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液体的起泡能力与泡沫的稳定性是两个不同的概念。起泡能力是指液体在外界条件作用下生成泡沫的难易程度。表面张力越低越有利于起泡。泡沫的稳定性是指泡沫生成以后的持久性,与液膜的性质和气体透过液膜的扩散有关。
1表面张力
泡沫生成时,伴随着液体表面积的增加,体系的能量(表面能)也相应增加;泡沫破坏时,体系的能量也相应下降。因此,从能量观点来看,低表面张力对于泡沫的形成是有利的,因为生成一定表面积的泡沫时,可以少做功。
2液体粘度
液体粘度影响液膜的排液过程。由于液膜是由双层表面活性剂中央一层溶液构成,若液体本身粘度大,既使液膜中的液体不易排出,又使气体在液膜中的溶解度降低,液膜变薄的速度较慢,液膜破裂时间延长,增加泡沫稳定性。
3 Marangon i效应或表面张力修复作用
将一小针刺入肥皂膜,肥皂膜可以不破,或者将一小颗粒穿过膜后,肥皂膜也不会破裂,这说明液膜有自己修复裂口的能力,这仅用表面张力或者表面粘度的概念是不能解释的,Marangoni对此效应做了如下解释:
当液膜受到外力冲击时,膜的局部会变薄,变薄处表面积增大,表面吸附活性分子的密度较前下降,表面张力增加,引起邻近处的表面活性分子同溶液一起向变薄处迁移,使变薄的液膜得到恢复。液膜具有变薄后恢复厚度的能力,就好像膜具有一定的弹性,液膜的这种现象被称为表面张力的自身修复作用,也叫Marangoni效应。这使泡沫具有一定的稳定性。
4电双层斥力和嫡双层斥力
在由离子型表面活性剂构成的泡沫体系中,随着液膜内液体的排出,带同性电荷的两个气液界面的距离越来越近,至一定程度((<0.2 u m)时会发生相互排斥,阻止液膜的进一步变薄。试验表明,在泡沫体系中加入小分子电解质(如NaCI)可以破坏由此产生的泡沫稳定性。
在非离子型表面活性剂尤其是具有亲水性侧基的聚合物表面活性剂(如聚氧乙烯)构成的泡沫体系中,随着液膜的变薄,吸附着亲水性聚合物的两个气液界面相互靠近,引起聚合物链的相互作用和聚集,因而产生一种斥力,阻止膜的变薄。由于聚合物链的聚集导致体系嫡变小,这种斥力称为嫡斥力。在侧基体积很大的高分子表面活性物质如木质素衍生物构成的泡沫中,空间位阻也能阻止液膜的变薄。