[科普中國]-吸附膜

吸附膜在氣液、液液、固液和固氣界曲上，因發(fā)生體相中某組分的止吸附作用而形成的膜稱為吸附膜。吸附膜是由潤滑劑的極性分子吸附在摩擦表面所形成的，所以又進(jìn)一步分為物理吸附膜及化學(xué)吸附膜。

吸附膜學(xué)說表面活性劑在界面吸附，形成界面膜，此界面膜具有一定強(qiáng)度，對分散相液滴有保護(hù)作用，使其相互碰撞時(shí)不易凝聚。界面膜的機(jī)械強(qiáng)度決定了乳狀液的穩(wěn)定性。因乳化劑的的種類不同，界面膜也不同。

(1)單分子膜

形成單分子膜的乳化劑主要是表面活性劑。乳化后，乳化劑吸附在兩相界面上，除了顯著降低界面張力外，還可以有規(guī)則地定向排列在分散相小液滴的表面，其親水基團(tuán)指向水相，疏水基團(tuán)指向油相而形成單分子膜。由于單一催化劑形成的界面膜致密性差，機(jī)械性能不很高，一種良好的乳化劑通常由兩種或兩種以上的表面活性劑組成。常見的混合是由一種水溶性的乳化劑和一種油溶性的乳化劑組成的。這樣提高了界面膜上的表面活性分子間的橫向相互作用力，并強(qiáng)化了界面膜，使其機(jī)械強(qiáng)度提高。例如將月桂醇和月桂醇硫酸鈉混合，產(chǎn)生一層致密的單分子界面膜，與僅用單一乳化劑相比，提高了乳狀液的穩(wěn)定性。

(2)多分子膜

多分子膜主要由親水膠乳化劑形成。親水膠不能明顯地降低界面張力，但能形成機(jī)械強(qiáng)度較大的多分子膜，成為油水的屏障，能有效地阻止液滴合并；并且可通過調(diào)節(jié)pH值，使乳化劑處于稠度最大的狀態(tài)，而增加膜的強(qiáng)度。例如用明膠作為乳狀液的乳化劑，其pH值在明膠的等電點(diǎn)左右乳狀液最穩(wěn)定。

(3)固體微粒膜

極其細(xì)微的固體粉末也可以用作乳化劑，作為乳化劑的固體粉末必須對不同的兩相都有一定程度的潤濕性能，因而可聚集在兩相界面間而形成固體微粒膜，避免分散相小液滴彼此接觸、合并。固體微粒膜的另一個(gè)必要條件是微粒應(yīng)比分散液滴小得多，這樣才能在內(nèi)相表面排列成膜。

(4)復(fù)合凝聚膜

即有些物質(zhì)能穿人單分子膜并與乳化劑形成復(fù)合物時(shí)所形成的界面膜，其在機(jī)械強(qiáng)度和致密度方面均比單一組成的膜好，不易破裂，經(jīng)得起擠壓。膽固醇(油溶液)在水中可形成膽固醇的不溶性單分子膜，將十六烷基硫酸鈉水溶液恰好注入到上述水層下的膜內(nèi)，這樣可使膜物質(zhì)與注入物質(zhì)之間結(jié)合而形成堅(jiān)固的復(fù)合凝聚膜。常用的能形成不溶性單分子膜的物質(zhì)有膽固醇、鯨蠟醇等，常用的水溶性物質(zhì)有十六烷基硫酸鈉、硬脂酸鈉、油酸鈉等。1

膜結(jié)構(gòu)模型1、平躺模型

2、 鏈圈模型

3、無規(guī)線團(tuán)模型

4、多層吸附模型

5、聚集體模型

吸附膜的厚度早期的工作者有一種印象，以為吸附膜有幾千分子厚。但是，直到對已知表面積的固體上吸附蒸氣量能進(jìn)行足夠準(zhǔn)確的測定以后，上述的想法才能直接驗(yàn)證。對有代表性范圍的固體巳能進(jìn)行這種測定。最早的有本漢姆(Bangham)和邁薩藍(lán)(MosaUam)用一迭細(xì)致解理的薄層云母片，因而可以獲得合適的總尺寸并且有相當(dāng)大的表面積(1.9平方米)。他們所做的吸取苯的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)苯的壓強(qiáng)為飽和壓強(qiáng)的1/6時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)分子厚的吸附層；當(dāng)壓強(qiáng)增高到接近飽和蒸氣壓時(shí)，吸附層厚將增加到相當(dāng)于三個(gè)或四個(gè)分子層。氧化硅粉曾被作為一些研究的對象，其面積系由沉積法、光學(xué)顯微鏡或電子顯微測定的粒度計(jì)算得出。研究過的有玻璃作成纖維狀、玻璃球和玻璃粉(用顯微鏡)、炭黑及銳鈦礦(用電子顯微鏡)。而硅膠的粒度曾用小角度射線散射測定過。箔狀的金屬銀和帶狀的蒙乃爾合金以及電磨光的銅和鋅表面都被作為吸附劑。這些及相似的研究，都無可置疑地表明，一般在相對壓強(qiáng)低于0.2～0.26時(shí)，吸附層厚僅有一個(gè)分子厚度形成“單分子層”或“單層”。當(dāng)逐漸趨近飽和蒸氣壓時(shí)，吸附層逐步變厚(逐漸形成“多層”)。2

邊界吸附膜的形成按邊界膜形成機(jī)理，可將邊界膜分成兩大類：吸附膜和反應(yīng)膜。吸附膜又分成物理吸附膜和化學(xué)吸附膜，而反應(yīng)膜又分成化學(xué)反應(yīng)膜和氧化膜。反應(yīng)膜是潤滑劑中活性分子與金屬表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成的新的物質(zhì)，考慮到冷成形時(shí)對表面質(zhì)量的影響，在使用諸如硫、磷、氯等高反應(yīng)活性的添加劑時(shí)應(yīng)加以注意。相反，在熱軋中，反應(yīng)膜應(yīng)用非常廣泛3。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

李航 - 副教授 - 西南大學(xué)