甲物质的加入能降低乙液体的表面张力,则称甲对乙有表面活性。由于水是最常用的溶剂,故通常称有表面活性均是指对水而言的。具有表面活性的物质称为表面活性物质,表面活性剂都是表面活性物质。反之不成立。
溶质使溶剂表面张力降低的性质称之为表面活性。[1]
1、润湿作用
所谓润湿即固体表面吸附的气体为液体所取代的现象,能增强这一取代能力的物质称为润湿剂。润湿一般分为三类:接触润湿一沾湿;浸入润湿一浸湿;铺展润湿一铺展。其中铺展是润湿的最高标准;常以铺展系数作为体系之间润湿性能的指标。此外,接触角大小也是润湿好坏的判据使用表面活性剂可以控制液、固之间的润湿程度。农药行业中在粒剂及供喷粉用的粉剂中,有的也含有一定量的表面活性剂,其目的是为了提高药剂在受药表面的附着性和沉积量,提高有效成分在有水分条件下的释放速度和扩展面积,提高防病、治病效果。在化妆品行业中,做为乳化剂是乳霜、乳液、洁面、卸妆等护肤产品中不可或缺的成分。[2]
2、胶束与增溶作用
要求:C>CMC ( HLB13~18)
表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度。当其浓度高于CMC值时,表面活性剂的排列成球状、棒状、束状、层状/板状等结构。增溶体系为热力学平衡体系;CMC越低、缔合数越大,增溶量(MAC)就越高;温度对增溶的影响:温度影响胶束的形成,影响增溶质的溶解,影响表面活性剂的溶解度 离子型表面活性剂的溶解度随温度增加而急剧增大这一温度称为Krafft点, Krafft点越高,其临界胶束浓度越小对于聚氧乙烯型非离子表面活性剂,温度升高到一定程度时,溶解度急剧下降并析出,溶液出现混浊,这一现象称为起昙,此温度称为昙点。在聚氧乙烯链相同时,碳氢链越长,浊点越低;在碳氢链相同时,聚氧乙烯链越长则浊点越高。
非极性有机物如苯在水中溶解度很小,加入油酸钠等表面活性剂后,苯在水中的溶解度大大增加,这称为增溶作用。增溶作用与普通的溶解概念是不同的,增溶的苯不是均匀分散在水中,而是分散在油酸根分子形成的胶束中。经X射线衍射证实,增溶后各种胶束都有不同程度的增大,而整个溶液的的依数性变化不大。
表面活性剂在水中随着浓度增大,表面上聚集的活性剂分子形成定向排列的紧密单分子层,多余的分子在体相内部也三三两两的以憎水基互相靠拢,聚集在一起形成胶束,这开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。
这时溶液性质与理想性质发生偏离,在表面张力对浓度绘制的曲线上会出现转折。继续增加活性剂浓度,表面张力不再降低,而体相中的胶束不断增多、增大。
表面活性剂在溶液中分散,当达到一定浓度时,表面活性剂分子会从单体(单个离子或分子)缔合成为胶态聚集物,形成胶团。溶液性质随之发生突变,此时的浓度,即形成胶团时的浓度,称为临界胶团浓度(critical micelle concentration,简写为CMC),表面活性剂形成胶团的过程称为胶团化作用。