表面活性剂及其应用
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表面活性剂的作用
润湿作用
润湿是固体与液体接触时,扩大接触面而相互附着的现象。若接触面趋于缩小不能附着则称不润湿。可以用接触角θ的大小来描述润湿的情况。液体,比如把水滴在玻璃表面上,它很容易铺展开,在固液交界处有较小的接触角θ;而滴在固体石蜡上则呈球形,θ达到180°。接触角越小,液体对固体润湿得越好,θ为180°表示液体完全不润湿固体。显然,这是不同表面与界面的张力的作用的综合的结果。倘若加入表面活性剂,改变液体的表面张力,则接触角θ随之改变,液体对固体的润湿性也就改变了。能被液体所湿润的固体称为亲液性固体,反之称为憎液性固体。一般极性液体容易润湿极性固体物质。极性固体皆亲水,如硫酸盐、石英等。而非极性固体多数是憎水的,如石蜡、石墨等。
乳化和增溶作用
把一种液体以极其细小的液滴(直径约在0.1~数十μm数量)均匀分散到另一种与之不相混溶的液体中的过程称为乳化。所形成的体系称为乳状液。将两种纯的互不相溶的液体,比如水和油放在一起用力振荡(或搅拌)能看到许多液珠分散在体系中,这时界面面积增加了,构成了热力学不稳定体系。静置后水珠迅速合并变大,又分为两层,得不到稳定的乳状液。若想得到较稳定的乳状液,通常加入稳定剂,称为乳化剂。它实际上是表面活性剂。它的作用在于能显著降低表(界)面张力。由于表面活性剂分子在“液滴”,即胶束表层作定向排列,使“液滴”表层形成了具有一定机械强度的薄膜,可阻止“液滴”之间因碰撞而合并。若用离子型表面活性剂时,因为带同性电荷,胶束间相斥阻止了液滴的聚集。乳状液中所形成的胶束有两种。
前者分散介质是水,分散质为油,这种乳状液称为水包油型(O/W);后者则正相反,这种乳状液是油包水型(W/O)。把某种表面活性剂加入到乳状液中,乳状液会变成透明溶液。表面活性剂的这种作用叫做增溶作用,起增溶作用的表面活性剂叫增溶剂。表面活性剂可以用于增溶的原因:是由于表面活性剂形成了各种形式的胶束,分散质进入胶束囊中或层间使胶束膨胀但又不破裂(体系外观也没有变化),因而“增加”了溶解度。
1 表面活性剂应用整理
1、 汽油中添加1~100mg/Kg月桂胺与环氧乙烷,一氯代乙酸钠和MgCl2的反应产物,可以防止火灾。
2、 聚氧乙烯(5)牛脂酰胺减少非极性液体或极性有机化合物的挥发效果很好。
3、 在汽油中添加0.003%的全氟羧酸表面活性剂,进行通常的燃点试验,可以起到不燃的效果。
4、 可添加十二醇及CMC等水溶性高分子化合物。也有和EDTA并用的。
5、 十二醇作为泡沫稳定剂。
0.1%表面活性剂溶液泡沫稳定性:
烷基苯磺酸钠 440min
月硅酸钾 2200 min
十二烷基硫酸钠 69 min
加入稳泡剂十二醇后,泡沫寿命急剧增加;在十二烷基硫酸钠溶液中加入少量十二醇后,泡沫稳定性提高。查:(1)硼酸(高纯硼酸的制备);(2)脱水剂工艺
6、 氟系表面活性剂可以降低水、油之类有机溶剂的表面张力,分子膜在液面上急速扩展,第二个原因是油面上的分子膜大幅抑制油的蒸发,例如在汽油中加0.003%,在通常的闪火点试验中便呈不燃性。Perfluoro 羧酸水溶液的表面张力。
起泡剂可用saponin(石碱草素)、牛奶酪蛋白质,合成表面活性 2 剂等。《氟碳表面活性剂》化学工业出版社,曾毓华,2001年6月
7、 油类密封剂是一种水溶液,即在水中加入极少量氟碳表面活性剂,水溶液在油中不仅不下沉,反而在油面上铺展形成一层水膜。(1)防止油类着火,阻止油类的挥发损耗。只在油面上形成一很薄的水膜,其用量极少。
闪点为28~45℃,如煤油,松节油;
闪点为46~120℃的如重油、石碳酸;
闪点在120℃以上的,如桐油、润滑油
高纯氧化铁:先用碱中和含有大量其他金属的铁盐溶液,然后吹入氧气沉出部分铁离子,其他金属离子以铁酸盐的形式沉淀出来。滤出沉淀,在滤液中再通入氧气,沉出高纯氧化铁。用本法制备高纯氧化铁的成本低廉。例如,用NaOH中和含FeSO47%,MnSO4 0.1%,CuSO4 0.1%和硫酸钛0.1%的水溶液。加热,吹入空气,沉出铁酸盐和部分氧化铁。经过滤,滤液中含的杂质Mn10、Cu10和Ti为5ppm,再吹入空气沉出氧化铁。经干燥得高纯氧化铁,杂质的含量为MnO220,CuO50和TiO2≥40ppm。
表面活性剂的基本性质和作用
表面活性剂分子结构中,能在水溶液中降低表面张力的那部分称为活性部分。分子在水中离解后,活性部分呈各种离子状态或分子状态。表面活性剂的活性部分是由亲水基团与疏水基团( 油溶性活性剂中叫做疏油基和亲水基)构成。疏水基通常含Cx~ C。的各种非极性碳-氢长链基团,它具有排斥水的作用。亲水基是极性基团(如羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐、磷酸盐、有机胺盐、季铵盐、多元醇及聚氧乙烯长链等),它具有水分子相互吸引的作用。表.面活性剂分子的亲水基与疏水基是构成界面吸附层、分子走向排列等现象,如下图所示。
表面活性剂能起到润湿、分散、乳化、渗透、增溶、发泡及洗涤等作用。表面活性剂在电镀工业应用极其广泛。利用其乳化、润湿及增溶作用来提高镀件的除油效率及除油质量;利用其在金属和溶液界面上的定向排列及吸附作用,来改善镀层的结晶组织、提高阴极极化度从而提高镀层的分散能力;利用其润湿作用,可防止析出的氢气在镀件表面滞留,从而防止镀层出现麻点及针孔。
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。