第1章表面活性剂-上

2023/2/1表面活性剂化学化学化工学院应用化学系武小满Email：xmanwu77@163.comTelq：5704678722023/2/1

冰淇淋是我们最喜爱的食物；有了洗涤剂我们的生活才能如此美好。若没有表面活性剂，这两样东西都不会有。这真是太可悲了。但是，如果真的没有了表面活性剂，也不会有人为没有冰淇淋和洗涤剂而哭泣。因为没有表面活性剂，人也没有了。

——英国著名界面化学家Ckint表面活性剂化学32023/2/1表面活性剂化学42023/2/1表面活性剂化学52023/2/1目录第1章表面活性剂概述第2章表面与界面的性质第3章表面活性剂在溶液界面上的吸附第4章表面活性剂在固液界面上的吸附第5章表面活性剂的结构与性能第6章表面活性剂在溶液中的自聚第7章表面活性剂的功能与应用第8章表面活性剂的应用第9章表面活性剂的复配表面活性剂化学2023/2/1表面活性剂化学第1章表面活性剂概述表面活性剂化学72023/2/11.1表面活性剂的存在与发展（1）天然表面活性剂的存在

(a)Amoeba——动物的祖先（阿米巴）；原生动物，寄生于高级动物的变形虫。无器官、无一定形状，但已具有高级动物一样的细胞膜——双分子层bilayer，包括蛋白质、核酸、脂质等。表面活性剂化学82023/2/1(b)恐龙的胆汁酸——几十万年前的脊椎动物。在其胆囊中浓缩的胆汁酸能乳化油并使之易于酶解；(c)哺乳动物的乳汁

—酪氨酸(casein)，球蛋白(globrin)等作为乳化剂，易于吸收；92023/2/1(d)蛋黄中的卵磷脂表面活性剂化学102023/2/1作业表面活性剂化学以小论文的形式综述天然存在的表面活性剂有哪些?各自发挥了什么作用?112023/2/1（2）肥皂的应用关于肥皂起源的考证——碱与脂肪的反应；16世纪法国马赛肥皂的工业化；制碱术的实用化——路布兰制碱法；油脂提炼技术的进步——脱色精炼术；运输业的发展——廉价原料。中国制皂业20世纪初，在上海建立了我国第一家制皂厂；1950年，全国年产量4万吨；90年代，全国年产量达140万吨；目前，每年维持略减。表面活性剂化学122023/2/1（3）合成洗涤剂——

肥皂偏碱性，不耐硬水(Ca+,Mg+)。二十世纪初人类开始寻找肥皂代用品。二战前：1917年德国BASF公司开发烷基萘磺酸盐。由于长碳链卤代烃价格太高，一般采用氯丁烷与萘反应得丁基萘，然后磺化即得。

C4H9-C10H6-SO3Na

特点：亲水性太好，不能用作洗涤剂，为常用的润湿剂、分散剂，俗称拉开粉。此后，蓖麻油酸合成的脂肪酸丁酯磺酸盐，同样亲水性太好，只能用作润湿剂。表面活性剂化学132023/2/1

1928年，脂肪醇硫酸钠（例如：C12H25OSO3Na）去污力强，泡沫丰富，但价高，而且在热酸中易水解，没能很快推广。

1930年，脂肪醇、酸、胺的聚氧乙烯醚，为最早的非离子表面活性剂，耐硬水极好，但也因价格太高而无法推广。RO(C2H4O)nHRCOO(C2H4O)nHRN(C2H4O)n(C2H4O)mHRCONH(C2H4O)nH表面活性剂化学142023/2/1(b)二战后：十二烷基苯磺酸钠(ABS)作为最早的合成洗涤剂正式上市，60年代后为直链烷基苯磺酸盐

(LAS)取代。(c)20世纪70年代脂肪醇价格下降，非离子表面活性剂正式登场。特点：CMC极小，中性表面活性剂化学152023/2/1(d)表面活性剂的发展

从洗涤剂润湿、乳化、分散、浮选、增溶表面活性作用抗静电、抗菌、平滑、柔软发展特征：单一用途多用途民用为主工业用为主表面活性作用兼用次要作用工业味精——用量少、作用大。表面活性剂化学162023/2/11.2表面活性剂的国内外发展（1）产量：

1995年世界洗涤剂总产量4300万吨肥皂总产量900万吨中国洗涤剂总产量291万吨肥皂总产量69万吨

2000年世界洗涤剂总产量5000万吨中国洗涤剂总产量350万吨仅为7%表面活性剂化学172023/2/1（2）结构：工业用/民用比上升工业用占总量的比例：发达国家平均50-55%95年日本为70%，其中，清洗仅占20%95年中国为39.6%，主要是清洗用。（3）品种：95年全世界达5000种以上中国已达1100种其中，阴离子型>非离子型>阳、两性离子型表面活性剂化学182023/2/1（4）趋势——绿色、高效、低成本1．表面活性剂要易于生物降解，原料可再生，广泛使用后，对环境无污染，对人、畜安全温和。2．表面活性剂要高效、多功能，除有清洁作用外，还要有抑菌、杀菌、滋润皮肤等作用，并应不断开发新用途。3．耐硬水、低温洗涤效果好，浓缩的表面活性剂洗涤用品是一个发展方向，这包括浓缩洗衣粉和浓缩液体洗涤剂。

表面活性剂化学192023/2/11.3表面活性剂的应用表面活性剂在食品工业中是作为

添加剂、加工助剂或清洁剂1988年，世界卫生组织(WHO)和粮农组织共同批准在食品中允许使用的表面活性剂有它的种类和性质有严格的法规限制1.在食品工业中的应用表面活性剂化学202023/2/1抗粘剂41种面粉处理剂7种面团改良剂34种洗涤去皮剂22种乳化剂19种加工助剂、消泡剂42种澄清剂25种脂肪结晶改良剂4种大部分用途是作为乳化剂、起泡剂、消泡剂、润湿剂、分散剂、增稠剂、结晶防止剂、抗菌剂，抗氧化剂或与蛋白质和淀粉形成复合体及洗涤清洁剂212023/2/1食品添加剂的一般要求1毒理学鉴定，在限量范围内人体长期摄入无毒无害。2能正常参与人体代谢或能被正常解毒排出体外或不参与消化直接排出体外不能在体内分解或与其他物质反应生成有毒物质3不能破坏食品营养，不能影响食品质量和风味表面活性剂化学222023/2/14

应该在低剂量下产生相应效果且不能用于掩盖食品腐败变质的缺陷5

最好在达到效果后被除去不进入人体6添加后能被分析鉴定出来食品添加剂的一般要求表面活性剂化学232023/2/1起泡剂蓬松剂242023/2/1澄清剂表面活性剂化学252023/2/1增稠剂乳化剂色素甜味素表面活性剂化学262023/2/1

洗涤剂通常的主要组分:2在洗涤剂生产中的应用表面活性剂辅助组分——助洗剂、添加剂等组成。表面活性剂化学272023/2/1表面活性剂化学282023/2/1表面活性剂化学292023/2/1表面活性剂化学302023/2/1表面活性剂化学312023/2/1

洗涤剂的种类按除污垢的类型分为重垢型洗涤剂轻垢型洗涤剂重垢型常指洗涤棉、麻织物的洗涤剂。我国大部分洗衣粉，都属此类。轻垢型常指洗涤丝、毛等精细织物的洗涤剂洗涤蔬菜，水果等的洗涤剂也是轻垢型洗涤剂。表面活性剂化学表面活性剂化学322023/2/1污垢的种类人体污垢

---C14-18饱和、不饱和脂肪酸及其

甘油酯---C14-25饱和、不饱和脂肪醇---C27烃---C36蜡（固态烃）被服污垢（油性污垢、固体污垢、硅污垢、炭质污垢、特殊污垢）住宅污垢、餐具＆炊具污垢、工业污垢按化学成分：水溶性污垢、色素类、脂肪、蛋白质、碳水化合物、可漂白物补充按被洗涤对象分：332023/2/1外形分为粉状、块状、膏状，浆状和液体等多种形态:用途可分为工业用和家用家庭用品分为衣用、厨房用、餐具用、居室用、卫生间用、消毒用和硬表面用……表面活性剂化学342023/2/1选择表面活性剂的几个问题去污性能好加工时工艺上易于处理经济性对人体和环境安全表面活性剂化学352023/2/1去污性能方面应考虑如下一些因素吸附性污垢去除能力抗硬水性污垢分散性污垢抗沉积性溶解性润湿性泡沫特性气味、色泽贮存稳定性等表面活性剂化学362023/2/1功能性洗涤剂加酶漂白抗静电杀菌表面活性剂化学372023/2/1化学洗涤剂是人类健康的大敌渗透累积致癌无毒无公害的清洁剂表面活性剂化学382023/2/13在化妆品生产中的应用

化妆品是直接与人体皮肤及各部位接触的因此所用表面活性剂应确保对人体无毒、无刺激、无相互作用，且应具有舒适感。化妆品对表面活性剂的要求表面活性剂化学392023/2/1表面活性剂化学402023/2/1表面活性剂化学表面活性剂化学412023/2/1眼影422023/2/1表面活性剂化学432023/2/1指甲油表面活性剂化学442023/2/1香水表面活性剂化学452023/2/1

香皂与肥皂相比，游离碱少，脂肪酸含最高，因此对皮肤的刺激也较小，其去油脂的功能不是特别强，不会过度除掉皮肤表面的油脂，但能达到良好的清洁作用

香皂

目前我国市场上销售的香皂有普通香皂、透明香皂、儿童香皂、美容香皂、卸妆香皂以及药物香皂等几种类型表面活性剂化学462023/2/1普通香皂:一般以碱液与动植物油脂作为原料皂化制成。其香味类型很多，如茉莉香型、玫瑰香型、兰香型、桂花型、水果香型等。透明香皂:一般以高级脂肪酸的钠盐为主体再加入透明剂如砂糖、甘油、乙醇等制成透明香皂对人体皮肤刺激较小、润肤效果好、去污力强，属于香皂中较好的一种类型。

表面活性剂化学472023/2/1儿童香皂:儿童皮肤细嫩、抵抗力差的特点，在香皂中加入优质润肤剂与营养剂，呈中性或弱酸性。

美容香皂:营养型香皂，其中含有优质润肤剂，并加入营养物质如维生素、氨基酸、磷脂、骨胶原、蜂蜜、瓜汁、果汁等，用以促进皮肤的新陈代谢和营养吸收，有良好的美容和护肤作用。表面活性剂化学482023/2/1

卸妆香皂:其特点是以非离子型表面活性剂为主体，加入凡士林、羊毛脂、香料等精制而成，其主要用于卸妆清洁、对油彩及颜料膜的清洁能力强、刺激性小。

药物香皂:即药皂，也称为抗菌皂。是在制造香皂的同时加人一定量的药物成分，使其具有杀菌、消毒和治疗某些皮肤病的特殊功能。表面活性剂化学表面活性剂化学492023/2/11消毒杀菌2腈纶匀染剂3抗静电剂4矿物浮选剂5相转移催化剂6织物柔软剂食品加工印染金属加工电镀采矿采油表面活性剂化学502023/2/1表面活性剂一词来自英文Surfactant。它实际上是短语Surface（表面）

Active（活性）

Agent（添加剂）的缩合词。它还有一个名字叫做Tenside。

表面活性剂是这样一种物质，它活跃于表面和界面上，具有极高的降低表、界面张力的能力和效率。在一定浓度以上的溶液中形成分子有序组合体，从而具有一系列应用功能。表面活性剂化学512023/2/1

降低表面张力为正吸附，溶质在溶液表面的浓度大于其在溶液本体中的浓度，此溶质为表面活性物质。

增加表面张力为负吸附，溶质在溶液表面的浓度小于其在溶液本体中的浓度，此溶质为表面惰性物质。溶入少量就能显著降低表面张力的物质也称表面活性物质或表面活性剂。表面活性剂化学522023/2/11.4表面活性剂分类表面活性剂分子非极性烃链（疏水）极性基团（亲水）H2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COHCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CO硬脂酸表面活性剂化学532023/2/1阴离子表面活性剂RCOONa 羧酸盐R-OSO3Na 硫酸酯盐R-SO3Na 磺酸盐R-OPO3Na2

磷酸酯盐1.离子型2.非离子型阳离子型阴离子型两性型表面活性剂1.1.1按离子类型表面活性剂化学542023/2/1阳离子表面活性剂R-NH2·HCl 伯胺盐

CH3|R-N-HCl 仲胺盐|H

CH3|R-N-HCl 叔胺盐|

CH3

CH3|R-N+-CH3Cl-

季胺盐|CH3表面活性剂化学552023/2/1两性表面活性剂R-N+HCH2-CH2COO-H氨基酸型

CH3|R-N+-CH2COO-H

甜菜碱型|CH3表面活性剂化学562023/2/1R-(C6H4)-O(C2H4O)nH

烷基酚聚氧乙烯醚非离子表面活性剂R2N-(C2H4O)nH

聚氧乙烯烷基胺R-CONH(C2H4O)nH

聚氧乙烯烷基酰胺R-COOCH2(CHOH)3H

多元醇型R-O-(CH2CH2O)nH

脂肪醇聚氧乙烯醚表面活性剂化学572023/2/11.1.2按亲水基的结构分类极性基团：羧酸、磺酸、硫酸、磷酸酯盐、氨基或胺基及其盐（伯、仲、叔、季）鎓盐型（磷、砷、硫、碘化合物）羟基、酰胺基、醚键等。表面活性剂化学582023/2/11.1.3按疏水基的种类分类直链烷基支链烷基3.烷基苯基4.烷基萘基通常为烃基构成5.松香衍生物6.高分子质量聚氧丙烷基7.长链全氟(或高氟代)烷基8.聚硅氧烷基表面活性剂化学592023/2/1硅表面活性剂氟表面活性剂

1.1.4按表面活性剂的特殊性分类

元素表面活性剂是指碳氧链上的氢（碳）原子被其它元素所代替，而显现出与普通表面活性剂不同的性能。元素表面活性剂表面活性剂化学602023/2/1高分子表面活性剂3.合成高分子表面活性剂聚乙烯醇、聚丙烯酸盐、聚丙烯酰胺2.部分合成高分子表面活性剂羧甲基纤维素、羧甲基淀粉1.天然高分子表面活性剂阿拉伯树胶、皂、蛋白质（大豆蛋白、牛乳）表面活性剂化学612023/2/1生物表面活性剂1.糖脂系鼠李糖脂、海藻糖脂、槐糖脂

2.酰基缩氨酸系硫放线菌素、脂缩氨酸。由酵母、细菌作用于培养液。生成有特殊结构的表面活性剂表面活性剂化学622023/2/1冠醚型表面活性剂冠醚能与金属多价离子络合作，用作相转移催化剂、萃取剂等表面活性剂化学632023/2/11.1.5其他分类方法

广泛应用于洗涤、医药、石油、食品、农业等各个领域。水溶性的油溶性的低分子量的高分子量的

表面活性剂具有润湿、分散、乳化、增溶、起泡、消泡、保湿、润滑、洗涤、渗透、杀菌、防腐等功能，642023/2/11.5阴离子表面活性剂表面活性剂化学阴离子表面活性剂的定义：亲水基团带有负电荷，溶于水中时具有表面活性的部分疏水基主要是烷基、烷基苯基亲水基主要是羧基、磺酸基、硫酸基、磷酸基在表面活性剂中，阴离子表面活性剂是发展最早、产量最大、品种最多、工业最成熟的一类品种。其中烷基苯磺酸钠的产量最大，它们是合成洗涤剂的重要成分之一。652023/2/11.5阴离子表面活性剂表面活性剂化学一、羧酸盐脂肪酸的碱金属盐、碱土金属盐、高价金属盐、铵盐和有机胺盐统称为脂肪酸盐，也称为皂。RCOONa:是块状肥皂和香皂的表面活性组分，俗称硬皂。RCOOK:常用于制取液体皂，俗称软皂。多价金属皂一般不溶于水，洗涤制品中极少应用，但某些金属皂具有特殊的工业用途(如Ba、Ca、Mg盐等)，用于油漆工业和塑料工业中。羧酸盐的分子通式为RCOOM；662023/2/1表面活性剂化学1.油脂和脂肪酸甲酯的皂化2.脂肪酸中和制皂3.复分解法制皂：用于制取碱金属皂或高价金属皂

671、硬脂酸钠分子式为C17H35COONa性状：具有脂肪气味的白色粉末，溶于热水热酒精，在冷水冷酒精中溶解较慢。来源：以氢氧化钠中和硬脂酸而成。用途；硬脂酸钠是肥皂的主要成分，也是皂类化妆品中的重要组分。其钾盐、铵盐等都是皂类洗涤剂和乳化剂，用于膏霜和香波等制品中。682、月桂酸钾分子式为C12H23COOK性状：淡黄色浆状物，溶于水，有丰富的泡沫。用途：作为乳化剂、液体皂和香波的主要成分。3、油酸三乙醇胺分子式为C17H33COOHN(CH2CH2OH)3性状：淡黄色浆状物，溶于水，易氧化变质。来源：以三乙醇胺和油酸反应而得。用途：作为乳化剂。69二、烷基硫酸酯盐(FAS)

烷基硫酸酯盐的分子通式为ROSO3M；FAS在酸性条件下发生水解表面活性:C12-C16的FAS降低表面张力的效果较好，C14-C15的效果最佳；烷基链较短，润湿力较好,C12的润湿性最好；C13-C16FAS的去污力与AOS(α-烯基磺酸钠)相接近，FAS对棉织物的去污效果最好,在硬水中去污力比LAS(直链烷基苯磺酸钠)好，但随着水质硬度的提高,去污力下降；C14-C15FAS的起泡力最佳，与AOS相接近。70烷基硫酸酯盐的用途:FAS是香波、合成肥皂、浴用品、剃须膏等卫生用品中的重要组分，也是轻垢洗涤剂、重垢洗涤剂、地毯清洗剂、硬表面清洗剂等洗涤制品配方中的重要组分。月桂基硫酸钠(K12)添加在洁齿剂(牙膏)中，用作润湿剂、泡沫剂和洗涤剂。高碳脂肪醇硫酸钠还可用作工业清洗剂、柔软平滑剂、纺织油剂组分、乳液聚合用乳化剂等。其铵盐和三乙醇胺盐用于香波和浴剂中。711、月桂醇硫酸酯钠或铵商品代号：K12或K12A；分子式：C12H25OSO3Na、C12H25OSO3NH4；性质：外观为白色粉末，可溶于水，有特征气味，HLB值40；用途：作为泡沫剂，洗涤剂，乳化剂，大量用于牙膏及香波制作中，以产生泡沫，起洗涤的作用，亦可用于膏霜中作亲水乳化剂。722、聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠或铵商品代号：AES，AESA；分子式：

C12H25（OCH2CH2）nOSO3Na，或NH4制法：它是由非离子表面活性剂月桂醇聚氧乙烯醚硫酸化而制得，如：

用途：适合配制透明液体香波。733、单月桂酸甘油酯硫酸钠分子式C11H23COOCH2CHOHCH2OSO3Na性状：白色或微黄粉末；接近无臭、无味，能溶于水呈中性，对硬水稳定，其洗涤力、发泡性和乳化作用良好。来源：先以月桂酸和甘油在碱性触媒下加热反应成单甘油酯．再以硫酸处理，然后以氢氧化钠中和而得。用途：洗涤剂、泡沫剂、乳化剂。用于香波及牙膏。

74三、烷基磺酸盐

烷基磺酸盐的通式为RSO3M，其中可以是链烃，支链烃基或烷基苯，M=Na、Ca、K；是一种用量最大的阴离子表面活性剂。烷基芳基磺酸盐，典型产品（若烷基带支链则不易生物降解）性能：它比烷基硫酸酯盐的化学稳定性更好，表面活性也更强，成为配制各类合成洗涤剂的主要活性物质；用途：烷基磺酸盐的疏水基不同时，可以表现出不同的表面活性，可分别作为乳化剂、润湿剂、发泡剂、洗涤剂等使用。751、十二烷基苯磺酸钠（LAS）

烷基苯磺酸钠阴离子表面活性剂中的最重要的一个品种，亦是产量最大的一个品种。产量约占全部阴离子型量的80%，分子式为C12H25C6H4SO3Na；制法：工业上一般通过丙烯、苯等合成性能：去污力强，泡沫力及泡沫稳定性好，在酸碱和某些氧化物中稳定,综合洗涤性能优越；用途：用于合成洗涤剂。762、单月桂酸甘油酯磺酸钠分子式：C11H23COOCH2CHOHCH2SO3Na性质：白色粉末，溶于水中成中性溶液，无毒性；制法：α—氯化丙二醇和亚硫酸钠加热生成1，2—丙二醇磺酸钠，再加月桂酸加热而制得：用途：可用于牙膏及其他化妆品中。773、月桂醇磺乙酸钠分子式：(ROOCCH2SO3Na)R代表十二烷基，即月桂基；性质：白色粉末，略有椰油的气味，其溶液稍有辛辣味，每克月桂醇磺乙酸钠可溶于10ml水中；制法：以氯乙酸和月桂醇作用生成月桂醇氯乙酸酯，再和亚硫酸钠反应而制得用途：在牙膏中应用已有较长的历史。发泡性能好，在硬水中也有洗涤效果，无毒性，能安全使用。784、二辛基磺化琥珀酸钠性状：白色蜡状塑性固体，在25oC时，每克约溶于70m1蒸馏水中，全溶于乙醇和甘油中，在硬水中稳定；用途：洗涤和发泡性能好，无毒性，对皮肤刺激性少，在硬水中稳定，用于生产香波、泡沫浴及牙膏等。

795、油酸基乙磺酸钠

分子式：C17H33COOCH2CH2SO3Na；性能：对油污的去垢力好，是一优良的洗涤剂，在中性溶液时对钙、镁盐稳定。和肥皂共用、在硬水中能分散钙、镁皂的形成，易于洗清。由于酯键的存在，因此在酸性及