表面活性剂应用导论-第2章表面活性剂的作用原理.ppt.ppt

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1、表面活性剂应用导论—第2章表面活性剂的作用原理轻化工程专业丁斌第2章表面活性剂的基本原理2.1表面活性剂胶束2.2表面活性剂结构与性能的关系2.1.1自聚表面活性剂在界面上吸附一般为单分子层，当表面吸附达到饱和时，表面活性剂分子不能继续在表面富集，而疏水基的疏水作用仍竭力促使其逃离水环境，为满足这个条件，表面活性剂分子在溶液内自聚，即疏水基向里靠在一起形成内核，远离水环境；而亲水基朝外与水相接触。临界胶束浓度简称CMC表面活性剂在水中随着浓度增大，表面上聚集的活性剂分子形成定向排列的紧密单分子层，多余的分子在体相内部也三

2、三两两的以憎水基互相靠拢，聚集在一起，即形成所谓的胶束。这开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。这时溶液性质与理化性质发生偏离，在表面张力对浓度绘制的曲线上会出现转折。继续增加活性剂浓度，表面张力不再降低，而体相中的胶束不断增多、增大。2.1.2CMC的定义2.1.2临界胶束浓度2.1.2临界胶束浓度在cmc附近，除表面张力外，表面活性剂的其它很多性能也发生了变化（如图）。2.1.3测定临界胶束浓度的方法目前，测定临界胶束浓度的方法主要有表面张力法、电导法、增溶作用法、光散射法和染料法等。2.1.3测定临界胶束浓度的方

3、法1）表面张力法表面活性剂水溶液的表面张力开始时随溶液浓度的增加急剧下降，到达一定浓度（即cmc）后则变化缓慢或者不再变化，以表面张力对浓度的对数作图得到曲线，曲线的转折点所对应的表面活性剂的浓度即为临界胶束浓度。2.1.3临界胶束浓度的测定2）电导法是适用于测定离子型表面活性剂临界胶束浓度的方法。测定表面活性剂溶液不同浓度时的电阻，计算出电导率或摩尔电导率，作电导率或摩尔电导率对浓度的地关系曲线，其转折点即为表面活性剂的临界胶束浓度。2.1.3临界胶束浓度的测定3）增溶作用法是利用烃类或某些染料等不溶或低溶解度的物质在

4、表面活性剂溶液中溶解度的变化测定临界胶束浓度的方法。当表面活性剂的浓度超过临界胶束浓度并形成胶束时，烃类或不溶染料的溶解度急剧增加，根据溶液的浊度的变化即可比较容易地测定出临界胶束浓度。2.1.3临界胶束浓度的测定4）染料法这种方法是利用某些染料的颜色或荧光在水中和胶团中具有明显的差别。其关键是根据表面活性剂的性质选择颜色或荧光变化的染料，以提高测定的精确性，一般要求染料离子与表面活性剂离子的电荷相反。2.1.3临界胶束浓度的测定5）光散射法通常表面活性剂在溶液中缔合成胶束时，溶液的散射光强度增加，由此可从溶液光散射--

5、-浓度图的突变点求出临界胶束浓度。2.1.4影响临界胶束浓度的因素1）碳氢链的长度表面活性剂疏水基中碳原子数增加，碳链加长，其临界胶束浓度降低，这种规律可由下述经验公式表示：lgcmc=A-Bm式中，m为碳氢链的碳原子数；A和B为经验常数，可由手册或书中查到。2）碳氢链的分支通常情况下，疏水基团碳氢链带有分支的表面活性剂，比相同碳原子(CH2基团)数的直链化合物的临界胶束浓度大得多。如：二正辛基琥珀酸酯磺酸钠，CMC：6.8×10-4mol/L二(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠，CMC：2.5×10-3mol/L2.1.4

6、影响临界胶束浓度的因素2.1.4影响临界胶束浓度的因素3）极性基团的位置极性基团越靠近碳氢链的中间位置，临界胶束浓度越大。如：1-十四烷基硫酸钠，CMC：2.4×10-3mol/L2-十四烷基硫酸钠，CMC：3.3×10-3mol/L3-十四烷基硫酸钠，CMC：4.3×10-3mol/L4-十四烷基硫酸钠，CMC：5.2×10-3mol/L2.1.4影响临界胶束浓度的因素4）碳氢链中其它取代基的影响随着碳氢链中极性基团数量的增加、亲水性的提高，表面活性剂的临界胶束浓度增大。2.1.4影响临界胶束浓度的因素5）疏水链的性质

7、长链氟代烷基为疏水基团的表面活性剂，特别是全氟代化合物，具有很高的表面活性，与相同碳原子数的普通表面活性剂相比，临界胶束浓度低得多，其水溶液所能达到的表面张力也低得多。如：正辛基磺酸钠，CMC：1.6×10-1mol/L全氟代正辛基磺酸钠，CMC：8.5×10-3mol/L2.1.4影响临界胶束浓度的因素6）亲水基团的种类离子型表面活性剂的临界胶束浓度远比非离子型的大。两性表面活性剂的临界胶束浓度与相同碳数疏水基的离子型表面活性剂相近。离子型表面活性剂亲水基团的种类对其临界胶束浓度影响不大。在疏水基相同时，聚氧乙烯型非离

8、子表面活性剂的临界胶束浓度随氧乙烯单元数目的增加而有所提高。7）温度对胶束形成的影响Krafft点：对于离子型表面活性剂，在温度较低时，表面活性剂的溶解度一般都较小，当达到某一温度时，表面活性剂的溶解度突然增大，这一温度被称为Krafft点(临界溶解温度)。浊点：非离子表面活性剂存在浊点(cloudpoint)，即一