表面活性剂的复配.pptx

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1、会计学1表面活性剂的复配表面活性剂的复配第一页，编辑于星期日：二十点 分。n n目的：加和增效（目的：加和增效（SynergismSynergism），也可以叫做协同效应），也可以叫做协同效应n n即把不同类型的表面活性剂人为地混合后，得到的混合物的性能比即把不同类型的表面活性剂人为地混合后，得到的混合物的性能比原来单一组分的性能更加优良，也就是通常所说的原来单一组分的性能更加优良，也就是通常所说的“1 11 12 2”的的效果。效果。n n例如，单一的十二烷基硫酸钠在降低水的表面张力、起例如，单一的十二烷基硫酸钠在降低水的表面张力、起泡、乳化及洗涤等性能方面远不如含有少量十二醇等物泡、乳化及

2、洗涤等性能方面远不如含有少量十二醇等物质的品种。质的品种。n n在洗涤剂配方中，也常常加入少量的十二酰醇胺或氧化在洗涤剂配方中，也常常加入少量的十二酰醇胺或氧化二甲基十二烷基胺，用以改善产品的起泡性能和洗涤性二甲基十二烷基胺，用以改善产品的起泡性能和洗涤性能。能。第1页/共21页第二页，编辑于星期日：二十点 分。9.1 9.1 9.1 9.1 表面活性剂分子间的相互作用参数表面活性剂分子间的相互作用参数表面活性剂分子间的相互作用参数表面活性剂分子间的相互作用参数 n n表面活性剂的最基本性质表面活性剂的最基本性质n n在表面或界面形成定向吸附在表面或界面形成定向吸附n n在溶液内部形成胶束在溶

3、液内部形成胶束n n混合表面活性剂的性质混合表面活性剂的性质n n在表面或界面上形成混合单分子吸附层在表面或界面上形成混合单分子吸附层n n在溶液内部形成混合胶束在溶液内部形成混合胶束n n无论是混合单分子吸附层还是混合胶束，两种表面活性剂分子间均无论是混合单分子吸附层还是混合胶束，两种表面活性剂分子间均存在相互作用，其相互作用的形式和大小用存在相互作用，其相互作用的形式和大小用分子间相互作用参数分子间相互作用参数表示表示第2页/共21页第三页，编辑于星期日：二十点 分。9.1.1 9.1.1 9.1.1 9.1.1 分子间相互作用参数分子间相互作用参数分子间相互作用参数分子间相互作用参数的确

4、定和含义的确定和含义的确定和含义的确定和含义n n混合单分子吸附层：混合单分子吸附层：-：混合表面活性剂溶液中表面活性剂：混合表面活性剂溶液中表面活性剂1 1所占的摩尔百分数，则所占的摩尔百分数，则表面活性剂表面活性剂2 2的摩尔百分数为（的摩尔百分数为（1 1）-X X1 1是混合单分子吸附层（膜）中表面活性剂是混合单分子吸附层（膜）中表面活性剂1 1所占的摩尔百分数，所占的摩尔百分数，则混合单分子层中表面活性剂则混合单分子层中表面活性剂2 2的摩尔百分数为（的摩尔百分数为（1 1X X1 1）-C C1010、C C2020和和C C1212分别是两种表面活性剂及其混合物在溶液中的浓度分别

5、是两种表面活性剂及其混合物在溶液中的浓度第3页/共21页第四页，编辑于星期日：二十点 分。n n混合胶束：混合胶束：M M -X X1 1M M为混合胶束中表面活性剂为混合胶束中表面活性剂1 1所占的摩尔百分数，则表面活性剂所占的摩尔百分数，则表面活性剂2 2在在混合胶束中所占的摩尔百分数为（混合胶束中所占的摩尔百分数为（1 1X X1 1M M）-C C1 1M M、C C2 2M M和和C C1212M M分别是两种单一表面活性剂和在特定组成比例下分别是两种单一表面活性剂和在特定组成比例下（有确定的（有确定的值）混合表面活性剂的临界胶束浓度值）混合表面活性剂的临界胶束浓度第4页/共21页第

6、五页，编辑于星期日：二十点 分。n n值和两种表面活性剂混合的自由能相关值和两种表面活性剂混合的自由能相关n n为负值表示两种分子相互吸引；为负值表示两种分子相互吸引；n n值为正值，表示两种分子相互排斥值为正值，表示两种分子相互排斥n n值的绝对值越大，表示分子的相互作用力越强值的绝对值越大，表示分子的相互作用力越强n n而而值接近值接近0 0时，表明两种分子间几乎没有相互作用，近乎于理想混合时，表明两种分子间几乎没有相互作用，近乎于理想混合n n 值一般在值一般在+2+2（弱排斥）到（弱排斥）到-40-40（强吸引）之间（强吸引）之间复配活性剂类型复配物 温度（）M阴离子阳离子C8H17S

7、O4-Na+C8H17N+(CH3)3Br-25-14.2-10.2C12H25SO4-Na+C12H25N+(CH3)3Br-25-27.8-25.5阴离子两性型C10H21SO4-Na+C12H25N+H2(CH2)2COO-30-13.4-10.6阴离子非离子C10H21SO3-Na+C12H25(OC2H4)7OH25-1.5-2.4阴离子阴离子C15H31COO-Na+C12H25SO3-Na+60-0.01+0.2阳离子非离子C10H21N+(CH3)3Br-C8H17(OC2H4)4OH23-1.8表9-1 部分表面活性剂分子间相互作用参数第5页/共21页第六页，编辑于星期日：二

8、十点 分。9.1.2 9.1.2 9.1.2 9.1.2 影响分子间相互作用参数的因素影响分子间相互作用参数的因素影响分子间相互作用参数的因素影响分子间相互作用参数的因素 离子类型的影响离子类型的影响 阴离子阳离子阴离子阳离子 阴离子两性型阴离子两性型 离子型聚氧乙烯非离子型离子型聚氧乙烯非离子型 甜菜碱两性甜菜碱两性型阳离子型阳离子 甜菜碱两性型聚氧乙烯非离子型甜菜碱两性型聚氧乙烯非离子型 聚氧乙烯非离子型聚氧乙聚氧乙烯非离子型聚氧乙烯非离子型烯非离子型 疏水基团的影响疏水基团的影响 随表面活性剂疏水基碳链长度的增加，随表面活性剂疏水基碳链长度的增加，和和M M变得更负，即绝对值增变得更负，

9、即绝对值增加，且为负值加，且为负值第6页/共21页第七页，编辑于星期日：二十点 分。介质介质pHpH值的影响值的影响n n溶液溶液pHpH值低于两性表面活性剂的等电点时，活性剂分子以正离子形式存值低于两性表面活性剂的等电点时，活性剂分子以正离子形式存在，通过正电荷与阴离子表面活性剂发生相互作用在，通过正电荷与阴离子表面活性剂发生相互作用n n当介质的碱性或当介质的碱性或pHpH值增加，两性表面活性剂逐渐转变为电中性的值增加，两性表面活性剂逐渐转变为电中性的分子，甚至于负离子，与阴离子表面活性剂的相互作用力降低分子，甚至于负离子，与阴离子表面活性剂的相互作用力降低 无机电解质的影响 无机电解质的

10、添加，会使离子型表面活性剂与聚氧乙烯型非离子表面活性剂混合体系中分子间相互作用力降低温度的影响 在1040范围内，温度升高，分子间相互作用力低。pH值M5.0-6.9-5.45.8-5.7-5.06.7-4.9-4.4表9-2 十二烷基磺酸钠与十二烷基苯基甜菜碱复配体系分子间相互作用参数（25）第7页/共21页第八页，编辑于星期日：二十点 分。9.2 9.2 9.2 9.2 产生加和增效作用的判据产生加和增效作用的判据产生加和增效作用的判据产生加和增效作用的判据 9.2.1 9.2.1 降低表面张力降低表面张力 加和增效作用：使溶液的表面张力降低到一定程度时，所需的加和增效作用：使溶液的表面张

11、力降低到一定程度时，所需的两种表面活性剂的浓度之和低于单独使用复配体系中的任何一两种表面活性剂的浓度之和低于单独使用复配体系中的任何一种表面活性剂所需的浓度种表面活性剂所需的浓度 负的加和增效作用：使溶液的表面张力降低到一定程度时，负的加和增效作用：使溶液的表面张力降低到一定程度时，所需的两种表面活性剂的浓度之和高于单独使用复配体系中所需的两种表面活性剂的浓度之和高于单独使用复配体系中的任何一种表面活性剂所需的浓度的任何一种表面活性剂所需的浓度第8页/共21页第九页，编辑于星期日：二十点 分。n n产生加和增效作用的条件产生加和增效作用的条件（1 1）正加和增效作用：条件一：）正加和增效作用：

12、条件一：为负值，即为负值，即0 0；条件二：条件二：|ln(C|ln(C1 10 0/C/C2 20 0)|)|（2 2）负加和增效作用：条件一：）负加和增效作用：条件一：为正值，即为正值，即0 0；条件二：条件二：|ln(C|ln(C1 10 0/C/C2 20 0)|)|产生最大加和增效作用时，表面活性剂产生最大加和增效作用时，表面活性剂1 1占活性剂总量的摩尔占活性剂总量的摩尔百分数百分数*产生最大加和增效作用时，表面活性剂浓度的总和，产生最大加和增效作用时，表面活性剂浓度的总和，C C12,min12,min的负值越大，分子间相互吸引力越大，C12,min值越小；正值越大，即分子间排斥

13、力越大，则C12,min越大。第9页/共21页第十页，编辑于星期日：二十点 分。9.2.2 9.2.2 9.2.2 9.2.2 形成混合胶束形成混合胶束形成混合胶束形成混合胶束 n n当复配体系水溶液形成混合胶束的临界胶束浓度当复配体系水溶液形成混合胶束的临界胶束浓度C C1212M M，低于，低于其中任何一种单一表面活性剂的临界胶束浓度（其中任何一种单一表面活性剂的临界胶束浓度（C C1 1M M和和C C2 2M M）时，即称为产生）时，即称为产生正加和增效正加和增效作用；如果混合物的临界胶束浓度作用；如果混合物的临界胶束浓度比任何一种单一组分的高，则称产生负加和增效作用比任何一种单一组分

14、的高，则称产生负加和增效作用n n产生加和增效作用的条件产生加和增效作用的条件（1 1）正加和增效作用）正加和增效作用 条件一：条件一：M M为负值，即为负值，即M M0 0；条件二：条件二：|M M|ln(C|ln(C1 1M M/C/C2 2M M)|)|（2 2）负加和增效作用）负加和增效作用 条件一：条件一：M M为正值，即为正值，即M M0 0；条件二：条件二：|M M|ln(C|ln(C1 1M M/C/C2 2M M)|)|第10页/共21页第十一页，编辑于星期日：二十点 分。n n产生最大加和增效作用，即混合体系的临界胶束浓度最低时，产生最大加和增效作用，即混合体系的临界胶束浓

15、度最低时，表面活性剂表面活性剂1 1的摩尔百分数的摩尔百分数*n n产生最大加和增效作用时混合体系的临界胶束浓度的最低值产生最大加和增效作用时混合体系的临界胶束浓度的最低值C C1212M Mminmin第11页/共21页第十二页，编辑于星期日：二十点 分。9.2.3 9.2.3 9.2.3 9.2.3 综合考虑综合考虑综合考虑综合考虑 n n将降低表面张力和形成混合胶束综合起来看，产生正、负加和将降低表面张力和形成混合胶束综合起来看，产生正、负加和增效的条件为：增效的条件为：（1 1）正加和增效作用）正加和增效作用 条件一：（条件一：（M M）为负值，即（）为负值，即（M M）0 0；条件二

16、：条件二：|M M|（2 2）负加和增效作用）负加和增效作用 条件一：（条件一：（M M）为正值，即（）为正值，即（M M）0 0；条件二：条件二：|M M|C C1 10,cmc0,cmc和和C C2 20,cmc0,cmc是达到混合体系临界胶束浓度下溶液表面张力是达到混合体系临界胶束浓度下溶液表面张力1212cmccmc时所需的两时所需的两种单一表面活性剂的摩尔浓度，即在种单一表面活性剂的摩尔浓度，即在C C1 10,cmc0,cmc和和C C2 20,cmc0,cmc浓度下，溶液的表面浓度下，溶液的表面张力等于混合物在其临界胶束浓度时的表面张力。张力等于混合物在其临界胶束浓度时的表面张力

17、。第12页/共21页第十三页，编辑于星期日：二十点 分。n n产生最大加和增效作用时，表面活性剂产生最大加和增效作用时，表面活性剂1 1的摩尔分数的摩尔分数*：-K K1 1和和K K2 2分别是表面活性剂分别是表面活性剂1 1和和2 2的的-lnC-lnC曲线的斜率曲线的斜率-1 10,cmc0,cmc和和2 20,cmc0,cmc分别为两种表面活性剂在其各自临界胶束浓度时的表面或界分别为两种表面活性剂在其各自临界胶束浓度时的表面或界面张力面张力第13页/共21页第十四页，编辑于星期日：二十点 分。9.3 9.3 9.3 9.3 表面活性剂的复配体系表面活性剂的复配体系表面活性剂的复配体系表

18、面活性剂的复配体系9.3.1 9.3.1 阴离子阴离子-阴离子表面活性剂复配体系阴离子表面活性剂复配体系 图9-1 十二烷基苯磺酸钠与月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠复配体系的油水界面张力 图9-2 十二烷基苯磺酸钠与月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠复配体系的去污力 十二烷基苯磺酸钠与脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯类阴离子表面活性剂复配会产生加和增效作用，使表面张力降得更低，使洗涤性、去污性以及对酯类的润湿性和乳化性均有提高第14页/共21页第十五页，编辑于星期日：二十点 分。图9-3 十二烷基苯磺酸钠与月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠复配体系的洗净力图9-4 十二烷基硫酸钙与月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钙混合表面活性剂的 krafft点

19、第15页/共21页第十六页，编辑于星期日：二十点 分。9.3.2 9.3.2 9.3.2 9.3.2 阴离子阴离子阴离子阴离子-阳离子表面活性剂复配体系阳离子表面活性剂复配体系阳离子表面活性剂复配体系阳离子表面活性剂复配体系 n n阴离子与阳离子表面活性剂分子间的相互作用力较强，它们的复配体系阴离子与阳离子表面活性剂分子间的相互作用力较强，它们的复配体系在降低表面张力、混合胶束的形成方面都显示了较强的加和增效作用，在降低表面张力、混合胶束的形成方面都显示了较强的加和增效作用，在润湿性能、稳泡性能和乳化性能等方面也有较大提高在润湿性能、稳泡性能和乳化性能等方面也有较大提高性质C8H17SO4Na

20、 C8H17N(CH3)3Br 1:1混合物1:10混合物10:1混合物50:1混合物cmc（mol/L）1.410-12.610-17.510-33.310-22.510-25.010-2临（mN/m）3941232325表面活性剂溶液在石蜡表面的润湿角（度）气泡寿命（s）油水界面上液滴寿命（s）C8H17SO4Na溶液1911C8H17N(CH3)3Br溶液10018121:1混合物溶液1626100771表9-3 辛基硫酸钠与辛基三甲基溴化铵复配体系的临界胶束浓度和表面张力表9-4 辛基硫酸钠与辛基三甲基溴化铵复配体系（1:1）的性能表面活性剂溶液浓度为110-2 mol/L；表面活性剂

21、溶液浓度为7.510-3 mol/L。第16页/共21页第十七页，编辑于星期日：二十点 分。9.3.3 9.3.3 9.3.3 9.3.3 阴离子阴离子阴离子阴离子-两性型表面活性剂复配体系两性型表面活性剂复配体系两性型表面活性剂复配体系两性型表面活性剂复配体系n n在两性表面活性剂与阴离子表面活性剂的复配体系中，两种在两性表面活性剂与阴离子表面活性剂的复配体系中，两种活性剂分子的作用方式与介质的酸碱性有关。活性剂分子的作用方式与介质的酸碱性有关。N-(2-羟基十二烷基)-N-(2-羟乙基)-丙氨酸例如，N-(2-羟基十二烷基)-N-(2-羟乙基)-丙氨酸与十二烷基苯磺酸钠复配时在时，两性表面

22、活性剂的羧基负离子与阴离子表面活性剂的磺酸基负离子通过Na+缔合起来当pH时，两性表面活性剂的季铵阳离子与磺酸基负离子通过离子键发生相互作用 图9-5 直链烷基苯磺酸酸钠与十二烷基甜菜碱复配体系的发泡性能 第17页/共21页第十八页，编辑于星期日：二十点 分。9.3.4 9.3.4 9.3.4 9.3.4 阴离子阴离子阴离子阴离子-非离子表面活性剂复配体系非离子表面活性剂复配体系非离子表面活性剂复配体系非离子表面活性剂复配体系 n n阴离子与非离子表面活性剂的复配体系既可能提高也可能降阴离子与非离子表面活性剂的复配体系既可能提高也可能降低胶束的增溶作用低胶束的增溶作用n n在脂肪醇聚氧乙烯醚在

23、脂肪醇聚氧乙烯醚CC1212H H2525(OC(OC2 2H H4 4)2323OHOH的溶液中加入少量十二烷基的溶液中加入少量十二烷基硫酸钠，可导致该溶液对丁巴比妥的增溶作用显著降低硫酸钠，可导致该溶液对丁巴比妥的增溶作用显著降低 n n十二烷基硫酸钠与失水山梨醇单十六酸酯混合体系的水溶液对二甲基氨基偶氮十二烷基硫酸钠与失水山梨醇单十六酸酯混合体系的水溶液对二甲基氨基偶氮苯有更高的增溶作用苯有更高的增溶作用 图9-6 脂肪酸钠与脂肪醇聚氧乙烯醚复配体系中胶束形式 当非离子表面活性剂的烃链较长、环氧乙烷加成数较小时，与阴离子表面活性剂复配容易形成混合胶束当烃链较短、环氧乙烷加成数较大时，则富

24、阴离子表面活性剂和富非离子表面活性剂的两类胶束在溶液中共存 第18页/共21页第十九页，编辑于星期日：二十点 分。9.3.5 9.3.5 9.3.5 9.3.5 阳离子阳离子阳离子阳离子非离子表面活性剂复配体系非离子表面活性剂复配体系非离子表面活性剂复配体系非离子表面活性剂复配体系 n n在阳离子表面活性剂溶液中加入非离子表面活性剂，可以使在阳离子表面活性剂溶液中加入非离子表面活性剂，可以使临界胶束浓度显著降低临界胶束浓度显著降低图9-7 十六烷基三甲基溴化铵与壬基酚聚氧乙烯醚 复配体系临界胶束浓度与活性剂浓度的关系 第19页/共21页第二十页，编辑于星期日：二十点 分。9.3.6 9.3.6

25、 9.3.6 9.3.6 非离子非离子非离子非离子-非离子表面活性剂复配体系非离子表面活性剂复配体系非离子表面活性剂复配体系非离子表面活性剂复配体系 n n多数聚氧乙烯型非离子表面活性剂的产品本身便是混合物，其性质多数聚氧乙烯型非离子表面活性剂的产品本身便是混合物，其性质与单一物质有较大差异与单一物质有较大差异n n通常疏水基相同、环氧乙烷加成数相近的两种非离子表通常疏水基相同、环氧乙烷加成数相近的两种非离子表面活性剂混合时，近乎理想混溶，容易形成混合胶束，面活性剂混合时，近乎理想混溶，容易形成混合胶束，其混合物的亲水性相当于这两种物质的平均值其混合物的亲水性相当于这两种物质的平均值n n当两种表面活性剂的环氧乙烷加成数和亲水性相差较大当两种表面活性剂的环氧乙烷加成数和亲水性相差较大时，混合物的亲水性高于二者的平均值，油溶性的品种时，混合物的亲水性高于二者的平均值，油溶性的品种有可能增溶于水溶性表面活性剂的胶束中有可能增溶于水溶性表面活性剂的胶束中第20页/共21页第二十一页，编辑于星期日：二十点 分。