表面活性剂复习资料

1、表面活性剂复习资料表面活性剂第一章 表面活性剂的基本概念表面活性剂基本概念1、请解释表面张力、表面活性剂、临界胶束浓度、浊点、Krafft点等概念。表面张力是指垂直通过液体表面上任一单位长度、与液体面相切的，收缩表面的力。 液体内部分子所受的力可以彼此抵消，但表面分子受到液相分子的拉力大，受到气相分子的拉力小（因为气相密度低），所以表面分子受到被拉入液相的作用力表面活性剂是指在加入很少量时就能显著降低溶液的表面张力，改变体系界面状态，从而产生润湿、乳化、起泡、增溶等一系列作用，以达到实际应用要求的物质 。临界胶束浓度：表面活性剂在水溶液中形成胶团的最低浓度，称为临界胶团浓度。浊点（C. P值）

2、：非离子表面活性剂的溶解度随温度升高而降低，溶液由澄清变混浊时的温度即浊点。临界溶解温度（krafft点）：离子型表面活性剂的溶解度随温度的升高而增加，当温度增加到一定值时，溶液突然由浑浊变澄清，此时所对应的温度成为离子型表面活性剂的临界溶解温度。 界面与表面：界面就是指物质相与相的分界面。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。即液相或固相与气相的界面称为表面。 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。水溶液的表面张力随溶质浓度的变化可分为三种类型。1、表面张力随其溶质浓度的增加略有上升，且往往近于直线(曲线A)2、表面

3、张力随溶质浓度增加而逐渐下降，在浓度很稀时，下降较快，随浓度增加下降变慢(曲线B)。3、在溶液浓度稀时，溶液的表面张力随溶质浓度的增加急剧下降，当溶液的浓度增加到一定值后，溶液的表面张力就不再下降了(曲线C)。表面活性剂的定义：加入少量就能使水的表面张力大幅度地降低，从而明显改变体系的界面性质和状态的化合物表面活性剂。如肥皂中的脂肪酸钠，洗衣粉中的烷基苯磺酸钠等。最早的表面活性剂肥皂。例如20C时，纯水的表面张力为72.75mN/m，加入 0.1%的脂肪酸钠，即降为25mN/m。一般说来，在常温下0.1%的溶液能使水的表面张力下降到约30mN/m的话，则可认为该物质具有良好的表面活性。表面活性

4、剂的作用：表面活性剂分子在溶液中和界面上可以自行结合形成分子有序组合体，从而在各种重要过程，如润湿、铺展、起泡、乳化、加溶、分散、洗涤中发挥直接作用，还可起平滑、抗静电、匀染与固色、润滑、防锈、疏水、杀菌和凝集等间接作用。由于用量小而又能起到显著效果，表面活性剂又被称为“工业味精”。表面活性剂有哪些基本作用？请分别作出解释。润湿作用：1表面活性剂能够降低界面张力，使接触角变小，增大液体对固体表面的润湿的这种作用。2乳化作用：表面活性剂能使互不相溶的两种液体形成具有一定稳定性的乳状液的这种作用。3、分散作用：表面活性剂能使固体粒子分割成极细的微粒而分散悬浮在溶液中的这种作用，叫作分散作用。4、起

5、泡作用：含表面活性剂的水溶液在搅拌时会产生许多气泡，由于气体比液体的密度小，液体中的气泡会很快上升到液面，形成气泡聚集物（即泡沫），而纯水不会产生此种现象，表面活性剂的这种作用叫发泡作用。5、增溶作用：表面活性剂在溶液中形成胶束后，能使不溶或微溶于水的有机化合物溶解度显著增加的这种作用称作表面活性剂的增溶作用。6、洗涤去污作用：洗涤去污作用实际上是由于表面活性剂能够吸附在固液界面上，降低表面张力并在水溶液中形成胶团，从而产生的润湿、渗透、乳化、分散等各种作用的综合效果。一、 表面活性剂的结构与特点，结构特点：具有“两亲” 结构。由亲油基即疏水亲油的非极性基团（一般为长烃链），亲水基即亲水疏油的

6、极性基（如羟基、磺酸基、羧基、氨基等）组成。双亲结构使表面活性剂在溶液是形成界面吸附、界面定向、生成胶束，具有溶解性和多功能性。1、表面活性剂的结构特点及分类方法。答：表面活性剂的分子结构包括长链疏水基团和亲水性离子基团或极性基团两个部分。由于它的分子中既有亲油基又有亲水基，所以，也称双亲化合物表面活性剂一般按离子的类型分类，即表面活性剂溶于水时，凡能离解成离子的叫做离子型表面活性剂，凡不能离解成离子的叫做非离子型表面活性剂。而离子型表面活性剂按其在水中生成的表面活性离子种类，又可分为阴离子、阳离子和两性离子表面活性剂三大类。此外还有一些特殊类型的表面活性剂，如元素表面活性剂、高分子表面活性剂

7、和生物表面活性剂等。 二、表面活性剂的分类，最常用的是按表面活性剂在水溶液中能否解离及解离后所带电荷类型来分类。分为非离子型、阴离子型、阳离子型和两性离子型表面活性剂；按表面活性剂在水和油中的溶解性可分为水溶性和油溶性表面活性剂；按分子量分类，分为高分子表面活性剂（M大于104）；中分子量表面活性剂（M： 103104 ）；低分子量表面活性剂（ M： 102l03）。1、阴离子表面活性剂。亲水基一端为阴离子，其水溶液一般为碱性或中性。它们在整个表面活性剂生产中占有相当大的比重（约40%）。 阴离子表面活性剂：R-OSO3Na硫酸酯盐；R-SO3Na磺酸盐；R-OPO3Na2磷酸酯盐2、阳离子表

8、面活性剂。亲水基一端是阳离子，故常称之为 “阳性皂”。其水溶液大多呈酸性。阳离子表面活性剂：R-NH2HCl伯胺盐； 仲胺盐； 叔胺盐； 季胺盐3、两性表面活性剂其结构特征为：在亲水基一端既有阳离子也有阴离子。两性表面活性剂：R-NHCH2-CH2COOH 氨基酸型； 甜菜碱型4、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（多为氧乙烯基CH2CH2O-）组成。非离子表面活性剂：R-O-(CH2CH2O)nH脂肪醇聚氧乙烯醚；R-(C6H4)-O(C2H4O)nH烷基酚聚氧乙烯醚；R2N-(C2H4O)nH聚氧乙烯烷基胺；R-CONH(C2H4O)nH聚氧乙烯烷基

9、酰胺；R-COOCH2(CHOH)3H多元醇型第二章 表面活性剂在溶液中的性质一. 在界面的吸附浓度足够时，表面活性剂在溶液表面定向形成吸附膜。排列成单分子层。非极性憎水基的部分越大，憎水性越强，表面活性剂分子就越聚集于表面，其表面活性就越强。二. 形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(critica1 mic1e concentration，简称cmc)。胶束：当溶液内表面活性剂分子数目不断增加时，其疏水部分相互吸引，缔合在一起，亲水部分向着水，几十个或更多分子缔合在一起形成缔合的粒子，称为胶束。三. 润湿。固体表面与液体接

10、触时，原来的固-气界面消失，固体表面上的气体被液体取代，形成新的固-液界面。这种现象称为润湿。接触角：平衡时，在气，液，固三相交界处，气-液界面和固-液界面之间 的夹角称为接触角。(图中角 ) 90，润湿。 =0，完全润湿（铺展） ； 90，不润湿。=180，完全不能润湿。接触角的大小可以用实验测量，也可以用公式计算：1、若s-g90，固体不为液体所润湿。如荷叶，石蜡上的水珠。2、若s-gl-s，则90，且l-g越小，也越小，固体易为液体所润湿。如肥皂水。应用举例：如喷洒农药到带蜡的植物表面，要在农药中加表面活性剂；涂料中使用表面活性剂为润湿剂。如果要制造防水材料，就要使表面活性剂的极性基吸附

11、在材料表面，亲油基伸向空气，则高能表面变为低能表面，使接触角大于90。四.分散作用。分散是指固体粒子分散在液体中，按粒子的大小不同，可分为胶体分散和粗分散。分散体系处于不稳定状态，容易聚集形成沉淀。固液分散体系中的固体微粒有自动聚结缩小界面积从而降低界面能的倾向。作为分散剂的表面活性剂能促使固体微粒均匀稳定地分散在液体中。原理：分散剂可降低界面能，同时使固体外层形成一层吸附膜而较难凝聚。应用：如使颜料分散在涂料或印刷油墨之中。五.乳化作用一种或几种液体以大于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。乳液形成过程中，两相间界面面积增大，体系界面能随之增大。故体系

12、总是寻求减少界面面积，从而降低界面能，最终发生破乳、分层。加入乳化剂，在降低界面能的同时，还在界面定向吸附而形成一层保护膜，防止碰撞的液滴彼此合并。同时由于形成表面双电层，因电的相斥作用而防止了凝聚。应用：如“乳液聚合”是高分子工业中的一种重要生产方法；化妆品工业中制取膏霜，食品的乳化等。水和油形成的乳状液，根据分散情形可分为两种：1.水包油乳状液，用O/W表示。内相为油，外相为水，这种乳状液能用水稀释，如牛奶等。2.油包水乳状液，用W/O表示。内相为水，外相为油，如油井中喷出的原油。此外，还有水包油包水型(W/O/W)及油包水包油型（O/W/O)型等复杂型乳状液。检验方法：如右图所示，为对O

13、/W乳状液检验的现象。六. 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称为泡沫，即气体分散于液（固）体中的分散体系。可分为液（固）体泡沫。与前相似，也属热力学不稳定体系。加入表面活性剂，一则可降低，有利于泡沫形成。二则表面活性剂可定向形成双分子薄膜加大厚度而增加了泡沫的稳定性。消泡:作为消泡剂的表面活性剂，在液面上能挤走起泡分子，所形成的液膜强度很差，降低了液膜的稳定性。消泡剂应极易吸附于液面，且排列疏松。故其分子多为枝形结构。如异辛醇、豆油、蓖麻油和硅油等。起泡剂的应用：用于矿物浮选、泡沫灭火和洗涤去污等。消泡剂的应用：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

14、低薄膜强度，消除气泡，防止事故。此外，用作涂料、胶粘剂的助剂等。七.增溶作用。表面活性剂在水溶液中形成胶束后具有能使不溶或微溶于水的有机物的溶解度显著增大的能力，且此时溶液呈透明状，胶束的这种作用称为增溶作用。一般认为胶束内部与液态烃相似，表面活性剂在水溶液中达到CMC后，一些水不溶性或微溶性的有机物可进入胶束内部而使溶解度显著增加，形成透明胶体溶液。例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。增溶作用与普通的溶解概念是不同的，增溶的苯不是均匀分散在水中，而是分散在油酸根分子形成的胶束中。一些挥发油、脂溶性维生素、甾体激素等许多难溶性药物常借此增溶，形成澄明溶液

15、及提高浓度。几种常见的增溶方式：（a）增溶于胶团内核（b）增溶于胶体定向的表面活性剂之间（c）增溶于胶团表面八. 浮选。浮选时要加入两种表面活性剂：1. 能产生大量气泡的的表面活性剂起泡剂。2. 起捕集作用的阳离子表面活性剂捕集剂。捕集剂作用：大多数天然矿物表面是亲水的，易为水所润湿。须加入捕集剂使其疏水，才能使矿物微粒附着于气泡而向上飘浮。搅拌并从池底鼓气，带有有效矿粉的气泡聚集表面，收集并灭泡浓缩，从而达到了富集的目的。第三章 表面活性剂物性常数一. 临界胶束浓度及其测定。表面活性剂在溶液中形成胶束的最低浓度的浓度称为临界胶束浓度（CMC）测定临界胶束浓度最基本的方法是测定表面活性剂溶不同

16、浓度下的表面张力，并作g -lgc图来确定。另外,CMC时，溶液表面张力基本达到最低值，以此为界，溶液的多种物理性质如摩尔电导、粘度、渗透压、光散射等多种物理性质发生急剧变化。利用这些性质与表面活性剂浓度之间的关系，可推测出表面活性剂的临界胶束浓度。CMC越小，该表面活性剂的活性越大。同系物的碳原子数增加，CMC减小；碳数相同的表面活性剂，支链型比直链型的CMC高；碳氢链的不饱和度增加，CMC增高；碳氢链中有极性基时，CMC增高；碳氢链中有苯环时，CMC降低；离子型表面活性剂的CMC较非离子型的大得多。碳氢链相同时，前者可以是后者的100倍。二. 亲水亲油平衡值（HLB）。用一个相对的值即HL

17、B值来表示表面活性物质的亲水性，HLB越大，则亲水性越强。一般以石蜡的HLB为0，油酸的HLB为1，油酸钠的HLB为20，十二烷基硫酸钠的HLB为40作为标准。根据需要，可根据HLB值选择合适的表面活性剂。例如：HLB值在36之间，可作油包水型的乳化剂；810之间作润湿剂；1218之间作为水包油型乳化剂。HLB值 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20HLB的确定方法1、水溶法，水溶法较为粗略，随意性大，操作简便。适用于大致的HLB范围确定2、计算法，离子型HLB的计算式：三. 克拉夫脱点(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

18、。温度升至某一值后，溶解度即迅速增大，此点即所谓的Krafft点（TK）。这一点的浓度其实就是该温度下的CMC。一般而论， TK越高， CMC越小； TK高（低）的表面活性剂亲油（亲水）性好。四. 浊点(C1oud Point)浓度一定的非离子表面活性剂加热至一定温度时，溶液产生浑浊，冷却后又变为透明。该温度称为非离子型表面活性剂的“浊点”(C1oudPoint)。非离子表面活性剂应在浊点以下使用产生浊点的原因：含氧基团（如氧乙烯基）与水分子形成的氢键因受热而减弱，溶解度随温度升高而降低，从而产生浊点。第四章 阴离子表面活性剂1、阴离子表面活性剂的定义及分类。定义：在水中能够离解出具有表面活性

19、的阴离子的一类表面活性剂叫做阴离子表面活性剂。阴离子表面活性剂按亲水基不同可分为：羧酸盐型、磺酸盐型、硫酸（酯）盐型和磷酸（酯）盐型等。阴离子表面活性剂按其亲水基团的结构可以分为：羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐和磷酸酯盐。阴离子表面活性剂：RCOONa羧酸盐；R-OSO3Na硫酸酯盐；R-OPO3Na2磷酸酯盐；R-SO3Na磺酸盐一. 羧酸盐型阴离子表面活性剂脂肪酸的碱（碱土、高价）金属盐、铵盐和有机胺盐统称为脂肪酸盐，化学通式为:RCOOM1/n。硬脂酸钠，别名硬蜡酸钠，化学简式为:C17H35COONa。硬脂酸钠的应用：制造皂类洗涤剂。皂体坚硬，在块状皂中具有赋形剂和活性剂的作用。化妆品中作乳

20、化剂（O/W）。如雪花膏、剃须膏、洗发膏等的制备中。硬脂酸钠的制备方法主要有以下两种：1. 油脂水解皂化法以牛、羊等动物油为原料，通过氢氧化钠水解皂化制备。2. 硬脂酸直接中和法二. 磺酸盐型阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠LAS性状：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。结构：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: 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。TPS：由丙烯进行齐聚反应得到含较多支链的十二烯烃。成本低廉，具有良好的发泡和洗涤性能，但因支链多而难生物降

21、解，于1964年被LAS所取代。主要用途：(1) 配制各种类型的液体、粉状、粒状、浆状洗涤剂、擦净剂和清洁剂；(2)可用作油井空气钻井起泡剂，软质陶瓷、水泥、石膏用泡沫剂、纺织用抗静电涂布剂、染色助剂、石灰分散剂、明胶凝聚剂、铝增亮剂、电镀工业脱脂剂、造纸工业脱墨剂等；(3)在农业方面，用作防化肥结块剂、杀菌剂和协同杀虫剂。合成方法： 由十二烯烃和苯发生傅克烷基化反应，再进行磺化得到苯磺酸，然后用碱中和。磺化方法有三种：三氧化硫磺化法；发烟硫酸磺化法；氯磺酸磺化法。三. 硫酸酯盐型阴离子表面活性剂1、脂肪醇硫酸酯盐（FAS）通式：ROSO3-M+。 制法：ROH+SO3ROSO3HROSO3N

22、a性能：FAS较易水解；在硬水中去污力强于LAS，起泡力低。可用于配制低泡洗涤剂。应用：配制香波、合成香皂、洗浴用品、牙膏、剃须膏等盥洗用品。也是洗涤剂、清洗剂的重要组分。2.脂肪醇聚乙烯醚硫酸酯盐（AES）以月桂醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠盐为例，其化学式为：C12H25O(CH2CH2O)3OSO3Na性能：淡黄色至无色黏稠液体。溶解性、起泡性能、抗硬水性能、润湿性能均优于FAS。在碱性介质中稳定，但在酸性介质中容易水解，因此要添加磷酸盐或柠檬酸盐缓冲剂，以防止水解。通式：RO(CH2CH2O)nSO3 M在分子结构方面，由于聚环氧乙烷醚基的引入，使其水溶性与LAS等相比明显提高、易于配成透明溶液

23、；不受水硬度的影响，具备了优异的抗钙、镁离子作用的能力。应用：1. 广泛用于香波、洗浴用品、剃须膏等盥洗用品中。2. 是轻（重）垢型洗涤剂，地毯清洗剂等配方中的重要组分，还可用于无磷洗涤剂的配制。制备目前常用的方法有以下三种。(p31)三氧化硫法 氯磺酸法 氨基磺酸法四. 磷酸酯型阴离子表面活性剂具有优良的抗静电、乳化、防锈和分散等性能，广泛用于纺织、化工、国防、金属加工等工业部门。烷基磷酸酯盐：磷酸单酯；磷酸双脂。烷基醚磷酸酯盐：单烷基醚磷酸酯钠盐；双烷基醚磷酸酯钠盐以月桂醇聚环氧乙烷醚磷酸钠（AEPS）为例补充： 表面活性剂的生物降解：指表面活性剂在环境因素的作用下结构发生变化，从对环境有

24、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。降解步骤：初级降解母体结构消失，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，完全转化为二氧化碳等小分子。阴离子表面活性剂结构与生物降解的关系（1）阴离子表面活性剂的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C6-C12间最易降解。（2）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（如TPS）。1、烷基苯与SO3的磺化有何特点？针对这些特点如何设计或选择磺化反应器？（1）三氧化硫磺化反应属气液接触非均相反应。反应主要发生在液体表面或气体溶解在液体中进行。这样，磺化总的

25、反应速度是由扩散速度和反应速度决定的。在大多数情况下，扩散速度是主要控制因素。（2）该磺化反应属强放热、瞬间反应。故大部分反应热是在反应的初始阶段放出的，所以如何控制反应速度，迅速移走反应热是生产控制的关键。（3）反应前后粘度急剧增加。反应体系粘度增加势必给物料间的传质和传热带来困难，使之局部过热或过磺化。同时，磺酸粘度与温度有关，温度过低，粘度增加。因此，控制反应温度不能过低。（4）在反应过程中，副反应极易发生。以上特点正是我们考虑磺化反应器的设计和磺化工艺控制的依据。总之，磺化反应要求投料比、气体浓度和反应温度稳定；物料停留时间短；气一液接触效果好；及时排除反应热。2、烷基苯磺酸钠的结构与

26、性能之间的关系。1）烷基链长度的影响。烷基链在C6以上才具有表面活性，并且表面活性随着碳原子数的增加而增大，当烷基链超过18个碳时表面活性下降。实践证明，以C12洗涤性能最好，C14发泡能力最好，C10C14泡沫稳定性较好。碳链变短，溶解性和润湿性好，但洗涤力差，碳链变长由于溶解度下降亦使得洗涤。一般碳数在C8C14的烷烃洗涤性能较好，宜作洗涤剂，小于C9的润湿性较好，宜作润湿剂，大于C14宜作W/O乳化剂。2）支链的影响。实验证明，含支链的烷基苯磺酸钠的发泡力和润湿力均高于LAS，去污力稍低于LAS，但生物降解性却有很大差异。支链越多，生物降解性越差，且支链越靠近末端，其生物降解性越差。生物

27、降解性，泡沫长久不散，造成污染。3）烷基链数目的影响。苯环上有几个短链烷基时润湿性增加，但去污力下降。作为洗涤剂用烷基苯应尽可能避免生产多烷基苯。4）苯与烷基结合位置的影响。以C12为例，苯环可接在烷基链的16位上，有六种位置异构体存在。各种异构体的分布因所选用的原料及工艺不同而异。苯环在碳链上的C3或C4位置的洗涤去污性能较好。5）磺酸基的位置和数目的影响。磺酸基主要接在烷基的对位与邻位上，以对位异构体居多，间位异构体很少。对位烷基苯磺酸钠的cmc低，去污力强和生物降解性好，作为洗涤剂而言，希望得到对位烷基苯磺酸钠。从磺酸基团的数目来讲，烷基苯二磺酸钠和烷基二苯磺酸钠，由于磺酸基数目增加，亲

28、水性大大增加，破坏了原有的亲水亲油平衡，去污力显著下降，所以生产上尽量避免生成综上所述，烷基苯磺酸钠的结构以C11C13的直链烷基，苯环接在第3、4碳原子上，磺酸基为对位其洗涤性能最好。3、羰基合成醇的主要生产工艺有哪几条？比较它们的优缺点。工业上表面活性剂用脂肪醇已达到大吨位生产的工艺路线主要有四条：羰基合成醇（OXO醇）：所用原料为单烯烃，该法具有原料来源丰富，工艺技术成熟，生产适应性强，产品质量好成本较低等优点，是目前合成表面活性剂醇的主要方法。齐格勒合成醇：原料为乙烯；液蜡氧化制仲醇：原料为正构烷烃（石蜡），石蜡氧化法制得的主要是仲醇，虽然由仲醇制得的表面活性剂不如由伯醇制得的产品性能

29、好，但由于原料便宜，工艺比较简单，仍然受到一定的重视。 油脂或脂肪酸加氢还原制醇：所用原料为天然油脂或合成脂肪酸。4 、比较硫酸酯盐和磺酸盐在结构和性能上的差异。硫酸酯盐与磺酸盐的区别是：硫酸酯盐系水基是通过氧原子即COS键与亲油基连接，而磺酸盐则是通过CS键直接连接。由于氧的存在使硫酸酯盐的溶解性能比磺酸盐强，但COS键比CS键更易水解，在酸性介质中，硫酸酯盐易发生水解第五章 阳离子表面活性剂1、阳离子表面活性剂的结构特点及分类。阳离子表面活性剂在水溶液中离解时生成的表面活性离子带正电荷的，其中疏水基与阴离子表面活性剂相似，亲水基主要为氮原子，也有磷、硫、碘等原子。亲水基和疏水基可直接相连，

30、也可通过酯、醚和酰胺键相连。在阳离子表面活性剂中，最主要的是含氮阳离子表面活性剂。而在含氮表面活性剂中，根据氮原子在分子中的位置，又可分为常见的直链的胺盐、季铵盐、杂环类及氧化胺等。阳离子表面活性剂又称阳性皂。亲水基主要为碱性氨原子，也有磷、硫、碘等原子。大致可分为两类：一类是胺盐型阳离子表面活性剂；另一类则是季铵盐型阳离子表面活性剂。阳离子表面活性剂的分类： 伯胺盐； 仲胺盐； 叔胺盐； 季胺盐主要作用：杀菌剂、纤维柔软剂、抗静电剂、纤维匀染剂、金属缓蚀剂、织物柔软剂、头发调理剂、防水剂等。日常生活中很少用于洗涤剂（因纤维织物和固体表面一般带负电荷）。作用原理：杀菌由于细菌被强力吸附， 阻止

31、了细菌的呼吸作用与糖解作用； 纤维织物方面吸附于纤维表面形成一定向吸附膜后，中和纤维表面的负电荷，减少因摩擦产生的自由电子，有较好的抗静电性，还能显著降低纤维表面的静摩擦系数，用于纤维的柔软处理。金属缓蚀脂肪胺定向排列在金属表面形成12个分子的保护薄膜，保护金属免受酸的腐蚀。一、胺盐型、季铵盐型胺盐型：包括伯、仲、叔胺盐。用途：金属缓蚀剂、浮选工艺中的捕集剂等。制备：伯、仲、叔胺与酸反应制得季铵盐 用途：织物柔软剂、抗静电剂、消毒杀菌剂、杀藻剂，在化学反应中作相转移催化剂等。制备：一般由叔胺与烷基化试剂作用制得性能比较：季胺盐型可溶于碱性介质，而胺盐型则会游离成原来的不溶胺而析出。1、比较胺盐

32、和季铵盐在结构和性能上的差异。胺盐微弱碱的盐，对PH值非常敏感，在碱性条件下，它可生成不溶于水的胺，且没有带正电荷的活性物；但在酸性条件下，则可形成溶于水的胺盐。季铵盐属强碱盐，在酸碱溶液中均能溶解，并离解为带正电荷的脂肪链阳离子，在溶液界面上具有很强的吸附力，被广泛用作织物柔软剂，抗静电剂、杀菌剂、矿石浮选剂等。二、 杂环类阳离子表面活性剂指表面活性剂分子中含有除碳原子以外，还具有其它原子且呈环状结构的化合物。主要的杂环阳离子表面活性有咪唑啉型、吡啶季铵盐型等。用途：织物柔软剂、抗静电剂、防锈剂等三、胺氧化物 一般结构为：R(CH3)2NO，由脂肪叔胺经双氧水氧化制得。在酸性介质中为阳离子，

33、在中（碱）性介质中则为非离子型。用途：重垢洗涤剂、抑菌剂等阳离子表面活性剂的生物降解1、 一般认为阳离子表面活性剂需要在有氧条件下进行降解，且能力较弱，甚至还会抑制其他有机物的降解。2、 阳离子表面活性剂与其他类型的表面性剂复配后，不仅不会出现抑制降解的现象，反而两者都易降解。注意事项，不能与肥皂等阴离子表面活性剂共用，会产生沉淀而失效；与一些染料（直接染料或荧光染料）会发生作用而失效；遇到偏硅酸钠、硝酸盐、蛋白质、生物碱等也会发生作用而失效。2、阳离子表面活性剂为什么不宜与洗涤？该类有哪些独特的作用？阳离子表面活性剂与其它类型的表面活性剂一样可在界面或表面上吸附，达到一定浓度时在溶液中形成胶

34、团，降低溶的表面张力，具有表面活性，因此具有乳化、增溶、润湿、分散等作用，它几乎没有洗涤作用。阳离子表面活性剂的最大特征是其表面吸附力在表面活性剂中最强。在水溶液中，阳离子表面活性剂在固体表面上的吸附与阴离子和非离子的情况不同。通常在水溶液中固体表面带负电荷，阳离子表面活性剂极性基团基于静电引力朝向固体表面，疏水基朝向水相，使固体表面呈“疏水”状态。因此，通常不适用于洗涤和清洗。在弱酸性溶液中它能洗去带正电荷的织物如丝、毛织物上的污垢，但日常生活中很少使用。阳离子表面活性剂的特殊作用：（1） 织物的防水剂、柔软平滑剂。在纤维表面形成亲油膜而具有憎水作用，由于分子是定向排列的，能显著降低纤维表面

35、的静摩擦系数。2）抗静电作用。由于阳离子表面活性剂在固体表面形成一层连续的吸附膜，活性的极性基团产生离子导电和吸湿导电，起到抗静电作用。在合成纤维和其它合成材料的加工和使用中有广泛的应用。3）杀菌作用。阳离子表面活性剂可透过细胞膜与蛋白质作用，并抑制细菌的呼吸作用和糖解作用，使细菌死亡。4）匀染剂。利用阳离子表面活性剂和阳离子染料在纤维上的竞争吸附，可将其作为匀染剂，在印染过程中主要作用有匀染移染和扩散。其它作用。可作矿石浮选剂、头发调理剂、沥青乳化剂、金属防腐剂等。第六章 两性表面活性剂1、两性表面活性剂的结构特点及分类两性表面活性剂是指它的表面活性离子的亲水基具有阴离子部分又具有阳离子部分

36、，即同时带有正负两种离子电荷的表面活性剂，广义地说，两性表面活性剂是指在分子结构中，同时具有两种或两种以上离子性质的表面活性剂。两性表面活性剂的“两性”，体现在溶液中能随pH值而变，在强碱性条件下表现出阴离子表面活性剂的性质，在强酸性等件下表现出阳离子表面活性剂的性质，但其分子结构既不同于阴离子表面活性剂也不同于阳高于表面活性剂。两性表面活性剂的分子若按照亲水基中的阴离子结构分类，可分为：羧酸盐类两性表面活性剂，硫酸酯盐类两性表面活性剂磺酸盐类两性表面活性剂，磷酸酯盐类两性表面活性剂。两性表面活性剂若按阳离子结构可分为：甜菜碱型、咪唑啉型、氨基酸型和天然型（卵磷脂型）。二、 两性表面活性剂的分

37、类。分类：氨基酸型R-NHCH2CH2COOH；甜菜碱型R-N+ (CH3)2CH2COO-；卵磷脂类：天然卵磷脂；两性咪唑啉1、咪唑啉型，在两性表面活性剂中产量最大，应用最广。其无毒、无刺激、生物降解性极好。常作织物柔软剂、抗静电剂、抗菌剂等。2、氨基酸型，在碱液中呈阴离子性质，起泡性好、去污力亦强； 在酸液中呈阳离子性质，杀菌力很强，毒性小。主要用于杀菌剂、去臭剂、纺织匀染剂等。3、甜菜碱型，pHpI时呈阳离子性质， 但在pH pI时并不呈阴离子性质。在水中有较好的溶解度，即使在等电点其溶解度也不明显降低。主要用于织物柔软剂、抗静电剂、杀菌剂等。一、两性离子型表面活性剂的特点1、结构一般为

38、：RA+B-，即在分子一端同时存在酸性基和碱性基。2、两性表面活性剂有哪些优良的性能？1)极低毒性和对皮肤、眼睛的低刺激性。2)极好的耐硬水性和耐高浓度电解质性，甚至在海水中也可有效地使用。3)对织物有优异的柔软平滑性和抗静电性。4)有良好的乳化和分散性。4)可以吸附在带负电荷或正电荷的物质表面上，而不生成憎水膜，因此可有很好的润湿性和发泡性。5)可以和几乎所有其它类型表面活性剂配伍，复配时表现出良好的协同效应。6)有一定的杀菌性和抑毒性、防腐蚀性，有良好的生物降解性。3、两性表面活性剂的等电点.氨基酸型表面活性剂最大特征在于既能给出质子又能接收质子。例如：RN+HC2H4COOH RN+H2

39、C2H4COO- RNHC2H4COO-pH 4 pH =4 pH 4 在pH4（pH4）的溶液中，呈现出阳（阴）离子表面活性剂的特征，置于静电场中，将发生移动。以内盐形式存在的两性表面活性剂将不向任何极移动，此时溶液的pH值称为等电点（用pI表示）。等电点时，溶解度最小，发泡、润湿和洗涤能力也较低。4、两性表面活性剂的结构与等电区域及其性能的关系？两性表面活性剂在水溶液中正、负离子离解度相等时溶液的PH值范围称两性表面活性剂的等电区域。等电区域的大小与两性表面活性剂的结构有很大关系。一般情况下，强阴离子强阳离子型两性表面活性剂的等电区域的pH值在7附近，且较窄；强阴离子弱阳离子型的等电区域的

40、pH值小于7，且较宽；弱阴离子强阳离子型的等电区域的pH值大于7，也较宽；弱阴离子弱阳离子型的等电区域在7附近但很宽。当溶液的pH值在等电区域范围内时，该类表面活性剂才呈现两性表面活性剂特性；当溶液的pH值低于等电区域时，则主要表现阳离子表面活性剂的特性；而当溶液的pH值高于等电区域时，则主要呈现阴离子表面活性剂的特性。5.BS12、BS12K的化学名称及结构式；磺基甜菜碱、羧基咪唑啉、卵磷脂的结构通式。BS12K：月桂酰胺丙基二甲基甜菜碱最典型的磺酸甜菜碱为：羧酸咪唑啉两性表面活性剂第七章 非离子表面活性剂1、非离子表面活性剂(n-SAA)的结构特点及分类；非离子表面活性剂就是在水溶液中不会

41、离解成带电的离子，而是以分子或胶束状态存在的一类活性物）。非离子表面活性剂的疏水基是由含活泼氢的高碳脂肪醇、烷基酚、脂肪酸、脂肪胺等提供，其亲水基是由含能和水形成氢键的醚基、自由羟基的化合物如环氧乙烷、多元醇、乙醇胺等提供。由于羟基和醚键的亲水性较弱，要达到一定的亲水性，一般需要有多个羟基和醚键。羟基和醚键越多，亲水性愈强，反之，亲水性愈弱。因此，根据疏水基碳链的长短和结构的差异，以及亲水基的数目，可人为地控制非离子表面活性剂的性质与用途。非离子表面活性剂，特别是含有醚基或酯基的非离子表面活性剂，在水中的溶解度随温度的升高而降低，开始是澄清透明的溶液，当加热到一定温度，溶液就变混浊，溶液开始呈

42、现混浊时的温度叫做浊点。非离子表面活性剂的种类繁多，按亲水基的种类及结构的不同，主要分为聚氧乙烯型、多元醇型、烷醇酰胺型及聚醚型等。一、非离子表面活性剂的性质1. 亲水基为一定数量的含氧基团(常为醚基和羟基) ，稳定性高，不易受强电解质盐类的影响，也不易受pH值的影响，与其他类型表面活性剂相容性好。2. 生物降解能力与碳链长度、支链及EO(亲水单元)、PO(疏水单元) 单元数等有关。碳链越长、支链越多则越难降解，存在酚基时较难降解，PO、EO单元数越多越难降解。3. 毒性、溶血作用较小，能与大多数药物配伍，应用广泛（外用、内服、注射）4. 去除油性污垢的能力很强，且具有防止污垢再沉积的能力。其

43、临界胶束浓度也比离子型表面活性剂低一到二个数量级。5. 缺点：一般为蜡状物或液体，很难复配成粉状。二、分类。非离子表面活性剂：R-(C6H4)-O(C2H4O)nH烷基酚聚氧乙烯醚；RN-C2H4(C2H4O)nH聚氧乙烯烷基胺；R-CONH(C2H4O)nH聚氧乙烯烷醇酰胺；R-COOCH2(CHOH)3H多元醇脂肪酸酯型；R-O-(CH2CH2O)nH脂肪醇聚氧乙烯型；H-(CH2CH2O)-OCOR脂肪酸聚氧乙烯1、聚氧乙烯型非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）。脂肪醇聚氧乙烯醚是近代非离子型表面活性剂中最重要的一类产品，具有优良的润湿、低温洗涤、乳化、耐硬水和生物降解功能。目前在

44、各类洗涤剂中都或多或少用到这类表面活性剂。烷基酚聚氧乙烯醚。其物理性质和应用性能基本上与AEO类似。但与AEO相比，生物降解性较差，且毒性也较大，很少用于民用洗涤剂。主要用于印染处理、金属加工、农药乳化剂等。烷基酚聚氧乙烯醚在非离子型表面活性剂的应用中仅次于AEO，占第二位。2、 多元醇酯表面活性剂由含有多个羟基的多元醇（甘油、季戊四醇、蔗糖等）与脂肪酸经部分酯化而生成的酯类。脂肪酸甘油单酯 脂肪酸甘油双酯特点：带有一定数量的羟基，依靠羟基与水的亲和力而形成两亲性结构；羟基亲水性不高，多数不溶于水，多作为油溶性乳化剂使用；毒性低，常用于食品、医药、化妆品等行业。多元醇酯的制备实例3.AEO、O

45、P、Span、Tween、APG、6501等产品的化学名称及化学结构式；AEO： 脂肪醇聚氧乙烯醚 RO（CH2CH2O）nHOP：烷基酚聚氧乙烯醚，Tween失水山梨醇聚氧乙烯醚脂肪酸酯 Span失水山梨醇脂肪酸酯APG：烷基葡萄糖苷 RO（G）n 6501： 脂肪酸二乙醇酰胺 RCON（CH2CH2OH）4、聚氧乙烯n-SAA主要有哪几类？分别写出其结构通式。脂肪醇聚氧乙烯醚：RO（CH2CH2O）nH烷基酚聚氧乙烯醚；脂肪酸聚氧乙烯酯：其结构通式为：RCOO（CH2CH2O）nH聚氧乙烯烷基胺：聚氧乙烯酰胺：第八章 特殊表面活性剂通常表面活性剂的亲油基是碳氢长链，分子中还可以含有O、N、

46、S、Cl、Br、I等元素。称为普通（碳氢）表面活性剂。如果亲油基是含有F或Si、P和B等元素的表面活性剂，则称为特种表面活性剂 。一般有含氟表面活性剂、含硅表面活性剂、冠醚表面活性剂、高分子表面活性剂、生物表面活性剂等。由于特种表面活性剂具有一般表面活性剂所没有的特种功能与用途,越来越受到人们的重视 。一、含氟表面活性剂指碳氢链中H原子被F所取代后的表面活性剂。氢原子可以部分被氟原子取代，也可全部被氟原子取代，后者称为全氟表面活性剂。碳氟表面活性剂在6个碳原子的时候就有很好的表面活性。812个碳原子最佳。由于氟原子具有最高的电负性、最高的键能和较短的链长，因而使含氟表面活性剂具有“三高”、“两

47、憎”的特点。这类表面活性剂性能特殊，其应用越来越引人注目。含氟表面活性剂的性质1 高化学稳定性和高耐热稳定性能好耐高温 耐强酸、强碱以及强氧化剂2 高表面活性极高的表面活性，浓度极低时（万分之几）即可使水溶液的表面张力可低至20mN/m以下(甚至可低到12mN/m) 。如C8F17COONH4可使水的表面张力降到l6.5mN/m 3 憎水憎油性4 低CMC。与同类普通表面活性剂比，具有较低的CMC含氟表面活性剂的应用举例1 高效灭火剂与普通表面活性剂复配成“轻水”泡沫灭火剂。能在油面上迅速铺展成膜，提高灭火性能，缩短灭火时间，抗复燃型好。2 铬酸雾抑制剂利用其高化学稳定性，在镀铬池液面上形成致

48、密、稳定的泡沫层，有效阻止铬酸雾的逸出。3 防水防油剂用于既防水又防油的纺织品、纸张及皮革等。1.从结构上分析，碳氟表面活性剂与传统表面活性剂相比有哪些突出的性能？碳氟表面活性剂的分子结构和物理化学性质决定了它具有很多独特的性质。很高的表面活性。由于碳氟链既疏水又疏油，且与其他碳氟链之间的相互作用力很弱，因此使碳氟表面活性剂在水中呈现很高的表面活性，即具有非常低的表面张力。由于氟原子半径小、电负性高，碳氟化学键稳定，使表面活性剂具有很高的热稳定性和化学稳定性，能够耐强酸、强碱和氧化剂等。与其他表面活性剂的配伍性好，容易产生加和增效作用。碳氟表面活性剂可与很多非氟表面活性剂复配使用，由于协同效应

49、，不仅能增强使用效果，还使总浓度降低。2.合成碳氟化合物的主要方法有哪三种？比较它们的合成原理及优缺点。合成碳氟化合物的主要方法有三种，即电解氟化法、调聚法和离子齐聚法。1）电解氟化法：是将无水氟化氢和碳氢有机化合物在Simons电解槽中电解氟化，控制极间电压在46V，此时应无有氟气体产生。采用这种方法生产的一般是含8个碳原子的羧酸氟和磺酸氟。电解氟化法的优点是原料氟化氢价廉易得，而且可直接合成碳氟表面活性剂的反应性基团，如羧酰氟（COF）或磺酰氟（SO2F）等，经进一步反应引入亲水基即可制得碳氟表面活性剂。2）调聚法：调聚法是利用氟烯烃的调聚反应制取长链氟烷基中间体的反应，反应物包括调聚剂和

50、调聚单体，二者反应可以得到不同链长的含氟中间体的混合物，然后根据需要进行分离，再经下一步反应便可合成表面活性剂。3）离子齐聚法：这种方法是采用四氟乙烯、六氟丙烯或相应的环氧化合物（四氟环氧乙烯、六氟环氧丙烯）在氟离子催化下发生阴离子聚合反应，合成碳原子数为614的碳氟表面活性剂中间体。以四氟乙烯、六氟丙烯合成的中间体为多支链烯烃，这是该法与电解氟化法和调聚法的区别。二、含硅表面活性剂指以硅烷基链或硅氧烷基链为亲油基，聚氧乙烯链、羧基或其他极性基团为亲水基构成的表面活性剂。Si-O键要比 C-C 键稳定，不易断裂。因而含硅表面活性剂具有较高的耐热稳定性季铵盐含硅表面活性剂的杀菌能力很强，一般配成稀溶液，就能杀死