现在手头做的工作跟表面活性剂有关，关于化学的知识还停留在高中水平（其实高中也所剩无几）。去所里图书馆借了本相关的书，静心读了下。书名《应用胶体化学》，科学出版社。讲表面活性剂的只有一章，概念，性质，用途，二十几页的内容。缺点是（1）相关的定量表达直接给出，没有推到过程，知其然不知其所以然；（2）表面活性剂的应用其实是最应该详细讲的，结果5种用途3页纸说完，相关机理的表达很不清晰。优点是：比较精炼，在短时间内可以对这一领域有基础认识，相关概念可以作为拓展阅读的索引。

   表面活性剂的定义的核心在于改变界面的性质，可以是气液界面，固液界面。这种改变的途径是通过改变界面的张力（主要是降低）。结构决定性质，性质决定用途。从结构讲起，表面活性剂由亲水基和亲油基构成。一般命名也是按照亲油和亲水的基团来称呼的，为了对常见的活性剂名字有所印象，稍作列举：亲水基有磺酸基（-SO3-），氰（-CN），羟基（-OH），氨基（-N）；亲油基有烷基，烷苯基，烷酚基（苯环上带个O），烷酮基（碳氧双键）脂肪酸基，脂肪氨基。在水相溶剂中，表面活性剂的亲水基与水接触，亲油基接亲油性的。按照在水中电离起作用的类型，分为阴离子型，阳离子型，非离子型，两性，以及高分子型。之前在做arc-discharge纳米粉最开始尝试分散的时候，用的CMC的分散效果较好，它就是高分子型的，主要运用的是高分子型的分子量大，占据空间大，因而能有效隔断纳米粉之间的聚集。现在用SDS表面活性剂控制Ni片的取向生长，SDS十二烷基硫酸钠是阴离子型的，起作用的是硫酸酯基（-O-SO3-），因为是阴离子型的，所以跟Ni+容易吸附在一起（在哪一篇文献里见过这句话的？回头再查一下），有利于取向生长。

   表面活性剂的一个重要参数是HLB（hydrophile and lipophile balance），由Griffin于1949年提出。简单说它衡量的是亲水性强弱，把石蜡的HLB定义为0，SDS的定义为40，（石蜡的亲水最弱，亲油最强），以此为参照，其他的活性剂就在0-40之间取值，（类似于用水的冰点定义0℃，沸水定义为100℃，只是一个定标）HLB可以试验测定，也可以纸上计算，没有详细研究，只记得一个很简单的表达式，可以直接说明HLB的意义：HLB=Sum（亲水基团）—Sum（亲油基团）+7.HLB有什么意义呢？除了作为衡量亲水强弱的指标之外?我想其中一个用途就是写成参考手册，在实际中选择使用。因为处在不同区间HLB的用途不同，比如1-3大小的区间，是用作消泡剂，3-6是油包水型乳化剂，8-18是水包油型乳化剂，12-15是润湿剂，13-15是洗涤剂，15-18是增溶剂。

 
   另外一个重要参数是CMC，临界胶束浓度。当表面活性剂的浓度较稀时，表面活性剂在水中的排布无甚规律，大到某一临界浓度，就会形成具有一定形状的胶束。一般是亲水基在内侧，亲油基在外侧。胶束有不同的形状，例如层状和球状。
表面活性剂的作用就像是黑色和白色之间的灰色，一头用亲水基连着黑色（水），一头用亲油基连着白色（油性），中间是过渡。表面活性剂的用途主要有5个：增溶，润湿和渗透，分散和絮凝，乳化和破乳，发泡和消泡。这几个用途的本质是一样的，都是利用亲水亲油性。增溶是将固体颗粒通过胶束稳定悬浮在水中，固体颗粒可以存在于胶束内部，中间，表面。这与颗粒的分子结构有关，极性较强的就在内部。分散和絮凝是反作用，分散的作用机理跟增容差不多，只不过是通过表面活性剂直接连接，而增容是通过胶束。乳化和破乳是反作用，油相和水相互不相容，但是加入表面活性剂，就能改变界面张力，形成水包油（O/w水是连续相）或者油包水的结构，这时候表面活性剂就叫做乳化剂。发泡和消泡是个比较复杂的过程，我用SDS做表面活性剂，水作溶剂的水热试验中，将药品磁力搅拌后，表面会有大量气泡，这时如果加入少量乙醇，泡沫就会消失。在这里SDS就是发泡剂，但是乙醇是不是消泡剂呢？从作用效果上来说应该是，但是从结构上来说它并不是表面活性剂。还是先从发泡说起，泡沫的产生，其实是在液相中产生大量的气液界面，体系的能量是增加的，系统能量增加，需要外界对系统做功。如果外界做的功一定，气液界面的张力越小，产生的泡泡的面积就会越大，泡泡的体积也就越大，换句话说，表面张力越小越容易起泡。在纯水中搅拌，也会产生气泡（bubble），但是这些气泡会很快上浮，与空气接触后很快破碎，存在时间为0.5s以内。这是因为，液相和气相的密度相差很大，形成的气泡的液面张力很大，弹性很差，与空气接触后，很快被气压压碎。而加入表面活性剂，可以减小气液界面的张力，另外当气泡与空气接触后，表面活性剂还会形成双层膜壁，两层亲油基面对面接触，亲水基分别朝向气泡内部和空气中，使得泡泡更结实。这种双层膜的泡泡的厚度落在可见光波长范围内，因此在阳光下，因为光的相干作用会产生七彩的泡泡。气泡连续产生，并且起泡的速率大于消泡的速率，就会形成泡沫（foam），泡沫塑料以及洗衣服时候的泡沫都是很常见的。
   起泡之后，泡泡能否稳定存在就有更多的影响因素。影响稳泡性的因素跟起泡的因素并不完全一致。引用的一个经典例子是：乙醇的表面张力很低，20℃的时候为22mN/m，因此很容易起泡，但是起泡之后，由于其表面张力低，在外界作用下，很容易破碎，而像明胶等大分子，虽然表面张力大，很难起泡，但是起泡之后很稳定。这个例子说明表面张力小是起泡的充分条件，但却不是稳泡的充分条件。
   影响稳泡的一个重要因素是黏度，黏度太低太高都不行，太低气泡也是受到重力因素影响的，暴露在空气中时，表在重力作用下，构成气液界面的液体会往下流，导致气泡越来越薄直至破碎，如果界面的黏性过高好，会影响分子的迁移进而影响自我修复能力，气泡也不能稳定，之后合适的黏度才可以使气泡更长时间的存在。至于上面提到的乙醇的消泡作用可以这么理解，乙醇的表面能也很小，接触到泡沫的表面之后，会将泡沫上附着的表面活性剂排开，排开之后，乙醇又会向下流，导致破碎，然后又接触下一个泡泡。
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