表面活性劑、膠體與界面化學基礎（第二版）

《表面活性劑、膠體與界面化學基礎（第二版）》是2019年化學工業出版社出版的圖書，作者是崔正剛。

基本介紹

• 書名：表面活性劑、膠體與界面化學基礎（第二版）
• 作者：崔正剛
• 出版社：化學工業出版社
• ISBN：978-7-122-34178-5

內容簡介

本書由江南大學、武漢大學、齊魯工業大學聯合編寫，內容以“表面活性劑的溶液化學”為主，著重闡述表面活性劑的作用原全催理，同時涉及與表面活性劑相關的膠體化學、界面戒判籃化學內容。全書內容包括：表(界)面張力、彎曲界面、奔蜜煮自溶液的吸附、雙電層以及單分子層等溶液表面化學的基本概再檔提端念和相關理論;表面活性劑溶液化學；膠體的性質、理論以及典型含水膠體如乳狀液、微乳液、納米乳液、泡沫及懸浮液體系；表面活性劑在傳統領域及高新技術領域中的套用原理等。

本書立足於培養表面活性劑專業人才，注重基礎理論，同時兼顧表面活性劑在各領域的套用。可供輕工院校、工科院校、師範院校等高等院校的本科生和研究生作教材使用，也可供使用表面活性劑的日化、紡織、食品、醫藥、農藥、塗料、建築、選礦、採油、電子、金屬加工、化工、造紙、製革、環保以及納米材料製備、生命科學等行業和技術領域的科技人員參考。

目錄

第1章表面張力及相關的界面現象/ 1

1.1表面張力1

1.1.1范德華引力和表面張力2

1.1.2表面張力的熱力學本質——表面過剩自由能2

1.1.3影響表面張力的因素4

1.2與表面張力相關的表面現象6

1.2.1彎曲液面兩側壓力差與Laplace方程辣鍵抹6

1.2.2毛細上升與下降現象7

1.2.3液滴的形狀8

1.2.4彎曲液面上的飽和蒸汽壓與Kelvin方程9

1.2.5潤濕、接觸角與Young方程11

1.3界面張力13

1.3.1界面張力與表面張力的相關性13

1.3.2表(界)面張力的測定15

思考題20

第2章自溶液的吸附/ 21

2.1表面過剩和Gibbs吸附等溫式21

2.1.1溶頸棗厚糠液的表面張力21

2.1.2Gibbs劃分面和表面過剩22

2.1.3界面熱力學和Gibbs吸附等溫式23

2.1.4Gibbs相對過剩和界面相絕對濃度24

2.1.5多組分體系中的表面過剩和Gibbs吸附等溫式27

2.2固/液界面上的吸附31

2.2.1固/液吸附的機理31

2.2.2吸附量、表觀吸附量、Gibbs表面過剩和界面相絕對濃度32

2.2.3固/液吸附等溫線34

2.2.4常見的固/液吸附36

2.3吸附對固體表面性質的影響及其套用39

思考題40

第3章雙電層/ 41

3.1雙電層理論41

3.1.1Helmholtz雙電層理論41

3.1.2Gouy-Chapman 擴散雙電層理論42

3.1.3Stern雙電層理論48

3.2電泳與ζ電勢49

3.2.1電場中離子的運動速度49

3.2.2膠體質點的ζ電勢49

3.3雙電層的排斥作用53

3.3.1兩個平行平面間的排斥作用53

3.3.2兩個球形質點間的排斥作用56

思考題57

第4章吸附和鋪展單分子層/ 58

4.1吸附單分子層58

4.1.1Langmuir 單分戒察促子層吸附理論58

4.1.2吸附單分子層的狀態方程59

4.2鋪展單分子層63

4.2.1鋪展單分子層和Langmuir膜天平63

4.2.2鋪展單分子層的狀態和狀態方程64

4.2.3表面活性物質的不溶膜67

4.2.4鋪展單分子層和LB膜68

4.2.5鋪展單層的一些套用69

思考題70

第5章單一表面活性劑稀溶液的表面性質/ 71

5.1表面活性劑的分子結構特徵和分類71

5.1.1表面活性劑的分子結構特徵71

5.1.2表面活性劑的分類72

5.1.3特殊表面活性劑73

5.2表面活性劑的溶解特性75

5.2.1離子型表面活性劑的臨界溶解溫度(Krafft point)75

5.2.2非離子型表面活性劑的濁點(Cloud point)75

5.2.3影響表面活性劑水溶性的主要因素76

5.2.4表面活性劑的親水親油平衡77

5.3單一表面活性劑稀溶液的表面性質78

5.3.1表面活性劑在表面相的化學位和Butler方程78

5.3.2Szyszkowski、Langmuir和Frumkin方程79

5.3.3表面活性劑降低表面張力的效率和效能83

5.3.4對有關Gibbs公式的幾個問題的討論85

思考題87

第6章溶液中的自組裝/ 88

6.1膠束化和臨界膠束濃度89

6.1.1臨界膠束濃度的定義和測定89

6.1.2臨界膠束濃度與表面活性劑分子結構的相關性92

6.1.3影響臨界膠束濃度的其他因素94

6.2自組裝熱力學97

6.2.1自組裝的熱力學一般原理97

6.2.2表面活性劑的膠束化熱力學100

6.2.3膠束化自由能的組成102

6.2.4最佳膠束聚集數104

6.2.5膠束的形狀105

6.2.6膠束形成的熱效應108

6.3增溶作用110

6.3.1增溶作用的熱力學基礎110

6.3.2增溶物在膠束中的位置111

6.3.3影響增溶作用的因素111

6.3.4增溶作用的套用112

6.4反膠束113

6.4.1反膠束的形成、結構和推動力113

6.4.2影響反膠束形成的因素114

6.4.3水的增溶116

6.5雙親性高分子(嵌段共聚物)的自組裝116

6.5.1嵌段共聚物的膠束化方法117

6.5.2嵌段共聚物的臨界膠束濃度118

6.5.3嵌段共聚物的膠束化熱力學118

6.5.4嵌段共聚物膠束的形態120

6.5.5影響嵌段共聚物聚集體形態的因素121

6.5.6形態轉變動力學124

思考題125

第7章多組分體系中的相互作用和協同效應/ 126

7.1二元理想混合表面活性劑體系的基本規律126

7.2非理想二元表面活性劑混合體系的相互作用和協同效應129

7.2.1非理想混合體系的協同效應130

7.2.2非理想混合膠束理論130

7.2.3非理想混合吸附理論134

7.2.4產生協同效應的條件136

7.2.5影響表面活性劑分子間相互作用的因素138

7.2.6分子間相互作用與其他協同效應139

7.3無機電解質對表面活性劑性能的影響142

7.3.1無機電解質對離子型表面活性劑降低表面張力的影響142

7.3.2無機電解質對離子型表面活性劑cmc的影響143

7.3.3無機電解質對非離子型表面活性劑性能的影響143

7.4極性有機物對表面活性劑性能的影響144

7.4.1長鏈脂肪醇的影響144

7.4.2強水溶液極性有機物的影響145

7.4.3短鏈醇的影響146

7.5表面活性劑/聚合物相互作用146

7.5.1表面活性劑/中性水溶性聚合物相互作用的一些實驗結果147

7.5.2相互作用模型150

7.5.3表面活性劑/聚合物相互作用的推動力152

7.5.4表面活性劑/聚合物複合物結構152

7.5.5表面活性劑/疏水改性聚合物相互作用152

7.5.6表面活性劑/聚電解質相互作用153

思考題154

第8章潤濕/ 155

8.1接觸角和Young方程155

8.1.1接觸角的定義和Young方程155

8.1.2接觸角滯後和表面粗糙度157

8.1.3動態接觸角157

8.1.4接觸角的測定158

8.2固體表面的潤濕性159

8.2.1高能表面和低能表面159

8.2.2潤濕的臨界表面張力160

8.2.3動潤濕160

8.3潤濕的分子相互作用理論161

8.3.1Fowkes理論161

8.3.2van Oss理論163

8.3.3固體表面能的測定165

8.4毛細滲透和粉末的潤濕166

8.4.1毛細滲透的理論基礎——Washburn方程166

8.4.2毛細滲透法測定顆粒表面的潤濕性和表面能成分168

8.5表面活性劑吸附對固體表面潤濕性的影響169

8.5.1一般討論169

8.5.2非極性低能表面170

8.6表面活性劑在固/液界面的吸附173

8.6.1吸附機理和吸附驅動力174

8.6.2單一表面活性劑的吸附175

8.6.3混合表面活性劑在固/液界面上的吸附179

8.6.4吸附等溫線和理論吸附模型180

思考題181

第9章膠體分散體系及其穩定性/ 182

9.1膠體分散體系的一般性質183

9.1.1比表面積183

9.1.2質點大小與形狀183

9.1.3單分散和多分散185

9.1.4光散射和Tyndall效應188

9.1.5稀分散體系的黏度192

9.2沉降與擴散及其平衡196

9.2.1重力場下的沉降和Stokes定律197

9.2.2離心力場中的沉降198

9.2.3擴散與Fick定律199

9.2.4沉降和擴散的平衡200

9.3絮凝作用201

9.3.1真空中分子間范德華相互作用202

9.3.2介質中分子間范德華相互作用206

9.3.3范德華力的結合與巨觀界面現象208

9.3.4巨觀質點間的范德華相互作用213

9.3.5介質中巨觀質點間的范德華相互作用219

9.3.6勢能曲線與DLVO理論223

9.3.7臨界絮凝濃度226

9.3.8絮凝動力學228

9.4聚結作用231

9.4.1Gibbs膜彈性和Gibbs-Marangoni效應231

9.4.2聚結過程232

9.4.3聚結動力學234

9.5通過分子擴散的質點增長(Ostwald ripening)236

思考題237

第10章液/液、氣/液和固/液分散體系/ 238

10.1乳狀液238

10.1.1乳狀液的一般性質和類型的鑑別238

10.1.2乳狀液的形成240

10.1.3乳狀液的不穩定過程241

10.1.4表面活性劑的作用243

10.1.5乳狀液穩定的HLB-PIT理論244

10.1.6位阻排斥效應和高分子的穩定作用250

10.1.7雙親性膠體顆粒作為乳化劑252

10.1.8破乳257

10.2微乳液258

10.2.1微乳液概述258

10.2.2微乳液的形成機理260

10.2.3微乳體系的相行為267

10.2.4相轉變所伴隨的物理化學性質變化273

10.2.5最佳狀態277

10.3納米乳液278

10.3.1納米乳液的形成279

10.3.2納米乳液的液滴大小控制281

10.3.3納米乳液的穩定性282

10.3.4納米乳液的性質284

10.3.5納米乳液的套用285

10.4泡沫287

10.4.1泡沫的製備和表征288

10.4.2表面活性劑的發泡、穩泡作用288

10.4.3膠體顆粒的穩泡作用290

10.4.4消泡291

10.5懸浮液297

10.5.1表面活性劑在懸浮液製備過程中的作用297

10.5.2表面活性劑在控制懸浮液穩定性方面的作用299

10.5.3表面活性劑對懸浮液流動性的影響302

10.5.4空缺絮凝作用303

10.6洗滌去污305

10.6.1去污機理305

10.6.2吸附對去污作用的影響307

10.6.3影響去污作用的其他因素310

思考題311

第11章表面活性劑在傳統領域和高新技術領域中的作用原理/ 313

11.1表面活性劑在個人用品中的作用原理313

11.1.1洗滌劑313

11.1.2化妝品314

11.1.3個人衛生用品315

11.2工業和技術領域中表面活性劑的作用原理316

11.2.1紡織工業316

11.2.2食品工業318

11.2.3醫藥和農藥319

11.2.4塗料320

11.2.5建築業322

11.2.6礦物浮選323

11.2.7能源工業323

11.2.8電子工業和金屬加工業325

11.2.9化學工業326

11.2.10製漿造紙工業328

11.2.11製革工業329

11.2.12環境保護329

11.2.13生命科學331

11.3表面活性劑與納米技術332

11.3.1表面活性劑與納米材料的製備332

11.3.2表面活性劑與納米材料的分散342

11.3.3表面活性劑與納米材料的表面修飾和改性344

11.3.4新型納米技術與納米材料舉例346

參考文獻/ 349

附錄/ 350

ⅠDu Noüy環法測定表面張力校正因子f數值表350

Ⅱ滴體積法測定表面張力校正因子F數值表354

Ⅲ滴外形法測定表面張力不同S值時的1/H表355

Ⅳ一些表面活性劑的飽和吸附量(Γ∞)、分子截面積(a∞)、pc20、cmc/c20以及πcmc值357

Ⅴ一些表面活性劑的臨界膠束濃度(cmc)值364

Ⅵ一些表面活性劑的膠束聚集數373

Ⅶ一些表面活性劑的HLB值375

Ⅷ乳化油相所需要的HLB值378

Ⅸ常用物理化學常數和單位換算表379

3.3.2兩個球形質點間的排斥作用56

思考題57

第4章吸附和鋪展單分子層/ 58

4.1吸附單分子層58

4.1.1Langmuir 單分子層吸附理論58

4.1.2吸附單分子層的狀態方程59

4.2鋪展單分子層63

4.2.1鋪展單分子層和Langmuir膜天平63

4.2.2鋪展單分子層的狀態和狀態方程64

4.2.3表面活性物質的不溶膜67

4.2.4鋪展單分子層和LB膜68

4.2.5鋪展單層的一些套用69

思考題70

第5章單一表面活性劑稀溶液的表面性質/ 71

5.1表面活性劑的分子結構特徵和分類71

5.1.1表面活性劑的分子結構特徵71

5.1.2表面活性劑的分類72

5.1.3特殊表面活性劑73

5.2表面活性劑的溶解特性75

5.2.1離子型表面活性劑的臨界溶解溫度(Krafft point)75

5.2.2非離子型表面活性劑的濁點(Cloud point)75

5.2.3影響表面活性劑水溶性的主要因素76

5.2.4表面活性劑的親水親油平衡77

5.3單一表面活性劑稀溶液的表面性質78

5.3.1表面活性劑在表面相的化學位和Butler方程78

5.3.2Szyszkowski、Langmuir和Frumkin方程79

5.3.3表面活性劑降低表面張力的效率和效能83

5.3.4對有關Gibbs公式的幾個問題的討論85

思考題87

第6章溶液中的自組裝/ 88

6.1膠束化和臨界膠束濃度89

6.1.1臨界膠束濃度的定義和測定89

6.1.2臨界膠束濃度與表面活性劑分子結構的相關性92

6.1.3影響臨界膠束濃度的其他因素94

6.2自組裝熱力學97

6.2.1自組裝的熱力學一般原理97

6.2.2表面活性劑的膠束化熱力學100

6.2.3膠束化自由能的組成102

6.2.4最佳膠束聚集數104

6.2.5膠束的形狀105

6.2.6膠束形成的熱效應108

6.3增溶作用110

6.3.1增溶作用的熱力學基礎110

6.3.2增溶物在膠束中的位置111

6.3.3影響增溶作用的因素111

6.3.4增溶作用的套用112

6.4反膠束113

6.4.1反膠束的形成、結構和推動力113

6.4.2影響反膠束形成的因素114

6.4.3水的增溶116

6.5雙親性高分子(嵌段共聚物)的自組裝116

6.5.1嵌段共聚物的膠束化方法117

6.5.2嵌段共聚物的臨界膠束濃度118

6.5.3嵌段共聚物的膠束化熱力學118

6.5.4嵌段共聚物膠束的形態120

6.5.5影響嵌段共聚物聚集體形態的因素121

6.5.6形態轉變動力學124

思考題125

第7章多組分體系中的相互作用和協同效應/ 126

7.1二元理想混合表面活性劑體系的基本規律126

7.2非理想二元表面活性劑混合體系的相互作用和協同效應129

7.2.1非理想混合體系的協同效應130

7.2.2非理想混合膠束理論130

7.2.3非理想混合吸附理論134

7.2.4產生協同效應的條件136

7.2.5影響表面活性劑分子間相互作用的因素138

7.2.6分子間相互作用與其他協同效應139

7.3無機電解質對表面活性劑性能的影響142

7.3.1無機電解質對離子型表面活性劑降低表面張力的影響142

7.3.2無機電解質對離子型表面活性劑cmc的影響143

7.3.3無機電解質對非離子型表面活性劑性能的影響143

7.4極性有機物對表面活性劑性能的影響144

7.4.1長鏈脂肪醇的影響144

7.4.2強水溶液極性有機物的影響145

7.4.3短鏈醇的影響146

7.5表面活性劑/聚合物相互作用146

7.5.1表面活性劑/中性水溶性聚合物相互作用的一些實驗結果147

7.5.2相互作用模型150

7.5.3表面活性劑/聚合物相互作用的推動力152

7.5.4表面活性劑/聚合物複合物結構152

7.5.5表面活性劑/疏水改性聚合物相互作用152

7.5.6表面活性劑/聚電解質相互作用153

思考題154

第8章潤濕/ 155

8.1接觸角和Young方程155

8.1.1接觸角的定義和Young方程155

8.1.2接觸角滯後和表面粗糙度157

8.1.3動態接觸角157

8.1.4接觸角的測定158

8.2固體表面的潤濕性159

8.2.1高能表面和低能表面159

8.2.2潤濕的臨界表面張力160

8.2.3動潤濕160

8.3潤濕的分子相互作用理論161

8.3.1Fowkes理論161

8.3.2van Oss理論163

8.3.3固體表面能的測定165

8.4毛細滲透和粉末的潤濕166

8.4.1毛細滲透的理論基礎——Washburn方程166

8.4.2毛細滲透法測定顆粒表面的潤濕性和表面能成分168

8.5表面活性劑吸附對固體表面潤濕性的影響169

8.5.1一般討論169

8.5.2非極性低能表面170

8.6表面活性劑在固/液界面的吸附173

8.6.1吸附機理和吸附驅動力174

8.6.2單一表面活性劑的吸附175

8.6.3混合表面活性劑在固/液界面上的吸附179

8.6.4吸附等溫線和理論吸附模型180

思考題181

第9章膠體分散體系及其穩定性/ 182

9.1膠體分散體系的一般性質183

9.1.1比表面積183

9.1.2質點大小與形狀183

9.1.3單分散和多分散185

9.1.4光散射和Tyndall效應188

9.1.5稀分散體系的黏度192

9.2沉降與擴散及其平衡196

9.2.1重力場下的沉降和Stokes定律197

9.2.2離心力場中的沉降198

9.2.3擴散與Fick定律199

9.2.4沉降和擴散的平衡200

9.3絮凝作用201

9.3.1真空中分子間范德華相互作用202

9.3.2介質中分子間范德華相互作用206

9.3.3范德華力的結合與巨觀界面現象208

9.3.4巨觀質點間的范德華相互作用213

9.3.5介質中巨觀質點間的范德華相互作用219

9.3.6勢能曲線與DLVO理論223

9.3.7臨界絮凝濃度226

9.3.8絮凝動力學228

9.4聚結作用231

9.4.1Gibbs膜彈性和Gibbs-Marangoni效應231

9.4.2聚結過程232

9.4.3聚結動力學234

9.5通過分子擴散的質點增長(Ostwald ripening)236

思考題237

第10章液/液、氣/液和固/液分散體系/ 238

10.1乳狀液238

10.1.1乳狀液的一般性質和類型的鑑別238

10.1.2乳狀液的形成240

10.1.3乳狀液的不穩定過程241

10.1.4表面活性劑的作用243

10.1.5乳狀液穩定的HLB-PIT理論244

10.1.6位阻排斥效應和高分子的穩定作用250

10.1.7雙親性膠體顆粒作為乳化劑252

10.1.8破乳257

10.2微乳液258

10.2.1微乳液概述258

10.2.2微乳液的形成機理260

10.2.3微乳體系的相行為267

10.2.4相轉變所伴隨的物理化學性質變化273

10.2.5最佳狀態277

10.3納米乳液278

10.3.1納米乳液的形成279

10.3.2納米乳液的液滴大小控制281

10.3.3納米乳液的穩定性282

10.3.4納米乳液的性質284

10.3.5納米乳液的套用285

10.4泡沫287

10.4.1泡沫的製備和表征288

10.4.2表面活性劑的發泡、穩泡作用288

10.4.3膠體顆粒的穩泡作用290

10.4.4消泡291

10.5懸浮液297

10.5.1表面活性劑在懸浮液製備過程中的作用297

10.5.2表面活性劑在控制懸浮液穩定性方面的作用299

10.5.3表面活性劑對懸浮液流動性的影響302

10.5.4空缺絮凝作用303

10.6洗滌去污305

10.6.1去污機理305

10.6.2吸附對去污作用的影響307

10.6.3影響去污作用的其他因素310

思考題311

第11章表面活性劑在傳統領域和高新技術領域中的作用原理/ 313

11.1表面活性劑在個人用品中的作用原理313

11.1.1洗滌劑313

11.1.2化妝品314

11.1.3個人衛生用品315

11.2工業和技術領域中表面活性劑的作用原理316

11.2.1紡織工業316

11.2.2食品工業318

11.2.3醫藥和農藥319

11.2.4塗料320

11.2.5建築業322

11.2.6礦物浮選323

11.2.7能源工業323

11.2.8電子工業和金屬加工業325

11.2.9化學工業326

11.2.10製漿造紙工業328

11.2.11製革工業329

11.2.12環境保護329

11.2.13生命科學331

11.3表面活性劑與納米技術332

11.3.1表面活性劑與納米材料的製備332

11.3.2表面活性劑與納米材料的分散342

11.3.3表面活性劑與納米材料的表面修飾和改性344

11.3.4新型納米技術與納米材料舉例346

參考文獻/ 349

附錄/ 350

ⅠDu Noüy環法測定表面張力校正因子f數值表350

Ⅱ滴體積法測定表面張力校正因子F數值表354

Ⅲ滴外形法測定表面張力不同S值時的1/H表355

Ⅳ一些表面活性劑的飽和吸附量(Γ∞)、分子截面積(a∞)、pc20、cmc/c20以及πcmc值357

Ⅴ一些表面活性劑的臨界膠束濃度(cmc)值364

Ⅵ一些表面活性劑的膠束聚集數373

Ⅶ一些表面活性劑的HLB值375

Ⅷ乳化油相所需要的HLB值378

Ⅸ常用物理化學常數和單位換算表379