表面活性剂、胶体与界面化学基础PDF电子书下载

第1章 表面张力及相关的界面现象 1

1.1 表面张力 1

1.1.1 范德华引力和表面张力 2

1.1.2 表面张力的热力学本质——表面过剩自由能 2

1.1.3 影响表面张力的因素 4

1.2 与表面张力相关的表面现象 6

1.2.1 弯曲液面两侧压力差与Laplace方程 6

1.2.2 毛细上升与下降现象 7

1.2.3 液滴的形状 8

1.2.4 弯曲液面上的饱和蒸汽压与Kelvin方程 9

1.2.5 润湿、接触角与Young方程 11

1.3 界面张力 13

1.3.1 界面张力与表面张力的相关性 13

1.3.2 表（界）面张力的测定 15

思考题 20

第2章 自溶液的吸附 21

2.1 表面过剩和Gibbs吸附等温式 21

2.1.1 溶液的表面张力 21

2.1.2 Gibbs划分面和表面过剩 22

2.1.3 界面热力学和Gibbs吸附等温式 23

2.1.4 Gibbs相对过剩和界面相绝对浓度 24

2.1.5 多组分体系中的表面过剩和Gibbs吸附等温式 27

2.2 固／液界面上的吸附 31

2.2.1 固／液吸附的机理 31

2.2.2 吸附量、表观吸附量、Gibbs表面过剩和界面相绝对浓度 32

2.2.3 固／液吸附等温线 34

2.2.4 常见的固／液吸附 36

2.3 吸附对固体表面性质的影响及其应用 39

思考题 40

第3章 双电层 41

3.1 双电层理论 41

3.1.1 Helmholtz双电层理论 41

3.1.2 Gouy-Chapman扩散双电层理论 42

3.1.3 Stern双电层理论 48

3.2 电泳与ζ电势 49

3.2.1 电场中离子的运动速度 49

3.2.2 胶体质点的ζ电势 49

3.3 双电层的排斥作用 53

3.3.1 两个平行平面间的排斥作用 53

3.3.2 两个球形质点间的排斥作用 56

思考题 57

第4章 吸附和铺展单分子层 58

4.1 吸附单分子层 58

4.1.1 Langmuir单分子层吸附理论 58

4.1.2 吸附单分子层的状态方程 59

4.2 铺展单分子层 63

4.2.1 铺展单分子层和Langmuir膜天平 63

4.2.2 铺展单分子层的状态和状态方程 64

4.2.3 表面活性物质的不溶膜 67

4.2.4 铺展单分子层和LB膜 68

4.2.5 铺展单层的一些应用 69

思考题 70

第5章 单一表面活性剂稀溶液的表面性质 71

5.1 表面活性剂的分子结构特征和分类 71

5.1.1 表面活性剂的分子结构特征 71

5.1.2 表面活性剂的分类 72

5.1.3 特殊表面活性剂 73

5.2 表面活性剂的溶解特性 75

5.2.1 离子型表面活性剂的临界溶解温度（Krafft point） 75

5.2.2 非离子型表面活性剂的浊点（Cloud point） 75

5.2.3 影响表面活性剂水溶性的主要因素 76

5.2.4 表面活性剂的亲水亲油平衡 77

5.3 单一表面活性剂稀溶液的表面性质 78

5.3.1 表面活性剂在表面相的化学位和Butler方程 78

5.3.2 Szyszkowski、Langmuir和Frumkin方程 79

5.3.3 表面活性剂降低表面张力的效率和效能 83

5.3.4 对有关Gibbs公式的几个问题的讨论 85

思考题 87

第6章 溶液中的自组装 88

6.1 胶束化和临界胶束浓度 89

6.1.1 临界胶束浓度的定义和测定 89

6.1.2 临界胶束浓度与表面活性剂分子结构的相关性 92

6.1.3 影响临界胶束浓度的其他因素 94

6.2 自组装热力学 97

6.2.1 自组装的热力学一般原理 97

6.2.2 表面活性剂的胶束化热力学 100

6.2.3 胶束化自由能的组成 102

6.2.4 最佳胶束聚集数 104

6.2.5 胶束的形状 105

6.2.6 胶束形成的热效应 108

6.3 增溶作用 110

6.3.1 增溶作用的热力学基础 110

6.3.2 增溶物在胶束中的位置 111

6.3.3 影响增溶作用的因素 111

6.3.4 增溶作用的应用 112

6.4 反胶束 113

6.4.1 反胶束的形成、结构和推动力 113

6.4.2 影响反胶束形成的因素 114

6.4.3 水的增溶 116

6.5 双亲性高分子（嵌段共聚物）的自组装 116

6.5.1 嵌段共聚物的胶束化方法 117

6.5.2 嵌段共聚物的临界胶束浓度 118

6.5.3 嵌段共聚物的胶束化热力学 118

6.5.4 嵌段共聚物胶束的形态 120

6.5.5 影响嵌段共聚物聚集体形态的因素 121

6.5.6 形态转变动力学 124

思考题 125

第7章 多组分体系中的相互作用和协同效应 126

7.1 二元理想混合表面活性剂体系的基本规律 126

7.2 非理想二元表面活性剂混合体系的相互作用和协同效应 129

7.2.1 非理想混合体系的协同效应 130

7.2.2 非理想混合胶束理论 130

7.2.3 非理想混合吸附理论 134

7.2.4 产生协同效应的条件 136

7.2.5 影响表面活性剂分子间相互作用的因素 138

7.2.6 分子间相互作用与其他协同效应 139

7.3 无机电解质对表面活性剂性能的影响 142

7.3.1 无机电解质对离子型表面活性剂降低表面张力的影响 142

7.3.2 无机电解质对离子型表面活性剂cmc的影响 143

7.3.3 无机电解质对非离子型表面活性剂性能的影响 143

7.4 极性有机物对表面活性剂性能的影响 144

7.4.1 长链脂肪醇的影响 144

7.4.2 强水溶液极性有机物的影响 145

7.4.3 短链醇的影响 146

7.5 表面活性剂／聚合物相互作用 146

7.5.1 表面活性剂／中性水溶性聚合物相互作用的一些实验结果 147

7.5.2 相互作用模型 150

7.5.3 表面活性剂／聚合物相互作用的推动力 152

7.5.4 表面活性剂／聚合物复合物结构 152

7.5.5 表面活性剂／疏水改性聚合物相互作用 152

7.5.6 表面活性剂／聚电解质相互作用 153

思考题 154

第8章 润湿 155

8.1 接触角和Young方程 155

8.1.1 接触角的定义和Young方程 155

8.1.2 接触角滞后和表面粗糙度 157

8.1.3 动态接触角 157

8.1.4 接触角的测定 158

8.2 固体表面的润湿性 159

8.2.1 高能表面和低能表面 159

8.2.2 润湿的临界表面张力 160

8.2.3 动润湿 160

8.3 润湿的分子相互作用理论 161

8.3.1 Fowkes理论 161

8.3.2 van Oss理论 163

8.3.3 固体表面能的测定 165

8.4 毛细渗透和粉末的润湿 166

8.4.1 毛细渗透的理论基础——Washburn方程 166

8.4.2 毛细渗透法测定颗粒表面的润湿性和表面能成分 168

8.5 表面活性剂吸附对固体表面润湿性的影响 169

8.5.1 一般讨论 169

8.5.2 非极性低能表面 170

8.6 表面活性剂在固／液界面的吸附 173

8.6.1 吸附机理和吸附驱动力 174

8.6.2 单一表面活性剂的吸附 175

8.6.3 混合表面活性剂在固／液界面上的吸附 179

8.6.4 吸附等温线和理论吸附模型 180

思考题 181

第9章 胶体分散体系及其稳定性 182

9.1 胶体分散体系的一般性质 183

9.1.1 比表面积 183

9.1.2 质点大小与形状 183

9.1.3 单分散和多分散 185

9.1.4 光散射和Tyndall效应 188

9.1.5 稀分散体系的黏度 192

9.2 沉降与扩散及其平衡 196

9.2.1 重力场下的沉降和Stokes定律 197

9.2.2 离心力场中的沉降 198

9.2.3 扩散与Fick定律 199

9.2.4 沉降和扩散的平衡 200

9.3 絮凝作用 201

9.3.1 真空中分子间范德华相互作用 202

9.3.2 介质中分子间范德华相互作用 206

9.3.3 范德华力的结合与宏观界面现象 208

9.3.4 宏观质点间的范德华相互作用 213

9.3.5 介质中宏观质点间的范德华相互作用 219

9.3.6 势能曲线与DLVO理论 223

9.3.7 临界絮凝浓度 226

9.3.8 絮凝动力学 228

9.4 聚结作用 231

9.4.1 Gibbs膜弹性和Gibbs-Marangoni效应 231

9.4.2 聚结过程 232

9.4.3 聚结动力学 234

9.5 通过分子扩散的质点增长（Ostwald ripening） 236

思考题 237

第10章 液／液、气／液和固／液分散体系 238

10.1 乳状液 238

10.1.1 乳状液的一般性质和类型的鉴别 238

10.1.2 乳状液的形成 240

10.1.3 乳状液的不稳定过程 241

10.1.4 表面活性剂的作用 243

10.1.5 乳状液稳定的HLB-PIT理论 244

10.1.6 位阻排斥效应和高分子的稳定作用 250

10.1.7 双亲性胶体颗粒作为乳化剂 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 微乳液的形成机理 260

10.2.3 微乳体系的相行为 267

10.2.4 相转变所伴随的物理化学性质变化 273

10.2.5 最佳状态 277

10.3 纳米乳液 278

10.3.1 纳米乳液的形成 279

10.3.2 纳米乳液的液滴大小控制 281

10.3.3 纳米乳液的稳定性 282

10.3.4 纳米乳液的性质 284

10.3.5 纳米乳液的应用 285

10.4 泡沫 287

10.4.1 泡沫的制备和表征 288

10.4.2 表面活性剂的发泡、稳泡作用 288

10.4.3 胶体颗粒的稳泡作用 290

10.4.4 消泡 291

10.5 悬浮液 297

10.5.1 表面活性剂在悬浮液制备过程中的作用 297

10.5.2 表面活性剂在控制悬浮液稳定性方面的作用 299

10.5.3 表面活性剂对悬浮液流动性的影响 302

10.5.4 空缺絮凝作用 303

10.6 洗涤去污 305

10.6.1 去污机理 305

10.6.2 吸附对去污作用的影响 307

10.6.3 影响去污作用的其他因素 310

思考题 311

第11章 表面活性剂在传统领域和高新技术领域中的作用原理 313

11.1 表面活性剂在个人用品中的作用原理 313

11.1.1 洗涤剂 313

11.1.2 化妆品 314

11.1.3 个人卫生用品 315

11.2 工业和技术领域中表面活性剂的作用原理 316

11.2.1 纺织工业 316

11.2.2 食品工业 318

11.2.3 医药和农药 319

11.2.4 涂料 320

11.2.5 建筑业 322

11.2.6 矿物浮选 323

11.2.7 能源工业 323

11.2.8 电子工业和金属加工业 325

11.2.9 化学工业 326

11.2.10 制浆造纸工业 328

11.2.11 制革工业 329

11.2.12 环境保护 329

11.2.13 生命科学 331

11.3 表面活性剂与纳米技术 332

11.3.1 表面活性剂与纳米材料的制备 332

11.3.2 表面活性剂与纳米材料的分散 342

11.3.3 表面活性剂与纳米材料的表面修饰和改性 344

11.3.4 新型纳米技术与纳米材料举例 346

参考文献 349

附录 350

Ⅰ Du Noüy环法测定表面张力校正因子f数值表 350

Ⅱ 滴体积法测定表面张力校正因子F数值表 354

Ⅲ 滴外形法测定表面张力不同S值时的1/H表 355

Ⅳ 一些表面活性剂的饱和吸附量（Г∞）、分子截面积（a∞）、pc20、cmc/c20以及πcmc值 357

Ⅴ 一些表面活性剂的临界胶束浓度（cmc）值 364

Ⅵ 一些表面活性剂的胶束聚集数 373

Ⅶ 一些表面活性剂的HLB值 375

Ⅷ 乳化油相所需要的HLB值 378

Ⅸ 常用物理化学常数和单位换算表 379