表面活性剂的结构与性能
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药剂学第四章表面活性剂
产生固-气/固-液界面吸附
液体表面依靠吸附于体系的溶质以降低自由能活 表面张力
产生液-气/液-液界面吸附
2021/1/12
10
液-液(气)吸附：
溶质分子在界面聚集或反聚集，导致溶液表面张 力的变化。
➢ 溶质浓度的增加导致表面张力的缓慢增加，如无 机电解质与水分子具有良好的亲和力。
➢ 20溶21/1质/12 浓度的增加导致表面张力的缓慢降低，如11低
脂肪 单月 单棕 单硬 三硬 单油 三油 酸 桂酸 榈酸 脂酸 脂酸 酸 酸
性质： Spans20-40有一定水溶性，用作 O/W型乳化剂，随着脂肪酸链长的增加和脂 肪酸基团数量的增多，疏水性变大，
2021S/1/p12ans60以上用作W/O乳剂的乳化剂。酸、36
2.多元醇型
（2） 聚山梨酯：吐温[Tweens] 即聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯
一、基本概念
界面表面分子收到的作用力和
内部分子受到的作用力和不同。
表面张力：微观上表面分子受到垂直指向液体 内部的合力，宏观上液体表面上任何部分单位 长度直线上的收缩力。
表面张力方向：表面张力的方向与液面相切， 并与液面的任何两部分分界线垂直。单位N/m。
2021/1/12
6
一、基本概念 表面自由能：在表面张力作用下，液面发生收缩，
产品有:泊洛沙姆(poloxamer)，商品名普朗尼 克 (Pluronic),。
202性1/1/1质2 ：为淡黄色液体或固体；分子量
34
2.多元醇型
该类表面活性剂为疏水性脂肪酸与亲水性多元 醇如甘油、季戊四醇、失水山梨醇作用生成的 酯。
1
失水
2021/1/12
4 5
山梨醇
染整助剂 第六章 表面活性剂化学结构和性能的关系
（三）疏水基与表面活性剂性能的关系
1、疏水基的疏水性
全氟烃基＞硅氧烷基＞一般碳氢链基 脂肪族烷烃≥环烷烃＞脂肪族烯烃＞脂肪基芳香烃 ＞芳香烃＞带弱亲水基的烃基
2、 疏水基长度的影响
在同一品种的表面活性剂中，随疏水基碳链增长， 其溶解度、cmc减小，降低表面张力的能力增大。
3、疏水基支链的影响
分子大小相同，一般有分支结构的表面活性剂不易形成胶 团，其cmc比直链者高，但有分支者降低表面张力的能力较强， 即γcmc低。 有分支者具较好的润湿、渗透性能，但去污性能较差。
(CH2)7COOK
混合表面活性剂
HLB＝ WaHLBa+WbHLBb
Wa+Wb
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练
习
1、判断下列表面活性剂属哪种类型，并计算HLB值。
C16H33SO3Na C12H25 N(CH3)2 HCl
C12H25OSO3Na
2、30％的Tween20(HLB值为16.7)与63％的Span20 (HLB值为8.6)混合的表面活性剂的HLB值为多少？
（二）亲水基与表面活性剂性质关系
1、亲水基类型与表面活性剂性质的关系
不同亲水基对表面活性剂性能的影响主要在溶解性、化学稳定性、 生物降解性、安全性（毒性）、温和性（刺激性）等方面。
2、亲水基大小与表面活性剂性质关系 3、亲水基位置与表面活性剂性质的关系
亲水基类型与表面活性剂性质的关系
溶解性
离子型表面活性剂水溶性随温度升高而增加，具Krafft点； 非离子表面活性剂水溶性随温度升高而减小，具浊点。
4、疏水基数目的影响
季铵盐正离子表面活性剂中烷基链数目的影响与疏水链分支的 情况相似。
（四）表面活性剂分子大小与其性质的关系
表面活性剂结构与性能的关系
• 亲油基有无支链： 亲油基有无支链：
1.直链的烃基：较好的洗涤、乳 化、分散性能；如：正十二烷基 苯磺酸钠 2.带支链的烃基（不易形成胶 团） ：较好的润湿与渗透性能； 如：四聚丙烯苯磺酸钠
• 亲水基的类型： 亲水基的类型：
非离子的表面活性剂（聚氧乙烯 链型）有较好的洗涤作用、乳化 作用、及分散作用。
表面活性剂降低表面张力的能力与效率 与其结构的关系
在水溶液中，表面活性剂的效率随其亲油性 增强而增强。 一般离子表面活性剂降低表面张力的能力相 互差别不大。亲油基链长不时，非离子的表 面活性剂降低表面张力的能力随聚氧乙烯链长 增加而下降。
表面活性剂的表面性能与其结构的关系
• 分子大小： 分子大小：
同系物中，数目增加，润湿性、 渗透性下降，洗涤作用、分散作 用增强。 C＞8时，表面活性随 碳链的增长而提高；一般C=8~12 C=8~12 时(碳链较短)，润湿、渗透作用 好; C=12~18时（碳链较长）， 洗涤、乳化分散用作好。
• 亲水基的位置： 亲水基的位置：
1.亲水基在亲油基一端：好的乳 化、洗涤性能； 2.亲水基在亲油基中间：润湿、 渗透、起泡性能好。
表面活性剂(第三章)
——非孔性固体表面的部分浸湿：体系的固-气界面被固-液 界面部分取代的过程。 ——多孔性固体表面的浸湿：它的浸湿过程称之为渗透过程， 可与毛细现象联系在一起，当固体表面为高能表面时有利 于渗透过程的进行，另一方面当γSL小时，渗透过程也容 易进行。
杨氏方程
液体对固体的润湿作用
在等温等压条件下，单位面积的液面与固体 表面粘附时对外所作的最大功称为粘附功 (WORK OF ADHESION)，它是液体能否润 湿固体的一种量度。粘附功越大，液体越能润湿 固体，液-固结合得越牢。 在粘附过程中，消失了单位液体表面和固体 表面，产生了单位液-固界面。粘附功就等于这个 过程表面吉布斯自由能变化值的负值。
（3）Based on the nature of the dispersed phase, emulsions can also be classified into three types a) oil-in-water (o/w), b) water-in-oil (w/o), c) oil-in-water-in-oil (o/w/o), water-in-oil –in-water(w/o/w), （4）Distinguishment of the emulsions (鉴定方法) a) Dilution （稀释法） b) Conductivity measurement（电导法） c) Colouration （染料法） d) Refractive index method（散射指数法） e) Filter paper test （滤纸润湿法）
• 2. Stability of Emulsions（乳状液的稳定） • The stabilization the emulsifier does is as follow: • The emulsifier molecules adsorb at the L/L interface as an oriented interfacial film; • 液液界面膜的乳化剂分子 • Reduces the interfacial tension markedly; • 明显减少界面张力 • Decreases the rate of coalescence of the dispersed liquid particles by forming mechanical and/or electrical barriers around them. • 固体粉末的加入
表面活性剂的结构和性能
4. 亲水亲油平衡
确定方法－测定与计算 (2) Davies法
表面活性剂结构和性能的关系
表面活性剂结构和性能的关系
4. 亲水亲油平衡 确定方法－测定与计算
4. 亲水亲油平衡
确定方法－测定与计算 (2) Davies法
表面活性剂结构和性能的关系
4. 亲水亲油平衡 确定方法－测定与计算
同，则一般有分支结构的表面活性剂不易形 成胶团，其cmc比直链者高，但降低表面张 力之能力则较强，即γcmc低。 有分支者具有较好的润湿、渗透性能，但去 污性能较差。
碳氟链是目前能使表面张力达到最低（15〜20 mN • m1)的疏水基，硅氧烷链处于碳氟链和碳氢链之间。
表面活性剂结构和性能的关系
表面活性剂结构和性能的关系
3. 亲水基的结构对性能的影响 (4) 亲水基位置的影响
表面活性剂结构和性能的关系
3. 亲水基的结构对性能的影响 (4) 亲水基位置的影响
磺酸基相对于胺基 在对位时cmc值较邻 位时低，去污能力 强，生物降解性好。 邻位时，润湿性能 好，间位时次之，对 位时润湿性最差。
表面活性剂结构和性能的关系
4. 亲水亲油平衡 确定方法－测定与计算
表面活性剂结构和性能的关系
添加物对表面活性剂性能的影响
4. 亲水亲油平衡 混合表面性剂的HLB值 一般认为，HLB值具有加和性，因而可以预测一种混合表 面活性剂的HLB值 结果并不非常严谨，但大多数表面活性剂的HLB值数据表 明，偏差很少有大于1〜2个HLB单位的，而且在许多情况 下远远小于此数值，因此加和性仍可应用。 使用混合表面活性剂时，可用混合表面活性剂的HLB计算 式。
表面活性剂应用导论-第2章表面活性剂的作用原理
浓度越大。 如：
1-十四烷基硫酸钠， CMC：2.4×10-3 mol/L 2-十四烷基硫酸钠， CMC：3.3×10-3 mol/L 3-十四烷基硫酸钠， CMC：4.3×10-3 mol/L 4-十四烷基硫酸钠， CMC：5.2×10-3 mol/L
2.1.4 影响临界胶束浓度的因素
4）碳氢链中其它取代基的影响 随着碳氢链中极性基团数量的增加、亲水性的 提高，表面活性剂的临界胶束浓度增大。
2.1.4 影响临界胶束浓度的因素
8）无机强电解质对胶束形成的影响 无机盐的添加会使离子型表面活性剂的临界胶束
浓度降低，而对非离子型表面活性剂则影响不 大。
2.1.5 胶束的形状和大小
表面活性剂是两亲分子。溶解在水中达一定浓 度时，其非极性部分会自聚，形成聚集体，使憎 水基向里、亲水基向外，这种多分子聚集体称为 胶束。随着亲水基不同和浓度不同，形成的胶束 可呈现球状、棒状、层状或块状等多种形状。
表面活性剂应用导论—第2章
• 轻化工程专业 • 丁斌
第2章 表面活性剂的基本原理
2.1 表面活性剂胶束 2.2 表面活性剂结构与性能的关系
2.1.1 自聚
表面活性剂在界面上吸附一般为单分子层，当 表面吸附达到饱和时， 表面活性剂分子不能继 续在表面富集，而疏水基的疏水作用仍竭力促 使其逃离水环境，为满足这个条件，表面活性 剂分子在溶液内自聚，即疏水基向里靠在一起 形成内核，远离水环境；而亲水基朝外与水相 接触。
性剂，比相同碳原子(CH2基团)数的直链化合 物的临界胶束浓度大得多。 如：
二正辛基琥珀酸酯磺酸钠，CMC：6.8×10-4 mol/L 二(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠，CMC：2.5×10-3
mol/L
2.1.4 影响临界胶束浓度的因素
1-十四烷基硫酸钠， CMC：2.4×10-3 mol/L 2-十四烷基硫酸钠， CMC：3.3×10-3 mol/L 3-十四烷基硫酸钠， CMC：4.3×10-3 mol/L 4-十四烷基硫酸钠， CMC：5.2×10-3 mol/L
2.1.4 影响临界胶束浓度的因素
4）碳氢链中其它取代基的影响 随着碳氢链中极性基团数量的增加、亲水性的 提高，表面活性剂的临界胶束浓度增大。
2.1.4 影响临界胶束浓度的因素
8）无机强电解质对胶束形成的影响 无机盐的添加会使离子型表面活性剂的临界胶束
浓度降低，而对非离子型表面活性剂则影响不 大。
2.1.5 胶束的形状和大小
表面活性剂是两亲分子。溶解在水中达一定浓 度时，其非极性部分会自聚，形成聚集体，使憎 水基向里、亲水基向外，这种多分子聚集体称为 胶束。随着亲水基不同和浓度不同，形成的胶束 可呈现球状、棒状、层状或块状等多种形状。
表面活性剂应用导论—第2章
• 轻化工程专业 • 丁斌
第2章 表面活性剂的基本原理
2.1 表面活性剂胶束 2.2 表面活性剂结构与性能的关系
2.1.1 自聚
表面活性剂在界面上吸附一般为单分子层，当 表面吸附达到饱和时， 表面活性剂分子不能继 续在表面富集，而疏水基的疏水作用仍竭力促 使其逃离水环境，为满足这个条件，表面活性 剂分子在溶液内自聚，即疏水基向里靠在一起 形成内核，远离水环境；而亲水基朝外与水相 接触。
性剂，比相同碳原子(CH2基团)数的直链化合 物的临界胶束浓度大得多。 如：
二正辛基琥珀酸酯磺酸钠，CMC：6.8×10-4 mol/L 二(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠，CMC：2.5×10-3
mol/L
2.1.4 影响临界胶束浓度的因素
表面活性剂的作用原理
定性。
疏水基团
疏水基团是表面活性剂分子中 与水分子排斥的部分，通常为 非极性烃基，如烷基、芳基等。
疏水基团的作用是与油污、油 脂等有机物结合，形成胶束或 乳浊液，从而将油污、油脂等 从表面分离。
疏水基团的性质决定了表面活 性剂的油溶性、去污能力和乳 化性能。
亲水亲油平衡值（HLB）
HLB值是衡量表面活性剂分子中亲水基团和疏水 基团平衡程度的数值。
04
表面活性剂的实际应用
洗涤剂
总结词
表面活性剂在洗涤剂中起到关键作用，能够降低水的表面张力，使污渍与织物 分离，从而达到清洁效果。
详细描述
洗涤剂中的表面活性剂能够降低水的表面张力，使水能够更好地渗透到纤维中， 将污渍从织物上彻底清洁掉。此外，表面活性剂还能包裹污渍，使其在洗涤过 程中容易随水流走，从而达到清洁效果。
的特性，两性离子型表面活性剂具有较好的适应性，应用范围广泛。
02
表面活性剂的分子结构与性质
亲水基团
亲水基团是表面活性剂分子中能 够与水分子结合的部分，通常为 极性基团，如羟基、羧基、氨基
等。
亲水基团通过与水分子结合，使 表面活性剂分子在水中溶解并分 散，形成单分子膜，降低水的表
面张力。
亲水基团的数量和性质决定了表 面活性剂的亲水性、溶解度和稳
详细描述
在制药领域中，表面活性剂可以作为药物载体，将药 物包裹在稳定的胶束中或形成脂质体，从而提高药物 的稳定性和生物利用度。在生物技术领域中，表面活 性剂可以作为生物传感器的敏感膜材料，检测生物分 子或细胞的存在和活性。此外，表面活性剂还可以用 于制备纳米材料和自组装膜等先进材料。
THANKS感谢观看 Nhomakorabea表面活性剂的作用原理
• 表面活性剂的定义与分类 • 表面活性剂的分子结构与性质 • 表面活性剂的作用原理 • 表面活性剂的实际应用
疏水基团
疏水基团是表面活性剂分子中 与水分子排斥的部分，通常为 非极性烃基，如烷基、芳基等。
疏水基团的作用是与油污、油 脂等有机物结合，形成胶束或 乳浊液，从而将油污、油脂等 从表面分离。
疏水基团的性质决定了表面活 性剂的油溶性、去污能力和乳 化性能。
亲水亲油平衡值（HLB）
HLB值是衡量表面活性剂分子中亲水基团和疏水 基团平衡程度的数值。
04
表面活性剂的实际应用
洗涤剂
总结词
表面活性剂在洗涤剂中起到关键作用，能够降低水的表面张力，使污渍与织物 分离，从而达到清洁效果。
详细描述
洗涤剂中的表面活性剂能够降低水的表面张力，使水能够更好地渗透到纤维中， 将污渍从织物上彻底清洁掉。此外，表面活性剂还能包裹污渍，使其在洗涤过 程中容易随水流走，从而达到清洁效果。
的特性，两性离子型表面活性剂具有较好的适应性，应用范围广泛。
02
表面活性剂的分子结构与性质
亲水基团
亲水基团是表面活性剂分子中能 够与水分子结合的部分，通常为 极性基团，如羟基、羧基、氨基
等。
亲水基团通过与水分子结合，使 表面活性剂分子在水中溶解并分 散，形成单分子膜，降低水的表
面张力。
亲水基团的数量和性质决定了表 面活性剂的亲水性、溶解度和稳
详细描述
在制药领域中，表面活性剂可以作为药物载体，将药 物包裹在稳定的胶束中或形成脂质体，从而提高药物 的稳定性和生物利用度。在生物技术领域中，表面活 性剂可以作为生物传感器的敏感膜材料，检测生物分 子或细胞的存在和活性。此外，表面活性剂还可以用 于制备纳米材料和自组装膜等先进材料。
THANKS感谢观看 Nhomakorabea表面活性剂的作用原理
• 表面活性剂的定义与分类 • 表面活性剂的分子结构与性质 • 表面活性剂的作用原理 • 表面活性剂的实际应用
第十讲 表面活性剂
（6）加入无机盐（中性） 非离子SAa：不明显；
离子SAa： Γ 显著增大。
更多反离子进入吸附层削弱表面活性剂离子间电性排斥，排列紧密。
四、表面活性剂溶液在表面上的吸附
2、各种物理化学因素对吸附的影响
B 对降低表面张力能力的影响 （1）由表面吸附的分子性质和密度决定；
（更主要）SAa类型： cm （c 离子 ） cm （c 非离子）
张力，电导，渗透压，界面张力，洗涤作用）在溶液 达到一定浓度后就偏离一般强电解质溶液的规律（即 使对于离子型SAa）且各种性质都在一个相当窄的范 围内发生突变。（20世纪Mcbain研究羧酸盐与NaCl 溶液差异）
二、表面活性剂溶液的物理化学特性
十二烷基硫酸钠水溶液的一些物理化学性质
二、表面活性剂溶液的物理化学特性
T Kc
Γm 1Kc
常写作：
c 1 c Γ ΓmK Γm
c Γ
～ c 做图
极限吸附量 = 斜率 –1（一般不采用此法求）
四、表面活性剂溶液在表面上的吸附
1、吸附层结构与状态
C12SO4Na：2.1 nm ×（0.47 ～ 0.5 nm）
平躺时：1nm2以上 直立时：0.25nm2
C12H25O(C2H4O)nH
三、Gibbs吸附公式对各种SAa溶液之应用
维持盐浓度不变 则： dlnaNa 0
此时： d RΓ T A dln a A 1RT形式
同时：过量电解质的加入使溶液离子强度大致恒定，则 f 基本恒定。
此时： da l ndln cdln f
公式中可用浓度 c 代替活度 a 。
三、Gibbs吸附公式对各种SAa溶液之应用
（2）硅SAa （3）高分子SAa
一、表面活性剂的结构特征与类型
离子SAa： Γ 显著增大。
更多反离子进入吸附层削弱表面活性剂离子间电性排斥，排列紧密。
四、表面活性剂溶液在表面上的吸附
2、各种物理化学因素对吸附的影响
B 对降低表面张力能力的影响 （1）由表面吸附的分子性质和密度决定；
（更主要）SAa类型： cm （c 离子 ） cm （c 非离子）
张力，电导，渗透压，界面张力，洗涤作用）在溶液 达到一定浓度后就偏离一般强电解质溶液的规律（即 使对于离子型SAa）且各种性质都在一个相当窄的范 围内发生突变。（20世纪Mcbain研究羧酸盐与NaCl 溶液差异）
二、表面活性剂溶液的物理化学特性
十二烷基硫酸钠水溶液的一些物理化学性质
二、表面活性剂溶液的物理化学特性
T Kc
Γm 1Kc
常写作：
c 1 c Γ ΓmK Γm
c Γ
～ c 做图
极限吸附量 = 斜率 –1（一般不采用此法求）
四、表面活性剂溶液在表面上的吸附
1、吸附层结构与状态
C12SO4Na：2.1 nm ×（0.47 ～ 0.5 nm）
平躺时：1nm2以上 直立时：0.25nm2
C12H25O(C2H4O)nH
三、Gibbs吸附公式对各种SAa溶液之应用
维持盐浓度不变 则： dlnaNa 0
此时： d RΓ T A dln a A 1RT形式
同时：过量电解质的加入使溶液离子强度大致恒定，则 f 基本恒定。
此时： da l ndln cdln f
公式中可用浓度 c 代替活度 a 。
三、Gibbs吸附公式对各种SAa溶液之应用
（2）硅SAa （3）高分子SAa
一、表面活性剂的结构特征与类型
【大学】表面活性剂(5)
.
2.3 阳离子表面活性剂
2.3.1阳离子表面活性剂的概述 • 阳离子表面活性剂主要是含氮的有机胺衍
生物，由于分子中的氮原子含有孤对电子， 故能以氢键与酸分子中的氢结合，使氮基 带上正电荷。因此，他们在酸性介质中才 具有良好的表面活性剂；而在碱性介质中 容易析出而失去表面活性，除了含氮阳离 子表面活性剂外，还有一部分含硫、磷、 砷等元素的阳离子表面活性剂。
亲核加成反应, 反应中叔胺的氮原子上有一 对孤对电子, 它易进攻环氧树脂的环氧基团, 使之发生开环加成反应:
.
.
环氧树脂与十六叔胺在酸性介质中的反应方程式如下:
.
2.3.4 阳离子表面活性剂的应用特点
• 与各种类型表面活性剂相比，阳离子表面活
性剂的调整作用最突出，杀菌作用最强，尽
管有去污力差，起泡性差，配伍性差、刺激
性大，价格昂贵等缺点。
• 阳离子表面活性剂不直接与阴离子表面活性
剂配伍，只能作为调理剂组分或杀菌剂来使
用。阳离子表面活性剂在液体洗涤剂中作为
辅助表面活性剂（配方用量很少的调理剂组
分）一般用于较高档次产品，主要用于洗发
香波。作为调整剂组分在高档次液体洗涤剂
洗发香波中不是其他类型表面活性剂所能替
代的。
.
•HLB值是用来衡量表面活性剂分子中的亲水基团和亲油基 团对整个分子所做贡献大小的物理量，是选择表面活性剂的 一个经验值。
•将表面活性剂分子结构分解为一些基团，每一基团对HLB 值均有确定的贡献。由实验可测得各种基团的HLB值，将基 团的HLB值带入公式即可计算表面活性剂分子的HLB值。
HLB=7+∑(亲水基团数) － ∑(亲油基团数)
•HLB值越大，亲水性越大； HLB值越小，亲油性越大。
2.3 阳离子表面活性剂
2.3.1阳离子表面活性剂的概述 • 阳离子表面活性剂主要是含氮的有机胺衍
生物，由于分子中的氮原子含有孤对电子， 故能以氢键与酸分子中的氢结合，使氮基 带上正电荷。因此，他们在酸性介质中才 具有良好的表面活性剂；而在碱性介质中 容易析出而失去表面活性，除了含氮阳离 子表面活性剂外，还有一部分含硫、磷、 砷等元素的阳离子表面活性剂。
亲核加成反应, 反应中叔胺的氮原子上有一 对孤对电子, 它易进攻环氧树脂的环氧基团, 使之发生开环加成反应:
.
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环氧树脂与十六叔胺在酸性介质中的反应方程式如下:
.
2.3.4 阳离子表面活性剂的应用特点
• 与各种类型表面活性剂相比，阳离子表面活
性剂的调整作用最突出，杀菌作用最强，尽
管有去污力差，起泡性差，配伍性差、刺激
性大，价格昂贵等缺点。
• 阳离子表面活性剂不直接与阴离子表面活性
剂配伍，只能作为调理剂组分或杀菌剂来使
用。阳离子表面活性剂在液体洗涤剂中作为
辅助表面活性剂（配方用量很少的调理剂组
分）一般用于较高档次产品，主要用于洗发
香波。作为调整剂组分在高档次液体洗涤剂
洗发香波中不是其他类型表面活性剂所能替
代的。
.
•HLB值是用来衡量表面活性剂分子中的亲水基团和亲油基 团对整个分子所做贡献大小的物理量，是选择表面活性剂的 一个经验值。
•将表面活性剂分子结构分解为一些基团，每一基团对HLB 值均有确定的贡献。由实验可测得各种基团的HLB值，将基 团的HLB值带入公式即可计算表面活性剂分子的HLB值。
HLB=7+∑(亲水基团数) － ∑(亲油基团数)
•HLB值越大，亲水性越大； HLB值越小，亲油性越大。
表面活性剂
2.起昙与昙点
对聚氧乙烯型非离子表面活性剂，温度升
高可导致聚氧乙烯链与水之间的氢键断裂， 当温度上升到一定程度时，聚氧乙烯链可 发生强烈的脱水和收缩，使增溶空间减小， 增溶能力下降，表面活剂溶解度急剧下降 和析出，溶液出现混浊，此现象称为起昙， 此时温度称为昙点(或浊点）。 在聚氧乙烯链相同时，碳氢链越长，浊点 越低；在碳氢链长相同时，聚氧乙烯链越 长则浊点越高。
般用作水/油乳剂的乳化剂。用于搽剂，软 膏，亦可作为乳剂的辅助乳化剂。
（二）多元醇型
3. 聚山梨酯(polysorbate)：吐温[Tweens]
即聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯 脱水山梨醇脂肪酸酯+环氧乙烷→Tweens(亲水
性化合物)。因也有一次和二次脱水，故为混合 物。 脂肪酸品种和数量不同分为：
当温度升高至某一温度时，离子表面活性
剂在水中的溶解度急剧升高， 该温度称为 krafft点， 相对应的溶解度即为该离子表 面活性剂的临界胶束浓度(CMC)。
krafft点是离子表面活性剂的特征值， krafft点越高，则CMC越小。
krafft点亦是离子表面活性剂应用温度的 下限，即只有高于krafft点，表面活性剂才 能更大地发挥作用。
（一）阴离子表面活性剂
2、硫酸化物：
①通式：R· SO3-M+ O· ②分类：硫酸化油(硫酸化蓖麻油称土耳其红 油)；高级脂肪醇硫酸脂(十二烷基硫酸钠) 。 ③性质：可与水混溶，为无刺激的去污剂和 润湿剂；乳化性很强，稳定、耐酸、钙， 易与一些高分子阳离子药物发生沉淀。 ④应用：代替肥皂洗涤皮肤；有一定刺激性， 主要用于外用软膏的乳化剂。有时也用于 片剂等固体制剂的润湿剂或增溶剂。
Tween -20 -40 -60 -65 -80 -85 三油 脂肪酸 单月桂 单棕榈 单硬脂 三硬脂 单油
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这类表面活性剂的分子结构中同时具有正、负电荷基团，在 不同pH值介质中可表现出阳离子或阴离子表面活性剂的性质。
①分类及常用品种: 卵磷脂（豆磷脂、蛋磷脂）：是一类天然表面活性剂，组成复杂，
可用于静注用乳剂与脂质体的制备。
阴离子部分—磷酸型；阳离子部分—季胺盐类
合成活性剂：阴离子部分主要是羧酸盐，其阳离子部分分为： 氨基酸型——胺盐（RN＋H2CH2CH2COO－）
2）聚氧乙烯脂肪醇醚
系聚乙二醇与脂肪醇缩合而成的醚。 通式：R· (CH2O CH2)nH。 O·
以科技为动力 以环境为己任
④聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物
通式：HO(C2H4O)a-(C3H6O)b-(C2H4O)cH，是各种不同分
子量的聚氧乙烯（亲水基）与聚氧丙烯（亲油基）的 嵌段共聚物，其中a为化合物总量的10～80％，b至少 为15。本品又称泊洛沙姆(poloxamer)，商品名普郎尼 克(Pluronic)。
①通式：脂肪族磺酸化物 R· 3-M+ 和烷基芳基磺 SO
酸化物 RC6H5SO3－M＋
②分类：脂肪族磺酸化物；烷基芳基磺酸化物，如
十二烷基苯磺酸钠（常用洗涤剂）；
③性质：水溶性及耐酸、耐钙、镁盐性比硫酸化物
差，但不易水解。
④应用： 用作胃肠脂肪的乳化剂和单脂肪酸甘油
酸的增溶剂；较好的洗涤剂。
以科技为动力 以环境为己任
临界胶束浓度(critical micelle concentration)
以科技为动力 以环境为己任
临界胶束浓度的测定方法
CMC的测定
1.表面张力法：以表面张力对浓度的 对数作图，曲线的转折点即为CMC 值。适合于离子表面活性剂和非离 子型表面活性剂。 2.电导法：以表面活性剂溶液的摩尔 电导率对浓度或浓度的平方根作图， 曲线的转折点即CMC值。适合于离 子表面活性剂。 3.染料法：表面活性剂溶液增溶染料 前后吸收光谱的变化。 4.光散射法：胶束形成与散射光强度 成正比。
以科技为动力 以环境为己任
2.起泡作用 “泡”就是由液体薄膜包围着气体。有的表面 活性剂和水可以形成一定强度的薄膜，包围着空 气而形成泡沫，用于浮游选矿、泡沫灭火和洗涤 去污等，这种活性剂称为起泡剂。 也有时要使用消泡剂，在制糖、制中药过程 中泡沫太多，要加入适当的表面活性剂降低薄膜 强度，消除气泡，防止事故。
③聚氧乙烯型：
1）聚氧乙烯脂肪酸酯
• 系聚乙二醇与长链脂肪酸缩合而成的酯。 • 通式：RCOOCH2(CH2OCH2)nCH2OH，商品名为卖泽(Myrij)， 如聚氧乙烯40硬脂酸酯(polyoxyl 40 stearate)。 • 应用：具有较强水溶性，乳化能力强，作增溶剂和油/水 型乳化剂。
（一）阴离子表面活性剂
RCOONa
羧酸盐
R-OSO3Na 硫酸酯盐 阴离子表面活性剂 R-SO3Na 磺酸盐
R-OPO3Na2 磷酸酯盐
以科技为动力 以环境为己任
（一）阴离子表面活性剂
这类表面活性剂起表面活性作用的部分是阴离子。
1.高级脂肪酸盐
①系肥皂类：通式：(RCOO-)nMn＋，如硬脂酸钠、镁等。
庚基乙二醇十二烷基醚的表 面张力与浓度的关系
十二烷基磺酸水溶液的 电导率与浓度的关系 以科技为动力 以环境为己任
（2）亲水亲油平衡
表面活性剂都是两亲分子，由于亲水和亲油 基团的不同，很难用相同的单位来衡量，所以 Griffin提出了用一个相对的值即HLB值来表示表面 活性物质的亲水性。对非离子型的表面活性剂， HLB的计算公式为：
1、结构：含有一个五价氮原子。 胺盐型，通式：[RNH3+]X-，[R2NH2+]X-，如氯苄甲乙胺； 季铵盐型，通式：[R1R2N+R3R4]X-，如新洁尔灭。 2、特点：良好的表面活性作用，具有很强的杀菌作用。
3、应用：杀菌、防腐、皮肤、粘膜手术器械的消毒。
4、常用品种：
以科技为动力 以环境为己任
（4）表面活性剂的基本作用 表面活性剂的基本作用，主要有五个方面： 1.润湿作用 表面活性剂可以降低液体表面张力，改变接 触角的大小，从而达到所需的目的。 例如，要农药润湿带蜡的植物表面，要在农 药中加表面活性剂； 如果要制造防水材料，就要在表面涂憎水的 表面活性剂，使接触角大于90°。
（聚氧乙烯脱水山梨醇单棕榈酸酯）,Tween 60（聚氧乙烯脱水山 梨醇单硬脂酸酯）,Tween 80（聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸 酯）,Tween 85（聚氧乙烯脱水山梨醇三油酸酯）。
应用：粘稠性黄色液体，亲水性化合物，为水溶性表面活性剂，
用作增溶剂、乳化剂、分散剂和润湿剂。
以科技为动力 以环境为己任
表面活性剂的结构与性能
以科技为动力 以环境为己任
第一章 表面活性剂分类及性质
表面活性剂的基本概念 表面活性剂的基本性质 表面活性剂的主要分类 表面活性剂的主要作用
以科技为动力 以环境为己任
1. 表面活性剂的基本概念
• 表面张力（σ）：使液体表面分子向内收缩至最小面积的 这种力； • 表面活性剂(surfactant) ：具有很强表面活性、能使液体 的表面张力显著下降的物质； • 结构特征：“双亲”结构：
烷基酚聚氧乙烯醚 非离子表面活性剂
R2N-(C2H4O)nH
聚氧乙烯烷基胺
R-CONH(C2H4O)nH
聚氧乙烯烷基酰胺
R-COOCH2(CHOH)3H
多元醇型
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（四）非离子表面活性剂
在水溶液中不是解离状态故称之为非离子表面活性剂。
1、结构组成：
①亲水基团 (甘油、聚乙二醇、山梨醇)； ②亲油基团(长链脂肪酸、长链脂肪醇、烷基或芳基)；
应用：HLB 3～4，表面活性弱，用作W/O型辅助乳化剂。
②多元醇型 ⑴蔗糖脂肪酸酯(sucrose esters, SE)
简称蔗糖酯， 是蔗糖和脂肪酸反应生成的一大类化合物，分为单 酯、二酯、三酯及多酯。
性质：溶于丙二醇、乙醇，但不溶于水和油；在酸、碱及酶等作用下
易水解成蔗糖和脂肪酸。
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⑶聚山梨酯(polysorbate)：
O CH 2 OOCR
脱水山梨醇脂肪酸酯+环氧乙烷
→聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯 (吐温, Tween)
H(C 2 H 4 O)xO
O(C 2 H 4 O)yH O(C 2 H 4 O)zH
品种:Tween 20（聚氧乙烯脱水山梨醇单月桂酸酯）,Tween 40
HLB值=
亲水基质量 亲水基质量+憎水基质量
×100/5
例如：石蜡无亲水基，所以HLB=0 聚乙二醇，全部是亲水基，HLB=20。 其余非离子型表面活性剂的HLB值介于0～20之间。
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（2）亲水亲油平衡 根据需要，可根据HLB值选择合适的表面活性剂。 例如：HLB值在2～6之间，可作油包水型的乳化剂； 8～10之间作润湿剂；12～18之间作为水包油型乳化 剂。 HLB值 0 2 4 6 | |———| 8 10 12 14 |——| |——| 16 18 20 |——| |
性质：为淡黄色液体或固体，分子量1000～14000，
HLB 0.5～30，具有乳化、润湿、分散、起泡和消泡等
多种优良性能，但增溶能力较弱。
应用：新型的优良乳化剂、增溶剂。
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3.表面活性剂基本性质 （1）胶束(micelle)及临界胶束浓度
表面活性剂是两亲分子。溶解在水中达一定浓度时， 其非极性部分会自相结合，形成聚集体，使憎水基向里、 亲水基向外，这种多分子聚集体称为胶束。 随着亲水基不同和浓度不同，形成的胶束可呈现棒 状、层状或球状等多种形状。
②分类：一价金属皂(钾、钠皂)；二价或多价皂(铅、钙、
铝皂)；有机胺皂(三乙醇胺皂)。
③性质：具有良好的乳化能力，易被酸及多价盐破坏，
电解质使之盐析。
④应用：具有一定的刺激性，只供外用。
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2.硫酸化物：
①通式：R· SO3-M+硫酸化油,高级脂肪醇硫酸酯类。 O· ②分类：硫酸化油，如硫酸化蓖麻油，俗称土耳其红
以科技为动力 以环境为己任
（1）胶束(micelle)
以科技为动力 以环境为己任
（1）胶束(micelle)
以科技为动力 以环境为己任
（1）胶束(micelle)
以科技为动力 以环境为己任
（1）临界胶束浓度(critical micelle concentration) 临界胶束浓度简称CMC
甜菜碱型——季铵盐（RN＋(CH3)2CH2COO－）
②性质： 碱性水溶液中呈阴离子性质，起泡性良好、去污力亦强；
酸性水溶液中呈阳离子性质，杀菌力很强，毒性小。
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(四) 非离子 型表面活 性剂
R-O-(CH2CH2O)nH
脂肪醇聚氧乙烯醚
R-(C6H4)-O(C2H4O)nH
表面活性剂在水中随着浓度增大，表面上聚集的活性 剂分子形成定向排列的紧密单分子层，多余的分子在体相 内部也三三两两的以憎水基互相靠拢，聚集在一起形成胶 束，这开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。 这时溶液性质与理想性质发生偏离，在表面张力对浓 度绘制的曲线上会出现转折。继续增加活性剂浓度，表面 张力不再降低，而体相中的胶束不断增多、增大。
榈酸酯)；span60（脱水山梨醇单硬脂酸酯）；span65（脱水山梨醇
三硬脂酸酯）；span80（脱水山梨醇单油酸酯）；span85（脱水山梨
醇三油酸酯）。
应用：粘稠白色至黄色的油状液体或蜡状固体，亲油性较强，
①分类及常用品种: 卵磷脂（豆磷脂、蛋磷脂）：是一类天然表面活性剂，组成复杂，
可用于静注用乳剂与脂质体的制备。
阴离子部分—磷酸型；阳离子部分—季胺盐类
合成活性剂：阴离子部分主要是羧酸盐，其阳离子部分分为： 氨基酸型——胺盐（RN＋H2CH2CH2COO－）
2）聚氧乙烯脂肪醇醚
系聚乙二醇与脂肪醇缩合而成的醚。 通式：R· (CH2O CH2)nH。 O·
以科技为动力 以环境为己任
④聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物
通式：HO(C2H4O)a-(C3H6O)b-(C2H4O)cH，是各种不同分
子量的聚氧乙烯（亲水基）与聚氧丙烯（亲油基）的 嵌段共聚物，其中a为化合物总量的10～80％，b至少 为15。本品又称泊洛沙姆(poloxamer)，商品名普郎尼 克(Pluronic)。
①通式：脂肪族磺酸化物 R· 3-M+ 和烷基芳基磺 SO
酸化物 RC6H5SO3－M＋
②分类：脂肪族磺酸化物；烷基芳基磺酸化物，如
十二烷基苯磺酸钠（常用洗涤剂）；
③性质：水溶性及耐酸、耐钙、镁盐性比硫酸化物
差，但不易水解。
④应用： 用作胃肠脂肪的乳化剂和单脂肪酸甘油
酸的增溶剂；较好的洗涤剂。
以科技为动力 以环境为己任
临界胶束浓度(critical micelle concentration)
以科技为动力 以环境为己任
临界胶束浓度的测定方法
CMC的测定
1.表面张力法：以表面张力对浓度的 对数作图，曲线的转折点即为CMC 值。适合于离子表面活性剂和非离 子型表面活性剂。 2.电导法：以表面活性剂溶液的摩尔 电导率对浓度或浓度的平方根作图， 曲线的转折点即CMC值。适合于离 子表面活性剂。 3.染料法：表面活性剂溶液增溶染料 前后吸收光谱的变化。 4.光散射法：胶束形成与散射光强度 成正比。
以科技为动力 以环境为己任
2.起泡作用 “泡”就是由液体薄膜包围着气体。有的表面 活性剂和水可以形成一定强度的薄膜，包围着空 气而形成泡沫，用于浮游选矿、泡沫灭火和洗涤 去污等，这种活性剂称为起泡剂。 也有时要使用消泡剂，在制糖、制中药过程 中泡沫太多，要加入适当的表面活性剂降低薄膜 强度，消除气泡，防止事故。
③聚氧乙烯型：
1）聚氧乙烯脂肪酸酯
• 系聚乙二醇与长链脂肪酸缩合而成的酯。 • 通式：RCOOCH2(CH2OCH2)nCH2OH，商品名为卖泽(Myrij)， 如聚氧乙烯40硬脂酸酯(polyoxyl 40 stearate)。 • 应用：具有较强水溶性，乳化能力强，作增溶剂和油/水 型乳化剂。
（一）阴离子表面活性剂
RCOONa
羧酸盐
R-OSO3Na 硫酸酯盐 阴离子表面活性剂 R-SO3Na 磺酸盐
R-OPO3Na2 磷酸酯盐
以科技为动力 以环境为己任
（一）阴离子表面活性剂
这类表面活性剂起表面活性作用的部分是阴离子。
1.高级脂肪酸盐
①系肥皂类：通式：(RCOO-)nMn＋，如硬脂酸钠、镁等。
庚基乙二醇十二烷基醚的表 面张力与浓度的关系
十二烷基磺酸水溶液的 电导率与浓度的关系 以科技为动力 以环境为己任
（2）亲水亲油平衡
表面活性剂都是两亲分子，由于亲水和亲油 基团的不同，很难用相同的单位来衡量，所以 Griffin提出了用一个相对的值即HLB值来表示表面 活性物质的亲水性。对非离子型的表面活性剂， HLB的计算公式为：
1、结构：含有一个五价氮原子。 胺盐型，通式：[RNH3+]X-，[R2NH2+]X-，如氯苄甲乙胺； 季铵盐型，通式：[R1R2N+R3R4]X-，如新洁尔灭。 2、特点：良好的表面活性作用，具有很强的杀菌作用。
3、应用：杀菌、防腐、皮肤、粘膜手术器械的消毒。
4、常用品种：
以科技为动力 以环境为己任
（4）表面活性剂的基本作用 表面活性剂的基本作用，主要有五个方面： 1.润湿作用 表面活性剂可以降低液体表面张力，改变接 触角的大小，从而达到所需的目的。 例如，要农药润湿带蜡的植物表面，要在农 药中加表面活性剂； 如果要制造防水材料，就要在表面涂憎水的 表面活性剂，使接触角大于90°。
（聚氧乙烯脱水山梨醇单棕榈酸酯）,Tween 60（聚氧乙烯脱水山 梨醇单硬脂酸酯）,Tween 80（聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸 酯）,Tween 85（聚氧乙烯脱水山梨醇三油酸酯）。
应用：粘稠性黄色液体，亲水性化合物，为水溶性表面活性剂，
用作增溶剂、乳化剂、分散剂和润湿剂。
以科技为动力 以环境为己任
表面活性剂的结构与性能
以科技为动力 以环境为己任
第一章 表面活性剂分类及性质
表面活性剂的基本概念 表面活性剂的基本性质 表面活性剂的主要分类 表面活性剂的主要作用
以科技为动力 以环境为己任
1. 表面活性剂的基本概念
• 表面张力（σ）：使液体表面分子向内收缩至最小面积的 这种力； • 表面活性剂(surfactant) ：具有很强表面活性、能使液体 的表面张力显著下降的物质； • 结构特征：“双亲”结构：
烷基酚聚氧乙烯醚 非离子表面活性剂
R2N-(C2H4O)nH
聚氧乙烯烷基胺
R-CONH(C2H4O)nH
聚氧乙烯烷基酰胺
R-COOCH2(CHOH)3H
多元醇型
以科技为动力 以环境为己任
（四）非离子表面活性剂
在水溶液中不是解离状态故称之为非离子表面活性剂。
1、结构组成：
①亲水基团 (甘油、聚乙二醇、山梨醇)； ②亲油基团(长链脂肪酸、长链脂肪醇、烷基或芳基)；
应用：HLB 3～4，表面活性弱，用作W/O型辅助乳化剂。
②多元醇型 ⑴蔗糖脂肪酸酯(sucrose esters, SE)
简称蔗糖酯， 是蔗糖和脂肪酸反应生成的一大类化合物，分为单 酯、二酯、三酯及多酯。
性质：溶于丙二醇、乙醇，但不溶于水和油；在酸、碱及酶等作用下
易水解成蔗糖和脂肪酸。
以科技为动力 以环境为己任
⑶聚山梨酯(polysorbate)：
O CH 2 OOCR
脱水山梨醇脂肪酸酯+环氧乙烷
→聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯 (吐温, Tween)
H(C 2 H 4 O)xO
O(C 2 H 4 O)yH O(C 2 H 4 O)zH
品种:Tween 20（聚氧乙烯脱水山梨醇单月桂酸酯）,Tween 40
HLB值=
亲水基质量 亲水基质量+憎水基质量
×100/5
例如：石蜡无亲水基，所以HLB=0 聚乙二醇，全部是亲水基，HLB=20。 其余非离子型表面活性剂的HLB值介于0～20之间。
以科技为动力 以环境为己任
（2）亲水亲油平衡 根据需要，可根据HLB值选择合适的表面活性剂。 例如：HLB值在2～6之间，可作油包水型的乳化剂； 8～10之间作润湿剂；12～18之间作为水包油型乳化 剂。 HLB值 0 2 4 6 | |———| 8 10 12 14 |——| |——| 16 18 20 |——| |
性质：为淡黄色液体或固体，分子量1000～14000，
HLB 0.5～30，具有乳化、润湿、分散、起泡和消泡等
多种优良性能，但增溶能力较弱。
应用：新型的优良乳化剂、增溶剂。
以科技为动力 以环境为己任
3.表面活性剂基本性质 （1）胶束(micelle)及临界胶束浓度
表面活性剂是两亲分子。溶解在水中达一定浓度时， 其非极性部分会自相结合，形成聚集体，使憎水基向里、 亲水基向外，这种多分子聚集体称为胶束。 随着亲水基不同和浓度不同，形成的胶束可呈现棒 状、层状或球状等多种形状。
②分类：一价金属皂(钾、钠皂)；二价或多价皂(铅、钙、
铝皂)；有机胺皂(三乙醇胺皂)。
③性质：具有良好的乳化能力，易被酸及多价盐破坏，
电解质使之盐析。
④应用：具有一定的刺激性，只供外用。
以科技为动力 以环境为己任
2.硫酸化物：
①通式：R· SO3-M+硫酸化油,高级脂肪醇硫酸酯类。 O· ②分类：硫酸化油，如硫酸化蓖麻油，俗称土耳其红
以科技为动力 以环境为己任
（1）胶束(micelle)
以科技为动力 以环境为己任
（1）胶束(micelle)
以科技为动力 以环境为己任
（1）胶束(micelle)
以科技为动力 以环境为己任
（1）临界胶束浓度(critical micelle concentration) 临界胶束浓度简称CMC
甜菜碱型——季铵盐（RN＋(CH3)2CH2COO－）
②性质： 碱性水溶液中呈阴离子性质，起泡性良好、去污力亦强；
酸性水溶液中呈阳离子性质，杀菌力很强，毒性小。
以科技为动力 以环境为己任
(四) 非离子 型表面活 性剂
R-O-(CH2CH2O)nH
脂肪醇聚氧乙烯醚
R-(C6H4)-O(C2H4O)nH
表面活性剂在水中随着浓度增大，表面上聚集的活性 剂分子形成定向排列的紧密单分子层，多余的分子在体相 内部也三三两两的以憎水基互相靠拢，聚集在一起形成胶 束，这开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。 这时溶液性质与理想性质发生偏离，在表面张力对浓 度绘制的曲线上会出现转折。继续增加活性剂浓度，表面 张力不再降低，而体相中的胶束不断增多、增大。
榈酸酯)；span60（脱水山梨醇单硬脂酸酯）；span65（脱水山梨醇
三硬脂酸酯）；span80（脱水山梨醇单油酸酯）；span85（脱水山梨
醇三油酸酯）。
应用：粘稠白色至黄色的油状液体或蜡状固体，亲油性较强，