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定义与衡量标准
效率:指表面活性剂降低表面张力或界面张力的速率和在低浓度下的表现。通常用表面活性剂达到一定表面张力降低值时所需的浓度来衡量,浓度越低,效率越高。 例如,在相同条件下,A 表面活性剂在 0.01mol/L 的浓度下能使水的表面张力降低 20mN/m,而 B 表面活性剂需要 0.1mol/L 才能达到相同的效果,那么 A 表面活性剂的效率更高。 能力:是指表面活性剂在达到饱和吸附时,能够降低表面张力或界面张力的*程度,即所能达到的*表面张力或界面张力值。 如 C 表面活性剂可将水的表面张力从 72mN/m 降低到 28mN/m,D 表面活性剂只能降低到 35mN/m,说明 C 表面活性剂降低表面张力的能力更强。 影响因素 效率: 分子结构:非离子表面活性剂的分子间作用力主要是范德华力,在界面吸附紧密,降低表面张力的能力往往较强。例如,聚氧乙烯型非离子表面活性剂,其聚氧乙烯链段能与水分子形成氢键,在界面排列紧密,可使表面张力降得很低。 HLB 值:HLB 值接近油相和水相所需的平衡值时,表面活性剂在界面的分配更合理,效率高。 例如,用于油包水型乳液的表面活性剂,其 HLB 值通常在 3 - 6 之间,在此范围内能快速降低界面张力。 温度:温度升高,分子运动加剧,表面活性剂在界面的吸附速率加快,效率提高,但超过一定温度,可能会影响其在溶液中的状态,反而降低效率。 能力: 亲水基团与疏水基团的性质:疏水基团的疏水性越强、亲水基团的亲水性越合适,表面活性剂在界面的吸附量越大,降低表面张力的能力越强。例如,含氟碳链的表面活性剂,由于氟碳链的疏水性极强,其降低表面张力的能力比普通碳氢链表面活性剂更强。 分子结构:疏水链长且直、亲水基团小的表面活性剂,分子间作用力较弱,在溶液表面吸附快,效率高。例如,直链烷基苯磺酸钠的效率一般高于支链结构的同类表面活性剂。 实际应用意义 效率:在注重成本控制和快速起效的应用中,效率高的表面活性剂更受青睐。例如,在工业清洗中,需要快速去除油污,使用高效的表面活性剂可以在短时间内达到良好的清洗效果,减少清洗时间和表面活性剂的用量。 能力:对于一些对表面张力要求极低的特殊应用,如微纳米材料制备、高精度电子清洗等,需要使用降低表面张力能力强的表面活性剂,以确保工艺的精确性和产品质量。
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