表面活性剂基础知识（一）

液体的表面张力

物质相与相之间的分界面称为界面，包括气/液、气/固、液/液、固/固和固/液五种。其中包含气相的界面叫表面，包括液体表面和固体表面。

众所周知，液体的表面有自动收缩的倾向，这表现在当重力可以忽略时液体总是倾向于形成球形。液体表面自动收缩的驱动力源于表面上的分子和体相内部的分子所处的状态（或分子所受作用力）的差别，如下图所示：

（表面张力示意图）

（表面张力在增溶上的作用示意图）

处于体相内部的分子，周围分子对它的作用力是对称的，合力等于零。而处在气/液界面（即液体表面）液体分子所受液相分子的引力比气相分子对它的引力强，所以该分子所受合力不等于零，其合力方向垂直指向液体内部。因此表面上的分子有向液相内部迁移的趋势，使得液体表面有自动收缩的现象。这种引起液体表面自动收缩的力就叫表面张力（surface tension），这是表面张力最为通俗的表达。

（科宏达化学表面活性剂研究中心）

表面活性剂的定义

表面活性剂一词来自英语surfactant。它实际上是短语surface active agent的缩合词。它还有一个名字叫做tenside。表面活性剂的定义为，是这样一种物质，加入少量而能显著降低液体表面张力（气/液）或界面张力（液/液），改变界面状态，使界面呈活化状态，从而产生润湿、乳化、增溶、发泡、净洗等一系列作用，以达到实际应用，称为表面活性剂。它们的表面活性是对某特定的液体而言的，在通常情况下则指水。表面活性剂一端是非极性的碳氢链（烃基），与水的亲和力极小，常称疏（憎）水基；另一端则是极性基团（如—OH、—COOH、—NH3、—SOOH等），与水有很大的亲和力，故称亲水基，总称“双亲分子”（亲油亲水分子），如下图所示：

表面活性剂的HLB值

Griffin（格里芬）提出了用亲水亲油平衡值（Hydrophile-Lipophile Balance），简称HLB值，来代表表面活性剂分子中亲水和亲油基的平衡值，用于衡量亲水与亲油能力的强弱，一般而言HLB值从1 ~ 40之间。它既与表面活性剂的亲水亲油性有关，又与表面活性剂的表面（界面）张力、界面上的吸附性、乳化性及乳状液稳定性、分散性、溶解性、去污性等基本性能有关，还与表面活性剂的应用性能有关。HLB在实际应用中有重要参考价值。亲油性表面活性剂HLB较低，亲水性表面活性剂HLB较高。亲水亲油转折点HLB为10。HLB小于10为亲油性，大于10为亲水性。

 HLB值=亲水基的亲水性 / 亲油基的亲油性

根据需要，可根据HLB值选择合适的表面活性剂，如：

(未完待续......）
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（科宏达化学表面活性剂研究中心）

 

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