六章-表面活性剂课件.ppt

1、 冰淇淋冰淇淋是我们最喜爱的食物；有了是我们最喜爱的食物；有了化妆品化妆品我们的生活也变得如此美好。若没有表面活性我们的生活也变得如此美好。若没有表面活性剂，这两样东西都不会有。这真是太可悲了。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。面活性剂，人也没有了。英国著名界面化学家英国著名界面化学家Ckint指甲油指甲油香香 水水6.16.1表面活性剂的定义、应用和发表面活性剂的定义、应用和发展趋势展趋势图图1 荷叶上的水

2、珠的表面张力作用现象荷叶上的水珠的表面张力作用现象6.1.36.1.3表面活性剂的发展趋势表面活性剂的发展趋势非极性烃链（疏水）非极性烃链（疏水）极性基团（亲水）极性基团（亲水）H2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COHCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CO硬脂酸硬脂酸阴离子表面活性剂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按离子类型按离子类型6.2.2 6.2.2 表面活性剂的分类表面活性剂的分类阳离子表面活性剂R-NH2HCl伯胺盐 CH3|R-N-HCl仲

3、胺盐|H CH3|R-N-HCl叔胺盐|CH3 CH3|R-N+-CH3Cl-季胺盐|CH3两性表面活性剂R-N+HCH2-CH2COO-H 氨基酸型 CH3|R-N+-CH2COO-H 甜菜碱型|CH3R-(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(1)脂肪醇脂肪醇聚氧乙烯醚聚氧乙烯醚 R-O-(CH2CH2O)nH(2)俗称平平加系列，具良好湿润性能俗称平平加系列，具良好湿润性能(2)烷基酚聚氧乙

4、烯醚烷基酚聚氧乙烯醚 R-(C6H4)-O(C2H4O)nH 俗称俗称 OP系列，化学性质稳定，抗氧化性能强系列，化学性质稳定，抗氧化性能强(4)多元醇型多元醇型 主要是失水山梨醇的脂肪酸酯及其聚主要是失水山梨醇的脂肪酸酯及其聚氧乙烯加成物氧乙烯加成物Span类类 及及 Tween类类表面活性剂即表面活性剂即属此类；具有属此类；具有低毒低毒的特点，广泛用于医药工业、的特点，广泛用于医药工业、食品工业以及生化实验食品工业以及生化实验(3)聚氧乙烯烷基酰胺聚氧乙烯烷基酰胺 R-CONH(C2H4O)nH 常用作起泡剂、增粘剂常用作起泡剂、增粘剂 OOHOHOOHCORSpanOOO(C2H4O)y

5、HOO(C2H4O)zHCORH(OC2H4)xTween6.3表面活性剂的基本性质和应用表面活性剂的基本性质和应用（a）是极稀溶液，界面上没聚集很多的表面是极稀溶液，界面上没聚集很多的表面活性剂，空气和水直接接触，水的表面张力活性剂，空气和水直接接触，水的表面张力下降不多，接近于纯水的状态。下降不多，接近于纯水的状态。b）浓度相对升高，很快地聚集到水表面上，）浓度相对升高，很快地聚集到水表面上，即表面吸附量大为增加、空气和水的接触相即表面吸附量大为增加、空气和水的接触相对减少，水表面张力下降对减少，水表面张力下降（c c）表面活性剂浓度逐渐升高，表面活性剂毫无间隙表面活性剂浓度逐渐升高，表面

6、活性剂毫无间隙地密集于液面上，形成了单分子吸附膜。空气与水处地密集于液面上，形成了单分子吸附膜。空气与水处于完全隔离状态，表面吸附达饱和。在溶液内部，增于完全隔离状态，表面吸附达饱和。在溶液内部，增加表面活性剂加表面活性剂,先是三三两两以疏水基互相靠拢，形成先是三三两两以疏水基互相靠拢，形成球形胶束的最初形式。水表面张力急剧下降。球形胶束的最初形式。水表面张力急剧下降。胶束的形成胶束的形成 两亲分子溶解在水中达一定浓度时，其非极两亲分子溶解在水中达一定浓度时，其非极性部分会性部分会互相吸引互相吸引，从而使得分子自发形成，从而使得分子自发形成有有序的聚集体序的聚集体，使憎水基向里、亲水基向外，减

7、，使憎水基向里、亲水基向外，减小了憎水基与水分子的接触，使体系能量下降，小了憎水基与水分子的接触，使体系能量下降，这种多分子有序聚集体称为胶束。这种多分子有序聚集体称为胶束。胶束胶束胶束结构示意图胶束结构示意图可以利用测定可以利用测定表面张力，电表面张力，电导率等方法达导率等方法达到测定临界胶到测定临界胶束浓度目的束浓度目的;表面活性表面活性剂 水 溶 液 其剂 水 溶 液 其浓 度 只 有 稍浓 度 只 有 稍高于其高于其CMC值 时，才 能值 时，才 能充 分 显 示 其充 分 显 示 其作用。作用。CMCGriffinGriffin提出了用一个相对的值即提出了用一个相对的值即HLBHLB

8、值来衡量表面活性物值来衡量表面活性物质的亲水性。质的亲水性。对非离子型的表面活性剂，对非离子型的表面活性剂，HLBHLB的计算公式为：的计算公式为：HLBHLB值值=亲亲水基质量水基质量亲水基质量亲水基质量+憎水基质量憎水基质量2020 石蜡无亲水基，所以石蜡无亲水基，所以HLB=0HLB=0 聚乙二醇，全部是亲水基，聚乙二醇，全部是亲水基，HLB=20HLB=20。其余非离子型表面活性剂的其余非离子型表面活性剂的HLBHLB值介于值介于0 02020之间。之间。在在表面活性剂的应用中，需根据不同目的选择具备适当表面活性剂的应用中，需根据不同目的选择具备适当亲水亲油性的表面活性剂亲水亲油性的表

9、面活性剂 表面活性剂的用途极广，主要有表面活性剂的用途极广，主要有四四个方面：个方面：2.2.润湿作用润湿作用 4.4.浮选作用浮选作用 3.3.乳化作用乳化作用1.1.洗涤作用洗涤作用 洗涤剂中通常要加入多种辅助成分，增加对被洗涤剂中通常要加入多种辅助成分，增加对被清洗物体的润湿作用，又要有起泡、增白、占清洗物体的润湿作用，又要有起泡、增白、占领清洁表面不被再次污染等功能。领清洁表面不被再次污染等功能。1.1.洗涤和去污作用洗涤和去污作用 洗涤体系是复杂的多相分散体系，洗涤体系是复杂的多相分散体系，润湿、渗透、润湿、渗透、吸附、乳化、分散、增溶、解吸、起泡吸附、乳化、分散、增溶、解吸、起泡等

10、等的物等等的物理的化学的过程理的化学的过程加入表面活性剂后，加入表面活性剂后，憎水基团朝向织物表憎水基团朝向织物表面和吸附在污垢上，面和吸附在污垢上，使污垢逐步脱离表面。使污垢逐步脱离表面。污垢悬在水中或随泡污垢悬在水中或随泡沫浮到水面后被去除，沫浮到水面后被去除，洁净表面被活性剂分洁净表面被活性剂分子占领。子占领。其中占主要成分的表面活性剂的去污过程可用其中占主要成分的表面活性剂的去污过程可用示意图说明：示意图说明：作为一良好的洗涤剂应具备如下条件：作为一良好的洗涤剂应具备如下条件：良好的润湿性能以使洗涤剂能与待清洁的良好的润湿性能以使洗涤剂能与待清洁的表面紧密地接触表面紧密地接触 具有将油

11、垢移入本体溶液的能力。具有将油垢移入本体溶液的能力。具有溶解或分散已被移去的油垢防止其重具有溶解或分散已被移去的油垢防止其重新沉积于固体表面或形成浮垢的能力。新沉积于固体表面或形成浮垢的能力。表面活性剂在洗涤剂中具有两个基本表面活性剂在洗涤剂中具有两个基本作用：作用：一一 降低污垢与物体表面的结合力，具有降低污垢与物体表面的结合力，具有促使污垢脱离物体表面的能力；促使污垢脱离物体表面的能力；二二 具有防止污垢再沉积的功能。具有防止污垢再沉积的功能。表面活性剂在洗涤剂中的应用表面活性剂在洗涤剂中的应用（二）（二）润湿作用润湿作用润湿是固体表面的一种流体被另一种流体所取代的过程润湿是固体表面的一种

12、流体被另一种流体所取代的过程接触角的示意图：这种借助表面活性剂来润湿物体的作用叫这种借助表面活性剂来润湿物体的作用叫润湿作用润湿作用在固体表面发生定向吸附在固体表面发生定向吸附这种能使液体湿润或能加速固体表面湿润的表这种能使液体湿润或能加速固体表面湿润的表面活性剂叫做湿润剂面活性剂叫做湿润剂润湿方面的应用润湿方面的应用1 矿物的泡沫浮选矿物的泡沫浮选2 金属的防锈、缓蚀金属的防锈、缓蚀3 织物的防水、防油处理织物的防水、防油处理4 农药中的应用农药中的应用（三）乳化作用（三）乳化作用一种或多种液体以微滴状分散一种或多种液体以微滴状分散到另一种不相混溶的液体中所到另一种不相混溶的液体中所形成的多

13、相分散体系，称为乳形成的多相分散体系，称为乳状液。这种形成乳状液的过程状液。这种形成乳状液的过程称为乳化。称为乳化。分散相分散相(内相、不连续相内相、不连续相)分散介质分散介质(外相、连续相外相、连续相)水相水相/油相油相液珠大小液珠大小/m乳液外观乳液外观10.110.050.10.05乳白色乳状液乳白色乳状液蓝白色乳状液蓝白色乳状液灰色半透明液灰色半透明液透明液透明液改善改善水水蛋白质蛋白质脂肪脂肪糖类糖类乳化剂乳化剂水水蛋白质蛋白质脂肪脂肪糖类糖类乳化剂乳化剂乳化现象乳化现象油油水水乳乳化化剂剂乳乳化化液液油油水水乳化的应用乳化的应用农药生产、金属加工、沥青乳化农药生产、金属加工、沥青乳

14、化食品、化妆品食品、化妆品原油开采原油开采浮游选矿的原理图浮游选矿的原理图 选择合适的捕集剂，使选择合适的捕集剂，使它的亲水基团只吸在它的亲水基团只吸在矿砂矿砂的表面，憎水基朝向水。的表面，憎水基朝向水。当矿砂表面有当矿砂表面有5%被被捕集剂覆盖时，就使表捕集剂覆盖时，就使表面产生憎水性，它会附面产生憎水性，它会附在气泡上一起升到液面，在气泡上一起升到液面，便于收集。便于收集。气泡的作用气泡的作用矿物泡沫浮选矿物泡沫浮选6.4 阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂 它们在整个表面活性剂生产中占有较它们在整个表面活性剂生产中占有较大的比重，世界表面活性剂总产量的大的比重，世界表面活性剂总产量的40%

15、属属于这一类。于这一类。亲水性基团是阴离子的表面活性剂叫亲水性基团是阴离子的表面活性剂叫阴离子型表面活性剂。阴离子型表面活性剂。磺酸盐型阴离子表面活性剂磺酸盐型阴离子表面活性剂 6.4.1 十二烷基苯磺酸钠十二烷基苯磺酸钠简称简称LAS，是一种黄色油状液体，经纯化后可形成六，是一种黄色油状液体，经纯化后可形成六角形或斜方型薄片状结晶。理想的角形或斜方型薄片状结晶。理想的LAS结构应该是结构应该是C10C14的直链烷基，苯环在烷基的第三或第四个碳的直链烷基，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。原子上连接，亲水基为苯环对位单磺酸基团。LAS溶于水后呈中性，对水的硬度较

16、敏感，对酸溶于水后呈中性，对水的硬度较敏感，对酸碱水解的稳定性好，不易氧化。碱水解的稳定性好，不易氧化。表面活性作用表现为起泡能力强、去污能力高，表面活性作用表现为起泡能力强、去污能力高，易与各种助剂复配，兼容性好，且成本较低，合成易与各种助剂复配，兼容性好，且成本较低，合成工艺成熟，因此应用领域广泛。工艺成熟，因此应用领域广泛。合成方法：合成方法：三氧化硫磺化法三氧化硫磺化法反应原理：反应原理：对设备加工精度及材质均有较高要求，设备对设备加工精度及材质均有较高要求，设备庞杂，造价均在几百万元以上，一般中小型庞杂，造价均在几百万元以上，一般中小型企业和乡镇企业难以实现。企业和乡镇企业难以实现。

17、发烟硫酸磺化法发烟硫酸磺化法以发烟硫酸作为磺化剂与烷基苯反应如下：以发烟硫酸作为磺化剂与烷基苯反应如下：与三氧化硫磺化相比，发烟硫酸磺化反应速率与三氧化硫磺化相比，发烟硫酸磺化反应速率较易控制，反应放热量也较小，但由于反应过较易控制，反应放热量也较小，但由于反应过程同时生成大量废酸，故生产成本偏高。程同时生成大量废酸，故生产成本偏高。6.4.2脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠简称简称AES，淡黄色至无色黏稠液体、活性物含量，淡黄色至无色黏稠液体、活性物含量一般为一般为70，未硫酸化物含量小于，未硫酸化物含量小于2，硫酸钠，硫酸钠含量小于含量小于2，pH值在值在78.5之间，总生物降

18、解之间，总生物降解度大于度大于90，无毒。，无毒。硫酸酯盐硫酸酯盐 AES在碱性介质中是稳定的，在酸性介质中在碱性介质中是稳定的，在酸性介质中容易水解，在中性介质中，由于自动催化作用，容易水解，在中性介质中，由于自动催化作用，也会引发水解反应，磷酸盐或柠檬酸盐缓冲剂，也会引发水解反应，磷酸盐或柠檬酸盐缓冲剂，防止水解。防止水解。AES在碱性介质中是稳定的，易于配成透在碱性介质中是稳定的，易于配成透明溶液；且其丝毫不会受到水硬度的影响，具明溶液；且其丝毫不会受到水硬度的影响，具备了优异的抗钙镁离子作用的能力。售价低，备了优异的抗钙镁离子作用的能力。售价低，去污能力、润湿性、乳化性、钙皂分散性及增

19、去污能力、润湿性、乳化性、钙皂分散性及增溶性等方面都较强，溶性等方面都较强，因此，因此，AES在近二十粘中以惊人的速度迅在近二十粘中以惊人的速度迅猛增长，成为阴离子表面活性剂中发展最快的猛增长，成为阴离子表面活性剂中发展最快的一个品种。据统计，一个品种。据统计，19661980年美国年美国AES产产量增长了近量增长了近70倍。在我国情况也基本如此。倍。在我国情况也基本如此。AES的最主要应用是与的最主要应用是与LAS复配成复配成产轻垢型液体洗涤剂，如丝毛清洁剂和产轻垢型液体洗涤剂，如丝毛清洁剂和餐具清洁剂、洗手液等。此时，餐具清洁剂、洗手液等。此时，AES与与LAS复配在泡沫性、去污性及溶液粘

20、度复配在泡沫性、去污性及溶液粘度等方面均有一定的协同作用。等方面均有一定的协同作用。6.4.3十二烷基硫酸钠十二烷基硫酸钠脂肪醇硫酸钠，简称脂肪醇硫酸钠，简称K12白色至微黄色粉末，微有特殊气体，易溶白色至微黄色粉末，微有特殊气体，易溶于水，起泡力强，有优良的乳化能力可作于水，起泡力强，有优良的乳化能力可作为发泡剂用。为发泡剂用。CH3(CH2)11OSO3Na，肥皂脂肪酸盐肥皂脂肪酸盐(钠盐为多钠盐为多)，是一种最古，是一种最古老的表面活性剂，现在仍大量应用于日常生活和老的表面活性剂，现在仍大量应用于日常生活和生产中。肥皂比较容易制造，油脂与碱作用即生生产中。肥皂比较容易制造，油脂与碱作用即

21、生成脂肪酸钠与甘油。成脂肪酸钠与甘油。6.4.4羧酸盐型阴离子表面活性剂羧酸盐型阴离子表面活性剂(RCOONa)洗涤用的钠皂为硬质肥皂，钾皂为软质肥皂，其洗涤用的钠皂为硬质肥皂，钾皂为软质肥皂，其它二价和三价金属盐为不溶性肥皂，它二价和三价金属盐为不溶性肥皂，pH 7时生成不时生成不溶性游离脂肪酸。所以，肥皂这类表面活性剂溶性游离脂肪酸。所以，肥皂这类表面活性剂不适用不适用于硬水、酸性溶液和海水于硬水、酸性溶液和海水。肥皂除了具有肥皂除了具有清洗清洗作用，还有作用，还有润湿润湿、乳化乳化和和发发泡泡作用，碳链从作用，碳链从 C8 开始能显著降低水的表面张力，开始能显著降低水的表面张力，C14C

22、18 时达到最低值，而且与温度有关，碳链较长时达到最低值，而且与温度有关，碳链较长的肥皂，在温度较高时才能显著降低表面张力，例的肥皂，在温度较高时才能显著降低表面张力，例如硬脂酸肥皂最适宜温度为如硬脂酸肥皂最适宜温度为7080，而椰子油肥，而椰子油肥皂最好在常温。皂最好在常温。硬脂酸钠的一个主要应用是在化妆品中作乳化剂。硬脂酸钠的一个主要应用是在化妆品中作乳化剂。例如，以雪花膏为代表的例如，以雪花膏为代表的O/W型膏霜中，硬脂酸钠型膏霜中，硬脂酸钠是必不可少的乳化剂。是必不可少的乳化剂。在剃胡膏、洗发膏制备中，硬脂酸钠也为最用的乳在剃胡膏、洗发膏制备中，硬脂酸钠也为最用的乳化剂。化剂。此外，一

23、些工业用乳化产品，如油墨清洗剂、奶制此外，一些工业用乳化产品，如油墨清洗剂、奶制品清洗剂等，也常用硬脂酸钠作为品清洗剂等，也常用硬脂酸钠作为O/W型产品的乳型产品的乳化剂。化剂。羧酸盐所存在的羧酸盐所存在的主要缺点主要缺点是，它是一种弱酸是，它是一种弱酸强碱盐，易水解为游离酸，降低其水溶性。强碱盐，易水解为游离酸，降低其水溶性。非离子型表面活性剂在水溶液中不电离非离子型表面活性剂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（醚基其亲水基主要是由具有一定数量的含氧基团（醚基或羟基）与水构成氢键实现溶解的一类表面活性剂或羟基）与水构成氢键实现溶解的一类表面活性剂正是这一特点决定了非离子型

24、表面活性剂在正是这一特点决定了非离子型表面活性剂在某些方面比离子型表面活性剂优越某些方面比离子型表面活性剂优越什么是非离子性表面活性剂呢？什么是非离子性表面活性剂呢？6.5 非离子表面活性剂非离子表面活性剂非离子表面活性剂的性质非离子表面活性剂的性质 亲油亲油|亲水亲水 HLB值 0 1 3 6 7 8 10 12 13 15 18 20|消泡|润湿剂|增溶剂|石蜡 W/O乳化剂乳化剂|去污|聚乙二醇|渗透作用|O/W 乳化剂乳化剂|生物降解性生物降解性 毒性毒性6.5.2 脂肪醇聚氧乙烯基醚脂肪醇聚氧乙烯基醚 AEOC12H25OH 平平加平平加 OC12H25O-(CH2CH2O)n-H

25、NaOH催化催化150180oCPeregal O 乳白色或米黄色软膏状，遇冷即冷冻。乳白色或米黄色软膏状，遇冷即冷冻。平平加：平平加：易溶于水，在易溶于水，在硬水硬水、酸酸或或碱碱中不起变化而稳中不起变化而稳定，是一种优良扩散剂。有很强的定，是一种优良扩散剂。有很强的扩散扩散能力。能力。对各种纤维无结合能力，所以应用后亦易洗对各种纤维无结合能力，所以应用后亦易洗去。有去。有润湿润湿力，并能发生泡沫。力，并能发生泡沫。对直接染料和还原染料有很高的亲和力，对直接染料和还原染料有很高的亲和力，起起缓染缓染作用；有作用；有剥色剥色能力。能力。缺点：缺点：起泡力差和只能制成液体或半固体状。起泡力差和只

26、能制成液体或半固体状。1 作扩散剂作扩散剂 2 匀染剂匀染剂 3 剥色助剂剥色助剂 4 半防染剂半防染剂5 防白助剂防白助剂 6 增艳剂增艳剂 7 净洗剂净洗剂 8 防静电剂防静电剂 9 乳化剂乳化剂用途：用途：6.5.36.5.3烷基酚聚氧乙烯基醚烷基酚聚氧乙烯基醚1 烷基酚的制备烷基酚的制备OP-101 与烯烃反应与烯烃反应2 与卤代烷反应与卤代烷反应nn=16 油溶性油溶性 n 8 水溶性，浊点水溶性，浊点50oCn=89 润湿性、去污力、乳化性润湿性、去污力、乳化性 能皆佳能皆佳 n 10 润湿性、去污力下降，浊润湿性、去污力下降，浊 点升高点升高特点特点化学性质稳定化学性质稳定耐酸碱

27、耐酸碱耐高温耐高温耐氧化剂耐氧化剂不易生物降解不易生物降解渗透剂渗透剂乳化剂乳化剂洗涤剂洗涤剂剥色剂剥色剂6.5.46.5.4脂肪胺聚氧乙烯脂肪胺聚氧乙烯RNH2 NaOH催化催化6.5.56.5.5 脂肪酸聚氧乙烯酯脂肪酸聚氧乙烯酯R-COO-(CH2CH2O)n-H1 脂肪酸与环氧乙烷反应脂肪酸与环氧乙烷反应2 脂肪酸与聚乙二醇反应脂肪酸与聚乙二醇反应n HO-CH2CH2-OH乙二醇乙二醇HO-(CH2CH2O)n-H聚乙二醇聚乙二醇渗透性渗透性去污能力去污能力较差较差低泡低泡易生物降解易生物降解乳化剂乳化剂分散剂分散剂纤维整理剂纤维整理剂染色助剂染色助剂不耐酸碱不耐酸碱不耐高温不耐高温

28、6.5.6.5.6 6脂肪酸失水山梨醇酯脂肪酸失水山梨醇酯2 2C CH HC CH HC CH HC CH HC CH H2 2C CH HO OH HO OH HO OH HO OH HO OH HO OH HH2SO4，140oC-H2O2 2CHCHCHCHCHCHCHCHCHCH2 2CHCHOHOHOHOHOHOHO OHOHO山梨醇山梨醇1，4失水山梨醇失水山梨醇2 2CHCHCHCHCHCHCHCHCHCH2 2CHCHOHOHOHOHO OHOHOO OC CO OR ROHOHC CO OR R单酯单酯双酯双酯三酯三酯Span系列系列抗静电剂、润滑剂抗静电剂、润滑剂2 2C

29、HCHCHCHCHCHCHCHCHCH2 2CHCHOHOHOHOHO OHOHOO OC CO OR R2 2CHCHCHCHCHCHCHCHCHCH2 2CHCHO OO OC CO OR RO OO OO O2 2O OCHCH CHCH2 2()H Hp ps sH H)(2 2CHCHCHCHO O2 2q q2 2O OCHCH CHCH2 2()H HTwen系列系列蔗糖脂肪酸酯蔗糖脂肪酸酯食品、化妆品食品、化妆品阳离子阳离子表面活性剂正好与表面活性剂正好与阴离子阴离子表面活性剂结构表面活性剂结构相反。如图相反。如图其亲水其亲水基一端是阳离子，故称基一端是阳离子，故称阳离子阳离子

30、表面活性剂，表面活性剂，疏水基疏水基与阴离子类似主要为不同碳与阴离子类似主要为不同碳原子数的碳氢链。原子数的碳氢链。6.6 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，当时用作杀年，阳离子表面活性剂开始应用，当时用作杀菌剂。这类表面活性剂的产量增长较快，品种发展菌剂。这类表面活性剂的产量增长较快，品种发展迅速，应用范围口益广泛迅速，应用范围口益广泛:杀菌剂、腈纶匀染剂、纤维柔软剂、抗静电剂、杀菌剂、腈纶匀染剂、纤维柔软剂、抗静电剂、浮选剂浮选剂目前阳离子表面活性剂的产量还比较小，但其增目前阳离子表面活性剂的产量还比较小，但其增长速度要比阴离子和非离子大得多。长速度要

31、比阴离子和非离子大得多。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主要为含氮的主要为含氮的有机衍生物有机衍生物其它含氮等的有机衍生物阳离子表面活性剂的分类阳离子表面活性剂的分类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

32、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盐与胺盐不同，它在碱性和酸性介质中都能溶解，且离解为带正电荷的表面活性离子。溶解，且离解为带正电荷的表面活性离子。季季铵铵盐洗涤能力差但杀菌能力强，在阳离子表面盐洗涤能力差但杀菌能力强，在阳离子表面活性剂中的地位最为重要，产量也最大。活性剂中的地位最为重要，产量也最大。高级卤代烷与低级叔胺高级卤代烷与低级叔胺X X.N N+C CH H3 3C CH H3 3C CH H3 3C C1 12 2H H2 25 5N N+C C1 1

33、2 2H H2 25 5C CH H3 3C CH H3 3C CH H3 3X X水介质水介质60-80oCX X.N N+C CH H3 3C CH H3 3C CH H3 3C C1 16 6H H3 33 3N N+C C1 16 6H H3 33 3C CH H3 3C CH H3 3C CH H3 3X X醇介质醇介质回流回流十二烷基三甲基溴化铵十二烷基三甲基溴化铵 1231-Br十六烷基三甲基溴化铵十六烷基三甲基溴化铵 1631-BrBr-溴溴含苯环的季铵盐含苯环的季铵盐氯化苄氯化苄N NCHCH3 3CHCH3 3C C1212H H2525+80-90oC 3h+C C121

34、2H H2525CHCH3 3CHCH3 3N NClClCHCH2 2.十二烷基二甲基苄基十二烷基二甲基苄基氯氯化铵化铵1227/洁尔灭洁尔灭/TAN高级烷基叔胺与低级卤代烷高级烷基叔胺与低级卤代烷1 洁尔灭洁尔灭1227是一种非氧化性杀菌剂，具有广谱、高效是一种非氧化性杀菌剂，具有广谱、高效的杀菌灭藻能力，并具有一定的分散、渗透作的杀菌灭藻能力，并具有一定的分散、渗透作用和一定的缓蚀作用，因此广泛应用于石油、用和一定的缓蚀作用，因此广泛应用于石油、化工、电力、纺织等行业的循环冷却水系统中化工、电力、纺织等行业的循环冷却水系统中用以控制循环冷却水系统菌藻滋生。用以控制循环冷却水系统菌藻滋生。

35、十二烷基二甲基苄基十二烷基二甲基苄基氯氯化铵化铵1227/洁尔灭洁尔灭/TAN+C C1212H H2525CHCH3 3CHCH3 3N NClClCHCH2 2.+C C1212H H2525CHCH3 3CHCH3 3N NCHCH2 2.BrBr新洁尔灭新洁尔灭低级叔胺与高级卤代烷低级叔胺与高级卤代烷CHCH3 3CHCH3 3N NCHCH2 2C C1212H H2525BrBr+.BrBrC C1212H H2525N NCHCH3 3CHCH3 3CHCH2 2性能更为优异的杀菌剂性能更为优异的杀菌剂十二烷基二甲基苄基十二烷基二甲基苄基溴溴化铵化铵阳离子活性剂阳离子活性剂122

36、7易溶于水，稳定性良好，能耐热、易溶于水，稳定性良好，能耐热、耐光、耐压、无挥发性耐光、耐压、无挥发性但所带离子性与但所带离子性与阴离子表面阴离子表面活性剂活性剂恰好相反恰好相反所以二者不能与阴离子表面活性混在一起使用，若混所以二者不能与阴离子表面活性混在一起使用，若混合，则产生沉淀并失去效能。合，则产生沉淀并失去效能。阳离子表面活性剂的应用阳离子表面活性剂的应用1 消毒杀菌消毒杀菌2 腈纶匀染剂腈纶匀染剂3 抗静电剂抗静电剂4 矿物浮选剂矿物浮选剂5 相转移催化剂相转移催化剂6 织物柔软剂织物柔软剂第五节第五节 两性表面活性剂两性表面活性剂广义地说：所谓两性表面活性剂，是指同时具有两广义地说

37、：所谓两性表面活性剂，是指同时具有两种离子性质的表面活性剂。种离子性质的表面活性剂。通常所说的两性表面活性剂，是指由阴离子和阳通常所说的两性表面活性剂，是指由阴离子和阳离子所组成的表面活性剂。换言之，单就两性表离子所组成的表面活性剂。换言之，单就两性表面活性剂结构来讲，在亲水基一端既有阳离子面活性剂结构来讲，在亲水基一端既有阳离子(+)也有阴离子也有阴离子(-)。1 1 两性表面活性剂的特性两性表面活性剂的特性4 耐水硬性和耐高浓度电解质性耐水硬性和耐高浓度电解质性2 可以和所有其他类型的表面活性剂复配可以和所有其他类型的表面活性剂复配3 毒性低、对皮肤眼睛刺激性小毒性低、对皮肤眼睛刺激性小1

38、 具有等电点具有等电点5良好的生物降解性良好的生物降解性两性表面活性剂的等电点两性表面活性剂的等电点pH 4阳离子阳离子表面活性剂表面活性剂阴离子阴离子表面活性剂表面活性剂1 按整体化学结构分类按整体化学结构分类1 甜菜碱型甜菜碱型阴离子部分还可以是磺酸基、硫酸酯基阴离子部分还可以是磺酸基、硫酸酯基阳离子部分还可以是磷、硫阳离子部分还可以是磷、硫2 两性表面活性剂的分类两性表面活性剂的分类甜菜碱型表面活性剂，加水能呈透明溶液，泡沫甜菜碱型表面活性剂，加水能呈透明溶液，泡沫多去污力好。可看成是两性表面活性剂的代表。多去污力好。可看成是两性表面活性剂的代表。最大的特点是无论是在酸性、中性或碱性都易

39、溶于最大的特点是无论是在酸性、中性或碱性都易溶于水。即使在等电点也无沉淀，且在任何水。即使在等电点也无沉淀，且在任何pH值时均值时均可使用。可使用。甜菜碱型表面活性剂甜菜碱型表面活性剂2 咪唑啉型咪唑啉型属于甜菜碱型属于甜菜碱型 具有其他表面活性具有其他表面活性剂无可比拟的温和剂无可比拟的温和性质，对皮肤、眼性质，对皮肤、眼睛刺激极小，无过睛刺激极小，无过敏反应。敏反应。多用于高档、专多用于高档、专用的洗发香波，而用的洗发香波，而且在婴儿用品上前且在婴儿用品上前景广阔。景广阔。3 氨基酸型氨基酸型特点是：对环境和生物体的安全性高，特点是：对环境和生物体的安全性高，对皮肤和头发有亲和性，前景最好

40、的对皮肤和头发有亲和性，前景最好的是对安全性要求极高的化妆品。是对安全性要求极高的化妆品。4 氧化胺型氧化胺型增泡、稳泡作用明显增泡、稳泡作用明显复配时能降低刺激性复配时能降低刺激性特点是：特点是：一、一、碳氟表面活性剂碳氟表面活性剂 含氟表面活性剂是指碳氢链中氢原子被含氟表面活性剂是指碳氢链中氢原子被氟取代了的表面活性剂。氟取代了的表面活性剂。氢原子可以部分被氟原子取代，也可全部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。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，具有憎水、憎这类表面活性剂性能特殊，具有憎水、憎油的双重特性，降低表面张力的能力

41、极为显油的双重特性，降低表面张力的能力极为显著，其应用越来越引人注目。著，其应用越来越引人注目。第六节第六节 其他表面活性剂其他表面活性剂1 化学稳定性和热稳定性能好化学稳定性和热稳定性能好1 碳氟表面活性剂的性质碳氟表面活性剂的性质耐高温耐高温耐强酸、强碱耐强酸、强碱甚至强氧化剂也不能将其破坏甚至强氧化剂也不能将其破坏2 溶解性溶解性全氟表面活性剂不但能降低水的表面张力全氟表面活性剂不但能降低水的表面张力 氟表面活性剂具有高熔点、高氟表面活性剂具有高熔点、高Krafft点点和在溶剂中溶解度底的特点。和在溶剂中溶解度底的特点。而且也能降低液态碳氢化合物的表面张力而且也能降低液态碳氢化合物的表面

42、张力同时具有既疏水又疏油的性质同时具有既疏水又疏油的性质 碳氟表面活性剂有极高的表面活性，其碳氟表面活性剂有极高的表面活性，其水溶液的表面张力可低至水溶液的表面张力可低至20nN/m以下以下(有的有的甚至可低到甚至可低到12nN/m)，这是其它类型表面活，这是其它类型表面活性剂所远不及的。性剂所远不及的。3 表面活性表面活性 碳氟表面活性剂在碳氟表面活性剂在6个碳原子的时候就有个碳原子的时候就有很好的表面活性。很好的表面活性。812个碳原子最佳。个碳原子最佳。4 CMC2 碳氟表面活性剂的分类碳氟表面活性剂的分类离子型非离子型阳离子型阴离子型两性型1 高效灭火剂高效灭火剂轻水泡沫灭火剂轻水泡沫

43、灭火剂在油面上迅速铺展成膜在油面上迅速铺展成膜缩短灭火时间缩短灭火时间提高灭火性能提高灭火性能抗复燃型好抗复燃型好2 电镀电镀抑铬酸雾剂抑铬酸雾剂安全生产安全生产3 织物整理剂织物整理剂4 高聚物添加剂高聚物添加剂 5 感光材料感光材料 4 碳氟表面活性剂的合成碳氟表面活性剂的合成二、二、含含硅硅表面活性剂表面活性剂Si-O 键要比键要比 C-C 键稳定，不易断裂。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因而含硅表面活性剂具有较高的耐热稳定性离子型非离子型阳离子型阴离子型两性型 季铵盐含硅表面活性剂的杀菌能力很强，一般配成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

44、杀死各种细菌例如革兰氏阴性细菌、葡萄稀溶液，就能杀死各种细菌例如革兰氏阴性细菌、葡萄球菌、真菌等。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性、光泽、调理性、耐水性和特殊触感等良好特性在这一领域应用前景很好。在这一领域应用前景很好。大多用于洗发剂、护发素和调理香波中。它们能大多用于洗发剂、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。改善头发的梳理性、光泽和触感。三、三、含含硼硼表面活性剂表面活性剂四、四、木质素磺酸盐木质素磺酸盐五、五、冠醚型冠醚型表面活性剂表面活性剂相转移相转移 催化剂

45、催化剂对不同的阳离子有选择性络合对不同的阳离子有选择性络合模拟生物膜模拟生物膜 传输传输六、六、高分子高分子表面活性剂表面活性剂表面活性表面活性 较差较差乳化效果好乳化效果好稳泡稳泡剂剂分散性分散性 和和 絮凝性絮凝性增稠性增稠性七、七、生物生物表面活性剂表面活性剂生物表面活性剂是指由细菌、酵母和真菌等多种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。微生物产生的具有表面活性剂特征的化合物。微生物在代谢过程中常分泌出一些具有表面活性的微生物在代谢过程中常分泌出一些具有表面活性的代谢产物。如简单脂类、复杂脂类或类脂衍生物。代谢产物。如简单脂类、复杂脂类或类脂衍

46、生物。在这些物质分子中存在着非极性的疏水基团和极在这些物质分子中存在着非极性的疏水基团和极性的亲水基团。性的亲水基团。用微生物制取的表面活性剂产物易于被生物用微生物制取的表面活性剂产物易于被生物完全降解、无毒性，在生态学上是安全的完全降解、无毒性，在生态学上是安全的根据亲水基的类别可分为根据亲水基的类别可分为 糖脂系列糖脂系列酰基缩氨酸系列酰基缩氨酸系列 磷脂系列磷脂系列脂肪酸系列脂肪酸系列高分子生物表面活性剂高分子生物表面活性剂 用废弃的油培养微生物，能加速其分解，用废弃的油培养微生物，能加速其分解，同时能制取的表面活性剂同时能制取的表面活性剂同时解决了炼油厂的污染问题同时解决了炼油厂的污染

47、问题又能得到性能很好的表面活性剂又能得到性能很好的表面活性剂反应型表面活性剂反应型表面活性剂能同纤维织物反应能同纤维织物反应柔软性柔软性防水性防水性防缩性防缩性防皱性防皱性防虫、防虫、防霉、防霉、防静电防静电1、表面活性剂、表面活性剂v 石油化学产品为原料：烷基苯磺酸钠、烷基硫石油化学产品为原料：烷基苯磺酸钠、烷基硫酸钠、脂肪醇硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、环氧酸钠、脂肪醇硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、环氧乙烷、环氧丙烷的共聚物等。乙烷、环氧丙烷的共聚物等。v 润湿、渗透、分散、乳化和增溶润湿、渗透、分散、乳化和增溶2、无机助剂、无机助剂三聚磷酸钠、水玻璃（硅酸钠）、纯碱（碳酸钠）、硫三聚磷酸钠、水玻

48、璃（硅酸钠）、纯碱（碳酸钠）、硫酸钠和过硼酸钠酸钠和过硼酸钠三聚磷酸钠的主要作用：三聚磷酸钠的主要作用：将硬水中的钙、镁离子鳌合起来，使硬水变成软将硬水中的钙、镁离子鳌合起来，使硬水变成软水。水。对微细的无机粒子或油脂微滴具有分散、乳化、对微细的无机粒子或油脂微滴具有分散、乳化、胶溶作用，防止污垢再沉积到衣物上，提高洗衣粉胶溶作用，防止污垢再沉积到衣物上，提高洗衣粉的去污能力。的去污能力。维持水溶液为弱碱性（维持水溶液为弱碱性（pH值为值为9.7），有助于增），有助于增强洗衣粉的洗涤效能。强洗衣粉的洗涤效能。使洗衣粉不易吸潮结块。使洗衣粉不易吸潮结块。q含磷污水被排放到河流湖泊中以后；使水中磷

49、含量升含磷污水被排放到河流湖泊中以后；使水中磷含量升高，水质出现富营养化造成的。高，水质出现富营养化造成的。q富营养化是指水体富集养分，是含磷和氮的化合物过富营养化是指水体富集养分，是含磷和氮的化合物过多地排入水体后引起的二次污染现象。多地排入水体后引起的二次污染现象。q主要表现为：藻类蔓延，水生植物大量生长，藻类成主要表现为：藻类蔓延，水生植物大量生长，藻类成簇状，并严重影响水质。簇状，并严重影响水质。磷污染水玻璃的主要作用：水玻璃的主要作用：防止磷酸盐对洗衣机金属表面的腐蚀作用；防止磷酸盐对洗衣机金属表面的腐蚀作用；对水溶液中的污垢和微粒固体具有悬浮、分散和对水溶液中的污垢和微粒固体具有悬

50、浮、分散和乳化的作用，能防止污垢再沉积到织物上；乳化的作用，能防止污垢再沉积到织物上；增加洗衣粉颗粒的强度，纺织结块。增加洗衣粉颗粒的强度，纺织结块。纯碱的主要作用：纯碱的主要作用：增加洗衣粉的碱性，增加对油脂性污垢的去污增加洗衣粉的碱性，增加对油脂性污垢的去污能力。能力。硫酸钠的主要作用：硫酸钠的主要作用：填充剂，在洗衣粉中含量为填充剂，在洗衣粉中含量为20%45%，可以降，可以降低洗衣粉的成本；低洗衣粉的成本；有助于表面活性剂在织物表面的附着；有助于表面活性剂在织物表面的附着；降低表面活性剂的临界胶束浓度。降低表面活性剂的临界胶束浓度。过硼酸钠的主要作用：过硼酸钠的主要作用：能释放出活性氧