1.Paviršiaus įtempimas
Skysčio paviršiaus savavališko ilgio susitraukimo jėga vadinama paviršiaus įtempiu, o vienetas - N • m-1.
2, paviršiaus aktyvioji ir aktyvioji paviršiaus medžiaga
Savybė, galinti sumažinti tirpiklio paviršiaus įtempimą, vadinama paviršiaus aktyvumu, o medžiaga, kurios paviršiaus aktyvumas yra, vadinama paviršiaus aktyvia medžiaga.
Paviršinio aktyvumo medžiagos, kurios gali susieti molekules vandeniniame tirpale ir sudaryti tokias asociacijas kaip micelės, pasižymi dideliu paviršiaus aktyvumu, taip pat turi drėkinimo, emulsinimo, putojimo ir plovimo funkcijas, vadinamos paviršiaus aktyviosiomis medžiagomis.
3. Paviršinių aktyviųjų medžiagų molekulinės struktūros charakteristikos
Paviršinio aktyvumo medžiagos yra organiniai junginiai, turintys ypatingą struktūrą ir savybes. Jie gali žymiai pakeisti paviršiaus fazę tarp dviejų fazių arba skysčio (dažniausiai vandens) paviršiaus įtempį. Jie turi drėkinimo, putojimo, emulsijos ir plovimo savybių.
Kalbant apie struktūrą, paviršiaus aktyviosios medžiagos turi bendrą bruožą, tai yra, molekulėje yra dvi skirtingų savybių grupės, vienas galas yra ilgos grandinės nepolinė grupė, tirpi aliejuje, bet ne vandenyje, vadinamosios hidrofobinės. grupės arba hidrofobinės grupės, tokios hidrofobinės grupės paprastai yra ilgos grandinės angliavandeniliai, o kartais ir organinis fluoras, silikonas, organinis fosforas, organinės alavo grandinės ir pan. Kitas galas yra vandenyje tirpi grupė, tai yra, hidrofilinė grupė arba hidrofilinė grupė. Hidrofilinė grupė turi būti pakankamai hidrofilinė, kad būtų galima užtikrinti, kad visa paviršiaus aktyvioji medžiaga tirpsta vandenyje ir turėtų reikiamą tirpumą. Kadangi paviršiaus aktyviosios medžiagos turi hidrofilines ir hidrofobines grupes, jos tirpsta bent vienoje skystosios fazės fazėse. Šis paviršinio aktyvumo medžiagos hidrofilinis ir lipofilinis pobūdis vadinamas amfifiliu.
4.Aktyviųjų paviršiaus medžiagų rūšys
Paviršinio aktyvumo medžiaga yra amfifilinė molekulė, turinti ir hidrofobines, ir hidrofilines grupes. Hidrofobinės paviršiaus aktyviųjų medžiagų grupės paprastai susideda iš ilgos grandinės angliavandenilių, tokių kaip tiesiosios grandinės alkilo grupės nuo C8 iki C20, šakotosios grandinės alkilo grupės nuo C8 iki C20, alkilfenilo grupės (alkilo anglies atomų skaičius yra nuo 8 iki 16) ir kt. . Hidrofobinių grupių skirtumas daugiausia susijęs su angliavandenilių grandinės struktūriniais pokyčiais, skirtumas yra nedidelis, yra ir daugiau hidrofilinių grupių tipų, todėl aktyviųjų paviršiaus medžiagų savybės daugiausia susijusios su hidrofobinių grupių dydžiu ir forma. Tai taip pat yra susijusi su hidrofilinėmis grupėmis. Hidrofilinės grupės struktūra keičiasi labiau nei hidrofobinė grupė, todėl paviršiaus aktyviųjų medžiagų klasifikacija paprastai grindžiama hidrofilinės grupės struktūra. Ši klasifikacija grindžiama tuo, ar hidrofilinė grupė yra joninė, ir ji yra padalinta į anijonines, katijonines, nejonines, cviterjonines ir kitas specialias paviršiaus aktyviųjų medžiagų rūšis.
5. Vandeninio paviršiaus aktyviojo tirpalo charakteristikos
Sur paviršinio aktyvumo medžiagos adsorbcija sąsajoje
Paviršinio aktyvumo molekulės turi lipofilines ir hidrofilines grupes ir yra amfifilinės molekulės. Vanduo yra labai poliškas skystis. Kai paviršiaus aktyvioji medžiaga ištirpsta vandenyje, jos hidrofilinės grupės tirpsta vandenyje dėl savo hidrofiliškumo ir vandens fazės, remiantis panašaus poliškumo ir atstūmimo principais. Fazė atstumia ir palieka vandenį. Dėl to paviršiaus aktyviųjų medžiagų molekulės (arba jonai) yra adsorbuojamos abiejų fazių sąsajoje, o tai sumažina sąsajų įtempimą tarp dviejų fazių. Kuo daugiau paviršiaus aktyviųjų medžiagų molekulių (arba jonų) yra adsorbuojama sąsajoje, tuo labiau sumažėja paviršiaus įtampa.
Kiekvienos adsorbcinės membranos savybės
Adsorbcinės membranos paviršiaus slėgis: Paviršinio aktyvumo medžiaga yra adsorbuojama dujų ir skysčio sąsajoje, kad susidarytų adsorbcijos membrana. Pvz., Jei ant sąsajos uždedama trinties judanti plūdė, plūdė adsorbcijos membraną pastumia išilgai tirpalo paviršiaus, o membrana sukuria slėgį plūdėje. Šis slėgis vadinamas paviršiaus slėgiu.
Paviršiaus klampumas: Kaip ir paviršiaus slėgis, paviršiaus klampumas yra savybė, kurią parodo netirpios molekulinės plėvelės. Pakabinkite platinos žiedą plona metaline viela, priverskite jo plokštumą susisiekti su kriauklės vandens paviršiumi, pasukite platinos žiedą, platinos žiedą kliudo vandens klampumas, o amplitudė pamažu mažėja. Remiantis tuo, paviršiaus klampumą galima išmatuoti pirmiausia ant gryno vandens paviršiaus. Buvo atliktas eksperimentas, norint išmatuoti amplitudės silpnėjimą, o po to, matuojant silpnumą, susidarius paviršinei plėvelei. Paviršiaus plėvelės klampumas buvo gautas iš skirtumo tarp jų dviejų.
Paviršiaus klampumas yra glaudžiai susijęs su paviršiaus plėvelės tvirtumu. Kadangi adsorbcijos plėvelė turi paviršiaus slėgį ir klampumą, ji turi būti elastinga. Kuo didesnis paviršiaus slėgis ir didesnis adsorbcijos plėvelės klampumas, tuo didesnis jos elastingumo modulis. Paviršiaus adsorbcijos plėvelės elastinis modulis turi didelę reikšmę stabilizacijos procese.
③ micelių susidarymas
Praskiestas renio paviršiaus aktyviosios medžiagos tirpalas atitinka taisykles, kurių laikosi idealus sprendimas. Tirpiklio paviršiaus adsorbcijos kiekis tirpalo paviršiuje didėja didėjant tirpalo koncentracijai. Kai koncentracija pasiekia arba viršija tam tikrą vertę, adsorbcijos kiekis nebeauga. Šios perteklinės aktyviosios paviršiaus medžiagos molekulės tirpale yra netvarkingos, arba kažkaip yra įprastas būdas. Praktika ir teorija parodė, kad tirpale jie sudaro asociacijas, kurios vadinamos micelėmis.
Kritinė micelių koncentracija: Minimali paviršiaus aktyviojo paviršiaus medžiagos koncentracija, susidaranti micelėms tirpale, vadinama kritine micelių koncentracija.
Paprastųjų paviršiaus aktyviųjų medžiagų cmc vertė.
6. Hidrofilinė-lipofilinė pusiausvyra
HLB yra hidrofilinių lipofilų balanso santrumpa ir parodo paviršiaus aktyviosios medžiagos hidrofilinės grupės ir lipofilinės grupės hidrofilinės-lipofilinės balanso vertę, tai yra paviršiaus aktyviosios medžiagos HLB reikšmę. Didelė HLB reikšmė rodo, kad molekulė yra stipriai hidrofilinė ir silpnai lipofilinė; kitu atveju lipofiliškumas yra stiprus, o hidrofiliškumas - silpnas.
①LBB vertės reikalavimas
HLB reikšmė yra santykinė vertė, todėl nustatant HLB vertę kaip standartą parafino vaško, neturinčio hidrofilinių savybių, HLB reikšmė nurodoma kaip 0, o natrio laurilo sulfato, turinčio stiprų tirpumą vandenyje, HLB vertė yra 40 todėl. paviršiaus aktyviosios medžiagos HLB vertė paprastai yra intervale nuo 1 iki 40. Paprastai tariant, emulsikliai, kurių HLB vertė yra mažesnė nei 10, yra lipofiliniai, o emulsikliai, didesni nei 10, yra hidrofiliniai. Todėl posūkio taškas nuo lipofiliškumo iki hidrofiliškumo yra apie 10.
7.Emulsifikacija ir tirpinimas
Dviejų rūšių tarpusavyje netirpūs skysčiai, vienas susidaro iš mikrodalelių (lašelių ar skystų kristalų), išsisklaidžiusių kitame, yra vadinamas emulsija. Kadangi susidarant emulsijai abiejų skysčių paviršinis produktas padidėja, ši sistema yra termodinamiškai nestabili. Norint stabilizuoti emulsiją, reikia pridėti trečiąjį komponentą - emulsiklį, kuris sumažintų sistemos paviršiaus sąveiką. Emulsikliai yra aktyviosios paviršiaus medžiagos, kurių pagrindinė funkcija yra veikti kaip pieną. Fazė, kurioje lašeliai egzistuoja emulsijoje, vadinama dispersine faze (arba vidine faze, nepertraukiama faze), o kita fazė, sujungta į vieną gabalą, vadinama dispersine terpe (arba išorine faze, nepertraukiama faze).
Emulsikliai ir emulsijos
Įprasta emulsija, viena fazė yra vanduo arba vandeninis tirpalas, o kita fazė yra su vandeniu nesimaišančios organinės medžiagos, tokios kaip aliejus ir vaškas. Vandens ir aliejaus suformuotas emulsijas galima suskirstyti į dvi rūšis pagal jų pasiskirstymą: aliejai disperguojami vandenyje, kad susidarytų emulsijos aliejuje-vandenyje, išreikštos O / W (aliejus / vanduo): vanduo-aliejuje formos vanduo aliejuje emulsija išreiškiama W / O (vanduo / aliejus). Be to, taip pat galima sudaryti sudėtines vandens „vanduo aliejuje – vandenyje“ O / W / W ir aliejaus-vandenyje-aliejuje O / W / O daugiakomponentes emulsijas.
Emulsikliai stabilizuoja emulsijas mažindami paviršiaus įtempimą ir formuodami monomolekulinę sąsajos plėvelę.
Reikalavimai emulsikliams emulsinant: a: emulsiklis turi sugebėti adsorbuotis ar praturtėti dviejų fazių sąsajoje, kad būtų sumažinta paviršiaus įtampa; b: emulsiklis turi įkrauti daleles ir sukelti elektrostatinį atstūmimą tarp dalelių, arba aplink daleles susidaro stabili, labai klampi apsauginė plėvelė. Todėl emulsikliams naudojamos medžiagos turi turėti amfifilines grupes, kad būtų galima emulsinti. Paviršinio aktyvumo medžiagos gali atitikti šį reikalavimą.
② Emulsijos paruošimo būdas ir emulsijos stabilumą įtakojantys veiksniai
Yra du emulsijų paruošimo būdai: vienas - naudoti mechaninius metodus skysčiams kaip smulkioms dalelėms išsklaidyti kitame skystyje, kuris dažniausiai naudojamas pramonėje, norint paruošti emulsijas; kitas - ištirpinti skysčius molekulinėje būsenoje. Kitame skystyje jis tinkamai sumaišomas, kad susidarytų emulsija.
Emulsijos stabilumas reiškia gebėjimą atsispirti dalelių agregacijai, dėl kurios atsiskiria fazės. Emulsijos yra termodinamiškai nestabilios sistemos, turinčios daug laisvos energijos. Todėl vadinamasis emulsijos stabilumas iš tikrųjų reiškia laiką, kurio reikia sistemai pasiekti pusiausvyrą, tai yra laiką, reikalingą skysčiui atsiskleisti sistemoje.
