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1、精细化学品化学精细化学品化学 第二章第二章 表面活性剂表面活性剂表面活性剂表面活性剂一词来自英文一词来自英文Surfactant。它实际上是短语它实际上是短语Surface（表面）（表面）Active（活性）（活性）Agent（添加剂）的缩合词。（添加剂）的缩合词。它还有一个名字叫做它还有一个名字叫做Tenside。表面活性剂表面活性剂是这样一种物质，它活跃于表面和界面是这样一种物质，它活跃于表面和界面上，具有极高的降低表、界面张力的能力和效率。上，具有极高的降低表、界面张力的能力和效率。在一定浓度以上的溶液中形成分子有序组合体，从在一定浓度以上的溶液中形成分子有序组合体，从而具有一系列应用功
2、能。而具有一系列应用功能。l表面活性剂表面活性剂:当取少量物质溶于水中后，当取少量物质溶于水中后，能引起水溶液表面张力显著降低，这种能引起水溶液表面张力显著降低，这种物质就是表面活性剂物质就是表面活性剂-SAAl 20世纪以来，大量世纪以来，大量SAA的合成和应用的合成和应用为人类社会进步带来了无穷无尽的好处。为人类社会进步带来了无穷无尽的好处。洗涤剂、清洁剂、化妆品主要成分都是洗涤剂、清洁剂、化妆品主要成分都是表面活性剂表面活性剂l医药、农药、食品加工业需要表面医药、农药、食品加工业需要表面SAA做助剂做助剂lSAA还应用于涂料、塑料、橡胶、皮还应用于涂料、塑料、橡胶、皮革中做加工助剂和添加
3、剂革中做加工助剂和添加剂 降降低低表表面面张张力力为为正正吸吸附附，溶溶质质在在溶溶液液表面的浓度大于其在溶液本体中的浓度表面的浓度大于其在溶液本体中的浓度 此溶质为此溶质为表面活性物质表面活性物质 增增加加表表面面张张力力为为负负吸吸附附，溶溶质质在在溶溶液液表面的浓度小于其在溶液本体中的浓度表面的浓度小于其在溶液本体中的浓度 此溶质为此溶质为表面惰性物质表面惰性物质 溶溶入入少少量量就就能能显显著著降降低低表表面面张张力力的的物物质也称质也称表面活性物质表面活性物质或或表面活性剂。表面活性剂。指甲油指甲油香香 水水表面张力与表面活性表面张力与表面活性当任意两相接触时当任意两相接触时,两相之
4、间决非是一个没有两相之间决非是一个没有厚度的纯几何面厚度的纯几何面,而是一个具有相当厚度的过渡而是一个具有相当厚度的过渡区区,这一过渡区通常称之为这一过渡区通常称之为界面界面。若其中一相为气体，这种界面通常称为若其中一相为气体，这种界面通常称为表面表面。但由于历史的原因但由于历史的原因,这两个概念常常混用。这两个概念常常混用。常见的界面有：常见的界面有：气气-液液界面，界面，气气-固固界面，界面，液液-液液界面，界面，液液-固固界面，界面，固固-固固界面。界面。气气-液界面液界面气气-固界面固界面液液-液界面液界面液液-固界面固界面固固-固界面固界面表面表面张力张力n表面表面张力张力，是液体，
5、是液体表面层表面层由于分子引力不均衡而产由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力。通常，由于生的沿表面作用于任一界线上的张力。通常，由于环境不同，处于界面的分子与处于相本体内的分子环境不同，处于界面的分子与处于相本体内的分子所受力是不同的。在水内部的一个水分子受到周围所受力是不同的。在水内部的一个水分子受到周围水分子的作用力的合力为水分子的作用力的合力为0 0，但在表面的一个水分，但在表面的一个水分子却不如此。因上层空间气相分子对它的吸引力小子却不如此。因上层空间气相分子对它的吸引力小于内部液相分子对它的吸引力，所以该分子所受合于内部液相分子对它的吸引力，所以该分子所受合力不等于
6、零，其合力方向力不等于零，其合力方向垂直垂直指向液体内部，结果指向液体内部，结果导致液体表面具有自动缩小的趋势，这种收缩力称导致液体表面具有自动缩小的趋势，这种收缩力称为表面张力。表面张力为表面张力。表面张力(surface tension)(surface tension)是物质是物质的特性，其大小与温度和界面两相物质的性质有关。的特性，其大小与温度和界面两相物质的性质有关。表面活性剂分子表面活性剂分子非极性烃链（疏水）非极性烃链（疏水）极性基团（亲水）极性基团（亲水）H2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COHCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CO硬脂酸硬脂酸表
7、面活性剂化学结构特征与分类表面活性剂化学结构特征与分类n表面活性剂由非极性的亲油基团和亲水的极性基团两部分组成表面活性剂由非极性的亲油基团和亲水的极性基团两部分组成表面活性剂分子表面活性剂分子疏水基团疏水基团亲水基团亲水基团阴离子表面活性剂RCOONa羧酸盐R-OSO3Na 硫酸酯盐R-SO3Na磺酸盐R-OPO3Na2磷酸酯盐1.离子型2.非离子型阳离子型阴离子型两性型表面活性剂按其溶于水所显示的按其溶于水所显示的化学特征分类：化学特征分类：水中能离解成有机阴离子水中能离解成有机阴离子阳离子表面活性剂R-NH2HCl伯胺盐 CH3|R-N-HCl仲胺盐|H CH3|R-N-HCl叔胺盐|CH
8、3 CH3|R-N+-CH3Cl-季胺盐|CH3水中能离解成有机阳离子水中能离解成有机阳离子伯胺盐伯胺盐 R-NH3 季季铵铵盐盐 CH3|例如例如 C16H33-N+-CH3Br|CH3 十六烷基溴化铵十六烷基溴化铵(俗称俗称1631)1631)吡啶盐吡啶盐 例如例如 C12H25(NC5H5)+两性表面活性剂R-N+HCH2-CH2COO-H 氨基酸型 CH3|R-N+-CH2COO-H 甜菜碱型|CH3(1)氨基酸型氨基酸型 R-NH2CH2-CH2COO 洗涤性能良好，常作为特殊洗涤剂洗涤性能良好，常作为特殊洗涤剂(2)甜菜碱型甜菜碱型 CH3 R-N+-CH2COO-CH3 去污力强
9、，对纤维有保护作用去污力强，对纤维有保护作用-由于其特殊结构，具有许多优异性能，由于其特殊结构，具有许多优异性能，如良好的去污、起泡和乳化性能，耐硬水性如良好的去污、起泡和乳化性能，耐硬水性好，对酸碱和多种金属离子都比较稳定，具好，对酸碱和多种金属离子都比较稳定，具有抗静电、杀菌、防腐蚀等使用性能，特别有抗静电、杀菌、防腐蚀等使用性能，特别是其是其极低毒性极低毒性和和无刺激性无刺激性以及良好的生物降以及良好的生物降解性能，使其在日用化学品应用中前景广阔。解性能，使其在日用化学品应用中前景广阔。同时在纺织、印染、化纤、除锈方面都有相同时在纺织、印染、化纤、除锈方面都有相当用途。当用途。R-(C6
10、H4)-O(C2H4O)nH烷基酚聚氧乙烯醚非离子表面活性剂R2N-(C2H4O)nH聚氧乙烯烷基胺R-CONH(C2H4O)nH聚氧乙烯烷基酰胺R-COOCH2(CHOH)3H多元醇型R-O-(CH2CH2O)nH脂肪醇聚氧乙烯醚(1)脂肪醇脂肪醇聚氧乙烯醚聚氧乙烯醚 R-O-(CH2CH2O)nH 俗称平平加系列，具良好湿润性能俗称平平加系列，具良好湿润性能(2)烷基酚聚氧乙烯醚烷基酚聚氧乙烯醚 R-(C6H4)-O(C2H4O)nH 俗称俗称 OP系列，化学性质稳定，抗氧化性能强系列，化学性质稳定，抗氧化性能强(4)多元醇型多元醇型 主要是失水山梨醇的脂肪酸酯及其聚主要是失水山梨醇的脂肪
11、酸酯及其聚氧乙烯加成物氧乙烯加成物Span类类 及及 Tween类类表面活性剂即属表面活性剂即属此类；具有此类；具有低毒低毒的特点，广泛用于医药工业、食的特点，广泛用于医药工业、食品工业以及生化实验品工业以及生化实验(3)聚氧乙烯烷基酰胺聚氧乙烯烷基酰胺 R-CONH(C2H4O)nH 常用作起泡剂、增粘剂常用作起泡剂、增粘剂 SpanTween 非离子型表面活性剂非离子型表面活性剂稳定性高稳定性高，不易受强不易受强电解质无机盐类存在的影响，也不易受酸碱的电解质无机盐类存在的影响，也不易受酸碱的影响；影响；与其它类型表面活性剂的相容性好与其它类型表面活性剂的相容性好；在在水及有机溶剂中皆有水及
12、有机溶剂中皆有良好的溶解性能良好的溶解性能，具有良具有良好的乳化、润湿、渗透性、以及起泡、洗涤、好的乳化、润湿、渗透性、以及起泡、洗涤、稳泡、抗静电等作用，且无毒稳泡、抗静电等作用，且无毒；广泛用作纺织业、化妆品、食品、药物等广泛用作纺织业、化妆品、食品、药物等的乳化剂、消泡剂、增稠剂，以及医疗方面的乳化剂、消泡剂、增稠剂，以及医疗方面的杀菌剂以及洗涤、润湿剂等。的杀菌剂以及洗涤、润湿剂等。胶束的形成胶束的形成 两两亲亲分分子子溶溶解解在在水水中中达达一一定定浓浓度度时时，其其非非极极性性部部分分会会互互相相吸吸引引，从从而而使使得得分分子子自自发发形形成成有有序序的的聚聚集集体体，使使憎憎水
13、水基基向向里里、亲亲水水基基向向外外，减减小小了了憎憎水水基基与与水水分分子子的的接接触触，使使体体系系能能量量下下降降，这种多分子有序聚集体称为胶束。这种多分子有序聚集体称为胶束。胶束胶束临界胶束浓度临界胶束浓度 CMC Critical Micell Concentration表面活性剂在水中随着浓度增大，表面上聚集的活性剂分表面活性剂在水中随着浓度增大，表面上聚集的活性剂分子形成定向排列的紧密单分子层，多余的分子在体相内部子形成定向排列的紧密单分子层，多余的分子在体相内部也三三两两的以憎水基互相靠拢，聚集在一起形成胶束，也三三两两的以憎水基互相靠拢，聚集在一起形成胶束，这开始形成胶束的最
14、低浓度称为临界胶束浓度。这开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。（a）是极稀溶液，界面上没聚集很多的表面是极稀溶液，界面上没聚集很多的表面活性剂，空气和水直接接触，水的表面张力活性剂，空气和水直接接触，水的表面张力下降不多，下降不多，接近于纯水的状态接近于纯水的状态。b）浓度相对升高，很快地聚集到水表面上，）浓度相对升高，很快地聚集到水表面上，即即表面吸附量大为增加表面吸附量大为增加、空气和水的接触相、空气和水的接触相对减少，水表面张力下降对减少，水表面张力下降（c c）表表面面活活性性剂剂浓浓度度逐逐渐渐升升高高，表表面面活活性性剂剂毫毫无无间间隙隙地地密密集集于于液液面面上上，形形成成了
15、了单单分分子子吸吸附附膜膜。空空气气与与水水处处于于完完全全隔隔离离状状态态，表表面面吸吸附附达达饱饱和和。在在溶溶液液内内部部，增增加加表表面面活活性性剂剂,先先是是三三三三两两两两以以疏疏水水基基互互相相靠靠拢拢，形形成成球形胶束的最初形式球形胶束的最初形式。水表面张力急剧下降。水表面张力急剧下降。胶束结构示意图胶束结构示意图临界胶束浓度临界胶束浓度(critical micelle concentration)临界胶束浓度简称临界胶束浓度简称CMC 表面活性剂在溶表面活性剂在溶液中液中开始形成胶束的开始形成胶束的最低浓度称为临界胶最低浓度称为临界胶束浓度。束浓度。在在CMC附近，表面活性
16、剂溶液的许多性质附近，表面活性剂溶液的许多性质都会出现转折，如表面张力、电导率、去污都会出现转折，如表面张力、电导率、去污能力等能力等.可以利用测可以利用测定表面张力，定表面张力，电导率等方电导率等方法达到测定法达到测定临界胶束浓临界胶束浓度目的度目的;表表面面活活性性 剂剂 水水 溶溶液液 其其 浓浓 度度只只 有有 稍稍 高高于于 其其 CMC值值 时时，才才能能 充充 分分 显显示其作用。示其作用。CMC球形胶束球形胶束棒状胶束棒状胶束层状胶束层状胶束脂质双层与细胞膜脂质双层与细胞膜胶束的作用胶束的作用乳化作用乳化作用泡沫作用泡沫作用分散作用分散作用增溶作用增溶作用催化作用催化作用润湿作
17、用润湿作用乳化作用乳化作用分散作用分散作用起泡与消泡起泡与消泡增溶作用增溶作用洗涤作用洗涤作用肥皂、洗涤剂肥皂、洗涤剂化妆品化妆品食品加工食品加工纺织工业纺织工业金属加工金属加工石油、建筑石油、建筑功能功能应用应用润湿作用润湿作用润湿润湿是固体表面的一种流体被另一种流体所取代的过程是固体表面的一种流体被另一种流体所取代的过程接触角的示意图：Young方程（杨氏方程）方程（杨氏方程）:lsgANM s-l s-g l-g 接触角接触角越小，润湿和渗透作用越好；越小，润湿和渗透作用越好；90不润湿不润湿 10.110.050.1 阴离子阴离子多元醇非离子多元醇非离子阳离子阳离子抗静电作用抗静电作用
18、 表面活性剂的抗静电机理：表面活性剂的抗静电机理：1 摩擦带电部分摩擦带电部分 表面电荷的逸散表面电荷的逸散摩擦生电是由于在局部表面存在的物质之间摩擦生电是由于在局部表面存在的物质之间发生电子移动；发生电子移动；电荷的逸散与表面活性剂的吸附量和吸湿性电荷的逸散与表面活性剂的吸附量和吸湿性有关；可用已吸湿的水分为介质的离子移动有关；可用已吸湿的水分为介质的离子移动引起电荷的移动来解释；引起电荷的移动来解释；具有抗静电作用的表面活性剂称为具有抗静电作用的表面活性剂称为抗静电剂抗静电剂；2 表面活性剂抗静电原理在于：表面活性剂抗静电原理在于：疏水基吸附在物体表面，亲水基趋向空气疏水基吸附在物体表面，
19、亲水基趋向空气形成一层亲水性膜，由于形成一层亲水性膜，由于单分子膜单分子膜可可降低降低合合成纤维的成纤维的摩擦系数摩擦系数从而从而难以产生静电难以产生静电；亲水性膜亲水性膜吸收空气中的水分，因此好像物吸收空气中的水分，因此好像物体表面多了一层体表面多了一层水层水层，产生的，产生的静电易于传递静电易于传递到大气中到大气中，从而，从而降低了物体表面的电荷降低了物体表面的电荷；杀菌作用杀菌作用定义：能与蛋白质发生作用的一类表面活性定义：能与蛋白质发生作用的一类表面活性剂；剂；杀菌机理：首先表面活性剂吸附于菌体，杀菌机理：首先表面活性剂吸附于菌体，然后浸透菌体的细胞膜并破坏之；然后浸透菌体的细胞膜并破
20、坏之；以阳离子表面活性剂和两性表面活性剂以阳离子表面活性剂和两性表面活性剂为主；如烷基二甲基苄铵盐，烷基三甲基为主；如烷基二甲基苄铵盐，烷基三甲基铵盐、聚氨基单羧酸类等；铵盐、聚氨基单羧酸类等；带带苄基的季胺氯化物；改变烷基的碳原子数，苄基的季胺氯化物；改变烷基的碳原子数，杀菌力会有很大的改变，一般以杀菌力会有很大的改变，一般以12121414为宜，为宜，1010的水溶液的杀菌力大于苯酚的水溶液的杀菌力大于苯酚50507070倍；倍；蜡染蜡染挑染挑染匀染作用匀染作用匀染作用匀染作用 在印染工业中，以达到在印染工业中，以达到均匀染色均匀染色为目为目的的表面活性剂称为匀染剂；的的表面活性剂称为匀染
21、剂；达到均匀染色的两种途径：达到均匀染色的两种途径：降低染色速度，使染料分子与纤维缓慢接触；降低染色速度，使染料分子与纤维缓慢接触；对已发生不匀染色的织物，能使深色部分的染对已发生不匀染色的织物，能使深色部分的染料分子向浅色部分迁移，称为料分子向浅色部分迁移，称为“移染移染”（1）亲纤维匀染剂）亲纤维匀染剂 表面活性剂与纤维的吸附亲和力较大，染料只表面活性剂与纤维的吸附亲和力较大，染料只能在匀染剂后追踪，延长染色时间达到缓染的目的，能在匀染剂后追踪，延长染色时间达到缓染的目的，在染色工艺完成后，染料不能再移动。在染色工艺完成后，染料不能再移动。（2）亲染料匀染剂）亲染料匀染剂表面活性剂与染料有
22、较大亲和力，在染色时可拉表面活性剂与染料有较大亲和力，在染色时可拉住染料分子，达到缓染目的，同时亦可移染；住染料分子，达到缓染目的，同时亦可移染；PAN使用的阳离使用的阳离子型匀染剂子型匀染剂聚聚乙二醇类非离乙二醇类非离子表面活性剂子表面活性剂表面活性剂的国内外发展表面活性剂的国内外发展1表面活性剂要易于生物降解，原料可再生，广泛使用表面活性剂要易于生物降解，原料可再生，广泛使用后，对环境无污染，对人、畜安全温和。后，对环境无污染，对人、畜安全温和。2表面活性剂要高效、多功能，除有清洁作用外，还要表面活性剂要高效、多功能，除有清洁作用外，还要有抑菌、杀菌、滋润皮肤等作用，并应不断开发新用途。有
23、抑菌、杀菌、滋润皮肤等作用，并应不断开发新用途。3耐硬水、低温洗涤效果好，浓缩的表面活性剂洗涤用耐硬水、低温洗涤效果好，浓缩的表面活性剂洗涤用品是一个发展方向，这包括浓缩洗衣粉和液体洗涤剂。品是一个发展方向，这包括浓缩洗衣粉和液体洗涤剂。第二节第二节 阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂 它们在整个表面活性剂生产中占有较它们在整个表面活性剂生产中占有较大的比重，世界表面活性剂总产量的大的比重，世界表面活性剂总产量的40%属属于这一类。于这一类。亲水性基团亲水性基团是是阴离子阴离子的表面活性剂叫的表面活性剂叫阴离子型表面活性剂。阴离子型表面活性剂。磺酸盐型阴离子表面活性剂磺酸盐型阴离子表面活性剂1
24、十二烷基苯磺酸钠十二烷基苯磺酸钠简称简称LAS，是一种黄色油状液体，经纯化后可形成六角形，是一种黄色油状液体，经纯化后可形成六角形或斜方型薄片状结晶。理想的或斜方型薄片状结晶。理想的LAS结构应该是结构应该是C10C14的的直链烷基，苯环在烷基的第三或第四个碳原子上连接，亲直链烷基，苯环在烷基的第三或第四个碳原子上连接，亲水基为苯环对位水基为苯环对位单磺酸基团单磺酸基团。LAS溶于水后呈中性，对水的硬度较敏感，对酸溶于水后呈中性，对水的硬度较敏感，对酸碱水解的稳定性好，不易氧化。碱水解的稳定性好，不易氧化。表面活性作用表现为起泡能力强、去污能力高，表面活性作用表现为起泡能力强、去污能力高，易与
25、各种助剂易与各种助剂复配复配，兼容性好，且，兼容性好，且成本较低成本较低，合成合成工艺成熟，因此应用领域广泛。工艺成熟，因此应用领域广泛。合成方法：合成方法：三氧化硫磺化法三氧化硫磺化法反应原理：反应原理：对设备加工精度及材质均有较高要求，设备对设备加工精度及材质均有较高要求，设备庞杂，造价均在几百万元以上，一般中小型庞杂，造价均在几百万元以上，一般中小型企业和乡镇企业难以实现。企业和乡镇企业难以实现。发烟硫酸磺化法发烟硫酸磺化法以发烟硫酸作为磺化剂与烷基苯反应如下：以发烟硫酸作为磺化剂与烷基苯反应如下：与三氧化硫磺化相比，发烟硫酸磺化反应速率与三氧化硫磺化相比，发烟硫酸磺化反应速率较易控制，
26、反应放热量也较小，但由于反应过较易控制，反应放热量也较小，但由于反应过程同时生成大量废酸，故生产成本偏高。程同时生成大量废酸，故生产成本偏高。月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠简称AES，淡黄色至无色黏稠液体、活性物含量一般为70，未硫酸化物含量小于2，硫酸钠含量小于2，pH值在78.5之间，总生物降解度大于90，无毒。硫酸酯盐硫酸酯盐 AES在碱性介质中是稳定的，在酸性介质中容易水解，在中性介质中，由于自动催化作用，也会引发水解反应，磷酸盐或柠檬酸盐缓冲剂，防止水解。AES在碱性介质中是稳定的，易于配成透在碱性介质中是稳定的，易于配成透明溶液；且其丝毫不会受到水硬度的影响，具明溶液；且其丝毫不会受到水硬
27、度的影响，具备了优异的抗钙镁离子作用的能力。售价低，备了优异的抗钙镁离子作用的能力。售价低，去污能力、润湿性、乳化性、钙皂分散性及增去污能力、润湿性、乳化性、钙皂分散性及增溶性等方面都较强，溶性等方面都较强，因此，因此，AES在近二十粘中以惊人的速度迅在近二十粘中以惊人的速度迅猛增长，成为阴离子表面活性剂中发展最快的猛增长，成为阴离子表面活性剂中发展最快的一个品种。据统计，一个品种。据统计，19661980年美国年美国AES产产量增长了近量增长了近70倍。在我国情况也基本如此。倍。在我国情况也基本如此。AES的最主要应用是与的最主要应用是与LAS复配成复配成产轻垢型液体洗涤剂，如产轻垢型液体洗
28、涤剂，如丝毛清洁剂丝毛清洁剂和和餐具清洁剂、洗手液餐具清洁剂、洗手液等。此时，等。此时，AES与与LAS复配在泡沫性、去污性及溶液粘度复配在泡沫性、去污性及溶液粘度等方面均有一定的协同作用。等方面均有一定的协同作用。十二烷基硫酸钠十二烷基硫酸钠月桂醇硫酸钠，简称月桂醇硫酸钠，简称K12白色至微黄色粉末，微有特殊气体，易溶白色至微黄色粉末，微有特殊气体，易溶于水，起泡力强，有优良的乳化能力可作于水，起泡力强，有优良的乳化能力可作为发泡剂用。为发泡剂用。CH3(CH2)11OSO3Na，洗手液配方操作步骤洗手液配方操作步骤1 将将ABS-Na 8g，AES 8g，EDTA 0.5g，苯甲酸，苯甲酸
29、 钠适量，加入钠适量，加入200 mL烧杯中，加水至烧杯中，加水至100 mL，在水中溶解，在在水中溶解，在80下恒温下恒温40min，并缓慢搅拌。，并缓慢搅拌。2 冷却至室温，加入香精，用柠檬酸调冷却至室温，加入香精，用柠檬酸调pH=7。3 用氯化钠调节黏度，按市售标准洗涤剂为标准。用氯化钠调节黏度，按市售标准洗涤剂为标准。肥皂肥皂脂肪酸盐脂肪酸盐(钠盐为多钠盐为多)，是一种最古，是一种最古老的表面活性剂，现在仍大量应用于日常生活和老的表面活性剂，现在仍大量应用于日常生活和生产中。肥皂比较容易制造，油脂与碱作用即生生产中。肥皂比较容易制造，油脂与碱作用即生成脂肪酸钠与甘油。成脂肪酸钠与甘油。
30、羧酸盐型阴离子表面活性剂羧酸盐型阴离子表面活性剂(RCOONa)洗涤用的钠皂为硬质肥皂，钾皂为软质肥皂，其洗涤用的钠皂为硬质肥皂，钾皂为软质肥皂，其它二价和三价金属盐为不溶性肥皂，它二价和三价金属盐为不溶性肥皂，pH 7时生成不时生成不溶性游离脂肪酸。所以，肥皂这类表面活性剂溶性游离脂肪酸。所以，肥皂这类表面活性剂不适用不适用于硬水、酸性溶液和海水于硬水、酸性溶液和海水。肥皂除了具有肥皂除了具有清洗清洗作用，还有作用，还有润湿润湿、乳化乳化和和发泡发泡作用，碳链从作用，碳链从 C8 开始能显著降低水的表面张力，开始能显著降低水的表面张力，C14C18 时达到最低值，而且与温度有关，碳链较长的时
31、达到最低值，而且与温度有关，碳链较长的肥皂，在温度较高时才能显著降低表面张力，例如硬肥皂，在温度较高时才能显著降低表面张力，例如硬脂酸肥皂最适宜温度为脂酸肥皂最适宜温度为7080，而椰子油肥皂最好，而椰子油肥皂最好在常温。在常温。硬脂酸钠硬脂酸钠的一个主要应用是在化妆品中作乳化剂。的一个主要应用是在化妆品中作乳化剂。例如，以例如，以雪花膏雪花膏为代表的为代表的W/O型膏霜中，硬脂酸钠型膏霜中，硬脂酸钠是必不可少的乳化剂。是必不可少的乳化剂。在在剃胡膏、洗发膏剃胡膏、洗发膏制备中，硬脂酸钠也为最用的乳制备中，硬脂酸钠也为最用的乳化剂。化剂。此外，一些工业用乳化产品，如此外，一些工业用乳化产品，如
32、油墨清洗剂、奶制油墨清洗剂、奶制品清洗剂品清洗剂等，也常用硬脂酸钠作为等，也常用硬脂酸钠作为O/W型产品的乳型产品的乳化剂。化剂。羧酸盐所存在的羧酸盐所存在的主要缺点主要缺点是，它是一种弱酸是，它是一种弱酸强碱盐，易水解为游离酸，降低其水溶性。强碱盐，易水解为游离酸，降低其水溶性。阴离子表面活性剂的生物降解性阴离子表面活性剂的生物降解性 生物降解性生物降解性是有机化合物因受微生物作用而转是有机化合物因受微生物作用而转化为细胞物质同时分解成可为能源利用的、没化为细胞物质同时分解成可为能源利用的、没有公害的二氧化碳和水等物质的一种性质。生物有公害的二氧化碳和水等物质的一种性质。生物降解性也称为生物
33、分解性能。降解性也称为生物分解性能。完整的降解一般分为三步：a初级降解，母体结构消失，特性发生变化；b次级降解，降解得到的产物不再污染环境；c最终降解，完全转化为CO2、NH3、H2O等。影响表面活性剂降解的因素 自身的结构、微生物、光源、浓度、温度、氧化剂、pH值等降解速度随磺酸基和烷基链末端间的距离的增大而加快，烷基链长在C6C12间最易降解。当阴离子表面活性剂的烷基链带有支链，且支链长度愈接近主链愈难降解。表面活性剂在使用后，其残余量随工业废表面活性剂在使用后，其残余量随工业废水排放至自然环境中。表面活性剂对环境的污水排放至自然环境中。表面活性剂对环境的污染主要通过自然界微生物的生物降解
34、得以消除。染主要通过自然界微生物的生物降解得以消除。因此，使用表面活性剂时应尽可能选容易生物因此，使用表面活性剂时应尽可能选容易生物降解的表面活性剂。降解的表面活性剂。阳离子阳离子表面活性剂正好与表面活性剂正好与阴离子阴离子表面活性剂结构表面活性剂结构相反。如图相反。如图其亲水其亲水基一端是阳离子，故称基一端是阳离子，故称阳离子阳离子表面活性剂，表面活性剂，疏水基疏水基与阴离子类似主要为不同碳与阴离子类似主要为不同碳原子数的碳氢链。原子数的碳氢链。第三节第三节 阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂 1928年，阳离子表面活性剂开始应用，当时用作杀年，阳离子表面活性剂开始应用，当时用作杀菌剂。这类表
35、面活性剂的产量增长较快，品种发展菌剂。这类表面活性剂的产量增长较快，品种发展迅速，应用范围口益广泛迅速，应用范围口益广泛:杀菌剂、腈纶匀染剂、纤维柔软剂、抗静电剂、杀菌剂、腈纶匀染剂、纤维柔软剂、抗静电剂、浮选剂浮选剂目前阳离子表面活性剂的产量还比较小，但其增目前阳离子表面活性剂的产量还比较小，但其增长速度要比阴离子和非离子大得多。长速度要比阴离子和非离子大得多。R-NH2HCl伯胺盐 CH3|R-N-HCl仲胺盐|H CH3|R-N+-CH3Cl-季铵盐|CH3 CH3|R-N-HCl叔胺盐|CH3主要为含氮的主要为含氮的有机衍生物有机衍生物其它含氮等的有机衍生物阳离子表面活性剂的分类阳离子
36、表面活性剂的分类R-NH2HCl伯胺盐 CH3|R-N-HCl仲胺盐|H CH3|R-N-HCl叔胺盐|CH3胺盐型胺盐型该类产物是该类产物是弱酸的盐弱酸的盐，在酸性条件下具有表面活性，在酸性条件下具有表面活性，在在碱性条件下碱性条件下，胺游离出来而失去表面活性，胺游离出来而失去表面活性，因面使它的使用因面使它的使用受到限制受到限制。无杀菌能力无杀菌能力纤维柔软剂纤维柔软剂匀染剂匀染剂浮选剂浮选剂an 四声四声季铵盐型季铵盐型 R1|R2-N+-CH3 X-季铵盐|R3季季铵铵盐与胺盐不同，它在碱性和酸性介质中都能盐与胺盐不同，它在碱性和酸性介质中都能溶解，且离解为带正电荷的表面活性离子。溶解
37、，且离解为带正电荷的表面活性离子。季季铵铵盐盐洗涤能力差洗涤能力差但杀菌能力强，但杀菌能力强，在阳离子表面在阳离子表面活性剂中的地位最为重要，产量也最大。活性剂中的地位最为重要，产量也最大。an 三声三声高级卤代烷与低级叔胺高级卤代烷与低级叔胺水介质水介质60-80oC醇介质醇介质回流回流十二烷基三甲基溴化铵十二烷基三甲基溴化铵 1231-Br十六烷基三甲基溴化铵十六烷基三甲基溴化铵 1631-BrBr-溴溴含苯环的季铵盐含苯环的季铵盐氯化苄氯化苄80-90oC 3h十二烷基二甲基苄基十二烷基二甲基苄基氯氯化铵化铵1227/洁尔灭洁尔灭/TAN高级烷基叔胺与低级卤代烷高级烷基叔胺与低级卤代烷1
38、 洁尔灭洁尔灭1227是一种非氧化性杀菌剂，具有广谱、高效是一种非氧化性杀菌剂，具有广谱、高效的杀菌灭藻能力，并具有一定的分散、渗透作的杀菌灭藻能力，并具有一定的分散、渗透作用和一定的缓蚀作用，因此广泛应用于石油、用和一定的缓蚀作用，因此广泛应用于石油、化工、电力、纺织等行业的循环冷却水系统中化工、电力、纺织等行业的循环冷却水系统中用以控制循环冷却水系统菌藻滋生。用以控制循环冷却水系统菌藻滋生。十二烷基二甲基苄基十二烷基二甲基苄基氯氯化铵化铵1227/洁尔灭洁尔灭/TAN新洁尔灭新洁尔灭低级叔胺与高级卤代烷低级叔胺与高级卤代烷性能更为优异的杀菌剂性能更为优异的杀菌剂十二烷基二甲基苄基十二烷基二
39、甲基苄基溴溴化铵化铵阳离子活性剂阳离子活性剂1227易溶于水，稳定性良好，能耐热、易溶于水，稳定性良好，能耐热、耐光、耐压、无挥发性耐光、耐压、无挥发性但所带离子性与但所带离子性与阴离子表面阴离子表面活性剂活性剂恰好相反恰好相反所以二者不能与阴离子表面活性混在一起使用，若混合，所以二者不能与阴离子表面活性混在一起使用，若混合，则产生沉淀并失去效能。则产生沉淀并失去效能。阳离子表面活性剂的应用阳离子表面活性剂的应用1 消毒杀菌消毒杀菌2 腈纶匀染剂腈纶匀染剂3 抗静电剂抗静电剂4 矿物浮选剂矿物浮选剂5 相转移催化剂相转移催化剂6 织物柔软剂织物柔软剂第四节第四节 非离子表面活性剂非离子表面活性
40、剂非离子型表面活性剂非离子型表面活性剂在水溶液中在水溶液中不电离不电离其亲水基主要是由具有一定数量的其亲水基主要是由具有一定数量的含氧基团含氧基团（醚基（醚基或羟基）或羟基）与水构与水构成氢成氢键实现溶解的一类表面活性剂键实现溶解的一类表面活性剂正是这一特点决定了非离子型表面活性剂在正是这一特点决定了非离子型表面活性剂在某些方面比某些方面比离子型表面活性剂离子型表面活性剂优越优越什么是什么是非离子性表面活性剂非离子性表面活性剂呢？呢？非离子表面活性剂非离子表面活性剂非离子表面活性剂非离子表面活性剂特点特点1234567多元醇型多元醇型 聚乙二醇型聚乙二醇型分分类类1 脂肪醇聚氧乙烯醚脂肪醇聚氧
41、乙烯醚环氧乙烷环氧乙烷平平加平平加2 烷基酚烷基酚聚氧乙烯聚氧乙烯醚醚壬基壬基酚酚聚氧乙烯聚氧乙烯醚醚OP-103 聚氧乙烯聚氧乙烯烷基烷基酰醇胺酰醇胺RCO-NH-(CH2CH2O)n-HRCO-NH-CH2CH2-OH尼诺尔尼诺尔 4 脂肪酸脂肪酸聚氧乙烯聚氧乙烯烷烷酯酯R-COO-(CH2CH2O)n-H5 聚氧乙烯聚氧乙烯烷基烷基胺胺6 多元醇多元醇表面活性剂表面活性剂单硬脂酸单硬脂酸甘油甘油酯酯季戊四醇季戊四醇酯酯失水山梨醇失水山梨醇酯酯非离子表面活性剂的性质非离子表面活性剂的性质 亲油亲油|亲水亲水 HLB值 0 1 3 6 7 8 10 12 13 15 18 20|消泡|润湿剂
42、|增溶剂|石蜡 W/O乳化剂乳化剂|去污|聚乙二醇|渗透作用|O/W 乳化剂乳化剂|生物降解性生物降解性 毒性毒性浊点及亲水性浊点及亲水性+H2O1 脂肪醇脂肪醇聚氧乙烯基聚氧乙烯基醚醚 AEOC12H25OH 平平加平平加 OC12H25O-(CH2CH2O)n-H NaOH催化催化150180oCPeregal O 乳白色或米黄色软膏状，遇冷即冷冻。乳白色或米黄色软膏状，遇冷即冷冻。平平加：平平加：易溶于水，在易溶于水，在硬水硬水、酸酸或或碱碱中不起变化而稳定中不起变化而稳定，是一种优良扩散剂。有很强的，是一种优良扩散剂。有很强的扩散扩散能力。能力。对各种纤维无结合能力，所以应用后亦易洗去
43、。对各种纤维无结合能力，所以应用后亦易洗去。有有润湿润湿力，并能发生泡沫。力，并能发生泡沫。对直接染料和还原染料有很高的亲和力，对直接染料和还原染料有很高的亲和力，起起缓染缓染作用；有作用；有剥色剥色能力。能力。缺点：缺点：起泡力差和只能制成液体或半固体状。起泡力差和只能制成液体或半固体状。1 作扩散剂作扩散剂 2 匀染剂匀染剂 3 剥色助剂剥色助剂 4 半防染剂半防染剂5 防白助剂防白助剂 6 增艳剂增艳剂 7 净洗剂净洗剂 8 防静电剂防静电剂 9 乳化剂乳化剂用途：用途：2 烷基酚烷基酚聚氧乙烯基聚氧乙烯基醚醚1 烷基酚的制备烷基酚的制备OP-101 与烯烃反应与烯烃反应2 与卤代烷反应
44、与卤代烷反应nn=16 油溶性油溶性 n 8 水溶性，浊点水溶性，浊点50oCn=89 润湿性、去污力、乳化性润湿性、去污力、乳化性 能皆佳能皆佳 n 10 润湿性、去污力下降，浊润湿性、去污力下降，浊 点升高点升高特点特点化学性质化学性质稳定稳定耐酸碱耐酸碱耐高温耐高温耐氧化剂耐氧化剂不易生物降解不易生物降解渗透剂渗透剂乳化剂乳化剂洗涤剂洗涤剂剥色剂剥色剂3 脂肪脂肪胺胺聚氧乙烯聚氧乙烯RNH2 NaOH催化催化4 硬脂酸聚氧乙烯酯硬脂酸聚氧乙烯酯R-COO-(CH2CH2O)n-H1 脂肪酸与脂肪酸与环氧乙烷环氧乙烷反应反应2 脂肪酸与脂肪酸与聚乙二醇聚乙二醇反应反应n HO-CH2CH2
45、-OH乙二醇乙二醇HO-(CH2CH2O)n-H聚乙二醇聚乙二醇渗透性渗透性去污能力去污能力较差较差低泡低泡易生物降解易生物降解乳化剂乳化剂分散剂分散剂纤维整理剂纤维整理剂染色助剂染色助剂不耐酸碱不耐酸碱不耐高温不耐高温4 脂肪酸失水山梨醇酯脂肪酸失水山梨醇酯H2SO4，140oC-H2O山梨醇山梨醇1，4失水山梨醇失水山梨醇单酯单酯双酯双酯三酯三酯Span系列系列抗静电剂、润滑剂抗静电剂、润滑剂Twen系列系列蔗糖蔗糖脂肪酸酯脂肪酸酯食品、化妆品食品、化妆品第五节第五节 两性表面活性剂两性表面活性剂广义地说：广义地说：所谓两性表面活性剂，是指同时具有两所谓两性表面活性剂，是指同时具有两种离子
46、性质的表面活性剂。种离子性质的表面活性剂。通常所说通常所说的两性表面活性剂，是指由的两性表面活性剂，是指由阴离子阴离子和和阳阳离子离子所组成的表面活性剂。换言之，单就两性表所组成的表面活性剂。换言之，单就两性表面活性剂结构来讲，在亲水基一端既有面活性剂结构来讲，在亲水基一端既有阳离子阳离子(+)也有也有阴离子阴离子(-)。1 两性表面活性剂的特性两性表面活性剂的特性4 耐水硬性和耐高浓度电解质性耐水硬性和耐高浓度电解质性2 可以和所有其他类型的表面活性剂复配可以和所有其他类型的表面活性剂复配3 毒性低、对皮肤眼睛刺激性小毒性低、对皮肤眼睛刺激性小1 具有等电点具有等电点5良好的生物降解性良好的
47、生物降解性两性表面活性剂的等电点两性表面活性剂的等电点pH 4阳离子阳离子表面活性剂表面活性剂阴离子阴离子表面活性剂表面活性剂1 按整体化学结构分类按整体化学结构分类1 甜菜碱型甜菜碱型阴离子阴离子部分还可以是磺酸基、硫酸酯基部分还可以是磺酸基、硫酸酯基阳离子阳离子部分还可以是磷、硫部分还可以是磷、硫2 两性表面活性剂的分类两性表面活性剂的分类甜菜碱型甜菜碱型表面活性剂，加水能呈透明溶液，泡沫表面活性剂，加水能呈透明溶液，泡沫多去污力好。可看成是两性表面活性剂的代表。多去污力好。可看成是两性表面活性剂的代表。最大的特点最大的特点是无论是在酸性、中性或碱性都易溶于是无论是在酸性、中性或碱性都易溶
48、于水。即使在等电点也无沉淀，且在任何水。即使在等电点也无沉淀，且在任何pH值时均可值时均可使用。使用。甜菜碱型表面活性剂甜菜碱型表面活性剂2 咪唑啉型咪唑啉型属于甜菜碱型属于甜菜碱型 具有其他表面活性具有其他表面活性剂无可比拟的剂无可比拟的温和温和性质性质，对皮肤、眼，对皮肤、眼睛刺激极小，无过睛刺激极小，无过敏反应。敏反应。多用于高档、专多用于高档、专用的洗发香波，而用的洗发香波，而且在婴儿用品上前且在婴儿用品上前景广阔。景广阔。3 氨基酸型氨基酸型特点是：特点是：对环境和生物体的安全性高，对环境和生物体的安全性高，对皮肤和头发有亲和性，前景最好的对皮肤和头发有亲和性，前景最好的是对安全性要
49、求极高的化妆品。是对安全性要求极高的化妆品。4 氧化胺型氧化胺型增泡、稳泡作用明显增泡、稳泡作用明显复配时能降低刺激性复配时能降低刺激性特点是：特点是：两性两性表面活性剂表面活性剂的应用的应用1 洗涤剂及香波组分洗涤剂及香波组分2 杀菌剂杀菌剂3 纤维柔软剂纤维柔软剂 4 缩绒剂缩绒剂5 抗静电剂抗静电剂6 金属防锈金属防锈7 电镀助剂电镀助剂一、一、碳氟表面活性剂碳氟表面活性剂 含含氟氟表面活性剂是指碳氢链中表面活性剂是指碳氢链中氢原子氢原子被被氟氟取代了的表面活性剂。取代了的表面活性剂。氢原子氢原子可以部分被可以部分被氟氟原子取代，也可全部原子取代，也可全部被被氟氟原子取代，后者称为原子取
50、代，后者称为全氟全氟表面活性剂。表面活性剂。这类表面活性剂性能特殊，具有这类表面活性剂性能特殊，具有憎水憎水、憎憎油油的双重特性，降低表面张力的能力极为显的双重特性，降低表面张力的能力极为显著，其应用越来越引人注目。著，其应用越来越引人注目。第六节第六节 其他表面活性剂其他表面活性剂1 化学稳定性和热稳定性能好化学稳定性和热稳定性能好1 碳氟表面活性剂的性质碳氟表面活性剂的性质耐高温耐高温耐强酸、强碱耐强酸、强碱甚至强氧化剂也不能将其破坏甚至强氧化剂也不能将其破坏2 溶解性溶解性全氟全氟表面活性剂不但能降低表面活性剂不但能降低水水的表面张力的表面张力 氟氟表面活性剂具有表面活性剂具有高熔点高熔