精细化工-第二章_表面活性剂

1、1. 熟悉表面活性剂的定义，特点与结构；2. 了解表面活性剂的基本作用；3. 了解四大种表面活性剂的特点、分类、合成及应用。1. 表面活性剂的结构与特点；2. 表面活性剂的基本作用。3. 四大表面活性剂的主要特点及应用。 相：有固、液、气三相相：有固、液、气三相 界面：是指物质的相与相之间的交界面。界面：是指物质的相与相之间的交界面。液液/液（乳剂）、液液（乳剂）、液/气（气雾剂）、固气（气雾剂）、固/气（粉雾剂）、气（粉雾剂）、固固/液（混悬剂）、固液（混悬剂）、固/固（片剂）等。固（片剂）等。 表面：两相中有一相是气体的界面。表面：两相中有一相是气体的界面。气气/固、气固、气/液液 界面吸

2、附：界面吸附：溶于液体中的物质，被吸附于液体的表面，溶液表面层溶于液体中的物质，被吸附于液体的表面，溶液表面层的浓度大于溶液内部的浓度，这种现象称为的浓度大于溶液内部的浓度，这种现象称为界面吸附界面吸附。表面表面气相气相液相液相内部内部液液 体体 表表 面面 层层 受受 力力 情情 况况l表面张力表面张力: :使液体表面分子向内收缩至最小面积的这种力。使液体表面分子向内收缩至最小面积的这种力。表面张力表面张力(surface tension)是物质的特性，其大是物质的特性，其大小与温度和界面两相物质的性质有关。小与温度和界面两相物质的性质有关。C123cmcl 表面活性：在表面发生吸附，而使溶

3、液表面张力降低的性质。表面活性：在表面发生吸附，而使溶液表面张力降低的性质。具有表面活性的物质曲线具有表面活性的物质曲线2.3可做表面活性剂的物质？可做表面活性剂的物质？首先必须是能降低表面张力的物质；首先必须是能降低表面张力的物质；浓度很小时浓度很小时，就能使表面张力降低；，就能使表面张力降低；不仅能降低表面张力，还具备洗涤、乳化起泡，增溶等作用不仅能降低表面张力，还具备洗涤、乳化起泡，增溶等作用;在溶液结构上分子易发生缔合生成在溶液结构上分子易发生缔合生成“胶束胶束”l 表面活性剂的定义 是一种加入量很少即能明显降低溶剂（通常指水）的表面（或界面）张力，改变物系的界面状态，能够产生润湿、乳

4、化、起泡、增溶及分散等一系列作用，从而达到应用要求的物质。 双亲性双亲性 溶解度溶解度 界面吸附界面吸附 界面定向界面定向 生成胶束生成胶束 多功能性多功能性亲水和亲油性。亲水和亲油性。可溶于液相中的某一相。可溶于液相中的某一相。在界面上的溶度大于在溶液中的溶度。在界面上的溶度大于在溶液中的溶度。在界面上会定向排列。在界面上会定向排列。当在溶剂中溶度达到一定时，会产生聚集而生成胶束。当在溶剂中溶度达到一定时，会产生聚集而生成胶束。如清洗、发泡、润湿、乳化、增溶、分散等功能。如清洗、发泡、润湿、乳化、增溶、分散等功能。亲水基亲油基如：十二烷基硫酸钠，十二烷基三甲基氯化铵等如：十二烷基硫酸钠，十二

5、烷基三甲基氯化铵等 由非极性的、与油有亲和性的由非极性的、与油有亲和性的亲油基亲油基（也称疏水基）（也称疏水基）和极性的、与水有亲和性的和极性的、与水有亲和性的亲水基亲水基（也称疏油基）构成。（也称疏油基）构成。形成一种不对称的结构。形成一种不对称的结构。表面活性剂的双重性质结构示意（表面活性剂的双重性质结构示意（P9 图图2-1）。）。注意：并不是所有具有两亲结注意：并不是所有具有两亲结构的分子都是表面活性剂，只构的分子都是表面活性剂，只有疏水基碳链长度大于有疏水基碳链长度大于8个碳原个碳原子时，才显示表面活性剂的特子时，才显示表面活性剂的特性。例如，丙酸、丁酸。性。例如，丙酸、丁酸。溶于水

6、或溶剂后，具有以下特性：溶于水或溶剂后，具有以下特性： 表面活性剂分子在溶液表面定向吸附：表面活性剂分子在溶液表面定向吸附： 在溶液内部形成胶束。在溶液内部形成胶束。CMC在浓度很低时，溶液表面张力急剧下降，很快达在浓度很低时，溶液表面张力急剧下降，很快达到最低点，此后溶液表面张力随浓度变化很小。到最低点，此后溶液表面张力随浓度变化很小。达到最低点的浓度一般在达到最低点的浓度一般在1%以下。以下。（1 1）cmccmc可作为衡量表面活性的一种标准可作为衡量表面活性的一种标准: : cmccmc越小表示此表面活性剂形成胶束所需浓度越低，因而越小表示此表面活性剂形成胶束所需浓度越低，因而改变表面活

7、性所需的浓度也越低。改变表面活性所需的浓度也越低。? cmc越小，表明表面活性剂的活性越（ ）（2 2）cmccmc是表活剂溶液性质发生显著变化是表活剂溶液性质发生显著变化“分界点分界点”。？ 在使用表活剂时，浓度要（ ）临界胶束浓度，否则其性能不能充分发挥。表面活性剂水溶液的表面张力随浓度的表面活性剂水溶液的表面张力随浓度的变化而改变，当浓度比较低时，表面张变化而改变，当浓度比较低时，表面张力随浓度的增加而降低，但当浓度增加力随浓度的增加而降低，但当浓度增加到一定值，表面张力几乎不再随浓度的到一定值，表面张力几乎不再随浓度的增加而降低，也就是说表面活性剂溶液增加而降低，也就是说表面活性剂溶液

8、的表面张力随其浓度变化的曲线中有一的表面张力随其浓度变化的曲线中有一突变点。不仅表面张力的变化有此特征，突变点。不仅表面张力的变化有此特征，许多物理化学性质，如渗透压、密度、许多物理化学性质，如渗透压、密度、摩尔电导率、折射率、黏度等均有相同摩尔电导率、折射率、黏度等均有相同的变化规律，如图所示。的变化规律，如图所示。 表面活性剂水溶液的许多物理化学性质随浓度变化，在表面活性剂水溶液的许多物理化学性质随浓度变化，在cmc附近狭小的浓度范围内有一个突变点，原则上可以利用附近狭小的浓度范围内有一个突变点，原则上可以利用这些物理化学性质的突变，测定表面活性剂的这些物理化学性质的突变，测定表面活性剂的

9、cmc值。然而值。然而不同性质随浓度变化的机理有所不同，随浓度变化的改变不同性质随浓度变化的机理有所不同，随浓度变化的改变率也不同，因此利用不同性质和方法测出的率也不同，因此利用不同性质和方法测出的cmc有一定的差有一定的差异，各种方法有不同的实用性。异，各种方法有不同的实用性。 表面活性剂水溶液的表面张力开始时随溶液浓度增加而表面活性剂水溶液的表面张力开始时随溶液浓度增加而急剧下降，到达一定浓度（即急剧下降，到达一定浓度（即cmc）后则变化缓慢或不再变后则变化缓慢或不再变化。因此常用表面张力化。因此常用表面张力- -浓度对数图确定浓度对数图确定cmc。优点是：优点是：简单方便；对各类表面活性

10、剂简单方便；对各类表面活性剂普遍适用；灵敏度不受表面活性剂类型、普遍适用；灵敏度不受表面活性剂类型、活性高低、浓度高低、是否有无机盐等活性高低、浓度高低、是否有无机盐等因素的影响。因素的影响。在水中能电离生成离子叫在水中能电离生成离子叫离子型表面活性剂离子型表面活性剂；不能电离的叫不能电离的叫非离子型表面活性剂非离子型表面活性剂。(1) (1) 阴离子型亲水基团阴离子型亲水基团(2) (2) 阳离子型亲水基团阳离子型亲水基团(3) (3) 非离子型亲水基团非离子型亲水基团 碳氟表面活性剂碳氟表面活性剂指疏水基碳氢链中的氢原子部分或全部被氟原子取代的表面活性指疏水基碳氢链中的氢原子部分或全部被氟

11、原子取代的表面活性剂。剂。 含硅表面活性剂含硅表面活性剂以硅烷基和硅氧烷基为疏水基。以硅烷基和硅氧烷基为疏水基。 高分子表面活性剂高分子表面活性剂相对分子量高于相对分子量高于1000的表面活性剂。的表面活性剂。 生物表面活性剂生物表面活性剂是细菌、酵母和真菌等微生物代谢过程中产生的具有表面活性的化是细菌、酵母和真菌等微生物代谢过程中产生的具有表面活性的化合物，其疏水基为烃基，亲水基可以是羧基、磷酸基及多羟基等。合物，其疏水基为烃基，亲水基可以是羧基、磷酸基及多羟基等。 表面活性剂的亲水性是由亲水、亲油基团相互作用、共表面活性剂的亲水性是由亲水、亲油基团相互作用、共同决定的性质，同决定的性质，G

12、riffin提出了用亲水提出了用亲水-亲油平衡值（亲油平衡值（hydrphile-lipophile balance, HLB）来表示表面活性剂的亲水性。）来表示表面活性剂的亲水性。太古油的太古油的化学结构式为：化学结构式为：HLB=7(111.32.1)170.475=13.3如果亲水基中只有聚氧乙烯而无多元醇，如果亲水基中只有聚氧乙烯而无多元醇，HLB值计算如下：值计算如下：HLB=E/5E代表合成表面活性剂时加入的环氧乙烷的质量分数。代表合成表面活性剂时加入的环氧乙烷的质量分数。 聚氧乙烯型非离子表面活性剂的聚氧乙烯型非离子表面活性剂的HLB值通常介于值通常介于020之间。之间。 只有亲

13、水基，没有亲油基的化合物分子只有亲水基，没有亲油基的化合物分子HLB=20，如聚乙二醇。，如聚乙二醇。 只有亲油部分，没有聚氧乙烯亲水基的石蜡烃等，只有亲油部分，没有聚氧乙烯亲水基的石蜡烃等，HLB=0。由此可以看出来：由此可以看出来：HLB越高，亲水性越强；越高，亲水性越强；HLB越低，亲水性越弱。越低，亲水性越弱。 表面活性剂是一种加入量很少即能明显降低溶剂（通表面活性剂是一种加入量很少即能明显降低溶剂（通常指水）的表面（或界面）张力，改变物系的界面状态，常指水）的表面（或界面）张力，改变物系的界面状态，能能够产生润湿、乳化、起泡、增溶及分散等一系列作用，从而够产生润湿、乳化、起泡、增溶及

14、分散等一系列作用，从而达到应用要求的物质。达到应用要求的物质。 润湿作用是润湿作用是指固体表面上的一种流体被另一种与之不相指固体表面上的一种流体被另一种与之不相混溶的流体所取代的过程。混溶的流体所取代的过程。因此，润湿作用至少涉及三相，因此，润湿作用至少涉及三相，其中两相是流体，一相是固体。其中两相是流体，一相是固体。 在固、液、气三相交界处，自固液界面经液体内部到气在固、液、气三相交界处，自固液界面经液体内部到气液界面的夹角叫接触角。液界面的夹角叫接触角。能使液体润湿或加速润湿固体表面的表面活性剂为能使液体润湿或加速润湿固体表面的表面活性剂为润湿剂润湿剂；能使液体渗透或加速渗入孔性固体表面的

15、表面活性剂为能使液体渗透或加速渗入孔性固体表面的表面活性剂为渗透剂渗透剂。 一种或多种液体以液珠形式分散在另一种不相混溶的液体一种或多种液体以液珠形式分散在另一种不相混溶的液体中所构成的液液分散体系，由于体系呈现乳白色而被称为中所构成的液液分散体系，由于体系呈现乳白色而被称为乳乳状液状液，形成乳状液的过程叫，形成乳状液的过程叫乳化乳化。乳液的破坏：分层、变型和破乳三种方式。乳液的破坏：分层、变型和破乳三种方式。1. 分层分层由于分散相合分散介质的密度不同，在重力或其他外力作由于分散相合分散介质的密度不同，在重力或其他外力作用下，分散相液滴上升或下降的现象。用下，分散相液滴上升或下降的现象。2.

16、 变型（相转变）变型（相转变）O/W（W/O）W/O（O/W）3. 乳状液的破坏乳状液的破坏(破乳破乳)乳状液完全被破坏，发生油水分层现象。乳状液完全被破坏，发生油水分层现象。室温下室温下100g100g水中能溶解水中能溶解0.07g0.07g苯；苯；室温下室温下100g10%100g10%油酸钠溶液中能溶解油酸钠溶液中能溶解7g7g苯；苯；对其他非极性碳氢化合物的溶解有同样现象对其他非极性碳氢化合物的溶解有同样现象. .简单脂肪烃简单脂肪烃（正庚烷、苯、乙苯）（正庚烷、苯、乙苯）、环烷、环烷烃和其他不易极化的非极性有机化合物烃和其他不易极化的非极性有机化合物增溶增溶进入胶束进入胶束内芯内芯，

17、就像溶于非极性碳，就像溶于非极性碳氢化合物液体中氢化合物液体中被增溶物增溶于胶束被增溶物增溶于胶束“栅栏栅栏”之间，分之间，分子中的非极性碳氢链插入胶束内部，而子中的非极性碳氢链插入胶束内部，而极性端混于表面活性剂的极性基之间，极性端混于表面活性剂的极性基之间，通过氢键联系起来。通过氢键联系起来。（如长链醇、胺、脂（如长链醇、胺、脂肪酸和各种极性染料等极性化合物）肪酸和各种极性染料等极性化合物）被增溶物分子吸附于胶束表面区域或靠近被增溶物分子吸附于胶束表面区域或靠近胶束胶束“栅栏栅栏”表面区域。表面区域。 （高分子物质、（高分子物质、甘油、蔗糖以及某些不溶于烃的染料，既不溶甘油、蔗糖以及某些不

18、溶于烃的染料，既不溶于水、也不溶于油的小分子极性有机物。）于水、也不溶于油的小分子极性有机物。）被增溶物分子包在非离子表活剂胶束的被增溶物分子包在非离子表活剂胶束的聚氧乙烯的聚氧乙烯的“外壳外壳”中，即溶于亲水的中，即溶于亲水的极性链中。极性链中。（苯酚、苯、乙苯等短链芳香烃（苯酚、苯、乙苯等短链芳香烃类）类）4 2 1 3 乳液聚合是使原料分散于水中形成乳状液，在引发剂作乳液聚合是使原料分散于水中形成乳状液，在引发剂作用下进行聚合。原料单体在表面活性剂水溶液中乳化，处于用下进行聚合。原料单体在表面活性剂水溶液中乳化，处于3种状态：种状态：在乳状液滴中，溶于水中，增溶于胶束中。在乳状液滴中，溶

19、于水中，增溶于胶束中。 使用水溶性引发剂时，在水相中引发反应，聚合反应在使用水溶性引发剂时，在水相中引发反应，聚合反应在胶束中进行，分散于水相中的乳状液滴仅作为提供反应原料胶束中进行，分散于水相中的乳状液滴仅作为提供反应原料的储库。的储库。 借助增溶作用可提高石油的采收率，其有效办法是将粘借助增溶作用可提高石油的采收率，其有效办法是将粘附在岩层砂石上的油附在岩层砂石上的油“驱赶驱赶”出来，即所谓出来，即所谓“驱油驱油”。 利用表面活性剂在溶液中形成胶束的性质，将表面活利用表面活性剂在溶液中形成胶束的性质，将表面活性剂、助剂（醇类起促进胶束形成作用）和油混合在一起，性剂、助剂（醇类起促进胶束形成

20、作用）和油混合在一起，经搅动，形成均匀的经搅动，形成均匀的“胶束溶液胶束溶液”。该溶液能溶解原油，。该溶液能溶解原油，很好的润湿岩层，遇水不分层，当流过石岩层时能有效地很好的润湿岩层，遇水不分层，当流过石岩层时能有效地洗下粘附在砂石上的原油，从而达到提高石油的采收的目洗下粘附在砂石上的原油，从而达到提高石油的采收的目的。的。 在肥皂水里加入一小匙的在肥皂水里加入一小匙的砂糖砂糖或少许的或少许的茶叶茶叶，放在阴暗，放在阴暗处过夜后，就会发现这种肥皂处过夜后，就会发现这种肥皂水吹出来的泡泡颜色不但鲜艳水吹出来的泡泡颜色不但鲜艳，而且比较不容易破裂。，而且比较不容易破裂。肥皂，热水肥皂，热水 消泡作

21、用可分为消泡作用可分为破泡破泡和和抑泡抑泡作用。作用。 破泡剂的作用机理：破泡剂的作用机理： 消泡剂加入到泡沫体系中，消泡剂加入到泡沫体系中，消泡剂微滴浸入气泡液膜，顶消泡剂微滴浸入气泡液膜，顶替了原来液膜表面上的表面活替了原来液膜表面上的表面活性剂分子，使此处的表面张力性剂分子，使此处的表面张力降低。由于泡沫周围液膜的表降低。由于泡沫周围液膜的表面张力高，将产生收缩力，从面张力高，将产生收缩力，从而使低表面张力处的液膜被强而使低表面张力处的液膜被强烈的向四周牵引、延展而伸长、烈的向四周牵引、延展而伸长、变薄，最后破裂。变薄，最后破裂。l 结构：结构：带有羧酸负离子基的脂肪酸盐带有羧酸负离子基

22、的脂肪酸盐l 通式：通式：RCOOM（M为金属离子）为金属离子）l 电离：电离：RCOOM RCOO- + MZ+ （R中碳原子数中碳原子数822，M为金属阳离子，大多为为金属阳离子，大多为Na、K）l 典型品种典型品种: （1） 肥皂、硬脂酸，软脂酸和油酸等钠盐，肥皂、硬脂酸，软脂酸和油酸等钠盐，不适于在硬水，酸性溶液及海水中使用不适于在硬水，酸性溶液及海水中使用（2） 油酸钾：油酸钾：C17H33COOK; 硬脂酸铝：硬脂酸铝：(C17H35COO)3Al; 松香酸钠（松香皂）：松香酸钠（松香皂）： 有较好的水溶性与抗硬水能力。有较好的水溶性与抗硬水能力。l 主要的合成方法：（1）油脂水解

23、皂化法）油脂水解皂化法 + 3NaOHCH2OHCH OHCH2OHCH2OOCC17H35CH OOCC17H35CH2OOCC17H35 + 3C17H35COONa（2） 硬脂酸直接中和法硬脂酸直接中和法C17H35COOH + NaOHC17H35COONa+ H2OC17H35COOH + Na2CO3C17H35COONa+NaHCO3l 性质：l 应用：R+ H2SO4RSO3H + H2SO4C17H33COCl +HNCH2CH2SO3NaCH3C17H33CONCH2CH2SO3NaCH33RSO M容易生物降解，不产生公害，大多数国家使用的。容易生物降解，不产生公害，大多

24、数国家使用的。l 性能与用途：l 以十二烷基苯为原料进行LAS的合成 三氧化硫磺化法三氧化硫磺化法 对设备加工精度及材质均有较高要求，设备庞杂，造价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，一般中小型企业和乡镇企业难以实现。均在几百万元以上，一般中小型企业和乡镇企业难以实现。 三氧化硫作磺化剂时，反应几乎是定量进行，反应过三氧化硫作磺化剂时，反应几乎是定量进行，反应过程中不生成水，不产生废酸，磺化能力强，反应速率快，程中不生成水，不产生废酸，磺化能力强，反应速率快，产品的质量好。产品的质量好。 但由于放热集中，因此常将但由于放热集中，因此常将三氧化硫用空气稀释到浓三氧化

25、硫用空气稀释到浓度为度为3-5%后使用。后使用。 发烟硫酸磺化法发烟硫酸磺化法 与三氧化硫磺化相比，发烟硫酸磺化反应速率较易控制，与三氧化硫磺化相比，发烟硫酸磺化反应速率较易控制，反应放热量也较小，但由于反应过程同时生成大量废酸，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。故生产成本偏高。 发烟硫酸磺化法发烟硫酸磺化法 丁二酸也称琥珀酸。琥珀酸酯是由马来酸酐（顺丁烯丁二酸也称琥珀酸。琥珀酸酯是由马来酸酐（顺丁烯二酸酐）或马来酸也脂肪醇进行酯化而成的。二酸酐）或马来酸也脂肪醇进行酯化而成的。 按琥珀酸上两个羧基的酯化情况分为单酯和双酯。实按琥珀酸上两个羧基的酯化情况分为单酯

26、和双酯。实际应用中双酯磺酸盐比单酯磺酸盐重要。际应用中双酯磺酸盐比单酯磺酸盐重要。l 磺酸基的引入：亚硫酸氢钠与马来酸（顺丁烯二酸）酯双键的加成反应。亚硫酸氢钠与马来酸（顺丁烯二酸）酯双键的加成反应。此类表面活性剂的特点：此类表面活性剂的特点： 分子结构的合成可变性强；分子结构的合成可变性强； 表面活性好，单酯产品性能温和，对皮肤刺激性低；双酯表面活性好，单酯产品性能温和，对皮肤刺激性低；双酯产品渗透性强，工业应用广泛；产品渗透性强，工业应用广泛； 合成工艺简单，原来来源广泛，生产成本低，无三废污染。合成工艺简单，原来来源广泛，生产成本低，无三废污染。实例：脂肪醇聚环氧乙烷醚琥珀酸单酯磺酸钠实

27、例：脂肪醇聚环氧乙烷醚琥珀酸单酯磺酸钠润湿性、抗硬水性、增溶性优异，且脱脂力弱，用于日用化工领域。例：月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）C12H25OH +CH2CH2OnC12H25O(CH2CH2O)nH硫酸化剂C12H25O(CH2CH2O)nSO3HNaOHC12H25O(CH2CH2O)nSO3Nan n为为2-42-4 该产品的水溶性优于十二烷基硫酸钠，而且具有较好的该产品的水溶性优于十二烷基硫酸钠，而且具有较好的钙皂分散能力和抗盐能力，低温下透明，适宜制造透明液体钙皂分散能力和抗盐能力，低温下透明，适宜制造透明液体香波。香波。洗手液配方操作步骤洗手液配方操作步骤1 将将ABS-Na

28、 8g，AES 8g，EDTA 0.5g，苯甲酸钠适量，加入，苯甲酸钠适量，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。注示：注示：EDTA 乙二胺四乙酸乙二胺四乙酸 是一种螯合剂是一种螯合剂 P2O5 + 4ROH 2 (RO)2PO(OH) + H2O P2O5 + 2ROH + H2O 2RORO(OH2) P2O5 + 3RO

29、H (RO)2PO(OH) + ROPO(OH2)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化为细胞物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、没有公害的质。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。生物降解性二氧化碳和水等物质的一种性质。生物降解性也称为生物分解性能。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；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；次级降解，降解得到的产物不再污染环境；c 最终降解，完全转化为最终降解，完全转化为CO2、NH3、H

30、2O等。等。 降解速度随磺酸基和烷基链末端间的距离的增大而加降解速度随磺酸基和烷基链末端间的距离的增大而加快，烷基链长在快，烷基链长在C6C12间最易降解。间最易降解。 当阴离子表面活性剂的烷基链带有当阴离子表面活性剂的烷基链带有支链支链，且支链长度，且支链长度愈接近主链愈难降解。愈接近主链愈难降解。1928年，阳离子表面活性剂开始应用，当时用作杀菌剂。年，阳离子表面活性剂开始应用，当时用作杀菌剂。l 主要用途主要用途: :杀菌剂、腈纶匀染剂、纤维柔软剂、抗静电剂、浮选剂杀菌剂、腈纶匀染剂、纤维柔软剂、抗静电剂、浮选剂 目前阳离子表面活性剂的产量还比较小，但其增长目前阳离子表面活性剂的产量还比

31、较小，但其增长速度要比阴离子和非离子大得多。速度要比阴离子和非离子大得多。12413 RRNRXRR-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

32、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。纤维柔软剂纤维柔软剂匀染剂匀染剂浮选剂浮选剂季铵盐型季铵盐型 R1 |R2-N+-CH3 X- | R3阳离子表面活性剂的性质阳离子表面活性剂的性质 具有基本性质（洗涤去污除外）和附加性质；具有基本性质（洗涤去污除外）和附加性质； 一般不能与阴离子表面活性剂复配使用；一般不能与阴离子表面活性剂复配使用； 当使用溶液当使用溶液PH7时，伯仲叔胺盐阳离子表面活性剂会失时，伯仲叔胺盐阳离子表面活性剂会失效。效。 脂肪族胺盐是伯胺、仲胺、叔胺与酸（如盐酸、硫酸、脂肪族胺盐是伯胺、仲胺、叔胺与酸（如盐酸、硫酸、乙酸等）的反应产物，是弱碱盐：乙

33、酸等）的反应产物，是弱碱盐：RNH2+ HClRNH3Cl-R3N + HClR3NH Cl-R2NH + HClR2NH2Cl-a. 高级卤代烷高级卤代烷 + 单乙醇胺或二乙醇胺：单乙醇胺或二乙醇胺：R X + NH2CH2CH2OHRNHCH2CH2OHb. 高级脂肪胺高级脂肪胺+氯乙醇：氯乙醇：R NH2+ ClCH2CH2OHRNHCH2CH2OH + RN(CH2CH2OH)2c. 高级脂肪胺高级脂肪胺+环氧化物：环氧化物：R NH2+ H2CCH2ORNHCH2CH2OH烷基乙醇胺与酸反应得到阳离子表面活性剂。烷基乙醇胺与酸反应得到阳离子表面活性剂。a. 高级卤代烷高级卤代烷 +

34、单乙醇胺或二乙醇胺：单乙醇胺或二乙醇胺：R X + NH2CH2CH2OHRNHCH2CH2OHb. 高级脂肪胺高级脂肪胺+氯乙醇：氯乙醇：1. Soromine AC17H35COOH + N(CH2CH2OH)3160180oCC17H35COOCH2CH2NCH2CH2OHCH2CH2OH实例：实例：3C17H33COOH + PCl3NaOH3C17H33COCl + H3PO4C17H33COCl + NH2CH2CH2NC2H5C2H5C17H33CONHCH2CH2NC2H5C2H5叔胺叔胺 + 烷基化试剂（亲核取代反应）烷基化试剂（亲核取代反应）烷基化试剂：卤代烷、硫酸烷基酯、

35、氯化苄。烷基化试剂：卤代烷、硫酸烷基酯、氯化苄。NR1R2R3+ CH3ClNR1R2R3CH3ClC12H25Br +(CH3)3NNCH3CH3CH3C12H25BrC12H25NH2+ 2CH3Cl + 2NaOHC12H25NCH3CH3+ 2NaCl + 2H2O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甲基苄基溴溴化铵化铵3C17H33COOH + PCl3NaOH3C17H33COCl + H3PO4C17H33COCl + NH2CH2CH2NC2H5C2H5C17H33CONHCH2CH2NC2H5C2H5C17H33CONHCH2CH2NC2H5C

36、2H5+(CH3O)2SO2C17H33CONHCH2CH2NC2H5C2H5CH3CH3SO4Sapamine MS染料固色剂、柔软剂等染料固色剂、柔软剂等C18H37OCH2N(CH3)3ClC18H37OCH2N(CH3)3ClC18H37OH + HCHO510oCC18H37OCH2ClC18H37OCH2Cl + N(CH3)3+ HClC10H21NCH2CH2BrCH3+ N(CH3)3苯溶剂300份120oCC10H21NCH2CH2N(CH3)3CH3BrC12H25SH + HCHOC12H25SCH2Cl+ HCl-H2OC12H25SCH2N(CH3)3ClC12H2

37、5SCH2Cl + N(CH3)3吗啉环、吗啉环、 吡啶环、吡啶环、 咪唑环、咪唑环、 哌嗪环、哌嗪环、 喹啉环喹啉环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剂；定义：能与蛋白质发生作用的一类表面活性剂；杀菌机理：首先表面活性剂吸附于菌体，然后浸透菌体杀菌机理：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；的细胞膜并破坏之； 阳离子通过静电力、氢键力以及表面活性剂分子与蛋阳离子通过静电力、氢键力以及表面活性剂分子与蛋白质分子间的疏水结合等作用，吸附带负电的细菌体，聚白质分子间的疏水结合等作用，吸附带负电的细菌体，聚集在细胞壁上，产生室阻效应，导致细菌生长受抑而死亡集在细

38、胞壁上，产生室阻效应，导致细菌生长受抑而死亡；同时其憎水烷基还能与细菌的亲水基作用，改变膜的通；同时其憎水烷基还能与细菌的亲水基作用，改变膜的通透性，继而发生溶胞作用，破坏细胞结构，引起细胞的溶透性，继而发生溶胞作用，破坏细胞结构，引起细胞的溶解和死亡。解和死亡。 表面活性剂的抗静电机理：表面活性剂的抗静电机理：柔顺原理：纤维在使用某种含表面活性剂为主要成分的柔顺原理：纤维在使用某种含表面活性剂为主要成分的油剂后，纤维就具有良好的亲水性，且表面活性剂的亲油剂后，纤维就具有良好的亲水性，且表面活性剂的亲水端排列在纤维的表面，减少了纤维表面的摩擦而产生水端排列在纤维的表面，减少了纤维表面的摩擦而产

39、生柔软平滑作用；柔软平滑作用；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的的表面活性剂称为为目的的表面活性剂称为匀染剂；匀染剂；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，能使深色部分的染料分子向浅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，称为色部分迁移，称为“移染移染”。（1 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，染料只能在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

40、染的目的，在染色匀染剂后追踪，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。工艺完成后，染料不能再移动。（2 2）亲染料匀染剂）亲染料匀染剂 表面活性剂与染料有较大亲和力，在染色时可拉住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；染料分子，达到缓染目的，同时亦可移染；PAN使用的阳使用的阳离子型匀染剂离子型匀染剂聚乙二醇类非离聚乙二醇类非离子表面活性剂子表面活性剂 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离子阳离子所组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，在成的表面活性剂。换言之，

41、单就两性表面活性剂结构来讲，在亲水基一端既有亲水基一端既有阳离子阳离子(+)也有也有阴离子阴离子(-)。 C12H25NCH3CH2COOCH3按整体化学结构分类按整体化学结构分类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水。是无论是在酸性、中性或碱性都易溶于水。即使在即使在等电点等电点也无沉淀，且在任何也无沉淀，且在任何pH值时均可使用。值时均可使用。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去污、乳化等基本性质杀菌、抗静电等附加性质 具有其他表面活性剂无可比拟的具有其他表面活性剂无可比拟的温和性质温和性质

42、，对皮肤、，对皮肤、眼睛刺激极小，无过敏反应。眼睛刺激极小，无过敏反应。 多用于高档、专用的洗发香波，而且在婴儿用品上前多用于高档、专用的洗发香波，而且在婴儿用品上前景广阔。景广阔。RNH2CH2CH2COONH2RRCHCOO特点是：特点是：对环境和生物体的安全性高，对皮肤和头发有对环境和生物体的安全性高，对皮肤和头发有亲和性，前景最好的是对安全性要求极高的化妆品。亲和性，前景最好的是对安全性要求极高的化妆品。（CH3）3N+CH2COO三甲胺乙（酸）内酯三甲胺乙（酸）内酯 阳离子：阳离子：季铵盐型季铵盐型 阴离子：阴离子：羧酸、磺酸型、硫酸型、磷酸型、咪唑啉型羧酸、磺酸型、硫酸型、磷酸型、

43、咪唑啉型22 RNClCH COONaRNCH COONaCl3CH3CH3CH3CH12252C HNCH COOCH3CH3CH2NHCH3+ ClCH2COONa95%CH3CH2OH40oCCH2NCH2COONaCH3CH2NCH2COONaCH3RBr,无水乙醇回流RNCH3CH2COOH2CNCH3CH2COOCH3ROCH2C14H29CHCOOHBr+N(CH3)325%三甲胺48hC14H29CHCOON(CH3)3N(CH3)3RCONH(CH2)4CHCOO23)nRNCHSO(3CH3CH223370 EtOHRNBrCH CH SO NaRNCH 223CH CH

44、SO3CH3CH3CH23223Na SORNCH CH SORR2222 RNBrCH CH BrRNCH CH BrBrRRRR32()RN CH2222 CHCHSOCHO243RNC H SO+3CH3CH23223223H OHClR NCHCHSO ClR N CH CH SO 23()nRNCHOSO3CH3CH23n 24 ()RNCl CHOH24()RNCHOH Cl3CH3CH3CH3CH3243()HSO ClRNCHOSO 3CH3CH22C HC HO4340 CClSO 22C HC HOO2SO32()22330RN CHRNCH CH OSO 3CH3CH3

45、2()22320RN CHRNCH CH OSO 3CH3CH+22CHCHO+RNNCH2CH2CH2CH2OHCH2COORNNCH2CH2HOH2CH2CCH2COONaOH2 ClCH COONa RNNCH2CH2CH2CH2OH+ClCH2CH2SO3H不开环控制一定的pH值RNNCH2CH2HOH2CH2CCH2CH2SO3223223RNHCHCHCOOCHRNHCH CH COOCH22322RNHCH CH COOCHRNHCH CH COOH 水解C18H37NH2+ CH2CHCNC18H37NHCH2CH2CNNaOHH2OC18H37NHCH2CH2COONaRNH

46、2+ ClCH2COONaRNHCH2COONa衣用洗涤剂婴儿香波咪唑啉咪唑啉15烷基聚氧乙烯硫酸钠5酰化蛋白质3柠檬酸0.3苯甲酸钠1二苯甲酮0.1香料0.1水至100CH2CH2OCH2CH2OCH2H2COCH2H2COCH2H2COCH2H2COCH2H2C注意：区分+ CH2OCH2C12H25OCH2CH2OHNaOHC12H25OH+CH2OCH2C12H25OCH2CH2OHnNaOHC12H25O(CH2CH2O)nCH2CH2OHRO(CH2CH2O)nHC9H19OHCH2OCH2+C9H19OCH2CH2OHCH2OCH2+mC9H19OCH2CH2OHC9H19OCH

47、2CH2O(CH2CH2O)mHR-COO-(CH2CH2O)n-HRCOOHOH+RCOOH2O+CH2OCH2RCOORCOOCH2CH2O+RCOOCH2CH2ORCOOHRCOOCH2CH2OH+RCOO+CH2OCH2RCOOCH2CH2O(n-1)RCOO(CH2CH2O)n+RCOO(CH2CH2O)nRCOOHRCOO(CH2CH2O)nHRCOO+RCOOH+HO(CH2CH2O)nHRCOO(CH2CH2O)nHH2O+C11H23COOHHO(CH2CH2O)14HH2O11012023hH2SO4C11H23COO(CH2CH2O)14HRN(CH2CH2O)nH(CH

48、2CH2O)nH或R1R2N(CH2CH2O)nH+ CH2OCH2C12H25NH22无催化剂C12H25NCH2CH2OHCH2CH2OHC12H25N(CH2CH2O)pH(CH2CH2O)qHn EONaOH或NaOR(p+q=n+2)+CH2CHCHCHCHCH2OHOHOHOHOHOHH2SO4140H2OOHCHCH2CH2CHCHCHOHOOHHOOOHCHCH2CH2CHCHCHOHO1,4失水山梨醇异山梨醇200C15H31COOH+OHRCOOHORCOOOHHORCOOOHOHHOHOOHOH+RCOORCOORCOOOH主产物单酯双酯三酯C11H23COOCH2C11

49、H23COOCH2C11H23COOCH椰子油+ 2CH2OHCH2OHCHOH甘油NaOH20024023h3C11H23COOCH2CHOHCH2OH甘油的月桂酸酯+NaOH2HOCH2CH2OHCH2OHCH2OHCC17H35COOCH2C17H35COOCH2C17H35COOCH牛酯季戊四醇CH2OHC17H35COOCH2CCH2OHCH2OH+C17H35COOCH2CHOHCH2OHC17H35COOCH3OOHOHCH2OHOOHOHHHHCH2OHHHHCH2OHOHDMF, K2CO39010036h+单酯和双酯的混合物90100水解OOHOHOOHOHHHHCH2OH

50、HHHCH2OHOHHOC17H35COOCH2蔗糖的单硬酯酸酯发泡性渗透性去污性乳化性、分散性用作染色助剂低浓度时使用效果产品状态价格一、洗涤剂的分类1. 按洗涤剂的化学性质分类按洗涤剂的化学性质分类一般可分为3类：阴离子型洗涤剂、阳离子型洗涤剂、非离子型洗涤剂。常用的是阴离子型和非离子型洗涤剂。粉状、空心颗粒状、液体、浆状、块状等多种形式洗涤剂。2. 按商品形式分类按商品形式分类l 定义：定义：按专门配方配制的以提高去污性能的产品。按专门配方配制的以提高去污性能的产品。3. 按用途分类按用途分类主要分为民用洗涤剂和工业用洗涤剂。主要分为民用洗涤剂和工业用洗涤剂。民用洗涤剂包括民用洗涤剂包括

51、个人卫生清洁剂、衣物用洗涤剂和家庭日用清洁剂。个人卫生清洁剂、衣物用洗涤剂和家庭日用清洁剂。 分分 类类 名名 称称 厨房用洗涤剂洗洁精、去污粉、油烟净等 织物用洗涤剂肥皂、洗衣粉、丝毛洗涤剂、衣领净等 身体用洗涤剂香皂、沐浴液、洗手液等 其 他洁厕剂、地毯清洁剂等加酶型、增白型、漂白型等。加酶型、增白型、漂白型等。4. 按洗涤难易程度分类按洗涤难易程度分类轻垢型洗涤剂和重垢型洗涤剂。轻垢型洗涤剂和重垢型洗涤剂。5. 按泡沫多少可分类按泡沫多少可分类低泡型、中泡型和高泡型。低泡型、中泡型和高泡型。6. 按助洗剂的特点分类按助洗剂的特点分类二、洗涤剂的组成一般组成一般组成活性物活性物 助剂助剂双

52、亲表面活性剂双亲表面活性剂改善洗涤效果物质改善洗涤效果物质阴阴离子型（洗衣粉）离子型（洗衣粉）阳阳离子型（杀菌）离子型（杀菌）两性两性型型（柔软剂）（柔软剂）非离子型（液态洗净剂）非离子型（液态洗净剂）三聚磷酸钠三聚磷酸钠增白剂增白剂酶制剂酶制剂香精香精三、洗涤去污原理1.1.洗涤的基本过程洗涤的基本过程配制洗涤浴配制洗涤浴 污垢脱除污垢脱除 悬浮、分散污垢悬浮、分散污垢 防止污垢再沉积防止污垢再沉积 漂洗漂洗2.2.去污机理去污机理基材污垢基材污垢 + + 洗涤浴洗涤浴 基材洗涤浴基材洗涤浴 + + 污垢洗涤浴污垢洗涤浴 液体污垢的脱除机理液体污垢的脱除机理( (“卷缩卷缩”机理机理) )表

53、面活性剂的强润湿性使接触角变小表面活性剂的强润湿性使接触角变小, ,最后趋于零而脱除。最后趋于零而脱除。 固体污垢的脱除机理固体污垢的脱除机理 由于表面活性剂在固体污垢的吸附，降低了固体污垢与基材的吸附；由于表面活性剂在固体污垢的吸附，降低了固体污垢与基材的吸附； 阴离子表面活性剂可增加固体污垢与基材表面的表面电势。阴离子表面活性剂可增加固体污垢与基材表面的表面电势。四、洗涤剂的主要组成1. 1. 活性成分活性成分表面活性剂表面活性剂 阴离子表面活性剂：如烷基苯磺酸钠（阴离子表面活性剂：如烷基苯磺酸钠（LAS）、）、烷基磺酸烷基磺酸钠、脂肪醇硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（钠、脂肪醇硫酸钠、脂

54、肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）、）、烷基磺酸钠（烷基磺酸钠（AOS）等。等。 非离子表面活性剂：如烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙非离子表面活性剂：如烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚（烯醚（AEO）、）、烷醇酰胺等。烷醇酰胺等。 聚醚：是近年来生产低泡洗涤剂的常用活性物，一般常用聚醚：是近年来生产低泡洗涤剂的常用活性物，一般常用环氧乙烷和环氧丙烷共聚的产物，常与阴离子表面活性剂环氧乙烷和环氧丙烷共聚的产物，常与阴离子表面活性剂复配，主要用作消泡剂。复配，主要用作消泡剂。 两性表面活性剂：如甜菜碱等，一般用于低刺激的洗涤剂。两性表面活性剂：如甜菜碱等，一般用于低刺激的洗涤剂。1.1.不同阴离子表

55、面活性剂配合应用不同阴离子表面活性剂配合应用例如例如: 烷基苯磺酸钠与烷基苯磺酸钠与AES混合混合，质量比为，质量比为4 4: :1 1，乳化效果最好；，乳化效果最好；4 4: :1 1或或5 5:1:1时，去污力最佳。时，去污力最佳。2.2.阴离子与非离子表面活性剂配合应用阴离子与非离子表面活性剂配合应用例如：烷基苯磺酸钠与醇醚型非离子配合使用，可提高去污力。例如：烷基苯磺酸钠与醇醚型非离子配合使用，可提高去污力。3.3.阴离子与阳离子表面活性剂配合应用阴离子与阳离子表面活性剂配合应用注注: :一般很少使用一般很少使用4.4.阴离子与两性离子表面活性剂配合应用阴离子与两性离子表面活性剂配合应用例如：烷基苯磺酸钠与咪唑啉类配合使用，不仅例如：烷基苯磺酸钠与咪唑啉类配合使用，不仅 可提高去污力可提高去污力, ,还对皮肤和织物的亲和性好。还对皮肤和织物的亲和性好。 5.5.同系物表面活性剂的