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 > 3.2-8 表面活性剂基础知识-影响表面活性剂性能的因素 > 考核-视频(附件中含PPT)3.2-8
同学们好
我们在前面的知识了解到
表面活性剂的性质决定了它的作用
那么什么影响着表面活性剂的性质呢
这便是我们今天要讲的内容
影响表面活性剂性能的最大因素
便是表面活性剂分子本身的结构
表面活性剂分子是由一端亲水
一端亲油的两部分基团构成的
那么亲水和亲油基团
对表面活性剂性能
必然有直接的影响
分子的亲油基团与性能有直接的关系
例如含有亲油性能比较强的疏水基团
表面活性剂的油溶性就会比较好
含氟表面活性剂的亲油性最强
表面活性剂的油溶性就会比较好
含氟表面活性剂的亲油性最强
硅氧烷类的次之
亲油基团有分支的表面活性剂
不容易形成胶束
CMC值比直链的要高
但降低表面张力的能力要强
例如碳15-8型的烷基硫酸钠
相当于硫酸钠是在七和八碳之间
属于亲油基团有分支的情况
表面活性剂不容易形成胶束
去污能力也比较差
但是它的润湿性和渗透性比较强
在实际应用当中同学们要注意
当表面活性剂用作乳化剂时
我们需要考虑亲油基团
与被乳化物之间的亲和力
也就是相容性
例如我们前面讲到
1917年
巴斯夫公司合成的二异丙基萘磺酸钠
原料是从煤焦油当中提取的
它就被用在作沥青的乳化剂
主要是因为煤焦油和沥青的结构
比较相似
相容性比较好
表面活性剂的亲水性基团
对它的性能影响也非常大
直接影响表面活性剂的溶解性
化学稳定性
生物可降解性
安全性
以及温和性
比如羧酸根比磺酸根的亲水性弱
溶解性差
再比如磷酸酯类的表面活性剂
在弱酸碱的条件下可分解
而部分天然的糖苷聚酯产品
具有生物可降解性
当亲水基团位于分子的末端时
它的洗涤去污作用比较强
而亲水基团位于分子的中间位置时
润湿性比较强
这个规律同前面我们所讲到的
表面活性剂有分支时的情况相类似
也是润湿性比较强
等同于亲水基团位于分子的中间
例如12烷基磺酸钠产品
当12烷基与磺酸钠处于对位的结构时
等于磺酸钠位于分子的末端
当12烷基与磺酸钠处于对位的结构时
等于磺酸钠位于分子的末端
它的洗涤和去污能力是比较强的
而磺酸钠处于12烷基的邻位时
等同于位于分子的中间
它的润湿性就比较强
再比如酰胺类的苯磺酸钠化合物
其中R为碳氢碳链
x为氯
甲氧基 乙氧基等等
当磺酸钠在酰胺基团的邻位时
等于亲水基团位于分子的中间
当磺酸钠在酰胺基团的邻位时
等于亲水基团位于分子的中间
润湿性能最好
间位时次之
对位时润湿性最差
但是去污能力最强
在表面活性剂分子中
除了有亲水和亲油基团外
还会有连接基团
连接基团也会影响分子的性能
例如AES脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠
连接亲油基团R
和亲水基团磺酸钠的连接基团是EO
也就是聚合链
本身是一个亲水基团
常见的亲水基团
作为连接基团的还有醚键
酯键和酰胺键等等
这种亲水性连接基团
也就能够增加表面活性剂的亲水性能
比如增加抗硬水的能力
但是会降低表面活性剂的表面活性
增大CMC
相应的
渗透力和去污能力就会降低
通过以上分析我们可以看出来
分子当中的亲水 亲油基团
甚至连接基团
都会对性能有直接的影响
那么亲水和亲油端的综合能力
也就是HLB值
必然也会对性能有比较大的影响
我们学习HLB值时学到
HLB值通常是在0到12之间
在水溶液当中的分散能力
是依次增强的
当HLB大于13的时候
基本等同于可以溶解于水中
那么不同的HLB值的表面活性剂作用
必然也就不同
当HLB值为1到3时
必然也就不同
当HLB值为1到3时
表面活性剂的亲油性比较强
通常是用作消泡剂的
当HLB值为3到6时
通常是用作消泡剂的
当HLB值为3到6时
表面活性剂的亲油性仍然比较强
它可以乳化油水混合体系当中
油的比例比较大的体系
也就是作为油包水的乳化剂
相对应的
HLB值在8到18范围的时候
相对应的
HLB值在8到18范围的时候
亲水性比较大
便可以作为水包油的乳化剂
当HLB值在7到9时
整体显示亲油能力要强
所以可以作为润滑剂
而HLB值在13到15时
亲水性能比较好
去污能力比较强
可以用做洗涤剂
当大到15到18时
表面活性剂基本是溶于水的
那么可以用来作增溶作用
表面活性剂分子
本身所具有的指标
还包括分子量
分子的分子量与性能
也有着直接的关系
例如在同系物中
随着碳氢链的增加
溶解度和CMC值都有规律的降低
表面活性增强
降低水的表面张力能力也增强
分子量大小不同的化合物
作用也差别比较大
分子量小的化合物渗透力比较强
润湿作用比较强
而分子量比较大的化合物
洗涤作用 乳化分散力
和去污能力比较强
例如
硫酸酯盐类的表面活性剂
当硫酸酯盐的碳链为碳16时
相比碳14和碳12
碳链比较长
分子量增大
它的洗涤效果最好
而当硫酸酯盐的碳链为碳12时
润湿性最好
分子量特别大的高分子表面活性剂
我们主要把它用作分散和凝聚的作用
分析完影响表面活性剂性能的
第一大类因素
也就是分子结构
它是表面活性剂的内因
我们看外部因素
对表面活性剂性能的一个影响
通常
我们会用复配技术
来提高精细化学品的性能
复配同样也会提高
或者影响表面活性剂的性能
那就要分析复配所用的
表面活性剂的类型
我们在讲HLB值的计算方法中讲到
非离子型的表面活性剂复配时
可以用公式来推算出来它的复配效果
而含有离子型的表面活性剂
进行复配后
由于离子的吸附或者排斥作用
会对复配体系的性能影响比较大
并不能用理想公式去推算它的HLB值
我们就详细来看一下
离子型表面活性剂的复配
是否是如此的
如果将离子与非离子型的表面活性剂
进行混合复配使用
通常是增效作用的
2017年表面与染料期刊上
所发表的一篇论文当中
将松香基叔胺盐阳离子型表面活性剂
与无患子的皂苷
非离子型表面活性剂复配在一起
可以使体系的表面张力降低
CMC值降低
起到了增效的作用
而阴阳离子表面活性剂的混合复配
起到了增效的作用
而阴阳离子表面活性剂的混合复配
在所有的复配体系当中
经常会产生最佳的效果
例如2017年
胶体界面科学期刊当中
发表的一篇文章当中
将松香基磷酸酯钠盐
阴离子表面活性剂
与CTAB 16烷基三甲基溴化胺
阳离子表面活性剂进行复配
大幅度降低了表面活性剂的CMC值
具有明显的增效作用
原因主要在于
当阴阳离子表面活性剂复配的时候
可以消弱离子头电荷的排斥作用
阴阳离子表面活性剂增效作用
是非常明显的
是所有增效复配当中最明显的一类
而在这篇文章当中另一个复配研究
就是将松香基磷酸酯钠盐
与同样是阴离子的表面活性剂
SDBS磺酸盐表面活性剂复配
结果发现
增大了表面活性剂的临界胶束浓度
出现减效的副作用
除了复配之外
体系的外环境
比如说pH值或者电解质的盐
体系的外环境
比如说pH值或者电解质的盐
都会对表面活性剂的性能产生影响
例如pH值的影响
非离子型的表面活性剂
在酸碱的条件下
整体都是比较稳定的
影响不大
而离子型的表面活性剂
对酸碱的敏感度不一
例如磺酸盐和季胺盐类的表面活性剂
对酸碱是比较稳定的
分子结构不会随pH值
发生太大的变化
而叔胺和两性的表面活性剂
则对pH值会有明显的响应作用
在2018年的胶体
和表面化学B期刊当中
通过调控体系的pH值和复配
可以调节分子的堆积常数p
来获得不同聚集形态的
表面活性剂组装结构
这是表面活性剂
对外界pH值的智能响应性能
结合表面活性剂的界面电荷性能
溶液的pH值大小
都会直接影响表面活性剂
胶束体系的Zeta电位大小
也就影响了体系的稳定性
无机电解质盐
对离子型表面活性剂
会有较大的影响
可能会造成盐析的一个作用
例如高价金属离子
钙离子
镁离子
和铝离子
对阴离子型的有机酸
可以形成不溶性的沉淀
或溶解性能比较小的羧酸皂
所以肥皂是不能放在硬水当中使用的
耐硬水性效果比较差
而电解质对于两性表面活性剂
和非离子型表面活性剂来说
它的影响不大
所以金属洗涤剂
通常使用非离子型的
AES类的表面活性剂
我们这节课从两大部分
内因也就是分子的结构
和外因如复配 pH值
和无机盐
对表面活性剂的性能 影响
做了详细的分析
我们在下节课将结合
我们第一二章所学习的内容
分析林产重要资源
松香是否可作为
合成表面活性剂的原料
希望同学们继续关注我们的课程
-0 课程简介和参考资料
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-1.1 精细化学品的定义和分类
--讲义 1.1
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--考核-习题 1.2
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-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
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--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