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表面活性劑基礎(chǔ)知識(shí)(一)

液體的表面張力


物質(zhì)相與相之間的分界面稱(chēng)為界面,包括氣/液、氣/固、液/液、固/固和固/液五種。其中包含氣相的界面叫表面,包括液體表面和固體表面。
眾所周知,液體的表面有自動(dòng)收縮的傾向,這表現(xiàn)在當(dāng)重力可以忽略時(shí)液體總是傾向于形成球形。液體表面自動(dòng)收縮的驅(qū)動(dòng)力源于表面上的分子和體相內(nèi)部的分子所處的狀態(tài)(或分子所受作用力)的差別,如下圖所示:

(表面張力示意圖)

(表面張力在增溶上的作用示意圖)

處于體相內(nèi)部的分子,周?chē)肿訉?duì)它的作用力是對(duì)稱(chēng)的,合力等于零。而處在氣/液界面(即液體表面)液體分子所受液相分子的引力比氣相分子對(duì)它的引力強(qiáng),所以該分子所受合力不等于零,其合力方向垂直指向液體內(nèi)部。因此表面上的分子有向液相內(nèi)部遷移的趨勢(shì),使得液體表面有自動(dòng)收縮的現(xiàn)象。這種引起液體表面自動(dòng)收縮的力就叫表面張力(surface tension),這是表面張力最為通俗的表達(dá)。

(科宏達(dá)化學(xué)表面活性劑研究中心)


表面活性劑的定義


表面活性劑一詞來(lái)自英語(yǔ)surfactant。它實(shí)際上是短語(yǔ)surface active agent的縮合詞。它還有一個(gè)名字叫做tenside。表面活性劑的定義為,是這樣一種物質(zhì),加入少量而能顯著降低液體表面張力(氣/液)或界面張力(液/液),改變界面狀態(tài),使界面呈活化狀態(tài),從而產(chǎn)生潤(rùn)濕、乳化、增溶、發(fā)泡、凈洗等一系列作用,以達(dá)到實(shí)際應(yīng)用,稱(chēng)為表面活性劑。它們的表面活性是對(duì)某特定的液體而言的,在通常情況下則指水。表面活性劑一端是非極性的碳?xì)滏湥N基),與水的親和力極小,常稱(chēng)疏(憎)水基;另一端則是極性基團(tuán)(如—OH、—COOH、—NH3、—SOOH等),與水有很大的親和力,故稱(chēng)親水基,總稱(chēng)“雙親分子”(親油親水分子),如下圖所示:


表面活性劑的HLB值
Griffin(格里芬)提出了用親水親油平衡值(Hydrophile-Lipophile Balance),簡(jiǎn)稱(chēng)HLB值,來(lái)代表表面活性劑分子中親水和親油基的平衡值,用于衡量親水與親油能力的強(qiáng)弱,一般而言HLB值從1 ~ 40之間。它既與表面活性劑的親水親油性有關(guān),又與表面活性劑的表面(界面)張力、界面上的吸附性、乳化性及乳狀液穩(wěn)定性、分散性、溶解性、去污性等基本性能有關(guān),還與表面活性劑的應(yīng)用性能有關(guān)。HLB在實(shí)際應(yīng)用中有重要參考價(jià)值。親油性表面活性劑HLB較低,親水性表面活性劑HLB較高。親水親油轉(zhuǎn)折點(diǎn)HLB為10。HLB小于10為親油性,大于10為親水性。
 HLB值=親水基的親水性 / 親油基的親油性
根據(jù)需要,可根據(jù)HLB值選擇合適的表面活性劑,如:


(未完待續(xù)......)
更新時(shí)間:每周一(法定工作日)
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(科宏達(dá)化學(xué)表面活性劑研究中心)

 
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