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浅说表面活性剂

已有 14867 次阅读 2009-11-30 20:50 |个人分类:表面活性剂系列|系统分类:图片百科| 应用, 分类, 表面活性剂

小介：

表面活性剂是一类能够降低液体表面张力的物质。

前面提到过溶液的表面张力会随着溶质浓度的改变而改变，这里总共有三种情况，见下图：

第1类是随着浓度升高，溶液表面张力提高，这类物质就是肺表面活性物质(都以水为例)，2、3类都是表面活性物质，但只有第三类可以被称为表面活性剂，因为在很低的浓度，它们就可以极大地降低溶液的表面张力。

表面活性剂的结构

简要结构如下图，一端亲水，一端疏水，亲水端最主要的就是羟基和羧基上的氧原子，因为能够和水分子上的氢形成氢键，因而亲水；疏水端占绝大部分，一般都是常常的碳氢链，想一想蜡啊，油啊，塑料木材，水无福消受的许多有机物就是以它们为主。

降低表面张力的原理

当表面活性剂的浓度很低时，会先在溶液表层形成一层单分子膜(见下图)

当浓度进一步增大时，界面吸附达饱和，可以想象为开始有表面活性剂分子堆在单分子层上面，显然不能满足这些分子亲水基团的愿望，于是底层分子开始在溶液中形成微小的球体，亲水部分向外，疏水部分居内，这过程叫做疏水效应。

至此，可以认为原本纯水的整体的大的有序结构，变化成了各个微球及其表层有序水分子和溶液其他游离水分子组成的结构，自然无法维持大的表面张力。

表面活性剂的分类

最常用的是按照有效成分(即头尾状结构)所带的电荷情况进行分类，包括非离子型、阴离子型、阳离子型和两性离子型。

也有按照分子量的大小和溶解度性质进行分类的。

其中阴离子表面活性剂最常见，占总数的40%左右，如肥皂的有效成分是烷基羧酸根阴离子，而洗衣粉的是烷基磺酸酸根阴离子，阴离子表面活性剂水溶液多呈中性或碱性，比如肥皂在酸性时会变成溶解性不好的酸儿析出。

阳离子表面活性剂的溶液则往往偏酸性，也被称为”逆性肥皂”。

两性表面活性剂就是分子上既带正电基团又带负电基团，包括氨基酸型和甜菜碱型，后者水溶液透明，近中性，去污能力好，是两性表面活性剂的代表。

表面活性剂的应用

由于表面活性剂降低了表面张力，因而是得溶液更容易附着(疏水集团一旦遇到性质相似的材料立刻附着，留着亲水端靠水)，表现为水的渗透能力变强，细微的缝隙也能通过了，这一点可以应用在所有和“涂”“染”相关产业：墨水，漆，鞋油，电镀液，布料，抗静电剂，修正液，粘合剂…

另一个特点就是，表面活性剂使得溶液更“均匀”，因为表面张力小，液体不容易“堆积成块”，“扶不上墙”，当混进气体的时候，程度小的呈乳状，严重一点的呈泡沫状，这一点可以应用在许多需要“均匀”的地方：冰激凌(乳化)，匀染，泡沫灭火，化妆品，助燃剂(容易雾化)，肥料(不易结块)，各种杀虫剂。当然涂料除了上面的粘附性，也需要这种流平性。

下面是几张图片(来自deviantart.com):

修正液VS墨水