第一章 凝膠思考題 1. 什么是凝膠？有何特征（兩個不同）？ 外界條件(如溫度、外力、電解質或化學反應)的變化使體系由溶液或溶膠轉變?yōu)橐环N特殊的半固體狀態(tài)，即凝膠。（又稱凍膠）其一，凝膠與溶膠(或溶液)有很大的不同。溶膠或溶液中的膠體質點或大分子是獨立的運動單位，可以自由行動，因而溶膠具有良好的流動性。凝膠則不然，分散相質點互相連接，在整個體系內形成結構，液體包在其中，隨著凝膠的形成，體系不僅失去流動性，而且顯示出固體的力學性質， 如具有一定的彈性、 強度、 屈服值等。 其二，凝膠和真正的固體又不完全一樣，它由固液兩相組成，屬于膠體分散體系，共結構強度往往有限， 易于遭受變化。改變條件，如改變溫度、介質成分或外加作用力等，往往能使結構破壞，發(fā)生不可逆變形，結果產(chǎn)生流動。由此可見，凝膠是分散體系的一種特殊形式，共性質介于固體和液體之間。 2. 舉例說明什么是彈性和非彈性凝膠？ 由柔性的線性大分子物質，如洋菜吸附水蒸氣先為單分子層吸附，然后轉變?yōu)槎喾肿訉游?，硫化橡膠在苯蒸氣中的吸附則是從一開始即為多分子層吸附。這類凝膠的干膠在水中加熱溶解后，在冷卻過程中便膠凝成凝膠。如明膠、纖維素等，在水或水蒸氣中都發(fā)生吸附。不同的吸附體系，其吸附等溫線的形狀不同，彈性凝膠的吸附與解析通常會形成較窄的滯后圈。 由剛性質點（如SiO2、TiO2，V2O5、Fe2O3等）溶膠所形成的凝膠屬于非彈性凝膠，亦稱剛性凝膠。大多數(shù)的無機凝膠， 因質點本身和骨架具有剛性，活動性很小，故凝膠吸收或釋出液體時自身體積變化很小，屬于非膨脹型。通常此類凝膠具有多孔性結構，液體只要能潤濕，均能被其吸收，即吸收作用無選擇。這類凝膠脫水干燥后再置水中加熱一般不形成原來的凝膠，更不能形成產(chǎn)生此凝膠的溶膠，因此這類凝膠也稱為不可逆凝膠。 3. 試述凝膠形成的基本推薦？ ① 降低溶解度，使被分散的物質從溶液中以“膠體分散狀態(tài)”析出。②析出的質點即不沉降，也不能自由行動，而是構成骨架，在整個溶液中形成連續(xù)的網(wǎng)狀結構。 4. 凝膠形成的方法有哪幾種？ 改變溫度 轉換溶劑 加電解質 進行化學反應 5. 凝膠的結構分為哪4種類型？ A 球形質點相互聯(lián)結，由質點聯(lián)成的鏈排成三維的網(wǎng)架Ti02、Si02等凝膠。 B 棒狀或片狀質點搭成網(wǎng)架，如V205凝膠、白土凝膠等。 C 線型大分子構成的凝膠，在骨架中一部分分子鏈有序排列，構成微晶區(qū)，如明膠凝膠、棉花纖維等。 D 線型大分子因化學交聯(lián)而形成凝膠，如硫化橡膠以及含有微量：二乙烯苯的聚苯乙烯都屬于此種情形。 6. 溶膠≒凝膠轉變時有哪些現(xiàn)象？ 轉變溫度（大分子溶液轉變?yōu)槟z時，無嚴格恒定的轉變溫度，它往往與冷卻快慢有關，并且凝點(膠凝溫度)常比熔點(液化溫度)低．兩者相差可達(10-20)度或更大些。） 熱效應（ 大分子溶液形成凝膠時常常放熱，這可視為結晶作用的潛熱） 光學效應（溶膠轉變?yōu)槟z時，Tyndall效應(光散射)增強，這是由于質點增大、水化程度減弱的緣故） 流動性質（溶膠轉變?yōu)槟z后流動性質變化很大，溶膠失去流動性．凝膠獲得了彈性、屈服值等） 電導（溶膠膠凝后，體系的電導無明顯變化） 凝膠表面的親水性（溶膠中的質點表面若具有親水性基團，則膠凝后其表面仍具有親水性） 7. 要制備很濃的明膠溶液而又不使膠凝，應加入什么物質比較好？為什么？（P147） 導電和擴散等，還可以是凝膠中的物質和外加溶液間的化學反應，也可以是兩種溶液在凝膠中進行化學反應。 8. 什么是凝膠的觸變作用？簡單敘述其機理？ 由于在外力作用下體系的粘度減小，流動性變大．因此這個現(xiàn)象習慣上也稱為切稀。 機理：顆粒之間搭成架子，流動時架子被拆散。之所以存在觸變性是因為被拆散的顆粒再搭成架子時需要時間 9. 什么是負觸變作用？絕大部分為什么體系？ 與觸變作用相反的現(xiàn)象是負觸變作用。此體系的基本持點是在外力(切力或切速)作用下體系的粘度升高，但靜置一段時間后粘度又恢復原狀，出現(xiàn)順時針方向的滯后團。顯然，負觸變現(xiàn)象正好與觸變性相反．是一種具有時間因素的切稠現(xiàn)象。 具有負觸變性的體系絕大部分為高分子溶液，例如SiO2、鈉蒙脫土等懸浮液中加入高分子溶液（如聚丙烯酰胺水解溶液），在一定的條件下出現(xiàn)負觸變作用。 10. 什么是離漿作用？為什么？ 離漿就是水凝膠在基本上不改變外形的情況下，分離出其中所包含的一部分液體．此液體是大分子稀溶液或稀的溶膠。又稱“脫水收縮” “出汗”。 作用的原因：是由于溶膠在形成具有網(wǎng)狀結構的凝膠后，粒子之間的距離還不是最小的，粒子之間仍繼續(xù)互相作用， 使粒子進步靠近和更完全地定向，從而使凝膠的骨架收縮．于是一部分液體被從粒子間擠壓出來，產(chǎn)生“出汗”離漿現(xiàn)象。 11. 什么是凝膠的有限膨脹和無限膨脹？其膨脹速度符合什么動力學特征？ 凝膠的膨脹(溶脹)作用，是指凝膠在液體或蒸氣中吸收這些液體或蒸氣時．使自身質量、體積增加的作用。膨脹作用是彈性凝膠所特有的性質。 無限膨脹，即開始時凝膠吸收液體而體積增大，但最終完全溶解成溶液，又名溶脹作用。 有限膨脹，凝膠吸收—定量的液體后并不轉變成溶膠，如明膠在冷水中、硫化橡膠在苯中。 凝膠的膨脹速度符合一級反應的動力學方程式 式中，S為膨脹度，即凝膠在膨脹時間為t時吸收的液體量；Smax為吸收液體的最大量(平衡態(tài)下)；K為膨脹速度常數(shù)。 12. 試述凝膠膨脹的兩個階段。 第一階段——形成溶劑化層。即溶劑分子很快地鉆入凝膠中，與凝膠大分子相互作用形成溶劑化層。這個階段時間很短，速度快，表現(xiàn)出的特征有：1)液體的蒸氣壓很低 (2)體積收縮 凝膠膨脹時，凝膠的體積增大，但就整個體系說，其增量比吸收的液體體積為小。 (3)伴有放熱效應 凝膠膨脹時放出的熱叫膨脹熱 (4)溶劑熵值降低 由于溶劑化層中液體分子排列有序，故體系的熵值降低。 第二階段——液體的滲透和吸收。在這個階段中．液體的吸收量是干膠質量的幾倍、幾十倍，同時也沒有明顯的熱效應和體積收縮現(xiàn)象。凝膠的體積也大大增加，凝膠干燥時，這部分的液體也容易釋出 13. 物質在凝膠中擴散速率減慢的原因是什么？ 擴散物質的分子越大，在凝膠中的擴散速率越慢 14. 試述凝膠色譜（GPC）技術的基本原理？ 分子大小不同的混合物溶液通過用凝膠顆粒填充的色譜柱時，尺寸越小的分子進入網(wǎng)絡的機會越多，在其間停留的時間也越長。反之，尺寸較大的分子進入網(wǎng)絡的機會較小，甚至不能進入網(wǎng)絡之中，只能停留在凝膠顆粒之間的縫隙中。 當以溶劑淋洗色譜柱時，被吸附在色譜柱上的物質將按分子的尺寸，從大到小的順序依次被淋洗下來，從而達到分離的目的。這正是凝膠色譜(GPC)技術的基本原理。 15. 試用Ostwald的過程和理論解釋Liesegang環(huán)現(xiàn)象。 當高濃度的AgN03溶液由中心向四周擴散時，遇到K2Cr207發(fā)生化學反應并生成橙紅色的Ag2Cr207沉淀環(huán)。 第一環(huán)沉淀形成后，環(huán)外地帶的K2Cr2O7濃度變得很低，成為空白區(qū)。在此區(qū)域內難以滿足形成Ag2Cr207沉淀的過飽和條件，所以無沉淀生成。AgN03溶液越過空白區(qū)后，重又與K2Cr2O7反應并形成第二個沉淀環(huán)，依此類推，但各環(huán)的間距逐漸變大，沉淀環(huán)也逐漸變寬和變得模糊。 16. 形成Liesegang環(huán)的必要條件是什么？ 物質在擴散過程中無對流和擾動是形成Liesegang環(huán)的必要條件 17. 高吸水性材料 高吸水性材料不僅應含有相當多的親水基因，而且本身還要不溶于水 18. 試述高吸水性凝膠的結構、組成和吸水性能的關系。 高吸水性材料不僅應含有相當多的親水基因，而且本身還要不溶于水。超強吸水劑為彈性凝膠，吸水后形成水凝膠：凝膠的種類不同，結構不同，其吸水能也大有不同離子性聚合物的親水性比非離子性聚合物強。吸水能力強，在離子性聚合物中，離子化程度越高，吸水能力越強。超強吸水劑有很強的吸水能力，但從使用角度考慮，它應不溶解于水。聚丙烯酸類吸水劑有很強的吸水能力，但易水溶，為解決此問題，合成時應加入適量交聯(lián)劑甲醛(或環(huán)氧氯丙烷等)。在制備超強吸水劑時，同種類型凝膠的一般規(guī)律是：交聯(lián)度增加，吸水能力降低；但交聯(lián)度太低，又可使凝膠吸水時成為無限膨脹。 19. 什么是高吸油性樹脂？其吸油能力主要起源于什么作用力？ 吸油材料是一種用于處理廢油的功能性材料。它主要用于原油泄漏、工廠機器滲漏油和食品廢油的處理等。 20. 高吸油樹脂的吸油機理是什么？ 機理 吸油樹脂通常都是由親油單體構成的，具有適當交聯(lián)度的三維網(wǎng)狀結構的聚合物，因而樹脂內部均有一定的微孔。當樹脂與油品接觸時，開始油分子向微孔中擴散，當進入一定量的油分子后，高分子鏈段發(fā)生溶劑化(van der Waals力)，當油分子進入足夠多時，則高分子鏈段伸展并發(fā)生溶脹。 溶脹過程中交聯(lián)點之間分子鏈的伸展又會降低其構象熵值，ΔG=ΔH-TΔS, ΔG增加，這必然引起分子網(wǎng)的彈性收縮力，力圖使分子網(wǎng)收縮，最后這兩種相反的傾向達到平衡，并表現(xiàn)出一定的吸油率。 21. 水凝膠中的水、按作用力的強弱可分為哪4種狀態(tài)？ ①靠氫鍵與吸水劑相互作用的水②親水基團周圍的極化水層③網(wǎng)絡微孔中的水④顆粒間隙和大孔中的水 第二章 表面活性劑性質與應用 1．表面活性劑的化學結構及特點是什么？（P21） 表面活性劑的化學結構:由性質不同的兩部分組成，一部分是疏水親油的碳氫鏈組成的非極性基團，另一部分為親水疏油的極性基，這兩部分分別處于表面活性劑的兩端，為不對稱的分子結構。 特點：是一種既親油又親水的兩親分子，不僅能防止油水相排斥，而且具有把兩相結合起來的功能。 2．表面活性劑有哪些類型舉例說明。 按溶解性分類 ：有水溶性和油溶性兩大類;按照其是否離解分類：離子型和非離子型兩大類;根據(jù)其活性部分的離子類型又分為：陰離子、陽離子和兩性離子三大類。 3．表面活性劑的水溶液的特點是什么？ (1)濃度↑,表面張力↑。如：NaCl,Na2SO4,KOH,NaOH,KNO3等無機酸、堿、鹽溶液。 (2)濃度↑,表面張力↓。如：有機酸、醇、醛、酮、醚、酯等極性物質溶液。 (3)隨濃度增大，開始表面張力急劇下降，但到一定程度便不再下降。如：肥皂、長鏈烷基苯磺酸鈉等溶液。這些物質稱為表面活性劑。 4．何謂表面活性？ 表面活性劑是這樣一種物質，它活躍于表面和界面上，具有極高的降低表、界面張力的能力和效率；在一定濃度以上的溶液中能形成分子有序組合體，從而具有一系列應用功能（表面活性是一種動力學現(xiàn)象，表面或界面的最終狀態(tài)表示了兩種趨勢之間的動態(tài)平衡，即朝向表面吸附的趨勢和由于分子熱運動而朝向完全混合的趨勢之間的平衡） 5．簡述Traube規(guī)則的內容。 特勞貝規(guī)則：即每增加一個-CH2-基團時，其π/C　約為原來的三倍。 6．試述陽離子SAA的主要用途。 廣泛應用于非紡織物的防水劑、優(yōu)柔劑、抗靜電劑、染料的固色劑、醫(yī)用消毒劑、金屬防腐劑，礦石浮選劑、頭發(fā)調理劑、瀝青乳化劑等。 7．兩性離子SAA有什么特點。 最大特征在于它既能給出質子又能接受質子。 (1)對織物有優(yōu)異的柔軟平滑性和抗靜電性。 (2)有一定的殺菌性和抑霉性。(3)有良好的乳化性和分散性。(4)與其他類型表面活性劑有良好的配伍性。會產(chǎn)生協(xié)同增效效應 (5)可以吸附在帶負電荷或正電荷的物質表面上，有一定的潤濕性和發(fā)泡性。6)低毒性和對皮膚、眼睛的低刺激性。(7)極好的耐硬水性，甚至在海水中也可以有效地使用。(8)良好的生物降解性。 8．非離子SAA的親水基由什么構成，EO數(shù)是什么含義？ 非離子型活性劑在水溶液中不電離，其親水基主要是由具有一定數(shù)量的含氧基團(一 般為醚基和羥基)構成。 環(huán)氧乙烷加成數(shù)(EO數(shù)) EO加成數(shù)約在10~12mol的范圍內潤濕力最高 憎水鏈碳原子數(shù)N和環(huán)氧乙烷加成數(shù)n間的關系，最小溶解性：n = N/3；中等溶解性：n = N/2優(yōu)良溶解性：n = 1～1.5N 9．寫出APG的結構式，并說明其特性以及在洗滌劑中的作用。 APG的結構式： 特性：APG不存在濁點，在酸堿溶液中均呈現(xiàn)良好的相容性和穩(wěn)定性；不僅表面活性高，泡沫豐富而穩(wěn)定，去污力強而且無毒，無刺激性、生物降解徹底。 應用：浴用及發(fā)用洗滌劑；餐用洗滌劑；洗衣粉；硬表面清洗 10．請解釋含氟SAA“三高二憎”的特點。 三高：高表面活性、高耐熱穩(wěn)定性、高化學惰性；二憎：憎水性和憎油性， 11．AOS、LAS、Span、Tween、AES（解釋代號） α- 烯烴磺酸鹽（AOS）；烷基苯磺酸鈉（LAS）；山梨糖醇酐脂肪酸酯 (司盤 Span.)；聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯（吐溫 Tween）；烷基醇聚氧乙烯硫酸鈉(AES)、 12．解釋“Kraff”點和“濁點”的含義和規(guī)律。 使表面活性劑的溶解度突然增大的溫度點，我們稱為臨界溶解溫度。也稱為克拉夫點。 規(guī)律: 低溫時溶解度小,如果加熱水溶液，達到某一溫度時，其溶解度會突然增大。 在低溫下可與水混合，溫度升高至一定值時，則會出現(xiàn)析出、分層，這一析出、分層并發(fā)生混濁的溫度稱為表面活性劑的濁點 規(guī)律:高溫溶解度低，低溫溶解度高。 13．什么是SAA的HLB值，有什么作用？ 親水親油平衡值(hydrophile lipophile balance，HLB)是表示表面活性劑的親水性、親油性好壞的指標. HLB值越大，該表面活性劑的親水性越強；HLB值越小，該表面活性劑的親油性越強 第五章 表面活性劑的潤濕功能 1．請畫出潤濕劑的分子結構示意圖，并解釋這種結構有何特點？ 分子結構特點：良好的潤濕劑其疏水鏈應具有側鏈的分子結構，且親水基應位于中部　，或者是碳氫鏈為較短的直鏈，親水基位于末端。 2．用防水劑處理過的纖維為什么能防水？ 織物防水原理：將纖維織物用防水劑進行處理，可使處理后的纖維不表面變?yōu)槭杷?，防水織物由于表面的疏水性使織物與水之間的接觸角θ>90°，在纖維與纖維間形成的“毛細管”中的液面成凸液面，凸液面的表面張力的合力產(chǎn)生的附加壓力△P的方向指向液體內部因此有阻止水通過毛細管滲透下來的作用。 3．簡述礦物泡沫浮選的原理。 礦物浮選是借氣泡浮力來浮游礦石實現(xiàn)礦石和脈石的分離方法。捕集劑以親水基吸附于礦粉晶體表面晶格缺陷處或帶有相反電荷處作定向排列，疏水基進入水相。接觸角會變大，礦粉有力圖從水中逃逸出去的趨勢。一方面當水中加入發(fā)泡劑，在通空氣時，就會產(chǎn)生氣泡。發(fā)泡劑的兩親分子就會在氣—液界面作定向排列，將疏水基伸向氣泡內而親水的極性頭留在水中。單分子膜使氣泡穩(wěn)定。吸附了捕集劑的礦粉由于表面的疏水性，于是就會向氣，液界面遷移，與氣泡發(fā)生“鎖合”效應，　　由起泡劑吸附在氣—液界面上形成的單分子膜和捕集劑吸附在固—液界面上的單分子膜可以互相穿透形成的固—液—氣三相的穩(wěn)定接觸并將礦粉粘附在氣泡上。這樣在浮選過程中氣泡就可以依靠浮力把礦粉帶到水面上，達到選礦的目的。 4．簡述有機緩蝕劑的緩蝕作用。 有機緩蝕劑通常是由電負性較大的O、N、Ｓ和P等原子為中心的極性基和C 原于組成的非極性基(如烷基)所構成。一般，極性基團吸附于金屬表面，改變了雙電層的結構，提高金屬離子化過程的活化能；而非極性基團遠離金屬表面作定向排布，形成一層疏水的薄膜，成為腐蝕反應有關物質擴散的屏障，這樣就使腐蝕反應受到抑制，特別是在腐蝕性強的酸性介質中的緩蝕作用。 5．陽離子表面活性劑水溶液為什么能作選擇性堵水劑？ 在巖石孔隙壁與水接觸時往往由于吸附水中的負離子或因自身的解離而使其巖石孔隙壁帶負電荷，因此帶正電荷的陽離子表面活性劑就很容易以帶正電荷的離子頭通過靜電引力吸附于巖石孔隙壁帶負電荷的部位。 6．請舉出幾個潤濕劑的應用實例。 礦物的泡沫浮選；織物的防水與防油；金屬的防銹與緩蝕；在農藥的應用；在原油開采中的應用 7．舉例說明纖維的永久性防水處理。 1）.防水劑Zelan是在水溶液中應用的，織物加熱至120～150℃，再經(jīng)漂洗和干燥可推測，這一處理會使季銨鹽分解為酰胺，它能在纖維上形成一種醚鍵粘附于纖維表面上，具有不透水而能透氣的特性。 2）. 有機硅聚合物具有硅氧鏈且有烷基側鏈，能提供一種硅氧化合物型表面；能為織物牢牢地束縛住，它能在纖維的縫隙發(fā)生交聯(lián)反應，形成網(wǎng)狀結構的表面層，使纖維表面變成疏水性，且保持一定的透氣性。 8．說明有機緩蝕劑在金屬表面的吸附狀態(tài)和非極性劑的屏蔽效應。 (1)緩蝕劑在金屬表面上的吸附：緩蝕劑在金屬表面上的吸附是物理吸附或化學吸附。 (2)有機緩蝕劑非極性基的作用：緩蝕劑的非極性基團形成的疏水層，整個金屬表面就形成一層疏水性的保護膜。這層膜對金屬離子向外擴散和腐蝕介質或水向金屬表面的滲透都成為障礙。這種由緩蝕劑的非極性基團形成的疏水層起防止腐蝕介質侵入的作用，稱為非極性基的屏蔽效應。 9．十八胺既防水又防油的道理。 由于十八胺的單分子膜其臨界表面張力γc很低，使得水和油不能在其單分子膜上鋪展 10．苯并三氮唑是什么緩蝕劑，為什么？ 苯并三氮唑及其衍生物 苯并三氮唑是銅、銀合金的有效緩蝕劑。苯并三氮唑可添加在水溶液中可防止銅變色腐蝕。苯并三氮唑可以與銅形成一種鏈狀的半永久性聚合絡合物膜，具有較好的附著性。 11．說明潤濕劑在原油輸送中的潤濕降阻作用。 加入含有潤濕劑的水溶液，即能在油管、抽油桿和輸油管道的內表面形成—層親水表面，從而使器壁對稠油的流動阻力降低，以利于稠油的開采和輔送。 12．說明陽離子SAA作為原油堵水劑的機理。 采收原油，遇到油水同層時，應使用選擇性封堵劑堵水；陽離子表面活性劑吸附在被水沖刷出來的砂巖表面，使出水層位由親水轉變?yōu)橛H油，增加了水的流動阻力，起到堵水作用。 13．說明油溶型緩蝕劑的緩蝕機理。 1）.緩蝕劑的兩親分子在金屬油界面上以極性基吸附于金屬表面而非極性的親油基伸向油中，形成定向吸附的單分子膜，替代了原來的金屬高能表面。 2）.緩蝕劑的濃度超過臨界膠團濃度后，緩蝕劑還會自動聚集生成反膠團，能將油中的腐蝕介質水加溶在膠團中，從而顯著地降低了油膜的透水率。 14．說明活性水驅油的機理。 當巖石孔壁上吸附了原油中活性物后，由于活性物以極性頭吸附在巖石孔壁的高能表面上，因此孔壁被親油的非極性鏈形成的膜所覆蓋，因此與原油的相容性好，于是殘油在其上形成了接觸角θ<90０的油滴，而粘附在巖石孔壁上。當注入活性水后潤濕劑可吸附于油水界面使γ降低，同時也通過疏水鏈吸附于水與原油中活性物形成的膜間的界面上，親水基伸進水相，油滴就“卷縮”成接觸角θ>90０的油滴，容易被水流帶走，提高了水驅油的效率。 第七章 表面活性劑的起泡與消泡 1．簡述泡沫破壞的機制。 泡沫是氣體分散在液體中的粗分散體系，體系存在著巨大的氣—液界面，是熱力學上的不穩(wěn)定體系。 泡沫破壞的主要原因是（1）液膜的排液減??；（2）泡內氣體的擴散。 泡沫液膜的排液減?。?）.重力排液氣泡間的液膜，由于液相密度遠大于氣相的密度，因此在地心引力作用下就會產(chǎn)生向下的排液現(xiàn)象，使液膜減薄。（２）.表面張力排液 由于泡沫是由多面體氣泡的堆積而成．在泡沫中氣泡交界處就形成了如圖7—3中的形狀稱之為Plateau邊界(也稱為Gibbs三角)。B處為兩氣泡的交界處形成的氣—液界面相對比較平坦可近似看成平液面而A處為三氣泡交界處，液面為凹液面， 從彎曲液面的附加壓力來考慮，所以B處液體的壓力應大于A處液體內部的壓力，因此液體從壓力大的B處向壓力小的A處排液，使B處的液膜排液減薄。 氣泡內氣體的擴散，小氣泡內的壓力大于大氣泡內的壓力，因此（1）小泡會通過液膜向大泡里排氣，使小氣泡變小以至于消失，大泡變大且會使液膜更加變薄，最后破裂。（２）液面上的氣泡也會因泡內壓力比大氣壓大而通過液膜直接向大氣排氣，最后氣泡破滅。 2．影響界面膜與泡沫的穩(wěn)定性的因素有哪些？為什么？ 界面張力，低表（界）面張力有利于泡沫的形成，同時也有利于泡沫的穩(wěn)定，但是，表面張力的大小并非決定因素 界面膜的性質，界面液膜能否保持恒定要得到穩(wěn)定的關鍵，影響界面膜性質的關鍵因素是液膜的表面粘度與彈性 (1)表面粘度凡是體系的表面粘度比較高的體系，所形成的泡沫壽命也較長。 (2)界面膜的彈性（非強度）表面粘度比較高而且彈性好才有高的穩(wěn)泡性能，理想的液膜應該是高粘度高彈性的凝聚膜。 表面活性劑的自修復作用，。表面活性劑的自修復作用大，泡沫就穩(wěn)定 表面電荷 ：若泡沫液膜的表面上帶有同種電荷，使泡沫穩(wěn)定。 泡內氣體的擴散 ： 泡沫的排氣性與液膜的粘度有關，液膜的表面粘度高，氣體的相對透過率就低，氣泡的排氣速度慢，泡沫就穩(wěn)定。 表面活性劑的分子結構 ：(1)表面活性基的疏水鏈 SAA的疏水碳氫鏈應該是直鏈且較長的碳鏈，但碳鏈太長也會影響起泡劑的溶解度且剛性太強，所以一般起泡劑的碳原子數(shù)以C12～C14較好。(2)表面活性劑的親水基 SAA親水基的水化能力強，增加了泡膜的穩(wěn)定性。穩(wěn)泡劑分子結構中往往含有各類酰氨基、羥基、羧基等具有生成氫鍵條件的基團。 3．純水為什么不能形成穩(wěn)定的泡沫？ 因為純水產(chǎn)生的泡沫壽命大約0.5秒之內，瞬間存在，即消泡速度高于起泡速度，所以純水中的只能出現(xiàn)單泡，因此不可能得到穩(wěn)定的泡沫。 4．起泡劑與穩(wěn)泡劑有什么不同？起泡與穩(wěn)泡在概念上有何不同？ 起泡性能好的物質稱為起泡劑。具有低表面張力的陰離子表面活性劑一般都具有良好的起泡性，但生成的泡沫不一定有持久性。 穩(wěn)泡劑：它們能在泡沫的液膜表面形成高粘度高彈性的表面膜，因此有很好的穩(wěn)泡作用， 5．請簡述羅斯假說。 在溶液中，液體若呈溶解狀態(tài)的是溶質，是穩(wěn)泡劑；不溶解狀態(tài)的溶質，當浸入系數(shù)與擴展系數(shù)均大于零時，才是消泡劑。當消泡劑的分子團即微滴與泡沫液膜接觸時．首先應該是浸入，浸入之后在泡沫液膜上擴展，使液膜局部變薄最終斷裂，導致氣泡合并或破滅。只有浸入系數(shù)E>0且擴展系數(shù)S>o時，微滴既能浸入也能在泡沫液膜擴展，使液膜局部變薄而斷裂。 6．簡述消泡劑的消泡機理。 消泡劑使泡沫液膜局部表面張力降低而消泡,消泡劑微滴的表面張力要比泡沫液膜的表面張力低。當消泡劑加入到泡沫體系中后，消泡劑微滴與泡沫液膜接觸，可使此處泡沫液膜的表面張力減低，而此處周圍液膜的表面張力未變化。表面張力降低的部分，被強烈地向四周牽引、延展，最后破裂使泡沫破滅。 消泡劑破壞膜彈性使液膜失去自修作用而消泡. 在泡沫體系中加入表面張力極低的消泡劑, 此消泡劑進入泡沫液膜后，會使此處液膜的表面張力降至極低。當此處的液膜受到外界的擾動或沖擊拉長，由于消泡劑本身的表面張力太低，使膜失去彈性，失去自修復作用而破壞 消泡劑降低液膜粘度使泡沫壽命縮短而消泡。若用不能產(chǎn)生氫鍵的消泡劑將能產(chǎn)生氫鍵的穩(wěn)泡劑從液膜表面取代下來，就會降低液膜的表面粘度，使泡沫液膜的排液速度和氣體擴散速度加快減少泡沫的壽命而消泡。 7．請舉例說明泡沫有何用處和害處。 8．SAA的結構對泡沫穩(wěn)定性有什么影響？ 表面活性劑的分子結構 ：(1)表面活性基的疏水鏈 SAA的疏水碳氫鏈應該是直鏈且較長的碳鏈，但碳鏈太長也會影響起泡劑的溶解度且剛性太強，所以一般起泡劑的碳原子數(shù)以C12～C14較好。(2)表面活性劑的親水基 SAA親水基的水化能力強，增加了泡膜的穩(wěn)定性。穩(wěn)泡劑分子結構中往往含有各類酰氨基、羥基、羧基等具有生成氫鍵條件的基團。 9．簡述固體顆粒消泡機理。說明應用的場合和常用的物質。 固體顆粒作為消泡劑首要條件是固體顆粒必須是疏水性的。當疏水二氧化硅顆粒加入泡沫體系后，其表面與起泡劑和穩(wěn)泡劑疏水鏈吸附，而親水基伸入液膜的，這樣二氧化硅的表面由原來的疏水表面變?yōu)榱擞H水表面，于是親水的二氧化硅顆粒帶著這些表面活性劑一起從液膜的表面進入了液膜的水相中。使液膜表面的表面活性劑濃度減低，從而全面的增加了泡沫的不穩(wěn)定性因素，大幅地縮短了泡沫的“壽命”而導致泡沫的破壞。 10．GP和GPE消泡劑結構上有什么不同，各作為什么消泡劑？ 聚氧丙烯甘油醚(GP型) 本品為無色或淡黃色粘稠液體，難溶于水，可用作酵母、味精、鏈霉素、造紙、生物農藥等生產(chǎn)中作消泡劑 聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚(GPE型) 本品一級品為無色透明液體，濁點為17～21℃，有很強的消泡功能，常用于制藥工業(yè)作抗菌素發(fā)酵過程的消泡劑。 11．有機硅消泡劑有何特性？ 1.表面張力低 2.溶解度低且活性高 3.揮發(fā)性低并具化學惰性 4.無生理毒性 12．新型聚醚聚硅氧烷型活性劑有什么特性？ 1. 消泡效力強 2.逆溶解性 3.自乳性 4.穩(wěn)定性 5.生理無毒性 13．簡述影響消泡劑效率的因素。 1，消泡劑的溶解度 只有當表面活性劑處于過飽和、不溶解狀態(tài)，以微粒形式聚集在泡膜上，才起消泡作用。 2，加溶 越容易加溶，消泡效果越差 3，表面電荷 消泡劑與氣泡帶有同種電荷而降低了消泡劑的消泡效率。 4，起泡液的性質 消泡劑在不同的起泡液中其擴展系數(shù)和消泡效力均有較大差異 5，消泡劑本身的性質 1.反復使用的性能；2.防止并聚減少分散度的能力。 14．簡述泡沫滅火劑的滅火機理。 泡沫滅火劑的主要作用是起泡和滅火。由于泡沫中含有一定量的水分可起冷卻作用且在燃料的表面上覆蓋一層泡沫層而使可燃氣體與氧隔絕而起到滅火的目的。 15．簡述金銀粒子浮選法分離的基本原理。 它是利用泡沫來分離溶液中電解質離子的一種方法。以離子型表面活性劑作為起泡劑，它會以疏水的碳氫鏈伸入氣泡的氣體中而以其離子頭伸入水相的吸附狀態(tài)吸附于氣—液界面上，使氣泡的表面帶有電荷，它與溶液中的反離子間存在靜電引力，而且對不同的反離子靜電引力也有差異。所以可以把溶液中的某些反離子吸附于泡沫上，然后隨氣泡升至液面成為泡沫而分離開。因為陽離子表面活性劑對[AuCl4]—陰離子的吸引力很強，因此利用這個方法可以使金和銀兩種貴金屬得到很好的分離。 16．簡述泡沫驅油的機理過程。 泡沫能驅油的原因在于泡沫在多孔介質內的滲流特性。泡沫首先進入流動阻力較小的高滲透大孔道，流動阻力隨泡沫注入量的增加而增大，當增大到超過小孔道中的流動阻力后，泡沫便越來越多地流入低滲透小孔道，泡沫在小孔道中流動時視粘度低，小孔道中含油飽和度高，泡沫穩(wěn)定性差。最終導致泡沫在高、低滲透率油層內均勻推進，波及效率擴大，泡沫還具有一定洗油能力。因而泡沫驅油能大幅度提高采收率。 17．什么是SAA液膜Gibbs彈性。 當吸附了表面活性劑的泡沫受到震動、塵埃碰撞、氣流沖擊及液膜受重力作用排液時，都會引起液膜局部變薄，使液膜面積增大引起此處表面活性劑的濃度降低表面張力上升，形成局部的表面張力梯度，因此液膜會產(chǎn)生收縮趨勢，如液膜具有了彈性。通過收縮使該處表面活性劑濃度恢復并且能阻礙液膜的排液流失。把液膜這種可以收縮的性質稱為Gibbs彈性。 18．簡述羅氏泡沫儀測定泡沫性能的過程。 在生產(chǎn)及實驗室中，比較方便而且準確地測量泡沫性能的 “傾注法”，也屬于攪動法之類。儀器為“羅氏泡沫儀”。在粗管中裝入一定量的試液(50毫升)，泡沫移液管中也裝入200毫升試液。外套管中通入恒溫水，使試驗在規(guī)定溫度條件下進行。試驗時，使200毫升試液自粗管上部自由流下，沖擊底部試液后生成泡沫。一般以試液流下五分鐘后的泡沫高度(毫米)作為起泡能力的量度；但也常以起始泡沫高度及泡沫破壞一半(即泡沫高度為起始高度的一半)所需的時間表示起泡性及泡沫穩(wěn)定性。 第八章 表面活性劑的洗滌作用 1．如何評價洗滌劑性能的優(yōu)劣？ 衣料洗滌劑去污力測定標準(GB／T 13174—91)，餐具洗滌劑國家標淮(GB 9985—88) ?通用水基清洗劑國家專業(yè)標準(ZB 43002—86) ?金屬材料用水基洗滌劑 (HB 5226—82，航天部標準) 2．簡述液體污垢去除的過程。 液體油污的去除是通過油污的卷縮機理而實現(xiàn)的。在洗滌之前油污一般以鋪展狀態(tài)存在于物品表面。此時，在固(S)、液(L)、氣(G)三相界面上油污的接觸角近于00。將物品置于洗滌液后，油污由處于固、油、氣三相界面上變?yōu)樘幱诠?、油、水三相的界面上，其界面張力由原來的γＳG、 γＯＧ和γ ＳＯ，變?yōu)棣?ＳＷ／(固—水) γ ＳＯ(固—油)和γ ＯＷ (油—水)于是在洗滌劑的作用下，三個張力發(fā)生變化，開始對鋪展的油污進行“卷縮”。卷縮同時發(fā)生在固、油、水三相界面上，粘附有油污的固體浸入水中時，固、油、水三相平衡時的狀態(tài)，當加入水溶性洗滌劑后, 由于洗滌劑在固—水界面以疏水基吸附于固體表面，親水基伸入水中的吸附狀態(tài)在固—水界面作定向排列使γ ＳＷ下降，在油—水界面上以疏水基伸進油相，親水基伸入水相的吸附狀態(tài)在油—水界面作定向排列降低了γ ＯＷ,在固—油界面上由于水溶性洗滌劑不溶于油而不能吸附于固—油界面，因此γ ＳＯ不會發(fā)生改變. 由于三相界面上的張力發(fā)生變化，為了使楊氏方程達成新的平衡， γ ＯＷcosθ必須增大，因此θ w必須減少，油污就會逐漸地被卷縮 3．油污完全去除的條件是什么？ 當洗滌液在固體表面的接觸角θ w ＝0 O 即油在固體表面的接觸角θo ＝180 O時，油污可以自發(fā)地脫離固體表面，若 90< θ o <180時，油污不能自發(fā)地脫離表面，但可在流動的水中因水的沖刷力而使其變形伸長，再加之油水密度差而產(chǎn)生的浮力，使油污完全去除。洗滌物品親油性較強當θo ＝00~900 ，即使在較強的流水沖刷力下，再加上浮力也不能使油污完全除去，但可通過加溶方式除去 4．簡述固體污垢去除機理。 固體污垢主要是通過分子間的范德華力和靜電力粘附于固體表面。一般說來，粘附的主要原因是范德華引力，其他力(如靜電引力)則弱得多。蘭格(Lange)的分段去污過程：1。洗滌液在固體表面和污垢表面吸附、滲透和潤濕的過程 2。洗滌液在固體表面與固體污垢的固—固界面上的鋪展 3。使固體污垢懸浮于洗滌液中。 5．影響洗滌作用的因素有哪些？哪些是主要因素？哪些是次要因素？為什么？ 一、表(界)面張力 表面活性劑均具有明顯降低水體系表(界)面張力的能力，有利于洗滌液產(chǎn)生潤濕作用，有利于液體油污的乳化懸浮，防止油污的再沉積。二、表面活性劑在界面上的吸附狀態(tài) 表面活性劑在界面上的吸附是洗滌的最基本原因，沒有吸附存在就不會降低表面張力，就不會有表面活性劑的洗滌功能。三、表面活性劑疏水鏈長度 在同系物中，在能保證添加的濃度與真實濃度一致的條件下，洗滌效果隨洗滌劑疏水鏈長度增長而增加。四、乳化與起泡 將油污乳化，阻止液體油污這種再沉積過程，讓其能穩(wěn)定的分散懸浮于洗滌液中。五、加溶作用 當使用臨界膠團濃度較小的非離子表面活性劑作為洗滌劑時，加溶作用可能是影響液體油污去除的重要因素。 6．助洗劑有哪些主要類型？在洗滌過程中起何作用？ 助洗劑。一、螯合劑 控制水硬度，又有協(xié)助活性成分的去污作用 二、抗再沉積劑 提高污垢在洗滌液中的分散性和懸浮穩(wěn)定性。 三、pH調節(jié)劑 使水軟化，使污垢和纖維的PH值增加 四、漂白劑 降解發(fā)色系統(tǒng)或者對助色基團 五、熒光增白劑 使可見光強度增強使物體增白 六、酶 將這些污垢分解成甘油和脂肪酸的作用。七、填充劑或輔助劑 1．填充劑 降低SAA的CMC值 2．促溶劑 3．抗結塊劑 八. 抗靜電劑 使被洗物消除靜電 九、柔和劑與柔軟劑 改善洗滌劑對皮膚的刺激，使之溫和的助劑。柔軟劑是改善被洗滌織物的手感，使之柔軟，手感舒適的助劑 十、鈣皂分散劑 防止皂與硬水作用生成沉淀 功能：與高價陽離子能起螯合作用，軟化洗滌硬水；對固體污垢有抗絮凝作用或分散作用；起堿性緩沖作用；防止污垢再沉積。此外還有增稠、抑菌、漂白、增白等作用。 7．解釋肥皂等洗滌劑在使用中出現(xiàn)皂垢和浴缸圈的原理。如何改善？ 8．簡述洗滌過程。 固體表面·污垢+洗滌劑+介質＝固體表面·洗滌劑·介質+污垢?洗滌劑·介質 9．污垢分為哪幾類？ 1．油性污垢(油污) 2．固體污垢 3. 特殊污垢 10．試分析污垢的粘附力。 1.機械粘附:機械粘附主要指的是固體塵土粘附的現(xiàn)象。2．分子間力粘附:被洗滌物品和污垢以分子間范德華力(包括氫鍵)結合3．靜電力粘附:在水介質中，靜電引力一般要弱得多。但在有些特殊條件下污垢也可通過靜電引力而粘附。4．化學結合力:污垢通過化學吸附產(chǎn)生的化學結合力與固體表面的粘附 11．分析陽離子SAA不作為洗滌劑的原因。 因為固體在水中容易吸附負離子,一般表面是帶負電荷的。陽離子表面活性劑的第二層吸附是通過范德華相吸力而吸附的物理吸附。若溶液中陽離子表面活性劑濃度降低，很容易脫附，質點表面重又變成疏水的和不帶電的，容易發(fā)生再度沉積，降低了洗滌效果。所以陽離子表面活性劑不易作洗滌劑。 12．簡述主要主洗劑的類型。 一、陰離子型表面活性劑：脂肪酸鹽(肥皂)、烷基苯磺酸鹽(ABS)、脂肪醇硫酸鹽(AS)、脂肪醇聚氧乙烯硫酸鹽(AES)、α—烯烴硫酸鹽(AOS)、脂肪醇聚氧乙烯羧酸鹽(AEC)和脂肪酸甲酯磺酸鹽(MES)； 二、非離子型表面活性劑：聚氧乙烯烷基醇醚，聚氧乙烯烷基酚醚,烷基糖苷(APG) 三、兩性離子型表面活性劑: N—酰基氨基酸型:N—?；嗫s氨基(多酞)羧酸鹽,雷米幫A(613洗滌劑，油酰氨基(多肽)羧酸鈉); 甜菜堿型:十二烷基二甲基甜菜堿,羥丙基甜菜堿(HSB) 主洗滌劑多采用烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚及其硫酸鹽或其他芳基化合物的磺酸鹽。 13．用作抗再沉積劑的羧甲基纖維酸鈉有什么要求？ 固體表面的親水親油性對聚合物抗再沉積效果起著決定性作用。用于洗滌劑中的羧甲基纖維素鈉鹽的粘度和抗再沉積性與纖維素的聚合度和取代度有關，通常要求纖維分子的聚合度為200—500，取代度為0.6∽0.7為宜。聚合度太高溶解速度太慢，取代度太低水溶性差會影響在固體和污垢表面的吸附量，取代度太高，羧甲基纖維素鈉的水溶性太好也會影響羧甲基纖維素負離子的吸附量。 14．重垢、輕垢洗衣粉配方各組分的作用及有關要求。 我國重垢洗衣粉典型配方： 配方1(高泡) 組分 質量分數(shù)／％ 直鏈烷基苯磺酸鈉 16 烷基酚聚氧乙烯(10)醚 5 三聚磷酸鈉 30 碳酸鈉 5 硅酸鈉 7 羧甲基纖維素鈉 l 硫酸鈉 24 熒光增白劑 0．1 對甲苯磺酸鈉 2 輕垢洗衣粉典型配方： 配方1(美國) 組分 質量分數(shù)／％ (1) (2) 烷基苯磺酸鈉 10 25 三聚磷酸鈉 15 25 硅酸鈉(模數(shù)3) 3 5 羧甲基纖維素鈉 0 1 月桂酸單乙醇酰胺 0.2 0.2 硫酸鈉 71.8 43.8 配方2 (英國) 組分 質量分數(shù)／％ 十二烷基苯磺酸鈉 12．5 脂肪醇聚氧乙烯 [7]醚 3．5 肥皂 2 三聚磷酸鈉 25 碳酸鈉 5 羧甲基纖維素鈉 0．35 羥乙基纖維素乙酯 0．35 順丁烯二酸酐—甲基丙烯酸共聚物鈉鹽 1.5 熒光增白劑 0．01 硫酸鈉 39 消泡劑 1．5 蛋白酶 0．65 15．試述洗滌劑的發(fā)展趨勢。 液體洗滌劑近幾年的新的發(fā)展趨勢： (1)濃縮化 (2)溫和化、安全化(3)專業(yè)化 (4)功能化(5)生態(tài)化: ①無磷化 ②表面活性劑生物降解 ③以氧代氯 16．簡述光學白度法測定去污力的過程。 將人工制備的污布放在盛有洗滌劑硬水的玻璃瓶中，瓶內還放有橡皮彈子，在機械轉動下，人工污布受到擦洗。在規(guī)定溫度下洗滌一定時間后，用白度計在一定波長下測定污染棉布試片洗滌前后的光譜反射率，并與空白對照。 17．SAA臨界排列參數(shù)與自組排列有何關系？ 表面活性劑分子可以通過定向排列形成多種分子聚集結構。它在表(界)面上可以形成單分子膜，包括氣態(tài)膜、液態(tài)膜、固態(tài)膜等；在溶液中可以形成不同形態(tài)的膠團、囊泡、液晶、雙分子層、多層，以及多種類型的微乳狀液等，這就是表面活性劑的自組現(xiàn)象。 兩親分子的臨界排列參數(shù)為CPP，CPP ＝ V0 /lc AoV。和 lc，分別代表疏水基的體積和伸展長度；Ao代表親水基的截面積。 CPP≤1／3形成球形膠團； 1／3<CPP≤1／2形成棒狀膠團； 1／2<CPP≤1形成囊泡； CPP≈1形成層狀膠團、液晶 CPP≥1形成反膠團等 在水環(huán)境中CPP值越大越趨向形成平的定向單分子層。如果CPP值過大則失去水溶性。 18．簡述SAA調控自組對除油能力的經(jīng)驗規(guī)律。 a．加鹽能顯著提高離子型表面活性劑的洗滌效力， b．非離子表面活性劑的去油力與其EO鏈的長度有關：存在一個最適宜的EO數(shù)，太大或太小時洗滌效果都不好， c．非離子表面活性劑洗滌效果隨溫度改變，存在最適宜的溫度，這個適宜溫度一般在該表面活性劑體系的相轉變溫度PIT附近。 d．在非離子表面活性劑溶液中加入少量烷烴可改變體系的去油力。 e．在非離子表面活性劑溶液中加入醇可以提高洗滌效力、醇的碳原子數(shù)較大的效果較好。 19．簡述干洗的原理 干洗是在有機溶劑中進行洗滌的方法，是利用溶劑的溶解力和表面活性劑的加溶能力去除織物表面的污垢。 特別聲明：轉自別人