I. 계면활성제에 대한 몇 가지 개념.
용매의 표면장력을 감소시킬 수 있는 성질을 표면활성도라고 하며, 표면활성을 가진 물질을 표면활성물질이라고 합니다. 수용액에서 분자를 결합하여 미셀 등을 형성할 수 있고 표면 활성이 높으며 습윤, 유화, 발포 및 세척의 기능을 가진 표면 활성 물질을 계면 활성제라고 합니다. 액체 표면의 단위 길이에 대한 수축력을 표면 장력이라고 하며 단위는 N-m-1입니다.
둘째, 계면활성제의 분자 구조 특성입니다.
계면활성제는 두 상 사이의 계면장력이나 액체(일반적으로 물)의 표면장력을 크게 변화시킬 수 있는 특별한 구조와 특성을 가진 유기 화합물로 습윤, 발포, 유화 및 세척과 같은 특성을 가지고 있습니다. 구조 측면에서 계면활성제는 모두 분자가 서로 다른 특성을 가진 두 개의 그룹을 포함하고 있다는 공통점이 있는데, 한쪽 끝은 장쇄 비극성 그룹으로 기름에는 용해되지만 물에는 불용성이며 소수성 그룹 또는 발수성 그룹이라고도 합니다. 스펙트럼의 다른 쪽 끝은 수용성 그룹, 즉 친수성 그룹 또는 친수성 그룹입니다. 친수기는 계면활성제 전체가 물에 용해되고 필요한 용해도를 갖도록 충분히 친수성이어야 합니다. 계면활성제는 친수기와 소수기를 모두 포함하고 있기 때문에 적어도 한 가지 이상의 액체상에 용해됩니다. 친수성과 친유성을 모두 가진 계면활성제의 이러한 특성을 양친매성이라고 합니다.
시중에는 특수한 유형의 친유성 계면활성제도 있는데, 그 중 키누레닌 글리콜 계면활성제가 대표적인 제품 중 하나입니다. 그것은 중간에 대칭적이고 상대적으로 "단단한"작용기에 의해 구조적으로 결합 된 두 쌍의 소수성 및 친수성 그룹을 가지고 있습니다. 바이로닉 계면활성제는 거품이 덜 불안정하고 동적 습윤성이 특히 뛰어납니다.
계면활성제의 종류.
계면활성제는 소수성과 친수성 그룹을 모두 가진 양친매성 분자입니다. 계면활성제의 소수성기는 일반적으로 직쇄 알킬 C8 ~ C20, 분쇄 알킬 C8 ~ C20, 알킬벤젠기(알킬 탄소 원자 번호 8 ~ 16) 등과 같은 긴 사슬의 탄화수소로 구성됩니다. 소수성기의 차이는 주로 탄화수소 사슬의 구조적 변화에 있으며, 이는 더 작은 반면 친수성기의 다양성은 더 큽니다. 따라서 계면 활성제의 특성은 주로 소수성 그룹의 크기와 모양 외에도 친수성 그룹과 관련이 있습니다. 친수기의 구조는 소수기의 구조보다 더 다양하므로 계면활성제의 분류는 일반적으로 친수기의 구조를 기준으로 합니다. 이 분류는 친수기가 이온성인지 아닌지에 따라 음이온성, 양이온성, 비이온성, 양쪽성 및 기타 특수 유형의 계면활성제로 나뉩니다.
IV. 계면활성제 수용액의 특성.
1. 계면에서의 계면활성제 흡착. 계면활성제 분자는 양친매성 분자인 친유기와 친수기를 가지고 있습니다. 물은 극성이 강한 액체로 계면활성제가 물에 녹으면 극성 유사성 및 반발력의 원리에 따라 친수기는 물에 끌어당겨 물에 녹고 친유기는 물에서 밀어내어 물 밖으로 나오기 때문에 두 상 사이의 계면 장력이 감소하여 계면활성제 분자(또는 이온)가 두 상 계면에 흡착되어 두 상 사이의 계면 장력이 감소하게 됩니다. 계면에 더 많은 계면활성제 분자(또는 이온)가 흡착될수록 계면 장력이 더 크게 감소합니다.
2, 흡착막의 몇 가지 특성.
흡착 필름의 표면 압력: 기체-액체 계면에서 계면 활성제를 흡착하여 흡착 필름을 형성하는 것으로, 계면에 마찰 없는 이동식 플로트를 배치하여 용액 표면을 따라 흡착 필름을 밀면 필름이 플로트에 압력을 발생시키며 이 압력을 표면 압력이라고 합니다.
표면 점도 : 표면 압력과 동일, 표면 점도는 불용성 분자 필름에 의해 전시되는 특성입니다. 미세 금속 와이어 백금 링의 현탁액, 탱크의 수면과 평면 접촉, 백금 링을 회전, 물 방해의 점도에 의해 백금 링, 진폭은 점차적으로 붕괴, 이에 따라 표면 점도를 측정 할 수있는 방법 : 먼저 순수한 수면 실험에서 진폭 붕괴를 측정 한 다음 둘의 차이에서 표면 필름 붕괴의 형성을 측정하여 표면 필름의 점도를 찾습니다. 표면 점도는 표면 필름의 견고성과 밀접한 관련이 있으며, 흡착 필름은 표면 압력과 점도를 가지므로 탄성을 가져야 합니다. 표면 압력이 높고 흡착된 필름의 점도가 높을수록 탄성 계수가 높아집니다. 표면 흡착 필름의 탄성 계수는 버블을 안정화시키는 과정에서 중요한 의미를 갖습니다.
3, 미셀의 형성.
계면활성제의 희석 용액은 이상적인 용액에 따르는 법칙을 따릅니다. 용액 표면에 흡착되는 계면활성제의 양은 용액의 농도에 따라 증가하며, 농도가 특정 값에 도달하거나 초과하면 더 이상 흡착량이 증가하지 않습니다. 이러한 과잉 계면활성제 분자는 용액에 무질서하게 존재하거나 규칙적인 방식으로 존재합니다. 실제와 이론 모두 용액 내에서 미셀이라고 하는 결합체를 형성한다고 제안합니다. 미셀을 형성하기 위한 용액 내 계면활성제의 최소 농도를 임계 미셀 농도(CMC)라고 합니다.
HLB는 친수성 친유성 균형의 약자로 계면활성제의 친수기와 친유기의 친수성 및 친유성 균형, 즉 계면활성제의 HLB 값을 나타내며, HLB 값이 크면 친수성 분자가 강하고 친유성 분자가 약하며, 반대로 친유성 분자가 강하고 친수성 분자가 약하다는 것을 나타냅니다. HLB 값은 상대적인 값이므로 HLB 값을 설정할 때 친수성이 없는 파라핀 왁스의 HLB 값은 0으로 설정하고, 수용성이 강한 소듐도데실설페이트의 HLB 값은 40으로 설정합니다. 일반적으로 HLB 값이 10 미만인 유화제는 친유성이고, 10 이상인 유화제는 친수성입니다. 따라서 친유성에서 친수성으로 변하는 전환점은 약 10입니다.
계면활성제의 HLB 값에 따라 가능한 용도를 대략적으로 이해할 수 있는데, 왼쪽 표와 같이 물-유화제로 사용하기에 적합한 계면활성제의 HLB 값은 3.5에서 6이고 물-유화제의 HLB 값은 8에서 18입니다.
다섯째, 유화 및 가용화의 역할입니다.
두 개의 상호 불용성 액체, 하나는 입자(물방울 또는 액정)가 다른 하나에 분산되어 에멀젼이라는 시스템을 형성합니다. 두 액체의 경계 면적이 증가하여 에멀젼이 형성되므로 이 시스템은 열역학적으로 불안정하므로 에멀젼을 안정적으로 만들려면 시스템의 계면 에너지를 줄이기 위해 세 번째 구성 요소인 유화제를 추가해야 합니다. 유화제는 표면 활성제에 속하며 주요 기능은 에멀젼의 역할을 하는 것입니다. 해당 단계의 액적이있는 에멀젼을 분산 상 (또는 내부 상 ﹑ 불연속 상)이라고하며 분산 매체 (또는 외부 상 ﹑ 연속 상)라고하는 다른 상에 연결됩니다.
1, 유화제 및 에멀젼. 일반적인 에멀젼, 한 단계는 물 또는 수용액이고 다른 단계는 그리스, 왁스 등과 같은 물 유기 물질과 혼합되지 않습니다. 형성된 물과 오일 에멀젼은 분산에 따라 두 가지 종류로 나눌 수 있습니다 : 물에 분산되어 오일 인 워터 에멀젼을 형성하는 오일, O / W (오일 / 물) : 오일에 분산되어 오일 인 워터 에멀젼을 형성하는 물, W / O (물 / 오일)로 말했다. 복잡한 물-물-물 W/O/W형 및 오일-물-오일 O/W/O형 다중 에멀젼도 형성될 수 있습니다.
유화제는 계면 장력을 줄이고 단일 분자 계면 필름을 형성하여 에멀젼을 안정화시키는 데 사용됩니다. 유화제 요구 사항의 유화화에서 유화제는 두 상 사이의 계면을 흡착하거나 풍부하게 하여 계면 장력을 감소시킬 수 있어야 하고, 유화제는 입자에 전하를 부여하여 입자 간의 정전기 반발 또는 특히 높은 보호 필름의 입자 주위에 안정적인 ﹑ 점도를 형성할 수 있어야 합니다. 따라서 유화제로 사용되는 물질은 유화를 위해 양친매기를 가져야 하며 계면활성제는 이 요건을 충족할 수 있습니다.
2, 에멀젼 준비 방법 및 에멀젼의 안정성에 영향을 미치는 요인.
에멀젼을 제조하는 방법에는 두 가지가 있습니다. 하나는 기계적 방법을 사용하여 액체를 다른 액체에 작은 입자로 분산시키는 것으로, 산업에서 에멀젼을 제조하는 데 주로 사용되며 다른 하나는 액체를 다른 액체에 분자 상태로 녹인 다음 적절하게 모이게 하여 에멀젼을 형성하는 것입니다.
에멀젼의 안정성은 상 분리로 이어질 수 있는 입자 응집에 저항하는 능력입니다. 에멀젼은 자유 에너지가 큰 열역학적으로 불안정한 시스템입니다. 따라서 소위 에멀젼의 안정성은 실제로 시스템이 평형 상태에 도달하는 데 걸리는 시간, 즉 시스템에서 액체 중 하나가 분리되는 데 걸리는 시간입니다. 계면막에 지방 알코올, 지방산, 지방 아민과 같은 극성 유기 분자가 포함되어 있으면 막의 강도가 크게 증가합니다. 이는 유화제 분자와 알코올의 계면 흡착층에서 산과 아민 및 기타 극성 분자가 "복합체"를 형성하여 계면 막 강도가 증가하기 때문입니다.
혼합 유화제라고 하는 두 가지 이상의 계면활성제로 구성된 계면활성제를 혼합 유화제라고 합니다. 물/오일 계면에 흡착된 혼합 유화제는 분자 간 작용으로 복합체를 형성할 수 있습니다. 강력한 분자 간 작용으로 인해 계면 장력이 크게 감소하고 계면에 흡착 된 유화제의 양이 크게 증가하며 계면 막 밀도의 형성이 증가하고 강도가 증가합니다.
액체 비드의 전하가 에멀젼의 안정성에 큰 영향을 미칩니다. 안정적인 에멀젼, 액체 비드는 일반적으로 충전됩니다. 이온성 유화제를 사용할 때 유화제 이온의 계면에 친유성 그룹이 유상에 삽입되고 친수성 그룹이 수상에 삽입되어 액체 비드가 충전됩니다. 동일한 전하를 가진 액체 비드의 에멀젼으로 서로 반발하고 응집하기 쉽지 않아 안정성이 증가합니다. 비드에 흡착 된 유화제 이온이 많을수록 전하가 클수록 비드가 응집되는 것을 방지하는 능력이 커지고 에멀젼 시스템이 더 안정적이라는 것을 알 수 있습니다.
에멀젼 분산 매체의 점도는 에멀젼의 안정성에 일정한 영향을 미칩니다. 일반적으로 분산 매체의 점도가 높을수록 에멀젼의 안정성이 높아집니다. 이는 분산 매체의 점도가 커서 액체 비드의 브라운 운동에 강한 영향을 미치고 액체 비드 간의 충돌을 느리게하여 시스템이 안정적으로 유지되기 때문입니다. 일반적으로 에멀젼에 용해될 수 있는 고분자 물질은 시스템의 점도를 높이고 에멀젼의 안정성을 높일 수 있습니다. 또한 폴리머는 강력한 계면막을 형성하여 에멀젼 시스템을 더욱 안정적으로 만들 수 있습니다.
어떤 경우에는 고체 분말을 첨가하면 에멀젼을 안정화시킬 수도 있습니다. 고체 분말은 물, 오일 또는 계면에 있으며, 고체 분말이 물에 완전히 젖고 오일에 젖을 수 있는 경우 고체 분말의 습윤 능력에 따라 물, 오일에 따라 물-오일 계면에만 유지됩니다. 고체 분말은 계면에 모인 분말이 계면 흡착 유화제 분자와 유사한 계면 필름을 향상시키기 때문에 에멀젼을 안정적으로 만들지 않으므로 고체 분말이 계면에 더 가깝게 배열될수록 에멀젼이 더 안정적입니다.
계면 활성제는 수용액에 미셀을 형성 한 후 불용성 또는 약간 용해성 유기 물질의 용해도를 크게 증가시키는 능력이 있으며 이때 용액은 투명하며 이러한 미셀의 효과를 가용화라고합니다. 가용화를 일으킬 수 있는 계면활성제를 가용화제라고 하고, 가용화된 유기물을 가용화 물질이라고 합니다.
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| 제품 이름 | 화학 물질 이름 | CAS 번호 |
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| IPM | 이소프로필 미리스테이트 | CAS 110-27-0 |