《材料表面与界面》课程教学资源（PPT课件）第2章 表面活性剂

第2章 表面活性剂

第2章 表面活性剂 1

实验一、 接触角的测定 5号实验楼418、王厚德老师 ÷3-4-56：覃东君高翔王栋栋马旭郭瑾方雪 松何建委李玉真毕子墨 。3-4-78:王德岳贾良宾谷传昶王浩覃锐牛 兴鑫宁晓雨于海波吕沛远 ÷4-4-56:王少华钟敬魁赵帅于子轩韩尚融 杨海玲王环袁英盖文娟 4-4-78：刘梦尧王皓张爱昌林鹤陈轶哲刘 开祯姜兴伍代真真

实验一、接触角的测定 5号实验楼418、王厚德老师 ❖ 3-4-56：覃东君 高翔 王栋栋 马旭 郭瑾 方雪 松 何建委 李玉真 毕子墨 ❖ 3-4-78：王德岳 贾良宾 谷传昶 王浩 覃锐 牛 兴鑫 宁晓雨 于海波 吕沛远 ❖ 4-4-56：王少华 钟敬魁 赵帅 于子轩 韩尚融 杨海玲 王环 袁英 盖文娟 ❖ 4-4-78：刘梦尧 王皓 张爱昌 林鹤 陈轶哲 刘 开祯 姜兴伍 代真真 2

0 概述 ÷0.1什么是表面活性剂 溶质的浓度对溶剂表面张力的影响有三种： 1)物质的加入会使溶剂表面张力略微升高，属于此类 物质的强电解质有无机盐、酸、碱等； 2)物质的加入会使溶剂的表面张力逐渐下降，如低碳 醇、羧酸等有机化合物； 3)物质少量加入就会使溶剂表面张力急剧下降，但降 到一定程度后，就变得很慢或几乎不下降

0 概述 ❖ 0.1什么是表面活性剂 溶质的浓度对溶剂表面张力的影响有三种： 1）物质的加入会使溶剂表面张力略微升高，属于此类 物质的强电解质有无机盐、酸、碱等； 2）物质的加入会使溶剂的表面张力逐渐下降，如低碳 醇、羧酸等有机化合物； 3）物质少量加入就会使溶剂表面张力急剧下降，但降 到一定程度后，就变得很慢或几乎不下降。 3

75 25 0.1 1o89 图+1各类物质水溶液的浓度。与表面张力。的关系 各类物质水溶液的浓度与表面张力的关系

各类物质水溶液的浓度与表面张力的关系 4

我们把能使溶剂表面张力降低的物质称为 具有表面活性的物质。 像第三类物质那样，加入很少量就能大大降低溶 剂的表面张力，使表面呈现活性状态的物质称为 表面活性剂。 。表面活性剂的加入不仅能明显降低表面张力，而 且它还具有润湿或反润湿，乳化或破乳，起泡或 消泡，及增溶、分散等一系列作用

我们把能使溶剂表面张力降低的物质称为 具有表面活性的物质。 ❖ 像第三类物质那样，加入很少量就能大大降低溶 剂的表面张力，使表面呈现活性状态的物质称为 表面活性剂。 ❖ 表面活性剂的加入不仅能明显降低表面张力，而 且它还具有润湿或反润湿，乳化或破乳，起泡或 消泡，及增溶、分散等一系列作用 5

2.1表面活性剂分子的结构特点 ·表面活性剂分子有两种不同性质的基团所组成，一种 是非极性的亲油基团，另一种是极性的亲水基团。 亲油基 亲水基 图4-2表面活性剂分子模型 图2-2表面活性剂分子模型

2.1 表面活性剂分子的结构特点 ❖ 表面活性剂分子有两种不同性质的基团所组成，一种 是非极性的亲油基团，另一种是极性的亲水基团。 图2-2表面活性剂分子模型 6

表面活性剂的主要亲油基和亲水基 亲油基原子团 亲水基原子团 烷烃基R 羧酸基（脂肪酸基）-COONa 烷基苯基R-O 羟基（多元醇)-OH 烷基酚基R-《仁-O 磺酸基-S0Na 脂肪酸基R-C00 硫酸酯基-0S0Na 0 脂肪酸酰胺基R-CONH 磷酸盐一中(Oa2 脂肪醇基R-0 胺盐、季铵盐N-(CH): 脂肪胺基R-NH 吡啶翁盐-C 氨基酸-MH-CHCH,COONa 烷基酮基R- 甜菜碱-N(CH)CH,C00 :-CHz 氧乙烯基-CHCH0 聚氧丙烯基-0CHCH-0 CH 有机硅类（聚硅氧烷类， 碳化氟类（全氟化和部分腐化)

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极稀溶液 稀溶液 小型胶 表面活性剂达 到形成单分子 膜的最低浓度 (a)极稀溶液 (6)稀溶液 高于临界 临界胶 吸附于水溶液表面的 胶束浓度 叫临界胶束浓 表面活性剂单分子飘 束浓度 000g00g0000g01 度。或者能够 形成胶束的表 面活性剂最低 浓度称为临界 ()临界胶束浓度的溶液 ()大于临界胶束浓度的溶液 胶束浓度。 图4~3表面活性剂的浓度变化和表面活性剂的活动情况的关系 图2-3表面活性剂的浓度变化和表面活性剂的活动情况的关系

图2-3表面活性剂的浓度变化和表面活性剂的活动情况的关系 表面活性剂达 到形成单分子 膜的最低浓度 叫临界胶束浓 度。或者能够 形成胶束的表 面活性剂最低 浓度称为临界 胶束浓度。 极稀溶液 稀溶液 临界胶 束浓度 高于临界 胶束浓度 8

图2-4不同碳链长度的脂肪酸钠对石蜡水界面张力的影响(30℃) 50 1)7碳原子以下，降低表面张 力不明显 2)8~20个碳原子时，脂肪酸 钠盐呈现明显的表面活性。 30 当亲油基为直链或支链烷烃， C12 8~20个碳原子时为合适；当亲 油基为烷基酚或苯基，8~16 10 个碳原子时为宜；若亲油基为 烷基萘基，则烷基数为2个， 2 681012 每个烷基碳原子在3个以上。 C质量%

图2-4不同碳链长度的脂肪酸钠对石蜡-水界面张力的影响（30℃） 1）7碳原子以下，降低表面张 力不明显 2）8~20个碳原子时，脂肪酸 钠盐呈现明显的表面活性。 当亲油基为直链或支链烷烃， 8~20个碳原子时为合适；当亲 油基为烷基酚或苯基， 8~16 个碳原子时为宜；若亲油基为 烷基萘基，则烷基数为2个， 每个烷基碳原子在3个以上。 9

2.2表面活性剂的分类 (1)按亲水基类型分： 根据表面活性剂溶 于水中能否解离，解离成何种离子进行分类 ()表面活性剂溶于水能电离生成离子的叫做 离子型表面活性剂（阴离子、阳离子和两 性表面活性剂。 (b)不能电离的叫非离子型表面活性剂

2.2 表面活性剂的分类 （1）按亲水基类型分： 根据表面活性剂溶 于水中能否解离,解离成何种离子进行分类 (a) 表面活性剂溶于水能电离生成离子的叫做 离子型表面活性剂（阴离子、阳离子和两 性表面活性剂。 (b) 不能电离的叫非离子型表面活性剂。 10