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甲酚不能明显降低溶液表面张力，却也有较好的起泡性。另外，一些蛋白质水溶液表面张力也比表面活性剂水溶液高,但却有较高的泡沫稳定性。
Marangoni认为，当泡沫液膜受外力冲击时，会发生局部变薄现象,变薄之处表面积增大,表面吸附分子密度减少,表面张力升高。因此表面活性剂分子力图向变薄部分迁移，使表面吸附密度增大,表面张力又降至原来水平。与此同时,表面分子迁移时，会带动邻近薄层液体一起移动，使变薄的液膜强度恢复,表现为泡沫具有良好稳定性,此即为表面张力的“修复”作用。因此，表面活性剂吸附于表面液膜，有反抗液膜表面扩张或收缩的能力,即使界面膜具有膜弹性。纯液体没有表面弹性，其表面张力不会随面积变化，因而不能形成稳定的泡沫。
对于Marangoni效应，应考虑两种不同的过程。一为自低表面张力区域迁移表面活性剂分子至高表面张力区域的过程(如上所述)；另一为由溶液中的分子吸附至表面上的过程。此过程的结果亦可使受冲击液膜的表面张力恢复至原值，同时恢复了表面吸附分子的密度。但若后一过程进行较快（吸附速度快）,则在液膜扩张部分所需表面活性剂分子将大部分由溶液中提供来补足，而不是通过表面迁移。于是，受冲击处的表面张力和吸附分子密度虽可复原,但变薄的液膜并未重新变厚（因无迁移分子带来溶液）。这样的液膜，其强度显然较差，泡沫稳定性也因此较差。
（二）泡沫性质
泡沫是由许多单个气泡堆集起来的集合体，一般都是五角十二面体的结构，它们包含大、小不同的气泡,而且泡与泡之间形成棱界面，最小泡沫的尺寸是几微米,而最大的可达几十毫米。视其膜厚不同,泡沫的密度有的和连续相自身密度差不多，有的则和泡沫内部气体密度接近。
泡沫有弹性和刚性之分。泡沫的破坏主要是由液膜排液变薄至难以恢复和泡内气体扩散所引起，当液膜减薄到5~10nm时,泡沫破坏。
泡沫稳定性是泡沫最主要的性能。此外,表面活性剂的起泡能力亦属于泡沫有关的重要性质,因而一般泡沫性能的测量,主要是对稳定性及起泡性进行研究。起泡力是指泡沫形成的难易程度和生成泡沫量的多少,而泡沫稳定性是指泡沫存在“寿命”的长短。就其本质而言，泡沫是一种热力学上的不稳定体系，不可能是稳定的。
泡沫稳定性的测定方法很多，根据成泡方式主要分为两类：气流法及搅动法,其中罗氏泡沫（RossMiles）法已被许多国家采用为工业标准法，可以比较方便而且准确地测量泡沫的起泡性和稳定性。一般以试液流下5min后的泡沫高度(mm)作为泡沫稳定性的量度，但也常以起始泡沫高度及泡沫破坏一半(即泡沫高度为起始高度的一半)所需的时间,表示起泡性及泡沫稳定性。
二、影响泡沫稳定性因素
泡沫破坏的过程，主要是隔开气体的液膜由厚变薄，直至破裂的过程。因此,泡沫的稳定性主要取决于排液快慢和液膜强度。
影响泡沫稳定性的主要因素，亦即影响液膜保持厚度和表面膜强度的因素，比较复杂。
（一）液膜及其透气性
一般形成的泡沫其大小总是不均匀的，由于曲面压力的结果，小泡中的气压比大泡中的大,气体自高压的小泡中透过液膜扩散至低压的大泡中，造成小泡变小（直至消失），大泡变大,最终泡沫被破坏。整个过程中,液膜是依赖于气体穿过液膜能力大小而存在的,这叫液膜的透气性。这种气体透过液膜的扩散,在浮于液面的单个气泡中清楚地表现为：气泡随时间逐渐变小，以致最终消失。通常以液面上气泡半径与时间变化率作为衡量液膜透气性的标准,见下式。
式中 r0 ——t=0时的气泡半径，cm；
r——时间t时的半径；
p ——大气压力；
γ——溶液的表面张力；
k——透气性常数。
以r2对t作图，可得一直线，其斜率为 ,由此可求出常数k.研究表明：透气性低者，表面粘度高，泡沫稳定性也好，反之亦然。
液膜透气性与表面上吸附分子排列紧密程度有关，排列越紧密，气体越不易通过,液膜越稳定。在十二烷基硫酸钠中加入少量十二醇后,表面形成的混合吸附膜中即含有大量十二醇分子,该分子对表面活性剂离子电荷起着屏蔽效应,因此,分子间引力加强，分子排列更紧密，透气性降低。
（二）表面粘度和溶液粘度
表面粘度是指液体表面上单分子层的粘度,是由表面活性剂分子吸附在表面构成单分子层产生的。表1是几种常见表面活性剂水溶液的表面张力、表面粘度和泡沫寿命三者之间的关系。这些数据表明，凡是表面粘度比较高的体系,所形成泡沫的寿命也较长，而溶液表面张力与泡沫稳定性并无确定的相应关系。
因此，起泡剂分子吸附在溶液表面使其表面粘度增大，膜强度增大,形成稳定泡沫。表面膜的强度与吸附分子间引力有关，引力大者，膜强度也大。
一般蛋白质分子较大，分子间作用较强，故其水溶液所形成的泡沫稳定性亦比较高。一般疏水基中分支较多的表面活性剂，其分子间作用较直链者差，因而溶液的表面粘度较小,泡沫稳定性亦差。一些离子型表面活性剂吸附分子间存在斥力，这时加入一些中性的极性物质，可提高泡沫稳定性，就是因为这种中性分子插入表面吸附层内,减弱了同性离子间的斥力，有利于增加膜的强度和表面粘度，见表2。
表1 一些表面活性剂的表面张力、表面粘度与
泡沫寿命的关系（0.1%浓度）
表2 十二醇对十二烷基硫酸钠（纯）水溶液的
表面粘度及泡沫寿命的影响
可以肯定一点：表面粘度过低（气膜）或过高（固膜都不可能形成稳定的泡沫。前者是由于形成液膜不牢固,后者主要是膜弹性方太低，膜流动困难，难以修复局部膜的薄化之缘故。
溶液的粘度也是影响泡沫稳定性的原因之一。较粘稠的液膜，有助于吸收对液膜的冲击，起到缓冲作用，而且也会减缓排液速度。但应注意，液体内部粘度仅为一辅助因素，若没有表面膜形成,即使内部粘度再大也不一定能形成稳定的泡沫。
（三）表面电荷
离子型表面活性剂在水溶液中离解成带电的表面活性剂离子及反离子,它吸附在液膜表面上形成扩散双电层结构。如下图所示，负离子吸附于气泡表面形成一层带负电的表面,反离子Na+则分散于液膜溶液中,构成表面双电层。当液膜变薄至一定程度，液膜的两个表面将互相排斥，防止液膜进一步变薄。此种电性相斥作用在液膜较厚时,影响不大,且受溶液中电解质浓度的影响，电解质浓度高时压缩双电层，电相斥作用减小，膜变薄。
上图 液膜双电层
（四）表面活性剂的作用
表面活性剂类型是决定起泡力的主要因素，而环境条件也很重要。一般阴离子表面活性剂起泡力最大,许多两性表面活性剂的泡沫性能非常理想,聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂次之,脂肪酸酯型非离子表面活性剂起泡力最小。而烷基醇酰胺类和氧化胺类既有很好的起泡性,同时又具有很好的稳泡作用,常作为稳泡剂。肥皂、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠等阴离子表面活性剂适宜用做起泡剂。
酰胺(RRCONH2)、乙醇酰胺(RCONHCH2CH2OH)、N,N-二醋酸钠胺[RN(CH2-COONa)2]、N-烷基,N-乙基,N-丙撑磺酸胺盐[RN+（CH2CH3）CH2CH2CH2SO-3]是常用的泡沫稳定剂。
与阴离子表面活性剂吸附膜具有相互静电作用的阳离子表面活性剂对泡膜的稳定化也具有同样的效果。如十九烷基硫酸盐和十八烷基三甲基铵盐能形成寿命很长的泡沫。
（五）聚合物的作用
聚合物比低分子化合物及链状化合物所形成的泡沫具有较好的弹性和刚性。这是因为这些聚合物形成的泡沫不仅表面粘度大，且溶液粘度也大，阻止了泡沫的排液及泡沫的流动兼并。在制造肥皂时，加入少量阿拉伯或羧甲基纤维素,就是利用这种性质使肥皂具有形成稳定泡沫的性能。高分子物质,如蛋白质、皂角苷、淀粉、阿拉伯胶、琼胶、合成高分子等能形成凝胶膜，它们稳定泡沫的性能极好。
在表面活性剂溶液中加入胶、蛋白质、卵磷脂等能起到增加泡沫稳定性的作用。蛋白质，特别是蛋白质水解物，是阴离子型或聚氧乙烯型非离子表面活性剂的常用泡沫稳定剂。蛋白质泡沫稳定剂的原料主要是廉价的动物废弃物(骨、角、蹄、皮、羽毛、鳞、血等)，将这些原料在常压或高压下煮沸并使之溶于碱中即可。
胶状硅酸盐、皂角、木质素磺酸盐等都是十分理想的泡沫稳定剂。
（六）有机物
一般能降低cmc的有机物，由于降低了活性剂的单分子分散浓度而使表面张力达到平衡的时间增长,但有也例外。相反，提高cmc的有机物能缩短表面张力达到平衡的时间,因而具有破坏泡沫稳定性的作用,提高泡沫稳定性最有效的有机物是水溶性差且具极性的长烃链有机物。
有时，吸附在泡膜上的活性剂分子，其极性基呈伞状，电荷间的排斥使得膜中各分子排列间隙增多，膜的粘性低,泡膜排液早，因而泡沫稳定性下降。在这类泡膜中，当添加水溶性不大的非离子表面活性物质（C12~C16醇等）时，能形成比单独离子性表面活性剂更紧密的混合凝聚膜,膜机械强度和表面粘性随之提高,排液速度减缓，使膜趋于稳定。若不扰乱其各向异性，除曲率不同外，因吸附膜和胶束都是类似的结构体，所以可以认为,这一过程促进了胶束的形成,降低了cmc，这类添加剂也是泡膜的稳定剂。稳定化作用随有机物极性基的种类而不同，一般按下列顺序变化：
N - 极性取代酰胺＞未取代酰胺＞硫酰醚＞甘油醚＞伯醇
综上所述，虽然影响泡沫稳定性的因素多种多样,但其中最重要的因素是表面膜的强度。对于表面活性剂作为起泡剂及稳定剂的一般情况而言,表面吸附分子排列的紧密、结实性为最重要的因素,亦即泡沫稳定性决定于表面吸附分子的表面结构与相互作用。表面吸附分子结构紧密、相互作用强时,不仅表面膜本身具有较大强度,还能使表面层下面邻近的溶液层不易流动（因表面粘度大），排液相应地比较困难，液膜厚度较易于保持；此外,排列紧密的表面分子还能减少气体的透过性，从而增加泡沫的稳定性。因此，欲获得稳定的泡沫或欲破坏不需要的泡沫时,应该首先考虑组成表面膜物质的分子结构或性质，分析具体情况，采取必要措施。
Marangoni认为，当泡沫液膜受外力冲击时，会发生局部变薄现象,变薄之处表面积增大,表面吸附分子密度减少,表面张力升高。因此表面活性剂分子力图向变薄部分迁移，使表面吸附密度增大,表面张力又降至原来水平。与此同时,表面分子迁移时，会带动邻近薄层液体一起移动，使变薄的液膜强度恢复,表现为泡沫具有良好稳定性,此即为表面张力的“修复”作用。因此，表面活性剂吸附于表面液膜，有反抗液膜表面扩张或收缩的能力,即使界面膜具有膜弹性。纯液体没有表面弹性，其表面张力不会随面积变化，因而不能形成稳定的泡沫。
对于Marangoni效应，应考虑两种不同的过程。一为自低表面张力区域迁移表面活性剂分子至高表面张力区域的过程(如上所述)；另一为由溶液中的分子吸附至表面上的过程。此过程的结果亦可使受冲击液膜的表面张力恢复至原值，同时恢复了表面吸附分子的密度。但若后一过程进行较快（吸附速度快）,则在液膜扩张部分所需表面活性剂分子将大部分由溶液中提供来补足，而不是通过表面迁移。于是，受冲击处的表面张力和吸附分子密度虽可复原,但变薄的液膜并未重新变厚（因无迁移分子带来溶液）。这样的液膜，其强度显然较差，泡沫稳定性也因此较差。
（二）泡沫性质
泡沫是由许多单个气泡堆集起来的集合体，一般都是五角十二面体的结构，它们包含大、小不同的气泡,而且泡与泡之间形成棱界面，最小泡沫的尺寸是几微米,而最大的可达几十毫米。视其膜厚不同,泡沫的密度有的和连续相自身密度差不多，有的则和泡沫内部气体密度接近。
泡沫有弹性和刚性之分。泡沫的破坏主要是由液膜排液变薄至难以恢复和泡内气体扩散所引起，当液膜减薄到5~10nm时,泡沫破坏。
泡沫稳定性是泡沫最主要的性能。此外,表面活性剂的起泡能力亦属于泡沫有关的重要性质,因而一般泡沫性能的测量,主要是对稳定性及起泡性进行研究。起泡力是指泡沫形成的难易程度和生成泡沫量的多少,而泡沫稳定性是指泡沫存在“寿命”的长短。就其本质而言，泡沫是一种热力学上的不稳定体系，不可能是稳定的。
泡沫稳定性的测定方法很多，根据成泡方式主要分为两类：气流法及搅动法,其中罗氏泡沫（RossMiles）法已被许多国家采用为工业标准法，可以比较方便而且准确地测量泡沫的起泡性和稳定性。一般以试液流下5min后的泡沫高度(mm)作为泡沫稳定性的量度，但也常以起始泡沫高度及泡沫破坏一半(即泡沫高度为起始高度的一半)所需的时间,表示起泡性及泡沫稳定性。
二、影响泡沫稳定性因素
泡沫破坏的过程，主要是隔开气体的液膜由厚变薄，直至破裂的过程。因此,泡沫的稳定性主要取决于排液快慢和液膜强度。
影响泡沫稳定性的主要因素，亦即影响液膜保持厚度和表面膜强度的因素，比较复杂。
（一）液膜及其透气性
一般形成的泡沫其大小总是不均匀的，由于曲面压力的结果，小泡中的气压比大泡中的大,气体自高压的小泡中透过液膜扩散至低压的大泡中，造成小泡变小（直至消失），大泡变大,最终泡沫被破坏。整个过程中,液膜是依赖于气体穿过液膜能力大小而存在的,这叫液膜的透气性。这种气体透过液膜的扩散,在浮于液面的单个气泡中清楚地表现为：气泡随时间逐渐变小，以致最终消失。通常以液面上气泡半径与时间变化率作为衡量液膜透气性的标准,见下式。
式中 r0 ——t=0时的气泡半径，cm；
r——时间t时的半径；
p ——大气压力；
γ——溶液的表面张力；
k——透气性常数。
以r2对t作图，可得一直线，其斜率为 ,由此可求出常数k.研究表明：透气性低者，表面粘度高，泡沫稳定性也好，反之亦然。
液膜透气性与表面上吸附分子排列紧密程度有关，排列越紧密，气体越不易通过,液膜越稳定。在十二烷基硫酸钠中加入少量十二醇后,表面形成的混合吸附膜中即含有大量十二醇分子,该分子对表面活性剂离子电荷起着屏蔽效应,因此,分子间引力加强，分子排列更紧密，透气性降低。
（二）表面粘度和溶液粘度
表面粘度是指液体表面上单分子层的粘度,是由表面活性剂分子吸附在表面构成单分子层产生的。表1是几种常见表面活性剂水溶液的表面张力、表面粘度和泡沫寿命三者之间的关系。这些数据表明，凡是表面粘度比较高的体系,所形成泡沫的寿命也较长，而溶液表面张力与泡沫稳定性并无确定的相应关系。
因此，起泡剂分子吸附在溶液表面使其表面粘度增大，膜强度增大,形成稳定泡沫。表面膜的强度与吸附分子间引力有关，引力大者，膜强度也大。
一般蛋白质分子较大，分子间作用较强，故其水溶液所形成的泡沫稳定性亦比较高。一般疏水基中分支较多的表面活性剂，其分子间作用较直链者差，因而溶液的表面粘度较小,泡沫稳定性亦差。一些离子型表面活性剂吸附分子间存在斥力，这时加入一些中性的极性物质，可提高泡沫稳定性，就是因为这种中性分子插入表面吸附层内,减弱了同性离子间的斥力，有利于增加膜的强度和表面粘度，见表2。
表1 一些表面活性剂的表面张力、表面粘度与
泡沫寿命的关系（0.1%浓度）
| 表面活性剂 |
表面张力 /（mN/m） |
表面粘度 /mPa·s |
泡沫寿命 /min |
| TX-100 Santormerse 3 E607L 月桂酸钾 十二烷基硫酸钠 |
30.5 32.5 25.6 35.0 23.5 |
3 4 39 55 |
60 440 1650 2200 6100 |
表2 十二醇对十二烷基硫酸钠（纯）水溶液的
表面粘度及泡沫寿命的影响
| 十二烷基硫酸钠浓度 /（mg/ml） |
十二醇浓度 /（mg/ml） |
表面粘度 /mPa·s |
泡沫寿命 /min |
| 1 1 1 1 1 |
0 0.01 0.03 0.05 0.08 |
2 2 31 32 32 |
69 825 1260 1380 1590 |
可以肯定一点：表面粘度过低（气膜）或过高（固膜都不可能形成稳定的泡沫。前者是由于形成液膜不牢固,后者主要是膜弹性方太低，膜流动困难，难以修复局部膜的薄化之缘故。
溶液的粘度也是影响泡沫稳定性的原因之一。较粘稠的液膜，有助于吸收对液膜的冲击，起到缓冲作用，而且也会减缓排液速度。但应注意，液体内部粘度仅为一辅助因素，若没有表面膜形成,即使内部粘度再大也不一定能形成稳定的泡沫。
（三）表面电荷
离子型表面活性剂在水溶液中离解成带电的表面活性剂离子及反离子,它吸附在液膜表面上形成扩散双电层结构。如下图所示，负离子吸附于气泡表面形成一层带负电的表面,反离子Na+则分散于液膜溶液中,构成表面双电层。当液膜变薄至一定程度，液膜的两个表面将互相排斥，防止液膜进一步变薄。此种电性相斥作用在液膜较厚时,影响不大,且受溶液中电解质浓度的影响，电解质浓度高时压缩双电层，电相斥作用减小，膜变薄。
上图 液膜双电层
（四）表面活性剂的作用
表面活性剂类型是决定起泡力的主要因素，而环境条件也很重要。一般阴离子表面活性剂起泡力最大,许多两性表面活性剂的泡沫性能非常理想,聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂次之,脂肪酸酯型非离子表面活性剂起泡力最小。而烷基醇酰胺类和氧化胺类既有很好的起泡性,同时又具有很好的稳泡作用,常作为稳泡剂。肥皂、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠等阴离子表面活性剂适宜用做起泡剂。
酰胺(RRCONH2)、乙醇酰胺(RCONHCH2CH2OH)、N,N-二醋酸钠胺[RN(CH2-COONa)2]、N-烷基,N-乙基,N-丙撑磺酸胺盐[RN+（CH2CH3）CH2CH2CH2SO-3]是常用的泡沫稳定剂。
与阴离子表面活性剂吸附膜具有相互静电作用的阳离子表面活性剂对泡膜的稳定化也具有同样的效果。如十九烷基硫酸盐和十八烷基三甲基铵盐能形成寿命很长的泡沫。
（五）聚合物的作用
聚合物比低分子化合物及链状化合物所形成的泡沫具有较好的弹性和刚性。这是因为这些聚合物形成的泡沫不仅表面粘度大，且溶液粘度也大，阻止了泡沫的排液及泡沫的流动兼并。在制造肥皂时，加入少量阿拉伯或羧甲基纤维素,就是利用这种性质使肥皂具有形成稳定泡沫的性能。高分子物质,如蛋白质、皂角苷、淀粉、阿拉伯胶、琼胶、合成高分子等能形成凝胶膜，它们稳定泡沫的性能极好。
在表面活性剂溶液中加入胶、蛋白质、卵磷脂等能起到增加泡沫稳定性的作用。蛋白质，特别是蛋白质水解物，是阴离子型或聚氧乙烯型非离子表面活性剂的常用泡沫稳定剂。蛋白质泡沫稳定剂的原料主要是廉价的动物废弃物(骨、角、蹄、皮、羽毛、鳞、血等)，将这些原料在常压或高压下煮沸并使之溶于碱中即可。
胶状硅酸盐、皂角、木质素磺酸盐等都是十分理想的泡沫稳定剂。
（六）有机物
一般能降低cmc的有机物，由于降低了活性剂的单分子分散浓度而使表面张力达到平衡的时间增长,但有也例外。相反，提高cmc的有机物能缩短表面张力达到平衡的时间,因而具有破坏泡沫稳定性的作用,提高泡沫稳定性最有效的有机物是水溶性差且具极性的长烃链有机物。
有时，吸附在泡膜上的活性剂分子，其极性基呈伞状，电荷间的排斥使得膜中各分子排列间隙增多，膜的粘性低,泡膜排液早，因而泡沫稳定性下降。在这类泡膜中，当添加水溶性不大的非离子表面活性物质（C12~C16醇等）时，能形成比单独离子性表面活性剂更紧密的混合凝聚膜,膜机械强度和表面粘性随之提高,排液速度减缓，使膜趋于稳定。若不扰乱其各向异性，除曲率不同外，因吸附膜和胶束都是类似的结构体，所以可以认为,这一过程促进了胶束的形成,降低了cmc，这类添加剂也是泡膜的稳定剂。稳定化作用随有机物极性基的种类而不同，一般按下列顺序变化：
N - 极性取代酰胺＞未取代酰胺＞硫酰醚＞甘油醚＞伯醇
综上所述，虽然影响泡沫稳定性的因素多种多样,但其中最重要的因素是表面膜的强度。对于表面活性剂作为起泡剂及稳定剂的一般情况而言,表面吸附分子排列的紧密、结实性为最重要的因素,亦即泡沫稳定性决定于表面吸附分子的表面结构与相互作用。表面吸附分子结构紧密、相互作用强时,不仅表面膜本身具有较大强度,还能使表面层下面邻近的溶液层不易流动（因表面粘度大），排液相应地比较困难，液膜厚度较易于保持；此外,排列紧密的表面分子还能减少气体的透过性，从而增加泡沫的稳定性。因此，欲获得稳定的泡沫或欲破坏不需要的泡沫时,应该首先考虑组成表面膜物质的分子结构或性质，分析具体情况，采取必要措施。