乳状液、泡沫和湿润

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1、第三章表面活性剂的功能与应用掌握表面活性剂的增溶、乳化、润湿、起泡、洗涤和去污分散和絮凝等各种功能的定义；理解各种功能的作用原理；理解各种作用的影响因素；了解各种功能的具体应用。§3.1增溶作用§3.2乳化与破乳作用§3.3润湿功能§3.4起泡和消泡作用§3.5洗涤和去污作用§3.6分散和絮凝作用§3.7其他功能3.1增溶作用§3.1.1增溶作用的定义和特点§3.1.2增溶作用的方式§3.1.3增溶作用的主要影响因素§3.1.4增溶作用的应用3.1.1增溶作用的定义和特点定义：由于表面活性剂胶束的存在，使得在溶剂中难溶乃至不溶的物质溶解度显著增加的作用。例如：常温下，乙苯基本不溶于水

2、，但在100mL0.3mol/L的十六酸钾溶液中可溶解3g。非极性有机物如苯在水中溶解度很小，加入油酸钠等表面活性剂后，苯在水中的溶解度大大增加，这称为增溶作用。增溶作用与普通的溶解概念是不同的，增溶的苯不是均匀分散在水中，而是分散在油酸根分子形成的胶束中。经X射线衍射证实，增溶后各种胶束都有不同程度的增大，而整个溶液的的依数性变化不大。增溶作用的特点（1）增溶作用可以使被溶物的化学势大大降低，是自发过程，使整个系统更加稳定。（2）增溶作用是一个可逆的平衡过程（3）增溶后不存在两相，溶液是透明的表面活性剂的加溶作用，只有在临界胶团浓度以上，胶团大量生成后才显现出来。右图为25℃时，微溶物

3、2-硝基二苯胺溶解度与表面活性剂溶液浓度曲线。2-硝基二苯胺在月桂酸钾水溶液中的溶解度从图中可以看到，在表面活性剂浓度小于cmc时，2-硝基二苯胺溶解度很小，而且不随表面活性剂浓度改变。在cmc以上，溶解度随表面活性剂浓度的增加而迅速上升。表面活性剂溶液浓度超过cmc越多，微溶物就溶解得越多。可以推断：微溶物溶解度的增加与溶液中胶团形成有密切关系。增溶作用与乳化作用的不同：增溶作用：增溶后不存在两相，是热力学稳定体系；乳化作用：两种不相混溶的液体形成的液-液分散体系，有巨大的相界面和界面自由能，是热力学不稳定的多分散体系。§3.1.2增溶作用的方式四种增溶方式：（1）非极性分子在胶团内核

4、的增溶饱和脂肪烃、环烷烃及苯等不易极化的非极性有机化合物，一般被加溶于胶团的内核中，就像溶于非极性碳氢化合物液体中一样（图（a）。增溶后的紫外光谱或核磁共振谱表明被加溶物处于非极性环境中，X射线表明在加溶后胶团变大。（2）增溶于表面活性剂分子间的“栅栏”处长链醇、胺等极性有机分子，一般以非极性碳氢链插入胶团内部，而极性头处于表面活性剂极性基之间，并通过氢键或偶极子相互作用（图b）。加溶后的X射线表明胶团未变大。若极性有机物分子的极性很弱，加溶时插入胶团的程度会增加，甚至极性基也会被带入胶团内核。（3）吸附于胶团表面一些既不溶于水也不溶于非极性烃的小分子极性有机化合物，如苯二甲酸二甲酯以及

5、一些染料，吸附于胶团的外壳或部分进入表面活性剂极性基层而被加溶（图c）。这些加溶物的光谱表明，它们处于极性环境中。在非离子表面活性剂溶液中，此类物质加溶于胶团的聚氧乙烯外壳中。（4）增溶于胶团的极性基层对短链芳香烃类的苯、乙苯等较易极化的碳氢化合物，开始加溶时被吸附于胶团-水界面处，加溶量增多后，插入定向排列的表面活性剂极性基之间，进而更深地进入胶团内核。在聚氧乙烯基为亲水基的非离子表面活性剂胶团溶液中，苯加溶于胶团的聚氧乙烯外壳中（图d）。上述四种加溶方式，其增量的规律：d＞b＞a＞c。增溶作用的本质：由于胶团的特殊结构，从它的内核到水相提供了从非极性到极性环境的全过渡。因此，各类极性

6、或非极性的难溶有机物都可以找到适合的溶解环境，而存在于胶团中。由于胶团粒子一般小于0.1μm，加溶后的胶团溶液仍是透明液体。增溶量的测定方法向100mL已标定浓度的表面活性剂溶液中由滴定管滴加被增溶物，当达到饱和时被增溶物析出，溶液变浑浊，此时已滴入溶液中的被增溶物的物质的量即为增溶量。增溶力增溶量除以表面活性剂的物质的量为增溶力。表面活性剂的增溶力表示其对难溶或不溶物增溶的能力，是衡量表面活性剂性能的重要指标之一。3.1.3增溶作用的主要影响因素3.1.3.1表面活性剂的化学结构3.1.3.2被增溶物的化学结构3.1.3.3温度的影响3.1.3.4添加无机电解质的影响3.1.3.1表面

7、活性剂的化学结构1.表面活性剂的类型对加溶能力有影响。具有同样疏水基的表面活性剂，其加溶量有如下次序：非离子型＞阳离子型＞阴离子型。原因：非离子型表面活性剂的cmc比离子型的低，而阳离子型表面活性剂形成的胶团较疏松，使其加溶作用比阴离子型的强。2、表面活性剂的链长对加溶量有明显的影响。在同系物中，碳氢链越长，cmc越小，越易形成胶团，且胶团大小随碳氢链增长而增加（聚集数增加）。随着表面活性剂碳氢链的增长，非极性的烃类和弱极性的苯、乙