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表面活性剂的界面吸收

文章出处: 发布时间:2017-12-22 14:39:32 点击数:-

"Surfactant"是Surface Active Agent的缩写词,顾名思义,就是在表面具有表面活性性质。换句话,表面活性剂的特征在于:它在表面和界面有吸附的趋势。"界面"是指任何两种不相融相之间的分界线,而"表面"一词则暗示其中一相是气相,通常为空气。界面共有5种:

  • 固-气 表面
  • 固-液
  • 固-固
  • 液-气 表面
  • 液-液

表面活性剂吸附于界面的动力是降低相界面的自由能。单位面积的界面自由能代表着扩大该界面面积所需要做的功,通常用"表面张力"一词来代替。这样,水的表面张力就与水和空气边界处单位面积的界面自由能相等。当界面被表面活性剂分子所覆盖时,表面张力(扩大单位界面所要做的功)就会降低。表面活性剂在界面处堆积越密,表面张力就?#38477;汀?#34920;面活性剂在以上所列5种界面处都可产生吸附。本文主要讨论含有液相的界面。所谓液体通常是指水,但并不总是如此。几种具有不同界面类型的产品的例子列于下图中,界面在这些产?#20998;型?#24448;十分重要。

几种含有液相的界面

许多产品配方中,常常是几种不同类型界面共存。如大家所熟知的水基涂料和染纸颜料,但从胶体的观点来看,它们却是含有固-?#28023;?#20998;散的颜料颗粒)和液-?#28023;?#33014;乳或别的胶状小液滴)界面的复杂体系。另外,泡沫形成在实际应用中是很常见的现象(但是有时是有害的)。上述所有这些界面都是由表面活性剂来稳定的。这些体系中,界面总面积十分大:1L涂料的油-水和固水界面可以覆盖几个足球场。

如上所述,表面活性剂在界面处聚集趋势是其基本特性。理论上,这种趋势愈强,该表面活性剂的性能也就越好。它在界面处聚集的程度取决于表面活性剂的结构以及相互作用的两相的性质。因此,并不存在各种性能均好的通用表面活性剂,它的选择应根据应用要求来定。好的表面活性剂通常在本体相中具有较低的溶解度。还有一些表面活性剂(以及几种表面活性大分子)仅在油-水界面处可溶,但这样的化合物很难操作,?#27426;?#22312;降低界面张力方面?#35789;?#20998;?#34892;А?/p>

当然,用表面活性剂来降低表面和界面张力是有限度的。?#35805;?#32780;言,当胶束在本体溶液?#34892;?#25104;时,就达到极限。表1.2列举了表面活性剂?#34892;?#22320;降低表面和界面张力的作用。所给数据很典型,来源于普通轻型液体清洁剂。采用特定配方,可以得到所谓极低界面张力,亦即数值在10-3mN/m或者更低范围内。超低界面张力的一个典型例子是含有微乳液相的三相体系,微乳液相与过量的水相和油相构成?#33014;狻?#36825;种体系对于提高油回收有很大意义。

典型的表面和界面张力值

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