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1、第二章第二章 表面活性剂表面活性剂第一节第一节 概述概述 第二节第二节 表面活性剂的重要作用表面活性剂的重要作用第三节第三节 表面活性剂的制备表面活性剂的制备 第四节第四节 表面活性剂在工业中的应用表面活性剂在工业中的应用第五节第五节 表面活性剂发展趋势表面活性剂发展趋势第一节、概述第一节、概述n n表面活性剂是一大类有机化合物，它们的性质极具表面活性剂是一大类有机化合物，它们的性质极具表面活性剂是一大类有机化合物，它们的性质极具表面活性剂是一大类有机化合物，它们的性质极具特色，应用极为灵活、广泛，有很大的实用价值和特色，应用极为灵活、广泛，有很大的实用价值和特色，应用极为灵活、广泛，有很大的
2、实用价值和特色，应用极为灵活、广泛，有很大的实用价值和理论意义。理论意义。理论意义。理论意义。n n最早的表面活性剂最早的表面活性剂最早的表面活性剂最早的表面活性剂肥皂肥皂肥皂肥皂n n冰淇淋是我们最喜爱的食物；有了洗涤剂我们的生冰淇淋是我们最喜爱的食物；有了洗涤剂我们的生冰淇淋是我们最喜爱的食物；有了洗涤剂我们的生冰淇淋是我们最喜爱的食物；有了洗涤剂我们的生活才能如此美好。若没有表面活性剂，这两样东西活才能如此美好。若没有表面活性剂，这两样东西活才能如此美好。若没有表面活性剂，这两样东西活才能如此美好。若没有表面活性剂，这两样东西都不会有。这真是太可悲了。但是，如果真的没有都不会有。这真是太
3、可悲了。但是，如果真的没有都不会有。这真是太可悲了。但是，如果真的没有都不会有。这真是太可悲了。但是，如果真的没有了表面活性剂，也不会有人为没有冰淇淋和洗涤剂了表面活性剂，也不会有人为没有冰淇淋和洗涤剂了表面活性剂，也不会有人为没有冰淇淋和洗涤剂了表面活性剂，也不会有人为没有冰淇淋和洗涤剂而哭泣。因为没有表面活性剂，人也没有了。而哭泣。因为没有表面活性剂，人也没有了。而哭泣。因为没有表面活性剂，人也没有了。而哭泣。因为没有表面活性剂，人也没有了。英国著名界面化学家英国著名界面化学家英国著名界面化学家英国著名界面化学家CkintCkintn n表面活性剂一词来自英文表面活性剂一词来自英文表面活性
4、剂一词来自英文表面活性剂一词来自英文surfactantsurfactant。它实际上。它实际上。它实际上。它实际上是短语是短语是短语是短语surface active agentsurface active agent的缩合词。它还有的缩合词。它还有的缩合词。它还有的缩合词。它还有一个名字叫做一个名字叫做一个名字叫做一个名字叫做tensidetenside。n n表面活性剂是这样一种物质，它活跃于表面和表面活性剂是这样一种物质，它活跃于表面和表面活性剂是这样一种物质，它活跃于表面和表面活性剂是这样一种物质，它活跃于表面和界面上，具有极高的界面上，具有极高的界面上，具有极高的界面上，具有极高的
5、降低表、界面张力降低表、界面张力降低表、界面张力降低表、界面张力的能力的能力的能力的能力和效率；在一定浓度以上的溶液中形成分子有和效率；在一定浓度以上的溶液中形成分子有和效率；在一定浓度以上的溶液中形成分子有和效率；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能序组合体，从而具有一系列应用功能序组合体，从而具有一系列应用功能序组合体，从而具有一系列应用功能。一、定义一、定义n n不论表面活性剂属于何种类型，都是由性质不同的不论表面活性剂属于何种类型，都是由性质不同的不论表面活性剂属于何种类型，都是由性质不同的不论表面活性剂属于何种类型，都是由性质不同的两部分组成。两部分组成。
6、两部分组成。两部分组成。部分是由疏水亲油的碳氢链组成的部分是由疏水亲油的碳氢链组成的部分是由疏水亲油的碳氢链组成的部分是由疏水亲油的碳氢链组成的非极性基团，另一部分为亲水疏油的极性基。这两非极性基团，另一部分为亲水疏油的极性基。这两非极性基团，另一部分为亲水疏油的极性基。这两非极性基团，另一部分为亲水疏油的极性基。这两部分分别处于表面活性剂分子的两端。为不对称的部分分别处于表面活性剂分子的两端。为不对称的部分分别处于表面活性剂分子的两端。为不对称的部分分别处于表面活性剂分子的两端。为不对称的分子结构。分子结构。分子结构。分子结构。二、表面活性剂的结构二、表面活性剂的结构两亲分子示意图两亲分子示
7、意图 亲油基一般由长链烃构成，结构上的差别较小，一般包括下列结构：直链烷烃（C8-C20）；支链烷烃（C8-C20）；烷基苯基；烷基萘基；硅氧烷基；含卤烷基。常见的亲水基团：羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，也可是羟基、酰胺基、醚键等。亲水基团的种类较多，差别较大，表面活性剂的性质在很大程度与亲水基团的不同有关。三、表面和界面(surface and interface)界面是指两相接触的约几个分子厚度的过渡区，若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。常见的界面有：气-液界面，气-固界面，液-液界面，液-固界面，固-固界面。严格讲表面应是液体和固体与其饱和蒸气之间的界面，但习惯上把液体或固体
8、与空气的界面称为液体或固体的表面。(一)常见的界面有：1.气-液界面2.气-固界面3.液-液界面4.液-固界面5.固-固界面(二)界面现象的本质3 对于单组分体系，这种特性主要来自于同一对于单组分体系，这种特性主要来自于同一物质在不同相中的物质在不同相中的密度不同密度不同；对于多组分体系，则特性来自于界面层的组对于多组分体系，则特性来自于界面层的组成与任一相的组成均不相同。成与任一相的组成均不相同。1 1 体相内部分子体相内部分子2 2 处在界面层的分子处在界面层的分子二种情况：二种情况：例：液体及其蒸气组成的表面。液体内部分子所受的力可以彼此抵销，但表面分子受到体相分子的拉力大，受到气相分子
9、的拉力小（因为气相密度低），所以表面分子受到被拉入体相的作用力。这种作用力使表面有自动收缩到最小的趋势，并使表面层显示出一些独特性质，如表面张力、表面吸附、毛细现象、过饱和状态等。1比表面（specific surface area）比表面通常用来表示物质分散的程度，有两种常用的表示方法：一种是单位质量的固体所具有的表面积；另一种是单位体积固体所具有的表面积。即：式中，m和V分别为固体的质量和体积，A为其表面积。2.表面张力（surface tension）在两相(特别是气-液)界面上，处处存在着一种张力，它垂直与表面的边界，指向液体方向并与表面相切。将一含有一个活动边框的金属线框架放在肥皂液
10、中，然后取出悬挂，活动边在下面。由于金属框上的肥皂膜的表面张力作用，可滑动的边会被向上拉，直至顶部。把作用于单位边界线上的这种力称为表面张力，用g 表示，单位是Nm-1。表面张力（surface tension）如果在金属线框中间系一线圈，一起浸入肥皂液中，然后取出，上面形成一液膜。(a)(b)由于以线圈为边界的两边表面张力大小相等方向相反，所以线圈成任意形状可在液膜上移动，见(a)图。如果刺破线圈中央的液膜，线圈内侧张力消失，外侧表面张力立即将线圈绷成一个圆形，见(b)图，清楚的显示出表面张力的存在。3影响表面张力的因素（1）分子间相互作用力的影响（2）温度的影响 温度升高，表面张力下降。（
11、3）压力的影响 表面张力一般随表面张力一般随压力的增加而下降压力的增加而下降。因为压力增加，气相密度。因为压力增加，气相密度增加，表面分子受力不均匀性略有好转。另外，若是气相中有增加，表面分子受力不均匀性略有好转。另外，若是气相中有别的物质，则压力增加，促使表面吸附增加，气体溶解度增加，别的物质，则压力增加，促使表面吸附增加，气体溶解度增加，也使表面张力下降。也使表面张力下降。对纯液体或纯固体，表面张力决定于分子间形成的化学键能的大小，一般化学键越强，表面张力越大。两种液体间的界面张力，界于两种液体表面张力之间。(金属键)(离子键)(极性共价键)(非极性共价键)(三)表面活性剂溶液 能使水的表
12、面张力明显降低的溶质称为表面活性物质。这种物质通常含有亲水的极性基团和憎水的非极性碳链或碳环有机化合物。亲水基团进入水中，憎水基团企图离开水而指向空气，在界面定向排列。表面活性物质的表面浓度大于本体浓度。非极性成分愈大，表面活性也愈大。n n溶质在水中的三种类型：溶质在水中的三种类型：水溶液的表面张力与溶水溶液的表面张力与溶质浓度的几种典型关系质浓度的几种典型关系n n曲线曲线A中的溶质称之为中的溶质称之为非表面活性物质。非表面活性物质。n n曲线曲线B的溶质被称为表的溶质被称为表面活性物质。面活性物质。n n曲线曲线C中的溶质称之为中的溶质称之为表面活性剂。表面活性剂。水溶液的表面张力与溶水
13、溶液的表面张力与溶质浓度的几种典型关系质浓度的几种典型关系n n表面活性剂的分类方法有以下几种：表面活性剂的分类方法有以下几种：表面活性剂的分类方法有以下几种：表面活性剂的分类方法有以下几种：1 1、按表面活性剂在水溶液中、按表面活性剂在水溶液中、按表面活性剂在水溶液中、按表面活性剂在水溶液中能否解离及解离后所带能否解离及解离后所带能否解离及解离后所带能否解离及解离后所带电荷类型电荷类型电荷类型电荷类型：非离子型、阴离子型、阳离子型和两性：非离子型、阴离子型、阳离子型和两性：非离子型、阴离子型、阳离子型和两性：非离子型、阴离子型、阳离子型和两性离子性；离子性；离子性；离子性；2 2、按表面活性
14、剂在、按表面活性剂在、按表面活性剂在、按表面活性剂在水和油中的溶解性类型：水和油中的溶解性类型：水和油中的溶解性类型：水和油中的溶解性类型：水溶性水溶性水溶性水溶性和油溶性表面活性剂；和油溶性表面活性剂；和油溶性表面活性剂；和油溶性表面活性剂；3 3、按、按、按、按分子量分类分子量分类分子量分类分子量分类：分子量大于：分子量大于：分子量大于：分子量大于10104 4者称为高分子表者称为高分子表者称为高分子表者称为高分子表面活性剂；分子量在面活性剂；分子量在面活性剂；分子量在面活性剂；分子量在10103 310104 4者称为中分子量表面活者称为中分子量表面活者称为中分子量表面活者称为中分子量表
15、面活性剂；分子量在性剂；分子量在性剂；分子量在性剂；分子量在10102 2l0l03 3者称为低分子量表面活性剂。者称为低分子量表面活性剂。者称为低分子量表面活性剂。者称为低分子量表面活性剂。四、表面活性剂的分类四、表面活性剂的分类阴离子表面活性剂RCOONa羧酸盐R-OSO3Na 硫酸酯盐R-SO3Na磺酸盐R-OPO3Na2磷酸酯盐n n阴离子型表面活性剂是具有阴离子亲水性基团的表面阴离子型表面活性剂是具有阴离子亲水性基团的表面阴离子型表面活性剂是具有阴离子亲水性基团的表面阴离子型表面活性剂是具有阴离子亲水性基团的表面活性剂。它们在整个表面活性剂生产中占有相当大的活性剂。它们在整个表面活性
16、剂生产中占有相当大的活性剂。它们在整个表面活性剂生产中占有相当大的活性剂。它们在整个表面活性剂生产中占有相当大的比重，据统计，世界表面活性剂总产量的比重，据统计，世界表面活性剂总产量的比重，据统计，世界表面活性剂总产量的比重，据统计，世界表面活性剂总产量的40%40%属于这属于这属于这属于这一类。一类。一类。一类。阳离子表面活性剂n阳离子表面活性剂其亲水基一端是阳离子，故常称之为阳离子表面活性剂其亲水基一端是阳离子，故常称之为“逆性肥皂逆性肥皂”或或“阳性皂阳性皂”。阳离子表面活性剂水溶液，大多呈酸性。而阴离子表。阳离子表面活性剂水溶液，大多呈酸性。而阴离子表面活性剂水溶液，一般为中性或碱性。
17、面活性剂水溶液，一般为中性或碱性。CH3|R-N+-CH3Cl-季胺盐|CH3CH3|R-N-HCl叔胺盐|CH3R-NH2HCl伯胺盐CH3|R-N-HCl仲胺盐|H两性表面活性剂R-NHCH2-CH2COOH氨基酸型CH3|R-N+-CH2COO-甜菜碱型|CH3n n甜菜碱型表面活性剂，加水能呈透明溶液，泡沫多，去甜菜碱型表面活性剂，加水能呈透明溶液，泡沫多，去甜菜碱型表面活性剂，加水能呈透明溶液，泡沫多，去甜菜碱型表面活性剂，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。污力好。可看成是两性表面活性剂的代表。污力好。可看成是两性表面活性剂的代表。污力好。可看成是两性
18、表面活性剂的代表。n n甜菜碱型两性表面活性剂与氨基酸型两性表面活性剂最甜菜碱型两性表面活性剂与氨基酸型两性表面活性剂最甜菜碱型两性表面活性剂与氨基酸型两性表面活性剂最甜菜碱型两性表面活性剂与氨基酸型两性表面活性剂最大的差别是前者无论是在酸性、中性或碱性都易溶于水。大的差别是前者无论是在酸性、中性或碱性都易溶于水。大的差别是前者无论是在酸性、中性或碱性都易溶于水。大的差别是前者无论是在酸性、中性或碱性都易溶于水。即使在等电点也无沉淀，且在任何即使在等电点也无沉淀，且在任何即使在等电点也无沉淀，且在任何即使在等电点也无沉淀，且在任何pHpH值时均可值时均可值时均可值时均可使用。使用。使用。使用。
19、R-(C6H4)-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n n非离子型表面活性剂在水溶液中不电离，其亲水基主要非离子型表面活性剂在水溶液中不电离，其亲水基主要非离子型表面活性剂在水溶液中不电离，其亲水基主要非离子型表面活性剂在水溶液中不电离，其亲水基主要是由具有一定数量的含氧基团。正是这一特点决定了非离是由具有一定数量的含氧基团。正是这一特点决定了非离是由具有一定数量的含氧基团。正是这一特点决定了非离是由具有一
20、定数量的含氧基团。正是这一特点决定了非离子型表面活性剂在某些方面比离子型表面活性剂优越。子型表面活性剂在某些方面比离子型表面活性剂优越。子型表面活性剂在某些方面比离子型表面活性剂优越。子型表面活性剂在某些方面比离子型表面活性剂优越。特种表面活性剂是指含有氟、硅、磷和硼等元特种表面活性剂是指含有氟、硅、磷和硼等元特种表面活性剂是指含有氟、硅、磷和硼等元特种表面活性剂是指含有氟、硅、磷和硼等元素的表面活性剂。素的表面活性剂。素的表面活性剂。素的表面活性剂。特种表面活性剂特种表面活性剂五、表面活性剂效率和有效值表面活性剂效率 使水的表面张力明显降低所需要的表面活性剂的浓度。显然，所需浓度愈低，表面活
21、性剂的性能愈好。表面活性剂有效值 能够把水的表面张力降低到的最小值。显然，能把水的表面张力降得愈低，该表面活性剂愈有效。效率有效值六六 表面活性剂的特点表面活性剂的特点1双亲性双亲性 表面活性剂既含有亲水性的极性基团，表面活性剂既含有亲水性的极性基团，又含有亲油性的非极性基团，故表面活性剂又含有亲油性的非极性基团，故表面活性剂同时具有亲水性和亲油性。同时具有亲水性和亲油性。2溶解性溶解性 至少应溶于液相中的某一相。至少应溶于液相中的某一相。克拉夫特点（克拉夫特点（Krafft point）油溶性和水溶性离子型表面活性剂在温度较低时溶解度很小，但随温度升高而逐渐增加，当到达某一特定温度时，溶解度
22、急剧陡升，把该温度称为克拉夫特点随碳原子数增加，克拉夫特点升高。非离子型表面活性剂，在水溶液中的浓度随温度上非离子型表面活性剂，在水溶液中的浓度随温度上升而降低在升至一定温度值时出现浑浊，经放置或升而降低在升至一定温度值时出现浑浊，经放置或离心可得到两个液相，这个温度被称之为该表面活离心可得到两个液相，这个温度被称之为该表面活性剂的浊点性剂的浊点浊点（浊点（Cloud piont）n n3 3界面定向排列：表面活界面定向排列：表面活界面定向排列：表面活界面定向排列：表面活性剂分子在其水溶液中很性剂分子在其水溶液中很性剂分子在其水溶液中很性剂分子在其水溶液中很容易被吸附于气容易被吸附于气容易被吸
23、附于气容易被吸附于气-水水水水(或油或油或油或油-水水水水)界面上形成独特的定向界面上形成独特的定向界面上形成独特的定向界面上形成独特的定向排列的单分子膜。排列的单分子膜。排列的单分子膜。排列的单分子膜。4 4 形成胶束形成胶束形成胶束形成胶束 (micelle)(micelle)：表：表：表：表面活性剂在溶液中超面活性剂在溶液中超面活性剂在溶液中超面活性剂在溶液中超过某一特定浓度时过某一特定浓度时过某一特定浓度时过某一特定浓度时（界面吸附达饱和）（界面吸附达饱和）（界面吸附达饱和）（界面吸附达饱和）可通过碳氢键的疏水可通过碳氢键的疏水可通过碳氢键的疏水可通过碳氢键的疏水作用（作用（作用（作用
24、（Hydrophobic Hydrophobic InteractionInteraction）或）或）或）或“疏水疏水疏水疏水效应效应效应效应”缔合成胶团缔合成胶团缔合成胶团缔合成胶团 。表面活性剂在其溶液表面的定表面活性剂在其溶液表面的定向吸附和在溶液内部形成胶团向吸附和在溶液内部形成胶团 形成的胶束可呈现棒状、层状或球状等多种形状。临界胶束浓度(critical micelle concentration)开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。继续增加活性剂浓度，表面张力不再降低，而体相中的胶束不断增多、增大。七、亲水亲油平衡(hydrophile-lipophile balance)
25、Griffin提出了用一个相对的值即HLB值来表示表面活性物质的亲水性。HLB值从0 至 40。亲水性从弱到强。对非离子型的表面活性剂，HLB的计算公式为：HLB值=亲水基质量亲水基质量+憎水基质量100/5例如：石蜡无亲水基，所以HLB=0 聚乙二醇，全部是亲水基，HLB=20。其余非离子型表面活性剂的HLB值介于020之间。离子型表面活性剂离子型表面活性剂的计算公式：的计算公式：HLB=H-L+7式中：式中：H为亲水基活性值，为亲水基活性值，L为亲油基活性值为亲油基活性值纯月桂基硫酸钠纯月桂基硫酸钠 阴离子阴离子 40 计算计算HLB（混合表面活性剂、加和性）（混合表面活性剂、加和性）HL
26、Bab=（HLBaWa+HLBb Wb）/（Wa+Wb）HLB值 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20|石蜡 W/O乳化剂 润湿剂 洗涤剂 增溶剂|聚乙二醇 O/W乳化剂第二节表面活性剂的重要作用主要有五个方面：1.润湿作用 表面活性剂可以降低液体表面张力，改变接触角的大小，从而达到所需的目的。例如，要农药润湿带蜡的植物表面，要在农药中加表面活性剂，使接触角小于90；如果要制造防水材料，就要在表面涂憎水的表面活性剂，使接触角大于90。接触角(contact angle)接触角的示意图：在气、液、固三相交界点，气-液与气-固界面张力之间的夹角称为接触角，通常用q表示。g1-gg
27、1-Sgs-g液体的铺展 一种液体能否在另一种不互溶的液体上铺展，取决于两种液体本身的表面张力和两种液体之间的界面张力。一般说，铺展后，表面自由能下降，则这种铺展是自发的。大多数表面自由能较低的有机物可以在表面自由能较高的水面上铺展。表面活性剂的重要作用2.起泡作用 “泡”就是由液体薄膜包围着气体。这种表面活性剂称为起泡剂。也有时要使用消泡剂，在制糖、制中药过程中泡沫太多，要加入适当的表面活性剂降低薄膜强度，消除气泡，防止事故。表面活性剂的重要作用3.增溶作用 非极性有机物如苯在水中溶解度很小，加入油酸钠等表面活性剂后，苯在水中的溶解度大大增加，这称为增溶作用。4.乳化作用 一种或几种液体以大
28、于10-7m直径的液珠分散在另一不相混溶的液体之中形成的粗分散体系称为乳状液。要使它稳定存在必须加乳化剂。根据乳化剂结构的不同可以形成以水为连续相的水包油乳状液(O/W)，或以油为连续相的油包水乳状液(W/O)。去污过程可用示意图说明：A.水的表面张力大，对油污润湿性能差，不容易把油污洗掉。5.洗涤作用B.加入表面活性剂后，憎水基团朝向织物表面和吸附在污垢上，使污垢逐步脱离表面。C.污垢悬在水中或随泡沫浮到水面后被去除，洁净表面被活性剂分子占领。6浮游选矿 首先将粗矿磨碎，倾入浮选池中。在池水中加入捕集剂和起泡剂等表面活性剂。不含矿石的泥砂、岩石留在池底，定时清除。当矿砂表面有5%被捕集剂覆盖
29、时，就使表面产生憎水性，它会附在气泡上一起升到液面，便于收集。一、阴离子型表面活性剂的制备一、阴离子型表面活性剂的制备一、阴离子型表面活性剂的制备一、阴离子型表面活性剂的制备1 1 羧酸盐型羧酸盐型羧酸盐型羧酸盐型脂肪族羧酸盐脂肪族羧酸盐脂肪族羧酸盐脂肪族羧酸盐(通式通式 RCOOM)RCOOM)典型产品：肥皂（高级脂肪酸的碱金属盐类）。典型产品：肥皂（高级脂肪酸的碱金属盐类）。制备肥皂的皂化反应如下制备肥皂的皂化反应如下：第三节第三节 表面活性剂的制备表面活性剂的制备 烷基磺胺羧酸烷基磺胺羧酸（R1CH2SO2NHR2COOM）典型产品：典型产品：M65M65助剂。助剂。反应过程如下：反应过
30、程如下：用用作作浸浸水水助助剂剂，可可促促进进皮皮张张浸浸软软、浸浸透透，可可乳乳化化皮皮张张表表面面的的油油脂脂。是是制制备备合合成成皮皮革革加加脂脂剂剂的的常用乳化剂。常用乳化剂。n n脂肪酰脂肪酰-肽缩合物肽缩合物由脂肪酰氯与蛋白质水解产物缩聚得到。代表由脂肪酰氯与蛋白质水解产物缩聚得到。代表性物质：月桂酰肌氨酸钠和雷米帮性物质：月桂酰肌氨酸钠和雷米帮A A。前者由。前者由月桂酰氯与肌氨酸钠缩合制得：月桂酰氯与肌氨酸钠缩合制得：雷米帮雷米帮A A（623623洗涤剂），学名为油酰氨基酸钠，洗涤剂），学名为油酰氨基酸钠，是由油酰氯与蛋白质水解产物（氨基酸）经缩是由油酰氯与蛋白质水解产物（氨
31、基酸）经缩合得到的酰胺化合物。合得到的酰胺化合物。2 硫酸酯盐型硫酸酯盐型通式：通式：通式：通式：ROSOROSO3 3MM（烃基中的碳数为（烃基中的碳数为818818）。）。典型产品：典型产品：典型产品：典型产品：十二烷基硫酸钠（或月桂醇硫酸钠）十二烷基硫酸钠（或月桂醇硫酸钠）硫酸化脂肪醇硫酸化脂肪醇硫酸化脂肪醇硫酸化脂肪醇 由高级脂肪醇（由高级脂肪醇（C C1212CC1818）经硫酸）经硫酸化、碱中和制得，反应原理如下：化、碱中和制得，反应原理如下：硫酸化烯烃和硫酸化不饱和脂肪醇硫酸化烯烃和硫酸化不饱和脂肪醇硫酸化烯烃和硫酸化不饱和脂肪醇硫酸化烯烃和硫酸化不饱和脂肪醇石油中的石油中的-烯
32、烃或石油裂解烯烃硫酸化后烯烃或石油裂解烯烃硫酸化后硫酸化油硫酸化油硫酸化油硫酸化油（硫酸化脂肪酸、硫酸化脂肪酸酯）（硫酸化脂肪酸、硫酸化脂肪酸酯）天然天然不饱和油脂或不饱和蜡不饱和油脂或不饱和蜡经硫酸化再中和所得经硫酸化再中和所得的物质硫酸化蓖麻油：的物质硫酸化蓖麻油：“土耳其红油土耳其红油”具有优良的乳化力和渗透力，遇硬水不易沉淀。脂肪醇（或烃基酚）聚氧乙烯醚硫酸盐脂肪醇（或烃基酚）聚氧乙烯醚硫酸盐脂肪醇（或烃基酚）聚氧乙烯醚硫酸盐脂肪醇（或烃基酚）聚氧乙烯醚硫酸盐 脂肪醇脂肪醇（或烃基酚）先与环氧乙烷（或环氧丙烷）聚（或烃基酚）先与环氧乙烷（或环氧丙烷）聚氧乙烯化（烷氧基化），然后硫酸化制
33、得。氧乙烯化（烷氧基化），然后硫酸化制得。易溶于水，具有优良的去污、乳化、发泡性能和抗硬水性能。3 磺酸盐型（磺酸盐型（通式RSO3M）是一种用量最大的阴离子表面活性剂。是一种用量最大的阴离子表面活性剂。烷基芳基磺酸盐烷基芳基磺酸盐烷基芳基磺酸盐烷基芳基磺酸盐 典型产品：典型产品：十二烷基苯磺酸钠十二烷基苯磺酸钠十二烷基苯磺酸钠十二烷基苯磺酸钠 其产量约占全部阴离子型的其产量约占全部阴离子型的80%80%，一般通过丙烯、苯等合成：三氯化铝作催化剂一般通过丙烯、苯等合成：三氯化铝作催化剂 扩散剂扩散剂扩散剂扩散剂N N（扩散剂（扩散剂NNONNO，亚甲基双萘磺酸钠）：，亚甲基双萘磺酸钠）：德国德
34、国BASFBASF的的TamolNNOLTamolNNOL的结构类似。的结构类似。烷基磺酸盐烷基磺酸盐烷基磺酸盐烷基磺酸盐 混合饱和烃的磺酸盐，饱和烃链长一混合饱和烃的磺酸盐，饱和烃链长一般控制在般控制在C C1313CC2020。生产方法如下：。生产方法如下：a.a.磺氯化磺氯化b.b.磺氧化磺氧化 c.c.以溶解氧、游离基、紫外线或以溶解氧、游离基、紫外线或-射线为引发剂，亚硫酸射线为引发剂，亚硫酸氢钠与氢钠与-烯烃加成制备。烯烃加成制备。代表产品：代表产品：代表产品：代表产品：德国德国BASFBASF的的快速浸水剂快速浸水剂快速浸水剂快速浸水剂Aerosolo TAerosolo T、A
35、mollanAmollanApsAps、PelzwashmittelLPPelzwashmittelLP等。等。Aerosolo TAerosolo T：主要成分为丁二酸二辛酯（琥珀酸：主要成分为丁二酸二辛酯（琥珀酸2-2-乙基己乙基己酯）的磺酸盐：酯）的磺酸盐：应用特点：应用特点：应用特点：应用特点：水溶性极好，渗透快速均匀，乳化、发泡性能好，适水溶性极好，渗透快速均匀，乳化、发泡性能好，适用范围广。用范围广。国产渗透剂国产渗透剂T T（OTOT）：结构性能与）：结构性能与AerosoloTAerosoloT相似。相似。二、阳离子型表面活性剂的制备二、阳离子型表面活性剂的制备 概述概述:绝大
36、部分是含氮的化合物，即有机胺盐和季铵盐。主要用于杀菌、消毒、防水、匀染、固色、抗静电、使纤维柔软及某些特殊用途。1 胺盐型阳离子表面活性剂胺盐型阳离子表面活性剂制备制备制备制备：有机胺（伯胺、仲胺和叔胺）与酸（盐酸：有机胺（伯胺、仲胺和叔胺）与酸（盐酸或醋酸）中和制得。或醋酸）中和制得。例：例：（十二烷基二甲基叔胺醋酸盐）（十二烷基二甲基叔胺醋酸盐）应用：应用：应用：应用：可在酸性介质中作乳化、分散、润湿剂，可在酸性介质中作乳化、分散、润湿剂，也用作矿物浮选剂、颜料粉末表面憎水剂。也用作矿物浮选剂、颜料粉末表面憎水剂。缺点：当溶液缺点：当溶液缺点：当溶液缺点：当溶液pHpH7 7时，胺易从水中
37、游离析出，时，胺易从水中游离析出，时，胺易从水中游离析出，时，胺易从水中游离析出，从而失去表面活性从而失去表面活性从而失去表面活性从而失去表面活性。2 季铵盐型阳离子表面活性剂季铵盐型阳离子表面活性剂由叔胺与卤代烷反应制得：由叔胺与卤代烷反应制得：不受不受pHpH影响，在酸、碱及中性介质中均稳定。影响，在酸、碱及中性介质中均稳定。烷基三甲基季铵盐烷基三甲基季铵盐烷基三甲基季铵盐烷基三甲基季铵盐 高级脂肪胺中加入氢氧化高级脂肪胺中加入氢氧化钠，加压下与氯甲烷反应制得。钠，加压下与氯甲烷反应制得。代表产品：代表产品：代表产品：代表产品：12311231、16311631和和18311831 烷基二
38、甲基苄基季铵盐烷基二甲基苄基季铵盐烷基二甲基叔胺与氯化苄反应制得。烷基二甲基叔胺与氯化苄反应制得。代表产品：代表产品：代表产品：代表产品：十二烷基二甲基苄基氯化铵（十二烷基二甲基苄基氯化铵（12271227）十八烷基二甲基苄基氯化铵（十八烷基二甲基苄基氯化铵（18271827）烷基咪唑啉盐烷基咪唑啉盐 脂肪酸与羟乙基乙二胺缩合脂肪酸与羟乙基乙二胺缩合制得叔胺，再用烷基化试剂季铵化而制得。制得叔胺，再用烷基化试剂季铵化而制得。烷基吡啶盐烷基吡啶盐由吡啶与卤代烷反应制备。由吡啶与卤代烷反应制备。三、两性型表面活性剂的制备三、两性型表面活性剂的制备概述概述:该类表面活性剂开发较晚。分子中有：阳离该类
39、表面活性剂开发较晚。分子中有：阳离子亲水基（胺盐或季铵盐基团子亲水基（胺盐或季铵盐基团)和和 阴离子亲水基阴离子亲水基（-COO-COO-、-SO-SO3 3-、-OSO-OSO3 3-），羧酸盐、磺酸盐型、），羧酸盐、磺酸盐型、硫酸酯盐和磷酸酯盐型。硫酸酯盐和磷酸酯盐型。1 1 氨基酸型两性表面活性剂氨基酸型两性表面活性剂氨基酸型两性表面活性剂氨基酸型两性表面活性剂 十二烷基氨基丙酸的制备反应：十二烷基氨基丙酸的制备反应：2 2 甜菜碱型两性表面活性剂甜菜碱型两性表面活性剂甜菜碱型两性表面活性剂甜菜碱型两性表面活性剂 阴离子：羧酸盐；阳离子：季铵盐阴离子：羧酸盐；阳离子：季铵盐 如如R=CR
40、=C1212H H2525十二烷基二甲基甜菜碱；十二烷基二甲基甜菜碱；如如R=CR=C1818H H3737十八烷基二甲基甜菜碱。十八烷基二甲基甜菜碱。3 咪唑啉型两性表面活性剂咪唑啉型两性表面活性剂合成方法类似于咪唑啉型阳离子S.R=CR=C1111H H2323、C C9 9H H1919 另一制备方法另一制备方法另一制备方法另一制备方法：四、非离子型表面活性剂的制备n概述概述:1.按亲水基不同可分为聚氧乙烯型（即聚乙二醇型）和多元醇型。2.分子中亲水基比例不同，非离子表面活性剂的溶解、乳化、润湿、分散、渗透等性能变化很大.聚氧乙烯型聚氧乙烯型含有亲油基及活性氢（如含有亲油基及活性氢（如-
41、OH-OH，-NH-NH2 2，-COOH-COOH中的中的H H）的化合物与一定量的环氧乙烷反应制得。）的化合物与一定量的环氧乙烷反应制得。反应通式如下：（反应通式如下：（H*H*表示活性氢）表示活性氢）脂肪醇聚氧乙烯醚脂肪醇聚氧乙烯醚例：平平加、例：平平加、JFCJFC等等 BASFBASF公司的公司的EmulanAFEmulanAF、LutensolALutensolASandozSandoz公司的公司的SandozinNISandozinNI；ICIICI的的LutrolAl14LutrolAl14等等 烷基酚聚氧乙烯醚烷基酚聚氧乙烯醚R R的碳原子数少（的碳原子数少（C8C8或或C9
42、C9），很少有），很少有C12C12以上。以上。不易生物降解，毒性也较大不易生物降解，毒性也较大。代表产品：代表产品：OPOP系列产品。系列产品。BASFBASF公司的公司的lutensolAPlutensolAP（6 6，7 7，8 8，9 9，1010）、）、ZgepalZgepal、TritonX-100;TritonX-100;美国美国Tergitol12-PTergitol12-P，英国，英国ICIICI的的LissapolLissapol。脂肪酸聚氧乙烯酯脂肪酸聚氧乙烯酯脂肪酸聚氧乙烯酯脂肪酸聚氧乙烯酯脂肪酸与环氧乙烷或与聚乙二醇的加成物。脂肪酸与环氧乙烷或与聚乙二醇的加成物。这类
43、表面活性剂分子结构中含酯键，在酸、碱溶液中易这类表面活性剂分子结构中含酯键，在酸、碱溶液中易水解。水解。聚氧乙烯烷基胺聚氧乙烯烷基胺聚氧乙烯烷基胺聚氧乙烯烷基胺 烷基胺与环氧乙烷的加成物烷基胺与环氧乙烷的加成物：特性：特性：特性：特性：耐酸不耐碱，有一定的杀菌能力（具有非离子型及阳离子耐酸不耐碱，有一定的杀菌能力（具有非离子型及阳离子型表面活性剂的特性）。型表面活性剂的特性）。例：例：例：例：RN(CRN(C2 2H H4 4O)O)x xHH2 2的季铵盐的季铵盐RNRN+CHCH3 3(C(C2 2H H4 4O)O)x xHH2 2.ClCl-是一种混合型的表面活性剂（阳离是一种混合型的
44、表面活性剂（阳离子子-非离子混合型），用作抗静电剂、匀染剂、防蚀剂、沥青乳化非离子混合型），用作抗静电剂、匀染剂、防蚀剂、沥青乳化剂及粘土在润滑脂中的分散剂剂及粘土在润滑脂中的分散剂。聚氧乙烯烷基醇酰胺聚氧乙烯烷基醇酰胺聚氧乙烯烷基醇酰胺聚氧乙烯烷基醇酰胺 烷基醇酰胺与环氧乙烷的加成物烷基醇酰胺与环氧乙烷的加成物：具有较强的发泡和稳泡作用，较之脂肪酸聚氧乙具有较强的发泡和稳泡作用，较之脂肪酸聚氧乙烯酯耐水解（特别是在碱性溶液中）。烯酯耐水解（特别是在碱性溶液中）。聚氧烯烃整体共聚表面活性剂聚氧烯烃整体共聚表面活性剂聚氧烯烃整体共聚表面活性剂聚氧烯烃整体共聚表面活性剂常用的是：环氧丙烷与环氧乙烷
45、的整体共聚物常用的是：环氧丙烷与环氧乙烷的整体共聚物亲油基：聚氧丙烯基；亲水基：聚氧乙烯基。亲油基：聚氧丙烯基；亲水基：聚氧乙烯基。可调节亲水、亲油部分的大小可调节亲水、亲油部分的大小 多元醇型非离子表面活性剂的制备多元醇型非离子表面活性剂的制备该型表面活性剂特征该型表面活性剂特征该型表面活性剂特征该型表面活性剂特征:亲油基：亲油基：C C1212CC1818脂肪酸脂肪酸 亲亲水水基基：亲亲水水基基一一端端具具有有多多个个羟羟基基。如如甘甘油油、季季戊戊四四醇醇、山山梨梨醇醇、失失水水山山梨梨醇醇等等（多多羟羟基基化化合合物）物）甘油脂肪酸酯甘油脂肪酸酯甘油脂肪酸酯甘油脂肪酸酯 季戊四醇脂肪酸
46、酯季戊四醇脂肪酸酯季戊四醇脂肪酸酯季戊四醇脂肪酸酯 山梨醇脂肪酸酯和失水山梨醇脂肪酸酯山梨醇脂肪酸酯和失水山梨醇脂肪酸酯常用常用spanspan和和tweentween系列均采用此法制备系列均采用此法制备,其组成将下表其组成将下表 商品名称组成商品名称组成Span-20失水山梨醇月桂酸单酯Tween-20Span-20+环氧乙烷Span-40失水山梨醇棕榈酸单酯Tween-40Span-40+环氧乙烷Span-60失水山梨醇硬脂酸单酯Tween-60Span-60+环氧乙烷Span-80失水山梨醇油酸单酯Tween-80Span-80+环氧乙烷Span-85失水山梨醇油酸三酯 蔗糖脂肪酸酯蔗糖
47、脂肪酸酯突出优点：无毒突出优点：无毒重要产品：山梨醇与失水山梨醇的脂肪酸重要产品：山梨醇与失水山梨醇的脂肪酸酯酯五、特殊类型表面活性剂的制备五、特殊类型表面活性剂的制备 氟表面活性剂氟表面活性剂氟表面活性剂氟表面活性剂 碳链中氢原子全部被氟原子取代了的为全碳链中氢原子全部被氟原子取代了的为全氟表面活性剂。氟表面活性剂。氟表面活性剂的特性氟表面活性剂的特性 a.a.良好的表面活性，可使水的表面张力下降至良好的表面活性，可使水的表面张力下降至20102010-5-5N/cmN/cm以下，有的可低到以下，有的可低到12101210-5-5N/cmN/cm。b.b.碳氟链不但憎水而且憎油，因此全氟表面
48、活性剂碳氟链不但憎水而且憎油，因此全氟表面活性剂在固体表面上的单分子层不能被烷烃液体所润湿，不在固体表面上的单分子层不能被烷烃液体所润湿，不但能大大降低水的表面张力，也能降低碳氢化合物液但能大大降低水的表面张力，也能降低碳氢化合物液体（或其它有机溶剂）的表面张力体（或其它有机溶剂）的表面张力c.c.化学性质极其稳定，耐高温、耐强酸和强碱，甚化学性质极其稳定，耐高温、耐强酸和强碱，甚至强氧化剂也不能将其破坏。至强氧化剂也不能将其破坏。氟表面活性剂的制备方法氟表面活性剂的制备方法氟表面活性剂的制备方法氟表面活性剂的制备方法全氟聚氧丙烯链的氟表面活性剂的合成：全氟聚氧丙烯链的氟表面活性剂的合成：全氟
49、聚氧丙烯链的氟表面活性剂的合成：全氟聚氧丙烯链的氟表面活性剂的合成：产物为阳离子型表面活性剂。产物为阳离子型表面活性剂。产物为阳离子型表面活性剂。产物为阳离子型表面活性剂。将全氟聚氧丙烯直接水解、中和，得到全氟羧酸盐阴离子型表面将全氟聚氧丙烯直接水解、中和，得到全氟羧酸盐阴离子型表面活性剂：活性剂：高分子表面活性剂高分子表面活性剂 定义定义定义定义:分子量在数千以上并具有表面活性的物质分子量在数千以上并具有表面活性的物质如如:非离子型高分子表面活性剂：环氧乙处理对位烷基苯酚的甲非离子型高分子表面活性剂：环氧乙处理对位烷基苯酚的甲 醛缩合物醛缩合物阴离子型高分子表面活性剂则可由上述产品硫酸化可得
50、阴离子型高分子表面活性剂则可由上述产品硫酸化可得:第四节、表面活性剂在工业中的应用第四节、表面活性剂在工业中的应用1、在纺织工业中的应用、在纺织工业中的应用n n织物的退浆、煮练和漂白加工过程统称为织物的织物的退浆、煮练和漂白加工过程统称为织物的织物的退浆、煮练和漂白加工过程统称为织物的织物的退浆、煮练和漂白加工过程统称为织物的前处理。前处理。前处理。前处理。n n在染色中主要用作渗透剂、分散剂、匀染在染色中主要用作渗透剂、分散剂、匀染在染色中主要用作渗透剂、分散剂、匀染在染色中主要用作渗透剂、分散剂、匀染(缓染缓染缓染缓染)剂以及固色剂、皂洗剂等。剂以及固色剂、皂洗剂等。剂以及固色剂、皂洗剂