂的临 界胶束浓度都很低，

一般在0.2-0.4%左右，在使用表面活性剂时， 其浓度要大于临界胶 束浓度，否则，其性 能不能充分发挥。

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表面活性剂基本性质 增溶作用乳化作用 润湿与渗透 起泡与消泡 洗涤与去污 应用 功能 肥皂、洗涤剂

化妆品食品加工 石油、建筑 纺织工业 金属加工

分散作用

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润湿作用润湿是固体表面与液体接触时，原来的固-气界面消失， 形成

新的固-液界面的现象 接触角的示意图：

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Young方程(杨氏方程): l-gM

g s-gA

l

N s-l

s

s g s l cos l g

θ>90不润湿θ <90润湿 θ=0铺展

接触角θ越小，润湿和渗透作用越好；

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乳化作用 乳化是互不相溶的两种液体中，一种液体以微小粒子分散 于另一种液体中的现象。形成的液体叫乳液或乳浊液。如 牛奶、雪花膏等。

为使乳状液体系较长时间的稳定，需要加入降低界面能的第3种成分，使其在热力学上是稳定的，这第3种成分称为 乳化剂。 乳化剂可以降低两相之间的表面张力，防止乳化粒子聚集， 提高乳液稳定性。