表面活性剂第二

关于表面活性剂第二1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。——英国著名界面化学家Ckint因为没有表面活性剂，人也没有了。第一节表面活性剂的基本概念第2页,共89页，2024年2月25日，星期天3表面活性剂基本概念

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。第3页,共89页，2024年2月25日，星期天4通俗地讲，表面张力就是使液体表面尽量缩小的力，单位是mN.m-1，即达因/厘米（dyn/cm）。最简单的例子是液体及其蒸气组成的表面。如图所示。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

表面张力g第4页,共89页，2024年2月25日，星期天51、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)。水溶液的表面张力与溶质浓度的几种典型关系实验发现：水溶液的表面张力随溶质浓度的变化可分为三种类型。第5页,共89页，2024年2月25日，星期天6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20ºC时，纯水的表面张力γ为72.75mN/m，加入0.1%的脂肪酸钠，γ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。

表面活性剂的定义第6页,共89页，2024年2月25日，星期天7

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”。

表面活性剂的作用第7页,共89页，2024年2月25日，星期天8一、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。非离子型表面活性剂聚氧乙烯脂肪醇醚阴离子型表面活性剂脂肪醇硫酸钠第8页,共89页，2024年2月25日，星期天9

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；二、表面活性剂的分类按亲水基团是否带电分离子型非离子型阴离子型阳离子型两性离子型

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：103~104

）；低分子量表面活性剂（M：102~l03）。第9页,共89页，2024年2月25日，星期天10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%）。1、阴离子表面活性剂脂肪醇硫酸钠

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

磷酸酯盐第10页,共89页，2024年2月25日，星期天11

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。2、阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂R-NH2·HCl

伯胺盐CH3|R-NH-HCl

仲胺盐|HCH3|R-N-HCl

叔胺盐|CH3CH3|R-N+-CH3Cl-

季胺盐|CH3第11页,共89页，2024年2月25日，星期天12其结构特征为：在亲水基一端既有阳离子也有阴离子。3、两性表面活性剂两性表面活性剂R-NHCH2-CH2COOH氨基酸型CH3|R-N+-CH2COO-

甜菜碱型|CH3第12页,共89页，2024年2月25日，星期天134、非离子型表面活性剂R-(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

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。第13页,共89页，2024年2月25日，星期天第二节表面活性剂在溶液中的性质近于饱和时的状态一.在界面的吸附浓度很稀时的状态

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。第14页,共89页，2024年2月25日，星期天15二.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(critica1mic1econcentration，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。胶束第15页,共89页，2024年2月25日，星期天16形成的胶束可呈现球状、棒状或层状等多种形状。球状棒状层状第16页,共89页，2024年2月25日，星期天17三.润湿

固体表面与液体接触时，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

θ)

θ＜90°，润湿。

θ=0°，完全润湿（铺展）；θ＞90°，不润湿。θ=180°，完全不能润湿。第17页,共89页，2024年2月25日，星期天18

接触角的大小可以用实验测量，也可以用公式计算：1、若γs-g<γl-s，则θ>90º，固体不为液体所润湿。如荷叶，石蜡上的水珠。2、若γs-g>γl-s，则θ<90º，且γl-g越小，θ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，就要在表面涂憎水的表面活性剂，使接触角大于90°。第18页,共89页，2024年2月25日，星期天19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。四.分散作用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。应用：如使颜料分散在涂料或印刷油墨之中。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。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。第19页,共89页，2024年2月25日，星期天20五.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。第20页,共89页，2024年2月25日，星期天21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/W乳状液检验的现象。第21页,共89页，2024年2月25日，星期天22六.

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。第22页,共89页，2024年2月25日，星期天23

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。第23页,共89页，2024年2月25日，星期天24七.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。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，形成澄明溶液及提高浓度。

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。第24页,共89页，2024年2月25日，星期天25八.浮选“浮选（flotation）”一词，是漂浮选矿的简称。浮选是根据矿物颗粒表面物理化学性质的不同，从矿石中分离有用矿物的技术方法。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。浮渣或泡沫层样品液气泡烧结板空气

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。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。第25页,共89页，2024年2月25日，星期天26第三节表面活性剂物性常数一.

临界胶束浓度及其测定

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浓度下的表面张力，并作

-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。

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）CMC越小，该表面活性剂的活性越大。第26页,共89页，2024年2月25日，星期天27

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。第27页,共89页，2024年2月25日，星期天28二.

亲水亲油平衡值（HLB）

用一个相对的值即HLB值来表示表面活性物质的亲水性，HLB越大，则亲水性越强。HLB值02468101214161820 |———|——||——||——||——||

石蜡

W/O乳化剂

润湿剂洗涤剂增溶剂| 消泡剂 |————|聚乙二醇

O/W乳化剂根据需要，可根据HLB值选择合适的表面活性剂。例如：HLB值在3～6之间，可作油包水型的乳化剂；8～10之间作润湿剂；12～18之间作为水包油型乳化剂。HLB∑(亲水的基团数)∑(亲油的基团数)—=7+

离子型HLB的计算式：第28页,共89页，2024年2月25日，星期天29三.

克拉夫脱点(KrafftPoint)

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。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(C1oudPoint)

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)。

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29页,共89页，2024年2月25日，星期天30第四节阴离子表面活性剂

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

磺酸盐第30页,共89页，2024年2月25日，星期天31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。硬脂酸钠的应用化妆品中作乳化剂（O/W）。如雪花膏、剃须膏、洗发膏等的制备中。一.羧酸盐型阴离子表面活性剂硬脂酸钠别名硬蜡酸钠，化学简式为:C17H35COONa。

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。第31页,共89页，2024年2月25日，星期天32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.硬脂酸直接中和法第32页,共89页，2024年2月25日，星期天33二.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:C10～C14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。第33页,共89页，2024年2月25日，星期天34TPS：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解，于1964年被LAS所取代。第34页,共89页，2024年2月25日，星期天35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。第35页,共89页，2024年2月25日，星期天36三.硫酸酯盐型阴离子表面活性剂通式：ROSO3-M+。制法：ROH+SO3——ROSO3H——ROSO3Na1、脂肪醇硫酸酯盐（FAS）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。第36页,共89页，2024年2月25日，星期天37

以月桂醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠盐为例，其化学式为：C12H25O(CH2CH2O)3OSO3Na2.脂肪醇聚乙烯醚硫酸酯盐（AES）性能：①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。②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)nSO3M③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；不受水硬度的影响，具备了优异的抗钙、镁离子作用的能力。第37页,共89页，2024年2月25日，星期天38

应用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。1.

广泛用于香波、洗浴用品、剃须膏等盥洗用品中。目前常用的方法有以下三种。

制备

三氧化硫法

氯磺酸法

氨基磺酸法第38页,共89页，2024年2月25日，星期天39四.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。磷酸双脂磷酸单酯烷基磷酸酯盐：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）为例第39页,共89页，2024年2月25日，星期天40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）。第40页,共89页，2024年2月25日，星期天41第五节阳离子表面活性剂

分类阳离子表面活性剂R-NH2·HCl

伯胺盐

CH3|R-NH-HCl

仲胺盐|H

CH3|R-N-HCl

叔胺盐|CH3

CH3|R-N+-CH3Cl-

季胺盐|CH3

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。第41页,共89页，2024年2月25日，星期天42第五节阳离子表面活性剂

分类阳离子表面活性剂R-NH2·HCl

伯胺盐

CH3|R-NH-HCl

仲胺盐|H

R1

|R-N·HX

|R2

CH3|R-N+-CH3Cl-

季胺盐|CH3

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。第42页,共89页，2024年2月25日，星期天43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1～2个分子的保护薄膜，保护金属免受酸的腐蚀。第43页,共89页，2024年2月25日，星期天44一、胺盐型、季铵盐型

胺盐型：包括伯、仲、叔胺盐。通式为性能比较：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。季铵盐通式为用途：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

R1

|R-N·HX

|R2

R1

|R-N+-CH3·Cl-

|R2第44页,共89页，2024年2月25日，星期天45

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。二、杂环类阳离子表面活性剂三、胺氧化物

一般结构为：R(CH3)2N→O，由脂肪叔胺经双氧水氧化制得。在酸性介质中为阳离子，在中（碱）性介质中则为非离子型。用途：重垢洗涤剂、抑菌剂等用途：织物柔软剂、抗静电剂、防锈剂等第45页,共89页，2024年2月25日，星期天461、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。阳离子表面活性剂的生物降解注意事项

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。第46页,共89页，2024年2月25日，星期天47第六节两性表面活性剂一、两性离子型表面活性剂的特点1、结构一般为：R—A+—B-，即在分子一端同时存在酸性基和碱性基。

性能1234578对织物有优异的柔软平滑性和抗静电性有一定的杀菌性和抑霉性有良好的乳化性和分散性与其它类型表面活性剂有良好的配伍性，会产生协同增效效应很好的润湿性和发泡性低毒性和对皮肤、眼睛的低刺激性极好的耐硬水性良好的生物降解性2、性能第47页,共89页，2024年2月25日，星期天483、两性表面活性剂的等电点

在pH＜4（pH＞4）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。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+HC2H4COOHRN+H2C2H4COO-RNHC2H4COO-pH＜4pH=4pH＞4

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。第48页,共89页，2024年2月25日，星期天49R-NHCH2CH2COOH天然卵磷脂分类二、两性表面活性剂的分类氨基酸型甜菜碱型卵磷脂类两性咪唑啉R-N+(CH3)2CH2COO-第49页,共89页，2024年2月25日，星期天501、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。R-NHCH2CH2COOH第50页,共89页，2024年2月25日，星期天51第七节非离子表面活性剂一、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。第51页,共89页，2024年2月25日，星期天52二、分类R-(C6H4)-O(C2H4O)nH

烷基酚聚氧乙烯醚非离子表面活性剂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

脂肪酸聚氧乙烯第52页,共89页，2024年2月25日，星期天53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。目前在各类洗涤剂中都或多或少用到这类表面活性剂。1、聚氧乙烯型非离子表面活性剂第53页,共89页，2024年2月25日，星期天54

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。

烷基酚聚氧乙烯醚第54页,共89页，2024年2月25日，星期天552、多元醇酯表面活性剂R-COO-CH2

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。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。HO-CHHO-CH2R-COO-CH2

R-COO-CHHO-CH2脂肪酸甘油单酯脂肪酸甘油双酯第55页,共89页，2024年2月25日，星期天56多元醇酯的制备实例O=第56页,共89页，2024年2月25日，星期天57第八节特种表面活性剂

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、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。

第57页,共89页，2024年2月25日，星期天58

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。

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”、“两憎”的特点。

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。

这类表面活性剂性能特殊，其应用越来越引人注目。

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。8~12个碳原子最佳。第58页,共89页，2024年2月25日，星期天591高化学稳定性和高耐热稳定性能好含氟表面活性剂的性质耐高温耐强酸、强碱以及强氧化剂极高的表面活性，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)。2高表面活性如C8F17COONH4可使水的表面张力降到l6.5mN/m3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第59页,共89页，2024年2月25日，星期天60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。第60页,共89页，2024年2月25日，星期天61

分类及用途第61页,共89页，2024年2月25日，星期天62

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。二、含硅表面活性剂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，就能杀死各种细菌例如革兰氏阴性细菌、葡萄球菌、真菌等。

硅氧烷表面活性剂具有化妆品配方要求的润滑性、光泽、调理性、耐水性和特殊触感等良好特性，在这一领域具有很好的应用前景。

大多用于洗发剂、护发素和调理香波中。它们能改善头发的梳理性、光泽和触感。第62页,共89页，2024年2月25日，星期天63三、生物表面活性剂

是指由细菌、酵母和真菌等多种微生物产生的具有表面活性剂特征的化合物。主要有：①糖脂类；②磷脂类；③脂肪酸类；④氨基酸酯类；⑤聚合物类等。

生物表面活性剂产物具有无毒、易生物降解等特性，使其在一些特殊工业领域和环境保护方面受到关注，并有可能成为化学合成表面活性剂的替代品或升级换代产品。

例如用废弃的油培养微生物，能加速其分解，既能得到性能好的生物表面活性剂，同时解决了炼油厂的污染问题。第63页,共89页，2024年2月25日，星期天64四、冠醚型表面活性剂

冠醚类大环化合物具有与金属离子络合、形成可溶于有机溶剂相络合物的特性，因而广泛用作相转移催化剂。第64页,共89页，2024年2月25日，星期天65第65页,共89页，2024年2月25日，星期天66第66页,共89页，2024年2月25日，星期天67第67页,共89页，2024年2月25日，星期天68第68页,共89页，2024年2月25日，星期天69第九节洗涤剂第69页,共89页，2024年2月25日，星期天70分类第九节洗涤剂

洗涤剂是指以去污为目的而设计的复配的制品。通常由主要组分表面活性剂和辅助组分助洗剂、添加剂等组成。一.洗涤剂的组成及分类组成表面活性剂、助洗剂和添加剂等。去除污垢类型外形重垢型和轻垢型工业用和家庭用粉状、块状、膏状、浆状和液体状第70页,共89页，2024年2月25日，星期天71加入表面活性剂后，憎水基团吸附在污垢上，使污垢逐步脱离表面。污垢悬在水中或随泡沫浮到水面后被去除。二、洗涤原理1、洗涤作用基本过程载体·污垢+洗涤剂载体+污垢·洗涤剂

去污的步骤①吸附②润湿与渗透③污垢的脱落④污垢的分散与稳定第71页,共89页，2024年2月25日，星期天722、污垢的分类根据污垢的状态分

油质污垢

固体污垢

水溶性污垢

按粘附方式分

化学性粘附

物理性粘附

第72页,共89页，2024年2月25日，星期天733、影响洗涤作用的因素1）吸附作用活性剂分子渗透到载体与污垢间并进行定向吸附，降低其附着力，发生污垢的卷离。2）乳化作用油污型污垢和水发生乳化作用，形成水包油型乳状液而不再附着于载体表面3）增溶作用污垢进入到胶束内部现随之“分散”到水中而增溶，从而使油污不可能再沉积。4）分散作用活性剂能使固体污垢不聚集、沉积而分散悬浮在水溶液中。5）泡沫作用泡沫能起到携带污垢的作用，还可作为洗涤液是否有效的标志。第73页,共89页，2024年2月25日，星期天74三.洗涤剂中的表面活性剂是洗涤剂的主要去污成分，还可起发泡、增溶、乳化、润湿、分散、杀菌、柔软、抗静电等作用。按用量和品种，使用最多的是阴离子表面活性剂；其中又以LAS最为常见，其他一些阴离子表面活性剂如仲链烷磺酸盐(SAS)、a-烯烃磺酸盐(AOS)、脂肪醇硫酸盐(FAS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐(AES)等可以单独或与LAS以不同的比例配合使用。其次是非离子表面活性剂；如脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、烷基醇酰胺和氧化胺等。其中脂肪醇聚氧乙烯醚是粉状和液体洗涤剂中的主要成分。第74页,共89页，2024年2月25日，星期天75阳离子表面活性剂在纤维上的吸附大、洗涤力小，且价格昂贵，不适合用于洗涤剂，有时在洗涤剂中加入阳离子表面活性剂主要是为了使洗涤剂具有杀菌消毒能力或起柔软作用。两性表面活性剂有良好的去污性能，调理性好。但由于成本高而较少使用。常用于个人卫生用品和特种洗涤剂中。第75页,共89页，2024年2月25日，星期天76洗涤助剂能使洗涤剂的性能明显改善，减少活性剂的用量，降低成本。其作用主要有：增强表面活性；软化硬水，防表活剂水解，防污垢再沉积；改善泡沫性能；降低刺激性改善产品外观，赋予产品色彩和优雅香气等。四、助洗剂及其它辅助剂

按功能不同，洗涤助剂主要有硬水软化剂、碱性缓冲剂、抗再沉积剂、增稠剂、增溶剂、荧光增光剂、防腐剂、酶、香精、色素等。第76页,共89页，2024年2月25日，星期天771、硬水软化剂

常用的磷酸盐有三聚磷酸钠、焦磷酸盐和三偏磷酸盐。最常用、性能最好的螯合剂是三聚磷酸钠（STTP）。其阴离子具有较强的螯合能力，能与钙、镁等离子形成可溶性的络合离子，STTP还对微细的无机粒子或脂肪微滴具有分散、乳化作用，可以提高污垢的悬浮能力，防止污垢沉积到织物上，从而提高了洗涤剂的洗净作用。除此之外，还能起碱性缓冲作用，由于STTP含6个结晶水，不易吸收空气中的水分，使成品不吸潮、不结块，从而使洗衣粉干爽、有良好的流动性。钙、镁离子会降低洗涤效果，使织物变色、手感发硬。作用：与钙、镁等金属离子螯合；本身也具有一定的洗涤和质点悬浮作用。第77页,共89页，2024年2月25日，星期天78STPP分子式及结构：Na5P3O106H2O第78页,共89页，2024年2月25日，星期天79磷酸盐的污染及其替代品传统的合成洗衣剂都含有三聚磷酸盐(STTP)的成分，其含量在15%～30%之间。然而，“磷”是造成水体富营养化的罪魁祸首，因为磷是一种营养物质，它可以造成水中藻类的疯长。而大量藻类又会消耗水中的氧分，造成水中微生物缺氧死亡、腐败，水体失去自净功能从而破坏水质。作为有磷洗涤剂中的“磷”造成水体富营养化已被国内外环保专家所公认。第79页,共89页，2024年2月25日，星期天80含磷洗衣粉的污染问题已经引起了世界各国的普遍重视。很多国家提出了禁磷和限磷措施，并在不断地研究和开发三聚磷酸盐的替代品，并取得了不少成果。其中比较有效的替代品有：

⑴有机螯合助剂，如二乙胺四乙酸(EDTA)及其钠盐、氮川三醋酸(也叫氨基三乙酸，分子式为N(CH2COOH)3

)及其钠盐、酒石酸钠、柠檬酸钠等；

⑵分子筛，主要是4A型分子筛。目前普遍认为，人造沸石是比较有发展前途的洗涤助剂。

第80页,共89页，2024年2月25日，星期天812、碱性缓冲剂

①碳酸盐降低CMC，使溶液保持一定的碱度。作用：使洗涤液在洗涤过程中维持一定的碱性，保持洗涤剂的去污能力。

②硅酸钠—

Na2O·nSiO2

又称水玻璃，其水溶液相当于由硅酸钠与硅酸组成的缓冲溶液。起控制pH值、抗再沉积的作用。此外，水玻璃还具有悬浮作用、乳化作用和泡沫稳定作用，并对金属具有防腐蚀作用。制造粉状洗涤剂时，加入水玻璃能使产品保持疏松，防止结块，增加颗粒的强度、流动性和均匀性。

第81页,共89页，2024年2月25日，星期天823、抗污垢再沉积剂

又叫携污剂，其代表为羧甲基纤维素钠（CMC），其它有聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醇等。

起抗再沉积作用。加入1%～2%的CMC，则洗涤时CMC被吸附在被洗物表面，同时也被吸附在污垢粒子的表面上，使二者都带上负电荷。在同性电的相互排斥作用下，污垢就难以重新沉积到被洗物的表面上。另一方面，CMC还具有增稠、分散、乳化、悬浮和稳定泡沫的作用。这些作用能使污垢稳定地悬浮于洗涤液中，更不容易再发生沉积。

第82页,共89页，2024年2月25日，星期天834、漂白剂

洗涤剂中加入的漂白剂主要有次氯酸盐和过酸盐两大类。次氯酸盐主要用NaClO，易溶于水，稳定性差，易受光、热和pH值的影响。次氯酸钠生成氢氧化钠和新生态氧，氧化力很强，具有刺激性，同时具有杀菌消毒作用。过酸盐主要是过硼酸钠和过碳酸钠，溶于水后生成过氧化氢，具有很强的漂白作用。

荧光增白剂可吸收紫外光（300～400nm），也能反射可见光（400～500nm），因而产生了荧光。经FB处理过的物品，在含紫外光源（如日光）照射下看上去白色的更白，有色的更艳，增强了