表面活性剂复习题

1、 第一章 表面活性剂绪论基本概念：(1)表面张力表面张力是指作用于液体表面单位长度上使表面收缩的力（N/m） (2)表面活性物质能使水的表面张力明显降低的溶质称为表面活性物质。 (3)表面活性剂表面活性剂是指在加入少量时就能显著降低溶液表面张力并改变体系界面状态的物质 。 (4)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。 (5) C20 C20 ：降低溶液表面张力 20mN·m-1 时所需的表面活性剂浓度,该值愈小表明表面活性剂在界面的吸附能力愈强。(6)cmc临界胶束浓度简称CMC.表面活性剂在溶液中开始形成胶束的最低浓度

2、称为临界胶束浓度。(7)胶束两亲分子溶解在水中达一定浓度时，其非极性部分会互相吸引，从而使得分子自发形成有序的聚集体，使憎水基向里、亲水基向外，减小了憎水基与水分子的接触，使体系能量下降，这种多分子有序聚集体称为胶束。随着亲水基不同和浓度不同，形成的胶束可呈现棒状、层状或球状等多种形状。(8)胶束聚集数胶束聚集数：指缔和成胶束的表面活性剂分子或离子的数量，可度量胶束的大小。疏水性，胶束聚集数胶束聚集数=胶束量（胶束的分子量）/表面活性剂的分子量(9)Krafft 点Krafft 点：1%的表面活性剂溶液加热时由浑浊变澄清，溶解度急剧增加时的温度。Krafft 点低，表面活性剂的低温水溶性越好；

3、离子型表面活性剂通常在Krafft 点以上使用 (10)浊点浊点：1%的聚氧乙烯型非离子表面活性剂溶液加热时，溶液由澄清变浑浊时的温度。非离子型表面活性剂通常在浊点以下使用浊点越高，溶解度越好，使用范围越广2 基本数值(1)水在20时的表面张力为72.8mN/m3 重要关系(1)表面张力的影响因素及其一般规律影响表面张力的因素分子间力有关温度对表面张力的影响：随温度升高，分子间力降低，液体的表面张力降低；压力对表面张力的影响：随压力升高，气相密度升高，液体表面的内向合力降低，液体的表面张力降低；(2)cmc的影响因素及其一般规律内因：(1)碳氢链的长度：碳数，cmc(2)碳氢链的分支：分支，

4、cmc(3)极性基团位置：极性基团居中，cmc(4)碳氢链中引入双键、极性基团， cmc(5)疏水链的性质：CH链CF链， cmc(6)亲水基团的种类： n-SAA <<ionic-SAA amphionics SAA外因：温度：ionic-SAA在其Krafft point 以上使用 nonionic-SAA在其cloud point 以下使用无机强电解质：加入使ionic-SAA的cmc,对nonionic-SAA影响不大无机盐和有机添加剂：影响胶束的形状(3)表面活性剂结构与性能关系的一般规律极性的碳氢化合物非极性碳氢化合物；芳环或共轭双键化合物饱和碳氢化合物；同系物中相对分

5、子质量较大者表面张力较高4 表面活性剂的分类方法及其主要类型表面活性剂分类方法有多种，根据来源可分为天然表面活性剂与合成表面活性剂；根据溶解性质可分为水溶性表面活性剂与油溶性表面活性剂；根据极性基团的解离性质分为离子型表面活性剂与非离子型表面活性剂两大类；再根据离子型表面活性剂所带电荷，又分为阳离子、阴离子、两性离子表面活性剂。按亲水基进行分类的常用表面活性剂如下：（一）阴离子表面活性剂1.高级脂肪酸盐 通式：RCOOM, 如硬脂酸钠、钙、镁等。2.硫酸盐 通式：ROSO3M，如十二烷基硫酸钠、十六醇硫酸钠等。3.磺酸盐 烷基磺酸盐通式：RSO3M，如二己基琥珀酸磺酸钠。 烷基苯基磺酸盐通式：

6、RC6H5SO3M，如十二烷基苯磺酸钠等。4.胆盐 如甘胆酸钠、牛胆磺酸钠等。（二） 阳离子表面活性剂 具有易吸附于一般固体表面及杀菌性两个特点（1）伯胺盐 R-NH3 (2)季铵盐 季胺盐水溶液具有强杀菌性，常用作消毒、杀菌剂(3) 吡啶盐 （三）两性表面活性剂（1）氨基酸型 R-NH2CH2-CH2COO 洗涤性能良好，常作为特殊洗涤剂(2)甜菜碱型 去污力强，对纤维有保护作用(3)磷脂类 属天然表面活性剂，常用作食品添加剂（四）非离子表面活性剂（1）脂肪醇聚氧乙烯醚 R-O-(CH2CH2O)nH俗称平平加系列，具良好湿润性能(2)烷基酚聚氧乙烯醚 R-(C6H4)-O(C2H4O)nH

7、 俗称 OP系列，化学性质稳定，抗氧化性能强(3)聚氧乙烯烷基酰胺 R-CONH(C2H4O)nH常用作起泡剂、增粘剂 (4)多元醇型 主要是失水山梨醇的脂肪酸酯及其聚氧乙烯加成物Span类 及 Tween类表面活性剂即属此类具有低毒的特点，广泛用于医药工业、食品工业以及生化实验第二章 阴离子型表面活性剂1阴离子表面活性剂的主要类型，化学通式阴离子表面活性剂溶于水时，能解离出发挥表面活性部分的带负电基团（阴离子或称负离子）。阴离子表面活性剂按亲水基团分为脂肪羧酸酯类R-COONa，脂肪醇硫酸酯类R-OSO3Na，磺酸盐类R-SO3Na，磷酸酯类R-OPO3Na。2阴离子表面活性剂的一般特性(1

8、)溶解度随温度的变化存在明显的转折点，即在较低的一段温度范围内随温度上升非常缓慢，当温度上升到某一定值时其溶解度随温度上升而迅速增大，这个温度叫做表面活性剂的克拉夫特点，(Krafft point)，一般离子型活性剂都有Krafft点； (2)一般情况下与阳离子表面活性剂配伍性差、容易生成沉淀或变为浑浊，但在一些特定条件下与阳离子表面活性剂复配可极大地提高表面活性；(3)抗硬水性能差，对硬水的敏感性羧酸盐磷酸盐硫酸盐>磺酸盐；(4)在疏水链和阴离子头基之间引入短的聚氧乙烯链可极大地改善其耐盐性能；(5)在疏水链和阴离子头基之间引入短的聚氧丙烯链可改善其在有机溶剂中的溶解性（但同时也降低了

9、其生物降解性能）；(6)羧酸盐在酸中易析出游离羧酸，硫酸盐在酸中可发生自催化作用迅速分解。其它类型阴离子表面活性剂在一般条件下是稳定的；(7)阴离子表面活性剂是家用洗涤剂、工业清洗剂、润湿剂等的重要组分。3烷基苯磺酸盐结构与性能的关系一般规律（1）溶解度 碳数，链长溶解度 烷基链，cmc 烷基链，Krafft 点（2）表面张力 十四烷基苯磺酸钠的最低 其次是十二烷基苯磺酸钠 碳链表面张力 但16n、18n的表面张力 在cmc下，2-丁基辛基苯磺酸钠（12v）的表面张力最低 烷基有支链，表面张力低（3）润湿力 正十烷基苯磺酸钠的润湿时间最短，润湿力最好，十二、十四烷基次之，十六、十八烷基的润湿力

10、差 直链烷基苯磺酸钠的碳数润湿力（4）起泡性 十四烷基苯磺酸钠的起泡性最好，其次是十二烷基的 十八烷基苯磺酸钠因溶解度低，起泡性差（5）洗净力 随着直链烷基中碳原子数增多，表面活性剂的洗净力逐渐提高：十八烷基苯磺酸钠的洗净力最高 十二烷基苯磺酸钠的各种异构体中，正十二烷基苯磺酸钠的洗净力最高4写出LAS、AOS、SAS、AES、AS的化学名称及其相应的结构通式LAS烷基苯磺酸钠 CnH2n+1- -SO3NaAOS-烯烃磺酸盐 RCH=CH(CH2)nSO3NaSAS烷基磺酸盐 RSO3MeAES脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐 R-O(CH2CH2O)nSO3MAS脂肪醇硫酸酯盐 R-O-SO3M5

11、画出发烟硫酸对烷基苯的泵式连续磺化工艺流程图；指出各位号的名称，主要设备的作用；工艺条件的主要控制参数烷基苯用发烟硫酸磺化时，多采用泵式连续磺化工艺，主要设备：反应泵、冷却器、老化器和循环管。烷基苯和发烟硫酸由各自的贮罐进入高位槽，分别经流量计按适当的比例与循环物料一起进入磺化反应泵。泵内两相充分混合并发生反应，使磺化基本完成。反应物料大部分经冷却器循环回流，另一部分经盘管式老化器进一步完成磺化反应，产物送去分酸和中和。6指出烷基苯磺酸的后处理中分酸的目的、原理及主要控制参数；使中和顺利进行的主要因素及条件烷基苯磺酸的后处理：分酸和中和分酸目的：分离产物中的烷基苯磺酸和硫酸（废酸）；分出废酸，

12、提高烷基苯磺酸的含量和产量；除去杂质，提高产品质量；减少下一步中和时碱的用量。分酸原理：硫酸比烷基苯磺酸易于溶解于水，向磺化产物中加入少量水，降低硫酸和烷基苯磺酸的互溶性，利用硫酸相密度比磺酸相密度大的性质进行分离。中和工艺的影响因素主要有：工艺水的加入量，电解质加入量，中和温度和pH的控制，此外，两相能否充分混合也是一个重要条件。碱的浓度：适当，过高产生“结瘤现象”温度：4050，温度粘度，但超过某一温度后，温度粘度无机盐：使烷基苯磺酸钠胶体结构紧密，改善溶液的流动性良好的传质条件和足够的传热面积：保证中和反应放出的热量及时移出。7对照多釜串联三氧化硫磺化工艺，指出各位号名称，主要工艺参数；

13、位号5、6、12的作用第一釜反应温度45，物料停留时间15分钟；中和值控制在80-90mgNaOH/g。第二釜反应温度55，物料停留时间8分钟；中和值控制在120-150mgNaOH/g。5进行补充磺化反应6进行分酸处理12进行尾气处理8 膜式反应器适合于哪些类型阴离子表面活性剂的生产？膜式反应器可用于AOS、LAS、 AES、AS的生产，磺化温度因原料不同而异10 对照TO反应器(双膜式P85)制取磺化或硫酸化产物的流程，指出各位号的名称11 写出水-光氧磺化、氯磺化生产烷基磺酸的主要反应方程式，画出其工艺流程，分别指出其影响反应的主要因素16 在LAS、AOS和SAS的生产过程中都涉及加水

14、，从合成原理分别说明加水的作用。第三章 非离子型表面活性剂1.EO分布指数、分布常数的异同EO分布指数：EO加成数在n±2范围的组分占总组分中的含量 n：主组分的EO加成数EO分布指数越高，分布越窄分布常数C= Kp/ K1第一步的加成反应速度比较慢时，进一步链增长的以后各部反应速度常数Kp与第一步的起始反应加成速度常数K1比值大，C值大，宽分布，C小时，比值低，分布较窄2.浊点、水数的含义及其与亲水性的关系，及影响因素；非离子表面活性剂CMC及表面张力的影响因素。浊点（CP Cloud Point）：非离子表面活性剂刚呈现混浊时的温度。浊点的意义：表示表面活性剂亲水性的高低浊点亲水

15、性 指导表面活性剂的质量和使用水数：1g表面活性剂溶液加在10ml丙醇/ 30ml 二氧六环内，在30±1时，缓缓滴加蒸馏水至出现混浊为止，所消耗的水的体积（ml），称为水数。 水数：表面活性剂亲水性的高低 水数亲水性影响非离子活性剂浊点的因素：（1）疏水基的种类 疏水基的亲油性亲水性浊点 疏水基的疏水性浊点（2）疏水基碳链长度 疏水基碳链疏水性亲水性浊点（3）亲水基的影响 疏水基相同时，随环氧乙烷（EO）加成分子数的增加，其亲水性提高，浊点上升，EO增加到一定程度，对浊点的影响变得缓慢（4）添加剂的影响 通常向非离子表面活性剂的溶液中添加，非极性物质，浊点 芳香族化合物或极性化合物

16、，浊点 NaOH等碱性物资，浊点（5）其他表面活性剂对非离子表面活性剂浊点的影响 同系非离子表面活性剂混合浊点的变化：介于各单体之间，与按质量百分含量加和计算值接近。阴离子表面活性剂对浊点的影响：加入少量，浊点升高。非离子表面活性剂具有较低cmc的主要原因 本身不发生电离，不带电荷，没有电斥力，易形成；亲水基的体积较大，只靠极性原子形成氢键溶于水，与离子型表面活性剂相比，与溶剂的作用力较弱，易形成胶束影响非离子表面活性剂的表面张力因素（1）疏水基官能团的影响：（2）亲水基及温度的影响：n 亲水性 表面张力 温度表面张力（3）润湿性 疏水基碳链增长，润湿性 EO加成数n 亲水性润湿性（4）起泡性

17、 聚醚型非离子表面活性剂的起泡性通常比离子型低 十三醇聚氧乙烯醚在n=9.5时，起泡性最好（5）洗涤性 低温时，非离子表面活性剂的cmc比离子型的低，非离子表面活性剂的低温洗涤性能好（6）生物降解性和毒性非离子表面活性剂不带电荷，不会与蛋白质结合，对皮肤刺激性小，毒性低生物降解性：直链烷基好 烷基酚较差 EO加成数生物降解性3.非离子表面活性剂的一般特性有哪些？(1)由于非离子表面话性剂不能在水溶液中离解为离子，因此，稳定性高，不受酸、碱、盐所影响，耐硬水性强(2)与其它表面活性剂及添加剂相容性较好，可与阴、阳、两性离子型表面活性剂混合使用(3)由于在溶液中不电离，故在一般固体表面上不易发生强

18、吸附(4)聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂的物理化学性质强烈依赖于温度，随温度升高，在水中变得不溶浊点现象）。但糖基非离表面活性剂的性质具有正常的温度依赖性，如溶解性随温度升高而增加。(5)非离子表面活性剂具有高表面活性，其水溶液的表面张力低，临界胶束浓度低胶团聚集数大，增溶作用强，具有良好的乳化力和去污力(6)与离子型表面活性剂相比非离子表面活性刘一般来讲泡沫性能较差，因此适合于配制低泡型洗涤剂和其它低泡型配方产品(7)非离子表面活性剂在溶液中不带电荷、不会与蛋白质结合，因而毒性低，对皮肤刺激性也较小(8)非离子表面活性剂产品，大部分呈液态或浆状，这是与离子型表面活性剂的不同之处，使用方便。4合

19、成聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂的基本反应是氧乙基化反应，也叫环氧乙烷加成聚合反应，写出脂肪醇、烷基酚和脂肪酸的环氧乙烷加成反应机理(P161)5.环氧乙烷加成反应的影响因素？(1)原料的影响(2)含活泼氢的原料：给出氢原子的能力越强，反应活性越高，一般规律如下：碳链长度，醇的活性，反应速率氧乙基化反应速率：伯醇仲醇叔醇起始物：伯醇酚羧酸酚上取代基：CH3O- CH3-H Br- -NO2(3)催化剂的影响酸性催化剂比碱性催化剂的反应速率快80100倍碱性越强，催化反应速率越快：催化剂浓度增加，反应速率加快(4)温度的影响 温度升高，反应速率加快 温度范围不同，加快程度不同(5)压力的影响 压力

20、升高，环氧乙烷浓度加大，反应速率加快6.环氧乙烷的制备方法：氯乙醇法和直接氧化法7指出生产C18H37(OCH2CH2) 10OH采用传统釜式搅拌工艺的主要生产设备及其工艺过程（P170）8 对照Press工艺流程示意图，指出主要设备名称、工艺过程及该工艺的特点（1）预热器（2）气液接触反应器（3）中和冷却器（4）泵Press工艺的优点：10.对照壬基酚聚氧乙烯醚Buss回路工艺流程图，叙述其工艺过程第四章 阳离子表面活性剂1什么是阳离子表面活性剂？阳离子表面活性剂为什么具有反洗涤的作用？阳离子表面活性剂在水溶液中呈现正电性，形成携带正电荷的表面活性剂离子。阳离于表面活性剂在水溶液中或某些有机

21、溶剂中可形成胶束，降低溶液的表面张力，具有乳化、润湿、去污等性能在弱酸性溶液中能洗去织物(像丝毛类)上带正电荷的污垢，但日常生活中却很少使用，这是因为一般纤维织物和固体表面均带负电荷，且不用酸性介质洗涤当使用阳离子表面活性剂时，它吸附在基质和水的界面上。由于表面活性剂和基质间具有强烈的静电引力，亲油基朝向水相，使基质疏水，因此不适用于洗涤。但当其吸附在纤维表面形成定向吸附膜后，中和了纤维表面带有的负电荷，减少了固摩擦产生的自由电子，因而具有较好的抗静电性能。此外，它还能显着降低纤维表面的静摩擦系数，具有良好的柔软平滑性能，故广泛用作纤维的柔软整理剂。2阳离子表面活性剂的分类及特性。分类：胺盐型、季铵盐型、杂环型、鎓盐型特性：溶解性、Krafft温度点、表面活性、临界胶束浓度3何谓季铵化反应？季铵化反应的影响因素有哪些？合成阳离子表面活性剂的主要反应是N-烷基化反应，其中叔胺与烷基化试剂作用，生成季铵盐的反应也叫做季铵化反应。影响因素：（1）卤离子的影响 卤代烷的反应活性顺序为：R-I>R-Br>R-Cl（2）烷基链的影响