1、第二章第二章表面活性劑表面活性劑 表面活性劑是從20世紀(jì)50年代開始隨著石油化工飛速發(fā)展與合成塑料、合成橡膠、合成纖維一并興起的一種新型化學(xué)品，是精細(xì)化工產(chǎn)品的重要門類之一，在日常生活、工業(yè)生產(chǎn)和科技領(lǐng)域有著非常重要的作用和廣泛的應(yīng)用。它是許多部門必要的化學(xué)助劑，其用量雖小，但收獲甚大，往往能起到意想不到的效果，被譽(yù)為“工業(yè)味精”的美稱。 冰激凌是我們最喜愛的食物，有了洗滌劑我們的生活才能如此美好。若沒有表面活性劑，這兩樣?xùn)|西都不會有，這真是太可悲了。但是，如果真的沒有了表面活性劑，也不會有人為了沒有冰激凌和洗滌劑而哭泣，因為沒有表面活性劑，人也就沒有了。 -英國著名界面化學(xué)家ckint第一節(jié)

2、第一節(jié) 表面活性劑性質(zhì)、表面活性劑性質(zhì)、特點、分類、應(yīng)用特點、分類、應(yīng)用1.1 表面活性劑定義 界面（界面（interface)interface)是指物質(zhì)的相與相之間的交是指物質(zhì)的相與相之間的交界面。界面。( (指兩相接觸的約指兩相接觸的約幾個分子厚度的過渡區(qū)幾個分子厚度的過渡區(qū)) )。 (相（相（phase）是指體系中物理和化學(xué)性質(zhì)均勻）是指體系中物理和化學(xué)性質(zhì)均勻的部分的部分) 常見的界面有：氣常見的界面有：氣- -液界面，氣液界面，氣- -固界面，液固界面，液- -液界面，液液界面，液- -固界面，固固界面，固- -固界面。固界面。定義：定義：表面活性劑是能溶于水或有機(jī)溶劑，加入少量時

3、就能在相界面上定向并改變界面性質(zhì)的物質(zhì) 。水 苯 己烷 汞 鐵/熔點 表面張力表面張力 72.75 28.88 18.43 486.5 1880 一些液體的表面張力：mnm-1（20）表面活性劑分子能在相界面上定向排列并且表面活性劑達(dá)到一定濃度后可締合形成膠團(tuán)，從而具有潤濕或抗粘、乳化或破乳、起泡或消泡以及增溶、分散、洗滌、防腐、抗靜電等應(yīng)用，成為一類靈活多樣、用途廣泛的精細(xì)化工產(chǎn)品。雙親性分子結(jié)構(gòu)長度不少于8個碳原子羧酸磺酸硫酸及其鹽或羥基酰胺基等r親油的非極性烴鏈親水的極性基團(tuán)親水基是易溶于水或易被水潤濕的原子團(tuán)，磺酸基、羧基、硫酸酯基、羥基、氨基、磷酸酯基、聚氧乙烯基等；親油基又稱疏水基

4、或憎水基，由烴鏈-(ch2)n-組成，鏈有長有短，有的具有支鏈，或者被雜原子或環(huán)狀原子團(tuán)所中斷：-(ch2)n-o-(ch2)m-， -(ch2)n-ph-親油基親油基親油基親油基親油基親油基親油基具有兩親結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物分類方法有以下幾種：1、按表面活性劑在水溶液中能否解離及解離后所帶電荷類型分為：在水中能電離生成離子的叫離子表面活性劑；不能電離的叫非離子表面活性劑。在離子表面活性劑中，親水基團(tuán)帶有負(fù)電荷的叫陰離子表面活性劑；親水基團(tuán)帶有正電荷的叫陽離子表面活性劑。視溶液酸堿度不同而離解成陰離子或陽離子的則稱為兩性表面活性劑。2、按在水和油中的溶解性可分為水溶性和油溶性表面活性劑。3、按分子

5、量分類，將分子量大于104稱為高分子量表面活性劑，分子量在103104稱為中分子量表面活性劑及分子量在102103稱為低分子量表面活性劑。1.2 表面活性劑分類陰離子表面活性劑 羧酸鹽類 r-coona 磺酸鹽類r-so3na 硫酸酯類 r-o-so3na 磷酸酯類 r-o-po3na非離子表面活性劑 醚型r-o ch2ch2o n h 醚酯型 醇酰胺型 r-conh-r-oh 酯型ch2(oh)-ch(oh)-ch2oocr陽離子表面活性劑 伯胺鹽r-nh2hcl 仲胺鹽r-nh(ch3)hcl 叔胺鹽 r-n(ch3)2hcl 季胺鹽r-n(ch3)3cl兩性表面活性劑 氨基酸型rnhch

6、2ch2cooh 甜菜堿型rn+(ch3)2ch2coo 咪唑啉型1.界面活性 雙親媒性結(jié)構(gòu)： 界面吸附：表面活性劑在界面上的濃度大于 溶液整體中的濃度。 界面定向：表面活性劑分子在界面上定向排 列成分子層。親油基團(tuán)親水基團(tuán)1.3 表面活性劑的基本性質(zhì)2.膠體性質(zhì) 生成膠束：當(dāng)表面活性劑分子達(dá)到一定濃度時，其分子將自動聚集，形成膠束。形成膠束的臨界值稱為臨界膠束濃度(cmc)。當(dāng)溶液濃度低于cmc時，由于表面活性劑分子的界面吸附和在界面上定向排列，溶液的表面張力隨表面活性劑濃度的增高而迅速降低，其使用性能亦相應(yīng)地提高。直至達(dá)到cmc時，表面活性劑已在溶液的界面上排列成單分子膜，此時表面張力降至

7、最低點。此后表面活性劑濃度的增高對于表面張力的影響不大。因此cmc是反映表面活性劑性能的一個重要指標(biāo)。 表面活性劑濃度變大表面活性劑濃度變大c cmc溶液中的分子的憎水溶液中的分子的憎水基相互吸引，分子自基相互吸引，分子自發(fā)聚集，形成球狀、發(fā)聚集，形成球狀、層狀膠束，將憎水基層狀膠束，將憎水基埋在膠束內(nèi)部埋在膠束內(nèi)部3.溶解度 溶解性：至少能溶于水或有機(jī)相的某一相。臨界溶解溫度：離子型表面活性劑在低溫時溶解度低，隨溫度升高，溶解度逐漸增大。但到達(dá)某一溫度時溶解度急劇增加，該溫度稱為臨界溶解溫度(kraft point)。 濁點：非離子型表面活性劑在低溫時易與水混溶，溫度升至一定值后，則析出、分

8、層。這一析出、分層并發(fā)生渾濁的溫度稱為該表面活性劑的濁點。4.乳化作用 乳化作用：也是一種分散現(xiàn)象。互不相溶的兩種液相，一相以微液滴的形式分散于另一相中，形成的乳白色粗分散體系叫乳狀液。為使該體系穩(wěn)定，加入表面活性劑起到幫助分散和穩(wěn)定的作用，從而形成乳狀液，稱之為乳化作用。 一個良好的乳化劑應(yīng)滿足：降低表面張力；在界面形成致密保護(hù)層。 5.洗滌作用：從固體表面除掉污物的過程。是表面活性劑的重要功能。6.潤濕：固體表面和液體接觸時，原來的固-氣界面消失，形成新的固-液界面，此過程成為潤濕。7.多功能性：發(fā)泡、滲透、增溶、分散、柔軟平滑、抗靜電、勻染、殺菌等。表面活性劑的各種性質(zhì)取決于化學(xué)結(jié)構(gòu)，不

9、同的結(jié)構(gòu)有不同的性質(zhì)。由于表面活性劑的親水基和憎水基種類不同，所以性質(zhì)差異較大。表面活性劑性質(zhì)與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系沒有一個明確的化學(xué)關(guān)系，主要由實驗得到。1.4 表面活性劑化學(xué)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系表面活性劑的應(yīng)用性能取決于分子中親水和親油兩部分的組成和結(jié)構(gòu)，這兩部分的親水和親油能力的不同，就使它的應(yīng)用范圍和應(yīng)用性能有差別。表面活性劑分子中親水基的強(qiáng)度與親油基的強(qiáng)度之比值，就稱為親水親油平衡值，簡稱hlb值。親水親油平衡值hlb 1.表面活性劑親水性與性質(zhì)關(guān)系親水性大小可以用親水親油平衡值表示。 2.憎水基與性質(zhì)之間的關(guān)系按經(jīng)驗可將憎水性強(qiáng)弱排列如下：脂肪族烷烴基環(huán)烷烴基脂肪族烯烴基脂肪族芳香烴基芳香烴基

10、帶弱親水基的烴基。在選擇乳化劑進(jìn)行乳化時，除應(yīng)考慮hlb外，還應(yīng)考慮憎水基與被乳化物之間的相溶性。3.分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系親水基的相對位置與性能：一般情況是親水基在分子中間者比在末端的潤濕性強(qiáng)，親水基位置在憎水基末端的比靠在中間的去污力要好。憎水基結(jié)構(gòu)中支鏈的影響：如表面活性劑的種類相同，分子大小相同，則有側(cè)鏈結(jié)構(gòu)的表面活性劑的潤濕、滲透性能較好。親水基團(tuán)的影響：-so3na、 -so4na、-n+- -po4na、 -coona-o-、-oh，表面活性劑親水基團(tuán)會影響其溶解度，從而進(jìn)一步影響形成膠束的難易，即臨界膠束濃度。親水基團(tuán)的種類、濃度會對表面活性也有影響。親油基團(tuán)的影響：氟代烴基

11、硅氧烴基脂肪族烷基環(huán)烷烴基脂肪族烯烴脂肪基芳香烴基芳香烴基含弱親水基的烴基4.分子量的影響表面活性劑分子的大小對其性質(zhì)的影響比較顯著。當(dāng)hlb值相同，憎水基和親水基種類也相同時，則分子量就成為影響其性質(zhì)的主要因素。對同一品種的表面活性劑來說，隨著憎水基中碳鏈的增加使水的表面張力明顯降低。 5.表面活性劑化學(xué)結(jié)構(gòu)與生物降解性表面活性劑的有機(jī)部分被微生物分解成為h2o及co2的過程稱為表面活性劑的生物降解。表面活性劑與生物降解性的關(guān)系一些研究結(jié)果大致如下：（1）兩性表面活性劑較容易降解；（2）對于碳?xì)滏準(zhǔn)杷辨溦咻^有分支者易于生物降解；（3）含芳香基的表面活性劑的生物降解性比脂肪基的表面活性劑

12、差；（4）非離子表面活性劑中的聚氧乙烯鏈越長，越不容易降解。 6.化學(xué)結(jié)構(gòu)與化學(xué)穩(wěn)定性表面活性劑主要考慮其對酸、堿、鹽的穩(wěn)定性。酸、堿的作用：陰離子表面活性劑在強(qiáng)酸溶液中不穩(wěn)定，在堿性溶液中較穩(wěn)定。陽離子表面活性劑中季胺鹽在酸堿溶液中都比較穩(wěn)定。一般非離子表面活性劑都比較穩(wěn)定。兩性表面活性劑容易隨ph值的變化而變化。無機(jī)鹽的作用：無機(jī)鹽溶液使離子表面活性劑發(fā)生鹽析。無機(jī)鹽對兩性和非離子表面活性劑作用較小。7.表面活性劑的生物活性表面活性劑的生物活性包括毒性、殺菌力及其它特殊功能。毒性小殺菌力弱，毒性大殺菌力強(qiáng)。一般規(guī)律：陽離子表面活性劑毒性陰離子表面活性劑毒性非離子表面活性劑毒性。8.表面活性

13、劑的協(xié)同效應(yīng)陰、陽離子表面活性劑的協(xié)同作用。在陰離子表面活性劑中加入少量陽離子表面活性劑將使陰離子表面活性劑的吸附明顯增加。在陽離子表面活性劑中加入陰離子表面活性劑同樣也有促進(jìn)作用。同系物表面活性劑的協(xié)同作用。同系表面活性劑混合溶液，其表面張力隨混合物配比的變化始終介于兩個表面活性劑之間。 表面活性劑因能對兩相界面性質(zhì)產(chǎn)生影響，因而在實際應(yīng)用中能顯示出各種優(yōu)異的性能，如乳化、洗滌、分散、濕潤、滲透、起泡、消泡、增溶、去污、柔軟、抗靜電等。 1.5 表面活性劑應(yīng)用一、在食品中的應(yīng)用食用油脂，乳化劑，添加劑，牛奶，水等乳化急冷捏和a)水包油型（水包油型（o/w，油，油/水）水）外相是水，內(nèi)相是油，

14、如牛奶、豆?jié){等。外相是水，內(nèi)相是油，如牛奶、豆?jié){等。b)油包水型（油包水型（w/o，水，水/油）油）外相為油，內(nèi)相是水，如人造奶油，原油等。外相為油，內(nèi)相是水，如人造奶油，原油等。c)套圈型套圈型 w/o/w,o/w/o, 如有些原油如有些原油表面活性劑在消防滅火中的應(yīng)用是用作泡沫滅火劑。對于木材、原棉等固體物的火災(zāi)，由于表面活性劑的滲透和潤濕作用，使水易于透入燃料體內(nèi)部而起到阻止火繼續(xù)燃燒。對于油類等液體物的火災(zāi)，由于表面活性劑能加速油的乳化或凝膠化，以及滅火劑迅速在燃料油的表面上鋪展開來，形成隔離膜，而起到滅火作用。泡沫滅火劑生成的泡沫是由泡沫滅火劑中高起泡能力的表面活性劑的作用形成的。

15、二、在滅火中的應(yīng)用制備護(hù)膚霜所用的乳化劑通常采用復(fù)配型的，既有良好的乳化性能，對皮膚的刺激性又小。常用的表面活性劑主要是非離子表面活性劑。三、在化妝品中的應(yīng)用表面活性劑作為化學(xué)肥料的防結(jié)塊劑具有重要意義。碳酸氫銨是一種主要的氮肥，其性質(zhì)極不穩(wěn)定，受熱迅速分解放出二氧化碳及氨，而且碳酸氫銨吸濕性很強(qiáng)，并因受潮而加速分解，致使有效成分損失，肥效降低。另外，碳酸氫銨在貯存過程中極易結(jié)塊，不僅給使用帶來不便，而且影響施用效果。由于其積累分解，施入土壤后肥力也不能全部被利用。在碳酸氫銨生產(chǎn)過程中使用表面活性劑作為添加劑可使碳酸氫銨的晶粒增大，最終含水量降低，分解揮發(fā)損失減少，從而能防止儲存時結(jié)塊，提高肥

16、效和熱穩(wěn)定性等。四、在肥料生產(chǎn)中的應(yīng)用1、分散作用：能使不溶性固體以極小的微（0.1m至數(shù)十微米）分散懸浮于水中。2、殺菌作用：陽離子型表面活性劑具有殺菌作用。殺菌機(jī)理：分子中的親油基能緊密地吸附于細(xì)菌表面，改變細(xì)胞壁的通透性、改變細(xì)菌細(xì)胞的滲透壓，進(jìn)而破壞細(xì)菌與周圍環(huán)境的相對平衡，導(dǎo)致細(xì)菌死亡。五、表面活性劑的其它作用3、防腐蝕作用：添加少量表面活性劑來阻止或減緩金屬腐蝕速度以達(dá)到保護(hù)金屬的作用。4、對纖維的平滑柔軟作用 纖維與纖維之間存在著一層由表面活性劑親油基組成的潤滑劑，使纖維的靜摩擦系數(shù)降低、平滑柔軟性增加的作用。第二節(jié)第二節(jié) 表面活性劑性質(zhì)及制備表面活性劑性質(zhì)及制備2.1 陰離子表

17、面活性劑 一、烷基苯磺酸鹽性質(zhì)：對水硬度不敏感；耐酸、堿；鈣、鎂鹽溶解度稍低；對氧化劑穩(wěn)定，適用于加氧化漂白劑的洗衣粉中；發(fā)泡能力強(qiáng)，與助洗劑的兼容性好。 應(yīng)用： 用作脂肪的乳化劑和單脂肪酸甘油酸的增溶劑；較好的洗滌劑。 r-so3nacch2ch2chch3chchch3ch3ch3ch3ch3so3natpsso3nach(ch2)ch2(ch2)ych3ch3xlasx+y=69 二、仲烷烴磺酸鹽（sas）r-ch-r特點 ：無苯；sas有與las類似的發(fā)泡性和洗滌效果，且水溶性好。其主要用途是復(fù)配成液體洗滌劑，如液體家用餐具洗滌劑。缺點：用它作為主要成分的洗衣粉發(fā)粘、不松散。因此只用于

18、液體配方中。 so3na用于制造洗滌劑的烷基中烷鏈長度一般為c10c13。烷基磺酸鈉親水基團(tuán)為磺酸基與疏水基團(tuán)烷基苯間連接是c-s鍵，因而他的耐水解穩(wěn)定性很好，在熱的酸或堿中很穩(wěn)定。三、-烯烴磺酸鹽（aos） r-ch=ch-ch2-ch2-ch2so3naaos與las的性能相似。特點：對皮膚的刺激性稍弱，生化降解的速度也稍快，在硬水中去污、起泡性好。由于它的生產(chǎn)工藝簡單，原料成本低廉，因此，aos一直有很大的吸引力。近年來，產(chǎn)量及市場需求呈現(xiàn)上升趨勢。用途：配制液體洗滌劑和化妝品。四、脂肪醇硫酸鹽（fas） ro-so4na又叫烷基硫酸鹽。這類活性劑中最重要的品種是基于椰子油的c12c14

19、和基于牛油的c16c18烷基硫酸鹽。它們的抗硬水性較好，但耐水解能力較差，尤其在酸性介質(zhì)中，易水解成脂肪醇與硫酸鹽。脂肪醇硫酸鹽的性能由脂肪醇中鏈的長度及陽離子的性質(zhì)決定。在各種脂肪醇硫酸鹽中，碳鏈為c12c14的發(fā)泡能力最強(qiáng)，低溫洗滌性能也最佳。直鏈醇硫酸鹽的洗滌性能和發(fā)泡能力比支鏈醇硫酸鹽強(qiáng)，但潤濕性較低。脂肪醇硫酸鹽主要用途是配制液狀洗滌劑、餐具洗滌劑、各種香波、牙膏、紡織用潤濕和洗凈劑以及化學(xué)工業(yè)中的乳化聚合。此外，粉狀的脂肪醇硫酸鹽可用于配制粉狀清洗劑、農(nóng)藥用潤濕粉劑。對皮膚有一定刺激性。五、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽(aes）ro-(ch2ch2o)n-so4na脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽

20、又稱脂肪醇硫酸鹽。近年來生產(chǎn)量得到了迅猛的發(fā)展。原因：由于分子中加入了氧乙烯基使其具有很多優(yōu)點，對水的硬度不敏感，泡沫適中而穩(wěn)定，溶解性好，無刺激，生物降解性能好，成本低。缺點是在酸性和強(qiáng)堿性條件下不穩(wěn)定，易于水解。以往，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽一直單獨與直鏈烷基苯磺酸鹽las復(fù)配用于配制香波或餐具洗滌劑。現(xiàn)在脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽是家用洗滌劑配方中最重要的表面活性劑之一，是市場上增長最快的一種陰離子表面活性劑。其它陰離子表面活性劑酯、酰胺的磺酸鹽：工業(yè)印染助劑。如潤濕劑、除垢劑、乳化劑、起泡劑等。磷酸酯：纖維紡絲用油劑。起平滑、抗靜電等作用。羧酸鹽：用于香皂、化妝品中。在非離子表面活性劑中，分

21、子的親水基團(tuán)不是離子，而是聚氧乙烯醚鏈，即(och2ch2)n。鏈中的氧原子和端羥基都具有與水分子生成氫鍵的性能，從而使分子具有水溶性。性能：（1）在各種溶劑中均有較好的溶解性；（2）在水溶液中不電離， 不受酸、堿影響，對硬水不敏感，泡沫低，穩(wěn)定性高；2.2 非離子表面活性劑 （3）有優(yōu)異的洗滌性能和潤濕性能。低濃度時就具有較好的表面活性，可與其它類型的表面活性劑兼容；（4）非離子表面活性劑去除油性污垢的能力很強(qiáng)，而且具有防止污垢在合成纖維表面再沉積的能力；（5）毒性，溶血作用較小，化學(xué)上不解離，不易受電解質(zhì)、ph值的影響，能與大多數(shù)藥物配伍，應(yīng)用廣泛（外用、內(nèi)服、注射）。缺點：（1）通常都是

22、低熔點蠟狀物或液體，難制成粉末洗滌劑；（2）溫度升高或溶液中離子濃度提高時，有時可能產(chǎn)生沉淀。一、脂肪醇聚氧乙烯醚（aeo） r-(ch2ch2o)n-oh脂肪醇聚氧乙烯醚是近代非離子型表面活性劑中最重要的一類產(chǎn)品。目前幾乎在各類洗滌劑中，都或多或少用到這類表面活性劑。是非離子表面活性劑中最重要的產(chǎn)品，發(fā)展非常快。原因：除垢能力強(qiáng)，生物降解性能優(yōu)良，價格低。它也是生產(chǎn)aes的主要原料。產(chǎn)品特點：是液狀洗滌劑的理想原料。去污能力好于las。對衣物上的油脂類污垢具有較好的洗滌效果，生物降解性好，價格低。工業(yè)上用作勻染劑、剝色劑、羊毛洗凈劑、紡絲油劑等。r-c6h4-o-(ch2ch2o)nh烷基酚

23、聚氧乙烯醚在非離子型表面活性劑中僅次于脂肪醇聚氧乙烯醚，占第二位。其中最重要的是壬基酚聚氧乙烯醚，商品牌號為乳化劑op系列。它具有優(yōu)良的洗滌性能，價格較低。性能：與脂肪醇聚氧乙烯醚類似。應(yīng)用隨烷基碳鏈和n的不同而異。主要用于乳化劑和紡織工業(yè)中的勻染劑。還可用于清洗劑、潤濕劑等，水性漆中也有應(yīng)用。缺點是生物降解性差，對魚類有毒性。二、烷基酚聚氧乙烯醚應(yīng)用隨烷基碳鏈和n的不同而異。主要用于乳化劑和紡織工業(yè)中的勻染劑。還可用于清洗劑、潤濕劑等，水性漆中也有應(yīng)用。商 品 名 乙 氧 基 數(shù)（n） 用 途 乳化劑 op-4 4 乳化劑 乳化劑 op-7 7 乳化劑 勻染劑 op-9 9 勻染劑,乳化劑

24、乳化劑 op-10 10 勻染劑,乳化劑 勻染劑 op-12 12 勻染劑,乳化劑 乳化劑 op-15 15 勻染劑,乳化劑 勻染劑 op-20 20 勻染劑,乳化劑 勻染劑 op-30 30 勻染劑,乳化劑 h-(och2ch2)n-oocr 單酯 rco-(och2ch2)n-oocr 雙酯 由于脂肪酸來源廣泛，成本較低，且脂肪酸聚氧乙烯酯具有低泡和生物降解性好的優(yōu)點，其產(chǎn)品為多組分混合物，主要用途是紡織工業(yè)油劑中的乳化劑。 另外還有脂肪酸失水山梨醇酯。酯化后產(chǎn)品為單，雙，三酯的混合物，主要為工業(yè)用乳化劑。三、脂肪酸聚氧乙烯酯與此類似的產(chǎn)品有脂肪酸甘油單酯和雙酯。其產(chǎn)品仍然是混合物。用于乳

25、化、分散、增溶和潤濕。另外還有脂肪酸失水山梨醇酯。山梨醇結(jié)構(gòu)：ch2(oh)-ch(oh)-ch(oh)-ch(oh)-ch(oh)ch2(oh)一定條件下失水生成失水山梨醇。酯化后產(chǎn)品為單，雙，三酯的混合物。主要為工業(yè)用乳化劑。由于結(jié)構(gòu)中含有酯鍵,對熱等不夠穩(wěn)定。該反應(yīng)非常復(fù)雜，產(chǎn)物中有酯生成，而酯和醇胺間進(jìn)一步反應(yīng)生成酰胺，所以產(chǎn)物為多組分混合物。隨著反應(yīng)條件和反應(yīng)物分子比的不同，產(chǎn)物純度及性能有很大差異。特點：泡沫穩(wěn)定性和洗滌效果好，對眼睛和皮膚的刺激小。用途：液狀洗滌劑、香波、沐浴露、干洗劑，工業(yè)用洗凈劑、金屬清洗劑等。四、脂肪醇酰胺rcooh+hn(ch2ch2oh)2rcon(ch

26、2ch2oh)2 +h2o結(jié)構(gòu)特點：陽離子表面活性劑溶于水中生成親水性的陽離子。幾乎所有陽離子表面活性劑都是有機(jī)氮化合物的衍生物，水溶性大，在酸和堿性溶液中較穩(wěn)定，具有良好的表面活性和殺菌作用。 分類：（1）脂肪胺鹽、（2）季胺鹽。主要用途：主要用作抗靜電劑、織物的柔軟劑；此外，也可用于防霉和殺菌；皮膚、粘膜手術(shù)器械的消毒。2.3 陽離子表面活性劑 一、胺鹽型陽離子表面活性劑長鏈脂肪烴的單胺、二胺和多胺屬于此類表面活性劑。二、胺氧化物合成：由脂肪叔胺和雙氧水反應(yīng)制得 r(ch3)2n+h2o2 r(ch3)2no+h2o胺氧化物中基團(tuán)no是強(qiáng)極性基團(tuán)。氧原子是負(fù)電性的。因而有較強(qiáng)的形成氫鍵的能

27、力。胺氧化物在酸性溶液中呈陽離子性，而在中性和堿性溶液中是非離子型的。性能：有較好的發(fā)泡和穩(wěn)泡性，不刺激皮膚。用途：廣泛應(yīng)用于香波、餐具洗滌劑的配方中。還可用作柔順劑，抗靜電劑。r-n (ch3) 2+h+ r-n (ch3) 2性能：有較好的發(fā)泡和穩(wěn)泡性，不刺激皮膚。用途：廣泛應(yīng)用于香波、餐具洗滌劑的配方中。還可用作柔順劑，抗靜電劑。ooh脂肪叔胺進(jìn)一步烷基化可得季胺鹽季胺鹽分為三種：1. 長碳鏈季胺鹽 2. 咪唑啉季胺鹽 3. 吡啶季胺鹽長碳鏈季胺鹽的用途有：柔順劑、制備有機(jī)膨潤土、殺菌劑等。nrrch3ch3cl三、季胺鹽咪唑啉季胺鹽和吡啶季胺鹽主要作為柔順劑使用消毒洗滌劑（用于洗滌食品

28、工業(yè)用瓶罐）配方1十二烷基二甲基芐基氯化銨 10（質(zhì)量%）烷基酚聚氧乙烯（10）醚 20乙二胺四乙酸 1單乙醇胺 0.7水 余量配方2 十二烷基二甲基芐基氯化銨 10（質(zhì)量%）非離子表面活性劑 2碳酸鈉 28偏硅酸鈉 15焦磷酸鈉 15水 30配方3十二烷基二甲基芐基氯化銨 10（質(zhì)量%）脂肪醇聚氧乙烯醚 15水 75季銨鹽/烷基葡糖苷護(hù)發(fā)素十八烷基三甲基氯化銨 1.0（w/%）c16/c18醇 4.0c12 烷基糖苷 3.0丙二醇 3.0精制水 余量本配方物使用后頭發(fā)光滑，無油膩感結(jié)構(gòu)特點： r-nh2-ch2cooh為一種氨基酸結(jié)構(gòu)。分子結(jié)構(gòu)上同時具有正負(fù)電荷基團(tuán)，隨介質(zhì)的ph可成陽或陰離

29、子型。為增加表面活性劑的水溶性，有時在分子中引入羥基或聚氧乙烯醚基。最常見的兩性表面活性劑烷基甜菜堿，產(chǎn)量最大的是咪唑啉系衍生物。最大優(yōu)點：適用于任何ph溶液，在等電點時也無沉淀。2.4 兩性表面活性劑 兩性表面活性劑特性：兩性表面活性劑具有等電點，在ph值低于等電點的溶液中帶正電荷，表現(xiàn)為陽離子表面活性劑性質(zhì)；而在ph值高于等電點的溶液中帶負(fù)電荷，表現(xiàn)為陰離子表面活性劑的性質(zhì)。兩性表面活性劑在很寬的ph值范圍內(nèi)都有良好的表面活性。幾乎可以同所有其它類型的表面活性劑復(fù)配，而且都會產(chǎn)生加和增效效果。毒性低，對眼睛、皮膚刺激性小，可以用于化妝品和洗發(fā)香波中。具有極好的耐硬水性和耐高濃度電解質(zhì)性，甚

30、至在海水中也可以有效使用。對織物有優(yōu)異的柔軟平滑性和抗靜電性。具有良好的乳化性和分散性。可以吸附在帶有負(fù)電荷或正電荷的物質(zhì)表面上，而不產(chǎn)生憎水薄層，因此有很好的潤濕性和發(fā)泡性。有一定的殺菌性和抑霉性。有良好的生物降解性。應(yīng)用：u兩性表面活性劑基本不刺激皮膚和眼睛，在相當(dāng)寬的ph值范圍內(nèi)都有良好的表面活性作用，起泡性良好、去污力亦強(qiáng)，殺菌力很強(qiáng)、毒性小。u它們與陰離子、陽離子、非離子型表面活性劑都可以兼容。u可用作洗滌劑、乳化劑、潤濕劑、發(fā)泡劑、柔軟劑和抗靜電劑。大量用于化妝品中。氨基酸型兩性表面活性劑氨基酸型兩性表面活性劑具有良好的水溶性，洗滌性能良好，并具有殺菌作用，它們的毒性比陽離子活性物

31、低。氨基酸型兩性表面活性劑不刺激皮膚和眼睛；在相當(dāng)寬的ph值范圍內(nèi)都有良好的表面活性作用；它們與陰離子、陽離子、非離子表面活性劑都可兼容。它可用作洗滌劑、乳化劑、潤濕劑、發(fā)型劑、殺菌劑等，也大量用作化妝品的原料。 r-nh2-ch2cooh甜菜堿型兩性離子表面活性劑甜菜堿型兩性離子表面活性劑烷基甜菜堿在水中有較好的溶解度。烷基甜菜堿兩性表面活性劑有羧酸型、磺酸型、硫酸酯型等，其中最有商業(yè)價值的是羧酸甜菜堿兩性表面活性劑。咪唑啉氨基酸型兩性表面活性劑咪唑啉氨基酸型兩性表面活性劑咪唑啉型是兩性表面活性劑中產(chǎn)量和商品種類最多，應(yīng)用最廣的一種。特種表面活性劑：含氟、硅、硼、磷等元素的表面活性劑。屬非金

32、屬元素有機(jī)化合物范疇。高分子表面活性劑：分子量在數(shù)千以上有表面活性的物質(zhì)。冠醚型表面活性劑：疏水鏈上接有環(huán)狀冠醚的表面活性劑。生物表面活性劑：利用微生物技術(shù)，將某些特定物質(zhì)轉(zhuǎn)化為具有表面活性的代謝產(chǎn)物。2.5 其它類型表面活性劑 1、氟碳表面活性劑氟碳表面活性劑是由親水基團(tuán)和疏水基團(tuán)兩部分所組成，但以氟碳鏈代替通常的疏水基團(tuán)碳?xì)滏湥捎诜兼溇哂袠O強(qiáng)的疏水性及比較低的分子內(nèi)聚力，因而其表面活性劑水溶液在很低濃度下可呈現(xiàn)高的表面活性。一般碳?xì)浔砻婊钚詣┧芤旱谋砻鎻埩νǔＴ?0-40 (mn/m)，而氟碳表面活性劑可使水的表面張力降至15(mn/m)。氟碳表面活性劑通常情況下是固體或粘稠液體，不

33、宜揮發(fā)，對大氣、環(huán)境無明顯影響，也沒有明顯毒性，可以像普通表面活性劑一樣安全使用。氟碳表面活性劑特點 “三高”、“二憎” 高表面活性、高耐熱穩(wěn)定性、高化學(xué)惰性 憎水又憎油碳?xì)浔砻婊钚詣┮话阍?2個碳原子以上才有好的表面活性，而氟碳表面活性劑在6個碳原子時就呈現(xiàn)出好的表面活性，一般在812碳時為最佳，而且碳氟鏈不能過長，否則會因為在水中的溶解度太低而不能使用。化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性; 由于氟是自然界中電負(fù)性最大的元素，使碳氟鍵具有離子鍵的性質(zhì)，并由于氟原子半徑大于氫，屏蔽碳原子的能力較強(qiáng)，使碳-氟鍵的穩(wěn)定性也有所提高，因而氟碳表面活性劑具有碳?xì)浔砻婊钚詣┧鶝]有的化學(xué)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性。它在強(qiáng)酸介質(zhì)或

34、氧化劑中仍具有良好的表面活性。氟碳表面活性劑具有高熔點、高krafft點和在溶液中溶解度低的特點。2、高分子表面活性劑特性：與低分子表面活性劑相比，表面張力、界面張力降低能力小。滲透力低。起泡力低，穩(wěn)泡性好。有乳化能力，多形成穩(wěn)定的乳液。分散力或凝聚力好。多數(shù)毒性較小。3、生物表面活性劑：指在一定條件下培養(yǎng)微生物時，其代謝過程中分泌出的具有一定表面活性的代謝產(chǎn)物，如糖脂、多糖脂、脂肽和中性類脂衍生物等。常見的生物表面活性劑有：纖維二糖脂、鼠李糖脂、槐糖脂、海藻糖二脂、海藻糖四脂、單二糖脂、表面活性蛋白等。生物表面活性劑性質(zhì)：生物表面活性劑分子中含有憎水基和親水基，憎水基一般為脂肪酰基鏈，極性親

35、水基有多種形式，如酯、醇、羧基等。生物表面活性劑具有良好的乳化、抗菌、抗病毒、抗支原體等性能。有些生物表面活性劑具有耐強(qiáng)堿、強(qiáng)酸、耐高溫等特性，還具有很好的生物降解性。第三節(jié)第三節(jié) 表面活性劑的污染及治理表面活性劑的污染及治理1. 影響了自然水體景觀的美感。2. 生物毒性直接威脅到水生動植物的生存。3. 水中表面活性劑的存在，其進(jìn)行的有氧生物降解消耗了大量的氧氣，使水中溶氧量明顯降低，水質(zhì)惡化。4.大量水體中未能被降解的表面活性劑被土壤吸附以后，影響了土壤的某些性質(zhì)，顯著地降低了土壤對有機(jī)毒物的吸附作用，并改變土壤中微生物的組成，造成進(jìn)一步的污染。3.1 表面活性劑的污染 表面活性劑的毒性1.

36、 表面活性劑毒性大小：一般是陽離子型陰離子型非離子型2. 口服給藥呈慢性毒性：大小順序也是陽陰非，非離子型表面活性劑口服相對沒有毒性。 3. 靜脈給藥與口服比較具有較大的毒性。 4. 陰、陽離子表面活性劑不僅毒性較大，而且有溶血作用。非離子型表面活性劑也有溶血作用，但一般較小。各類表面活性劑以外用制劑的形式長期應(yīng)用或高濃度使用時可能出現(xiàn)皮膚或粘膜損害，但仍以非離子型的對皮膚、粘膜的刺激性為最小。1.物理方法2.化學(xué)方法3 微生物降解表面活性劑的生物降解性是指表面活性劑這類化學(xué)物質(zhì)通過活性有機(jī)體的生物作用被分解破壞的性能，活體有機(jī)物主要指存在于廢水環(huán)境中的微生物（細(xì)菌）。3.2 表面活性劑的治理

37、 衡量表面活性劑降解性的標(biāo)準(zhǔn)衡量表面活性劑降解性的標(biāo)準(zhǔn)表面活性劑物質(zhì)的生物降解具體表現(xiàn)第一階段：初步生物降解通過分子中末端官能團(tuán)的氧化脫除使化學(xué)物質(zhì)的一部分發(fā)生變化第二階段; 生物降解到環(huán)境允許程度降解到對水生物無不良影響的程度第三階段：完全生物降解表面活性劑分子完全降解成水、二氧化碳等簡單小分子第三節(jié)第三節(jié) 表面活性劑研究展望表面活性劑研究展望表面活性劑和合成洗滌劑形成一門工業(yè)得追溯到本世紀(jì)30年代，以石油化工原料衍生的合成表面活性劑和洗滌劑打破了肥皂一統(tǒng)天下的局面。經(jīng)過60余年的發(fā)展，1995年世界洗滌劑總產(chǎn)量達(dá)到4300萬噸，其中肥皂900萬噸。據(jù)專家預(yù)測，全世界人口從2000年到205

38、0年將翻一番，洗滌劑總量將從5000萬噸增加到12000萬噸，凈增1.4培，這是一個令人鼓舞的數(shù)字。目前全世界共有8000多家清洗用品供應(yīng)商，年產(chǎn)值超過500億美元。中國有4000多家清洗用品制造商，分銷商，代理商。商業(yè)、工業(yè)用途清洗用品的最終用戶有500萬戶，年產(chǎn)值超過200億元人民幣。中國的表面活性劑和合成洗滌劑工業(yè)起始于50年代，盡管起步較晚，但發(fā)展較快。1995年洗滌用品總量已達(dá)到310萬噸，僅次于美國，排名世界第二位。并以年平均增長率大于10%的速度增長。據(jù)中國權(quán)威部門預(yù)測，2000年洗滌用品總量將達(dá)到360萬噸，其中合成洗滌劑產(chǎn)量將達(dá)到近70萬噸。 其中產(chǎn)量超萬噸的表面活性劑品種計有：直鏈烷基苯磺酸鈉（las）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉（aes）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸銨（aesa）、月桂醇硫酸鈉（k12或sds）、壬基酚聚氧乙烯（10）醚（tx-10）、平平加o、二乙醇酰胺（6501）硬脂酸甘油單酯、木質(zhì)素磺酸鹽、重烷基苯磺酸鹽、烷基磺酸鹽（石油磺酸鹽）、擴(kuò)散劑nno、擴(kuò)散劑mf、烷基聚醚（po-eo共聚物）、脂肪醇聚氧乙烯（3）醚（aeo-3）等。由于合資、進(jìn)口及走私等原因，不少表面活性劑企業(yè)開發(fā)不足，很多企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益不好。目前我國已能生產(chǎn)1400多種表面活性劑，總產(chǎn)量近370萬噸，去年表面活性劑和助劑的進(jìn)出口均