精細化學品化學教材:《精細化學品化學》主編：王明慧化學工業(yè)出版社1第二章表面活性劑2冰淇淋是我們最喜愛的食物；有了化妝品我們的生活也變得如此美好。若沒有表面活性劑，這兩樣東西都不會有。這真是太可悲了。但是，如果真的沒有了表面活性劑，也不會有人為沒有冰淇淋和洗滌劑而哭泣。因為沒有表面活性劑，人也沒有了。——英國著名界面化學家Ckint345678910眼影1112指甲油13香水14表面張力與表面活性當任意兩相接觸時,兩相之間決非是一個沒有厚度的純幾何面,而是一個具有相當厚度的過渡區(qū),這一過渡區(qū)通常稱之為界面。若其中一相為氣體，這種界面通常稱為表面。但由于歷史的原因,這兩個概念常常混用。常見的界面有：氣-液界面，氣-固界面，液-液界面，液-固界面，固-固界面。15氣-液界面16氣-固界面17液-液界面18液-固界面19固-固界面202122（a）（b）23表面活性劑分子疏水基團親水基團24251消毒殺菌2腈綸勻染劑3抗靜電劑4礦物浮選劑5相轉(zhuǎn)移催化劑織物柔軟劑分散劑食品加工印染金屬加工電鍍采礦采油26甘油三酯的結(jié)構(gòu)示意圖27磷脂的內(nèi)鹽部分具有親水性，脂肪酸長鏈烴基部分具有疏水性，因此磷脂是天然的表面活性劑，它在生物體內(nèi)能使油脂乳化，有助于油脂的運輸、消化和吸收。28生物膜的化學組成（脂、蛋白質(zhì)和糖）生物膜的流動鑲嵌模型293031表面活性劑一詞來自英文Surfactant。它實際上是短語Surface（表面）Active（活性）Agent（添加劑）的縮合詞。它還有一個名字叫做Tenside。表面活性劑是這樣一種物質(zhì)，它活躍于表面和界面上，具有極高的降低表、界面張力的能力和效率。在一定濃度以上的溶液中形成分子有序組合體，從而具有一系列應(yīng)用功能。32

降低表面張力為正吸附，溶質(zhì)在溶液表面的濃度大于其在溶液本體中的濃度此溶質(zhì)為表面活性物質(zhì)

增加表面張力為負吸附，溶質(zhì)在溶液表面的濃度小于其在溶液本體中的濃度此溶質(zhì)為表面惰性物質(zhì)

溶入少量就能顯著降低表面張力的物質(zhì)也稱表面活性物質(zhì)或表面活性劑。33表面活性劑分類表面活性劑分子非極性烴鏈（疏水）極性基團（親水）H2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COHCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CO硬脂酸34陰離子表面活性劑RCOONa

羧酸鹽R-OSO3Na

硫酸酯鹽R-SO3Na

磺酸鹽R-OPO3Na2

磷酸酯鹽1.離子型2.非離子型陽離子型陰離子型兩性型表面活性劑按離子類型35陽離子表面活性劑R-NH2·HCl

伯胺鹽

CH3|R-N-HCl

仲胺鹽|H

CH3|R-N-HCl

叔胺鹽|

CH3

CH3|R-N+-CH3Cl-

季胺鹽|CH336伯胺鹽

R-NH3＋

季銨鹽

CH3|例如C16H33-N+-CH3Br－

|

CH3

十六烷基溴化銨(俗稱1631)吡啶鹽例如C12H25(NC5H5)+

37兩性表面活性劑R-N+HCH2-CH2COO-H氨基酸型

CH3|R-N+-CH2COO-H

甜菜堿型|CH338

氨基酸型R-NH2CH2-CH2COO－

洗滌性能良好，常作為特殊洗滌劑(2)甜菜堿型

CH3

R-N+-CH2COO-

CH3

去污力強，對纖維有保護作用39----由于其特殊結(jié)構(gòu)，具有許多優(yōu)異性能，如良好的去污、起泡和乳化性能，耐硬水性好，對酸堿和多種金屬離子都比較穩(wěn)定，具有抗靜電、殺菌、防腐蝕等使用性能，特別是其極低毒性和無刺激性以及良好的生物降解性能，使其在日用化學品應(yīng)用中前景廣闊。同時在紡織、印染、化纖、除銹方面都有相當用途。40R-(C6H4)-O(C2H4O)nH

烷基酚聚氧乙烯醚非離子表面活性劑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41脂肪醇聚氧乙烯醚

R-O-(CH2CH2O)nH

俗稱平平加系列，具良好濕潤性能(2)烷基酚聚氧乙烯醚

R-(C6H4)-O(C2H4O)nH

俗稱OP系列，化學性質(zhì)穩(wěn)定，抗氧化性能強(4)多元醇型主要是失水山梨醇的脂肪酸酯及其聚氧乙烯加成物Span類及Tween類表面活性劑即屬此類；具有低毒的特點，廣泛用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)以及生化實驗(3)聚氧乙烯烷基酰胺

R-CONH(C2H4O)nH

常用作起泡劑、增粘劑SpanTween42

非離子型表面活性劑穩(wěn)定性高，不易受強電解質(zhì)無機鹽類存在的影響，也不易受酸堿的影響；與其它類型表面活性劑的相容性好；在水及有機溶劑中皆有良好的溶解性能，具有良好的乳化、潤濕、滲透性、以及起泡、洗滌、穩(wěn)泡、抗靜電等作用，且無毒；

廣泛用作紡織業(yè)、化妝品、食品、藥物等的乳化劑、消泡劑、增稠劑，以及醫(yī)療方面的殺菌劑以及洗滌、潤濕劑等。43膠束的形成兩親分子溶解在水中達一定濃度時，其非極性部分會互相吸引，從而使得分子自發(fā)形成有序的聚集體，使憎水基向里、親水基向外，減小了憎水基與水分子的接觸，使體系能量下降，這種多分子有序聚集體稱為膠束。膠束44臨界膠束濃度CMCCriticalMicellConcentration表面活性劑在水中隨著濃度增大，表面上聚集的活性劑分子形成定向排列的緊密單分子層，多余的分子在體相內(nèi)部也三三兩兩的以憎水基互相靠攏，聚集在一起形成膠束，這開始形成膠束的最低濃度稱為臨界膠束濃度。45（a）是極稀溶液，界面上沒聚集很多的表面活性劑，空氣和水直接接觸，水的表面張力下降不多，接近于純水的狀態(tài)。46b）濃度相對升高，很快地聚集到水表面上，即表面吸附量大為增加、空氣和水的接觸相對減少，水表面張力下降47（c）表面活性劑濃度逐漸升高，表面活性劑毫無間隙地密集于液面上，形成了單分子吸附膜。空氣與水處于完全隔離狀態(tài)，表面吸附達飽和。在溶液內(nèi)部，增加表面活性劑,先是三三兩兩以疏水基互相靠攏，形成球形膠束的最初形式。水表面張力急劇下降。48膠束結(jié)構(gòu)示意圖49臨界膠束濃度(criticalmicelleconcentration)臨界膠束濃度簡稱CMC表面活性劑在溶液中開始形成膠束的最低濃度稱為臨界膠束濃度。在CMC附近，表面活性劑溶液的許多性質(zhì)都會出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，如表面張力、電導率、去污能力等.50可以利用測定表面張力，電導率等方法達到測定臨界膠束濃度目的;表面活性劑水溶液其濃度只有稍高于其CMC值時，才能充分顯示其作用。CMC51球形膠束52棒狀膠束5354層狀膠束5556脂質(zhì)雙層與細胞膜57膠束的作用乳化作用泡沫作用分散作用增溶作用催化作用58潤濕作用乳化作用分散作用起泡與消泡增溶作用洗滌作用肥皂、洗滌劑化妝品食品加工紡織工業(yè)金屬加工石油、建筑功能應(yīng)用59潤濕作用潤濕是固體表面的一種流體被另一種流體所取代的過程。接觸角的示意圖：606162Young方程（楊氏方程）:lsgANMs-ls-gl-g接觸角θ越小，潤濕和滲透作用越好；θ>90不潤濕θ<90潤濕θ=0鋪展63這種借助表面活性劑來潤濕物體的作用叫潤濕作用。在固體表面發(fā)生定向吸附64這種能使液體濕潤或能加速固體表面濕潤的表面活性劑叫做濕潤劑。潤濕方面的應(yīng)用1礦物的泡沫浮選2金屬的防銹、緩蝕3織物的防水、防油處理4農(nóng)藥中的應(yīng)用65浮游選礦的原理圖選擇合適的捕集劑，使它的親水基團只吸在礦砂的表面，憎水基朝向水。當?shù)V砂表面有5%被捕集劑覆蓋時，就使表面產(chǎn)生憎水性，它會附在氣泡上一起升到液面，便于收集。氣泡的作用礦物泡沫浮選6667首先將粗礦磨碎，傾入浮選池中。在池水中加入捕集劑和起泡劑等表面活性劑。攪拌并從池底鼓氣，帶有有效礦粉的氣泡聚集表面，收集并滅泡濃縮，從而達到了富集的目的。不含礦石的泥砂、巖石留在池底，定時清除。礦物泡沫浮選682

金屬的防銹、緩蝕3

織物的防水、防油處理降低潤濕作用：

原理是用表面活性物質(zhì)的極性部分選擇性吸附，非極性部分向外呈憎水性。

一次性抽血器中盛血的玻璃管(定量的)，內(nèi)壁要疏水水化，使用的是硅偶聯(lián)劑，使血液在管內(nèi)不殘留。69防水整理劑纖維的防水整理：不透氣：用橡膠和合成樹脂涂在纖維織物上，在織物上形成連續(xù)的防水膜；穿著不適；透氣：將織物表面變?yōu)槭杷裕諝夂退魵獾耐笟庑圆划a(chǎn)生阻礙，又稱“拒水整理”。70增加潤濕作用：

農(nóng)藥噴灑：由于大多農(nóng)藥水溶性差，對植物的莖葉潤濕不好，滾落浪費且不能展開，殺蟲效果差，加入表面活性劑，提高潤濕程度，即可大大提高藥效。71乳化與破乳作用一種或多種液體以微滴狀分散到另一種不相混溶的液體中所形成的多相分散體系，稱為乳狀液。這種形成乳狀液的過程稱為乳化。分散相(內(nèi)相、不連續(xù)相)分散介質(zhì)(外相、連續(xù)相)水相/油相液珠大小/μm乳液外觀>10.1~10.05~0.1<0.05乳白色乳狀液藍白色乳狀液灰色半透明液透明液7273改善水蛋白質(zhì)脂肪糖類乳化劑水蛋白質(zhì)脂肪糖類乳化劑74乳化現(xiàn)象油水乳化劑乳化液油水75乳化劑的作用表面活性劑在分散相表面形成保護膜降低界面張力76乳狀液的類型及形成1乳狀液的類型和鑒別1水包油O/W2油包水W/O3套圈型77強烈振蕩油水水包油型(O/W)油包水型(W/O)78天然乳化液人工乳化液牛奶油包水（W/O）型奶油水包油（O/W）型乳多重型（W/O/W）型冰淇淋椰奶79乳狀液類型的鑒別：稀釋法：水包油型乳狀液能與水混溶；油包水型乳狀液能與油混溶。電導法：利用水和油的電導率相差很大的原理。水包油型乳狀液電導率大，可使電路中串聯(lián)的氖燈發(fā)光。

80染色法：加入“蘇丹III”：“蘇丹III”為油溶性染料。在乳狀液加入少量“蘇丹III”染料，油包水乳狀液整體呈紅色；水包油乳狀液，染料保持原狀。加入亞甲基藍：亞甲基藍為水溶性。在乳狀液加入少量亞甲基藍染料，水包油乳狀液整體呈藍色；油包水乳狀液染料保持原狀。81檢驗O/W乳狀液加入水溶性染料如亞甲基藍，說明水是連續(xù)相。加入油溶性的染料紅色蘇丹Ⅲ，說明油是不連續(xù)相。另外，還有濾紙濡濕法。82影響乳狀液穩(wěn)定性的因素有兩相界面存在是熱力學不穩(wěn)定體系

1表面張力

2界面膜的性質(zhì)

3界面電荷

4乳狀液分散介質(zhì)的黏度

5固體粉末的加入83乳化劑可以降低兩相之間的表面張力，使形成的乳狀液保持穩(wěn)定，并通過形成單分子界面膜及空間的或靜電阻擋層，防止乳化粒子聚集，提高乳液穩(wěn)定性。

1表面張力為使乳狀液體系較長時間的穩(wěn)定，需要加入降低界面能的第3種成分，使其在熱力學上是穩(wěn)定的，這第3種成分稱為乳化劑。84

2界面膜的性質(zhì)親油基和親水基與所親合的基團結(jié)構(gòu)越相似，則他們的親合性越好。在乳化液中，乳化劑分子為求自身的穩(wěn)定狀態(tài)，在油水兩相的界面上，乳化劑分子親油基伸入油相，親水基伸入水相，這樣，不但乳化劑自身處于穩(wěn)定狀態(tài)，而且在客觀上又改變了油、水界面原來的特性，使其中一相能在另一相中均勻地分散，形成了穩(wěn)定的乳化液。85親水基位置在親油基鏈一端的乳化劑比親水基靠近親油基鏈中間的乳化劑親水性要好。分子量大的乳化分散能力比分子量小的好86乳化劑必須賦予粒子以電荷，使粒子間產(chǎn)生靜電排斥力，或在粒子周圍形成一種穩(wěn)定的、粘度高的保護層。

3界面電荷表面活性劑分子膜將液滴包住，由于形成表面雙電子層，防止了碰撞的液滴彼此合并，保護乳液的穩(wěn)定性。++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 碘化銀膠團結(jié)構(gòu)及示意圖（AgNO3為穩(wěn)定劑）NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-（AgI）mAg+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+874乳狀液分散介質(zhì)的黏度5固體粉末的加入88乳化劑的破乳有兩相界面存在是熱力學不穩(wěn)定體系89物理法：

離心法電沉積法超聲波法過濾法化學法：破乳劑

頂替作用濕潤作用絮凝作用破壞界面膜90乳化和破乳的應(yīng)用農(nóng)藥生產(chǎn)、金屬加工、瀝青乳化食品、化妝品原油開采91在江河湖海經(jīng)常會出現(xiàn)大面積的原油或其他有機溶液的泄漏事故，往往由于面積過大，泄漏量也很大，無法收集。大量的這類不溶于水的物質(zhì)如果不處置，一方面會造成相當嚴重的環(huán)境污染，另一方面可能造成大面積火災發(fā)生。石油處理劑就是將這些因非常事故而流出的油類物質(zhì)嚴密地進行化學處理的藥劑，包括集油劑、沉降劑、凝固劑、乳化分散劑等，其主要成分乳化分散劑即為表面活性劑。92增溶作用Solubilization表面活性劑在水溶液中達到臨界膠束濃度后，一些水不溶性或微溶性物質(zhì)在膠束溶液中的溶解度可顯著增加并形成透明膠體溶液，這種作用即增溶作用。s

/溶解度C/%

cmc93增溶作用的方式1非極性分子在膠束內(nèi)的增溶在膠束內(nèi)部，被增溶的物質(zhì)完全處于非極性環(huán)境中。942在表面活性劑分子間的增溶

分子結(jié)構(gòu)與表面活性劑類似的極性有機化合物柵欄之間甚至拉入內(nèi)部。953在膠束表面的吸附增溶既不溶于水也不溶于油的小分子極性有機化合物在膠束表面增溶964聚氧乙烯基間的增溶以聚氧乙烯基為親水基的非離子表面活性劑包裹在膠束外層的長鏈中

97增溶作用的應(yīng)用乳液聚合開采石油膠片生產(chǎn)洗滌劑98增溶作用的應(yīng)用在乳液聚合中的應(yīng)用

乳液聚合是使原料分散于水中形成乳狀液，在引發(fā)劑作用下進行聚合。原料單體在表面活性劑水溶液中乳化，處于3種狀態(tài)：在乳狀液滴中，溶于水中，增溶于膠束中。使用水溶性引發(fā)劑時，在水相中引發(fā)反應(yīng)，聚合反應(yīng)在膠束中進行，分散于水相中的乳狀液滴僅作為提供反應(yīng)原料的儲庫。99在石油生產(chǎn)中的應(yīng)用

借助增溶作用可提高石油的采收率，其有效辦法是將粘附在巖層砂石上的油“驅(qū)趕”出來，即所謂“驅(qū)油”。利用表面活性劑在溶液中形成膠束的性質(zhì)，將表面活性劑、助劑（醇類起促進膠束形成作用）和油混合在一起，經(jīng)攪動，形成均勻的“膠束溶液”。該溶液能溶解原油，很好的潤濕巖層，遇水不分層，當流過石巖層時能有效地洗下粘附在砂石上的原油，從而達到提高石油的采收的目的。100起泡和消泡作用打開啤灑、香檳瓶即有大量泡沫出現(xiàn)等，液體泡沫。

人們通常所說的泡沫多指面包、蛋糕等彈性大的物質(zhì)以及泡沫塑料、餅干等為固體泡沫。液體泡沫也是本節(jié)要討論的主要內(nèi)容。101“泡”就是由液體薄膜包圍著氣體。泡沫的形成及其穩(wěn)定性“泡沫”是氣體分散于液體中的分散體系。102ABC表面活性劑的起泡和穩(wěn)定作用103104在肥皂水里加入一小匙的砂糖或少許的茶葉，放在陰暗處過夜后，就會發(fā)現(xiàn)這種肥皂水吹出來的泡泡顏色不但鮮艷，而且比較不容易破裂。肥皂，熱水1051表面張力2界面膜的性質(zhì)3表面張力的修復作用4表面電荷5泡內(nèi)氣體的擴散泡沫的穩(wěn)定性與那些條件相關(guān)呢？1降低局部表面張力2破壞界面膜的彈性使其失去自動修復作用3降低膜黏度4固體顆粒總之：液膜的強度最重要。106在制糖、制藥、微生物工程、發(fā)酵釀造工業(yè)以及減壓蒸餾、溶液濃縮和機械洗滌過程中泡沫太多，要加入適當?shù)谋砻婊钚詣┙档捅∧姸龋龤馀荩乐故鹿省１砻婊钚詣┑南葑饔?07消泡劑1降低局部表面張力2破壞界面膜的彈性使其失去自動修復作用3降低膜黏度4固體顆粒1天然油脂、礦物油2固體顆粒3合成表面活性劑消泡劑是指能夠破除已經(jīng)存在的泡沫的物質(zhì)。抑泡劑是指能夠阻止泡沫的產(chǎn)生的物質(zhì)。108無論是消泡劑或是抑泡劑，都是易于在溶液表面鋪展的液體。當消泡劑吸附、鋪展于液膜上時，液膜的局部表面張力便降低，同時帶走液膜下層鄰近液體，導致液膜變薄，泡沫破裂。

消泡劑在溶液表面上鋪展得越快，則液膜變得越薄，消泡作用也就越強。一般要求具有消泡能力的液體具有足夠低的表面張力，以便它們能夠在已有的或?qū)⒁械呐菽ど献詣愉佌埂?09

有機極性化合物類消泡劑，如脂肪酸及脂肪酸酯、磷酸酯等廣泛用于纖維、涂料、金屬、有機藥品和發(fā)酵等工業(yè)，某些多元醇脂肪酸酯是無毒性的，可用作食品添加劑，故對食品制造和食品發(fā)酵工業(yè)十分有用。1天然油脂、礦物油2固體顆粒110有機硅類(主要是烷基硅油)消泡劑具有良好的消泡能力和抑泡能力，其表面張力很低，容易吸附于表面，在液面上易鋪展且形成的表面膜強度不高。硅油不僅用于水溶液體系，對于非水體系也有效。而且用量較少。這類消泡劑廣泛用于纖維、涂料、發(fā)酵等各工業(yè)部門，但其價格較高。聚醚型非離子表面活性劑的起泡能力較差，多是低泡型表面活性劑，有些甚至是很好的消泡劑和抑泡劑。3合成表面活性劑111起泡和消泡的應(yīng)用1起泡作用在滅火中的應(yīng)用燃燒的條件：溫度氧氣如何滅火呢？112由于泡沫中所含水分的冷卻效果，以及在火苗表面上覆蓋的泡沫層，膠束膜或凝膠層，使火苗和氧隔絕，而起到滅火作用。作為抗靜電整理劑，預防靜電火花點火源。113

核心內(nèi)容鉆井液的流變性能鉆井液處理劑鉆井液的造壁性鉆井液體系2起泡作用在原油開采中的應(yīng)用鉆井液114鉆井液的主要作用（簡圖）攜帶、懸浮巖屑控制壓力形成泥餅破巖、清巖保護油氣層傳遞水功率115116鉆井液功用類型組成鉆井液

——凡鉆進中一切有助于從井眼產(chǎn)生和清除鉆屑的流體（液、氣、液+氣）。廣義鉆井液

——一切與產(chǎn)層接觸的流體（各種鹽水、聚合物溶液、鉆井液、泡沫等）。狹義鉆井液

——鉆開油氣層的鉆井液。117洗滌劑中通常要加入多種輔助成分，增加對被清洗物體的潤濕作用，又要有起泡、增白、占領(lǐng)清潔表面不被再次污染等功能。洗滌和去污作用

洗滌體系是復雜的多相分散體系，潤濕、滲透、吸附、乳化、分散、增溶、解吸、起泡等等的物理的化學的過程……118加入表面活性劑后，憎水基團朝向織物表面和吸附在污垢上，使污垢逐步脫離表面。污垢懸在水中或隨泡沫浮到水面后被去除，潔凈表面被活性劑分子占領(lǐng)。其中占主要成分的表面活性劑的去污過程可用示意圖說明：119作為一良好的洗滌劑應(yīng)具備如下條件：良好的潤濕性能以使洗滌劑能與待清潔的表面緊密地接觸。具有將油垢移入本體溶液的能力。具有溶解或分散已被移去的油垢防止其重新沉積于固體表面或形成浮垢的能力。120表面活性劑在洗滌劑中具有兩個基本作用：一降低污垢與物體表面的結(jié)合力，具有促使污垢脫離物體表面的能力；二具有防止污垢再沉積的功能。表面活性劑在洗滌劑中的應(yīng)用121由于陰離子表面活性劑伴生泡沫豐富且脫脂力低，洗滌手感好，常用于絲毛織物和地毯及玻璃器皿的清洗。其使用缺點是對鈣鎂離子的作用較為敏感。在高硬度水中的去污力顯著下降。01002003009080706050去污力/%水的硬度（CaCO3）/×10-6陰離子表面活性劑的去污力1-AES.C12~C15EOP=3.0;2-AOS.C14~C18;3-S.C12~C15;4-LAS.C10~C141234122LAS是各類洗滌劑中使用范圍最廣用量最大的陰離子表面活性劑品種。由于目前多采用萬噸級的工業(yè)生產(chǎn)裝置，因此產(chǎn)品來源穩(wěn)定，價格較低。最常用的LAS是直鏈十二烷基苯磺酸鈉。91011121380604020去污率/%平均烷鏈長度LAS在不同織物上的洗凈性能與烷基鏈長的關(guān)系PE60oCC90oCCF60oCPE/C60oC123涂料墨水消字液改正液分散的作用感光材料納米材料鉆井泥漿油墨124絮凝的作用廢水、污水的處理聚丙烯酰胺共聚物陽離子絮凝劑聚乙烯醇125定義：能降低纖維間的摩擦系數(shù)，使纖維制品增加柔軟性的特殊表面活性劑；原理：纖維在使用某種含表面活性劑為主要成分的油劑后，纖維就具有良好的親水性，且表面活性劑的親水端排列在纖維的表面，減少了纖維表面的摩擦而產(chǎn)生柔軟平滑作用；柔軟平滑作用126127表面活性劑化學結(jié)構(gòu)和其與纖維之間的柔軟性關(guān)系（1）憎水基種類的影響要求是接近直鏈的16～18個碳的脂肪族鏈烴；表面活性劑被吸附在纖維上，疏水基向外整齊排列，摩擦發(fā)生在互相滑動的疏水基之間，越細長，越不易掛位，易于滑動。（2）親水基種類的影響作用在于協(xié)助憎水基發(fā)揮作用；聚乙二醇非離子>陰離子>多元醇非離子>陽離子128抗靜電作用表面活性劑的抗靜電機理：1摩擦帶電部分＋表面電荷的逸散摩擦生電是由于在局部表面存在的物質(zhì)之間發(fā)生電子移動；電荷的逸散與表面活性劑的吸附量和吸濕性有關(guān)；可用已吸濕的水分為介質(zhì)的離子移動引起電荷的移動來解釋；具有抗靜電作用的表面活性劑稱為抗靜電劑；1292表面活性劑抗靜電原理在于：疏水基吸附在物體表面，親水基趨向空氣形成一層親水性膜，由于單分子膜可降低合成纖維的摩擦系數(shù)從而難以產(chǎn)生靜電；

親水性膜吸收空氣中的水分，因此好像物體表面多了一層水層，產(chǎn)生的靜電易于傳遞到大氣中，從而降低了物體表面的電荷；130殺菌作用定義：能與蛋白質(zhì)發(fā)生作用的一類表面活性劑；殺菌機理：首先表面活性劑吸附于菌體，然后浸透菌體的細胞膜并破壞之；以陽離子表面活性劑和兩性表面活性劑為主；如烷基二甲基芐銨鹽，烷基三甲基銨鹽、聚氨基單羧酸類等；131帶芐基的季胺氯化物；改變烷基的碳原子數(shù)，殺菌力會有很大的改變，一般以12～14為宜，10％的水溶液的殺菌力大于苯酚50～70倍；132蠟染挑染勻染作用133134135勻染作用在印染工業(yè)中，以達到均勻染色為目的的表面活性劑稱為勻染劑；達到均勻染色的兩種途徑：降低染色速度，使染料分子與纖維緩慢接觸；對已發(fā)生不勻染色的織物，能使深色部分的染料分子向淺色部分遷移，稱為“移染”136（1）親纖維勻染劑表面活性劑與纖維的吸附親和力較大，染料只能在勻染劑后追蹤，延長染色時間達到緩染的目的，在染色工藝完成后，染料不能再移動。（2）親染料勻染劑表面活性劑與染料有較大親和力，在染色時可拉住染料分子，達到緩染目的，同時亦可移染；PAN使用的陽離子型勻染劑聚乙二醇類非離子表面活性劑137表面活性劑的國內(nèi)外發(fā)展1．表面活性劑要易于生物降解，原料可再生，廣泛使用后，對環(huán)境無污染，對人、畜安全溫和。2．表面活性劑要高效、多功能，除有清潔作用外，還要有抑菌、殺菌、滋潤皮膚等作用，并應(yīng)不斷開發(fā)新用途。3．耐硬水、低溫洗滌效果好，濃縮的表面活性劑洗滌用品是一個發(fā)展方向，這包括濃縮洗衣粉和液體洗滌劑。

138第二節(jié)陰離子表面活性劑它們在整個表面活性劑生產(chǎn)中占有較大的比重，世界表面活性劑總產(chǎn)量的40%屬于這一類。

親水性基團是陰離子的表面活性劑叫陰離子型表面活性劑。139140磺酸鹽型陰離子表面活性劑1十二烷基苯磺酸鈉簡稱LAS，是一種黃色油狀液體，經(jīng)純化后可形成六角形或斜方型薄片狀結(jié)晶。理想的LAS結(jié)構(gòu)應(yīng)該是C10～C14的直鏈烷基，苯環(huán)在烷基的第三或第四個碳原子上連接，親水基為苯環(huán)對位單磺酸基團。141⑵LAS溶于水后呈中性，對水的硬度較敏感，對酸堿水解的穩(wěn)定性好，不易氧化。⑶表面活性作用表現(xiàn)為起泡能力強、去污能力高，易與各種助劑復配，兼容性好，且成本較低，合成工藝成熟，因此應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。142合成方法：①三氧化硫磺化法反應(yīng)原理：對設(shè)備加工精度及材質(zhì)均有較高要求，設(shè)備龐雜，造價均在幾百萬元以上，一般中小型企業(yè)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)難以實現(xiàn)。143②發(fā)煙硫酸磺化法以發(fā)煙硫酸作為磺化劑與烷基苯反應(yīng)如下：與三氧化硫磺化相比，發(fā)煙硫酸磺化反應(yīng)速率較易控制，反應(yīng)放熱量也較小，但由于反應(yīng)過程同時生成大量廢酸，故生產(chǎn)成本偏高。144月桂醇聚氧乙烯醚硫酸鈉簡稱AES，淡黃色至無色黏稠液體、活性物含量一般為70％，未硫酸化物含量小于2％，硫酸鈉含量小于2％，pH值在7～8.5之間，總生物降解度大于90％，無毒。硫酸酯鹽

②AES在堿性介質(zhì)中是穩(wěn)定的，在酸性介質(zhì)中容易水解，在中性介質(zhì)中，由于自動催化作用，也會引發(fā)水解反應(yīng)，磷酸鹽或檸檬酸鹽緩沖劑，防止水解。145AES在堿性介質(zhì)中是穩(wěn)定的，易于配成透明溶液；且其絲毫不會受到水硬度的影響，具備了優(yōu)異的抗鈣鎂離子作用的能力。售價低，去污能力、潤濕性、乳化性、鈣皂分散性及增溶性等方面都較強，因此，AES在近二十粘中以驚人的速度迅猛增長，成為陰離子表面活性劑中發(fā)展最快的一個品種。據(jù)統(tǒng)計，1966～1980年美國AES產(chǎn)量增長了近70倍。在我國情況也基本如此。146

AES的最主要應(yīng)用是與LAS復配成產(chǎn)輕垢型液體洗滌劑，如絲毛清潔劑和餐具清潔劑、洗手液等。此時，AES與LAS復配在泡沫性、去污性及溶液粘度等方面均有一定的協(xié)同作用。147十二烷基硫酸鈉月桂醇硫酸鈉，簡稱K12白色至微黃色粉末，微有特殊氣體，易溶于水，起泡力強，有優(yōu)良的乳化能力可作為發(fā)泡劑用。CH3(CH2)11OSO3Na，148洗手液配方操作步驟1

將ABS-Na8g，AES8g，EDTA0.5g，苯甲酸鈉適量，加入200mL燒杯中，加水至100mL，在水中溶解，在80℃下恒溫40min，并緩慢攪拌。2

冷卻至室溫，加入香精，用檸檬酸調(diào)pH=7。3用氯化鈉調(diào)節(jié)黏度，按市售標準洗滌劑為標準。149

肥皂－－脂肪酸鹽(鈉鹽為多)，是一種最古老的表面活性劑，現(xiàn)在仍大量應(yīng)用于日常生活和生產(chǎn)中。肥皂比較容易制造，油脂與堿作用即生成脂肪酸鈉與甘油。羧酸鹽型陰離子表面活性劑

(R－COONa)150洗滌用的鈉皂為硬質(zhì)肥皂，鉀皂為軟質(zhì)肥皂，其它二價和三價金屬鹽為不溶性肥皂，pH<7時生成不溶性游離脂肪酸。所以，肥皂這類表面活性劑不適用于硬水、酸性溶液和海水。肥皂除了具有清洗作用，還有潤濕、乳化和發(fā)泡作用，碳鏈從C8開始能顯著降低水的表面張力，C14－C18時達到最低值，而且與溫度有關(guān)，碳鏈較長的肥皂，在溫度較高時才能顯著降低表面張力，例如硬脂酸肥皂最適宜溫度為70－80℃，而椰子油肥皂最好在常溫。151硬脂酸鈉的一個主要應(yīng)用是在化妝品中作乳化劑。例如，以雪花膏為代表的O/W型膏霜中，硬脂酸鈉是必不可少的乳化劑。在剃胡膏、洗發(fā)膏制備中，硬脂酸鈉也為最用的乳化劑。此外，一些工業(yè)用乳化產(chǎn)品，如油墨清洗劑、奶制品清洗劑等，也常用硬脂酸鈉作為O/W型產(chǎn)品的乳化劑。152羧酸鹽所存在的主要缺點是，它是一種弱酸強堿鹽，易水解為游離酸，降低其水溶性。153陰離子表面活性劑的生物降解性

⑴生物降解性是有機化合物因受微生物作用而轉(zhuǎn)化為細胞物質(zhì)．同時分解成可為能源利用的、沒有公害的二氧化碳和水等物質(zhì)的一種性質(zhì)。生物降解性也稱為生物分解性能。⑵完整的降解一般分為三步：a初級降解，母體結(jié)構(gòu)消失，特性發(fā)生變化；b次級降解，降解得到的產(chǎn)物不再污染環(huán)境；c最終降解，完全轉(zhuǎn)化為CO2、NH3、H2O等。154影響表面活性劑降解的因素自身的結(jié)構(gòu)、微生物、光源、濃度、溫度、氧化劑、pH值等降解速度隨磺酸基和烷基鏈末端間的距離的增大而加快，烷基鏈長在C6～C12間最易降解。當陰離子表面活性劑的烷基鏈帶有支鏈，且支鏈長度愈接近主鏈愈難降解。155表面活性劑在使用后，其殘余量隨工業(yè)廢水排放至自然環(huán)境中。表面活性劑對環(huán)境的污染主要通過自然界微生物的生物降解得以消除。因此，使用表面活性劑時應(yīng)盡可能選容易生物降解的表面活性劑。156陽離子表面活性劑正好與陰離子表面活性劑結(jié)構(gòu)相反。如圖其親水基一端是陽離子，故稱陽離子表面活性劑，疏水基與陰離子類似主要為不同碳原子數(shù)的碳氫鏈。第三節(jié)陽離子表面活性劑157

1928年，陽離子表面活性劑開始應(yīng)用，當時用作殺菌劑。這類表面活性劑的產(chǎn)量增長較快，品種發(fā)展迅速，應(yīng)用范圍口益廣泛:殺菌劑、腈綸勻染劑、纖維柔軟劑、抗靜電劑、浮選劑目前陽離子表面活性劑的產(chǎn)量還比較小，但其增長速度要比陰離子和非離子大得多。158R-NH2·HCl

伯胺鹽

CH3|R-N-HCl

仲胺鹽|H

CH3|R-N+-CH3Cl-

季銨鹽|CH3

CH3|R-N-HCl

叔胺鹽|

CH3主要為含氮的有機衍生物其它含氮等的有機衍生物陽離子表面活性劑的分類159R-NH2·HCl

伯胺鹽

CH3|R-N-HCl

仲胺鹽|H

CH3|R-N-HCl

叔胺鹽|

CH3胺鹽型該類產(chǎn)物是弱酸的鹽，在酸性條件下具有表面活性，在堿性條件下，胺游離出來而失去表面活性，因面使它的使用受到限制。無殺菌能力纖維柔軟劑勻染劑浮選劑an四聲160季銨鹽型

R1|R2-N+-CH3X-

季銨鹽|

R3季銨鹽與胺鹽不同，它在堿性和酸性介質(zhì)中都能溶解，且離解為帶正電荷的表面活性離子。季銨鹽洗滌能力差但殺菌能力強，在陽離子表面活性劑中的地位最為重要，產(chǎn)量也最大。an三聲161高級鹵代烷與低級叔胺水介質(zhì)60-80oC醇介質(zhì)回流十二烷基三甲基溴化銨1231-Br十六烷基三甲基溴化銨1631-BrBr-溴162含苯環(huán)的季銨鹽氯化芐80-90oC

3h十二烷基二甲基芐基氯化銨1227

/潔爾滅/TAN高級烷基叔胺與低級鹵代烷1

潔爾滅1631227是一種非氧化性殺菌劑，具有廣譜、高效的殺菌滅藻能力，并具有一定的分散、滲透作用和一定的緩蝕作用，因此廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力、紡織等行業(yè)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中用以控制循環(huán)冷卻水系統(tǒng)菌藻滋生。十二烷基二甲基芐基氯化銨1227

/潔爾滅/TAN164新潔爾滅低級叔胺與高級鹵代烷性能更為優(yōu)異的殺菌劑十二烷基二甲基芐基溴化銨165陽離子活性劑1227易溶于水，穩(wěn)定性良好，能耐熱、耐光、耐壓、無揮發(fā)性但所帶離子性與陰離子表面活性劑恰好相反所以二者不能與陰離子表面活性混在一起使用，若混合，則產(chǎn)生沉淀并失去效能。166陽離子表面活性劑的應(yīng)用1消毒殺菌2腈綸勻染劑3抗靜電劑4礦物浮選劑5相轉(zhuǎn)移催化劑6織物柔軟劑167第四節(jié)非離子表面活性劑168非離子型表面活性劑在水溶液中不電離其親水基主要是由具有一定數(shù)量的含氧基團（醚基或羥基）與水構(gòu)成氫鍵實現(xiàn)溶解的一類表面活性劑正是這一特點決定了非離子型表面活性劑在某些方面比離子型表面活性劑優(yōu)越什么是非離子性表面活性劑呢？？169非離子表面活性劑特點1234567170多元醇型聚乙二醇型分類1711脂肪醇聚氧乙烯醚環(huán)氧乙烷平平加1722烷基酚聚氧乙烯醚壬基酚聚氧乙烯醚OP-101733聚氧乙烯烷基酰醇胺RCO-NH-(CH2CH2O)n-HRCO-NH-CH2CH2-OH尼諾爾1744脂肪酸聚氧乙烯烷酯R-COO-(CH2CH2O)n-H5聚氧乙烯烷基胺1756多元醇表面活性劑單硬脂酸甘油酯季戊四醇酯失水山梨醇酯176非離子表面活性劑的性質(zhì)

親油

|親水HLB值01

3

67810121315

1820 |

|消泡|

—

|

|

潤濕劑

|—增溶劑——||

石蠟

W/O乳化劑

|去污|

聚乙二醇

|——

滲透作用———|

|

———O/W乳化劑

————|

生物降解性毒性177濁點及親水性+H2O1781脂肪醇聚氧乙烯基醚

AEOC12H25OH

平平加OC12H25O-(CH2CH2O)n-HNaOH催化150~180oCPeregalO179乳白色或米黃色軟膏狀，遇冷即冷凍。平平加：易溶于水，在硬水、酸或堿中不起變化而穩(wěn)定，是一種優(yōu)良擴散劑。有很強的擴散能力。對各種纖維無結(jié)合能力，所以應(yīng)用后亦易洗去。有潤濕力，并能發(fā)生泡沫。對直接染料和還原染料有很高的親和力，起緩染作用；有剝色能力。180缺點：起泡力差和只能制成液體或半固體狀。1作擴散劑

2勻染劑

3剝色助劑

4半防染劑5防白助劑

6增艷劑

7凈洗劑

8防靜電劑

9乳化劑用途：1812烷基酚聚氧乙烯基醚1烷基酚的制備OP-101與烯烴反應(yīng)2與鹵代烷反應(yīng)182nn=1~6

油溶性n＞8

水溶性，濁點＞50oCn=8~9

潤濕性、去污力、乳化性能皆佳n＞10

潤濕性、去污力下降，濁點升高特點183化學性質(zhì)穩(wěn)定耐酸堿耐高溫耐氧化劑不易生物降解滲透劑乳化劑洗滌劑剝色劑1843脂肪胺聚氧乙烯RNH2

NaOH催化1854硬脂酸聚氧乙烯酯R-COO-(CH2CH2O)n-H1脂肪酸與環(huán)氧乙烷反應(yīng)2脂肪酸與聚乙二醇反應(yīng)nHO-CH2CH2-OH乙二醇HO-(CH2CH2O)n-H聚乙二醇186滲透性去污能力較差低泡易生物降解乳化劑分散劑纖維整理劑染色助劑不耐酸堿不耐高溫1874脂肪酸失水山梨醇酯H2SO4，140oC-H2O山梨醇1，4失水山梨醇188單酯雙酯三酯Span系列抗靜電劑、潤滑劑189Twen系列190蔗糖脂肪酸酯食品、化妝品191第五節(jié)兩性表面活性劑廣義地說：所謂兩性表面活性劑，是指同時具有兩種離子性質(zhì)的表面活性劑。192通常所說的兩性表面活性劑，是指由陰離子和陽離子所組成的表面活性劑。換言之，單就兩性表面活性劑結(jié)構(gòu)來講，在親水基一端既有陽離子(+)也有陰離子(-)。1931兩性表面活性劑的特性4耐水硬性和耐高濃度電解質(zhì)性2可以和所有其他類型的表面活性劑復配3毒性低、對皮膚眼睛刺激性小1具有等電點5良好的生物降解性194兩性表面活性劑的等電點pH<4pH=4pH>4陽離子表面活性劑陰離子表面活性劑1951按整體化學結(jié)構(gòu)分類1甜菜堿型陰離子部分還可以是磺酸基、硫酸酯基陽離子部分還可以是磷、硫2兩性表面活性