表面活性剂(模板剂)应用常识与实验经验

表面活性剂作用原理及应用表面活性剂一词来自英语surfactant。

它实际上是短语surface active agent的缩合词。

它还有一个名字叫做tenside。

凡加入少量而能显著降低液体表面张力的物质，统称为表面活性剂。

它们的表面活性是对某特定的液体而言的，在通常情况下则指水。

表面活性剂一端是非极性的碳氢链（烃基），与水的亲和力极小，常称疏水基；另一端则是极性基团（如—OH、—COOH、—NH₂、—SO₃H等），与水有很大的亲和力，故称亲水基，总称“双亲分子”（亲油亲水分子）。

为了达到稳定,表面活性剂溶于水时，可以采取两种方式：1、在液面形成单分子膜将亲水基留在水中而将疏水基伸向空气，以减小排斥。

而疏水基与水分子间的斥力相当于使表面的水分子受到一个向外的推力，抵消表面水分子原来受到的向内的拉力，亦即使水的表面张力降低。

这就是表面活性剂的发泡、乳化和湿润作用的基本原理。

在油-水系统中，表面活性剂分子会被吸附在油-水两相的界面上，而将极性基团插入水中，非极性部分则进入油中，在界面定向排列。

这在油-水相之间产生拉力，使油-水的界面张力降低。

这一性质对表面活性剂的广泛应用有重要的影响。

2、形成“胶束”胶束可为球形，也可是层状结构，都尽可能地将疏水基藏于胶束内部而将亲水基外露。

如以球形表示极性基，以柱形表示疏水的非极性基，则单分子膜和胶束。

如溶液中有不溶于水的油类（不溶于水的有机液体的泛称），则可进入球形胶束中心和层状胶束的夹层内而溶解。

这称为表面活性剂的增溶作用。

表面活性剂在污垢和基底表面的吸附是去污洗涤的核心，吸附作用也是表面活性剂最基本的性质之一。

在洗涤过程中，表面活性剂的疏水基会尽可能地减少与水的接触，在表/界面上发生定向吸附，达到一定浓度后在体相形成聚集体，因此表面活性剂表现出一系列优良的性能，如润湿、乳化、增溶等。

表面活性剂可起洗涤、乳化、发泡、湿润、浸透和分散等多种作用，且表面活性剂用量少（一般为百分之几到千分之几），操作方便、无毒无腐蚀，是较理想的化学用品。

5 表面活性剂的基本作用与应用表面活性剂的分子由疏水基和亲水基组成。

依据“相似相亲”的原则，当表面活性剂分子进入水溶液后，表面活性剂的疏水基为了尽可能地减少与水的接触，有逃离水体相的趋势，但由于表面活性剂分子中亲水基的存在，又无法完全逃离水相，其平衡的结果是表面活性剂分子在溶液的表画上富集，即疏水基朝向空气，而亲水基插入水相。

当表面上表面活性剂分子的浓度达到一定值后，表面活性剂基本上是竖立紧密排列，形成一层界面膜，从而使水的表面张力降低，赋予表面活性剂润湿、渗透，乳化、分散、起泡、消泡、去污等作用。

由于表面活性剂疏水基的疏水作用，表面活性剂分子在水溶液中发生白聚，即疏水基链相互靠拢在一起形成内核，远离环境，而将亲水基朝外与水接触。

表面活性剂分子在水溶液中的自聚(或称白组装、自组)形成多种不同结构、形态和大小的聚集体(参见第4章)。

使表面活性剂具有增溶以及衍生出胶束催化、模板功能、模拟生物膜等多种特殊功能。

表面活性剂已广泛应用于日常生活、工农业生产及高新技术领域，是最重要的工业助剂之一，被誉为“工业味精”。

在许多行业中，表面活性剂起到画龙点睛的作用，只要很少量即可显著地改善物质表面(界面)的物理化学性质，改进生产工艺、降低消耗和提高产品质量。

根据应用领域的不同，表面活性剂分民用表面活性剂和工业用表面活性剂两大类。

民用表面活性剂主要是用作洗涤剂，如衣用、厨房用、餐具用、居室用、卫生间用、消毒用和硬表以以及个人卫生用品如香波，浴液和洗脸、洗手用的香皂、液体皂、块状洗涤剂等。

其次是用作各种化妆品的乳化剂。

工业用表面活性剂可以分成两大类。

一类是工业清洗，例如火车、船舶、交通工具的清洗，机器及零件的清洗，电子仪器的清洗，印刷设备的清洗，油贮罐、核污染物的清洗，锅炉、羽绒制品、食品的清洗等等。

根据被洗物品的性质及特点而有各种配方，借助表面活性剂的乳化、增溶、润湿，渗透、分散等作用和其他有机或无机助剂的助洗作用，并施以机械力搅动，达到去除油渍、锈迹、杀菌及保护表面层的目的。

表面活性剂的作用及其应用表面活性剂作为一种重要的化学物质，在日常生活中扮演着非常重要的角色，从洁面用品到食品添加剂，从农业杀虫剂到制药原料，表面活性剂无处不在，可谓是现代生活的必备品。

那么，表面活性剂到底是什么，它在哪些方面具有重要的作用呢？本文将从理论和实践两个方面来对表面活性剂进行探究。

一、表面活性剂的理论基础表面活性剂，又称表面活性分子，是一类分子结构具有亲水和疏水两种不同区域的化合物。

它们的分子结构中包含着两个部分，一部分是亲水性较强的“头部”(或称为“极性基团”)，这个部分可以与水形成氢键相互作用，因此也被称为水溶性基团；另一部分则是亲水性较弱的“尾部”(或称为“非极性基团”)，它们可用于与非极性物质作用。

表面活性剂的这种分子结构使得它们在水中可以形成胶束，即亲水性的“头部”朝向水相，而疏水性的“尾部”则朝向胶束内部，从而使胶束能够承载疏水性物质，如油脂、污垢等，同时也能够稳定乳液和泡沫等。

二、表面活性剂的作用1. 清洁剂由于表面活性剂具有胶束形成的特性，因此它们能够将非极性化合物包裹在胶束内部，使之分散在水中，从而改善了清洁效果。

此外，表面活性剂还具有增溶作用，能够促进清洁剂中的成分相互混合并均匀分布，进一步提高清洁效果。

2. 食品添加剂在食品制造过程中，表面活性剂被广泛应用于乳化、泡沫化和增稠等方面。

例如，在乳制品生产中，表面活性剂被用于稳定脂质和水相之间的界面，从而防止乳化液“分层”；在烘焙食品中，表面活性剂则被用于增强面团的韧性，使得制成的蛋糕、面包等食品口感更好。

3. 医药制剂表面活性剂在医药制剂中也被广泛应用。

例如，在磺胺类抗生素中，表面活性剂被用于促进药物的溶解和吸收；在麻醉剂中，表面活性剂则被用于稳定药物的微小颗粒，从而使麻醉剂更加稳定和有效。

三、表面活性剂的应用1. 洗涤剂洗涤剂是应用最广泛的表面活性剂制品之一。

洗涤剂常常包括清洁剂、润滑剂、增稠剂等多种成分，这些成分的共同作用可以有效地去除污垢和油脂，保护被清洗物品的表面，并且具有增进清洁效果的作用。

表面活性剂的功能和应用1、简述增溶作用的方式。

非极性分子在胶团内核的增溶。

饱和脂肪烃、环烷烃及苯等不易极化的非极性有机化合物，一般被加溶于胶团的内核中，就像溶于非极性碳氢化合物液体中一样，紫外光谱或核磁共振谱表明被加溶物处于非极性环境中，X射线表明在加溶后胶团变大。

2）在表面活性剂分子间的增溶：对于分子结构与表面活性剂相似的极性有机化合物，如长链的醇、氨、脂肪酸和极性染料等两性分子，则是增溶于胶束的栅栏之间，这种方式增溶后胶束并不变大。

3）在胶束表面的吸附增溶，即吸附增溶。

是既不溶于水也不溶于非极性烃的小分子极性有机化合物在胶束表面的增溶。

4）聚氧乙烯链间的增溶：以聚氧乙烯基为亲水基团的非离子表面活性剂，通常将被增溶物包藏在胶束外层的聚氧乙烯链中。

2、论述增溶作用的影响因素。

表面活性剂的化学结构：具有同样疏水基的表面活性剂，其增溶量有如下次序：非离子型＞阳离子型＞阴离子型；胶束越大，对于增溶到胶束内部的物质增溶量越大；亲油基部分带有分支结构的表面活性剂增溶作用较直链的小；带有不饱和结构的表面活性剂，或在活性剂分子上引入第二极性基团时，对烃类的增溶作用减小，而对长链极性物增溶作用增加。

2）被增溶物质的化学结构：脂肪烃与烷基芳烃被增溶的程度随其链长的增加而减小，随不饱和度及环化程度的增加而增大；带支链的饱和化合物与相应的直链异构体增溶量大致相同。

3）温度的影响：多数情况下，温度越高，增溶作用越大。

4）添加无机电解质的影响：离子型表面活性剂溶液中加入无机电解质,可增加烃类化合物的增溶程度，但使极性有机物的增溶程度减少。

5）有机物添加剂的影响：向表面活性剂中加烃类等非极性化合物，会使其增溶于表面活性剂胶束内部，使胶束胀大，有利于极性有机物插入胶束的“栅栏”中，即提高了极性有机物的增溶程度。

反之，添加极性有机物后，增溶于胶束的“栅栏”中，使非极性碳氢化合物增溶的空间变大，增溶量增加。

3、乳状液的类型及鉴别方法。

表面活性剂实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是深入了解表面活性剂的特性、作用机制以及其在不同条件下的表现，通过实验操作和数据观察，掌握表面活性剂的基本性质和应用。

二、实验原理表面活性剂是一种能够显著降低液体表面张力的物质，其分子结构通常由亲水基团和疏水基团组成。

亲水基团倾向于与水分子相互作用，而疏水基团则倾向于避开水相。

当表面活性剂溶于水中时，它们会在溶液表面定向排列，从而降低表面张力。

此外，表面活性剂还能在溶液中形成胶束，当浓度达到一定值时，胶束的形成会导致溶液性质发生显著变化。

三、实验材料与设备1、实验材料十二烷基硫酸钠（SDS）十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）氯化钠去离子水油酸钠2、实验设备表面张力仪恒温槽磁力搅拌器容量瓶移液管烧杯四、实验步骤1、表面张力的测定用去离子水清洗表面张力仪的测量探头，并用滤纸擦干。

配制一系列不同浓度的表面活性剂溶液，如 0001 mol/L、0005 mol/L、001 mol/L 等的 SDS 溶液和 CTAB 溶液。

将恒温槽温度设定为 25℃，待温度稳定后，将配制好的溶液放入恒温槽中恒温 15 分钟。

用表面张力仪测量各浓度溶液的表面张力，每个浓度测量三次，取平均值。

2、临界胶束浓度（CMC）的测定按照上述方法测定不同浓度表面活性剂溶液的表面张力。

以表面张力对浓度的对数作图，曲线的转折点所对应的浓度即为临界胶束浓度（CMC）。

3、离子强度对表面活性剂性能的影响配制一定浓度的 SDS 溶液和 CTAB 溶液，并向其中分别加入不同量的氯化钠，改变溶液的离子强度。

测定加入氯化钠后溶液的表面张力和 CMC。

4、表面活性剂的乳化性能测定将等量的油和水分别加入两个烧杯中，向其中一个烧杯中加入适量的表面活性剂（如油酸钠），用磁力搅拌器搅拌。

观察并比较两个烧杯中油和水的乳化情况。

五、实验数据与结果1、表面张力测定结果不同浓度 SDS 溶液的表面张力数据如下：｜浓度（mol/L）｜表面张力（mN/m）｜｜｜｜｜0001|728|｜0005|605|｜001|552|不同浓度 CTAB 溶液的表面张力数据如下：｜浓度（mol/L）｜表面张力（mN/m）｜｜｜｜｜0001|705|｜0005|582|｜001|456|2、临界胶束浓度（CMC）的测定结果通过作图法，得到 SDS 的 CMC 约为 0008 mol/L，CTAB 的 CMC约为 0002 mol/L。

表面活性剂（模板剂法）相关知识与实验经验（读研期间经验分享）一、关于模板剂的溶解模板剂分子，尤其是嵌段式共聚物等，一般都是高分子。

高分子溶解是一个慢过程，溶剂分子要扩散到分子链中间，然后分子链滑移才一个溶出来，比无机的多了一个溶胀的过程，因此它的溶解是比较困难的（即便视觉上看起来溶了）。

要注意下温度，放烘箱里烘下，然后再搅再烘。

另外，若温度过低（<15°C），则在乙醇中溶解时会出现白色不透明的浑浊，但无颗粒。

稍微用吹风机吹一下，或放烘箱里烘一下，便可透明。

二、关于介孔结构的表征小角度X 射线是用于分析介孔结构周期性信息的。

由于介孔阵列的周期常数处于纳米量级，故其主要的衍射峰都出现在低角度范围（2θ=1°~10°）三、关于模板剂的烧除模板剂含碳较多，焙烧过程中容易积碳。

积碳的视觉表现就是出现黑色的小固体颗粒。

因为积碳会造成介孔孔道堵塞，且影响催化剂的活性，所以必须消除。

解决积碳的方法：（1）样品尽量研细，越细越好；（2）充分干燥，去除水分。

若干燥之前用超声分散一下，则效果更好；（3）减缓升温速率，1°C/min效果会更好；（4）在升温区间的中点，如250°C停留一段时间；四、拟考虑的模板剂的种类（备选待参）（1）F127：常用的非离子型表面活性剂。

与P123一样，F127也是三嵌段式共聚物，属于聚醚的一种。

不同的是，F127为雪花薄片状的固体（F-flake，雪花、薄片）；而P123为浆糊状的胶体（P-paste，浆糊）。

F127的分子式为EO106PO70EO106，而P123的分子式为EO20PO70EO20。

其中EO表示乙氧基，PO表示丙氧基。

所谓两性三嵌段聚合物，是一种表面活性剂，在水中加入一定量以后可以形成胶束。

由于EO嵌段的亲水性强于PO嵌段，所以在水中形成胶束以PO为内核，EO为壳层。

由于两者组成不同，所以形成的胶束大小不同，进一步聚集状态不同，一般的来讲，用P123可以制备二维六方结构的中孔分子筛（最经典的就是SBA-15）；F127可以制备立方相的中孔分子筛。

表面活性剂的应用
表面活性剂是一种具有高表面活性的化学物质，在许多领
域有着广泛的应用。

以下是一些常见的表面活性剂应用：
1. 清洁剂：表面活性剂是许多清洁产品（如洗衣粉、洗洁精、洗发水等）的主要成分，能够降低液体的表面张力，
使污垢和油脂更容易被水洗掉。

2. 乳化剂：表面活性剂能够使油水混合物形成稳定的乳液，常用于食品工业（如乳制品、沙拉酱等）和化妆品工业中。

3. 泡沫剂：表面活性剂能够使液体形成稳定的泡沫，广泛
应用于洗涤剂、洗手液和浴液等产品中。

4. 分散剂：表面活性剂在液体中能将固体或液体分散成细
小的颗粒，常用于油墨、涂料、颜料等工业中。

5. 稳定剂：表面活性剂能够稳定乳液、悬浮液和胶体溶液等，常用于食品、医药和化妆品工业中。

6. 表面改性剂：表面活性剂能够改变固体或液体的表面性质，使其具有特定的润湿性、抗静电性和抗腐蚀性等特性。

这种应用广泛用于纺织、皮革、纸张和塑料等工业中。

7. 化妆品：表面活性剂常用于化妆品中，包括洁面乳、卸
妆液、化妆水和乳液等，用于去除污垢、调整表面张力和
增加润滑性。

8. 农业：表面活性剂可用于农业中的农药喷雾，能够提高
农药在植物表面的覆盖率和附着力，提高农药效果。

总的来说，表面活性剂在许多不同的行业中有广泛的应用，从清洁剂到化妆品，都起着重要的作用。