表面活性剂性质与应用.docx

第二章 表面活性剂性质与应用1．表面活性剂的化学构造及特点是什么？（P21）表面活性剂的化学构造:由性质不同的两部分构成，一部分是疏水亲油的碳氢链构成的非极性基团，另一部分为亲水疏油的极性基，这两部分分别处在表面活性剂的两端，为不对称的分子构造特点：是一种既亲油又亲水的两亲分子，不仅能避免油水相排斥，并且具有把两相结合起来的功能 2．表面活性剂有哪些类型举例阐明按溶解性分类 ：有水溶性和油溶性两大类;按照其与否离解分类：离子型和非离子型两大类;根据其活性部分的离子类型又分为：阴离子、阳离子和两性离子三大类3．表面活性剂的水溶液的特点是什么？ (1)浓度↑,表面张力↑如：NaCl,Na2SO4,KOH,NaOH,KNO3等无机酸、碱、盐溶液2)浓度↑,表面张力↓如：有机酸、醇、醛、酮、醚、酯等极性物质溶液3)随浓度增大，开始表面张力急剧下降，但到一定限度便不再下降如：肥皂、长链烷基苯磺酸钠等溶液这些物质称为表面活性剂4．何谓表面活性？表面活性剂是这样一种物质，它活跃于表面和界面上，具有极高的减少表、界面张力的能力和效率；在一定浓度以上的溶液中能形成分子有序组合体，从而具有一系列应用功能（表面活性是一种动力学现象，表面或界面的最后状态表达了两种趋势之间的动态平衡，即朝向表面吸附的趋势和由于分子热运动而朝向完全混合的趋势之间的平衡）5．简述Traube规则的内容。

特劳贝规则：即每增长一种-CH2-基团时，其π/C　约为本来的三倍6．试述阳离子SAA的重要用途广泛应用于非纺织物的防水剂、优柔剂、抗静电剂、染料的固色剂、医用消毒剂、金属防腐剂，矿石浮选剂、头发调理剂、沥青乳化剂等7．两性离子SAA有什么特点最大特性在于它既能给出质子又能接受质子 (1)对织物有优秀的柔软平滑性和抗静电性 (2)有一定的杀菌性和抑霉性3)有良好的乳化性和分散性4)与其她类型表面活性剂有良好的配伍性会产生协同增效效应 (5)可以吸附在带负电荷或正电荷的物质表面上，有一定的润湿性和发泡性6)低毒性和对皮肤、眼睛的低刺激性7)极好的耐硬水性，甚至在海水中也可以有效地使用8)良好的生物降解性8．非离子SAA的亲水基由什么构成，EO数是什么含义？非离子型活性剂在水溶液中不电离，其亲水基重要是由具有一定数量的含氧基团(一 般为醚基和羟基)构成环氧乙烷加成数(EO数) EO加成数约在10~12mol的范畴内润湿力最高 憎水链碳原子数N和环氧乙烷加成数n间的关系，最小溶解性：n = N/3；中档溶解性：n = N/2优良溶解性：n = 1～1.5N9．写出APG的构造式，并阐明其特性以及在洗涤剂中的作用。

APG的构造式： 特性：APG不存在浊点，在酸碱溶液中均呈现良好的相容性和稳定性；不仅表面活性高，泡沫丰富而稳定，去污力强并且无毒，无刺激性、生物降解彻底应用：浴用及发用洗涤剂；餐用洗涤剂；洗衣粉；硬表面清洗10．请解释含氟SAA“三高二憎”的特点三高：高表面活性、高耐热稳定性、高化学惰性；二憎：憎水性和憎油性，11．AOS、LAS、Span、Tween、AES（解释代号）α- 烯烃磺酸盐（AOS）；烷基苯磺酸钠（LAS）；山梨糖醇酐脂肪酸酯 (司盘 Span.)；聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯（吐温 Tween）；烷基醇聚氧乙烯硫酸钠(AES)、12．解释“Kraff”点和“浊点”的含义和规律使表面活性剂的溶解度忽然增大的温度点，我们称为临界溶解温度也称为克拉夫点规律: 低温时溶解度小,如果加热水溶液，达到某一温度时，其溶解度会忽然增大在低温下可与水混合，温度升高至一定值时，则会浮现析出、分层，这一析出、分层并发生混浊的温度称为表面活性剂的浊点 规律:高温溶解度低，低温溶解度高13．什么是SAA的HLB值，有什么作用？亲水亲油平衡值(hydrophile lipophile balance，HLB)是表达表面活性剂的亲水性、亲油性好坏的指标. HLB值越大，该表面活性剂的亲水性越强；HLB值越小，该表面活性剂的亲油性越强第五章 表面活性剂的润湿功能1．请画出润湿剂的分子构造示意图，并解释这种构造有何特点？分子构造特点：良好的润湿剂其疏水链应具有侧链的分子构造，且亲水基应位于中部　，或者是碳氢链为较短的直链，亲水基位于末端。

2．用防水剂解决过的纤维为什么能防水？织物防水原理：将纤维织物用防水剂进行解决，可使解决后的纤维不表面变为疏水性，防水织物由于表面的疏水性使织物与水之间的接触角θ>90°，在纤维与纤维间形成的“毛细管”中的液面成凸液面，凸液面的表面张力的合力产生的附加压力△P的方向指向液体内部因此有制止水通过毛细管渗入下来的作用3．简述矿物泡沫浮选的原理矿物浮选是借气泡浮力来浮游矿石实现矿石和脉石的分离措施捕集剂以亲水基吸附于矿粉晶体表面晶格缺陷处或带有相反电荷处作定向排列，疏水基进入水相接触角会变大，矿粉有力图从水中逃逸出去的趋势一方面当水中加入发泡剂，在通空气时，就会产气愤泡发泡剂的两亲分子就会在气—液界面作定向排列，将疏水基伸向气泡内而亲水的极性头留在水中单分子膜使气泡稳定吸附了捕集剂的矿粉由于表面的疏水性，于是就会向气，液界面迁移，与气泡发生“锁合”效应，　　由起泡剂吸附在气—液界面上形成的单分子膜和捕集剂吸附在固—液界面上的单分子膜可以互相穿透形成的固—液—气三相的稳定接触并将矿粉粘附在气泡上这样在浮选过程中气泡就可以依托浮力把矿粉带到水面上，达到选矿的目的4．简述有机缓蚀剂的缓蚀作用有机缓蚀剂一般是由电负性较大的O、N、Ｓ和P等原子为中心的极性基和C 原于构成的非极性基(如烷基)所构成。

一般，极性基团吸附于金属表面，变化了双电层的构造，提高金属离子化过程的活化能；而非极性基团远离金属表面作定向排布，形成一层疏水的薄膜，成为腐蚀反映有关物质扩散的屏障，这样就使腐蚀反映受到克制，特别是在腐蚀性强的酸性介质中的缓蚀作用5．阳离子表面活性剂水溶液为什么能作选择性堵水剂？在岩石孔隙壁与水接触时往往由于吸附水中的负离子或因自身的解离而使其岩石孔隙壁带负电荷，因此带正电荷的阳离子表面活性剂就很容易以带正电荷的离子头通过静电引力吸附于岩石孔隙壁带负电荷的部位6．请举出几种润湿剂的应用实例矿物的泡沫浮选；织物的防水与防油；金属的防锈与缓蚀；在农药的应用；在原油开采中的应用7．举例阐明纤维的永久性防水解决1）.防水剂Zelan是在水溶液中应用的，织物加热至120～150℃，再经漂洗和干燥可推测，这一解决会使季铵盐分解为酰胺，它能在纤维上形成一种醚键粘附于纤维表面上，具有不透水而能透气的特性2）. 有机硅聚合物具有硅氧链且有烷基侧链，能提供一种硅氧化合物型表面；能为织物牢牢地束缚住，它能在纤维的缝隙发生交联反映，形成网状构造的表面层，使纤维表面变成疏水性，且保持一定的透气性8．阐明有机缓蚀剂在金属表面的吸附状态和非极性剂的屏蔽效应。

1)缓蚀剂在金属表面上的吸附：缓蚀剂在金属表面上的吸附是物理吸附或化学吸附 (2)有机缓蚀剂非极性基的作用：缓蚀剂的非极性基团形成的疏水层，整个金属表面就形成一层疏水性的保护膜这层膜对金属离子向外扩散和腐蚀介质或水向金属表面的渗入都成为障碍这种由缓蚀剂的非极性基团形成的疏水层起避免腐蚀介质侵入的作用，称为非极性基的屏蔽效应9．十八胺既防水又防油的道理由于十八胺的单分子膜其临界表面张力γc很低，使得水和油不能在其单分子膜上铺展10．苯并三氮唑是什么缓蚀剂，为什么？苯并三氮唑及其衍生物 苯并三氮唑是铜、银合金的有效缓蚀剂苯并三氮唑可添加在水溶液中可避免铜变色腐蚀苯并三氮唑可以与铜形成一种链状的半永久性聚合络合物膜，具有较好的附着性11．阐明润湿剂在原油输送中的润湿降阻作用加入具有润湿剂的水溶液，即能在油管、抽油杆和输油管道的内表面形成—层亲水表面，从而使器壁对稠油的流动阻力减少，以利于稠油的开采和辅送12．阐明阳离子SAA作为原油堵水剂的机理采收原油，遇到油水同层时，应使用选择性封堵剂堵水；阳离子表面活性剂吸附在被水冲刷出来的砂岩表面，使出水层位由亲水转变为亲油，增长了水的流动阻力，起到堵水作用。

13．阐明油溶型缓蚀剂的缓蚀机理1）.缓蚀剂的两亲分子在金属油界面上以极性基吸附于金属表面而非极性的亲油基伸向油中，形成定向吸附的单分子膜，替代了本来的金属高能表面2）.缓蚀剂的浓度超过临界胶团浓度后，缓蚀剂还会自动汇集生成反胶团，能将油中的腐蚀介质水加溶在胶团中，从而明显地减少了油膜的透水率14．阐明活性水驱油的机理当岩石孔壁上吸附了原油中活性物后，由于活性物以极性头吸附在岩石孔壁的高能表面上，因此孔壁被亲油的非极性链形成的膜所覆盖，因此与原油的相容性好，于是残油在其上形成了接触角θ<90０的油滴，而粘附在岩石孔壁上当注入活性水后润湿剂可吸附于油水界面使γ减少，同步也通过疏水链吸附于水与原油中活性物形成的膜间的界面上，亲水基伸进水相，油滴就“卷缩”成接触角θ>90０的油滴，容易被水流带走，提高了水驱油的效率第七章 表面活性剂的起泡与消泡1．简述泡沫破坏的机制泡沫是气体分散在液体中的粗分散体系，体系存在着巨大的气—液界面，是热力学上的不稳定体系泡沫破坏的重要因素是（1）液膜的排液减薄；（2）泡内气体的扩散泡沫液膜的排液减薄（1）.重力排液气泡间的液膜，由于液相密度远不小于气相的密度，因此在地心引力作用下就会产生向下的排液现象，使液膜减薄。

２）.表面张力排液 由于泡沫是由多面体气泡的堆积而成．在泡沫中气泡交界处就形成了如图7—3中的形状称之为Plateau边界(也称为Gibbs三角)B处为两气泡的交界处形成的气—液界面相对比较平坦可近似当作平液面而A处为三气泡交界处，液面为凹液面，从弯曲液面的附加压力来考虑，因此B处液体的压力应不小于A处液体内部的压力，因此液体从压力大的B处向压力小的A处排液，使B处的液膜排液减薄气泡内气体的扩散，小气泡内的压力不小于大气泡内的压力，因此（1）小泡会通过液膜向大泡里排气，使小气泡变小以至于消失，大泡变大且会使液膜更加变薄，最后破裂２）液面上的气泡也会因泡内压力比大气压大而通过液膜直接向大气排气，最后气泡破灭2．影响界面膜与泡沫的稳定性的因素有哪些？为什么？界面张力，低表（界）面张力有助于泡沫的形成，同步也有助于泡沫的稳定，但是，表面张力的大小并非决定因素 界面膜的性质，界面液膜能否保持恒定要得到稳定的核心，影响界面膜性质的核心因素是液膜的表面粘度与弹性(1)表面粘度但凡体系的表面粘度比较高的体系，所形成的泡沫寿命也较长2)界面膜的弹性（非强度）表面粘度比较高并且弹性好才有高的稳泡性能，抱负的液膜应当是高粘度高弹性的凝聚膜。

表面活性剂的自修复作用，表面活性剂的自修复作用大，泡沫就稳定表面电荷 ：若泡沫液膜的表面上带有同种电荷，使泡沫稳定泡内气体的扩散 ： 泡沫的排气性与液膜的粘度有关，液膜的表面粘度高，气体的相对透过率就低，气泡的排气速度慢，泡沫就稳定 表面活性剂的分子构造 ：(1)表面活性基的疏水链 SAA的疏水碳氢链应当是直链且较长的碳链，但碳链太长也会影响起泡剂的溶解度且刚性太强，因此一般起泡剂的碳原子数以C12～C14较好2)表面活性剂的亲水基 SAA亲水基的水化能力强，增长了泡膜的稳定性稳泡剂分子构造中往往具有各类酰氨基、羟基、羧基等具有生成氢键条件的基团3．纯水为什么不能形成稳定的泡沫？由于纯水产生的泡沫寿命大概0.5秒之内，瞬间存在，即消泡速度高于起泡速度，因此纯。