当前课程知识点:精细化学品生产工艺学 > 第三章 表面活性剂 > 3.2-7 表面活性剂基础知识-作用 > 考核-视频(附件中含PPT)3.2-7
在上节课中我们了解到
表面活性剂具有多种的性质
比如可以在溶液中形成胶束化的性质
这种性质赋予了表面活性剂
多种的作用
我们先来看表面活性剂的第一类作用
乳化与破乳的作用
当表面活性剂在油水体系当中时
把油水乳化在一起
形成稳定的油包水
或者水包油的乳液
也叫做乳状液
乳液是表面活性剂包了油或者水
形成的小液滴
分散在另一个不相溶的液体当中
它是一个粗分散体系
是一个热力学不稳定的体系
容易聚集在一起
同时也是一个动力学不稳定的体系
液滴颗粒容易沉降或者漂浮起来
根据乳液液体颗粒的大小
我们可以把乳液分为普通乳
亚纳米和纳米乳
颗粒大小分别在1到100毫米
100到500个纳米
和1到100个纳米
普通乳液为乳白色不透明的液体
亚纳米乳为兰白色
而颗粒在50到100纳米的乳液
为灰白色
50纳米以下的乳液呈透明
表面活性剂作为乳化剂
来制备乳液的作用原理
是降低油水两相的表面张力
和表面自由能
我们乳化不同的油脂
形成水包油的乳液
所需要的乳化剂HLB值也是不同的
例如乳化油酸 硬脂酸
所用的乳化剂的HLB值通常为17
而乳化蜂蜜和石蜡的乳化剂
它的HLB值在9或者10左右
乳液的制备方法非常多
第一种方法是油中乳化法
又称干胶法
是将油和乳化剂先混合均匀
再加入水
形成初乳
这个时候再稀释来形成乳液
这种方法适用于阿拉伯胶等
油溶性比较好的表面活性剂
来作为乳化剂时使用
第二种方法是水中乳化法
又称湿胶法
先将水和乳化剂混合
再加入油
经过搅拌可以形成初乳
继续进行稀释
得到水包油的乳液
第三种方法称为混合法
是将水和油先混合
再加入表面活性剂
进行搅拌来形成初乳
再进行稀释
最后得到乳液
第四种制备乳液的方法是新生皂法
即在反应开始
先在油水界面反应生成皂类
利用新生成的皂作为乳化剂进行乳化
来制备乳液
一般是在油相当中
加入少量的硬脂酸 油酸等有机酸
与水相当中的碱
比如氢氧化钠 氢氧化钙
或者三乙醇胺来发生皂化反应
新生皂法适用于乳膏剂类的制备
制备不同类型的乳液
我们所在水相中加入的碱是不一样的
比如在水中加入的碱
如果是氢氧化钙
它可以形成二价的皂
这个时候
通常我们来用油包水型的乳液
而对于在水相中含有氢氧化钠
氢氧化钾和三乙醇氨等碱的时候
可以形成一价的皂
我们是用来制备水包油的乳液
第五种制备乳液的方法叫两相交替法
即先加入乳化剂
在乳化剂中交替加入水和油进行搅拌
便可以形成乳剂
对于乳化剂为固体颗粒
天然的胶类
和用量比较多的时候
我们一般采用该方法
第六种方法是机械法
不考虑乳剂和油水的加入顺序
直接快速搅拌来形成乳液的方法
第七种是复合乳剂的制备方法
要经过两步
例如我们要得到水包油
包水型的复合乳剂
就先把水1 油和亲油性的乳剂
混合在一起
比如用span系列的
来制成油包水的一级乳
再将一级乳和水
以及亲水性的乳化剂
比如tween系列
进行乳化来制备出水包油
包水的复合型乳剂
表面活性剂与乳化相反的一个作用
就是破乳
破乳剂能够将乳液中的分散相
和分散介质
来分散开来
例如在三次采油当中
我们加入破乳剂
将油和水分开
来提高采油的采收率
表面活性剂的第二类作用
是润湿与疏水作用
表面活性剂可以降低液体的表面张力
来改变液体与固体的接触角的大小
从而达到所需要的润湿和渗透作用
例如
农药需要润湿剂
才可以在带蜡质的植物叶面上
铺展开来
这就需要在农药当中加入表面活性剂
来起到润湿的作用
另外在制备防水疏水的材料的时候
我们需要在材料的表面上
涂上一层憎水的表面活性剂
而使液体与固体的接触角大于90度
起到防水的作用
表面活性剂的第三类作用
是起泡与消泡的作用
泡是液体的薄膜
包围着气体来形成的这么一种物质
当表面活性剂和水
可以形成一定强度的薄膜
再包围上空气
便可以形成泡沫
这种泡沫可以用来浮游选矿
作灭火器或者洗涤去污等
这种活性剂我们称为起泡剂
而在制糖和制中药的过程中
会产生非常多的泡沫
这个时候
我们需要加入适当的表面活性剂
来降低薄膜的强度
消除气泡
防止事故的发生
这里所需要的便是消泡剂
表面活性剂非常重要的一个作用
便是洗涤作用
我们通过示意图来看一下
表面活性剂参与洗涤的过程
表面活性剂首先与油污接触
然后表面活性剂的亲油端
融入到油污当中
表面活性剂会影响油污
与固体组织间的一个接触
最后通过机械力的作用
表面活性剂包覆着油污浸入到水中
也就是把油污变成了悬浮的液体
来洗去
表面活性剂的第五个作用是增溶作用
增溶是指在CMC值以上的液体当中
加入难溶于水的有机物
进入到与它本身性质相同的胶束中
变成在热力学上稳定的
各项同性的透明水溶液的现象
增溶有个指标是最大增溶的浓度MAC
也就是当表面活性剂的用量为一克时
所增溶的有机物达到的饱和时的浓度
我们通过一个图来看一下
增溶作用的机理
有机物首先溶解在
胶束内部的亲油基团间
第二部分是有机物以分子的形式
与胶束内的表面活性剂分子
一起穿插排列而溶解
第三部分是有机物
以吸附于胶束表面的形式而溶解
最后一部分是有机物
被包含于非离子型的表面活性剂胶束
如聚氧乙烯极性的外壳上而溶解
温度对增溶作用的影响是比较大的
因为温度会影响胶束的形成
会影响增溶质的溶解度
还会影响表面活性剂的溶解度
增溶在农药和医药当中应用
是比较多的
通常会用在一些维生素 激素等
非常难溶的药物当中
通过形成透明的溶液来提高它的浓度
表面活性剂的第六个作用是浮选作用
此时表面活性剂用作捕集剂
捕集剂可以吸附在矿粉的表面
亲水端朝向于矿粉
亲油端朝向于空气
当与空气当中的气泡相接触时
捕集剂的亲油端插入到气泡内部
气泡把矿粉带走
此外
表面活性剂还有去污 抗静电
杀菌等作用
表面活性剂也被用在
开发新型功能性的纳米材料当中
主要是利用表面活性剂形成的胶束
来作为模板
制备功能性的无机纳米材料
例如langmuir期刊
2018年发表的一篇文章当中
采用植三醇表面活性剂作为模板
植三醇可以在乳液当中
形成球形的胶束
当浓度增大时
形成六角相的胶束
这时我们把铂沉积在纳米胶束当中
可以形成铂纳米线
最后将胶束移走
便得到了铂纳米线
通过今天的课程
我们学习到表面活性剂
具有乳化 润湿 洗涤 增溶
浮选等作用
其自组装形成的胶束
还被用作纳米反应器的一个模板
用于制备纳米功能材料
好 我们今天的课就上到这儿
希望同学们继续关注
-0 课程简介和参考资料
--参考书籍-1
--参考书籍-2
--参考书籍-3
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-1.1 精细化学品的定义和分类
--讲义 1.1
--考核-习题 1.1
-1.2 精细化工的特点
--讲义 1.2
--考核-习题 1.2
-1.3 精细化工现状和发展趋势
--讲义 1.3
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-1.4 精细化工原料及林产精细化工
--讲义 1.4
--习题 1.4
--讨论:【思政教育】透过精细化工行业,如何看美国、中国和非洲发展?在专业领域,我们能做什么?
--辅助教学材料-皂荚果实、皂荚种仁、皂荚树培育区、挂果皂荚树
-1.5 拓展-访谈:精细化工中的法律知识
--讲义 1.5
--习题 1.5
-1.6 拓展-讲座 甘露聚糖胶研究与应用
--讲义1.6
-作业:【北林混合式教学线上学习要求】第一章笔记
-2.1-1 先修知识介绍-有机化学基础知识
--讲义 2.1-1
--习题 2.1-1
-2.1-2 先修知识介绍-淀粉和纤维素化学结构
--讲义 2.1-2
--习题 2.1-2
-2.1-3 先修知识介绍-松脂简介
--讲义 2.1-3
--习题 2.1-3
--讨论:琥珀与松香
-2.2 单元反应-卤化、磺化、羟基化和酰化反应
--讲义 2.2
--考核-习题 2.2
-2.3 单元反应-硝化与亚硝化、氨解、重氮化、烷基化与环化反应
--讲义 2.3
--考核-习题 2.3
-2.4 单元反应-氧化与还原、歧化及其它反应
--讲义 2.4
--考核-习题 2.4
-第二章 单元反应汇总
-作业:【北林混合式教学线上学习】第二章 笔记
-作业:梁希混合式教学笔记(松香树脂酸反应汇总)
-3.1 表面活性剂概述
--讲义 3.1
--习题 3.1
-3.2-1 表面活性剂基础知识-概念
--讲义 3.2-1
--考核-习题 3.2-1
-3.2-2 表面活性剂基础知识-结构和分类
--讲义 3.2-2
--考核-习题 3.2-2
--讨论:使用氨基酸表面活性剂的洁面究竟对皮肤有什么好处呢?
-3.2-3 表面活性剂基础知识-表面张力
--讲义 3.2-3
--考核-习题 3.2-3
-3.2-4 表面活性剂基础知识-胶束化性质
--讲义 3.2-4
--考核-习题 3.2-4
-3.2-5 表面活性剂基础知识-CMC值测定方法
--讲义 3.2-5
--考核-习题 3.2-5
--期刊论文-滴体积法测定表面活性剂溶液临界胶束浓度的新方法
-3.2-6 表面活性剂基础知识-HLB值及其它性质
--讲义 3.2-6
--考核-习题 3.2-6
-3.2-7 表面活性剂基础知识-作用
--讲义 3.2-7
--考核-习题 3.2-7
-3.2-8 表面活性剂基础知识-影响表面活性剂性能的因素
--讲义 3.2-8
--习题 3.2-8
-3.3-1 松香合成表面活性剂-歧化松香
--讲义 3.3-1
--考核-习题 3.3-1
-3.3-2 松香合成表面活性剂-歧化松香胺
--讲义 3.3-2
--习题 3.3-2
-3.3-3 松香合成表面活性剂-松香基表面活性剂
--讲义 3.3-3
--习题:3.3-3
--参考文献:8分
-3.4 常用表面活性剂产品
--讲义 3.4
--习题:3.4
-3.5 拓展-实验:一滴洗洁精的魅力
--讲义 3.5
--习题 3.5
-第三章 表面活性剂汇总
-作业:【北林混合式教学线上学习】第三章 笔记-1
-作业:【北林混合式教学线上学习】第三章 笔记-2
-前三章知识点翻转课堂(含实验)
-作业:前三章讨论课总结(需上传)
-作业:梁希混合式第三章笔记
-4.1 胶粘剂概述
--讲义 4.1
--考核-习题 4.1
-4.2 植物单宁胶粘剂
--讲义 4.2
--考核-习题 4.2
-4.3 松香胶粘剂
--讲义 4.3
--习题 4.3
-4.4 拓展-访谈:软包装胶粘剂
--讲义 4.4
--习题 4.4
-第四章 胶粘剂笔记(北林林化17)
-5.1 食品添加剂概述
--讲义 5.1
--考核-习题 5.1
-5.2 食品抗氧化剂
--讲义 5.2
--考核-习题 5.2
-5.3-1 食用香料概述
--讲义 5.3-1
--习题 5.3-1
-5.3-2 食用香料-天然食用香料生产
--讲义 5.3-2
--考核-习题 5.3-2
-5.3-3 食用香料-香料单离技术
--讲义 5.3-3
--考核-习题 5.3-3
-5.3-4 食用香料-合成食用香料
--讲义 5.3-4
--习题 5.3-4
-5.3-5 实验:天然苯甲醛合成
-5.4 拓展-实验:糖尿病患者应该如何吃糖
--讲义 5.4
--习题 5.4
--讨论:甜味剂
-5.5 拓展-访谈:食品添加剂的安全问题
--讲义 5.5
--习题 5.5
-第五章 笔记
-6.1 医药制剂概述和银杏叶制剂
--讲义 6.1
--考核-习题 6.1
-6.2 松节油合成冰片
--讲义 6.2
--习题 6.2
-6.3 拓展-访谈:医改形式下的医药发展
--讲义 6.3
--习题 6.3
-6.4 拓展-讲座:松节油基萜类驱避剂与驱避机理的新认识
--讲义 6.4
-第六章 医药制剂笔记(北林林化17课程要求)
-7.1 造纸助剂概述
--讲义 7.1
--考核-习题 7.1
--讨论:对纸的认识
-7.2 造纸施胶剂概述
--讲义 7.2
--考核-习题 7.2
-7.3 强化松香施胶剂
--讲义 7.3
--习题 7.3
-7.4 纸张增强剂
--讲义 7.4
--考核-习题 7.4
-第七章 造纸助剂笔记
-作业:梁希混合式教学笔记(4-7章内容)
-8.1 概述
--讲义 8.1
--考核-习题 8.1
-8.2 松香在涂料中应用
--讲义 8.2
--习题 8.2
-8.3 带锈涂料
--讲义 8.3
--考核-习题 8.3
--第八章 涂料笔记
-9.1-1 油墨概述
--讲义 9.1-1
--考核-习题 9.1-1
-9.1-2 油墨结构与生产过程
--讲义 9.1-2
--考核-习题 9.1-2
-9.1-3 松香在油墨中的应用
--讲义 9.1-3
--习题 9.1-3
-9.2 活性炭纤维
--讲义 9.2
--考核-习题 9.2
--第九章其它精细化学品笔记
-作业:梁希混合式教学笔记(8-9章)
-10.1 碳和氢元素分析
--讲义 10.1
--考核-习题 10.1
-10.2 氮元素分析
--讲义 10.2
--考核-习题 10.2
-10.3 硫和卤素分析
--讲义 10.3
--考核-习题 10.3
-10.4 精细化工产品的仪器分析法
--讲义 10.4
--考核-习题 10.4
-第十章 精细化学品的分析检测 学习要点、结构导图及精华笔记
-第十章 精细化学品的分析笔记
-北林林化讨论课视频