I. Néhány fogalom a felületaktív anyagokról.
Az oldószer felületi feszültségét csökkenteni képes tulajdonságot nevezzük felületi aktivitásnak, a felületi aktivitással rendelkező anyagot pedig felületaktív anyagnak. Azt a felületaktív anyagot, amely képes a molekulák vizes oldatban történő társulására, micellák és egyéb társulások kialakítására, és nagy felületi aktivitással rendelkezik, valamint nedvesítő, emulgeáló, habosító és mosó funkcióval is rendelkezik, felületaktív anyagnak nevezzük. A folyadék felületén egy egységnyi hosszúságra ható összehúzó erőt felületi feszültségnek nevezzük, mértékegysége N-m-1.
Másodszor, a felületaktív anyagok molekulaszerkezeti jellemzői.
A felületaktív anyagok olyan speciális szerkezetű és tulajdonságú szerves vegyületek, amelyek képesek jelentősen megváltoztatni a két fázis közötti határfelületi feszültséget vagy egy folyadék (általában víz) felületi feszültségét, és olyan tulajdonságokkal rendelkeznek, mint a nedvesítés, habzás, emulgeálás és mosás. Szerkezetüket tekintve a felületaktív anyagok közös jellemzője, hogy molekuláik két különböző tulajdonságú csoportot tartalmaznak, egyik végük egy hosszú láncú, nem poláris csoport, amely olajban oldódik, de vízben nem oldódik, más néven hidrofób csoport vagy víztaszító csoport. A spektrum másik vége a vízben oldódó csoportok, azaz a hidrofil csoportok vagy hidrofil csoportok. A hidrofil csoportnak kellően hidrofilnek kell lennie ahhoz, hogy a teljes felületaktív anyag vízben oldódó legyen, és megfelelő oldhatósággal rendelkezzen. Mivel a felületaktív anyagok hidrofil és hidrofób csoportokat is tartalmaznak, ezért legalább az egyik folyadékfázisban oldódnak. A hidrofil és lipofil tenzideknek ezt a tulajdonságát amfifilitásnak nevezzük.
A piacon van egy speciális típusú bifil tenzid is, amelynek egyik reprezentatív terméke a kynurenin-glikol tenzid. Ez két pár hidrofób és hidrofil csoportot tartalmaz, amelyek szerkezetileg egy szimmetrikus és viszonylag "merev" funkciós csoporttal kapcsolódnak egymáshoz középen. A bionos tenzidek kevésbé stabil habot képeznek, és specifikusan kiemelkedő dinamikus nedvesíthetőséggel rendelkeznek.
A felületaktív anyagok típusai.
A felületaktív anyag egy amfifil molekula, amely hidrofób és hidrofil csoportokkal egyaránt rendelkezik. A felületaktív anyagok hidrofób csoportjai általában hosszú szénhidrogénláncokból állnak, mint például egyenes láncú C8-C20 alkil, elágazó láncú C8-C20 alkil, alkil-benzol csoportok (8-16 szénatomszámú alkil) stb. A hidrofób csoportok különbsége főként a szénhidrogénláncok szerkezeti változásában rejlik, amely kisebb, míg a hidrofil csoportok változatossága nagyobb. Ezért a felületaktív anyagok tulajdonságai a hidrofób csoportok mérete és alakja mellett elsősorban a hidrofil csoportokkal függenek össze. A hidrofil csoportok szerkezete jobban változik, mint a hidrofób csoportoké, ezért a felületaktív anyagok osztályozása általában a hidrofil csoportok szerkezetén alapul. Ez az osztályozás azon alapul, hogy a hidrofil csoport ionos-e vagy sem, és anionos, kationos, nemionos, amfoter és egyéb speciális tenzidekre oszlik.
IV. A felületaktív anyagok vizes oldatának jellemzői.
1. Felületaktív anyag adszorpciója a határfelületen. A felületaktív molekulák lipofil és hidrofil csoportokkal rendelkeznek, amelyek amfifil molekulák. A víz erősen poláros folyadék, és amikor a felületaktív anyagot vízben oldják, hidrofil csoportja a polaritás hasonlóságának és taszításának elve szerint vonzódik a vízhez és feloldódik a vízben, lipofil csoportja pedig taszítja a vizet és elhagyja a vizet, ennek eredményeként a felületaktív anyag molekulák (vagy ionok) adszorbeálódnak a két fázis határfelületén, így a két fázis közötti határfelületi feszültség csökken. Minél több felületaktív molekula (vagy ion) adszorbeálódik a határfelületen, annál nagyobb a határfelületi feszültség csökkenése.
2、Az adszorpciós membrán néhány tulajdonsága.
Az adszorpciós film felületi nyomása: a felületaktív anyag adszorbeálódik a gáz-folyadék határfelületen, hogy adszorpciós filmet képezzen, például egy súrlódásmentes mozgatható úszót helyezünk a határfelületre, hogy az adszorpciós filmet az oldat felszíne mentén toljuk, a film nyomást gyakorol az úszóra, és ezt a nyomást felületi nyomásnak nevezzük.
Felületi viszkozitás: a felületi nyomással megegyezően a felületi viszkozitás az oldhatatlan molekuláris film tulajdonsága. Felfüggesztése egy finom fémhuzal platina gyűrű, úgy, hogy a sík érintkezik a víz felszínén a tartály, forgatni a platina gyűrű, a platina gyűrű a viszkozitás a víz akadály, amplitúdó fokozatosan csökken, amely szerint a felületi viszkozitás lehet mérni, a módszer: először tiszta víz felületi kísérletek, mért amplitúdó csökkenés, majd mért kialakulását felületi film csökkenés, a különbség a kettő között, hogy megtalálja a viszkozitás a felületi film. A felületi viszkozitás szorosan kapcsolódik a felületi film szilárdságához, mivel az adszorpciós filmnek felületi nyomása és viszkozitása van, rugalmasnak kell lennie. Minél nagyobb a felületi nyomás és minél nagyobb az adszorbeált film viszkozitása, annál nagyobb a rugalmassági modulusa. A felületi adszorpciós film rugalmassági modulusának fontos jelentősége van a buborék stabilizálásának folyamatában.
3、A micellák képződése.
A felületaktív anyag híg oldata az ideális oldat által követett törvénynek engedelmeskedik. Az oldat felületén adszorbeálódó felületaktív anyag mennyisége az oldat koncentrációjával nő, és amikor a koncentráció elér vagy meghalad egy bizonyos értéket, az adszorpció mennyisége már nem növekszik. Ezek a felesleges tenzidmolekulák rendezetlenek az oldatban, vagy valamilyen szabályos módon léteznek. A gyakorlat és az elmélet is azt sugallja, hogy az oldatban társulásokat alkotnak, amelyeket micelláknak nevezünk. A tenzideknek az oldatban a micellák kialakulásához szükséges minimális koncentrációját kritikus micellakoncentrációnak (CMC) nevezik.
A HLB a hidrofil-lipofil egyensúly rövidítése, amely a felületaktív anyag hidrofil és lipofil csoportjainak hidrofil és lipofil egyensúlyát, azaz a felületaktív anyag HLB-értékét jelzi. a nagy HLB-érték erős hidrofil molekulára és gyenge lipofil molekulára utal; fordítva, erős lipofil molekula és gyenge hidrofil molekula. A HLB-érték egy relatív érték, így a HLB-érték beállításakor a hidrofil tulajdonságokkal nem rendelkező paraffin HLB-értéke 0, míg a vízben jobban oldódó nátriumdodecil-szulfát HLB-értéke 40. A HLB-értéket a vízben jobban oldódó nátriumdodecil-szulfát HLB-értéke 40. Általánosságban elmondható, hogy a 10-nél kisebb HLB értékű emulgeálószerek lipofilek, míg a 10-nél nagyobb értékűek hidrofilek. Ezért a lipofil és hidrofil közötti fordulópont körülbelül 10-nél van.
A felületaktív anyag HLB-értéke alapján a lehetséges felhasználási módok nagyjából értelmezhetők, amint az a bal oldali táblázatban látható, a víz az olajban emulgeálószerként való felhasználásra alkalmas felületaktív anyag HLB-értéke 3,5 és 6 között van, míg a víz az olajban emulgeálószer HLB-értéke 8 és 18 között van.
Ötödször, az emulgeálás és a szolubilizáció szerepe.
Két kölcsönösen oldhatatlan folyadék, amelyek közül az egyikben részecskék (cseppek vagy folyadékkristályok) diszpergálódnak a másikban, és emulziónak nevezett rendszert alkotnak. Az emulzió kialakulása miatt a növekedés a határfelület a két folyadék, így ez a rendszer termodinamikailag instabil, annak érdekében, hogy az emulzió stabil kell hozzáadni egy harmadik komponens - emulgeálószer, hogy csökkentse a határfelületi energia a rendszer. Az emulgeálószer a felületaktív anyagok közé tartozik, fő feladata az emulzió szerepének betöltése. Emulzió jelenlétében cseppek, hogy a fázis az úgynevezett diszpergált fázis (vagy belső fázis ﹑ diszkontinuus fázis), kapcsolódik egy másik fázishoz, amelyet diszperziós közegnek nevezünk (vagy külső fázis ﹑ folytonos fázis).
1, emulgeálószerek és emulziók. Közös emulzió, az egyik fázis víz vagy vizes oldat, a másik fázis nem keverhető a vízzel szerves anyagok, mint például zsír, viasz, stb.. Víz és olaj emulziók képződött, szerint a diszperzió lehet osztani kétféle: olaj diszpergált vízben, hogy egy olaj-vízben emulzió, hogy O / W (olaj / víz): víz diszpergált olajban, hogy egy olaj-vízben emulzió, hogy W / O (víz / olaj) mondta. Komplex víz-olaj-vízben W/O/W típusú és olaj-vízben-olajban O/W/O típusú többszörös emulziók is képződhetnek.
Az emulgeálószereket az emulziók stabilizálására használják a határfelületi feszültség csökkentésével és egymolekulás határfelületi filmek kialakításával. Az emulgeálásban az emulgeálószer követelményei: a, az emulgeálószer képesnek kell lennie arra, hogy adszorbeálódjon vagy gazdagítsa a két fázis közötti határfelületet, hogy a határfelületi feszültség csökkenjen; b, az emulgeálószer kell adni a részecskék a töltés, hogy az elektrosztatikus taszítás a részecskék között, vagy a kialakulása egy stabil ﹑ viszkozitás körül a részecskék egy különösen magas védőfilm. Ezért az emulgeálószerként használt anyagnak amfifil csoportokkal kell rendelkeznie az emulgeáláshoz, és a felületaktív anyagok megfelelnek ennek a követelménynek.
2, az emulziókészítési módszerek és az emulziók stabilitását befolyásoló tényezők.
Az emulziók előállításának két módszere van: az egyik a mechanikai módszer, amellyel a folyadékot apró részecskék formájában diszpergálják egy másik folyadékban, amit az iparban leginkább emulziók előállítására használnak; a másik módszer, amikor a folyadékot molekuláris állapotban feloldják egy másik folyadékban, majd megfelelően összegyűjtik, hogy emulziót képezzenek.
Az emulzió stabilitása az a képesség, hogy ellenáll a részecskék aggregációjának, amely fázisszétváláshoz vezetne. Az emulziók termodinamikailag instabil rendszerek, nagy szabad energiákkal. Ezért az emulzió úgynevezett stabilitása valójában az az idő, amely alatt a rendszer egyensúlyi állapotba kerül, azaz az az idő, amely alatt a rendszerben lévő folyadékok egyikének szétválása bekövetkezik. Ha a határfelületi membránban poláros szerves molekulák, például zsíralkoholok, zsírsavak és zsíraminok vannak, a membrán szilárdsága jelentősen megnő. Ez azért van, mert a határfelületi adszorpciós rétegben az emulgeálószer-molekulák és az alkoholok, savak és aminok és más poláris molekulák "komplexet" alkotnak, így a határfelületi membrán szilárdsága megnövekszik.
Az emulgeálószerből álló több mint kétféle felületaktív anyagot vegyes emulgeálószernek nevezik. A vegyes emulgeálószer a víz/olaj határfelületen adszorbeálódik, intermolekuláris hatásuk komplexeket képezhet. Az erős intermolekuláris hatás miatt a határfelületi feszültség jelentősen csökken, a határfelületen adszorbeálódott emulgeálószer mennyisége jelentősen megnő, a határfelületi film sűrűsége nő, a szilárdság nő.
A folyékony gyöngyök töltése jelentős hatással van az emulzió stabilitására. Stabil emulziók, a folyékony gyöngyök általában töltöttek. Amikor ionos emulgeálószer, adszorbeálódik a határfelületen az emulgeálószer ion lipofil csoportja beillesztett az olajfázisba, hidrofil csoport a vízfázisban, így a folyékony gyöngyök töltött. Mivel az emulzió a folyékony gyöngyök azonos töltéssel, taszítják egymást, nem könnyű agglomerálódni, így a stabilitás megnő. Látható, hogy minél több emulgeálószer-ion adszorbeálódik a gyöngyökön, annál nagyobb a töltés, annál nagyobb a gyöngyök agglomerációjának megakadályozására való képesség, annál stabilabb az emulziós rendszer.
Az emulziós diszperziós közeg viszkozitása bizonyos mértékben befolyásolja az emulzió stabilitását. Általában minél nagyobb a diszperziós közeg viszkozitása, annál nagyobb az emulzió stabilitása. Ennek oka, hogy a diszperziós közeg viszkozitása nagy, ami nagy hatással van a folyadékgyöngyök Brown-mozgására, és lelassítja a folyadékgyöngyök közötti ütközést, így a rendszer stabil marad. Általában az emulziókban oldható polimer anyagok növelhetik a rendszer viszkozitását, és az emulziók stabilitását nagyobbá tehetik. Ezenkívül a polimerek erős határfelületi filmet képezhetnek, ami stabilabbá teszi az emulziós rendszert.
Bizonyos esetekben a szilárd por hozzáadása stabilizálhatja az emulziót. A szilárd por a vízben, az olajban vagy az interfészben van, attól függően, hogy az olaj, a víz a szilárd por nedvesítő képességéről, ha a szilárd por teljesen nedvesedik vízzel, és olajjal nedvesíthető, csak a víz-olaj határfelületen marad meg. A szilárd por nem teszi az emulziót stabilvá, mert a határfelületen összegyűjtött por fokozza a határfelületi filmet, amely hasonló a határfelületi adszorpciós emulgeálószer molekulákhoz, így minél szorosabban van elrendezve a szilárd por a határfelületen, annál stabilabb az emulzió.
A felületaktív anyag képes jelentősen megnövelni az oldhatatlan vagy gyengén oldódó szerves anyagok oldhatóságát, miután micellákat képez vizes oldatban, és az oldat ekkor átlátszó, és a micelláknak ezt a hatását szolubilizációnak nevezik. A szolubilizációt előidézni képes felületaktív anyagot szolubilizátornak, a szolubilizált szerves anyagot pedig szolubilizált anyagnak nevezzük.
Ugyanazon sorozat termékei
| Termék neve | Kémiai név | CAS-szám |
| IPP | Izopropil-palmitát | CAS 142-91-6 |
| IPL | Izopropil-laurát | CAS 10233-13-3 |
| 2-EHP | Izooktil-palmitát | CAS 1341-38-4 |
| IPM | Izopropil- mirisztát | CAS 110-27-0 |