【大学】表面活性剂(8)

1、精 细 化 工 工 艺.第三章 表面活性剂3.1 概述3.2 阴离子表面活性剂3.3 阳离子表面活性剂3.4 两性离子表面活性剂3.5 非离子表面活性剂精 细 化 工 工 艺.3.1 概述一、表面张力1. 界面：相与相之间的分界面。2. 表面：有一相为气相的界面。3. 表面张力： 作用在液体表面单位长度上使表面收缩的力。（通常以“”表示）精 细 化 工 工 艺.3.1 概述二、表面活性剂1. 定义： 在低浓度时能使液体表面张力急剧下降的物质。Surface Active Agent （SAA）无机盐、酸、碱等短链极性有机物（有机酸、醇、醛等）长链极性有机物（肥皂等）c精 细 化 工 工 艺.二

2、、表面活性剂2. 结构特点：具有双亲结构 亲水基：亲油基：-OH、-SO3H、 -COOH、聚氧乙烯链等-R3. 临界胶束浓度（cmc）表面活性剂分子或离子在溶液中形成胶束的最低浓度。精 细 化 工 工 艺.规定：通常以石蜡的HLB=0，油酸的HLB=10，油酸钾的HLB=20，十二烷基磺酸钠的HLB=40为基准，其他SAA的HLB通过实验直接或间接测知。亲水性SAA：HLB10 亲油性SAA：HLB6才具有表面活性，18时，表面活性下降，直链洗净力大于支链。（3）多烷基苯去污力下降，润湿性增强。精 细 化 工 工 艺.（二）烷基磺酸盐（二）烷基磺酸盐（SAS）30左右1. 磺氯化法磺氯化法（

3、1）合成方法（2）反应条件原料：正构烷烃98%，芳烃0.06%，O298%，芳烃去污性生物降解性类似3. 应用精 细 化 工 工 艺.3.3 阳离子SAA一、定义及分类1. 定义：溶解在水中，能解离出活性阳离子的表面活性剂。2. 分类：据分子结构不同分为： 开链型 杂环型： 鎓盐型胺盐型：季铵盐型伯胺盐、仲胺盐、叔胺盐吡啶盐型、咪唑啉型精 细 化 工 工 艺.二、胺盐型（1）脂肪酸法1. 合成方法胺 + 酸胺盐2. 伯胺的制备方法3.3 阳离子SAARCNH2RCOOHRCONH4OORCNH2ORNH2RCH2NH2RCNH2O次溴酸，OH-脱水剂H2，Ni精 细 化 工 工 艺.二、胺盐型

4、2. 伯胺的制备方法（2）脂肪醇法控制反应物的浓度及反应T、P可分别制得伯胺、仲胺、叔胺。RNH2 + R2NH + R3N + H2OROH + NH3T、PCat.3. 仲胺的制备R2NH + NH32RNH2仲胺盐型SAA产品种类少，使用价值低。精 细 化 工 工 艺.二、胺盐型4. 叔胺的制备RNRNH2 + CH2-CH2RN(CH2CH2OH)2(CH2CH2O)pH(CH2CH2O)qHRCOOH + N(CH2CH2OH)3RCOOCH2CH2N(CH2CH2OH)2O精 细 化 工 工 艺.二、胺盐型4. 叔胺的制备RN(CH3)2 + NaCl + H2ORCl + NH(

5、CH3)2 +NaOHRCH2CH2BrRCH=CH2 + HBr 以-正构烯烃（C12H24）、NH(CH3)2为原料，无机试剂任选，合成一种胺盐型阳离子SAA。写出合成反应。EX：精 细 化 工 工 艺.二、胺盐型（2）通常作为纤维柔软剂、整理剂等5. 胺盐型SAA的性质与用途（1）适合在中性、酸性环境中使用。（3）叔胺盐多作为柔软剂、纤维整理剂，也可作杀菌剂、皮革增色剂、印染助剂等。精 细 化 工 工 艺.叔胺 + 卤代烃 季铵盐三、季铵盐型SAA3.3 阳离子SAA1.制备方法：C12H25N(CH3)3Cl-C12H25N(CH3)2 + CH3ClC12H25Cl+ CH3N(CH

6、3)2+精 细 化 工 工 艺.三、季铵盐型SAA3.3 阳离子SAA（2）通常用作杀菌消毒剂。2. 性质（1）在任意pH值都可使用。（3）还具有良好的吸附性、乳化和增稠效果。广泛用作织物调理剂、衣料柔软剂、杀虫剂、植物生长促进剂。精 细 化 工 工 艺.3.3 阳离子SAA四、杂环盐型1. 吡啶盐型2.咪唑盐型五、鎓盐型精 细 化 工 工 艺.3.4 两性离子SAA氨基酸型、甜菜碱型、咪唑啉型、卵磷脂型等一、定义及分类1. 定义： 溶解在水中，在不同pH时，能解离出活性阴离子或活性阳离子的SAA。2. 分类（1）据阴阳离子强度不同（2）据亲水基不同：精 细 化 工 工 艺.3.4 两性离子S

7、AA2. 带点情况：二、氨基酸型1. 氨基酸： 含有氨基的羧酸。 构成蛋白质的结构单元，构成人体蛋白质的氨基酸基本都为L-型氨基酸RCH2COOHRCH2COOMRCH2COO-NH2NH2+NH3H+OH-精 细 化 工 工 艺.二、氨基酸型（3）氯乙酸钠法3. 合成方法： 产品多为-乙酸型和-丙酸型（1）丙烯酸甲酯法（2）丙烯腈法C12H25NH2 + CH2=CHCOOCH3C12H25NHCH2CH2COOCH3C12H25NHCH2CH2COONaNaOHC12H25NH2 + CH2=CHCNC12H25NHCH2CH2CNNaOHC12H25NH2 + ClCH2COONa +

8、NaOHC12H25NHCH2COONa + NaCl + H2O精 细 化 工 工 艺.二、氨基酸型（4）由于生产成本较高，生产规模小，主要用于个人卫生用品等领域。4. 性质及应用（1）产品刺激性小，水溶性好（在等电点时会形成沉淀），生物降解性好；（2）在强碱溶液中，具有良好的乳化性能、起泡性和去污性；在强酸溶液中，具有杀菌、防腐、防蚀作用；（3）与其他SAA及各种助剂具有良好的相容性精 细 化 工 工 艺.3.4 两性离子SAA2. 甜菜碱型SAA的带电情况1. 甜菜碱三、甜菜碱型CH3-N-CH2COO-CH3CH3化学名称：三甲基乙酸铵精 细 化 工 工 艺.三、甜菜碱型3.制备方法

9、在任何pH下都溶于水，泡沫性强，去污力很好，超过一般阴离子SAA，杀菌力不及阳离子SAA，对头发具有良好的护理作用4. 特性：RN(CH3)2 + ClCH2COONa R-N-CH2COO-CH3CH3+ NaCl精 细 化 工 工 艺.3.4 两性离子SAA四、咪唑啉型 这类化合物的刺激性和毒性都很低，广泛用作婴儿香波。发泡性和泡沫稳定性很好，与聚合阳离子SAA兼容性好，对软硬水、酸、碱均稳定。2. 特性：1. 合成方法五、两性离子SAA的特性及用途1. 酸性溶液中具有杀菌消毒性，刺激性比阳离子SAA小；碱性溶液中具有一定去污性，性能较阴离子SAA小。2. 通常用作调理剂、个人洗护用品中杀

10、菌剂等。精 细 化 工 工 艺.3.5 非离子SAA-NH2一、定义及分类1.定义： 溶解在水中，以分子形式存在的SAA。2.分类：据亲水基不同分为聚氧乙烯型：聚氧乙烯醚链 聚醚型：醚基 多元醇型：多个-OH聚酰胺型：精 细 化 工 工 艺.二、聚氧乙烯型3.5 非离子SAA1. 聚氧乙烯无水时：水中：2.合成方法含活泼氢的基团：-OH、-COOH、-NH2环氧乙烷 + 含活泼氢的疏水化合物聚氧乙烯醚锯齿形折叠状精 细 化 工 工 艺.二、聚氧乙烯型（2）特性：3.脂肪醇聚氧乙烯醚（1）合成方法： 生物降解性良好，溶解度高，耐电解质，能低温洗涤，泡沫低。ROH + H2COCH2ROCH2CH

11、2OH ROCH2CH2OH H2COCH2RO(CH2CH2O)n+1H 精 细 化 工 工 艺.二、聚氧乙烯型 性质与脂肪醇型类似，但生物降解性较之差，毒性则较之大。4. 烷基酚聚氧乙烯醚（1）合成方法：（2）特性：商品有OP-10、TX-10等 精 细 化 工 工 艺.二、聚氧乙烯型 在热水易水解，在强酸或强碱中稳定性也差，溶解性比醚小，但脂肪酸来源丰富，成本低，工艺较简单，且产品低泡、生物降解性好。5.脂肪酸聚氧乙烯醚（2）特性：（1）合成方法：6.脂肪胺、酰胺与环氧乙烷加成物精 细 化 工 工 艺.三、多元醇型SAA 亲水性很小，多数不溶于水，大部分在水中呈乳化或分散状态，很少作为洗

12、涤剂和渗透剂，毒性比较低，通常在食品、医药、化妆品中做乳化剂、改性剂1.合成方法2.特性：（1）多元醇与一元酸酯化（2）酯交换法3.5 非离子SAA3.山梨醇及失水山梨醇的脂肪酸酯精 细 化 工 工 艺.4. 简述SO3硫酸化的优点及制备SO3的制备方法。 1. 简述精细化学品的定义及其开发的一般程序。2. 简述SAA的定义及结构特点。3. 简述表面活性剂的cmc、浊点及克拉夫特点的定义。5. 以正构烷烃C12H26，苯为原料，无机试剂任选，合成十二烷基苯磺酸钠，写出各步合成反应式。前三章复习题精 细 化 工 工 艺.9. 以C10H21COOH、CH3Cl、ClCH2COONa为原料，无机试剂任选，合成两性离子表面活性剂： C10H21N+(CH3)2CH2COO- ，写出反应式 。6. 以正十二烷为原料，CH3Cl为烷基化试剂，合成一种季铵盐型阳离子表面活性剂，写出合成反应式。7. 某非离子表面活性剂RNH(CH2CH2O)nH，试问其亲油基原料和亲水基原料各是什么？并写出其合成反应方程式。8. C12H