精细化工产品导论—探索表面活性剂

1、2 表面活性剂 Surfactant 精细化工产品导论探索表面活性剂 2.1 概述 2.2 表面活性剂的基本作用 2.3 阴离子表面活性剂 2.4 阳离子表面活性剂 2.5 两性表面活性剂 2.6 非离子表面活性剂 2.7 洗涤剂 2.8 表面活性剂的应用与展望 精细化工产品导论探索表面活性剂 表面活性及表面活性剂 界面与表面 界面:指物质相与相的分界面。 状态:气,液,固三相 气-液,气-固,液-液,液-固,固-固5种不同界面 精细化工产品导论探索表面活性剂 表面:当组成界面的两相中有一相为气相时，常被称 为表面. 表面活性剂的各种功能主要表现在改变液体的表面、 液-液界面和液-固界面的性质

2、，而其中液体的表(界) 面性是最重要的。 精细化工产品导论探索表面活性剂 表面活性剂的定义 硬脂酸钠、烷基苯磺酸钠等物质，加到溶剂 中会大大降低溶剂的表面张力，能够使体系 的表面状态发生明显的变化，这些物质都称 之为表面活性剂（Surfactant） 某些物质如乙醇等同样可以降低溶剂的表面 张力，但对体系表面状态的影响并不明显， 不属于表面活性剂的范畴。 精细化工产品导论探索表面活性剂 表面活性剂的特点 双亲媒性 从化学结构来看, 表面活性剂分子 中应同时具有亲油性(或憎水性)的碳氢键和亲水 性的官能团。 溶解度 表面活性剂至少应溶于液相中的某一 相。 界面吸附 在达到平衡时, 表面活性剂溶质

3、在 界面上的浓度要大于溶质在溶液整体中的浓度。 精细化工产品导论探索表面活性剂 界面定性 表面活性剂在界面上会定向排列成分 子层。 生成胶束 当表面活性剂溶质在溶剂中的浓度达 到一定时,会产生聚集而生成胶束,这种浓度的极限 值称为临界胶束浓度(critical micelle concentration,简 称cmc)。 多功能性 表面活性剂的溶液通常具有多种复合 的功能。如清洗、发泡、润湿、乳化、增溶、分散 等。 精细化工产品导论探索表面活性剂 表面活性剂的结构及性质 图2-1各种表面活性剂溶于水后的结构示意图 精细化工产品导论探索表面活性剂 图2-2 表面活性剂分子吸附在溶液表面上的不同状

4、态 精细化工产品导论探索表面活性剂 C12H25O(C2H4O)nH-lgc 精细化工产品导论探索表面活性剂 图2-5 液滴在固体表面 cos = LG SG-SL 精细化工产品导论探索表面活性剂 表面活性剂的分类 表面活性剂在性质上的差异，除与烃基的大小 和形状有关外，主要与亲水基团类型有关。 以亲水基团的结构为依据来分类，按亲水基团 是否带电可将表面活性剂分为 1 离子型 阳离子表面活性剂 阴离子表面活性剂 两性表面活性剂 2 非离子型 3 特殊种类型的表面活性剂如高分子表面活性 剂、特种表面活性剂和生物表面活性剂 精细化工产品导论探索表面活性剂 表面活性剂的亲水-亲油平衡（HLB）值 表

5、面活性剂的亲水-亲油平衡 (Hydrophilic - Lipophilic- Balance，简写为HLB) 值是为选择乳化剂提出的一个 经验指标。 精细化工产品导论探索表面活性剂 表面活性剂作为一种乳化剂必须满足： 在所应用的体系中具有良好的表面活性，产生低的 界面张力。此种表面活性剂有趋集于界面的倾向，而不 易留存于界面两边的体相中。要求表面活性剂的亲水、 亲油部分有恰当的(平衡)比例。在任一体相中有过大的 溶解性，则不利于产生低界面张力(即不易吸附)。 精细化工产品导论探索表面活性剂 在界面上形成相当结实的吸附膜。根据分子结构 的要求，希望界面上的吸附分子间有较大的侧向引 力，这也和表

6、面活性剂分子的亲水、亲油部分的大 小、比例有关。 精细化工产品导论探索表面活性剂 HLB7+(亲水的基团数)一(亲油的基团数) 一般表面活性剂，其亲油基为碳氢链，故(亲油的 基团数)可写为0.475m (m为亲油基的碳原子数)。 只有一(C2H4O)n为亲水基的非离子表面活性剂， 则可用下式计算： HLB=E/5 E 代表表面活性剂中环氧乙烷的质量百分数 阴、阳离子型表面活性剂的HLB值在140之间，而 非离子型表面活性剂的HLB值在120之间。 精细化工产品导论探索表面活性剂 精细化工产品导论探索表面活性剂 表面活性剂的基本作用 润湿 固体表面与液体接触时，其表面能往往会减小。 暴露在空气中

7、的固体表面积总是吸附气体的，当 它与液体接触时，气体如被排斥而离开表面，则 固体与液体直接接触，这种现象称为润湿。 SG-SL=LGcos 精细化工产品导论探索表面活性剂 图2-6液滴的接触角 图2-7 表面活性剂分 子在高能表面的吸附 =90定为润湿与否的标准 90叫做不润湿 90叫做润湿 越小润湿性越好 平衡接触角小于零或不存在则叫做铺展 精细化工产品导论探索表面活性剂 乳化和破乳 乳化 两种互不混溶的液体，一种以微粒(液滴或液晶)形 式分散于另一种中形成的体系称为乳状液，形成乳 状液时由于两液体的界面积增大，所以这种体系在 热力学上是不稳定的，为使乳状液稳定需要加入第 三种组分乳化剂，以

8、降低体系的界面能。 乳状液中以液滴存在的那一相称为分散相(或内相、 不连续相)，连成一片的另一相叫分散介质（或外相、 连续相）。 精细化工产品导论探索表面活性剂 精细化工产品导论探索表面活性剂 常见的乳状液，一相是水或水溶液，另一相是与水 不相混溶的有机物，如油脂、蜡等。水和油形成的 乳状液，根据其分散情形可分为两种： 油分散在水中形成水包油型（O/W）乳状液; 水分散在油中形成油包水型（W/O）乳状液。 还可能形成复杂的水包油包水型（W/O/W）乳状液 和油包水包油型（O/W/O）乳状液 工业上遇到的乳状液体系还有含固体、凝胶等复杂 的乳状液。 精细化工产品导论探索表面活性剂 破乳 破乳就是

9、消除乳状液的稳定化条件，使乳状液发生 破坏 破乳常用方法有机械法、物理法和化学法。 化学法破乳主要是改变乳状液的类型或界面性质， 使它变得不稳定而发生破乳等。 举例 蒸汽机冷凝水的O/W型乳状液的破坏以除去油为破 乳；原油的W/O型乳状液的破坏以除去水为破乳。 精细化工产品导论探索表面活性剂 增溶作用 离子型表面活性剂的克拉夫特点 （Krafft Point） 离子型表面活性剂在水中的溶解度在低温时只随 温度的升高缓慢地增加。温度升至某一值后，溶 解度即迅速增大，此点即所谓的Krafft点。这一 点的浓度其实就是该温度下的cmc。 精细化工产品导论探索表面活性剂 图2-9 表面活性剂在洗涤过程

10、中的溶解效应 精细化工产品导论探索表面活性剂 起泡和消泡作用 泡沫:由液体薄膜或固体薄膜隔离开的气泡聚集体 分为液体泡沫和固体泡沫 只有溶液才能明显起泡，纯液体则不能，即使压入气泡， 也不能形成泡沫。 泡沫，有时有利于生产，有时作用正相反， 例如在选矿、皂工业及泡沫灭火中，起泡作用有利； 而在烧锅炉、溶液浓缩和减压蒸馏中起泡作用有害。 精细化工产品导论探索表面活性剂 起泡作用 当表面张力低，膜的强度高时，不论是稳定泡沫还 是不稳定泡沫，起泡力都较好。 溶液的粘度对泡沫稳定在两方面起作用： 1 增加泡沫液膜的强度 2 表面粘度大，膜液体不易流动排出，延缓了液膜 破裂，而增强了泡沫的稳定性。 精细

11、化工产品导论探索表面活性剂 图2-10 液膜局部变薄引起的表面张力变化 21。（1）处表面分子向（2）处迁移， 使（2）处的表面分子密度增加，表面张力2 又降至1，吸附于泡沫液膜上的表面活性剂 分子对液膜起着表面“修复”的作用，使泡 沫不易破坏，而具有良好的稳定性。 精细化工产品导论探索表面活性剂 消泡作用 消泡作用分为破泡和抑泡两种作用。 破泡剂:具有破泡能力的物质称为破泡剂。 具有破泡能力的液体，其表面张力都较低，且易 吸附铺展于泡沫的液膜上。当破泡剂铺展吸附于 泡沫液膜上后，能使液膜的局部表面张力降低， 同时带走液膜下邻近液体，导致液膜变薄而破裂。 破泡剂在液膜上铺展得越快，液膜变得越薄

12、，破 泡能力越强。 精细化工产品导论探索表面活性剂 消泡剂 既要能迅速破泡，又要能在相当长的时间内防止 泡沫生成。开始加入消泡剂时，在液膜上的铺展 速度大于胶束增溶的速度，所以表现出良好的消 泡效果，经过一段时间后，随着消泡剂被增溶， 消泡作用减弱。 精细化工产品导论探索表面活性剂 浮选 图2-11 浮选过程示意图 精细化工产品导论探索表面活性剂 阴离子表面活性剂 精细化工产品导论探索表面活性剂 羧酸盐型阴离子表面活性剂 硬脂酸钠 别名硬蜡酸钠，又称十八酸钠，化学简式 为C17H35COONa。 硬脂酸钠在水中溶解后，溶液呈碱性，pH 值一般大于8.5 应用 1制造皂类洗涤剂 2化妆品中作乳化

13、剂 精细化工产品导论探索表面活性剂 硬脂酸钠的制备方法主要有以下两种。 油脂水解皂化法 该法以含硬脂酸钠较多的牛、羊油等为原料，通 过氢氧化钠水解皂化，制备硬脂酸钠与其他脂肪 酸钠的混合物，直接使用或经精制分离制得纯品。 其反应原理如下： CH2 CH CH2 COOC17H35 COOC17H35 COOC17H35 +3NaOH 加热 CH2OH CHOH CH2OH + 3C17H35COONa H2O 精细化工产品导论探索表面活性剂 硬脂酸直接中和法 以硬脂酸为原料，用氢氧化钠或碳酸钠直接中 和即可制得硬脂酸钠。其反应原理如下： C17H35COOH +NaOH C17H35COONa

14、 + H2O C17H35COOH +Na2CO3C17H35COONa + NaCO3 精细化工产品导论探索表面活性剂 磺酸盐型阴离子表面活性剂 十二烷基苯磺酸钠 十二烷基苯磺酸钠，简称LAS。其分子由亲油性烷 基基团、离子性的亲水磺酸基团及作为连接手段 的亲油性苯环基团三部分构成。理想的LAS结构应 该是C10C14的直链烷基，苯环在烷基的第三或 第四个碳原子上连接，亲水基为苯环对位单磺酸 基团，化学简式为C12H25C6H4SO3 Na。 精细化工产品导论探索表面活性剂 琥珀酸磺酸盐 琥珀酸磺酸盐又名丁二酸酯磺酸盐，有三个特点： 分子结构的合成可变性强，能与顺丁烯二酸酐作 用的化合物有脂

15、肪醇、脂肪醇聚环氧乙烷醚、烷醇 酰胺、乙氧基代烷醇酰胺、单甘油酯、聚甘油脂、 酰胺、聚乙二醇、有机硅醇及氟烷醇等十类上百个 品种； 它们的表面活性好，其水溶液表面张力可达到 2735mNm-1。单酯类产品性能温和，对皮肤刺激性 低；双酯类产品渗透力强，工业应用广泛。 合成工艺较为简单、原料来源广、生产成本低、 无三废污染。 精细化工产品导论探索表面活性剂 硫酸酯盐 月桂醇聚环氧乙烷酸钠 月桂醇聚环氧乙烷酸钠，又名十二醇聚环氧乙烷 醚硫酸钠或脂肪醇聚环氧乙烷醚硫酸钠，简称AES， 其化学简式为： C12H25O(CH2CH2O)3OSO3Na AES的制备方法与十二烷基硫酸钠的基本相同， 目前常

16、用的方法有三种： 三氧化硫氯磺酸法氨基磺化法 精细化工产品导论探索表面活性剂 磷酸酯型阴离子表面活性剂 十二烷基聚环氧乙烷醚磷酸酯钠盐又名月桂醇聚环氧乙烷 醚磷酸钠，简称AEPS。AEPS在常温下为微黄色粘稠液体， 具有优异的电解质相容性和对热、碱的稳定性。AEPS通常 为单烷基醚磷酸酯钠盐和双烷基醚磷酸酯钠盐的混合物， 其分子结构式为： C12H25O(CH2CH2O)3 C12H25O(CH2CH2O)3 C12H25O(CH2CH2O)3 P ONa ONa O PONa O 单烷基醚磷酸酯钠盐 双烷基醚磷酸酯钠盐 精细化工产品导论探索表面活性剂 阴离子表面活性剂的生物降解性 表面活性剂

17、的降解是指表面活性剂在环境因素作用 下结构发生变化，从对环境有害的表面活性剂分子 逐步转化成对环境无害的小分子如（CO2、NH3、 H2O等），从而引起化学和物理性质的改变。完整的 降解一般分为三步： 初级降解，表面活性剂的母体结构消失，特性发 生变化 次级降解，降解得到的产物不再导致环境污染。 最终降解，底物（表面活性剂）完全转化为CO2、 NH3、H2O等无机物。 精细化工产品导论探索表面活性剂 阳离子表面活性剂 由亲水基和疏水基所组成的。亲水基主要为碱性氨原子， 也有磷、硫、碘等原子。 表2-3阳离子表面活性剂的分类 精细化工产品导论探索表面活性剂 脂肪胺盐型表面活性剂 用盐酸或其他酸中

18、和烷基伯胺、仲胺和叔胺得到 的产物为脂肪胺盐。 例如不溶于水的白色蜡状十二胺加热6070变 为液体后，在良好的搅拌条件下加入醋酸中和， 即可得到十二胺醋酸盐。它能溶于水，并且具有 良好的表面活性。 C12H25NH2 + CH3COOH 6070 C12H25NH3 CH3COO 精细化工产品导论探索表面活性剂 乙醇胺盐 制取 卤代烷在苯甲醇等适当溶剂中与单乙醇胺或二乙醇 胺反应： RX + NH2CH2OH R NHCHOH 精细化工产品导论探索表面活性剂 脂肪胺与氯乙醇反应： 脂肪醇与环氧化物反应： RNH2 +H2CCH2 O R RNH2 +H2CCH2 O n RN (CH2CH2O

19、)xH (CH2CH2O)yH NHCH2CH2OH R RNH2 + ClCH2CH2OH NHCH2CH2OH + R N(CH2CH2OH)2 精细化工产品导论探索表面活性剂 上述产物烷基乙醇胺再与各种酸反应得到阳离 子表面活性剂乙醇胺盐。例如： N(CH2CH2OH)2 + HClR R N(CH2CH2OH)2 Cl 精细化工产品导论探索表面活性剂 季铵盐型表面活性剂 季铵盐与伯胺、仲胺、叔胺的盐不同。胺盐遇碱会 生成不溶于水的胺，而季铵盐与碱作用，能生成一 个溶于水的季铵碱和季铵盐的混合物： 具有一个长链烷基的季铵盐在水中的溶解度与长链 烷基的碳链长度有关。碳链长度增加，水溶性降低

20、。 C8C14的易溶于水，C16C18 的难溶于水。 R1 NR3 R2 RX R1 NR3 R2 ROH + NaX+ NaOH 精细化工产品导论探索表面活性剂 季铵盐的品种很多，合成的方法也较多。通常最简 单的方法为叔胺与烷基化剂反应。季铵化的烷基化 剂有卤代烷、硫酸烷基酯和氯化苄等。例如： R1 N R2 R R1 NCH3 R2 RX + CH3Cl R1 NCH3 R2 R R1 N R2 R + (CH3)2SO4 C CH3SO4 精细化工产品导论探索表面活性剂 双季铵盐或多季铵盐由于在分子中含有二个以上 的鎓氮原子，除具有与单季铵盐相同的性能和应用 外，它在金属、塑料和矿物等表

21、面上具有较强的吸 附作用，且亲水基团在两个以上，在水中的溶解度 也大。 双季铵盐可通过如下方法合成： 2R N CH3 CH3 + BrCH2CH2BrR N CH3 CH3 CH2CH2N CH3 CH3 R 2+ 2Br- 精细化工产品导论探索表面活性剂 杂环类阳离子表面活性剂 咪唑啉型 咪唑啉为含有二个氮杂原子的五元杂环单环化合 物。根据咪唑啉环上所连基团的不同又有一些不 同品种，如高碳烷基咪唑啉、羟乙基咪唑啉、氨 基乙基咪唑啉等。 1.（2-烷基咪唑啉可由下列一些方法制得） 脂肪酸(或脂肪酸酯、酰氯、酸酐)与二胺(如 乙二胺) RCOOH + NH2CH2CH2NH2 H2O 加热 R

22、CONHCH2CH2NH2 H2O 加热 R C HN N CH2 CH2 精细化工产品导论探索表面活性剂 脂肪腈与乙醇、盐酸反应生成亚胺醚后，再和乙二胺 作用： 脂肪酸和乙撑氨脲在250下反应： RCOOH + O C NH NH CH2 CH2 R C N N H CH2 CH2 + H2O + CO2 R CN C2H5OH HCl R C NH HCl OC2H5 NH2CH2CH2NH2 R C N N H CH2 CH2 +NH4Cl+ C2H5OH 精细化工产品导论探索表面活性剂 2-烷基咪唑啉与硫酸二甲酯或卤代烷反应，可生 成季铵盐。 C N N H R CH2 CH2 +(C

23、H3)2SO4 C N N H R CH2 CH2 CH3 CH3SO4 精细化工产品导论探索表面活性剂 吗啉型 吗啉型阳离子表面活性剂是六元环中含有N、O二种杂 原子的化合物。 1.N-高碳烷基吗啉可由长链伯胺和双(2-氯乙基)醚反 应制取。 R NH2 + ClCH2CH2 ClCH2CH2 O R N CH2CH2 CH2CH2 O 也可由溴代烷和吗啉缩合而成 RBr + R N CH2CH2 CH2CH2 OHN CH2CH2 CH2CH2 O K2CO3 精细化工产品导论探索表面活性剂 2.仲胺与双(2-氯乙基)醚反应可一步合成二烷基吗 啉阳离子氯化物，该生成物可用作润湿剂、净洗剂、

24、 杀菌剂，还可应用在润滑油中。 N CH2CH2 CH2CH2 O R R Cl + ClCH3CH2 ClCH2CH2 NH R R O 精细化工产品导论探索表面活性剂 3.高碳卤代烷与低碳烷基吗啉如N-乙基吗啉、N- 羟乙基吗琳反应，可生成相应的吗啉型阳离子表 面活性剂。 + N CH2CH2 CH2CH2 O R XCH3CH2 N CH2CH2 CH2CH2 O C2H5 R Cl N-甲基吗琳与硫酸长链烷酯反应，亦可制得这类表 面活性剂。 精细化工产品导论探索表面活性剂 4.高碳脂肪酸与三乙醇胺在180-280下加热，首 先生成脂肪酸双(2-羟乙基)氨基乙酯。再继续加 热使之脱水，生

25、成脂肪酸吗啉乙酯。 + N(CH2CH2OH)3 H2O 加热 RCOOCH2CH2N CH2CH2OH CH2CH2OH RCOOH H2O 加热 N CH2CH2 CH2CH2 ORCOOCH2CH2 精细化工产品导论探索表面活性剂 5.氨基乙基吗啉和脂肪酸一起加热，则可得到只 有酰胺基团的吗啉。 N-羟乙基吗啉与高碳卤代烷反应生成具有醚 键的吗啉衍生物。 + N CH2CH2 CH2CH2 O RCONHCH2CH2N CH2CH2 CH2CH2 O NH2CH2CH2RCOOH + N CH2CH2 CH2CH2 O R XROCH2CH2 N CH2CH2 CH2CH2 O HOCH

26、2CH2 精细化工产品导论探索表面活性剂 两性表面活性剂 2.5.1两性离子型表面活性剂的特点 两性离子型表面活性剂是在同一分子中既含有阴 离子亲水基又含有阳离子亲水基的表面活性剂。 最大特征在于它既能给出质子又能接受质子。 在使用过程中具有以下特点： 对织物有优异的柔软平滑性和抗静电性 ; 有一定的杀菌性和抑霉性; 有良好的乳化性和分散性 ; 精细化工产品导论探索表面活性剂 与其他类型表面活性剂有良好的配伍性，在 一般情况下会产生协同增效效应 ; 可以吸附在带负电荷或正电荷的物质表面上， 而不生成疏水薄层，因此有很好的润湿性和发 泡性; 低毒性和对皮肤、眼睛的低刺激性; 极好的耐硬水性，甚至

27、在海水中也可以有效 地使用; 良好的生物降解性。 精细化工产品导论探索表面活性剂 两性表面活性剂的分类 两性表面活性剂按化学结构可分为氨基酸型、甜 菜碱型、两性咪唑啉、卵磷脂类。 表2-5 两性表面活性剂的分类 精细化工产品导论探索表面活性剂 两性表面活性剂的合成 甜菜碱型两性表面活性剂 烷基二甲基甜菜碱，结构通式如下： R N CH3 CH2COO CH3 R为C12C18的烃基 精细化工产品导论探索表面活性剂 羧酸型甜菜碱两性表面活性剂的合成 1.N-烷基取代的羧酸型甜菜碱型两性表面活性剂的合成 烷基二甲基甜菜碱 是N-烷基取代的羧酸型甜菜碱中最早开发研制的产品， 至今仍被广泛应用。其合成

28、方法是由烷基二甲胺(叔胺) 与氯乙酸钠溶液反应得到 R N + + R N CH3 CH2COO CH3 CH3 CH3 ClCH2COONa NaCl 精细化工产品导论探索表面活性剂 如果使用RNH2(伯胺)与过量的氯乙酸溶液反应时， 得到的产物为多元酸甜菜碱衍生物 R N CH2COOH CH2COOH R NH2RNHCH2COOH ClCH2COOH + ClCH2COOH R N CH2COOH CH2COOH CH2COO ClCH2COOH 式中R一般为C12C18烃基 精细化工产品导论探索表面活性剂 硫酸酯甜菜碱型两性表面活性剂的合成 1脂肪胺(叔胺)和氯丁醇(或其它卤代醇)反

29、应 +RN CH3 CH3 Cl(CH2)4OHClRN(CH3)2 R N CH3 CH3 (CH2)4OSO3 HSO3Cl (CH2)4OH 精细化工产品导论探索表面活性剂 硫酸酯甜菜碱型两性表面活性剂是一类 良好的钙皂分散剂和洗涤剂，近年来刚 开发的硫酸酯酰胺甜菜碱型两性表面活 性剂的表面活性比前者更为良好。例如： N CH3 CH3 CH2CH2OSO3RCONHCH2CH2CH2 精细化工产品导论探索表面活性剂 磺酸甜菜碱型两性表面活性剂的合成 长碳链烷基二甲胺和溴乙基磺酸钠反应 R N CH3 CH3 R N CH3 CH3 BrCH2CH2SO3Na C2H5OH + CH2C

30、H2SO3-+ NaBr 70 精细化工产品导论探索表面活性剂 叔胺和过量二溴烷烃反应，其反应如下： NaBr R N R R Na2SO3 R N R R BrCH2CH2Br + +R N R R CH2CH2Br CH2CH2SO3- Br - 精细化工产品导论探索表面活性剂 氨基羧酸型两性表面活性剂的合成 （一）羧酸型-氨基丙酸型 1.脂肪胺(伯胺)与丙烯酸甲酯反应，然后把反应物进 行水解得到N-烷基-氨基丙酸。 如果脂肪胺和丙烯酸甲酯反应时，得到产物为N- 烷基-亚氨基二丙酸，其反应如下： RNH2 + 2CH2CHCOOCH3 RN CH2CH2COOCH3 CH2CH2COOCH

31、3 RN CH2CH2COOH CH2CH2COOH 水 解 +CH2CHCOOCH3RNH2 RNHCH2CH2COOH RNHCH2CH2COOCH3 水解 精细化工产品导论探索表面活性剂 2.脂肪胺(伯胺)与丙烯腈反应，得到N-烷基- -氨基丙腈，水解后产物即是N-烷基-氨 基丙酸。 RNH2 + CH2CHCN RNHCH2CH2CN RNHCH2CH2COONa NaOH水溶液 精细化工产品导论探索表面活性剂 羧酸型-亚氨基乙酸型(即N-烷基甘氨酸型) 两性表面活性剂 在这一类两性表面活性剂中，最早开发而且具 有代表性的有下列两种结构，统称为“Tego” 型-亚氨基乙酸型两性表面活性

32、剂。其通式 分别如下： R1NH CH2CH2 R2NH CH2CH2 N CH2COOH 式中R1为C818烷基, R2为C8烷基 R1NHCH2CH2NHCH2COOH 精细化工产品导论探索表面活性剂 1.N-烷基甘氨酸型两性表面活性剂 脂肪胺(伯胺)和氯乙酸钠盐反应，可以得到N-烷基甘氨 酸型两性表面活性剂，这是使用较多的方法。 脂肪胺与醛、腈类化合物反应也可以用于制备 ClCH2COOH RNH2 + NaOH ClCH2COOH RNHCH2COOH NaOH RN CH2COONa CH2COONa RNH2+RNHCH2CN RN CH2COOH CH2COOH CH2O HCN

33、 H2O RNHCH2COOH HCN H2OCH2O 精细化工产品导论探索表面活性剂 2.酰胺型甘氨酸两性表面活性剂 3.氨基多元羧酸型两性表面活性剂 其反应分几个阶段进行，最后得到反应产物 的结构式： ClCH2COOH+ RCNHC2H4NC2H4NH2 RCNHC2H4NC2H4NHCH2COOH O O HOOCH NC2H4N HOOCH2 CH CH2COOH R COOH R 精细化工产品导论探索表面活性剂 氨基磺酸型两性表面活性剂 1. N-烷基-N-乙磺酸的衍生物 N-烷基-N-乙磺酸的衍生物是氨基磺酸型两性表面活 性剂中最早合成出的，由伯胺和溴乙基磺酸钠反应而 得。 RN

34、H2+ BrC2H4SO3Na RNHC2H4SO3H 精细化工产品导论探索表面活性剂 咪唑啉型两性表面活性剂 咪唑啉型两性表面活性剂品种较多，主要分为： 羧酸衍生物 硫酸酯衍生物 碳酸衍生物 磷酸酯衍生物 精细化工产品导论探索表面活性剂 1. 羧酸型咪唑啉两性表面活性剂 这类两性表面活性剂具有良好的发泡性、洗涤性， 除此以外还可作为抗静电剂、柔软剂等使用。如1- (-羟乙基)-2-十一烷基咪唑啉羧酸衍生物 CN CH2 CH2CH2OH H2 C N CHCOOH CHCOOH CN CH2 (H2C)10H3C H2 C N CHCOOH + CH2CH2OH CH3(CH2)10 CH2

35、COOH 精细化工产品导论探索表面活性剂 2.咪唑啉硫酸酯型两性表面活性剂 该类化合物可由1-(-羟乙基)-2-烷基咪唑啉衍 生物与氯磺酸作用得到。 CN CH2 CH2CH2OHR H2 C N CN CH CH2CH2OSO3R H2 C N + ClSO3H 精细化工产品导论探索表面活性剂 非离子表面活性剂 非离子型表面活性剂的性质和分类 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( 一般为醚基和 羟基)构成。 非离子表面活性剂的生物降解能力与烷基链长度、 有无支链及EO（亲水单元）、PO（疏水单元）的单 元数等有关。长链烷基比短链烷基难降解，带支链 的

36、烷基比直链烷基难降解，分子中存在酚基时较难 降解，PO、EO单元数越多越难降解，相同长度的PO 链比EO链难降解。 精细化工产品导论探索表面活性剂 2-6 非离子型表面活性剂的分类 精细化工产品导论探索表面活性剂 聚氧乙烯型非离子表面活性剂 脂肪醇聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂 伯醇乙氧基化物的合成 +ROH O CH2H2C ROC2H4OH 上式中的一个醚分子再进一步同环氧乙烷反应 生成脂肪醇聚氧乙烯醚： + O CH2H2CROC2H4OHn RO（C2H4)nC2H4OH 精细化工产品导论探索表面活性剂 聚氧乙烯烷基酚非离子表面活性剂 RO(C2H4O)nH R 一般为8 - 9个C原子

37、，聚氧乙烯烷基酚醚的化学性质很 稳定，不怕强酸、强碱，在温度较高时也不易被破坏。 n为16时，加成物为油溶性，不溶于水； n8时，则为可溶于水的化合物。 当n810时，水溶液的表面张力较低，具有较强的润湿 性，去污力和乳化性能，随n变大则表面张力逐渐升高，而 润湿能力降低； n15没有渗透性、润湿性及去污能力，但可在强电解质溶 液中用作洗涤剂与乳化剂。 精细化工产品导论探索表面活性剂 聚氧乙烯脂肪酸酯非离子表面活性剂 脂肪酸聚氧乙烯酯的合成方法主要有五种： 1.脂肪酸与环氧乙烷酯化; 2.脂肪酸与聚乙二醇酯化; 3.脂肪酸酐与聚乙二醇反应; 4.脂肪酸金属盐与聚乙二醇反应; 5.脂肪酸酯与聚乙

38、二醇酯交换等方法。 其中，前两种方法原料价廉、工艺简单，在工业上已经用 于合成脂肪酸聚氧乙烯酯。 精细化工产品导论探索表面活性剂 聚氧乙烯烷基胺非离子表面活性剂 聚氧乙烯烷基胺是由胺与环氧乙烷反 应而制得的一种表面活性物质，结构 通式为： RN (CH2CH2O)nH (CH2CH2O)mH 及 N(CH2CH2O)nH R R m,n1 精细化工产品导论探索表面活性剂 脂肪酸多元醇酯型非离子表面活性剂 山梨糖醇酐脂肪酸酯(Span)和聚氧乙烯山梨糖醇 酐脂肪酸酯(Tween) 山梨糖醇酐脂肪酸酯是羧酸酯表面活性剂中的重 要类别。分为单酯、倍半酯和双酯类。 倍半酯 HO O OH CH CH2

39、OOC OH R C O OH CH CH2OOC OH R R O O 单脂 双脂 O OH OH OH CH2OOCC17H33 O HO OH OOCC17H33 CH2OOCC17H33 精细化工产品导论探索表面活性剂 山梨醇是由葡萄糖加氢制取的带有甜味的 多元醇，含有6个羟基。由于分子中没有醛 基，故对热和氧稳定，与脂肪酸反应不会 分解或着色。 H2C HC HC HC HC H2C OH OH OH OH OH OH 140 浓H2SO4 , 30imn H2C HC HC HC HC H2C OH OH OH OH O 1,4失水山梨醇 140 浓H2SO4 1h CHHO H2

40、C CH CH O CH O CH2 HO 异构山梨醇 140 浓H2SO4 1h 精细化工产品导论探索表面活性剂 烷基糖苷(APG) 用葡萄糖和脂肪醇合成的烷基糖苷(Alkyl Polyglycoside,简称APG）,是指复杂糖苷化合物 中糖单元2的糖苷，统称为烷基多糖苷(或烷基 多苷)。结构通式为： O H H H OHH OH CH2OH H O OR n 一般情况下，烷基多苷的聚合度一般情况下，烷基多苷的聚合度n n在在1.11.13 3的的 范围，范围，R R为为C8C8C16C16的烷基。的烷基。 精细化工产品导论探索表面活性剂 洗涤剂 2.7.1洗涤剂的组成及分类 洗涤剂(Detergent)是通过洗净过程用于清洗而专 门配制的产品。主要组分通常由表面活性剂、助 洗剂和添加剂等组成。 分类 按照去除污垢的类型，可分为重垢型洗涤剂和轻 垢型洗涤剂； 按照产品的外形可分为粉状、块状、膏状、浆状 和液体等多种形态； 按产品