1. oppervlaktespanning
De contractiekracht van een willekeurige lengte van een vloeistofoppervlak wordt oppervlaktespanning genoemd en de eenheid is N • m-1.
2, oppervlakte-actief en oppervlakteactief
De eigenschap die de oppervlaktespanning van een oplosmiddel kan verminderen, wordt oppervlakteactiviteit genoemd en de stof met oppervlakteactiviteit wordt een oppervlakteactieve stof genoemd.
Oppervlakteactieve stoffen die moleculen in waterige oplossing kunnen associëren en associaties kunnen vormen zoals micellen, een hoge oppervlakteactiviteit hebben en ook bevochtigende, emulgerende, schuimende en wasfuncties hebben, worden oppervlakteactieve stoffen genoemd.
3. Moleculaire structuurkenmerken van oppervlakteactieve stoffen
Oppervlakteactieve stoffen zijn organische verbindingen met speciale structuren en eigenschappen. Ze kunnen de grensvlakspanning tussen twee fasen of de oppervlaktespanning van een vloeistof (meestal water) aanzienlijk veranderen. Ze hebben bevochtigende, schuimende, emulgerende en wassende eigenschappen.
Wat structuur betreft, hebben oppervlakteactieve stoffen een gemeenschappelijk kenmerk, dat wil zeggen dat het molecuul twee groepen met verschillende eigenschappen bevat, het ene uiteinde is een niet-polaire groep met lange keten, die oplosbaar is in olie maar niet in water, het zogenaamde hydrofobe groepen of hydrofobe groepen, dergelijke hydrofobe groepen zijn in het algemeen koolwaterstoffen met lange ketens, en soms organisch fluor, siliconen, organisch fosfor, organische tinketens enzovoort. Het andere uiteinde is een in water oplosbare groep, dat wil zeggen een hydrofiele groep of een hydrofiele groep. De hydrofiele groep moet voldoende hydrofiel zijn om ervoor te zorgen dat de gehele oppervlakteactieve stof oplosbaar is in water en de nodige oplosbaarheid heeft. Omdat oppervlakteactieve stoffen hydrofiele en hydrofobe groepen bevatten, zijn ze oplosbaar in ten minste één fase van de vloeibare fase. Deze hydrofiele en lipofiele aard van een oppervlakteactieve stof wordt amfifiel genoemd.
4. soorten oppervlakteactieve stoffen
Oppervlakteactieve stof is een amfifiel molecuul met zowel hydrofobe als hydrofiele groepen. De hydrofobe groepen van oppervlakteactieve stoffen zijn over het algemeen samengesteld uit koolwaterstoffen met lange ketens, zoals alkylgroepen met rechte keten C8 tot C20, alkylgroepen met vertakte keten C8 tot C20, alkylfenylgroepen (het aantal alkylkoolstofatomen is 8 tot 16), enz. . Het verschil tussen hydrofobe groepen zit voornamelijk in de structurele verandering van de koolwaterstofketen, het verschil is klein en er zijn meer soorten hydrofiele groepen, dus de eigenschappen van oppervlakteactieve stoffen zijn voornamelijk gerelateerd aan de grootte en vorm van de hydrofobe groepen. Het is ook gerelateerd aan hydrofiele groepen. De structuur van de hydrofiele groep verandert meer dan de hydrofobe groep, dus de classificatie van oppervlakteactieve stoffen is over het algemeen gebaseerd op de structuur van de hydrofiele groep. Deze classificatie is gebaseerd op het feit of de hydrofiele groep ionisch is en is onderverdeeld in anionogene, kationogene, niet-ionogene, zwitterionogene en andere speciale soorten oppervlakteactieve stoffen.
5. Kenmerken van waterige oppervlakteactieve oplossing
① Adsorptie van oppervlakteactieve stof op de interface
Oppervlakteactieve moleculen hebben lipofiele en hydrofiele groepen en zijn amfifiele moleculen. Water is een sterk polaire vloeistof. Wanneer een oppervlakteactieve stof wordt opgelost in water, zijn de hydrofiele groepen ervan oplosbaar in water vanwege hun hydrofiliciteit en waterfase, gebaseerd op de principes van vergelijkbare polariteit en afstoting. De fase stoot af en verlaat het water. Als resultaat worden de oppervlakteactieve moleculen (of ionen) geadsorbeerd op het grensvlak van de twee fasen, wat de grensvlakspanning tussen de twee fasen vermindert. Hoe meer oppervlakteactieve moleculen (of ionen) op het grensvlak worden geadsorbeerd, hoe groter de afname van de grensvlakspanning.
② Enkele eigenschappen van adsorptiemembraan
Oppervlaktedruk van het adsorptiemembraan: De oppervlakteactieve stof wordt op het gas-vloeistof-grensvlak geadsorbeerd om een adsorptiemembraan te vormen. Als bijvoorbeeld een wrijvingsloze beweegbare vlotter op het grensvlak wordt geplaatst, wordt het adsorptiemembraan door de vlotter langs het oplossingsoppervlak geduwd en genereert het membraan een druk op de vlotter. Deze druk wordt oppervlaktedruk genoemd.
Oppervlakteviscositeit: Net als oppervlaktedruk is oppervlakteviscositeit een eigenschap die wordt vertoond door onoplosbare moleculaire films. Hang een platinaring op met een dunne metaaldraad, breng het vlak in contact met het wateroppervlak van de gootsteen, draai de platinaring, de platinaring wordt gehinderd door de viscositeit van het water en de amplitude neemt geleidelijk af. Op basis hiervan kan de viscositeit van het oppervlak worden gemeten door eerst op het oppervlak van zuiver water. Er werd een experiment uitgevoerd om de verzwakking van de amplitude te meten en vervolgens de verzwakking te meten nadat de oppervlaktefilm was gevormd. De viscositeit van de oppervlaktefilm werd verkregen uit het verschil tussen de twee.
De oppervlakteviscositeit hangt nauw samen met de stevigheid van de oppervlaktefilm. Omdat de adsorptiefilm oppervlaktedruk en viscositeit heeft, moet deze elastisch zijn. Hoe hoger de oppervlaktedruk en hoe hoger de viscositeit van de adsorptiefilm, hoe groter de elastische modulus. De elastische modulus van de oppervlakte-adsorptiefilm is van grote betekenis in het stabilisatieproces.
③ Vorming van micellen
De verdunde oplossing van rhenium-oppervlakteactieve stof voldoet aan de regels gevolgd door de ideale oplossing. De adsorptiehoeveelheid oppervlakte-actieve stof op het oppervlak van de oplossing neemt toe met de toename van de concentratie van de oplossing. Wanneer de concentratie een bepaalde waarde bereikt of overschrijdt, neemt de adsorptie niet meer toe. Deze overmatige oppervlakteactieve moleculen zijn verstoord in de oplossing, of op de een of andere manier is er een reguliere manier. Praktijk en theorie hebben aangetoond dat ze associaties in oplossing vormen, die micellen worden genoemd.
Kritieke micellaire concentratie: De minimale concentratie van een oppervlakteactieve stof om micellen in een oplossing te vormen, wordt de kritische micelconcentratie genoemd.
④ cmc-waarde van gewone oppervlakteactieve stoffen.
6. Hydrofiel-lipofiel evenwicht
HLB is een afkorting van hydrofiele lipofiele balans en vertegenwoordigt de hydrofiele-lipofiele balanswaarde van de hydrofiele groep en lipofiele groep van de oppervlakteactieve stof, dat wil zeggen de HLB-waarde van de oppervlakteactieve stof. Een hoge HLB-waarde geeft aan dat het molecuul sterk hydrofiel en zwak lipofiel is; anders is de lipofiliciteit sterk en de hydrofiliciteit zwak.
①Vereiste van HLB-waarde
De HLB-waarde is een relatieve waarde, dus bij het instellen van de HLB-waarde wordt de HLB-waarde van paraffinewas zonder hydrofiele eigenschap als standaard gespecificeerd als 0, en de HLB-waarde van natriumlaurylsulfaat met een sterke oplosbaarheid in water is 40. Daarom is de HLB-waarde van de oppervlakteactieve stof ligt in het algemeen in het bereik van 1 tot 40. Over het algemeen zijn emulgatoren met een HLB-waarde van minder dan 10 lipofiel, terwijl emulgatoren van meer dan 10 hydrofiel zijn. Daarom is het keerpunt van lipofiliciteit naar hydrofiliciteit ongeveer 10.
7. emulgering en oplosbaarheid
Twee soorten onderling onoplosbare vloeistoffen, één wordt gevormd door microdeeltjes (druppels of vloeibare kristallen) die in de andere zijn gedispergeerd, wordt emulsie genoemd. Omdat het grensvlakproduct van de twee vloeistoffen toeneemt wanneer de emulsie wordt gevormd, is dit systeem thermodynamisch onstabiel. Om de emulsie te stabiliseren, moet een derde component, een emulgator, worden toegevoegd om de grensvlakenergie van het systeem te verminderen. Emulgatoren zijn oppervlakteactieve stoffen waarvan de belangrijkste functie is om als melk te werken. De fase waarin de druppeltjes in de emulsie voorkomen, wordt de gedispergeerde fase (of interne fase, discontinue fase) genoemd, en de andere fase die in één stuk is verbonden, wordt het dispersiemedium (of externe fase, continue fase) genoemd.
①Emulgatoren en emulsies
Gewone emulsie, één fase is water of waterige oplossing en de andere fase is met water niet mengbare organische stof, zoals olie en was. Emulsies gevormd door water en olie kunnen worden onderverdeeld in twee typen naargelang hun verspreiding: oliën worden in water gedispergeerd om olie-in-water-emulsies te vormen, die wordt uitgedrukt in O / W (olie / water): water-in-olie vormen water-in-olie Emulsie wordt uitgedrukt in W / O (water / olie). Daarnaast is het ook mogelijk om complexe water-in-olie-in-water W / O / W en olie-in-water-in-olie O / W / O meercomponentenemulsies te vormen.
Emulgatoren stabiliseren emulsies door de grensvlakspanning te verminderen en een monomoleculaire grensvlakfilm te vormen.
Vereisten voor emulgatoren bij emulgeren: a: de emulgator moet in staat zijn om op het grensvlak van de twee fasen te adsorberen of te verrijken om de grensvlakspanning te verminderen; b: de emulgator moet de deeltjes een lading geven en elektrostatische afstoting tussen de deeltjes veroorzaken, of Rond de deeltjes wordt een stabiele, zeer viskeuze beschermende film gevormd. Daarom moeten stoffen die als emulgatoren worden gebruikt amfifiele groepen hebben om emulgering te bewerkstelligen. Oppervlakteactieve stoffen kunnen aan deze eis voldoen.
② Bereidingswijze van emulsie en factoren die de stabiliteit van de emulsie beïnvloeden
Er zijn twee methoden voor het bereiden van emulsies: de ene is het gebruik van mechanische methoden om vloeistoffen als fijne deeltjes in een andere vloeistof te dispergeren, die meestal in de industrie wordt gebruikt om emulsies te bereiden; de andere is het oplossen van vloeistoffen in moleculaire toestand. In een andere vloeistof wordt het dan op de juiste manier geaggregeerd om een emulsie te vormen.
Emulsiestabiliteit verwijst naar het vermogen om deeltjesaggregatie te weerstaan die tot fasescheiding leidt. Emulsies zijn thermodynamisch onstabiele systemen met grote vrije energie. Daarom verwijst de zogenaamde emulsiestabiliteit eigenlijk naar de tijd die het systeem nodig heeft om een evenwicht te bereiken, dat wil zeggen de tijd die nodig is om een vloeistof in het systeem te scheiden.
