基向烷基链中间位置移动而增强，苯基处于5-位者发泡力最强；苯基越靠近烷基链的中心位置，生物降解性越差；

⑤磺酸基位置及数目。磺酸基在烷基对位的烷基苯磺酸钠的CMC值低于其处于烷基邻位者，前者的去污力和生物降解性也都强于后者；若苯环上有两个磺酸基（烷基苯二磺酸钠），亲水性明显增强、去污力显著减弱、CMC值增大、表面活性降低。 9. 如何理解绿色与温和表面活性剂？

答：“绿色表面活性剂”是指由天然再生原料加工而成、无毒、对人体无刺激、易生物降解的表面活性剂。“温和表面活性剂”含义与此相似，但安全性和生物降解性略次之。它们不是按分类法命名的一类表面活性剂，是其使用安全性和生物降解性方面的相对概念。因此，所谓“绿色”与“温和”并不是绝对的。

10. 表面活性剂溶液的哪些物理性质有拐点？该种特性有何应用价值？

答：当在很大浓度范围内测定表面活性剂水溶液的表面张力、渗透压等某些物理性质时，会发现这些性质与表面活性剂浓度间非线性变化，而是在某浓度时或某浓度附近关系曲线有拐点出现，并且纵观这些物理性质，它们发生骤然变化的浓度比较接近，都在一个相对窄的浓度区域内（如下图所示），即这些物理性质的突变有一个临界浓度域。

表面活性剂溶液的物理性质拐点有许多实际应用，如利用该特性确定其CMC值等。

空气 去污能力 水

小型 胶束 单分子膜

球状胶束

性质渗透压 增溶能力 表面张力 浊度 (a)极稀溶液 (b)稀溶液 (c)临界胶束时 (d)大于临界胶束时

胶束的形成过程示意图

疏水内核 极性基层 （反离子固定层） （a）离子型胶束 反离子扩散层 （b）非离子型胶束 -3

摩尔电导率

与油相的界面张力

0.01 0.02 约0.008mol·dm -3

c/mol·dm

表活剂溶液各种性质与浓度的关系

胶束的结构示意图

11. 表面活性剂胶束是如何形成的？其结构是怎样的？

答：表面活性剂溶液很稀时，在表面的分子和在溶液本体内部的分子数目无大差别，表面吸附量极小，表面张力无明显下降；当浓度逐渐增大时，表面吸附量增大，表面层分子密度高于内部，溶液表面张力下降；当表面活性剂在溶液表面达到饱和吸附时，溶质在溶液表面发生单分子定向饱和吸附，即形成单分子膜，此时溶液表面张力降至最低，该状态对应的表面活性剂浓度称为临界胶束浓度；当浓度进一步增大时，溶质只能进入溶液内部。为了降低体系能量，溶液内部的大量溶质分子只能形成胶束。溶液中溶质浓度越大，形成的胶束数目越多。胶束形成过程如右上图所示，胶束结构由右下图所示。

水溶液中的胶束包括内核与外层两部分，内核由彼此缔合的疏水基组成，构成非极性微区，内核与溶液之间有水化的表面活性剂极性基外层。邻近极性基的―CH2―基团，有一定的极性，其周围存在水分子，该水分子有一定取向，称为“结构水”或“渗透水”。处于内核与极性头之间的―CH2―基团构成栅栏层，是胶束外壳的一部分（如右下图所示）。离子型与非离子型表面活性剂的胶束结构存在一定的差异。

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右下图a中，离子型胶束外壳的反离子一部分与离子头基结合，形成紧密层，其余部分处于扩散层中，使胶束保持电中性。右下图b中非离子表面活性剂的胶束没有双电层结构，其外壳由柔顺的聚氧乙烯链及醚键原子结合的水构成。值得强调的是胶束的外壳不是光滑的，也不是固定的。由于表面活性剂单个分子的热运动、胶束内离子与分子和溶液中分子不断地进行交换。 12. Krafft点是何含义？可否利用之？

答：Krafft点是与离子型表面活性剂溶解性关系密切的性质。低温时离子型表面活性剂在水中的溶解度低，随着温度的升高，溶解度逐渐增大，当温度升高到某一数值时，溶解度突然增大，该点温度称为表面活性剂的“Krafft点”。

因为Krafft点能反映出表面活性剂的亲油性和亲水性，故可利用离子型表面活性剂的该性质判断其HLB值随温度变化情况，这对于评价O/W乳化剂的乳化稳定性及最佳乳化效果的温度区间都非常有用。

13. 浊点是如何产生的？它有何用途？

答：浊点是非离子表面活性剂的重要性质。非离子表面活性剂分子中的聚氧乙烯基是其亲水基团，若其水溶液的温度升高，会使该亲水基与水的结合遭到破坏，导致其溶解度减低，直至从溶液中析出。缓慢加热非离子型表面活性剂的水溶液时，溶液会从澄清透明逐渐变浑浊，进而析出表面活性剂，溶液刚开始浑浊时对应的温度即为表面活性剂的“浊点”。

在某些工程上利用表面活性剂在某一温度时产生浊点的特性，来达到某种目的。如石油钻探时，为防止泥岩裂缝段井壁坍塌，常在钻井液中加入适当的表面活性剂，若它能在钻至坍塌层段的钻井液循环温度下达到浊点，利用其半析出状态，即可有效地封堵泥岩裂缝，防止井壁坍塌，避免出现卡钻或井壁不规则现象而影响工程进度或质量。

14. 临界胶束浓度的测定有几种方法？影响临界胶束浓度的因素有哪些？

答：临界胶束浓度是表面活性剂溶液的重要性质，其常用测定方法主要有： （1）表面张力法。通过ζ～lg(c/c?)曲线的折点求算CMC值；

（2）电导率法。通过电导率λ与浓度c1/2关系曲线的折点确定CMC值；

（3）折光指数法。通过浓度c与折光指数变化差值ΔI的关系曲线折点确定CMC值； （4）染料增溶变色法。利用一些染料的水溶液和有机溶液通常呈现不同颜色的原理，先在水中加入一些染料，溶解平衡后再滴加表面活性剂浓溶液，若有胶束开始形成，染料将从水相进入胶束的亲油内核中，导致溶液颜色发生变化，此时为滴定终点，由消耗的已知浓度的表面活性剂溶液的体积量，可以算出表面活性剂的临界胶束浓度CMC。

影响临界胶束浓度的因素主要有：

（1）表面活性剂的结构。如亲水与疏水基团的体积，疏水链的长度等； （2）表面活性剂自身性质。如亲水性； （3）温度。它影响溶解度； （4）表面活性剂的电性； （5）溶液的酸碱度。

15. 简述表面活性剂的增溶作用及其应用。

答：增溶是指某些化合物在表面活性剂的作用下, 在水中的溶解度增大的现象?加入的表面活性剂称为增溶剂?增溶剂之所以能在水溶液中起到增溶作用, 是因为表面活性剂在水中形成了胶束的结果? 表面活性剂的增溶作用有许多重要应用：

（1）去污。洗涤过程中被洗涤的油污从清洗物表面下来，并增溶到表面活性剂胶束或反胶束中，不会再重新沉积到被清洗物表面上；

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（2）分离、提纯蛋白质。有些表面活性剂可使蛋白质发生变性、沉淀和钝化等，这种作用主要来自于表面活性剂的性质和胶束结构。如适宜浓度的脂肪酸阴离子（脂肪酸盐阴离子表面活性剂的表面活性离子）可使天然蛋白质沉淀，在高浓度下又能使沉淀溶解；

（3）脂肪在肠胃中的消化。人体食用的脂肪，在胃脂肪酶作用下水解成脂肪酸，增溶于胆盐（由胆固醇合成，进入胆管后形成卵磷脂和胆固醇的混合胶束）中，被小肠吸收；

（4）乳液聚合。在乳液聚合过程中，高分子单体主要溶于由表面活性剂所形成的稳定的O/W乳状液中，还有一部份增溶于表面活性剂的胶束中，只有少部分溶解在水中，在水相中引发并进行反应，产生的单体自由基扩散入胶束内，并在其中发生聚合反应。 16. 如何理解表面活性剂的HLB值？其重要性体现在哪些方面？

答：表面活性剂的HLB值是它的亲油亲水平衡值，可以从四个方面正确理解它： （1）它是一个相对值；

（2）它是衡量表面活性剂两亲性的重要物理量； （3）它是选择表面活性剂用途的重要依据；

（4）它可以测算。表面活性剂的HLB值有其重要的应用价值。为某一特定用途而选择表面活性剂时，可以以此为依据，因为不同HLB值的表面活性剂用途是不同的；表面活性剂的HLB值也随其溶液在不同温度条件下的亲油、亲水状态而变化。如离子型表面活性剂水溶液浊点的出现就是其HLB值随温度变化的体现。非离子型表面活性剂的PIT的出现也是其HLB值随温度变化的体现。 17. HLB值的测定方法有哪些？计算方法有哪些？你认为最适用的方法各是什么？

答：测定表面活性剂的HLB值的方法较多，主要有：

（1）乳化试验法。先用已知HLB值的标准表面活性剂（通常为两种，一种强亲油，一种强亲水）配制出不同HLB值的混合表面活性剂，然后用配制好的乳化剂乳化某种油，确定乳状液最稳定的混合乳化剂的HLB值，将其作为乳化该种油所需的HLB值。乳化每种油所需的HLB值有两个，一个是形成W/O型所需要的HLB值，另一个是形成O/W型所需要的HLB值。

如，用混合乳化剂乳化煤油，发现某混合乳化剂能将煤油乳化成性能稳定的O/W型乳状液所需的HLB值在12.9左右。然后在HLB值12.9左右以小间隔（0.2HLB）再各混配几种表面活性剂，进行重复试验，经反复试验得到煤油形成O/W型乳状液所需的比较准确的HLB值为12.5。

乳化其它油所需的HLB值也如此确定。最后将未知HLB值的表面活性剂和已知HLB值的表面活性剂以各种比例配制成不同混合物，再用它们分别乳化所需HLB值已知的油，测定哪种混合物乳化效果最好，由某表面活性剂的已知HLB值和已知、未知HLB值的两种表面活性剂的混合质量比例，即可求出未知HLB值表面活性剂的HLB值。

如以油酸钠作已知HLB值（18.0）的表面活性剂，将它与某未知HLB值的表面活性剂A以各种比例配成复合表面活性剂，用它们乳化煤油。由乳化试验得出，把煤油乳化成O/W型乳状液的油酸钠和A的最佳质量分数比为0.45?0.55。A的HLB值计算如下：

HLB= [0.45×18/(0.45+0.55)]+[0.55×HLBA/(0.45+0.55)]=12.5，解得：HLBA=8.0。

（2）分配系数法。在水和油（常用辛烷作为标准物）混合液中加表面活性剂，当它在油水两相中达到溶解平衡后，分别测出它在水相的浓度cW和油相中的浓度cO，再求表面活性剂的HLB值：HLB=0.36ln(cW/cO)+7；

（3）气、液色谱法。以表面活性剂作为固定相，涂布在载体柱上，注入等体积的极性物质（常用乙醇）与非极性物质（常用环氧己烷）的混合物，分别测得保留时间R极性和R非极性，表面活性剂极性可由混合物在色谱柱上的保留时间比ρ来表征：ρ =R极性/R非极性。HLB值与保留时间比ρ有如下对应关系：HLB = A＋Blnρ；

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（4）介电常数法。物质的介电常数是其极性的直接反映，某些非离子型表面活性剂介电常数ε的对数与其HLB值成直线关系。它们之间的关系在手册中可查得；

（5）溶度估测法。该法是在室温下将表面活性剂溶于水中，观察其在水中的分散状态，由现象粗略估计表面活性剂的HLB值。

表面活性剂HLB值的估算方法主要有：

（1）基数法。该法将表面活性剂划分成各种组成基团，用各基团的相对数值和基团数的乘积代数和求HLB值。计算公式为：HLB=7＋ΣH－ΣL（H、L分别为亲水基团和亲油基团的基数）。该式适于计算阴离子型和非离子型表面活性剂的HLB值；

（2）质量分数法。主要用于估算聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂的HLB值。计算公式为：HLB=20MH/( MH＋ML)（MH为亲水基团的式量；ML为亲油基团的式量）。若分子为全烃，则MH=0，HLB =0；若分子是聚乙二醇醚，则ML=0，HLB =20；

（3）CMC法。CMC与HLB值之间的关系式为：HLB =AlnCMC＋B（A、B是与表面活性剂类型有关的常数）；

（4）多元醇脂肪酸酯的HLB值的估算。多元醇脂肪酸酯的HLB值与酯的皂化价S和酯中酸的酸值A之间遵循关系式：HLB=20(1-S/A)。对于不易测定皂化价的脂肪酸酯，如松浆油、松香、蜂蜡和羊毛脂等，可采用下式求算HLB值：

HLB = (E+P)/5 （E代表（C2H4O）基团的质量分数，%；P代表多元醇质量分数，%） 对于亲水基只有C2H4O的乳化剂、脂肪醇与C2H4O的聚合体，上式简化为：HLB=E/5。 （5）混合表面活性剂的HLB值的估算。表面活性剂在实际使用时为了增强效果或降低成本等原因，往往需要两种或两种以上复配（一般纯度较差时也含有其它种表面活性剂，类似于复配）。由于HLB值具有加合性，复配物的HLB值为其重均值，只要知道每种表面活性剂的HLB值，即可计算出它们按一定比例复配得到的均匀复配物的HLB值。作为乳化剂使用的表面活性剂，通常采用W/O型乳化剂和O/W型乳化剂按一定比例混配，可得到乳化效果更好的复配型乳化剂（W/O型和O/W型）。混合乳化剂的HLB值具有加合性：

(HLB)mix = x(HLB)A＋y(HLB)B＋z(HLB)C ＋?

x、y、z分别是乳化剂A、B、C在混合乳化剂中占的质量分数。一般以两种或三种乳化剂混合较为常见。

18. 水数法的原理是什么？它一般应用于何类表面活性剂？

答：水数法是以水滴定测定乳化剂和油类的亲水亲油性质，应用于油类能直接指示其乳化时所需乳化剂类型。表面活性剂的水数有如下特点：

（1）混合乳化剂的水数有加合性；

（2）水数与HLB值成正比，只是不同的乳化剂，两者的比例常数不同； （3）水数大小反映不出乳状液的稳定性；

（4）在某些时候，水数能反映乳化剂性质的一些规律，如10～22个C原子的正醇同系物中，水数与醇的熔点成正比；在一定范围内，脂肪醇的聚氧乙烯衍生物的水数随环氧乙烷含量增加而线性增大，达最大值后再下降。

水数法一般用于含有聚氧乙烯基的非离子表面活性剂。 19. 表面活性剂的润湿性及改变润湿性有何应用？

答：利用表面活性剂的润湿作用可使水能润湿石蜡等非极性物质表面。水是极性液体，石蜡是非极性液体，水难以润湿之，但向水中加入表面活性剂后，它自动吸附在水-石蜡界面上，改变了其润湿性，使石蜡被润湿。

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