表面活性剂化学-上课课件

表面活性剂化学主讲教师：伍春娴博士中国科学院(北京)化学研究所研究方向：表面活性剂电子邮箱：移动电话：教材:《表面活性剂化学》（第二版），王世荣等主编，北京：化学工业出版社，2010。参考书：《表面活性剂作用原理》，赵国玺主编，北京：中国轻工业出版社，2003。

RosenMJ.SurfactantandInterfacePhenomena.2nded.NewYork,19893参考资料

本课程学习目的和要求：目的：掌握表面活性剂概念、性质、作用原理以及重要表面活性剂的典型合成方法要求：

掌握表面活性剂的作用原理掌握表面活性剂的功能和应用掌握多种典型的表面活性剂合成、性能和应用了解特殊表面活性剂以及表活剂复配体系

本课程主要内容与安排：第1章表面活性剂概述(2课时)第2章表面活性剂的作用原理(10课时)第3章表面活性剂的功能与应用(6课时)第4章阴离子表面活性剂(4课时)第5章阳离子表面活性剂(2课时)第6章两性表面活性剂(2课时)第7章非离子表面活性剂(2课时)第8章特殊类型的表面活性剂(2课时)第9章表面活性剂的复配(3课时)指导老师：何秋星、伍春娴地点：化学实验楼时间：第3周星期三

开始主要内容：实验一、AES合成研究实验二、AES的CMC测定实验三、AES发泡性能测定

实验安排：

考试方式：闭卷考试（分散考试，时间初定在第17周）期末考试60%，实验成绩20%，平时成绩20%

实验室安全实验室存在哪些危险??你是否已经了解了这些危险??你是否已经接受安全培训??你是否了解必需的保护措施?MSDSLabeling…….危险在哪儿????UseofCentrifuge离心机的使用实验室安全实验室工作中潜在的危害:化学品泄漏伤害化学品刺激火灾伤害爆炸伤害有毒物质中毒感染性物质感染电击伤碎玻璃划伤机械伤害、………实验室工作是十分危险的！一起意外事故可能导致伤亡。暴露于有毒品可能导致严重的健康问题！所以，安全是实验室工作的重要组成部分。实验室工作须知—个人防护工作鞋必须全面保护脚部，并且有较好的防滑性能。扎紧头发、宽松的衣服及首饰采用适当的眼睛、皮肤和手部保护措施飞溅物应马上清除以防止与皮肤或衣服接触。地板和桌面防止水的溅洒，防止人和物品的滑倒，以及仪器进水。工作过程中必须保持干净。试剂和设备用完后放回正确位置。工作服应在工作时扣牢，离开化验室应脱掉。贮存的物品、设备和玻璃管不可突出架子或台子的投影之外。所有容器必须至少贴标签辨识容纳物及其对使用者的危险危害。工作结束应清洁化验室。注意事项：1.1表面活性剂的分类目前对表面活性剂尚无统一的定义，但是普遍认为应该包括三方面的含义。surface+active+agent=surfactant1.2表面活性剂的发展状况第1章表面活性剂概述4表面活性剂的应用表面活性剂疏水尾链

（Hydrophobic）

亲水头基（Hydrophilic）两亲性界面定向排列性质自组装

性质水和油互不相容wateroil表面活性剂能使得油水互溶表面和界面(surfaceandinterface)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。a相b相几何面a相b相化学面表面分子的特殊性：

受力情况特殊内部分子：合力为零热运动不需要做功表面分子：不对称力场（不均匀力场）表面张力（surfacetension）

能量特殊分子倾向于钻入液体内部将一个分子从内部移到表面上，环境需要克服不对称力场做功。表面张力（surfacetension）表面存在不对称力场→处于表面的分子企图进入液体内部→表面收缩(A↓):即宏观存在表面收缩力表面张力是作用在表面上企图使表面收缩的力上一节课的重点：表面活性剂的（概念及其三个本质特征）1表面分子的特殊性3表面（界面）的概念2表面活性剂的前生今世：

1、人类认识表面活性剂最初是从洗涤剂开始。。。

公元前2500年苏美尔人已经会制造肥皂我国魏晋时期有两种独特洗涤剂：皂苷和猪胰子2、1850年左右，肥皂工业化，同时出现第一个化学合成得表面活性剂3、1930年以后，烷基苯磺酸盐几乎独占洗涤剂领域，烷基硫酸盐主要用于个人卫生用品

4、二战以后从石油中得到廉价乙烯，非离子表活剂大大发展。

5.现在人们追求高效、温和以及环境友好的表活剂1.1表面活性剂的分类241.1.1表面活性剂按离子类型分类表面活性剂离子型非离子型阴离子型:阳离子型:两性型:十二烷基苯磺酸钠

苄基三甲基氯化铵

十二烷基甜菜碱1.1.2按亲水基的结构分类25表1-1按亲水基结构分类的表面活性剂类型亲水基团类型亲水基团结构表面活性剂实例羧酸盐型磺酸盐型硫酸酯盐型磷酸酯盐型单酯双酯

26胺盐型伯胺盐

仲胺盐

叔胺盐

季铵盐

鎓盐型鏻化合物

鉮化合物

锍化合物

碘鎓化合物多羟基型聚氧乙烯型

注：M＋为碱金属离子或铵离子，X为Cl、Br、I、CH3COO或HSO4等

（1）直链烷基：－CnH2n+1，n＝8～20；（2）支链烷基：－CnH2n+1，n＝8～20；（3）烷基苯基：，R＝CnH2n+1，n＝8～16；（4）烷基萘基：，R＝CnH2n+1，n>3；（5）松香衍生物；二萜树脂酸（6）高分子量聚氧丙烯基：－(OC3H7)n—；（7）长链代烷基：－CnF2n+1，n＝6～10；（8）聚硅氧烷基：271.1.3按疏水基的结构分类

（1）碳氟表面活性剂

CF3(CF2)6COONa全氟代辛酸钠（2）含硅表面活性剂（3）高分子表面活性剂 分子量高于1000的表面活性剂,主要类型有聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯等281.1.4按表面活性剂的特殊性分类

（4）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产物过程中产生的。（5）冠醚型表面活性剂29烷基－12－冠－4按照表面活性剂的溶解性能可将其分为水溶性和油溶性表面活性剂；按照分子量可分为低分子和高分子表面活性剂；按照应用功能可分为乳化剂、洗涤剂、润湿剂、发泡剂、消泡剂、分散剂、絮凝剂、渗透剂及增溶剂等。301.1.5其它分类方法

1.2表面活性剂的国内外发展状况1.2.1世界表面活性剂工业的发展状况1.2.2我国表面活性剂工业的现状及发展趋势1.2.3新型表面活性剂311.2.1世界表面活性剂工业的发展状况世界表面活性剂工业是在第二次世界大战期间，由于制皂的油脂十分匮乏而得以发展。二次世界大战之后形成了独立的工业体系，并随着石油化学工业的发展而日趋完善，与合成橡胶、合成纤维一起成为新兴的化工产品。目前全世界表面活性剂的品种有6000多种，商品牌号上万种，年产量接近1200万吨。表面活性剂的历史：

1、脂肪酸盐体系：公元前2500年，1885年造碱法

2、烷基苯体系：一战后

3、脂肪醇衍生物体系：20世纪50年代后期

4、烷基糖苷体系：20世纪90年代环境友好从生产和消费来看：阴离子表面活性剂占主要，55%；非离子次之，占35%；阳离子和两性占10%家用表面活性剂占50%以上1958年中科院植物保护研究所开发成功我国第一个表面活性剂蓖麻油聚氧乙烯醚，标志着我国表面活性剂工业的形成。“七五”和“八五”通过引进国外先进的三氧化硫连续磺化装置、乙氧基化装置、油脂水解装置、以及脂肪醇、脂肪胺和烷基酚的生产装置，使我国多种表面活性剂基本原料的生产能力达到世界水平，解决了原料问题。九十年代后品种的数量增长较快，从1990年的290种增加至现在的2000多种。351.2.2我国表面活性剂工业的现状及发展趋势（1）表面活性剂的品种少，产量低，不能满足国内需求（2）人均消费水平低（3）产品结构不合理（4）工业应用比例偏低（5）基础理论研究比较薄弱36我国表活剂行业与发达国家主要差距：

（1）调整产品结构；（2）加强应用基础理论研究；（3）将应用基础研究与应用开发有机结合起来；（4）积极开发专用化和功能化表面活性剂；（5）大力开发绿色表面活性剂和生物表面活性剂。

今后我国表面活性剂的发展主要有以下几方面：（1）表面活性剂的品种少，产量低，不能满足国内需求（2）人均消费水平低（3）产品结构不合理（4）工业应用比例偏低（5）基础理论研究比较薄弱我国表活剂行业与发达国家主要差距：（1）表面活性剂的品种少，产量低，不能满足国内需