精细化工工艺学表面活性剂课件.ppt

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1、精细化工工艺学表面活性剂第1页，此课件共87页哦 本世纪初，肥皂对水质硬度和酸度的敏感性引起人们的重视。本世纪初，肥皂对水质硬度和酸度的敏感性引起人们的重视。这种缺点首先在纺织工业中产生强烈的反应。这种缺点首先在纺织工业中产生强烈的反应。1917年，德国化学年，德国化学家刚什尔成功地合成了烷基奈磺酸盐，它具有很高的发泡性和家刚什尔成功地合成了烷基奈磺酸盐，它具有很高的发泡性和润湿性。润湿性。虽然这种物质还没有达到肥皂的洗涤功能，但为以后虽然这种物质还没有达到肥皂的洗涤功能，但为以后表面活剂的开发奠定了基础。表面活剂的开发奠定了基础。中世纪人们又发现了肥皂的洗涤功能中世纪人们又发现了肥皂的洗涤功

2、能，此后，直到，此后，直到1919世纪，世纪，肥皂一直是唯一的人工合成表面活性剂，从结构上看，肥皂是肥皂一直是唯一的人工合成表面活性剂，从结构上看，肥皂是长碳链脂肪酸的碱金属盐。长碳链脂肪酸的碱金属盐。第2页，此课件共87页哦 其后，表面活性剂的发展经历了数次变革。其后，表面活性剂的发展经历了数次变革。3030年代，德国化年代，德国化学家广泛进行表面活性剂的研制，学家广泛进行表面活性剂的研制，开创了近代表面活性剂时期，开创了近代表面活性剂时期，并形成合成表面活性剂与肥皂相竞争的局面。并形成合成表面活性剂与肥皂相竞争的局面。4040一一5050年代支链烷年代支链烷基苯磺酸钠基苯磺酸钠(TPS)(

3、TPS)因优良的洗涤性和耐硬水性占据洗涤剂的因优良的洗涤性和耐硬水性占据洗涤剂的主导地位；主导地位；随后由于随后由于TPSTPS难以生物降解造成河流污染。难以生物降解造成河流污染。在在19641964年被性能优异的直链烷基苯磺酸钠取代，年被性能优异的直链烷基苯磺酸钠取代，同时，同时，5050年代后石油年代后石油化工的发展，促进了醇系表面活性剂的大力发展，化工的发展，促进了醇系表面活性剂的大力发展，其中醇醚其中醇醚非离子表面活性剂因其优异的低温洗涤性、低泡性、可生物非离子表面活性剂因其优异的低温洗涤性、低泡性、可生物降解性等，加之脂肪醇和环氧乙烷原料的充足供应获得迅猛降解性等，加之脂肪醇和环氧乙

4、烷原料的充足供应获得迅猛发展。至今已有超过阴离子表面活性剂之势。发展。至今已有超过阴离子表面活性剂之势。第3页，此课件共87页哦 90 90年代，表面活性剂向无毒、无公害、高效、全天然发展，年代，表面活性剂向无毒、无公害、高效、全天然发展，烷基多苷烷基多苷(APG)(APG)成为第四代最具潜力的表面活性剂成为第四代最具潜力的表面活性剂。该产品性能该产品性能优异，无毒无刺激，可完全生物降解，广泛地应用于家用洗优异，无毒无刺激，可完全生物降解，广泛地应用于家用洗涤剂、餐具洗涤剂、清洁剂、香波、浴液、化妆品等诸多产涤剂、餐具洗涤剂、清洁剂、香波、浴液、化妆品等诸多产品的生产领域，品的生产领域，第4页

5、，此课件共87页哦存在问题和差距1.我国现在是表面活性剂生产大国我国现在是表面活性剂生产大国,但不是强国但不是强国表面活性剂人均人均拥有量尽管由1994年的0.138kg/a上升到2005 年的2.3kg/a,但与世界表面活性剂强国相比,仍有较大差距,如我国表面活性剂人均拥有量是美国的1/13,不到日本的1/4。第5页，此课件共87页哦2.我国是表面活性剂我国是表面活性剂进口大国进口大国,出口小国出口小国我国每年进口大量表面活性剂,2004 年进口206565 t,用外汇31807 万美元,2005 年达231151 t,用外汇39041万美元;而出口却很少,2005 年出口73191 t,创

6、汇仅8387万美元,出口量是进口量的1/3,出口额是进口额的不到1/5。第6页，此课件共87页哦3.表面活性剂原料短缺表面活性剂原料短缺,仍需大量进口仍需大量进口4.产品和装备更新换代任务仍很繁重产品和装备更新换代任务仍很繁重大型乙氧基化装置已进口11 套,大型磺化装置进口60套5.缺乏国际竞争力缺乏国际竞争力,市场占有率低市场占有率低无跨国公司6.科研项目多科研项目多,对外公开成果少对外公开成果少,产业化更少产业化更少第7页，此课件共87页哦3.1概述概述3.1.1表面活性剂与表面张力表面活性剂与表面张力表面与界面表面与界面由于表面分子和内部分子所处状况不同，由于表面分子和内部分子所处状况不

7、同，出现很多特殊现象，称为表面现象。像：出现很多特殊现象，称为表面现象。像：荷叶上的露珠，水中的油滴等。荷叶上的露珠，水中的油滴等。产生表面张力的微观机制产生表面张力的微观机制表面张力表面张力第8页，此课件共87页哦简单介绍几个相关名词表面：凝聚体与气体之间的接触面界面：凝聚体与凝聚体之间的接触面表面张力：作用于液体表面单位长度上使表面收缩的力（mN/m）。是液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力。比如：露水总是尽可能的呈球型，而某些昆虫则利用表面张力可以漂浮在水面上。第9页，此课件共87页哦o溶质的浓度对溶剂表面张力的影响有三种：溶质的浓度对溶剂表面张力的影响有三种

8、：1）物质的加入会使溶剂表面张力略微升高，属于此类物）物质的加入会使溶剂表面张力略微升高，属于此类物质的强电解质有无机盐、酸、碱等；质的强电解质有无机盐、酸、碱等；2）物质的加入会使溶剂的表面张力逐渐下降，如低碳醇、）物质的加入会使溶剂的表面张力逐渐下降，如低碳醇、羧酸等有机化合物；羧酸等有机化合物；3）物质少量加入就会使溶剂表面张力急剧下降，但降到一）物质少量加入就会使溶剂表面张力急剧下降，但降到一定程度后，就变得很慢或几乎不下降。定程度后，就变得很慢或几乎不下降。第10页，此课件共87页哦我们把能使溶剂表面张力降低的物质称为具有表我们把能使溶剂表面张力降低的物质称为具有表面活性的物质。面活

9、性的物质。o像第三类物质那样，加入很少量就能大大降低溶像第三类物质那样，加入很少量就能大大降低溶剂的表面张力，使表面呈现活性状态的物质称为剂的表面张力，使表面呈现活性状态的物质称为表面活性剂。表面活性剂。o表面活性剂的加入不仅能明显降低表面张力，而表面活性剂的加入不仅能明显降低表面张力，而且它还具有润湿或反润湿，乳化或破乳，起泡或且它还具有润湿或反润湿，乳化或破乳，起泡或消泡，及增溶、分散等一系列作用消泡，及增溶、分散等一系列作用第11页，此课件共87页哦表面活性剂分子的结构特点表面活性剂分子的结构特点o表面活性剂分子表面活性剂分子有两种不同性质的基团所组成，一种是非有两种不同性质的基团所组成

10、，一种是非极性的亲油基团，另一种是极性的亲水基团。极性的亲油基团，另一种是极性的亲水基团。第12页，此课件共87页哦3.1.2 表面活性剂分子在表面上的定向排列表面活性剂分子在表面上的定向排列临界胶束浓度：表面活性剂离子或分子在溶液中开始形成临界胶束浓度：表面活性剂离子或分子在溶液中开始形成 CMC 胶束的最低浓度。胶束的最低浓度。第13页，此课件共87页哦3.1.3 3.1.3 表面活性剂分类表面活性剂分类第14页，此课件共87页哦两性离子型表面活性剂两性离子型表面活性剂 羧酸盐型：羧酸盐型：R-COONa 磺酸酯盐型：磺酸酯盐型：R-OSO3Na 磺酸盐型：磺酸盐型：R-SO3Na磷酸酯盐

11、型：磷酸酯盐型：R-OPO3Na伯胺盐型：伯胺盐型：R-NH2HCL仲胺盐型：仲胺盐型：R-NH(CH3)HCL叔胺盐型：叔胺盐型：R-N(CH3)2HCL季胺盐型：季胺盐型：R-N(CH3)3CL氨基酸型：氨基酸型：R-NH2CHCHCOOH甜菜碱型：甜菜碱型：RN（CH3)2CH2COO-乙二醇型：乙二醇型：R-O(CH2CH2O)nH多元醇型：多元醇型：R-COOCH2C(CH2OH)3阴离子型表面活性剂阴离子型表面活性剂阳离子型表面活性剂阳离子型表面活性剂非离子表面活性剂非离子表面活性剂第15页，此课件共87页哦3.1.4表面活性剂的物化性质表面活性剂的物化性质HLBHLB的大小表示表

12、面活性剂亲水亲油性的相对大小，的大小表示表面活性剂亲水亲油性的相对大小，HLBHLB值越大，值越大，表示该表面活性剂的亲水性越强，表示该表面活性剂的亲水性越强，HLBHLB越低，则亲油性或疏水性越强。越低，则亲油性或疏水性越强。1.HLB(亲水亲油平衡值）石蜡石蜡HLB0，油酸钾油酸钾HLB20 十二烷基硫酸酯钠十二烷基硫酸酯钠HLB40 阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂HLB在在140之间，之间，非离子表面活性剂的非离子表面活性剂的HLB在在120之间。之间。第16页，此课件共87页哦HLB值范围及其适当用途值范围及其适当用途HLB值范围应用HLB值范围应用 13消泡剂818O/W型乳化剂3

13、6W/O型乳化剂1315洗涤剂79润湿剂1518增溶剂第17页，此课件共87页哦HLB 值的确定值的确定（1）非离子型）非离子型HLB值的计算值的计算对聚乙二醇和多元醇非离子型表面活性剂对聚乙二醇和多元醇非离子型表面活性剂:第18页，此课件共87页哦例：求的HLB值解：亲水基分子量：（CH2CH2O)9=396表面活性剂分子量=616HLB=396/616*100/5=12.86对于聚乙二醇型非离子表面活性剂，上式可作如下改变：对于聚乙二醇型非离子表面活性剂，上式可作如下改变：HLB=EO/5HLB=EO/5其中其中EOEO为聚乙二醇部分及亲水基的质量为聚乙二醇部分及亲水基的质量%数数第19页

14、，此课件共87页哦对多元醇型脂肪酸酯非离子型表面活性剂对多元醇型脂肪酸酯非离子型表面活性剂:HLB=20(1-S/A)S为酯的皂化值为酯的皂化值,A为脂肪酸的酸值为脂肪酸的酸值.（由（由Griffin提出）提出）酸酸 值值:中和中和1克样品所消耗的克样品所消耗的KOH的毫克数的毫克数.皂化值皂化值:皂化皂化1克样品所消耗的克样品所消耗的KOH的毫克数的毫克数.第20页，此课件共87页哦（2）其他类型表面活性剂）其他类型表面活性剂HLB值的计算值的计算（3）混合表面活性剂）混合表面活性剂HLB值的计算值的计算mA、mB为混合表面活性剂种为混合表面活性剂种A,B组分的质量，组分的质量，HLBA,H

15、LBB为为A,B组分各自的组分各自的HLB值。值。第21页，此课件共87页哦各种基团的各种基团的HLB值值 亲水基团亲水基团 H 亲油基团亲油基团L SO4Na 38.7 -CH-0.475 COOK 21.1 CH2 0.475 COONa 19.1 CH3 0.475 N（叔胺）（叔胺）9.4 =CH-0.475 酯基酯基(失水山梨醇环失水山梨醇环)6.8 -(C3H6O)-0.15 酯基酯基 (自由自由)2.4 氧丙氧丙 烯基烯基 O 1.3 -CF2 0.870OH（失水山梨醇环）（失水山梨醇环）0.5 CF3 0.870 OH（自由）（自由）1.9 苯苯 环环 1.662 (C2H4

16、O)0.33 COOH 2.1第22页，此课件共87页哦例：求甘油硬脂酸单酯的例：求甘油硬脂酸单酯的HLB值，已知其皂化值值，已知其皂化值S161，酸值，酸值A198解1：HLB20（1161/198）3.8解2：20 C：0.475209.5 2-OH 1.923.8 1个-COO-2.4HLB=3.8+2.4+7-9.5=3.7第23页，此课件共87页哦 表面活性剂形成胶束的大小可用胶束量来描述，胶束表面活性剂形成胶束的大小可用胶束量来描述，胶束量就是构成一个胶束的分子量。量就是构成一个胶束的分子量。胶束量表面活性剂分子量胶束量表面活性剂分子量缔合度缔合度 在低温时，表面活性剂一般都很难溶

17、解。增加浓度，达到饱和态，表面在低温时，表面活性剂一般都很难溶解。增加浓度，达到饱和态，表面活性剂便会从水中析。但是，如果加热水溶液，达到某一温度时，其溶解度活性剂便会从水中析。但是，如果加热水溶液，达到某一温度时，其溶解度会突然增大。这个使会突然增大。这个使表面活性剂的溶解度突然增大的温度点，我们称为表面活性剂的溶解度突然增大的温度点，我们称为克拉夫特点，也称为临界溶解温度克拉夫特点，也称为临界溶解温度。非离子表面活性剂的这个熔点很低，。非离子表面活性剂的这个熔点很低，一般温度下看不见。而一般温度下看不见。而大多数离子型表面活性剂都有自己的克拉夫特点大多数离子型表面活性剂都有自己的克拉夫特点

18、，故它是，故它是离子型表面活件剂的特性常数。离子型表面活件剂的特性常数。2.胶束量 3.表面活性剂溶解性与温度的关系 克拉夫特点克拉夫特点第24页，此课件共87页哦 聚乙二醇型非离子表面活性剂与离子型表面活性剂相反，将其溶聚乙二醇型非离子表面活性剂与离子型表面活性剂相反，将其溶液加热，达到某一温度时，透明溶液会突然变混浊、这一温度点称为液加热，达到某一温度时，透明溶液会突然变混浊、这一温度点称为浊点。浊点。这一过程是可逆的，温度达浊点时乳浊液形成，降温时，透明这一过程是可逆的，温度达浊点时乳浊液形成，降温时，透明溶液又重新出现。溶液又重新出现。聚乙二醇型表面活性剂之所以存在浊点，是因为其亲水基

19、依靠聚聚乙二醇型表面活性剂之所以存在浊点，是因为其亲水基依靠聚乙二醇链上醚键与水形成氢键而亲水。氢键结合较松散当温度上升乙二醇链上醚键与水形成氢键而亲水。氢键结合较松散当温度上升时、分子热运动加剧，达到一定程度，氢键便断裂，溶解的表面活性时、分子热运动加剧，达到一定程度，氢键便断裂，溶解的表面活性剂析出、溶液变为乳浊液；而当温度降低至浊点之下时，氢键恢复，剂析出、溶液变为乳浊液；而当温度降低至浊点之下时，氢键恢复，溶液便又变透明。溶液便又变透明。对于应用而言，克拉夫特点是下限，而浊点是上限。对于应用而言，克拉夫特点是下限，而浊点是上限。浊点浊点第25页，此课件共87页哦3.1.5表明活性剂的主

20、要作用表明活性剂的主要作用 表面活性剂的用途极广，主要有五个方面：1.润湿作用 表面活性剂可以降低液体表面张力，改变接触角的大小，从表面活性剂可以降低液体表面张力，改变接触角的大小，从而达到所需的目的。而达到所需的目的。例如，要农药润湿带蜡的植物表面，要在农药中加表面例如，要农药润湿带蜡的植物表面，要在农药中加表面活性剂；活性剂；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，使接触角大于触角大于9090。第26页，此课件共87页哦触角：在三相交界处自固触角：在三相交界处自固-液界面经过液体内部到气液界面经过液体内部到气-液液界面的夹角叫

21、接触角，以界面的夹角叫接触角，以表示。表示。（1）=0，完全润，完全润湿，液体在固湿，液体在固 体表面铺展。体表面铺展。（2）090，液体可润湿固体，且液体可润湿固体，且越小，润湿越好。越小，润湿越好。（3）90180 液体液体不润湿固体。不润湿固体。（4）=180，完全不润湿，液体在固体表面凝成小球。，完全不润湿，液体在固体表面凝成小球。第27页，此课件共87页哦2.起泡作用 “泡”就是由液体薄膜包围着气体。有的表面活性剂和水可以形成一定强度的薄膜，包围着空气而形成泡沫，用于浮游选矿、泡沫灭火和洗涤去污等，这种活性剂称为起泡剂。也有时要使用消泡剂，在制糖、制中药过程中泡沫太多，要加入适当的表

22、面活性剂降低薄膜强度，消除气泡，防止事故。第28页，此课件共87页哦第29页，此课件共87页哦3.增溶作用 A、被增溶物进入胶束内部、被增溶物进入胶束内部B、与表明活性剂分子并列分、与表明活性剂分子并列分布布C、吸附在增溶胶束表面、吸附在增溶胶束表面D、包裹在亲水长链内、包裹在亲水长链内第30页，此课件共87页哦4.乳化作用 一种或几种液体以大于一种或几种液体以大于1010-7 7m m直径的液珠分散在另一不相混溶的直径的液珠分散在另一不相混溶的液体之中形成的液体之中形成的粗分散粗分散体系称为乳体系称为乳状液。状液。有时为了破坏乳状液需加有时为了破坏乳状液需加入另一种表面活性剂，称为入另一种表

23、面活性剂，称为破乳破乳剂剂，将乳状液中的分散相和分散，将乳状液中的分散相和分散介质分开。例如原油中需要加入介质分开。例如原油中需要加入破乳剂将油与水分开。破乳剂将油与水分开。要使它稳定存在必须加乳化要使它稳定存在必须加乳化剂。根据乳化剂结构的不同可以形剂。根据乳化剂结构的不同可以形成以水为连续相的成以水为连续相的水包油水包油乳状液乳状液(O/W)(O/W)，或以油为连续相的，或以油为连续相的油包水油包水乳乳状液状液(W/O)(W/O)。第31页，此课件共87页哦 从表面张力的角度来分析洗涤过程，那么洗涤作用与表面活性剂能从表面张力的角度来分析洗涤过程，那么洗涤作用与表面活性剂能降低表面张力密切

24、相关。降低表面张力密切相关。表面活性剂可大大降低水的表面张力，如果水的表表面活性剂可大大降低水的表面张力，如果水的表面张力降到比油污和织物的润湿临界表面张力还小时，水溶液就可以在油污和织面张力降到比油污和织物的润湿临界表面张力还小时，水溶液就可以在油污和织物表面铺展，这时油污和织物被水润湿。物表面铺展，这时油污和织物被水润湿。表面活性剂会在水与油污之间的界表面活性剂会在水与油污之间的界面上吸附，同时也在水与织物之间的固体表面上吸附。面上吸附，同时也在水与织物之间的固体表面上吸附。5.洗涤作用 第32页，此课件共87页哦阴离子表面活性剂RCOONa羧酸盐R-OSO3Na硫酸酯盐R-SO3Na磺酸

25、盐R-OPO3Na2磷酸酯盐3.2阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂第33页，此课件共87页哦3.2.1羧酸盐型羧酸盐型羧酸盐阴离子表面活性剂俗称皂类，是使用最多的表面活羧酸盐阴离子表面活性剂俗称皂类，是使用最多的表面活性剂之一。性剂之一。一、单羧酸盐一、单羧酸盐(肥皂肥皂)天然油酯与氢氧化钠进行皂化反应即形成肥皂和甘油天然油酯与氢氧化钠进行皂化反应即形成肥皂和甘油第34页，此课件共87页哦使用肥皂时应注意：酸性介质和水中的钙、镁等容易使肥皂失效。使用肥皂时应注意：酸性介质和水中的钙、镁等容易使肥皂失效。通常所用的碱多为氢氧化钠，所以一般的肥皂即钠皂，但制化通常所用的碱多为氢氧化钠，所以一般的肥

26、皂即钠皂，但制化妆用皂时也用氢氧化钾，此时不经过盐析，这种含有甘油的钾皂可在妆用皂时也用氢氧化钾，此时不经过盐析，这种含有甘油的钾皂可在比较柔和的状态下使用。比较柔和的状态下使用。作为原料油脂可以使用的有许多种，如牛油脂、椰子油、棕榈作为原料油脂可以使用的有许多种，如牛油脂、椰子油、棕榈油、米糠油、大豆油、花生油、硬化油等，其中牛脂用量最多。因油、米糠油、大豆油、花生油、硬化油等，其中牛脂用量最多。因为原料油脂的种类不同，所含的脂肪酸的种类和比例也不同，所以为原料油脂的种类不同，所含的脂肪酸的种类和比例也不同，所以生产出的肥皂性能各异。生产出的肥皂性能各异。第35页，此课件共87页哦二、多羧酸

27、皂二、多羧酸皂 多羧酸皂使多羧酸皂使用不多，较典用不多，较典型的是作润滑型的是作润滑油添加剂、防油添加剂、防锈用的烷基琥锈用的烷基琥珀酸系列产品。珀酸系列产品。第36页，此课件共87页哦三、三、N N酰基氨基酸盐酰基氨基酸盐 以氨基酸或多肽混合物等含羧基的化合物与油酰氯缩合制以氨基酸或多肽混合物等含羧基的化合物与油酰氯缩合制得羧酸盐表面活性剂。得羧酸盐表面活性剂。前者代表品种为梅迪兰前者代表品种为梅迪兰(Mediahn)即即N酰基肌氨酸钠，酰基肌氨酸钠，是配制高品质低刺激个人卫生用品的理想原料，目前在国外已得是配制高品质低刺激个人卫生用品的理想原料，目前在国外已得到广泛应用，外商正以高于原料价

28、数倍的价格向我国推销此品，到广泛应用，外商正以高于原料价数倍的价格向我国推销此品，国内已有厂家选用中亚石化公司代理的美国国内已有厂家选用中亚石化公司代理的美国Hamposyl产品，产品，用于牙膏和其它个人卫生用品中。国内现在研究开发该品的单位有十用于牙膏和其它个人卫生用品中。国内现在研究开发该品的单位有十余家，目前虽已在实验室建立了中间体及终产品的分析方法，但由于余家，目前虽已在实验室建立了中间体及终产品的分析方法，但由于设备等问题，合成工艺尚待完善。设备等问题，合成工艺尚待完善。第37页，此课件共87页哦其合成原理如下其合成原理如下:酰基氨基酸酰基氨基酸氨基酸氨基酸第38页，此课件共87页哦

29、 由多肽混合物与油酰氯缩合可得重要的由多肽混合物与油酰氯缩合可得重要的纺织染整助剂纺织染整助剂 Lamepon A(雷米邦雷米邦A)，这种表面活性剂在碱性和中性溶液这种表面活性剂在碱性和中性溶液中稳定，对皮肤无刺激，适于配制化妆品及洗发护发香波，也中稳定，对皮肤无刺激，适于配制化妆品及洗发护发香波，也适于洗涤蛋白质类纤维如丝毛织品，洗后柔软有光泽并富有弹适于洗涤蛋白质类纤维如丝毛织品，洗后柔软有光泽并富有弹性。多肽混合物性。多肽混合物“一般由皮屑、禽毛、豆饼等经加压碱性水一般由皮屑、禽毛、豆饼等经加压碱性水解制得。解制得。”60碱性碱性第39页，此课件共87页哦四、聚醚羧酸盐四、聚醚羧酸盐由醇

30、醚与氯乙酸或羟乙酸缩合后经由醇醚与氯乙酸或羟乙酸缩合后经NaOH中和制醇醚羧酸盐（中和制醇醚羧酸盐（AEC)由于由于AEC分子中含有一定数量的醚键及羧基，因而它兼具有非分子中含有一定数量的醚键及羧基，因而它兼具有非离子与阴离子表面活性剂双重性质。离子与阴离子表面活性剂双重性质。除具有较强的发泡性、去除具有较强的发泡性、去污性和渗透性，还具有优良的抗硬水性。目前该产品在法国、日污性和渗透性，还具有优良的抗硬水性。目前该产品在法国、日本及我国均有工业化生产，并已在日用化工、纺织印染、皮革化本及我国均有工业化生产，并已在日用化工、纺织印染、皮革化纤等领域有所应用，主要缺点是合成成本较高。纤等领域有所

31、应用，主要缺点是合成成本较高。第40页，此课件共87页哦3.2.23.2.2硫酸酯盐型硫酸酯盐型 高级醇及其他含高级醇及其他含OHOH的化合物的化合物均可均可硫酸化生成硫酸酯。硫酸化生成硫酸酯。含双键的烯烃含双键的烯烃也可也可硫酸化生成硫酸酯，硫酸化生成硫酸酯，经中和后即得到各经中和后即得到各种硫酸酯盐型表面种硫酸酯盐型表面活性剂活性剂第41页，此课件共87页哦高级醇硫酸酯盐也称为伯烷基硫酸酯盐高级醇硫酸酯盐也称为伯烷基硫酸酯盐(AS)(AS)。它具。它具有良好的洗净力、乳化力，泡沫丰富，易于生物降解、有良好的洗净力、乳化力，泡沫丰富，易于生物降解、其水溶性和去污力均比肥皂好，又由于溶液呈中性

32、，其水溶性和去污力均比肥皂好，又由于溶液呈中性，不损织物，且在硬水中不像肥皂产生沉淀，固而广泛不损织物，且在硬水中不像肥皂产生沉淀，固而广泛应用于家庭及工业洗涤剂，还用于香波、化妆品等。应用于家庭及工业洗涤剂，还用于香波、化妆品等。其缺点是亲水基和亲油基由酯键相连接。与磺酸盐型表面活性剂比较，热稳定性较差，在强酸或强碱介质中易于水解。高级醇硫酸酯盐作洗涤剂时会受硬水影响而降低效能，需添加相当量的螯合剂才行。第42页，此课件共87页哦1 1原料制备（高级醇）原料制备（高级醇）（2）动植物蜡中提取高级醇）动植物蜡中提取高级醇（3）利用脂肪酸工业副产的二级不皂化物提取高级醇。）利用脂肪酸工业副产的二

33、级不皂化物提取高级醇。（4）齐格勒法制备高级醇）齐格勒法制备高级醇（1）脂肪酸、脂肪酸酯还原生产高级醇）脂肪酸、脂肪酸酯还原生产高级醇第43页，此课件共87页哦（5）羰基合成法制高级醇）羰基合成法制高级醇（6）液蜡氧化制）液蜡氧化制仲醇仲醇第44页，此课件共87页哦2 2、高级醇硫酸化、高级醇硫酸化高级醇硫酸化所用硫酸化剂主要有：高级醇硫酸化所用硫酸化剂主要有：浓硫酸、发烟硫酸、三氧化硫、氯磺酸和氨基磺酸浓硫酸、发烟硫酸、三氧化硫、氯磺酸和氨基磺酸等。等。第45页，此课件共87页哦第46页，此课件共87页哦3.2.3磺酸盐型阴离子表面活性剂磺酸盐型阴离子表面活性剂同硫酸酯盐型阴离子表面活性剂相

34、比，磺酸盐型阴离子表面同硫酸酯盐型阴离子表面活性剂相比，磺酸盐型阴离子表面活性剂由活性剂由C-S键相连，因而对酸、热等更稳定。键相连，因而对酸、热等更稳定。哪个是硫酸酯盐，哪个是磺酸盐？哪个是硫酸酯盐，哪个是磺酸盐？第47页，此课件共87页哦o磺酸盐由于磺基硫原子与碳原子直接相连，较硫酸酯盐更稳定，磺酸盐由于磺基硫原子与碳原子直接相连，较硫酸酯盐更稳定，在酸性溶液中不发生水解，加热时也不易分解。广泛应用于洗在酸性溶液中不发生水解，加热时也不易分解。广泛应用于洗涤、染色、纺织行业也常用作渗透剂、润湿剂、防锈剂等工涤、染色、纺织行业也常用作渗透剂、润湿剂、防锈剂等工业助剂。业助剂。o烷基苯磺酸盐是

35、阴离于表面活性剂中最重要的一个品种，烷基苯磺酸盐是阴离于表面活性剂中最重要的一个品种，产品占阴离子表面活性剂生产总量的产品占阴离子表面活性剂生产总量的90左有。其中烷基左有。其中烷基苯磺酸钠是我国洗涤剂活性物的主要成分，洗涤性能优良，去苯磺酸钠是我国洗涤剂活性物的主要成分，洗涤性能优良，去污力强，泡沫稳定性及起泡力均良好。污力强，泡沫稳定性及起泡力均良好。一、烷基苯磺酸盐一、烷基苯磺酸盐 二、烷基磺酸盐型二、烷基磺酸盐型第48页，此课件共87页哦烷基苯磺酸钠性能与用途：o黄色油状体，经纯化可以形成六角形或斜方形薄片状结晶，具有微毒性；o对水硬度较敏感；o不易氧化；o起泡力强，去污力高，第49页

36、，此课件共87页哦优点：烷基苯磺酸钠易与各种助剂复配，成本较低，合成工艺成熟，应用领域广泛，是非常出色的表面活性剂。烷基苯磺酸钠对颗粒污垢，蛋白污垢和油性污垢有显着的去污效果，对天然纤维上颗粒污垢的洗涤作用尤佳，去污力随洗涤温度的升高而增强，对蛋白污垢的作用高于非离子表面活性剂，且泡沫丰富。第50页，此课件共87页哦o耐硬水较差：去污性能可随水的硬度而降低，因此以其为主活性剂的洗涤剂必须与适量整合 剂配用。o脱脂力较强：手洗时对皮肤有一定的刺激性，洗后衣服手感较差，宜用阳离子表面活性剂作柔软剂漂洗。为了获得更好的综合洗涤效果，LAS(直链烷基苯磺酸钠)常与AEO(脂肪醇聚氧乙烯醚)等非离子表面

37、活性剂复配使用。缺点：缺点：第51页，此课件共87页哦3.2.4 磷酸酯盐型阴离子表面活性剂磷酸酯盐型阴离子表面活性剂一、高级醇磷酸酯盐一、高级醇磷酸酯盐二、聚氧乙烯醚磷酸酯盐二、聚氧乙烯醚磷酸酯盐第52页，此课件共87页哦o具有优良的抗静电、乳化、防锈和分散性能。具有优良的抗静电、乳化、防锈和分散性能。o用于纺织、化工、国防、金属加工和轻工等。用于纺织、化工、国防、金属加工和轻工等。3.2.4 磷酸酯盐型阴离子表面活性剂磷酸酯盐型阴离子表面活性剂第53页，此课件共87页哦3.3 阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂1928年，阳离子表面活性剂开始应用，当时用作杀菌剂。年，阳离子表面活性剂开始应用

38、，当时用作杀菌剂。20世纪世纪60年代有了较大的增长，应用范围也日益扩大。例如，可年代有了较大的增长，应用范围也日益扩大。例如，可用作天然或合成纤维的柔软剂、抗静电剂和纺织助染剂。用作天然或合成纤维的柔软剂、抗静电剂和纺织助染剂。使用阳离子表面活性剂时应注意，它不能与肥皂或其他阴离子表面使用阳离子表面活性剂时应注意，它不能与肥皂或其他阴离子表面活性剂共用，否则会引起阳离子活性物沉淀失效。活性剂共用，否则会引起阳离子活性物沉淀失效。第54页，此课件共87页哦阳离子表面活性剂品阳离子表面活性剂品种很多，工业上常用的都种很多，工业上常用的都是含氮化合物。主要包括是含氮化合物。主要包括两类：胺盐和季铵

39、盐。胺两类：胺盐和季铵盐。胺盐包括伯、仲、叔胺盐。盐包括伯、仲、叔胺盐。胺盐类和季铵盐类胺盐类和季铵盐类阳离子表面活性剂在制阳离子表面活性剂在制法和性质上差别很大。法和性质上差别很大。胺盐可由相应伯、仲、胺盐可由相应伯、仲、叔胺用酸简单中和即可。叔胺用酸简单中和即可。而季铵盐一般需要由叔而季铵盐一般需要由叔胺与烷基化剂反应才能胺与烷基化剂反应才能制备，反应较难进行。制备，反应较难进行。R-NH2HCl伯胺盐 CH3|R-N-HCl仲胺盐|H CH3|R-N+-CH3Cl-季铵盐|CH3 CH3|R-N-HCl叔胺盐|CH3其它含氮等的有机衍生物胺胺盐盐型型一、一、阳离子表面活性剂的分类阳离子表

40、面活性剂的分类第55页，此课件共87页哦R-NH2HCl伯胺盐 CH3|R-N-HCl仲胺盐|H CH3|R-N-HCl叔胺盐|CH3胺盐型胺盐型该类产物是该类产物是弱酸的盐弱酸的盐，在酸性条件下具有表面活性，在酸性条件下具有表面活性，在在碱性条件下碱性条件下，胺游离出来而失去表面活性，胺游离出来而失去表面活性，因面使它的使用因面使它的使用受到限制受到限制。无杀菌能力无杀菌能力纤维柔软剂纤维柔软剂匀染剂匀染剂浮选剂浮选剂第56页，此课件共87页哦o胺盐型阳离子表面活性剂水溶性较小，在胺盐型阳离子表面活性剂水溶性较小，在酸性酸性介质中较稳介质中较稳定；在中性、碱性介质中会发生水解析出胺，通常只适

41、合定；在中性、碱性介质中会发生水解析出胺，通常只适合作纤维柔软剂，不适合作作纤维柔软剂，不适合作洗涤剂洗涤剂。o一般阳离子表面活性剂去污力较差，因此通常不用阳离子一般阳离子表面活性剂去污力较差，因此通常不用阳离子表面活性剂作洗涤剂。但在特殊的清洗剂中如表面活性剂作洗涤剂。但在特殊的清洗剂中如杀菌消毒洗杀菌消毒洗涤剂涤剂中会加入阳离子特别是季铵盐型阳离子表面活性剂中会加入阳离子特别是季铵盐型阳离子表面活性剂。第57页，此课件共87页哦季铵盐型季铵盐型 R1|R2-N+-CH3 X-季铵盐|R3季季铵铵盐与胺盐不同，它在碱性和酸性介质中都能溶解，且盐与胺盐不同，它在碱性和酸性介质中都能溶解，且离解

42、为带正电荷的表面活性离子。离解为带正电荷的表面活性离子。季季铵铵盐盐洗涤能力差，洗涤能力差，但杀菌能力强，但杀菌能力强，在阳离子表面活性剂中的在阳离子表面活性剂中的地位最为重要，产量也最大。地位最为重要，产量也最大。第58页，此课件共87页哦o季铵盐型季铵盐型阳离子表面活性剂是产量高、应用广的阳离子表面阳离子表面活性剂是产量高、应用广的阳离子表面活性剂。一般由叔胺与醇、卤代烃、硫酸二甲酯等烃基化试活性剂。一般由叔胺与醇、卤代烃、硫酸二甲酯等烃基化试剂反应制得。剂反应制得。o季铵盐阳离子表面活性剂水溶性好，既耐酸又耐碱且大多数具季铵盐阳离子表面活性剂水溶性好，既耐酸又耐碱且大多数具有杀菌作用。由

43、于大部分纤维表面带负电，用季铵盐阳离子表有杀菌作用。由于大部分纤维表面带负电，用季铵盐阳离子表面活性剂可中和其电荷，因此有较好的面活性剂可中和其电荷，因此有较好的抗静电作用抗静电作用。它们能在。它们能在纤维表面形成疏水油膜，降低纤维的摩擦系数使之具有柔软、平纤维表面形成疏水油膜，降低纤维的摩擦系数使之具有柔软、平滑的效果所以可作滑的效果所以可作柔软剂柔软剂。这种表面活性剂除可作抗静电剂柔。这种表面活性剂除可作抗静电剂柔软剂外，还可作护发产品中的软剂外，还可作护发产品中的头发定型调理剂头发定型调理剂，纺织工业中，纺织工业中的的匀染固色剂匀染固色剂。但它有。但它有使机械生锈使机械生锈的缺点，价格也

44、较贵。在清的缺点，价格也较贵。在清洗剂中常与非离子表面活性剂复配成杀菌、消毒清洗剂洗剂中常与非离子表面活性剂复配成杀菌、消毒清洗剂。常见常见的阳离子表面活性剂见表的阳离子表面活性剂见表37。第59页，此课件共87页哦第60页，此课件共87页哦第61页，此课件共87页哦o 季铵盐是阳离子表面活性剂中最重要的一类，在工业季铵盐是阳离子表面活性剂中最重要的一类，在工业上有着重要的应用价值。由于其结构性质等方面的优势，上有着重要的应用价值。由于其结构性质等方面的优势，如亲水基的强碱性结构，对介质如亲水基的强碱性结构，对介质pH值的强适应能力，以值的强适应能力，以及与其它表面活性剂的强配伍性等，因此一些

45、著名的阳离及与其它表面活性剂的强配伍性等，因此一些著名的阳离子产品均为季铵盐。子产品均为季铵盐。二、季铵盐型阳离子表面活性剂二、季铵盐型阳离子表面活性剂第62页，此课件共87页哦1、常用的季铵盐合成方法、常用的季铵盐合成方法（1）从伯、仲、叔胺制取季铵盐制备工艺）从伯、仲、叔胺制取季铵盐制备工艺第63页，此课件共87页哦o 这是一种应用最广的方法。反应在极性溶剂这是一种应用最广的方法。反应在极性溶剂(如水或如水或酒精酒精)中进行得较为迅速。高产率，必须保证反应中进行得较为迅速。高产率，必须保证反应物不呈酸性，因此要加入物不呈酸性，因此要加入Na2CO3或或K2CO3。第64页，此课件共87页哦

46、（2）低级叔胺与卤代烷反应）低级叔胺与卤代烷反应第65页，此课件共87页哦o当烷基为十二碳时，便是十二烷基二甲基苄基氯化铵，国内商品名为当烷基为十二碳时，便是十二烷基二甲基苄基氯化铵，国内商品名为“洁而灭洁而灭”，又叫又叫1227阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂。它易溶于水，呈现透明液体状，对皮肤无刺激、无。它易溶于水，呈现透明液体状，对皮肤无刺激、无毒、不腐蚀金属，是一种十分重要的消毒杀菌剂毒、不腐蚀金属，是一种十分重要的消毒杀菌剂.使用时配制成使用时配制成20%的水溶液，主的水溶液，主要用于外科手术器械，创伤的消毒杀菌和养蚕的杀菌。除此之外，也可用作聚丙烯腈染要用于外科手术器械，创伤的消毒

47、杀菌和养蚕的杀菌。除此之外，也可用作聚丙烯腈染色的缓染剂。色的缓染剂。o当烷基为十二烷基、阴离子为溴化物时，即为当烷基为十二烷基、阴离子为溴化物时，即为“新洁而灭新洁而灭”(十二十二烷基二甲基苄基季铵溴化物烷基二甲基苄基季铵溴化物)。这是一种很强的阳离子杀菌剂，在我国。这是一种很强的阳离子杀菌剂，在我国使用比较普遍。应用时如渗入少许非离子活性物，如壬基酚聚氧乙烯使用比较普遍。应用时如渗入少许非离子活性物，如壬基酚聚氧乙烯醚或胺的氧化物，杀菌作用将更强。醚或胺的氧化物，杀菌作用将更强。第66页，此课件共87页哦2、含杂原子的季铵盐合成含杂原子的季铵盐合成（1）含氧原子含氧原子含酰氨基的含酰氨基的

48、含醚基的含醚基的（2）含氮原子）含氮原子（3）含硫原子）含硫原子特点：特点：是亲水的季铵阳离子是亲水的季铵阳离子与烷基疏水基是通过与烷基疏水基是通过酰胺键、酰胺键、酯键、醚键或硫醚酯键、醚键或硫醚等基团相等基团相连接连接C17H33C-NHCH2CH2N+CH3.CH3SO4-所以又叫做所以又叫做间接连接型间接连接型阳离子表面活性剂。阳离子表面活性剂。第67页，此课件共87页哦3.4 3.4 两性离子表面活性剂两性离子表面活性剂两性离子表面活性剂，即不同于阳离子表面活性剂，也不同两性离子表面活性剂，即不同于阳离子表面活性剂，也不同于阴离子表面活性剂，具有很多优异的性能。于阴离子表面活性剂，具有

49、很多优异的性能。去污力好、起泡和乳化能力强，耐硬水好，对酸碱和各种金去污力好、起泡和乳化能力强，耐硬水好，对酸碱和各种金属离子都稳定，毒性和皮肤刺激性小，生物降解性好，并具有抗属离子都稳定，毒性和皮肤刺激性小，生物降解性好，并具有抗静电和杀菌等特殊性质。静电和杀菌等特殊性质。其应用范围正在不断扩大，特别是在抗静电、纤维柔软、特种其应用范围正在不断扩大，特别是在抗静电、纤维柔软、特种洗涤剂和香波化妆品等领域发挥愈来愈重要的作用。洗涤剂和香波化妆品等领域发挥愈来愈重要的作用。第68页，此课件共87页哦两性表面活性剂是指在同一分子结构中有可能同时存在两性表面活性剂是指在同一分子结构中有可能同时存在被

50、桥链（碳氢链，碳氟链等）连接的一个或多个正、负电荷中被桥链（碳氢链，碳氟链等）连接的一个或多个正、负电荷中心（或偶极中心）的表面活性剂。心（或偶极中心）的表面活性剂。正电荷中心可以是正电荷中心可以是N、P、S，最常见的是，最常见的是N。负电荷中心可。负电荷中心可以是羧酸基（以是羧酸基（COO-），磺酸基），磺酸基(SO3-)，硫酸基（，硫酸基（OSO3-），），亚硫酸（亚硫酸（OSO2-）基，磷酸基（）基，磷酸基（OPO3H-）等，甚至可以负载）等，甚至可以负载在氧原子上（在氧原子上（O-）。）。第69页，此课件共87页哦一、两性离子表面活性剂分类一、两性离子表面活性剂分类R-N+HCH2-C