第三章 表面活性剂.docx
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第三章表面活性剂
第三章表面活性剂
3.1概述
表面活性剂是一大类有机化合物,它们的性质极具特色,应用极为灵活、广泛,有很大的实用价值和理论意义。
最早的表面活性剂——肥皂
一、有关定义
表面活性剂一词来自英文surfactant。
它实际上是短语surfaceactiveagent的缩合词。
它还有一个名字叫做tenside。
表面活性剂是这样一种物质,它活跃于表面和界面上,具有极高的降低表、界面张力的能力和效率;在一定浓度以上的溶液中形成分子有序组合体,从而具有一系列应用功能。
(一)表面活性剂
定义:
表面活性剂是指在加入少量时就能显著降低溶液表面张力并改变体系界面状态的物质。
表面活性剂达到一定浓度后可缔合形成胶团,从而具有润湿或抗粘、乳化或破乳、起泡或消泡以及增溶、分散、洗涤、防腐、抗静电等一系列物理化学作用及相应的实际应用,成为一类灵活多样、用途广泛的精细化工产品。
冰淇淋是我们最喜爱的食物;有了洗涤剂我们的生活才能如此美好。
若没有表面活性剂,这两样东西都不会有。
这真是太可悲了。
但是,如果真的没有了表面活性剂,也不会有人为没有冰淇淋和洗涤剂而哭泣。
因为没有表面活性剂,人也没有了。
——英国著名界面化学家Ckint
(二)、表面和界面(surfaceandinterface)
界面是指两相接触的约几个分子厚度的过渡区,若其中一相为气体,这种界面通常称为表面。
严格讲表面应是液体和固体与其饱和蒸气之间的界面,但习惯上把液体或固体与空气的界面称为液体或固体的表面。
常见的界面有:
气-液界面,气-固界面,液-液界面,液-固界面,固-固界面。
(三)界面现象的本质
体相内部分子所受四周邻近相同分子的作用力是对称的,各个方向的力彼此抵销;处在界面层的分子,一方面受到体相内相同物质分子的作用,另一方面受到性质不同的另一相中物质分子的作用,其作用力未必能相互抵销,因此,界面层会显示出一些独特的性质。
对于单组分体系,这种特性主要来自于同一物质在不同相中的密度不同;对于多组分体系,则特性来自于界面层的组成与任一相的组成均不相同。
(四)表面张力(surfacetension)液体的表面张力来源于物质的分子或原子间的范德华力。
表面张力是由于表面分子和液体内部分子所处的环境不一样形成的。
(五)影响表面张力的因素
1)分子间相互作用力的影响;对纯液体或纯固体,表面张力决定于分子间形成的化学键能的大小,一般化学键越强,表面张力越大。
两种液体间的界面张力,界于两种液体表面张力之间。
2)温度的影响温度升高,表面张力下降。
3)压力的影响
表面张力一般随压力的增加而下降。
因为压力增加,气相密度增加,表面分子受力不均匀性略有好转。
另外,若是气相中有别的物质,则压力增加,促使表面吸附增加,气体溶解度增加,也使表面张力下降。
(六)表面活性剂溶液
能使水的表面张力明显降低的溶质称为表面活性物质。
这种物质通常含有亲水的极性基团和憎水的非极性碳链或碳环有机化合物。
亲水基团进入水中,憎水基团企图离开水而指向空气,在界面定向排列。
表面活性物质的表面浓度大于本体浓度。
非极性成分愈大,表面活性也愈大。
•
•
•
三种类型:
第一类是表面张力随其溶质浓度的增加略有上升,且往往近于直线(曲线A)
第二类是表面张力随溶质浓度增加而逐渐下降,在浓度很稀时,下降较快,随浓度增加下降变慢(曲线B)。
第三类是在溶液浓度稀时,溶液的表面张力随溶质浓度的增加急剧下降,当溶液的浓度增加到一定值后,溶液的表面张力就不再下降了(曲线C)。
水溶液的表面张力与溶质浓度的几种典型关系
上图中曲线A中的溶质对于水无表面活性,称之为非表面活性物质。
曲线B和C的溶质对水有表面活性,被称为表面活性物质。
而对于曲线C中的溶质在很低浓度时就能明显地降低水的表面张力,此类物质称之为表面活性剂。
而曲线B中的溶质只能称为表面活性物质而不能称为表面活性剂。
二表面活性剂的特点
表面活性剂在分子结构上的特点,是兼含有很强的亲水性和疏水性(或称憎水性、亲油性)基团。
界面吸附
临界胶束浓度
亲水亲油平衡值HLB
1双亲性
表面活性剂既含有亲水性的极性基团,又含有亲油性的非极性基团,故表面活性剂同时具有亲水性和亲油性。
不论表面活性剂属于何种类型,都是由性质不同的两部分组成。
—部分是由疏水亲油的碳氢链组成的非极性基团,另一部分为亲水疏油的极性基。
这两部分分别处于表面活性剂分子的两端。
为不对称的分子结构。
亲油基一般由长链烃构成,结构上的差别较小,一般包括下列结构:
直链烷烃(C8-C20);支链烷烃(C8-C20);烷基苯基;烷基萘基;硅氧烷基;含卤烷基。
亲水基团的种类较多,差别较大,表面活性剂的性质在很大程度与亲水基团的不同有关。
常见的亲水基团:
羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐,也可是羟基、酰胺基、醚键等。
2界面定向排列:
表面活性剂分子在其水溶液中很容易被吸附于气-水(或油-水)界面上形成独特的定向排列的单分子膜。
3形成胶束(micelle):
表面活性剂在溶液中超过某一特定浓度时(界面吸附达饱和)可通过碳氢键的疏水作用(HydrophobicInteraction)或“疏水效应”缔合成胶团。
临界胶束浓度(criticalmicelleconcentration)
表面活性剂开始形成胶束的浓度为临界胶束浓度,简称cmc。
当溶液浓度低于cmc时,由于表面活性剂分子的界面吸附和在界面上定向排列,溶液的表面张力随浓度的增高而迅速降低,其使用性能亦相应地提高。
直至达到cmc时,表面活性剂已在溶液的界面上排列成单分子膜,此时表面张力降至最低点。
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。
即此后活性物浓度的增高对于表面张力和使用性能的影响不大。
因此cmc是反映表面活性剂的一个重要指标。
4、亲水亲油平衡(hydrophile-lipophilebalance)HLB
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。
HLB值从0至40。
对非离子型的表面活性剂,HLB的计算公式为:
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。
表面活性剂的应用性能取决于分子中亲水和亲油两部分的组成和结构,这两部分的亲水和亲油能力的不同,就使它的应用范围和应用性能有差别。
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02468101214161820
||———||——||——||——||
石蜡W/O乳化剂润湿剂洗涤剂增溶剂|
|————|聚乙二醇
O/W乳化剂
三表面活性剂的分类
表面活性剂的分类方法有以下几种:
1、按表面活性别在水溶液中能否解离及解离后所带电荷类型:
非离子型、阴离子型、阳离子型和两性离子性;
2、按表面活性剂在水和油中的溶解性类型:
水溶性和油溶性表面活性剂;
3、按分子量分类:
分子量大于104者称为高分子表面活性剂;分子量在103~104者称为中分子量表面活性剂;分子量在102~l03者称为低分子量表面活性剂。
表面活性剂的分类:
按分子结构中亲水基团的带电性分为阴离子、阳离子、非离子和两性表面活性剂四大类
阴离子表面活性剂
非离子表面活性剂
阳离子表面活性剂
两性表面活性剂
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
⏹阴离子型表面活性既是具有阴离子亲水性基团的表面活性剂。
它们在整个表面活性剂生产中占有相当大的比重,据统计,世界表面活性剂总产量的40%属于这一类。
R-NH2·HCl伯胺盐
CH3
|
R-N-HCl仲胺盐
阳离子表面活性剂CH3
|
R-N-HCl叔胺盐
CH3
|
R-N+-CH3Cl-季胺盐
阳离子表面活性剂正好与阴离子表面活性剂结构相反。
其亲水基一端是阳离子,故常称之为“逆性肥皂”或“阳性皂”。
阳离子表面活性剂水溶液,大多呈酸性。
而阴离子表面活性剂水溶液,一般为中性或碱性,与前者正好相反。
R-NHCH2-CH2COOH氨基酸
两性表面活性剂
CH3
|
R-N+-CH2COO-甜菜碱型
甜菜碱型表面活性剂,加水能呈透明溶液,泡沫多去污力好。
可看成是两性表面活性剂的代表。
甜菜碱型两性表面活性剂与氨基酸型两性表面活性剂最大的差别是前者无论是在酸性、中性或碱性都易溶于水。
即使在等电点也无沉淀,且在任何pH值时均可
使用。
R-O-(CH2CH2O)nH脂肪醇聚氧乙烯醚
R-(C6H4)-O(C2H4O)nH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
非离子型表面活性剂在水溶液中不电离,其亲水基主要是由具有一定数量的含氧基团。
正是这一特点决定了非离子型表面活性剂在某些方面比离子型表面活性剂优越。
四表面活性剂的重要性能
表面活性剂的用途极广,主要有五个方面:
1.润湿作用
主要用在:
织物润湿,染色,农药中增强对植物虫体的润湿,照相片基润湿,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°。
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。
起泡的应用:
泡沫给选常用松油、樟脑油(价廉)
泡沫灭火剂高炭酸、醇类阴、非离子活性剂
香波、浴液、牙膏常加入起泡剂、稳定剂(产生丰富细腻的泡沫)
消泡的应用:
制糖、造纸、印染中常用异辛醇、异戊醇消泡
食品工业(如糖液蒸发)失水山梨醇单月桂酸酯消泡
润滑油用磷酸酯消泡
涂料用硅酮消泡。
3.增溶作用
非极性有机物如苯在水中溶解度很小,加入油酸钠等表面活性剂后,苯在水中的溶解度大大增加,这称为增溶作用。
增溶作用与普通的溶解概念是不同的,增溶的苯不是均匀分散在水中,而是分散在油酸根分子形成的胶束中。
经X射线衍射证实,增溶后各种胶束都有不同程度的增大,而整个溶液的的依数性变化不大。
应用
A.消毒水酚类是杀菌剂,在水中溶解性小,利用肥皂增溶,可制成消毒水。
B.化妆水化妆水含有非水溶性的香料,油类,药物,利用表面活性剂使这些物料溶于水中,可以得到高稳定性制品,成透明液体。
C.驱油剂
作驱油剂的表面活性剂主要是石油磺酸盐,烷基或芳基磺酸盐,磺酸盐等阴离子表面活性剂,非离子表明活性剂及复配物。
作法:
将表面活性剂,助剂,油混合,搅拌成“胶束溶液”这种溶液能很好地润湿岩层,当流过岩石层时,能有效地洗涤黏附在砂石上的石油,达到提高石油采取的目的。
4.乳化作用
一种或几种液体以大于10-7m直径的液珠分散在另一不相混溶的液体之中形成的粗分散体系称为乳状液。
要使它稳定存在必须加乳化剂。
根据乳化剂结构的不同可以形成以水为连续相的水包油乳状液(O/W)(牛奶、豆浆),或以油为连续相的油包水乳状液(W/O)(奶油、石油)。
有时为了破坏乳状液需加入另一种表面活性剂,称为破乳剂,将乳状液中的分散相和分散介质分开。
例如原油中需要加入破乳剂将油与水分开。
应用
A.乳液聚合,乳胶涂料
B.化妆品(膏,霜)硬脂酸皂,非离子混合
C.乳化沥青(阳离子)
D.食品工业(脂肪酸甘油酯、丙二醇酯、蔗糖脂肪酸酯)
5.洗涤作用
洗涤剂中通常要加入多种辅助成分,增加对被清洗物体的润湿作用,又要有起泡、增白、占领清洁表面不被再次污染等功能。
6浮游选矿
首先将粗矿磨碎,倾入浮选池中。
在池水中加入捕集剂和起泡剂等表面活性剂。
搅拌并从池底鼓气,带有有效矿粉的气泡聚集表面,收集并灭泡浓缩,从而达到了富集的目的。
不含矿石的泥砂、岩石留在池底,定时清除。
3.2阴离子表面活性剂
一羧酸盐型
1脂肪族羧酸盐(通式RCOOMC=8~22M=Na、K
典型产品:
肥皂(高级脂肪酸的碱金属盐类)。
制备肥皂的皂化反应如下:
钠皂质地较钾皂硬,胺皂最软。
洗涤一般用钠皂,化妆用钾皂。
脂肪酸愈长,饱和度愈大,凝固点愈高,其愈硬。
如:
硬脂酸皂最硬,月桂酸皂次之,油酸皂最软。
2多羧酸皂
多羧酸皂使用不多,较典型的是作润滑油添加剂、防锈用的烷基琥珀酸系列产品。
琥珀酸学名丁二酸,其上带有一个长碳链后便成为有亲油基的二羧酸。
3松香皂
松香皂是一种天然植物酸用碱中和的产物,分子式为C19H29COOH,它本身没有洗涤作用,但却具有优良的乳化力和起泡力,与肥皂配用可提高洗涤效果。
4N-酰基氨基羧酸盐
是脂肪酰氯与氨基酸的反应产物,随着碳链长度的不同和氨基酸种类的不同,可以有多种同系列产品生成,该产品具有优良的表面活性,低毒、低刺激性。
广泛用于人体洗涤品、化妆品和牙膏、食品等。
其分子式为:
RCOR′NH(CONHR′′)nCOONa,代表产品
(1)月桂酰肌氨酸钠能产生大量的泡沫,有阻止发酵的能力,用于牙膏
(2)雷米帮A(623洗涤剂),学名为油酰氨基酸钠,是由油酰氯与蛋白质水解产物(氨基酸)经缩合得到的酰胺化合物。
其去污力和乳化力强,还具有良好的钙皂分散力,在纺织印染,丝毛加工业中用作洗净剂,乳化剂等。
其制备方法见教材P36
5聚醚羧酸盐
主要用作润湿剂、钙皂分散剂及化妆品,其分子式如下:
R(OC2H4)nOCH2COONa
二硫酸酯盐型
脂肪醇硫酸盐(FAS)
又叫烷基硫酸盐。
这类活性剂中最重要的品种是基于椰子油的C12~C14和基于牛油的C16~C18烷基硫酸盐,如十二烷基硫酸盐(月桂醇硫酸盐)。
它们的抗硬水性较好,但耐水解能力较差,尤其在酸性介质中,易水解成脂肪醇与硫酸盐。
FAS的主要用途是配制液状洗涤剂、餐具洗涤剂、各种香波、牙膏、纺织用润湿和洗净剂以及化学工业中的乳化聚合。
此外,粉状的FAS可用于配制粉状清洗剂、农药用润湿粉剂。
高级醇硫酸酯盐(AS)
(ROSO3M)R中C=8-18,M=Na,K,N(CH2CH2OH)3良好发泡力,用于洗涤脂肪物硫酸酯盐(R=脂肪醇、脂肪醇醚、脂肪酸单甘油酯)含有羟基和不饱和键的脂肪酸其酯的硫酸酯盐,因亲水基接近分子中间,所以洗涤力较差,多用于纤维工业的渗透,润湿。
典型产品:
十二烷基硫酸钠(或月桂醇硫酸钠)
三磺酸盐型(通式RSO3M)
是一种用量最大的阴离子表面活性剂。
①烷基芳基磺酸盐
典型产品:
十二烷基苯磺酸钠其产量约占全部阴离子型S.量的80%,工业上一般通过丙烯、苯等合成
用于制造洗涤剂的烷基苯中烷链长度一般为C10~C13。
链较短者溶解度大,可用于配置液体洗涤剂,用于洗衣粉时,多为C12~C13烷基苯。
烷基苯磺酸钠亲水基团为磺酸基与疏水基团烷基苯间连接是C-S键,因而它的耐水解稳定性很好,在热的酸或碱中很稳定。
仲烷烃磺酸盐(SAS)
SAS有与LAS类似的发泡性和洗涤效果,且水溶性好。
其主要用途是复配成液体洗涤剂,如液体家用餐具洗涤剂。
SAS的缺点是,用它作为主要成分的洗衣粉发粘、不松散。
因此只用于液体配方中。
③烯基磺酸盐
三氧化硫与直链α-烯烃作用,再加碱水解而制得。
α-烯烃磺酸盐(AOS)
AOS与LAS的性能相似。
但对皮肤的刺激性稍弱,生化降解的速度也稍快。
由于它的生成工艺简便,原料成本低廉,因此,AOS一直有很大的吸引力。
AOS的主要用途是配制液体洗涤剂和化妆品。
四磷酸酯盐型
通式:
ROPO3M。
包括单酯盐和双酯盐两种。
该类型表面活性剂具有优良的抗静电、乳化、防锈和分散等性能,广泛应用于纺织、化工、国防、金属加工和轻工业部门。
3.3阳离子表面活性剂
概述:
所有工业上的阳离子表面活性剂都是有机氮化合物的衍生物。
它们大致可分为两类:
一类是胺盐型阳离子表面活性剂;另一类则是季铵盐型阳离子表面活性剂,在化合物本身的分子中带有正电荷。
阳离子表面活性剂很少作清洗用。
主要用作抗静电剂,织物的柔软剂。
此外,阳离子表面活性剂也可用于防霉和杀菌。
在制革中主要用于杀菌、消毒、防水、匀染、固色、抗静电、使纤维柔软及某些特殊用途。
⑴胺盐型阳离子表面活性剂
制备:
有机胺(伯胺、仲胺和叔胺)与酸(盐酸或醋酸)中和制得。
应用:
可在酸性介质中作乳化、分散、润湿剂,也用作矿物浮选剂、颜料粉末表面憎水剂。
缺点:
当溶液pH>7时,胺易从水中游离析出,从而失去表面活性。
⑵季铵盐型阳离子表面活性剂
由叔胺与卤代烷反应制得
代表产品:
十二烷基二甲基苄基氯化铵(1227)
十八烷基二甲基苄基氯化铵(1827)
3.4两性离子表面活性剂
两性表面活性剂基本不刺激皮肤和眼睛;在相当宽的pH值范围内都有良好的表面活性作用;它们与阴离子、阳离子、非离子型表面活性剂都可以兼容。
由于以上特性,可用作洗涤剂、乳化剂、润湿剂、发泡剂、柔软剂和抗静电剂。
主要品种:
甜菜碱衍生物、咪唑啉衍生物。
该类表面活性剂开发较晚。
分子中有:
阳离子亲水基(胺盐或季铵盐基团和阴离子亲水基(-COO-、-SO3-、-OSO3-),羧酸盐、磺酸盐型、硫酸酯盐和磷酸酯盐型。
⑴氨基酸型两性表面活性剂
十二烷基氨基丙酸的制备反应:
⑵甜菜碱型两性表面活性剂
阴离子:
羧酸盐;阳离子:
季铵盐
⑶咪唑啉型两性表面活性剂
合成方法类似于咪唑啉型阳离子S.
该类表面活性剂是常见的平衡型两性离子表面活性剂,低刺激性和低毒性,广泛用作婴儿香波,也可用于某些无刺激性的成人化妆品中。
3.5非离子表面活性剂
非离子表面活性剂因在水中不电离以及能够精细地改变分子结构而具有独特的性质。
非离子表面活性剂去除油性污垢的能力很强,而且具有防止污垢在合成纤维表面再沉积的能力。
它们的临界胶束浓度也比离子型表面活性剂低一到二个数量级。
亲水基为一定数量的含氧基团(常为醚基和羟基)。
按亲水基不同可分为聚氧乙烯型(即聚乙二醇型)和多元醇型。
分子中亲水基比例不同,非离子表面活性剂的溶解、乳化、润湿、分散、渗透等性能变化很大.
⑴聚氧乙烯型
脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)
脂肪醇聚氧乙烯醚是近代非离子型表面活性剂中最重要的一类产品。
目前几乎在各类洗涤剂中,都或多或少用到这类表面活性剂。
烷基酚聚氧乙烯醚
烷基酚聚氧乙烯醚在非离子型表面活性剂中仅次于AEO,占第二位。
其中最重要的是壬基酚聚氧乙烯醚,商品牌号为乳化剂OP系列产品。
它具有优良的洗涤性能,价格较低。
缺点是生物降解性差,对鱼类有毒性。
脂肪酸烷醇酰胺
这是由脂肪酸和乙醇胺缩合制得的一类非离子表面活性剂。
最常用的品种是月桂酸单乙醇酰胺和月桂酸二乙醇酰胺。
前者的水溶性较差,主要在液体类产品中用作增稠剂;后者常用作稳泡剂和助洗剂。
聚氧乙烯烷基胺
特性:
耐酸不耐碱,有一定的杀菌能力(具有非离子型及阳离子型表面活性剂的特性)。
例:
RN[(C2H4O)xH]2的季铵盐
RN+CH3[(C2H4O)xH]2.Cl-是一种混合型的表面活性剂(阳离子-非离子混合型),用作抗静电剂、匀染剂、防蚀剂、沥青乳化剂及粘土在润滑脂中的分散剂。
(2)多元醇型
该型表面活性剂特征:
亲油基:
C12~C18脂肪酸
亲水基:
亲水基一端具有多个羟基。
如甘油、季戊四醇、山梨醇、失水山梨醇等(多羟基化合物)
①甘油脂肪酸酯
②季戊四醇脂肪酸酯
③山梨醇脂肪酸酯和失水山梨醇脂肪酸酯
④蔗糖脂肪酸酯突出优点:
无毒、无刺激性;重要产品:
山梨醇与失水山梨醇的脂肪酸酯;应用:
可供食品及医药用乳化剂
3.6表面活性剂在工业中的应用
1、在纺织工业中的应用
织物的退浆、煮练和漂白加工过程统称为织物的前处理。
在染色中主要用作渗透剂、分散剂、匀染(缓染)剂以及固色剂、皂洗剂等。
2、在灭火中的应用
表面活性剂在消防灭火中的应用是用作泡沫灭火剂
3、在化妆品中的应用
近年来开发出一系列对皮肤有各种有益功能的霜膏,常用的表面活性剂主要是非离子表面活性剂。
4、在石油工业中的应用
石油产品添加剂之一——助燃剂
5、在涂料工业中的应用
乳胶漆
6、在肥料生产中的应用
表面活性剂作为化学肥料的防结块剂具有重要意义。
碳酸氢铵碳酸氢铵在贮存过程中极易结块,不仅给使用带来不便,而且影响施用效果。
7、在感光材料方面的应用
成色剂分为两种:
一种是水溶性成色剂,该种成色剂主要为带有磺酸基或羧基的阴离子表面活性剂;另一种是油溶性成剂,它是由将带有油溶性耐扩散基团的成色剂用乳化剂以微小油滴的形式分散在明胶中构成的。
8、在油墨工业中的应用
在油墨中加入具有适宜表面活性、润湿、铺展性能的表面活性剂,可使油墨具有良好的流变性、流平性、转移性、粘附性及使油墨有良好的涂膜等。
9、在包装中的应用
抗静电剂
10、在其他方面的应用
空气清新剂修正液防水剂粘合剂乳化剂干洗剂车窗清洗剂及抗雾剂冰淇淋电镀液橡胶防霉菌、防鼠、防白蚁剂液体鞋油
综上所述,由于表面活性剂具有改变气-液、液-液及液-固界面性质的能力,从而使它具有起泡、消泡、乳化、破乳、分散、凝聚、润湿、防水、增溶等多方面的性能,因此表面活性剂存在于人类活动的各个领域,它覆盖了化妆品调制、食品加工、纤维加工、纺织品印染及整理、农药和医药的加工、矿物浮选、石油开采、油品处理、洗涤等各个工业部门,而被誉为“工业味精”。
3.7表面活性剂的发展趋势
随着世界经济的发展以及科学技术领域的开拓,作为工业“味精”的表面活性剂的发展更为迅猛。
其应用领域从日用化学工业发展到石油、纺织、食品、农业、环境以及新型材料等方面,年产量以4%~5%的速度增长,目前产量已超过900万吨,品种10000种以上,市场营销额为100亿美元,并且表面活性剂的发展呈现出如下新趋势。
1“绿色”标记产品引起关注
2功能性表面活性剂有新进展
3不断推出新概念
表面活性剂凝胶(SurfactantGels),它是由表面活性剂在极性或非极性溶剂中形成的结构,或者这些缔合结构与高分子以键合形成网状结构,其粘度大,具有粘弹性的体系,称之为表面活性剂凝胶。
这种体系首先在1986年提出,即由明胶液中含有AOT的反向微乳液组成。
这些凝胶主要用于酶固定化。
它们既能提高酶的活性,又能延长酶的半衰期。
蠕虫状束(Worm-LikeMicelles),。
蠕虫状胶束通常指具有一定几何形状的表面活性剂分子在某些因素的作用下形成的一维聚集体呈一维线状,其摩尔质量可达10,长度几十纳米甚至更长;还有些特殊的蠕虫状胶束,在一维线状的主体外还有很多象绒毛一样的细小分支,这种蠕虫状胶束也被很形象的叫做多毛的蠕虫状胶束。
具有高表面活性、高粘度和高剪切稀释性等特性。
在油气开采方面,由于蠕虫状胶束的高表面活性和高粘度,既能提高界面活性又能提高驱油的波及系数,可以
做良好的压裂剂、酸化剂