1.Felületfeszültség
A folyadék felületének tetszőleges egységhosszúságú zsugorodási erőjét felületi feszültségnek nevezzük, és az egység N • m-1.
2. felület, aktív és felületaktív anyag
A tulajdonságot, amely csökkentheti az oldószer felületi feszültségét, felületi aktivitásnak, és felületi aktivitású anyagot felületi aktív anyagnak nevezik.
Azokat a felületaktív anyagokat, amelyek molekulákat asszociálhatnak a vizes oldatban és olyan asszociációkat képezhetnek, mint a micellák, nagy felületi aktivitással rendelkeznek, valamint nedvesítő, emulgeáló, habzó és mosó funkciókkal vannak felületaktív anyagok.
3. A felületaktív anyagok molekuláris szerkezete
A felületaktív anyagok különleges szerkezetű és tulajdonságokkal rendelkező szerves vegyületek. Jelentősen megváltoztathatják a két fázis közötti felületi feszültséget vagy a folyadék (általában víz) felületi feszültségét. Nedvesítő, habosító, emulgeáló és mosó tulajdonságaik vannak.
Ami a szerkezetet illeti, a felületaktív anyagok közös tulajdonsággal rendelkeznek, azaz a molekula két különböző tulajdonságú csoportot tartalmaz, az egyik vége egy hosszú láncú nem poláros csoport, amely oldódik olajban, de nem vízben, úgynevezett hidrofób csoportok vagy hidrofób csoportok, az ilyen hidrofób csoportok általában hosszú szénláncú szénhidrogének, és néha szerves fluor, szilikon, szerves foszfor, szerves ón láncok és így tovább. A másik vég vízoldható csoport, azaz hidrofil csoport vagy hidrofil csoport. A hidrofil csoportnak kellően hidrofilnek kell lennie annak biztosítása érdekében, hogy a teljes felületaktív anyag vízben oldódjon és a szükséges oldhatóságot biztosítsa. Mivel a felületaktív anyagok hidrofil és hidrofób csoportokat tartalmaznak, oldódnak a folyékony fázis legalább egy fázisában. A felületaktív anyag hidrofil és lipofil jellegét amfifilnek nevezik.
4.A felületaktív anyagok típusai
A felületaktív anyag egy amfifil molekula, amely hidrofób és hidrofil csoportokat is tartalmaz. A felületaktív anyagok hidrofób csoportjai általában hosszú láncú szénhidrogénekből állnak, mint például egyenes láncú C8-C20 alkilcsoportok, elágazó láncú C8-C20 alkilcsoportok, alkil-fenil-csoportok (alkil-szénatomok száma 8-16), stb. . A hidrofób csoportok közötti különbség elsősorban a szénhidrogén lánc szerkezeti változásában rejlik, a különbség kicsi, és többféle hidrofil csoport létezik, tehát a felületaktív anyagok tulajdonságai elsősorban a hidrofób csoportok méretéhez és alakjához kapcsolódnak. Ez összefügg a hidrofil csoportokkal is. A hidrofil csoport szerkezete jobban megváltozik, mint a hidrofób csoport, tehát a felületaktív anyagok osztályozása általában a hidrofil csoport szerkezetén alapul. Ez a besorolás azon alapul, hogy a hidrofil csoport ionos-e, és fel van osztva anionos, kationos, nemionos, ikerionos és egyéb speciális típusú felületaktív anyagokba.
5. A felületaktív anyag vizes oldatának jellemzői
① A felületaktív anyag adszorpciója a felületen
A felületaktív anyagmolekulák lipofil és hidrofil csoportokkal rendelkeznek, és amfifil molekulák. A víz erősen poláros folyadék. Amikor a felületaktív anyagot feloldják vízben, annak hidrofil csoportjai hidrofilitásuk és vízfázisuk miatt vízben oldódnak, hasonló polaritás és repuláció elve alapján. A fázis visszatartja és elhagyja a vizet. Ennek eredményeként a felületaktív anyagmolekulák (vagy ionok) adszorbeálódnak a két fázis felületén, ami csökkenti a két fázis közötti felületi feszültséget. Minél több felületaktív anyagmolekulát (vagy ionot) adszorbeálnak az interfészen, annál nagyobb a felületi feszültség csökkenése.
②Az adszorpciós membrán néhány tulajdonsága
Az adszorpciós membrán felületi nyomása: A felületaktív anyag adszorbeálódik a gáz-folyadék felületen, hogy adszorpciós membránt képezzen. Például, ha egy súrlódásmentesen mozgatható úszó van elhelyezve az interfészen, akkor az adszorpciós membránt az oldat felületén nyomja az úszó, és a membrán nyomást fejt ki az úszóra. Ezt a nyomást felületi nyomásnak nevezzük.
Felületi viszkozitás: A felületi viszkozitáshoz hasonlóan a felületi viszkozitás olyan tulajdonság, amelyet oldhatatlan molekuláris filmek mutatnak. A platinagyűrűt fel kell függeszteni egy vékony fémhuzallal, síkjára érintse a mosogató vízfelületét, forgassa el a platinagyűrűt, a platinagyűrűt a víz viszkozitása akadályozza, és az amplitúdó fokozatosan csökken. Ennek alapján a felületi viszkozitást először a tiszta víz felületén lehet megmérni. Kísérletet végeztünk az amplitúdó-csillapítás mérésére, majd a felületi film kialakulása után a csillapítás mérésére. A felületi film viszkozitását a kettő közötti különbségből kaptuk.
A felületi viszkozitás szorosan összefügg a felületi film szilárdságával. Mivel az adszorpciós filmnek felszíni nyomása és viszkozitása van, rugalmasnak kell lennie. Minél nagyobb a felületi nyomás és annál nagyobb az adszorpciós film viszkozitása, annál nagyobb a rugalmassági modulusa. A felületi adszorpciós film rugalmassági modulusa nagy jelentőséggel bír a stabilizációs folyamatban.
Mic micellák képződése
A rénium felületaktív anyag híg oldata megfelel az előírásoknak, amelyeket az ideális megoldás követ. A felületaktív anyag adszorpciós mennyisége az oldat felületén növekszik az oldat koncentrációjának növekedésével. Amikor a koncentráció eléri vagy meghalad egy bizonyos értéket, az adszorpció mennyisége már nem növekszik. Ezek a túlzott felületaktív anyagmolekulák rendezetlenek az oldatban, vagy valamilyen módon van egy szabályos módszer. A gyakorlat és az elmélet megmutatta, hogy oldatban asszociációkat képeznek, amelyeket micelláknak neveznek.
Kritikus micelláris koncentráció: A felületaktív anyag azon minimális koncentrációját, amely micellákat képez egy oldatban, kritikus micella koncentrációnak nevezzük.
Common cmc érték a közönséges felületaktív anyagokban.
6. Hidrofil-lipofil egyensúly
A HLB a hidrofil lipofil egyensúly rövidítése és a felületaktív anyag hidrofil csoportjának és lipofil csoportjának hidrofil-lipofil egyensúlyi értékét jelenti, vagyis a felületaktív anyag HLB értékét. A nagy HLB érték azt jelzi, hogy a molekula erősen hidrofil és gyengén lipofil; egyébként a lipofilitás erős és a hidrofilitás gyenge.
①A HLB érték követelménye
A HLB-érték relatív érték, tehát a HLB-érték standardként történő beállításánál a hidrofil tulajdonságok nélküli paraffinviasz HLB-értékét 0-nak kell megadni, és az erősen vízoldható nátrium-lauril-szulfát HLB-értékét ezért 40-re kell követni. a felületaktív anyag HLB-értéke általában 1-től 40-ig terjed. Általában véve az 10-nél kisebb HLB-értékű emulgeálószerek lipofilek, míg a 10-nél nagyobb emulgeálószerek hidrofilok. Ezért a lipofilitás és a hidrofilitás közötti fordulópont körülbelül 10.
7.Emulifikálás és szolubilizálás
Kétféle kölcsönösen oldhatatlan folyadékot, az egyiket a másikban diszpergált mikrorészecskék (cseppek vagy folyadékkristályok) képezik, emulziónak nevezzük. Mivel a két folyadék felületi terméke növekszik az emulzió kialakulásakor, ez a rendszer termodinamikailag instabil. Az emulzió stabilizálásához egy harmadik komponenst, egy emulgeálószert kell hozzáadni, hogy csökkentsék a rendszer interfészi energiáját. Az emulgeálószerek felületaktív anyagok, amelyek fő feladata tejként való viselkedés. A fázist, amelyben a cseppek léteznek az emulzióban, diszpergált fázisnak (vagy belső fázisnak, szakaszos fázisnak) nevezzük, és az egy darabba kapcsolt másik fázist diszperziós közegnek (vagy külső fázisnak, folyamatos fázisnak) nevezzük.
Emulgeálószerek és emulziók
Általános emulzió, az egyik fázis víz vagy vizes oldat, a másik fázis vízzel nem elegyedő szerves anyag, például olaj és viasz. A víz és az olaj által képzett emulziók diszpergálódásuk alapján két típusra oszthatók: az olajokat vízben diszpergálják, hogy olaj-a-vízben emulziót képezzenek, O / W (olaj / víz) kifejezve: víz az olajban formák víz az olajban emulziót W / O-ban (víz / olaj) fejezik ki. Ezenkívül komplex víz-az-olaj-a-vízben W / O / W és olaj-a-vízben-az olajban O / W / O többkomponensű emulziók is előállíthatók.
Az emulgeáló szerek stabilizálják az emulziókat azáltal, hogy csökkentik a felületek közötti feszültséget és monomolekuláris interfész filmet képeznek.
Az emulgeáló szerekkel szemben támasztott követelmények az emulgeálás során: a: az emulgeáló szernek képesnek kell lennie adszorpcióra vagy dúsításra a két fázis felületén az interfészi feszültség csökkentése érdekében; b: az emulgeálószernek töltnie kell a részecskéket, és elektrosztatikus taszítást kell okoznia a részecskék között, vagy stabil, nagyon viszkózus védőfólia képződik a részecskék körül. Ezért az emulgeálószerként használt anyagoknak amfifil csoportokkal kell rendelkezniük az emulgeáláshoz. A felületaktív anyagok megfelelnek ennek a követelménynek.
② Az emulzió előállítási módszere és az emulzió stabilitását befolyásoló tényezők
Az emulziók elkészítésére két módszer létezik: az egyik mechanikai módszerek alkalmazása a folyadékok finom részecskékké való diszpergálására egy másik folyadékban, amelyet főként az iparban használnak emulziók előállítására; a másik a folyadékok molekuláris állapotban való feloldása. Egy másik folyadékban ezután megfelelően aggregálódik, hogy emulziót képezzen.
Az emulzió stabilitása arra utal, hogy ellenáll a részecskék aggregációjának, ami fázisszétválasztáshoz vezet. Az emulziók termodinamikailag instabil rendszerek, nagy szabad energiával. Ezért az úgynevezett emulziós stabilitás valójában arra az időre vonatkozik, amelyre a rendszernek szüksége van az egyensúly eléréséhez, azaz arra az időre, amely ahhoz szükséges, hogy egy folyadék elváljon a rendszerben.
