表面活性剂 复习

一、名词解释：

1、界面吸附：指物质由相内部富集与界面的现象；

2、Stern电位ψs:固体表面外侧的Stern面至溶液本体相的电位差为Stern电位ψs 3、Zeta电位ζ：由滑移面至溶液本体相的电位差，称为电位ζ。 4、扩散双电层厚度k-1：k-1为扩散双电层的理论厚度。

5、吸附效率：界面吸附效率为单位浓度所能达到的界面吸附量，用?2/C2。 6、吸附效能：界面吸附效能则为界面所能达到的最大吸附量，即饱和吸附量??

7、界面张力降低效率：表面活性剂的单位本体浓度引起表面张力降低的值，用π/c表示。 8、界面张力降低效能：即表面活性剂降低表面张力的最大值，用?CMC表示。

9、临界胶束浓度CMC：溶液的表面现象（表面张力、临界张力）与其内部性质（摩尔电导、电导率、渗透压、浊度以及密度变化等）存在相互一致的内在关系，即溶液所有的物理性质的变化存在一个范围小、统一的浓度突变点。该突变点即为临界胶束浓度。

10、胶束的聚集数：胶束大小的量度是聚集数，即缔合成胶束的表面活性剂分子（或离子）数。

11、增溶：不溶于水的物质，在使用醇及其他溶剂的情况下，由于添加少量表面活性剂而透明地溶于水的现象称为增溶。

12、离子型表面活性剂的温度TK：离子型表面活性剂的Krafft温度是离子型表面活性剂的临界胶束浓度--温度曲线与离子型表面活性剂的饱和浓度--温度曲线的交点，称为临界溶解温度

Tk，为三相点，在该点饱和溶液与胶束和结晶三相共存。

13、非离子型表面活性剂的浊点TP：升温至某一温度时，会发生浑浊分相，通常此温度成为浊点。

14、pC20:与纯溶剂表面张力?o相比，溶液表面张力?下降20mN/m时，各种本体相浓度C??20的对数的负值：pC20??lgC??20。

15、前进接触角、后退接触角以及接触角滞后：在固/液界面扩展后测量的接触角叫做前进接触角，以?A表示；而在固/液界面缩小后测量的接触角叫后退角，以?R表示，前进接触角与后退接触角之间的差值（?A—?R）叫做接触角滞后。

16、润湿临界表面张力?C：

17、高能表面：与一般液体接触后，体系表面能将在很大程度上降低，应为一般液体润湿的表面，称为高能表面。

18、高能表面的自憎现象：高能分子表面发生了定向吸附，形成碳氢基朝向空气的定向排列吸附膜，使原来的高能表面成为实际上的低能表面，导致其临界表面张力比液体的表面张力还低，致使这种液体不能在其自身的吸附膜上铺展，故称这种现象为自憎现象。

19、低能表面：物体的表面能与液体不相上下，其表面被称作低能表面。

20、HLB值:乳化剂分子的亲水和疏水部分之间的比例，HLB值意为亲水亲油平衡值。 21、PIT：PIT是引起乳液类型转变的温度即相转变温度。 22、等电点：

23、平衡吸附量?1：达吸附平衡时，单位面积上吸附表面活性剂的物质的量。 24、饱和吸附量??：达吸附饱和时，单位面积上吸附表面活性剂的物质的量。

25、吸附截面积A：达吸附平衡时，单个表面活性剂分子在吸附表面所占据的平均面积。 26、逆胶束：在非水的烃类介质中，胶束的结构由亲水基构成内核，亲油基与烃类构成外层。

二、排序

1、影响界面张力的各种因素 1表面活性剂的结构； ○

a、疏水基：在各种疏水基中，碳氟链，硅氧链和碳氢链型的表面活性剂的pC20是逐个减小的；碳氢链中，碳链越长，pC20值越大，直链的pC20比含支链的同分异构体更大。

b、亲水基：含相同疏水基的表面活剂中，亲水基的亲水性越弱pC20越大，所以非离子表面活性剂的pC20最大，其次为两性离子表面活性剂，最小的一般为离子型表面活性剂。 对于离子型来说，离子头的有效电荷越小，pC20越大。

2电解质；加入电解质使离子型表面活性剂的离子氛半径被压缩，亲水性下降，表面活性增加，○

pC20随之增加。

3水结构调节剂： ○

a、水促进剂；降低表面活性剂的亲水基的水化度，从而提高表面活性，吸附效率pC20增大； b、水结构破坏剂；表面活性降低，pC20减小。

4温度：a、离子型包括两性离子型表面活性剂的吸附效率pC○

20随温度升高而下降；

b、非离子型表面活性剂在10～40℃范围内，pC20随温度升高而增加。

2、影响界面吸附效能??的因素

1疏水基：○疏水基的长度对吸附效能的影响极小，只有当16个碳以上的直链，随着链长的增加，

吸附效能??才明显下降。支化度越高的同系物的??也会减小。

2亲水基：具有相同疏水基的非离子型表面活性剂与离子型表面和活性剂相比，由于其极性头○

之间的斥力更小，吸附效能更大。

▲而聚氧乙烯醚除外，由于随着乙氧基的加成数增加，其亲水性提高，体积变大，分子截面积

增加，致吸附效能将随疏水基链的增加减小。

3添加剂：在离子型表面活性剂中加入中性盐，则压缩离子氛半径，离子间的库仑力减小，吸○

附效能??增加。

4温度：提高温度，增加分子的热运动，从而增加单个分子在界面上占据的面积，通常表面活 ○

性剂的吸附效能??减小。

3、聚集数

离子型表面活性剂的聚集数n在50~60之间； 非离子表面活性剂的聚集数n一般大于100。

通常，表面活性剂的亲油基团碳原子数增加时，水中的胶束聚集数就相应的增加，特别是非离子表面活性剂，增加的趋势更大。

对于聚氧乙烯醚，若氧乙烯醚的链长增加，而碳氢链长度不变，则表面活性剂的胶束聚集数n减小。碳氢链长度不变，乙烯醚链长变短，则胶束聚集数n增加。 （碳氢链增大，或者乙氧基减小，胶束聚集数n增加）

4、影响表面活性剂临界胶束浓度CMC的因素

（1）表面活性剂的结构影响

1疏水基：○在水介质中，随疏水基碳原子数增加至16时，临界胶束浓度会迅速下降。每增加一个亚甲基，直链离子表面活性剂的CMC可下降一半；而非离子表面活性剂更敏感，下降到原来的三分一。

疏水基的支化度增加或极性的位置向连中间移动时，支链会阻碍聚集，使CMC增大。

2亲水基：由于亲水基的亲水性不同，离子表面活性剂比含相同疏水基的非离子表面活性剂的○

CMC高出1~2个数量级。

3离子型表面活性剂的反离子：反离子的价数越高，CMC越低。 ○

（2）各种添加剂的影响

1电解质：CMC降低 ○

2有机化合物：a、水结构促进剂：使CMC下降；b、水结构破坏剂：使CMC增加。 ○

5、影响增溶因素

（1）表面活性剂的结构：

增溶能力：非离子>阳离子>阴离子 （2）增溶质的结构：

增溶质脂肪烃与烷基芳香烃被增溶的量一般随链增加而减小 增溶质的极性越大，增溶量越多 （3）电解质的影响

（4）不同类型有机物的影响 （5）温度

6、影响TK的因素

（1）离子型表面活性剂结构：表面活性剂的亲水基的亲水性越强或者疏水基的疏水性越弱，则TK越低。

（2）中性电解质：添加无共同离子的中性电解质，离子氛半径被压缩，分子亲水性降低，TK升高。反离子价数越高，升幅越大。

（3）水结构调节剂：

水结构促进剂会使离子型表面活性剂的TK升高，破坏剂则相反。

7、浊点TP的影响因素

（1）疏水基：具有相同链长的聚氧乙烯醚，疏水基越长，浊点越低。 （2）亲水基:随着乙氧基链的增长，相同疏水基的聚氧乙烯醚浊点升高。

（3）电解质：加入电解质，离子强度增大，聚氧乙烯醚的亲水性降低，TP随之降低。 （4）极性有机物：加入极性有机物，TP降低，极性有机物的碳链越长，TP降幅越大。 （5）水结构调节剂：促进剂，亲水性降低，TP降低；破坏剂则相反。

8、生物降解性

（1）阳离子<阴离子<两性离子型 （2）相同类型的表面活性剂，疏水基越长生物降解性越差，而且支链的表面活性剂较直链的难降解，分子中含酚基的更难。

（3）聚氧乙烯醚中的PO,EO，链节越长，生物降解性越差。

9、刺激性

（1）不同亲水基的刺激性排序如下：阳离子>阴离子>两性离子>非离子 （2）一般认为，疏水基越长，支化度越小，刺激性越小。

10、毒性

阳离子>阴离子>两性离子>非离子

11、高分子固体的润湿性能与其分子元素有关

增进润湿性的能力：F

12、各种固体表面的组成可以分为几大类，它们的润湿性按以下顺序增强： 碳氟化合物<碳氢化合物<含其他杂原子的有机物<金属无机物

13、影响表面活性剂润湿（渗透）作用的因素

（1）亲水基位置及支化度：亲水基在分子链的中心位置，润湿效果好（由于其在水中的尺寸相比直链异构体要小，能迅速渗透到内部纤维表面定向排列）。 （2）直链表面活性剂的长度：无论直链型表面活性剂的疏水基还是亲水基，短链比长链的尺寸小，扩散系数大，润湿时间更短。

（3）表面活性剂的浓度：通常表面活性剂的浓度过低会影响分子的扩散速率，润湿时间增长。 （4）聚氧乙烯醚非离子：乙氧基数目增加，润湿时间会经一最小值后增加。

（5）添加剂：

a、中性电解质：降低；b、水结构调节剂：破坏剂使润湿性能降低，促进剂使润湿性提高； c、长链极性有机化合物：阴离子和非离子型表面活性剂溶液中加入长链醇会增加润湿力，在聚氧乙烯醚非离子表面活性剂加入阴离子表面活性剂也会提高润湿力，但聚氧乙烯醚非离子表面活性剂使阳离子降低。 三、

1、简述润湿过程的沾湿、浸湿、铺展及其相应的润湿功。

沾湿：沾湿又称粘附润湿，是指液体与基质固体接触、变液/气界面和固/液界面的过程。 沾湿功Wa??LG(cos??1)；

浸润润湿：是指固体浸入液体的过程。 浸润功Wi??LGcos?；

铺展：铺展的过程的实质是在以固/液界面代替固/气界面的同时，液体表面也同时扩展。 铺展功Ws??LG(cos??1)。

2、影响接触角滞后的因素是什么？是如何影响的？

答：影响接触角之后的主要因素是固体表面粗糙、不均匀。表面粗糙、不均匀的固体通过液体在其表面上的前进角与后退角之间的差值来影响接触角滞后。

3、临界表面张力?C的物理意义是什么？?C与?SG存在什么关系？

答：临界表面张力?C的物理意义：在经验范围内，凡液体的表面张力?LG>?C者，皆不能在该固体表面上自行铺展，而只有当?LG

4、简述表面活性剂在润湿过程中所起的作用以及润湿剂分子的结构特征

答：表面活性剂可以吸附在各种界面上通过改变界面张力来影响固体的润湿性； 润湿剂的结构特征：亲水基在分子链的中心位置；链长度较短；具有支链疏水基。

5、乳液有几种类型？如何鉴别乳液的类型？

答：两种，水包油型和油包水型。 鉴别方法：

1稀释法：易被水稀释的为水包油型，反之则是油包水型； ○

2电导率法：○一般水包油型乳液的电导率与水接近，如果乳液电导率远小于水则是油包水型的；3染色法：通常油溶性染料易于使油包水型乳液着色，而对于水包油型则不明显，甚至完全不○

着色，水溶性染料则相反；

4折射率法：粒径在0.25μm以上的乳液，可以用光学显微镜直接观察乳滴，向上聚集后乳滴○

会比周围介质更亮，则说明分散相的折射率大于分散介质；而乳滴比周围介质暗，则相反。 5滤纸法：一般滤纸都是亲水的，将少量乳液滴于滤纸表面，若能展开的为水包油型，反之则○

是油包水型的。

6、以乳滴粒径分类，乳液可分为几类？它们各有什么特性？

答：以乳滴粒径的大小分类，乳液可分为四类。

1粒径小于0.05μm，此类乳液在外观色泽上表现为全透明； ○

2粒径在0.05～0.1μm之间，外观色泽表现为半透明灰色； ○

3粒径在0.1～1.0μm之间，外观色泽表现为蓝乳白色； ○

4粒径在1.0～5.0μm之间，乳液外观色泽表现为乳白色。 ○

7、影响乳液稳定性的主要因素及其机理是什么？

答：乳液稳定性分为乳液类型的稳定性和乳液颗粒抵御聚结的分散稳定性。 （1）乳液类型稳定性的影响因素：

1乳化剂的性质：油溶性乳化剂倾向生成油包水型乳液，水溶性乳化剂倾向生成水包油型乳化○剂；

2相的加入次序：把水加到含乳化剂的油中，可能得到油包水型乳液，把油加到含乳化剂的水○

中可生成水包油型乳液；

3电解质和其他添加剂：在采用离子型表明活性剂为乳化剂的水包油型乳液中加入电解质，特○

别是高价反离子，通过中和和交联表面活性离子，会压缩离子氛半径，降低亲水性，促使转变成油包水型乳液；

4系统温度：对于聚氧乙烯醚非离子表面活性剂的水包油型乳液，升温有利于油包水型乳液的○

生成，而离子型表面活性剂的一些乳液，在冷却的时候可能变成油包水型乳液。

5相体积比：如果乳液中水相的体积百分数超过74.02%，则只能是水包油型乳液，如果水相体○

积低于25.98%，则只能生成油包水型乳液，介于两者之间都有可能。 6乳化器壁性质：○亲水性器壁有利于水包油型乳液生成，疏水性器壁有利于油包水型乳液生成。

机理：定向楔理论；聚结速度理论；优先润湿理论。

乳液颗粒抵御聚结的分散稳定性的影响因素：

1界面吸附莫的机械强度：由于乳滴在热运动时会发生碰撞造成界面破裂，表面活性剂的定向○

吸附膜起到了保护作用，其本身的机械强度就成为决定乳液稳定的首要因素；

2膜外存在的电能垒和立体能垒； ○

3连续相粘度：○乳液的连续相粘度变大，则将对分散乳液的热运动起阻滞作用，使其速度变慢，

乳液难以凝聚，提高乳液稳定；

4乳液尺寸分布：尺寸较小的乳滴比尺寸较大的乳液有更大的比表面积，所以热力学稳定性更○

差，在系统中存在减少小乳滴，增加大乳滴的趋势。

5温度：温度可引起两相间界面张力的改变，界面膜的机械强度的改变和黏度的改变。 ○

8、何谓HLB值？简述各种表面活性剂HLB值的估算以及最佳乳化剂的筛选方法。

答：HLB值意为亲水亲油平衡值。

1非离子型表面活性剂HLB值的计算：对于多元醇脂肪酸酯，HLB?20(1?○

SA)

对于皂化值不易测定或其他非离子型表面活性剂，HLB?20(E?P).

2离子型表面活性剂HLB值计算：HLB?7??HLB○

Gi

3混合表面活性剂HLB值的计算：HLB??(w?HLB) ○ii

9、PIT的定义是什么？简述影响PIT的各种因素以及利用PIT配制乳液的方法。

答：PIT是引起乳液类型转变的温度即相转变温度。

影响PIT的各种因素：表面活性剂的结构，分散相，分散介质及其他添加剂。

1表面活性剂的亲水性：HLB值高的非离子表面活性剂相应的PIT也高。 ○

2油相性质：PIT随油相的极性减小而升高，油相极性升高而降低。 ○

3添加剂：电解质使PIT降低。 ○

利用PIT配制乳液的方法：配制 o/w型乳液时，一般在PIT 2～4℃时的温度下乳化，再冷却到

保存温度；配制w/o型乳液时，则高于PIT 2～4℃的温度下乳化，然后升温到保存温度；对于制备高粘度油相的o/w型乳液，则可以先在稍高于PIT温度下乳化形成w/o型乳液，随后直接加入冷水使其相转变为o/w型乳液并冷却到保存温度。

10、简述泡沫破坏的机理。

答：泡沫破裂的机理主要有泡沫液膜的排液和泡沫中气体的扩散两种情况。

1泡沫液膜的排液： ○

a.重力排液：在重力下液体沿液膜自上而下的流动，造成上层液膜变薄而破裂。

b.表面张力排液：密集的泡沫中气泡一般呈多面体型，泡沫间的压力小于气泡中的压力，导致气泡液膜中的液体向泡沫间流动，导致气泡破裂。

2泡沫中气体的扩散： ○

气泡大小不均，小气泡内的压力大于大气泡的，气体存在由小气泡透过液膜向大气泡扩散的趋势，一旦扩散小气泡越来越小最后消失。

11、何谓表面活性剂的起泡性和稳泡性？用什么方法表征？

答：表面活性剂的起泡性是表面活性剂产生泡沫的能力；稳泡性是指泡沫稳定存在的能力。 用Ross-Miles法表示。在相同条件下泡沫的即时高度来表征表面活性剂的起泡性；在相同条件下，静置相同的一定时间后，泡沫的剩余高度来表示表明活性剂的稳泡性。

12、表面活性剂的稳泡作用主要表现在什么地方？

1降低溶液的表面张力 答：○

2提高液膜粘度 ○

3吸附膜的气体紧闭作用 ○

4表面张力修复作用 ○

5表面电荷作用 ○

13、试解释当浓度接近CMC时，液膜的弹性最大的原因。 答：液膜的弹性系数E=2Adγ/dA ，液膜的稳定性决定于表面张力随表面积A的变化率dγ/dA ，当表面活性剂在液膜中的浓度太小时，dγ/dA 值太小，表面迁移速率太小，泡沫稳定性差；随着液膜内表面活性剂浓度的增加，膜表面吸附分子的迁移速率加快，稳泡性迅速提高；当表面活性剂的浓度超过CMC值时，液膜本体相中开始产生胶束，表面活性剂在其中的活度也随之增加，从而使得来自本体相的表面吸附速率加快，泡沫稳定性反而降低。

14、简述泡沫在纺织工业中的运用。

答：泡沫上浆；泡沫处理；泡沫染色；泡沫印花；泡沫整理。

15、试介绍两种消泡剂的消泡机理。

答：聚氧乙烯醚消泡剂：聚氧乙烯醚不能形成坚固的吸附膜，其扩散及吸附到界面的速度则很快，时液膜变薄处难以实现表面张力修复，泡沫稳定性降低，最后破裂。

磷酸三丁酯：由于磷酸三丁酯分子截面积大，渗入液膜后介入原有的泡沫剂分子之间，使其相互作用力减弱，可使表面液膜粘度大幅下降，泡沫变得不稳定而容易破坏。

17、微乳液形成的机理是什么？

答：在表面活性剂和助表面活性剂量足够多的时候，可以产生瞬时负界面张力，由于负界面张力不存在，因此系统将自发扩张界面，使更多的表面活性剂和助表面活性剂吸附于界面而使其浓度下降，直至界面张力恢复至零或微小正值，这种由瞬间负界面张力导致的界面自发扩张的结果就形成微乳液。

18、简述DLVO理论的要点。

答：微粒在介质中的分散稳定性取决于两种相反的作用，即当微粒相距较远时，主要受到由范德华 长程力引起的相互吸引作用以及微粒相互趋近至一定间距时，由双电层重叠产生的排斥作用。

19、解释离子型表面活性剂在水介质中对固体微粒的分散作用。

答：通常在水相中，固体表面往往是带负电荷的。

对于阴离子表面活性剂，由于其亲水基也带负电，所以在固体微粒上产生了疏水基定向吸附，带电的亲水基朝着水相定向排列的隙壁间静电排斥力，加上附加压力产生的介质渗透力都会对隙壁产生劈裂作用。

对于阳离子表面活性剂，由于其亲水基带正电，与固体微粒上的负电荷相互吸引，产生亲水基定向吸附，不仅大大减小了隙壁间的静电排斥力，疏水基朝水相排列又降低了隙壁的亲水性，接触角?增大，阻止介质渗入微粒团，不易作分散剂。

20、解释非离子表面活性剂在水介质中对固体微粒的分散作用。

答：尽管非离子表面活性剂不带电荷，但它同样会在微隙的固/液界面上发生疏水基定向吸附，而朝着水相的聚氧乙烯醚连发生的立体排斥作用以及介质的渗透力，不仅有利于固体微粒团的劈裂解聚聚结，而且也有利于防止微粒的再聚集。

21、解释高分子型表面活性剂在水介质中对固体微粒的分散作用。

答：高分子表面活性剂一旦吸附在固/液界面，则分子链中的一部分亲固体的基团或者链节会在固/液界面平铺吸附，使大分子链锚固在固体表面；而另一部分亲液链则指向液相形成环状和尾状亲液层，使固液之间的滞留层变厚，滑移界面外移，从而产生比小分子表面活性剂更高的立体能垒和电能垒，更有效的分散作用。

22、分析阳离子型表面活性剂在固体微粒分散和絮凝过程中的作用。

答：对于阳离子表面活性剂，由于其亲水基带正电，与固体微粒上的负电荷相互吸引，产生亲水基定向吸附，不仅大大减小了隙壁间的静电排斥力，疏水基朝水相排列又降低了隙壁的亲水性，接触角?增大，阻止介质渗入微粒团，不易作分散剂。

1阳离子表面活性剂的亲水基带正电，固体微粒带负电荷，彼此相互吸引中和，结絮凝作用：○

2阳离子发生亲水基定向吸附，疏水基有序排列在水相中，彼构降低了stern电位，促进聚沉；○

此桥连，相互聚集，最后聚沉。

23、下面哪种表面活性剂能在己烷中有效分散表面带正电和的亲水性固体微粒？为什么？

答：如果此固体微粒是有机固体微粒，则选用C12H25(OC2H4)8OH,聚氧乙烯醚基团越多分散越好。

如果此固体微粒是无机固体微粒，则选用C12H25N?(CH3)3Cl，因为阳离子表面活性剂能与带正电荷的固体微粒在有机介质中发生疏水基的定向吸附，带电荷的亲水基定向排列指向有机介质，产生立体能垒和电能垒，能有效分散固体微粒。

24、简述表面活性剂在液体油污去除过程中的作用。

1润湿作用：取代基质上的油污。○2液体污垢的卷落作用：一旦铺展自动发生，油污被取答：○

3防止再沾污：a将油污乳化分散在水相中；b将油污溶解在胶束中。 代，并发生卷缩。○

25、简述表面活性剂在固体油污去除过程中的作用。

1固体污垢的润湿：取代油污。○2固体油污的撬离：由于基质与油污之间被润湿，固体污答：○

垢对基质的结合力因此下降。并且，表面活性剂在基质与固体污垢之间都发生定向吸附，从而产生两种排斥力：a离子型表面活性剂吸附双电层产生的静电排斥力；b非离子型表面活性剂亲

3防止再沾污： 水链及其水化层产生立体排斥力。○

27、解释为什么洗涤作用极差的阳离子表面活性剂在酸性水介质中可以用作洗涤剂？

答：因为阳离子表面活性剂的亲水基带正电，在酸性水介质中，织物表面上带上正电荷，所以阳离子表面活性剂会与织物发生疏水基定向吸附，亲水基向水相排列，有利于织物的润湿，污渍的分散，所以在酸性水介质中可用作洗涤剂。

28、解释在偏碱性的水介质中，利用阴离子型表面活性剂去除织物污垢时，为什么加入少量阳离子表面活性剂会产生增效作用？

答：在阴离子表面活性剂中加入阳离子表面活性剂电负性相反，亲水基相互吸引，疏水基相互作用，导致电性相同的离子头之间的斥力减小，而增加了相反电荷之间的引力，大大促进了不同电荷的离子间的缔合，在表面上更容易吸附，溶液中更容易形成胶束，表面活性更高。

29、何谓助洗剂？有哪些类型？分别在洗涤中起什么作用？

答：助洗剂是协助表面活性剂提高洗涤作用的助剂。分为有机型和无机型。

1碱性缓冲作用，维持洗浴的PH≥7；○2高价金属离子的螯合作用；○3固体污垢的分有机型：○

散作用，防止再沉积。

1增加洗浴的PH值，使基质和污垢尽可能带负电，有利洗涤；2通过离子交换，吸附无机型：○○

钙、镁离子，软化水，还通过与污垢共沉积防止再沾污。

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