新表面活性剂概述学习教案.pptx
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1、会计学1新表面新表面(biomin)活性剂概述活性剂概述第一页,共37页。主要参考主要参考:表面活性剂应用原理,肖进新等表面活性剂应用原理,肖进新等,化学工业化学工业(huxu gngy)出版社,出版社,2003表面活性剂作用原理,赵国玺等表面活性剂作用原理,赵国玺等,中国轻工业中国轻工业出版社,出版社,2003表面活性剂表面活性剂-合成合成性能性能应用应用,王培义等,王培义等,化学工业化学工业(huxu gngy)出版社出版社,2007 其它参考:其它参考:曾毓华曾毓华.氟碳表面活性剂氟碳表面活性剂.北京:北京:化学工业化学工业(huxu gngy)出版社出版社.2001 梁治齐梁治齐.功能
2、性表面活性剂功能性表面活性剂.北京:中国轻工北京:中国轻工业出版社业出版社.2002 杜巧云,葛虹杜巧云,葛虹.表面活性剂基础及应用表面活性剂基础及应用.北京:北京:中国石化出版社中国石化出版社.1996 徐燕莉徐燕莉.表面活性剂的功能表面活性剂的功能.北京:化学工业北京:化学工业(huxu gngy)出版社出版社.2000第1页/共37页第二页,共37页。第一章:表面(biomin)活性剂基础1.1 1.1 表面表面(biomin)(biomin)活性剂概活性剂概念念1.2 1.2 表面表面(biomin)(biomin)活性剂分类活性剂分类1.3 1.3 表面活性剂国内外发展现状表面活性剂
3、国内外发展现状第2页/共37页第三页,共37页。当任意两相接触时当任意两相接触时,两相之间决非是一个没有厚度的纯两相之间决非是一个没有厚度的纯几何面几何面,而是一个具有相当厚度的过渡区而是一个具有相当厚度的过渡区,这一过渡区这一过渡区通常称之为界面。若其中一相为气体,这种界面通常称通常称之为界面。若其中一相为气体,这种界面通常称为表面。但由于历史的原因为表面。但由于历史的原因,这两个这两个(lin)(lin)概念常概念常常混用。常混用。常见常见(chn jin)(chn jin)的界面有:气的界面有:气-液界面,气液界面,气-固界固界面,液面,液-液界面,液液界面,液-固界面,固固界面,固-固
4、界面。固界面。第3页/共37页第四页,共37页。n n界面(jimin):相与相之间的分界面(jimin)n n界面(jimin)气/液气/固液/液固/固固/液表面(biomin)谁见过没有谁见过没有(mi yu)皮的馒皮的馒头头?第4页/共37页第五页,共37页。处于任何相态的任何物质的表面与其体相相比较,二者在组成、结构、分子所处的能量状态和受力情况等方面均有差别,由此而产生的各种物理和化学现象(xinxing)称之为表面(界面)现象(xinxing)。1g H2O 1g H2O 表面积表面积(m2)(m2)表面能表面能(J)(J)呈一球形水滴呈一球形水滴(shu d)4.8410-4 (
5、shu d)4.8410-4 3.510-53.510-510-7 m10-7 m微小质点微小质点 6000 434 6000 434 表面现象涉及的范围很广:自然现象、工农业生产(shngchn)过程、生理现象、科学研究、多相催化甚至日常生活第5页/共37页第六页,共37页。常见(chn jin)的表面现象有:在光滑玻璃上的微小汞滴会自动在光滑玻璃上的微小汞滴会自动(zdng)呈球形呈球形脱脂棉易于杯水润湿脱脂棉易于杯水润湿水在玻璃毛细管中会自动水在玻璃毛细管中会自动(zdng)上升上升固体表面会自动固体表面会自动(zdng)的吸附其他物质的吸附其他物质微小的液滴易于蒸发微小的液滴易于蒸发微
6、小晶体溶解度大等等微小晶体溶解度大等等第6页/共37页第七页,共37页。表面(biomin)活性剂基础表面:把一个相和它本身蒸汽表面:把一个相和它本身蒸汽(zhn q)(zhn q)接触的分界面称接触的分界面称之。之。界面:把一相与另一相界面:把一相与另一相(结构不同结构不同)接触的分界面称之。接触的分界面称之。特点:表面结构复杂,性质相差悬殊,研究固体特点:表面结构复杂,性质相差悬殊,研究固体(gt)表面比研表面比研究液体表面困难,难以定量描述。究液体表面困难,难以定量描述。习惯上把液习惯上把液-气界面、固气界面、固-气界面称为液体表面和固体表面。表面气界面称为液体表面和固体表面。表面可以由
7、一系列的物理化学数据来描述(表面积、表面组成、可以由一系列的物理化学数据来描述(表面积、表面组成、表面张力、表面自由能、熵、焓等),表面与界面的组成和表面张力、表面自由能、熵、焓等),表面与界面的组成和结构对其性能有着重要的影响。结构对其性能有着重要的影响。1.1 表面活性剂概念第7页/共37页第八页,共37页。例如:石英的粉碎。1kg直径(zhjng)为102米变成109米,表面积 和表面能增加143倍。由于高分散系比低分散系能量高得多,必然使物系由于分散度的变化而使性质方面有很大差别。物理性质:熔点、沸点、蒸汽压、溶解度、吸附、润湿和烧结等化学性质:化学活性、催化、固相反应 等 表面(bi
8、omin)活性剂基础在一般的情况下,界面的质量(zhling)和性质与体相相比可以忽略,但当物质被高度分散时,界面的现象很明显。对一定质量的物质而言,分散度越高,其表面积就越大,表面效应也就越明显。第8页/共37页第九页,共37页。1g 1g 粉料粉料粉料粉料 表面积表面积表面积表面积 常规常规常规常规 15m2 15m2 um 90m2 um 90m2 nm 180m2 nm 180m2 1g1g粉料具有如此大的空间,其界面粉料具有如此大的空间,其界面粉料具有如此大的空间,其界面粉料具有如此大的空间,其界面(jimin)(jimin)占据总体积占据总体积占据总体积占据总体积5050以上,奇特
9、的表面效应以上,奇特的表面效应以上,奇特的表面效应以上,奇特的表面效应 表面(biomin)活性剂基础第9页/共37页第十页,共37页。比表面积As反比于d;d,比表面积,表面原子所占百分数颗粒尺寸小于 0.1微米时,表面效应(xioyng)将不容忽略 表面(biomin)活性剂基础物质(wzh)的分散度可用比表面积来表示As第10页/共37页第十一页,共37页。超微颗粒表面与大块物体不同:超微颗粒表面与大块物体不同:超微颗粒表面与大块物体不同:超微颗粒表面与大块物体不同:高倍率电子显微镜下:金高倍率电子显微镜下:金高倍率电子显微镜下:金高倍率电子显微镜下:金-1nm-1nm,实时观察,实时观
10、察,实时观察,实时观察 无固定的形态,随时间变化会自动成各种形状(如立无固定的形态,随时间变化会自动成各种形状(如立无固定的形态,随时间变化会自动成各种形状(如立无固定的形态,随时间变化会自动成各种形状(如立方体、八面体,十面体,二十面体多孪晶等),不同方体、八面体,十面体,二十面体多孪晶等),不同方体、八面体,十面体,二十面体多孪晶等),不同方体、八面体,十面体,二十面体多孪晶等),不同于一般固体、液体,是一种准固体;在电镜电子束照于一般固体、液体,是一种准固体;在电镜电子束照于一般固体、液体,是一种准固体;在电镜电子束照于一般固体、液体,是一种准固体;在电镜电子束照射下,表面原子仿佛射下,
11、表面原子仿佛射下,表面原子仿佛射下,表面原子仿佛(fngf)(fngf)进入了进入了进入了进入了“沸腾沸腾沸腾沸腾”状态状态状态状态 大于大于大于大于1010纳米后,微颗粒状态稳定纳米后,微颗粒状态稳定纳米后,微颗粒状态稳定纳米后,微颗粒状态稳定 表面(biomin)活性剂基础第11页/共37页第十二页,共37页。n n【EgEgEgEg】表面效应导致纳米金属特殊的光学性能】表面效应导致纳米金属特殊的光学性能】表面效应导致纳米金属特殊的光学性能】表面效应导致纳米金属特殊的光学性能n n大块金属光泽、色泽:对可见光不同波长光反射与吸收能力不同大块金属光泽、色泽:对可见光不同波长光反射与吸收能力不
12、同大块金属光泽、色泽:对可见光不同波长光反射与吸收能力不同大块金属光泽、色泽:对可见光不同波长光反射与吸收能力不同n nCuCuCuCu紫红;金紫红;金紫红;金紫红;金黄;铅黄;铅黄;铅黄;铅银白带蓝银白带蓝银白带蓝银白带蓝n n各种纳米金属屑几乎各种纳米金属屑几乎各种纳米金属屑几乎各种纳米金属屑几乎(jh)(jh)(jh)(jh)全呈黑色全呈黑色全呈黑色全呈黑色n n原因:强吸收率,低反射率导致粒子变黑原因:强吸收率,低反射率导致粒子变黑原因:强吸收率,低反射率导致粒子变黑原因:强吸收率,低反射率导致粒子变黑黄色黄色(hungs)大块金大块金黄绿色微米黄绿色微米(wi m)粒子粒子黑色纳米粒
13、子黑色纳米粒子 表面活性剂基础第12页/共37页第十三页,共37页。【Eg】表面高活性导致纳米(超微)颗粒】表面高活性导致纳米(超微)颗粒的迅速氧化燃烧的迅速氧化燃烧/甚至空气中自燃甚至空气中自燃防止:通过防止:通过(tnggu)表面包裹防止自燃表面包裹防止自燃Li Li粉厂突然粉厂突然(trn)(trn)自燃自燃 表面(biomin)活性剂基础第13页/共37页第十四页,共37页。n n利用表面活性,超微颗粒可成为利用表面活性,超微颗粒可成为(chngwi)新一代高效催化剂新一代高效催化剂/贮气材料贮气材料/低熔点材料低熔点材料n n 表面界面效应十分重要表面界面效应十分重要 表面(biom
14、in)活性剂基础第14页/共37页第十五页,共37页。表面与界面起突出作用的新型材料,如薄膜、多层膜、超晶格、超细微粒与纳米材料等发展如日中天新物理现象、新效应巨大(jd)应用潜力 表面(biomin)活性剂基础第15页/共37页第十六页,共37页。1.2 1.2 1.2 1.2 表面表面表面表面(biomin)(biomin)(biomin)(biomin)活性剂的分类活性剂的分类活性剂的分类活性剂的分类171.2.1 表面活性剂按离子(lz)类型分类表面(biomin)活性剂离子型非离子型阴离子型:阳离子型:两性型:十二烷基苯磺酸钠 苄基三甲基氯化铵 十二烷基甜菜碱第16页/共37页第十七
15、页,共37页。1.2.2 1.2.2 1.2.2 1.2.2 按亲水基的结构按亲水基的结构按亲水基的结构按亲水基的结构(jigu)(jigu)(jigu)(jigu)分类分类分类分类18表1-1 按亲水基结构分类的表面(biomin)活性剂类型亲水基团类型亲水基团结构表面活性剂实例羧酸盐型磺酸盐型硫酸酯盐型磷酸酯盐型 单酯双酯 第17页/共37页第十八页,共37页。19胺盐型伯胺盐 仲胺盐 叔胺盐 季铵盐 鎓盐型鏻化合物 鉮化合物 锍化合物 碘鎓化合物多羟基型聚氧乙烯型 注:注:M为碱金属离子为碱金属离子(lz)或铵离子或铵离子(lz),X为为Cl、Br、I、CH3COO或或HSO4等等 第1
16、8页/共37页第十九页,共37页。1.2.3 1.2.3 按疏水基种类按疏水基种类(zhngli)(zhngli)分类分类(1 1)直链烷基:)直链烷基:CnH2n+1CnH2n+1,n n8 82020;(2 2)支链烷基:)支链烷基:CnH2n+1CnH2n+1,n n8 82020;(3 3)烷基苯基:)烷基苯基:,R RCnH2n+1CnH2n+1,n n8 81616;(4 4)烷基萘基:)烷基萘基:,R RCnH2n+1CnH2n+1,n3n3;(5 5)松香衍生物;)松香衍生物;(6 6)高分子量聚氧丙烯基:)高分子量聚氧丙烯基:(OC3H7)n(OC3H7)n;(7 7)长链代
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