武汉大学：《物理化学》课程教学资源（PPT课件）第十三章 表面化学（5/7）

表面活性剂（Surfactant) 及其应用

表面活性剂（Surfactant） 及其应用

表面活性剂的一般结构 表面活性剂是指能显著降低水的表面张力的一类物质 表面活性剂从结构上看均为两亲分子，即同时具有亲 水的极性基团和憎水的非极性基团。 极性头 8一18C长链烷基等非极性基团

表面活性剂的一般结构 表面活性剂是指能显著降低水的表面张力的一类物质 表面活性剂从结构上看均为两亲分子，即同时具有亲 水的极性基团和憎水的非极性基团。 极性头 8－18C 长链烷基等非极性基团

非极性基团： 1.最常见的是8一18碳的直链烷烃， 或环烃等 如C17H35-,R 等 2.全氟表面活性剂：将上述碳氢链中的氢原子全部用 氟原子取代即可。其疏水作用强于碳氢链，其水溶液 表面张力可低至20mN/m以下 3.硅化合物类：如下所示的聚硅氧烷链疏水性很突出 CH3 CH3 CH3 Si-)4 CH3 CH3 CH3

非极性基团： 1. 最常见的是8－18碳的直链烷烃，或环烃等 如 C17H35－，R－ 等 2. 全氟表面活性剂：将上述碳氢链中的氢原子全部用 氟原子取代即可。其疏水作用强于碳氢链，其水溶液 表面张力可低至20mN/m以下 H3 C C CH3 CH3 Si CH3 CH3 ( ) Si 4 CH3 CH3 O 3. 硅化合物类：如下所示的聚硅氧烷链疏水性很突出

表面活性剂分类 表面活性剂通常采用其极性基团的结构来分类， 阳离子型 离子型 阴离子型 表面活性剂〈 两性型 非离子型 阳离子型和阴离子型的表面活性剂不能混用， 否则可能会发生沉淀而失去活性作用

表面活性剂分类 表面活性剂通常采用其极性基团的结构来分类， 离子型 非离子型 阳离子型 阴离子型 表面活性剂 两性型 阳离子型和阴离子型的表面活性剂不能混用， 否则可能会发生沉淀而失去活性作用

常用表面活性剂 1.阴离子表面活性剂 (1)羧酸盐 RCOO- 例如：肥皂中的表面活性成分硬脂酸钠等 (2)磺酸盐R-S0, 例如：洗衣粉中的十二烷基苯磺酸钠(ABS)等 (3) 硫酸酯盐 R-0S03 (4) 磷酸酯盐 R-0P032-

常用表面活性剂 1.阴离子表面活性剂 (1) 羧酸盐 RCOO－ 例如： 肥皂中的表面活性成分硬脂酸钠等 (2) 磺酸盐 R-SO3 － 例如： 洗衣粉中的十二烷基苯磺酸钠(ABS)等 (3) 硫酸酯盐 R-OSO3 － (4) 磷酸酯盐 R-OPO3 2－

常用表面活性剂 2.阳离子表面活性剂 具有易吸附于一般固体表面及杀菌性两个特点 (1)伯胺盐R-NH十 (2)季胺盐 CH; 季胺盐水溶液具有强杀菌 性，常用作消毒、杀菌剂 例如 C16H33-N+-CH3Br- CH: 十六烷基溴化铵（俗称1631） (3) 吡啶盐 例如C12H25(NC5H5)+

2.阳离子表面活性剂 具有易吸附于一般固体表面及杀菌性两个特点 (1)伯胺盐 R-NH3 ＋ (2)季胺盐 CH3 | 例如 C16H33-N+ -CH3Br－ | CH3 十六烷基溴化铵(俗称1631) (3) 吡啶盐 例如 C12H25(NC5H5) + 常用表面活性剂 季胺盐水溶液具有强杀菌 性，常用作消毒、杀菌剂

常用表面活性剂 3.两性表面活性剂 (1)氨基酸型R-NH,CH2-CH,CO0 洗涤性能良好，常作为特殊洗涤剂 (2)甜菜碱型 CH3 R-N+-CH,COO CH3 去污力强，对纤维有保护作用 (3)卵磷脂类 属天然表面活性剂，常用作食品添加剂

常用表面活性剂 3.两性表面活性剂 (3) 卵磷脂类 属天然表面活性剂，常用作食品添加剂 (1) 氨基酸型 R-NH2CH2-CH2COO－ 洗涤性能良好，常作为特殊洗涤剂 (2)甜菜碱型 CH3 R-N+ -CH2COO￾CH3 去污力强，对纤维有保护作用

4.非离子表面活性剂 亲水基多为聚氧乙烯基构成，由所含氧乙烯基数目控制其亲水性。 稳定性高，与其他类型表面活性剂相容性好，可混合使用 (1)脂肪醇聚氧乙烯醚R-0-(CH,CH,O),H 俗称平平加系列，具良好湿润性能 (2)烷基酚聚氧乙烯醚 Tween 0 Span H(OC2H4)xO O(C2H4O)zH OH O(C2H4O)yH OH (42 王工安足夫水上孵的脂肪酸酯及其聚氧乙烯加成物 Span类及Tween类表面活性剂即属此类 具有低毒的特点，广泛用于医药工业、食品工业以及生化实验

4.非离子表面活性剂 (1)脂肪醇聚氧乙烯醚 R-O-(CH2CH2O)nH 俗称平平加系列，具良好湿润性能 (2)烷基酚聚氧乙烯醚 R-(C6H4 )-O(C2H4O)nH 俗称 OP系列，化学性质稳定，抗氧化性能强 (3)聚氧乙烯烷基酰胺 R-CONH(C2H4O)nH 常用作起泡剂、增粘剂 (4)多元醇型 主要是失水山梨醇的脂肪酸酯及其聚氧乙烯加成物 Span类 及 Tween类表面活性剂即属此类 具有低毒的特点，广泛用于医药工业、食品工业以及生化实验 亲水基多为聚氧乙烯基构成，由所含氧乙烯基数目控制其亲水性。 稳定性高，与其他类型表面活性剂相容性好，可混合使用 O OH OH O OH C O R Span O O O(C2H4O)yH O O(C2H4O)zH C O R H(OC2H4 )x Tween

Gemini 在Gemini表面活性剂中，两个离子头基是靠联接基团通过化 学键而连接的，由此造成了两个表面活性剂单体离子相当紧密的 连接，致使其碳氢链间更容易产生强相互作用，即加强了碳氢链间 的疏水结合力，而且离子头基间的排斥倾向受制于化学键力而被 大大削弱这就是Gemini表面活性剂和单链单头基表面活性剂相 比较，具有高表面活性的根本原因。 长碳链 离子头張 联接基团 离了头基 长碳链

Gemini 在Gemini表面活性剂中,两个离子头基是靠联接基团通过化 学键而连接的,由此造成了两个表面活性剂单体离子相当紧密的 连接,致使其碳氢链间更容易产生强相互作用,即加强了碳氢链间 的疏水结合力,而且离子头基间的排斥倾向受制于化学键力而被 大大削弱这就是Gemini 表面活性剂和单链单头基表面活性剂相 比较,具有高表面活性的根本原因

常用表面活性剂性能参数 1.C20:降低溶液表面张力 20mNml时所需的表面活 C20 性剂浓度， 该值愈小表明表面活性！20mN/m 面的吸附能力愈强。 有效值 2.表面活性剂有效值 能够把水的表面张力 杂质的原因 降低到的最小值。显然， 能把水的表面张力降得愈低，该表面活性剂愈有效

常用表面活性剂性能参数 1. C20 ：降低溶液表面张力 20mN·m-1 时所需的表面活 性剂浓度, 该值愈小表明表面活性剂在界 面的吸附能力愈强。 2. 表面活性剂有效值 能够把水的表面张力 降低到的最小值。显然， 能把水的表面张力降得愈低，该表面活性剂愈有效。 C20 有效值 杂质的原因 20mN/m