(化学工程专业论文)表面活性剂界面吸附结构与乳液抗聚并稳定性关系研究.pdf_第1页
(化学工程专业论文)表面活性剂界面吸附结构与乳液抗聚并稳定性关系研究.pdf_第2页
(化学工程专业论文)表面活性剂界面吸附结构与乳液抗聚并稳定性关系研究.pdf_第3页
(化学工程专业论文)表面活性剂界面吸附结构与乳液抗聚并稳定性关系研究.pdf_第4页
(化学工程专业论文)表面活性剂界面吸附结构与乳液抗聚并稳定性关系研究.pdf_第5页
已阅读5页,还剩147页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

摘要 表面活性剂界面吸附结构与乳液抗聚并稳定性关系研究 摘要 怯面活性剂由于其特殊的亲油、亲水分子结构,被广泛地应用于工业各领 域,尤其在乳状液体系中常被用作乳化剂。乳状液在农药旋洒、医药、三次采 油、食品、化妆品等诸多行业的应用中,对乳状液的稳定性都有严格的要求。 乳液粒子间的聚并是乳液主要的失稳方式之一,在近几十年来受到了学术界和 企业研究人员的重视。尽管人们对乳液聚并过程的研究取得了很大的进展,然 而对于其中的许多重要的问题都没有达成共识。随着乳状液应用领域的不断扩 大和各 加显著 间相互渗透,乳液抗聚并稳定性研究的理论意义和实际意义都愈 的主要目的是采取宏观实验与微观数学物理模型相结合的方法, 研究界面活性剂吸附层流体力学特性与乳液抗聚并稳定性之间的内在关系。 ( 孚l 液粒子间聚并的前提是两分散液珠在布朗热运动和重力的作用下充分地 相互靠近,两液珠问相互 来讲是必要的基础信息, 分析乳液的抗稳定性 ( a g o 、t x ) 所稳定 的乳液体系( 白油为分散相) ,建立了两液珠间的静态力学模型。摸型模拟结果 表明即使对于非离子活性剂所稳定的乳液体系,界面上的静电荷也是足以阻止 乳液粒子间的充分接近的,理论上乳液不会发生聚并,这与实验结果不符。实 验表明在不同的活性剂h l b 值区,乳液的抗聚并稳定性有较大的差别,说明乳 液的抗聚并稳定性与界面活性剂的h l b 值和吸附结构有关。静态力学模型模拟 指出电解质的加入能改变两液珠问作用力随距离变化的曲线关系,从而可能会 引起乳液抗聚并稳定性的变化,因此本文实验考察了电解质浓度对乳液体系抗 聚并稳定性的影响,实验结果表明电解质的加入只是对某一活性剂h l b 值区的 乳液体系的抗聚并稳定性产生显著影响,而在这一h l b 值区内,乳液的抗聚并 稳定性在无电解质时就很差。针对以上的实验现象和模型分析,本文认为造成 实验现象与模型之间矛盾的主要原因是模型中的液珠刚球和界面恒电位的假定 f ji:ilijl 摘要 与实际情况不符。吸附在界面的活性剂分子在两液珠相互靠近的过程中,在静 电斥力的作用下会引发液珠整体的变形,并且局部地某些界面活性剂分子会被 挤k n - l 液液珠中而造成界面电位的下降和液珠的充分接近,最终导致乳液粒 子间的聚并。而上述界面微运动的剧烈程度是与乳液油水界面活性剂吸附层的 结构和相应的界面流体力学性质密切相关的。这部分地说明了界面流体力学特 性与乳液抗聚并稳定性之间的关系。) 在以往界面膜沟流和界面波破裂模型研究的基础上,提出了本文的界面流 体力学模型,全面、详细地分析了液珠碰撞过程中界面上活性剂分子可能发生 f 的各种微观运动。l 本文模型最突出的特点是区分了界面g i b b s 弹性和界面膨胀 0 弹性,指出了界面膨胀弹性是由界面结构膨胀弹性和g i b b s 弹性两部分组成, 界面机械强度是界面结构弹性仍然发挥作用的界面所能承受的极限应力,是判 断界面流动性的界面物理量。利用本文界面流体力学模型,结合界面膜沟流和 界面波破裂模型,本文分析了增加界面结构弹性在保证乳液抗聚并稳定性中的 重要性。在本文界面流体力学模型的基础上,本文从三个方面考察了界面流体 力学特性与乳液抗聚并稳定性之阳j 的关系: 第一方面,通过改变活性剂单体的分子结构及其与被乳化对象分子结构的 匹配关系来考察界面粘度和界面g i b b s 弹性对乳液稳定性的影响。本文采用了 几种主要的非离子活性剂( a e o 、t x 、s p a n t w e e n 、e l ) 来乳化白油和癸二酸 二辛酯( d o s ) ,通过对各乳液体系抗聚并稳定性的考察,分析了活性剂亲油链 段的长度、苯环和双键的存在、及亲油链段与被乳化对象分子结构的匹配关系 对界面粘度和g i b b s 弹性的影响。 第二方面,考察不同h l b 值活性剂界面吸附构型的差异对乳液抗聚并稳定 性的影响( h l b 规则的内在机制研究) 。对于乳液配制中所广泛应用的h l b 规 则,本文认为规则的理论核心在于:不同h l b 值的活性剂在界面的吸附构型是 不同的。本文在活性剂界面定向排列的物理模型基础上进一步提出了界面活性 剂的拔河模型,形象地解释了活性剂分子降低界面张力的内在机理,并分析了 不同h l b 值活性剂在界面吸附的结构特征,结合本文的界面流体力学模型,对 不同h l b 值的活性剂吸附界面的流体力学特性及相应乳液体系的抗聚并稳定性 摘要 进行了预测,根据界面拔河模型还容易推知,对于不同大小的乳液粒子来讲乳 液所需的最佳h l b 值是不同的,乳液粒子越小,相应所需的最佳h l b 值越大。 为证实上述理论及推论,针对非离子活性剂( t x ,a e o ) 所乳化得到的乳液体 系( 白油和d o s 为分散相) ,本文实验考察了活性剂的h l b 值对乳液抗聚并稳 定性的影响,根据乳液的抗聚并稳定特性将整个实验考察h l b 值范围分为5 个 子区,并测定了不同h l b 值区乳液体系界面活性剂的吸附层数。各不同h l b 值区的乳液抗聚并稳定特点与其界面活性剂分子的吸附结构特点之间的对应关 系与本文理论的预测是吻合的,另外本文还实验考察了活性剂用量、超声乳化 方式对乳液抗聚并稳定性的影响,实验中发现乳液的最佳h l b 值区随活性剂的 用量的增加而上升,进一步的研究表明,在本文的研究体系中,高活性剂用量 乳液体系中的液珠粒径小,而小粒径的液珠所对应的最佳h l b 值高,因此以上 的实验证明了从本文拔河模型所得的推论。 第三方面,通过对活性剂复配技术的研究,乳化剂复配的关键是增加界面 结构弹性和提高不同活性剂分子间的协合作用。本文着重剖析了目前广泛采用 的两种乳化剂复配方案( 农乳5 0 0 、6 0 0 、7 0 0 :农乳5 0 0 、农乳1 6 0 1 、农乳1 6 0 2 ) 在界面所形成的活性剂吸附层结构。并通过分析农药乳化剂单体和复配方法的 演变历史,说明了增加界面结构弹性和提高不同活性剂分子间的协合作用的一 i, 些具体方法。i 厂一 关键词。表面活硅菊,h l b 值灏o ,界面流往另;特性,d l ,v o 逼论,农 乳复配,乳液稳定性,聚并。 p 。, 英文摘要 s t u d y o nr e l a t i o n s h i pb e t w e e ni n t e r f a c i a ls u r f a c t a n t s t r u c t u r e a n de m u l s i o na n t i c o a l e s c e n c es t a b i l i t y a b s t r a c t s u r f a c t a n th a v eb e e ne x t e n s i v e l ya p p l i e dt ov a r i o u si n d u s t r i a lf i e l d sf o ri t su n i q u e a m p h i p a t h i cm o l e c u l a rs t r u c t u r e e s p e c i a l l y i ti su s e da se m u l s i f i e ri ne m u l s i o n s y s t e m w h i c hi s w i d e l ye m p l o y e d i n m a n y i n d u s t r i a l p r o c e s s e s ,f o re x a m p l e , a g r i c u l t u r a ls p r a y s ,p h a r m a c y , t e r t i a r yo i l r e c o v e r y , f o o di n d u s t r y , c o s m e t i c s ,e t c a l l o f t h e s ep r o c e s s e sh a v es p e c i f i cr e q u i r e m e n to ne m u l s i o ns t a b i l i t y f o rc o a l e s c e n c ei s o n eo ft h em a i nw a y sw h i c hl e a d st od e s t a b i l i z a t i o no fe m u l s i o n ,i th a sb e e n i n t e n s i v e l ys t u d i e db yt h ea c a d e m ya n d i n d u s t r i a lr e s e a r c h e r a l t h o u g hp r o g r e s sw a s m a d eo nt h eu n d e r s t a n d i n go fc o a l e s c e n c eo ft w ol i q u i dd r o p l e t s ,t h es t u d yi sf a ra w a y f r o m p e r f e c t ,a sf o rm a n yi m p o r t a n ti s s u e st h e r ea r en ow i d e l yr e c o g n i z e dt h e o r y a s t h ee m u l s i o nf i n dm o r ea p p l i c a t i o n sa n dp e r m e a t i o na m o n gd i f f e r e n td i s c i p l i n e s b e c o m e m o r em a n i f e s t ,t h et h e o r e t i c a la n dp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c e o fs t u d yo n e m u l s i o ns t a b i l i t yi sm o r eo b v i o u st h em a i np u r p o s eo ft h i ss t u d yi sd e d i c a t e dt o e l u c i d a t et h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ei n t e r f a c i a ls u r f a c t a n ts t r u c t u r ea n de m u l s i o n a n t i c o a l e s c e n c e s t a b i l i t y ,u s i n g t h em e t h o d so ft h em a t h e m a t i c a lp h 3 ,i c a lm o d e l c o m b i n e dw i t he x p e r i m e n t t h ep r e m i s eo fc o a l e s c e n c ei st h a tt h es e p a r a t i o nb e t w e e nt w ol i q u i dd r o p l e t s s h o u l db es m a l l e n o u g h f o rt h es a k eo fb r o w nm o v e m e n ta n d g r a v i t y , c o r r e s p o n d i n g l yt h ef o r c ea c t i n gu p o nt h et w oa p p r o a c h i n gd r o p l e t s ,c h a n g i n gw i t h d i s t a n c eb e t w e e nt h e mi st h eb a s i ci n f o r m a t i o nf o rs t u d yo fe m u l s i o ns t a b i l i t y i nt h i s p a p e rf o rt h ee m u l s i o ns y s t e m ( a e o ,t xa st h ee m u l s i f i e ra n dl i q u i dp a r a f f i na st h e d i s p e r s e dp h a s e ) a s t a t i cf o r c em o d e lw a s d e v e l o p e d t h em o d e l i n gi n d i c a t et h a te v e n f o re m u l s i o ns t a b i l i z e db yn o n - i o n i cs u r f a c t a n t ,t h ee l e c t r i c a lr e p e l l i n gb e t w e e nt w o d r o p l e t sw a ss t r o n ge n o u g h t op r e v e n tt h e mf r o ma p p r o a c h i n gc l o s e l y , s ot h e r ew o u l d b en oc o a l e s c e n c e ,i td e v i a t ef r o me x p e r i m e n tp h e n o m e n aw h i c hp r o v et h a tt h e 英文摘要 a b o v em e n t i o n e de m u l s i o ns y s t e m sw e r ea l l n o ts t a b l ea g a i n s tc o a l e s c e n c ea n dt h e s t a b i l i t vo ft h e md i f f e r e dw i t hh l b v a l u eo fm i x t u r eo fe m u l s i f i e ru s e di n d i c a t i n gt h e i n n e rr e l a t i o n s h i do f e m u l s i o ns t a b i l i t yw i t hi n t e r f a c i a ls t r u c t u r e t h ec o n c e n t r a t i o no f s a i t0 ne m u l s i o na n t i c o a l e s c e n c es t a b i l i t y w a ss t u d i e db o t h b ym o d e l i n g a n d e x p e r i m e n t i ts e e m st h a to n l yf o rs o m ee m u l s i o ns y s t e m s ,o f w h i c hh l bv a l u eo f s u r f a c t a n tv a r y sw i t h i na r a n g ea n d a n t i - c o a l e s c e n c es t a b i l i t yw a st h ep o o r e s tw h e nn o s a l ti sp r e s e n t ,t h ea d d i t i o no fs a l tc o u l da f f e c te m u l s i o ns t a b i l i t ys i g n i f i c a n t l y b a s e d o n a n a l y s i so ft h ee x p e r i m e n tp h e n o m e n a a n dm o d e l i n g t h i sp a p e rp o i n to u tt h a t d u r i n gt h ea p p r o a c h i n gp r o c e s so ft w od r o p l e t s ,u n d e rt h ei n f l u e n c eo fe l e c t r i cr e p e l f o r c e ,t h ea d s o r b e di n t e r f a c i a ls u r f a c t a n tc o u l db ep u s h e di n t ot h ed r o p l e t sa n d l e a dt o t h ed i s t o r t i o no f d r o p l e t sa n d d e s c e n to fi n t e r f a c i a lz e t ap o t e n t i a l ,s ot h ea s s u m p t i o no f n o n - d e f o r m a b l ea n dc o n s t a n tz e t a p o t e n t i a l i si m m a t e r i a l t h ea b o v em e n t i o n e d i n t e r f a c i a lm i c r o m o v e m e n tc o u l dh a p p e ns ov i o l e n t l yt h a ti tc o u l df i n a l l yl e a dt ot h e c o a l e s c e n c eo ft h e s et w od r o p l e t sf o rs o m es y s t e m ,a p p a r e n t l yi n t e n s i t yo ft h e s e m i c r o m o v e m e n t d e p e n d s o nt h ei n t e r f a c i a ls t r u c t u r eo f a d s o r b e ds u r f a c t a n ta n d c o r r e s p o n d i n g i n t e r r a c i a lr h e o l o g i c a lp r o p e r t y b a s e do nt h em o d e l i n gr e s e a r c ho fd r a i n a g ep r o c e s sa n di n t e r f a c i a lw a v eb r e a k i n g d o w no f l i q u i df i l mi nl i t e r a t u r e ,an e w i n t e r f a c i a ls u r f a c t a n tr h e o l o g i c a lm o d e lw a s d e v e l o p e d i nt h i s p a p e r t h i s m o d e ld e s c r i b e da l lk i n d so fm i c r o - m o v e m e n to f i n t e r f a c i a ls u r f a c t a n t ,d i s c r i m i n a t e dt h eg i b b se l a s t i c i t ya n di n t e r f a c i a ld i l a t i o n a l e l a s t i c i t y , p o i n t e d o u tt h a tt h el a t t e rc o n s i s to ft h ei n t e r f a c i a ls t r u c t u r ed i l a t i o n a l e l a s t i c i t ya n dt h eg i b b se l a s t i c i t y , a n ds t a t e dt h a tt h ei n t e r f a c i a lm e c h a n i c a ls t r e n g t h i st h em a x i m u ms t r e s sw h i c ht h ei n t e r f a c ec o u l da s s u m ew h i l et h ei n t e r f a c i a i s t r u c t u r a le l a s t i c i t ya c t e da n dt h ei n t e r f a c i a lp r o p e r t yw h i c hc o u l db eu s e dt oj u d g e w h e t h e rt h ei n t e r f a c ew a sm o b i l eo ri m m o b i l e a c c o r d i n gt ot h i si n t e r f a c i a ls u r f a c t a n t r h e o l o g i c a lm o d e l ,c o m b i n e dw i t h t h em o d e l i n gr e s e a r c ho fd r a i n a g ep r o c e s sa n d i n t e r f a c i a lw a v e b r e a k i n g - d o w n o f l i q u i d f i l mi n l i t e r a t u r e ,t h ei m p o r t a n c eo f e n h a n c i n gt h ei n t e r f a c i a ls t r u c t u r ee l a s t i c i t yw a sp o i n t e do u t i nt h ef o l l o w i n gc o n t e x t t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e ni n t e r f a c i a lr h e o l o g i c a lp r o p e r t ya n da n t i - c o a l e s c e n c es t a b i l i t y o f e m u l s i o nw a ss t u d i e di nt h r e ea s p e c t s : 英文摘要 i nt h ef i r s ta s p e c t ,t h ei m p a c to fi n t e r f a c i a lv i s c o s i t ya n di n t e r f a c i a lg i b b se l a s t i c i t y u p o n e m u l s i o ns t a b i l i t yw a ss t u d i e db yc h a n g i n g t h em o l e c u l a rs t r u c t u r eo fs u r f a c t a n t a n dt h a to fd i s p e r s e dp h a s e s e v e r a lm a i nn o n i o n i cs u r f a c t a n t s ( a e o 、t x 、s p a n t w e e m 、e l ) w a su s e dt oe m u l s i f yl i q u i dp a r a f f i na n dd io c t y ls e b a c a t e ( d o s ) a n d t h ea n t i c o a l e s c e n c es t a b i l i t yo ft h ec o r r e s p o n d i n ge m u l s i o nw a ss t u d i e d ,t h ei m p a c t o ft h ep r e s e n c eo fb e n z e n ea n dd o u b l eb o n di nl y o p h o b i cm o i e t yo f s u r f a c t a n ta n di t s l e n g t ha n dm a t c h i n gw i t hd i s p e r s e dp h a s eu p o nt h ei n t e r f a c i a lv i s c o s i t ya n dg i b b s e l a s t i c i t yw a sa n a l y z e d i nt h es e c o n da s p e c t ,t h ec h a r a c t e ro fi n t e r f a c i a lr h e o l o g i c a lp r o p e r t yo fs u r f a c t a n t w i t hd i f f e r e n th l bv a l u ea n di t s r e l a t i o n s h i p w i t ha n t i c o a l e s c e n c e s t a b i l i t y o f c o r r e s p o n d i n ge m u l s i o n ( m e c h a n i s mo f h l b r u l e ) w a ss t u d i e d a sf o rt h ew i d e l yu s e d h l br u l ei ne m u l s i f i c a t i o n ,t h ee s s e n t i a l p h y s i c a l m e c h a n i s mi st h a td i f f e r e n t i n t e r f a c i a ls t u r c t u r ew a sf o r m e dw h e ns u r f a c t a n tw i t hd i t i e r e n th l bv a l u ea b s o r b e da t t h ei n t e r f a c e o nt h eb a s i so f p h y s i c a lm o d e lt h a ts u r f a c t a n tw a sv e r t i c a l l yl i n e da tt h e i n t e r f a c e ,at u g - o f - w a ri n t e r f a c i a lm o d e lw a sp r o p o s e dt oe x p l a i nw h y t h ei n t e r f a c i a l t e n s i o nd r o pw h e ns u r f a e t a n tw a sa b s o r b e da tt h ei n t e r f a c ea n dt h ec h a r a c t e ro f i n t e r f a c i a ls u r f a c t a n t s t r u c t u r ew a s a n a l y z e d ,t h e a n t i c o a l e s c e n c e s t a b i l i t y o f c o r r e s p o n d i n g e m u l s i o nw a sf o r c a s t e d f r o mt h et u g - o f - w a ri n t e r f a c i a lm o d e la n o t h e r d e d u c t i o ni st h a tt h es m a l l e rt h ed r o p l e t st h eh i g h e rt h eo p t i m u mh l bv a l u ei tn e e d s i no r d e rt op r o v et h ea b o v em e n t i o n e do p i n i o n ,t h ef o l l o w i n ge x p e r i m e n tw a sc a r r i e d o u t f o rt h ee m u l s i o ns y s t e mi nw h i c ht x 、a e ow a su s e da se m u l s i f i e ra n dl i q u i d p a r a f f i na n dd o sa sd i s p e r s e dp h a s e ,t h ea n t i c o a l e s c e n c es t a b i l i t y c h a r a c t e rw a s f o u n dc h a n g er e g u l a r l yw i t ht h eh l bv a l u eo fm i x t u r eo fn o n i o n i cs u r f a c t a n tu s e d a c c o r d i n gt o t h ee m u l s i o na n t i c o a l e s c e n c e s t a b i l i t y , t h ew h o l eh l bv a l u er a n g e w h i c ht h es u r f a c t a n tu s e di ne x p e r i m e n tc o v e r e dw a sd i v i d e di n t of i v eh l bz o n e f o r e a c hh l b z o n e ,t h en u m b e ro f a d s o r b e di n t e r f a c i a ls u r f a c t a n tl a y e rw a sm e a s u r e da n d t h ec o r r e s p o n d i n gc h a r a c t e ro fi n t e r r a c i a ls u r f a c t a n ts t r u c t u r ew a sp o i n t e do u t ,i t s r e l a t i o n s h i p w i t he m u l s i o na n t i c o a l e s c e n c e s t a b i l i t y w a sa n a l y z e da n df o u n di n a c c o r d a n c ew i t ht h ef o r e c a s to ft h em o d e lp o i n t e do u ti nt h i s p a p e r , m o r e o v e rt h e e f f e c to ft h ed o s a g eo fs u r f a c t a n ta n du l t r a s o n i ce m u l s i f i c a t i o no ne m u l s i o ns t a b i l i t y i l i 英文摘要 w a ss t u d i e d i tw a sf o u n dt h a th i g h e rt h ed o s a g eo fs u r f a c t a n t ,t h es m a l l e rt h eo i l d r o p l e t si nt h ee m u l s i o n a n dt h eh i g h e rt h eo p t i m u mh l bv a l u eo fc o r r e s p o n d i n g e m u l s i o ns y s t e m ,s oa l lt h ef o r e c a s tw a sp r o v e d i nt h et h i r da s p e c t ,t h r o u g ht h es t u d yo ff o r m u l a t i o n so fa g r i c u l t u r a le m u l s i f e r st o e l u c i d a t et h a tt h ee s s e n t i a l p r i n c i p l e i nf o r m u l a t i o ni st oe n h a n c et h ei n t e r f a c i a l s t r u c t u r a l e l a s t i c i t y a n ds y n e r g e t i ce f f e c ta m o n ge m u l s i f i e r s s p e c i f i cd e s c r i p t i o no f i n t e r f a c i a ls u r f a c t a n ts t r u c t u r ew a sm a d ef o rt w ok i n d so fv e r ys u c c e s s f u la g r i c u l t u r a l e m u l s i f i e rf o r m u l a t i o n ( a g r i c u l t u r a le m u l s i f i e r5 0 0 、a g r i c u l t u r a le m u l s i f i e r6 0 0a n d a g r i c u l t u r a le m u l s i f i e r7 0 0 ;a g r i c u l t u r a le m u l s i f i e r5 0 0 、a g r i c u l t u r a l e m u l s i f i e r1 6 0 1 a n da g r i c u l t u r a le m u l s i f i e r1 6 0 2 ) m o r e o v e rt h eh i s t o r yt h a tt h em o l e c u l a rs t r u c t u r e a n df o r m u l a t i o nm e t h o d o f a g r i c u l t u r a le m u l s i f i e r s h a v eb e e n c h a n g e d w a s a n a l y z e d s o m es p e c i f i cm e t h o d e so fh o wt of o r m u l a t et h es u r f a c t a n ti n t e r f a c ew i t h h i g h i n t e r f a c i a ls t r u c t u r e e l a s t i c i t y a n d h i g hs y n e r g e f i c e f f e c t b yd e p l o y i n g d i f f e r e n t s u r f a c t a n tw a sp o i n t e do u t k e yw o r d s :s u r f a c t a n t ,h l br u l e ,i n t e r f a c i a lr h e o l o g i c a lp r o p e r t y , d l v ot h e o r y , a g r i c u l t u r a le m u l s i f i e rf o r m u l a t i o n ,e m u l s i o ns t a b i l i t y , c o a l e s c e n c e 第1 章引言 第1 章引言 表面活性剂是一种功能性精细化工产品,在许多工业部门是不可缺少的助 剂,由于其用途广而用量小,故7 门 业味精之称。表面活性剂的发展历史可以 追溯到公元前2 5 0 0 年美索不达米哑等地区肥皂的使用,只是到了上世纪初,随 着脂肪酸酯高压氢化还原制脂肪醇技术的出现以及二战后石油工业的发展,表 面活性剂的品种和产量才迅速增加,在工业生产中的作用也日趋重要。到1 9 9 8 年为止,全球表面活性剂产量已达9 0 0 万吨,有1 6 0 0 0 个以上的种类。 表面活性剂分子中同时含有亲油、亲水两种基团,具备润湿和渗透、分散 和乳化、起泡、消泡和增溶等功能,加上抗静电、杀菌、润滑等其它派生功能, 使其在工业及家用洗涤、化妆品、农药、纺织、选矿、医药、石油、建筑、涂 料等领域得到了广泛应用。其中家用活性剂占总量的2 9 3 2 ,个人护肤占 1 4 9 o - - - 1 6 ,工业用量占5 0 - 5 5 。在工业用方面,洗涤用活性剂只占2 0 左 右,而各种工业助剂约占7 5 。例如在浮选法选矿中,先将矿砂磨碎并使捕集 剂( 多为表面活性剂) 吸附在其表面而使之呈疏水性,再将空气鼓入含发泡剂 ( 表面活性剂) 的水中,产生的大量气泡会带着矿砂一起上升而将其浮选出来; 在涂料工业中,表面活性剂在颜料粒子表面的吸附能够有效地降低了其表面自 由能,节省研磨能和研磨时间,另外表面活性剂的分散作用使颜料粒子稳定均 匀地分散在涂料中;在纺织工业中利用活性剂的乳化作用制得的乳液油剂具有 润湿、抗静电作用,对纺织过程的难常运作和保证产品的质量至关重要。 随着信息、生物等高科技新产业的兴起和环境保护要求的提高,活性剂的 用途也在不断拓展。在信息产业,活性剂在各种打印油墨和磁记录材料中是必 不可少的重要助剂;在生物产业,含氟表面活性剂被用做人造血液,在微生物 的培养中,利用活性剂乳化培养基,并提高微生物对食物颗粒的黏附能力。近 来靶向给药技术的研究也涉及活性剂的使用;在环境保护方面,高分子表面活 性剂被用做絮凝剂,促使工业污水中颗粒的沉淀。在汽车工业中,为减少涂漆 工序中可挥发有机物( v o c ) 的州放量,采用了乳液清洗吸收的方法。 乳状液是两不互溶的液相之高度分散在另一液相中所形成的热力学不稳 定体系,在生产上早有应用。例如人们同常所用的护肤品大多都是乳状液。在 第1 章引言 农作物的施药过程中,原药事先都需先配制成乳状液后再用,以提高原药的分 散均匀性,提高药效。在液膜分离技术中,利用多重乳液体系中的液膜,可以 有效地分离通常难于分离的烃类混合物以及去除废液中的有害物质,还能从铜 矿浸入液、矿山坑道水中回收有用金属。乳状液体系还用在乳液聚合中以解决 聚合放热和粘度增加的问题。 乳状液体系最重要的性质是稳定性,只有在保证乳液稳定的条件下,乳液 在上述的应用体系才能发挥正常的功能。其中乳液的抗聚并稳定性是乳液稳定 性中最重要也是研究得最多的一种,现有研究表n s j - 孚l 液体系的抗聚并稳定性与 界面活性剂吸附结构和性质紧密相关。 随着表面活性剂工业的发展,加强活性剂体系和界面基础研究显得越来越 重要。目前人们已在表面活性化学、界面现象理论及新的合成方法方面做了大 量的研究工作,传统的界面化学研究已逐渐转入到了分子界面化学研究。例如 表面活性剂溶液的相行为、利用激光和中子散射研究微乳液、胶束及液晶的微 结构、表面活性剂分子结构与功能的关系、混合表面活性剂体系、表面活性剂 拓扑学、功能性表面活性剂的分子设计、界面分子结构模型及界面张力的模型 计算等等。这些研究将使表面活性剂和界面科学的理论更为丰富,从而更有效 地促进相应技术的发展。然而这方面的研究还处在初级阶段,有许多的问题有 待解决和发现。 综上所述,表面活性剂及乳液体系在工业、农业、信息及生物产业中有着 广泛的应用背景,对活性剂乳液体系抗聚并稳定性和活性剂界面吸附结构的研 究不仅有着较强的现实意义,而且有利于加深对其中界面现象的认识,具有相 当的理论学术价值。( 夏纪鼎,倪永全,1 9 9 6 1 “4 1 ;p a u lb e c h e r , 1 9 6 5 t 8 1 1 ;j a c o b i s r a e l a c h v i l i 1 9 9 4 1 6 1 】) 1 1 表面活性剂乳液体系的物理化学研究进展 1 1 1 表面活性剂体系的物理化学 1 1 1 1 表面活性j f ! 表面活性剂分子中通常含有疏水基和亲水基团,因此也称为双亲化合物( 参 第1 章引言 见图1 1 ) 。由于活性剂分子特有的双亲结构使其易优先地吸附在界面上,少量 的活性剂就能显著地降低界面张力,从而具有润湿或反润湿、乳化或破乳、起 泡或消泡等作用,当某种活性剂分= f 的浓度超过了某一临界浓度后( 临界胶束 浓度) ,就会有胶束出现,相应的活性剂溶液就拥有了另一重要功能:增溶。 1 1 1 2 表面活性剂的分类 亲水基 广、。、, 、厂 疏水基一 图1 1 活性剂分子结构示意图 表面活性剂的种类很多,分类法也不少。主要有三种:1 根据用途分类,例 如乳化剂,润湿剂、发泡剂等,此法不能显示活性剂分子的化学结构:2 i s o 法,此法比较科学、系统,但分类极为繁琐;3 根据活性剂溶解后有活性的部 分的特性,将活性剂分为阴离子、阳离子、两性离子与非离子四大类,另外划 出特种表面活性剂一类,把

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论