表面活性劑作業(yè)問題詳解

1、表面活性劑作業(yè)題答案第一章 緒論1. 表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點及分類方法。 答：表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)包括長鏈?zhǔn)杷鶊F和親水性離子基團或極性基團兩個部分。由于它的分子中既有親油基又有親水基，所以，也稱雙親化合物 表面活性劑一般按離子的類型分類， 即表面活性劑溶于水時， 凡能離解成離子的叫做離 子型表面活性劑， 凡不能離解成離子的叫做非離子型表面活性劑。 而離子型表面活性劑按其 在水中生成的表面活性離子種類，又可分為陰離子、陽離子和兩性離子表面活性劑三大類。 此外還有一些特殊類型的表面活性劑， 如元素表面活性劑、 高分子表面活性劑和生物表面活 性劑等。2. 請解釋表面力、表面活性劑、臨界膠束濃度、濁點

2、、 Krafft 點等概念。 表面力 是指垂直通過液體表面上任一單位長度、與液體面相切的，收縮表面的力。 表面活性劑 是指在加入很少量時就能顯著降低溶液的表面力， 改變體系界面狀態(tài)， 從而 產(chǎn)生潤濕、乳化、起泡、增溶等一系列作用，以達到實際應(yīng)用要求的物質(zhì) 。表面活性劑在水溶液中形成膠團的最低濃度， 稱為臨界膠團濃度或臨界膠束 濃度。濁點（C. P 值）：非離子表面活性劑的溶解度隨溫度升高而降低，溶液由澄清變混濁時 的溫度即濁點。臨界溶解溫度（ krafft 點）：離子型表面活性劑的溶解度隨溫度的升高而增加，當(dāng)溫度 增加到一定值時， 溶液突然由渾濁變澄清， 此時所對應(yīng)的溫度成為離子型表面活性劑的

3、臨界 溶解溫度 。3. 表面活性劑有哪些基本作用？請分別作出解釋 。1）潤濕作用：表面活性劑能夠降低氣 -液和固 -液界面力，使接觸角變小，增大液體對 固體表面的潤濕的這種作用。2）乳化作用： 表面活性劑能使互不相溶的兩種液體形成具有一定穩(wěn)定性的乳狀液的這 種作用。3）分散作用：表面活性劑能使固體粒子分割成極細的微粒而分散懸浮在溶液中的這種作用， 叫作分散作用。4）起泡作用：含表面活性劑的水溶液在攪拌時會產(chǎn)生許多氣泡，由于氣體比液體的密 度小，液體中的氣泡會很快上升到液面，形成氣泡聚集物（即泡沫） ，而純水不會產(chǎn)生 此種現(xiàn)象，表面活性劑的這種作用叫發(fā)泡作用。5）增溶作用：表面活性劑在溶液中形成

4、膠束后，能使不溶或微溶于水的有機化合物溶 解度顯著增加的這種作用稱作表面活性劑的增溶作用。6）洗滌去污作用：洗滌去污作用實際上是由于表面活性劑能夠吸附在固液界面上，降 低表面力并在水溶液中形成膠團，從而產(chǎn)生的潤濕、滲透、乳化、分散等各種作用的綜 合效果。第二章 陰離子表面活性劑1. 陰離子表面活性劑的定義及分類。定義 ：在水中能夠離解出具有表面活性的陰離子的一類表面活性劑叫做陰離子表面活性 劑。陰離子表面活性劑按親水基不同可分為：羧酸鹽型、磺酸鹽型、硫酸（酯）鹽型和磷酸 （酯）鹽型等。2. 鹽析沸煮法生產(chǎn) RCOONa 的生產(chǎn)工藝過程 。 鹽析沸煮法生產(chǎn)脂肪酸鈉鹽的工藝主要分皂化、鹽析、堿析和

5、整理四個步驟：（1）皂化 在皂化釜中加入油脂和稍過量的堿液，用水蒸氣加熱進行皂化反應(yīng)得皂膠。（2）鹽析 在皂膠中加入食鹽或濃鹽水， 使皂膠中的水、 甘油和色素 磷脂等雜質(zhì)分離出 來，獲得較純凈的皂膠。廢液送甘油回收裝置。（3）堿析 在皂膠中加入一定量的堿液， 加熱使未完全皂化的油脂皂化， 并降低皂膠中無 機鹽及其它雜質(zhì)的含量，進一步析出甘油，同時進一步凈化皂膠。（4）整理 調(diào)整堿析后皂膠那水分、 脂肪酸及電介質(zhì)含量， 并最后排出皂膠中的雜質(zhì)， 以 獲得質(zhì)量純凈、合乎規(guī)格的皂基。3. LAS 的主要生產(chǎn)工藝路線 。 烷基苯磺酸鈉（ LAS ）的主要生產(chǎn)工藝路線如下：4. 烷基苯磺酸鈉的結(jié)構(gòu)與性能

6、之間的關(guān)系 。1）烷基鏈長度的影響烷基鏈在 C6以上才具有表面活性，并且表面活性隨著碳原子數(shù)的增加而增大，當(dāng)烷基 鏈超過 18個碳時表面活性下降。實踐證明，以C12洗滌性能最好， C 14發(fā)泡能力最好， C 10C14泡沫穩(wěn)定性較好。碳鏈變短，溶解性和潤濕性好，但洗滌力差，碳鏈變長由于溶解度下 降亦使得洗滌。一般碳數(shù)在 C8C14的烷烴洗滌性能較好，宜作洗滌劑，小于C9 的潤濕性較好，宜作潤濕劑，大于 C14宜作 W/O 乳化劑。2）支鏈的影響實驗證明，含支鏈的烷基苯磺酸鈉的發(fā)泡力和潤濕力均高于 LAS ，去污力稍低于 LAS ， 但生物降解性卻有很大差異。支鏈越多， 生物降解性越差，且支鏈越

7、靠近末端，其生物降解 性越差。生物降解性，泡沫長久不散，造成污染。3）烷基鏈數(shù)目的影響 苯環(huán)上有幾個短鏈烷基時潤濕性增加，但去污力下降。作為洗滌劑用烷基苯應(yīng)盡可能 避免生產(chǎn)多烷基苯。4）苯與烷基結(jié)合位置的影響 以C12為例，苯環(huán)可接在烷基鏈的 1 6位上，有六種位置異構(gòu)體存在。各種異構(gòu)體的分布因所選用的原料及工藝不同而異。苯環(huán)在碳鏈上的C3或C4位置的洗滌去污性能較好。5）磺酸基的位置和數(shù)目的影響 磺酸基主要接在烷基的對位與鄰位上，以對位異構(gòu)體居多，間位異構(gòu)體很少。對位烷 基苯磺酸鈉的 cmc低，去污力強和生物降解性好，作為洗滌劑而言，希望得到對位烷基苯磺 酸鈉。從磺酸基團的數(shù)目來講，烷基苯二

8、磺酸鈉和烷基二苯磺酸鈉，由于磺酸基數(shù)目增加， 親水性大大增加， 破壞了原有的親水親油平衡， 去污力顯著下降， 所以生產(chǎn)上盡量避免生成綜上所述，烷基苯磺酸鈉的結(jié)構(gòu)以 C11 C13的直鏈烷基，苯環(huán)接在第 3、4碳原子上，磺 酸基為對位其洗滌性能最好。5. 液相分子篩提取正構(gòu)烷烴的基本原理 。應(yīng)用分子篩吸附和脫附的原理，將煤油中正構(gòu)烷烴和其它非正構(gòu)烷烴分離提純的方法， 稱為分子篩提蠟法。 分子篩是一種高效能、 高選擇性的吸附劑， 用于篩分洗滌劑用烷烴的分 子篩有 5A 和 10A 兩種， 前者用于分離正構(gòu)烷烴和雜烴， 后者則用來分離正構(gòu)烷烴中的極性 物。煤油餾分中，正構(gòu)烷烴分子的橫向直徑小于4.9

9、? ，而其它非正構(gòu)烷烴的分子直徑大于5.6? ，5A 分子篩孔徑為 4.9 5.6? ，因此采用 5A 分子篩可將正構(gòu)烷烴吸附在分子篩，而不 被吸附的雜烴排斥在分子篩外。 然后通過脫附， 回收被分子篩吸附的正構(gòu)烷烴， 作為生產(chǎn)烷 基苯的原料正構(gòu)烷烴。利用 10A 分子篩是利用它對極性不同的有機物的吸附能力不同而進 行分離的。 10A 分子篩孔徑為 910? ，正構(gòu)烷烴及雜質(zhì)都可進入篩孔，但大部分雜質(zhì)，如 有機酸、膠質(zhì)、氮和硫的化合物以及芳烴等物質(zhì)的極性均比正構(gòu)烷烴強，所以利用 10A 分 子篩可選擇地將這些物質(zhì)吸附在分子篩上，從而達到進一步分離精制正構(gòu)烷烴的目的。6. 烷基苯與 SO3 的磺化

10、有何特點？針對這些特點如何設(shè)計或選擇磺化反應(yīng)器？（ 1）三氧化硫磺化反應(yīng)屬氣液接觸非均相反應(yīng)。反應(yīng)主要發(fā)生在液體表面或氣體溶 解在液體中進行。 這樣， 磺化總的反應(yīng)速度是由擴散速度和反應(yīng)速度決定的。 在大多數(shù)情 況下，擴散速度是主要控制因素。（ 2）該磺化反應(yīng)屬強放熱、 瞬間反應(yīng)。 故大部分反應(yīng)熱是在反應(yīng)的初始階段放出的， 所以如何控制反應(yīng)速度，迅速移走反應(yīng)熱是生產(chǎn)控制的關(guān)鍵。（3）反應(yīng)前后粘度急劇增加。反應(yīng)體系粘度增加勢必給物料間的傳質(zhì)和傳熱帶來困 難，使之局部過熱或過磺化。同時，磺酸粘度與溫度有關(guān)，溫度過低，粘度增加。因此， 控制反應(yīng)溫度不能過低。（ 4）在反應(yīng)過程中，副反應(yīng)極易發(fā)生。 以

11、上特點正是我們考慮磺化反應(yīng)器的設(shè)計和磺化工藝控制的依據(jù)。 總之，磺化反應(yīng)要求 投料比、 氣體濃度和反應(yīng)溫度穩(wěn)定； 物料停留時間短； 氣一液接觸效果好； 及時排除反應(yīng)熱。7. AOS 的合成機理，該類產(chǎn)品的主要優(yōu)缺點 。烯烴與 SO3之間的反應(yīng)屬親電加成反應(yīng)，其反應(yīng)歷程符合馬爾柯夫尼柯夫規(guī)則，即 SO3分子中帶正電性的 S原子加成到烯烴分子中顯負電性的含氫較多的雙鍵碳原子上， 生成末端磺化物。烯烴的磺化首先生成兩性離子中間體，兩性離子中間體可以發(fā)生正碳離子的轉(zhuǎn)移， 消除質(zhì)子后， 異鉤化成烷基鍵部雙鍵位置不同的烯基磺酸； 隨著正碳離子的轉(zhuǎn)移處于合適的 位置時，兩性離子中間體環(huán)化，形成相應(yīng)的磺醋，如

12、磺酯、磺酯、磺酯等。 磺酯因環(huán)的力大， 不穩(wěn)定，很快便消失，轉(zhuǎn)變?yōu)閮尚噪x子中間體，因此磺醋幾乎不存 在。六元以上的環(huán)因不穩(wěn)定亦很少存在。 主要以五元環(huán)的磺酯和六元環(huán)的磺酯的形 式存在。依據(jù)上述磺化機理，得到一系列的磺化產(chǎn)物。用反應(yīng)式表示如下：AOS 有第四代洗滌劑之稱（ ABS ，LAS ，AS，AOS），相同碳數(shù)的 AOS ，其去污力、 起泡性和潤濕性能均優(yōu)于 LAS 和 AS ，表面力較低，且對皮膚刺激性小，生物降解率高，毒 性小，在高硬度水中仍有較高的去污力。不足：粉（粒）狀產(chǎn)品易吸潮結(jié)塊； AOS 有自動氧化作用，需使用抗氧化劑。8. 水光磺氧化法合成 SAS 的機理，該類產(chǎn)品的主要優(yōu)

13、缺點 。 正構(gòu)烷烴在引發(fā)劑的作用下，可以和 SO2、 O2反應(yīng)，生成烷基磺酸： hvRHO2 2SO2 H2ORSO3H H2SO4反應(yīng)的引發(fā)劑有紫外線、射線、 O3等以紫外線作引發(fā)劑，在反應(yīng)器中加水分解烷 基過氧磺酸 生成烷基磺酸的工藝稱為水光法磺氧化工藝 水光磺氧化法工藝的優(yōu)點：1）無苯無氯； 2 ）動力消耗低； 3）設(shè)備簡單，產(chǎn)品質(zhì)量好。在直鏈正構(gòu)烷烴的磺氧化反應(yīng)中， 仲碳原子比伯碳原子更易發(fā)生反應(yīng)， 其活性比例為 30： 1，因此磺氧化產(chǎn)物中絕大部分為仲烷基磺酸鹽（約 98），中和后得到的產(chǎn)品主要是仲烷基磺酸鹽。烷基磺酸鹽的表面活性與烷基苯磺酸鈉接近。 它在堿性、 中性和弱酸性溶液中較

14、為穩(wěn) 定，在硬水中具有良好的潤濕、乳化、分散和去污能力，易于生物降解。SAS 的缺點是，用它作為主要成分的洗衣粉發(fā)粘、不松散。因此只用于液體配方中。9. 長鏈脂肪醇的主要生產(chǎn)工藝有哪幾條？比較它們的優(yōu)缺點 。 工業(yè)上表面活性劑用脂肪醇已達到大噸位生產(chǎn)的工藝路線主要有四條： 羰基合成醇（ OXO 醇）：所用原料為單烯烴，該法具有原料來源豐富，工藝技術(shù)成熟， 生產(chǎn)適應(yīng)性強，產(chǎn)品質(zhì)量好成本較低等優(yōu)點，是目前合成表面活性劑醇的主要方法。 齊格勒合成醇：原料為乙烯； 液蠟氧化制仲醇：原料為正構(gòu)烷烴（石蠟） ，石蠟氧化法制得的主要是仲醇，雖然由仲 醇制得的表面活性劑不如由伯醇制得的產(chǎn)品性能好， 但由于原料

15、便宜， 工藝比較簡單， 仍然 受到一定的重視。 油脂或脂肪酸加氫還原制醇：所用原料為天然油脂或合成脂肪酸。10. 羰基合成醇的主要生產(chǎn)工藝有哪幾條？比較它們的優(yōu)缺點。11. 齊格勒法合成醇的基本原理及工藝流程。齊格勒法合成醇， 是在齊格勒法制烯烴基礎(chǔ)上， 在制得高級烷基鋁后， 不交換成高 碳烯烴， 而直接進行氧化反應(yīng)， 三烷基鋁被氧化成三烷氧基鋁化合物， 經(jīng)水解生成偶碳直鏈 的醇，稱為 Alfol 醇。反應(yīng)過程如下：齊格勒法( Ziegle )合成脂肪醇由以下四個步驟組成： 兩步法制取三乙基鋁。3Al(C 2H5)2HC2H4R1Al C2H4R2C2H4R3鋁粉、氫氣首先在三乙基鋁存在下生成

16、二乙基鋁化合物：Al + 3/2 H2 + 2Al(C 2H5)3乙基鋁與乙烯反應(yīng)生成三乙基鋁：Al(C2H5)2H + C2H4Al(C 2H5)3用一步法也可合成三乙基鋁，但副產(chǎn)物太多。 鏈增長反應(yīng)生成三烷基鋁。Al(C 2H5)3 + nC2H4氧化反應(yīng)得到醇化鋁。C2H4R1OR4Al C2H4R2 3/2 O2Al OR5C2H4R3OR6醇化鋁水解得到醇。2Al OR5OR6+ 3H2SO4Al 2(SO4)3R4OH+ R5OHR6OH齊格勒法合成醇的工藝過程包括三乙基鋁的制備、聚合增鏈、氧化、水解、中和、凈化 處理、分餾等。12. 比較硫酸酯鹽和磺酸鹽在結(jié)構(gòu)和性能上的差異 。硫

17、酸酯鹽與磺酸鹽的 區(qū)別是：硫酸酯鹽系水基是通過氧原子即COS 鍵與親油基連接，而磺酸鹽則是通過 C S鍵直接連接。 由于氧的存在使硫酸酯鹽的溶解性能比磺酸鹽強， 但 COS鍵比 CS 鍵更易水解，在酸性介質(zhì)中，硫酸酯鹽易發(fā)生水解。第三章 陽離子表面活性劑1. 陽離子表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點及分類 。 陽離子表面活性劑在水溶液中離解時生成的表面活性離子帶正電荷的， 其中疏水基與陰 離子表面活性劑相似，親水基主要為氮原子，也有磷、硫、碘等原子。親水基和疏水基可直 接相連，也可通過酯、醚和酰胺鍵相連。在陽離子表面活性劑中，最主要的是含氮陽離子表面活性劑。而在含氮表面活性劑中， 根據(jù)氮原子在分子中的位置，

18、又可分為常見的直鏈的胺鹽、季銨鹽、雜環(huán)類及氧化胺等。2. 陽離子表面活性劑為什么不宜與洗滌？該類有哪些獨特的作用 ？ 陽離子表面活性劑與其它類型的表面活性劑一樣可在界面或表面上吸附， 達到一定濃度 時在溶液中形成膠團，降低溶液的表面力，具有表面活性，因此具有乳化、增溶、潤濕、分 散等作用，它幾乎沒有洗滌作用。陽離子表面活性劑的最大特征是其表面吸附力在表面活性劑中最強。 在水溶液中， 陽離 子表面活性劑在固體表面上的吸附與陰離子和非離子的情況不同。 通常在水溶液中固體表面 帶負電荷， 陽離子表面活性劑極性基團基于靜電引力朝向固體表面， 疏水基朝向水相， 使固 體表面呈“疏水”狀態(tài)。因此，通常不適

19、用于洗滌和清洗。在弱酸性溶液中它能洗去帶正電 荷的織物如絲、毛織物上的污垢，但日常生活中很少使用。陽離子表面活性劑的特殊作用：（1）織物的防水劑、柔軟平滑劑。在纖維表面形成親油膜而具有憎水作用，由于分 子是定向排列的，能顯著降低纖維表面的靜摩擦系數(shù)。（2）抗靜電作用。由于陽離子表面活性劑在固體表面形成一層連續(xù)的吸附膜，活性 的極性基團產(chǎn)生離子導(dǎo)電和吸濕導(dǎo)電，起到抗靜電作用。在合成纖維和其它合 成材料的加工和使用中有廣泛的應(yīng)用。（3）殺菌作用。陽離子表面活性劑可透過細胞膜與蛋白質(zhì)作用，并抑制細菌的呼吸 作用和糖解作用，使細菌死亡。（4） 勻染劑。利用陽離子表面活性劑和陽離子染料在纖維上的競爭吸附

20、，可將其作 為勻染劑，在印染過程中主要作用有勻染、移染和擴散。（5）其它作用?？勺鞯V石浮選劑、頭發(fā)調(diào)理劑、瀝青乳化劑、金屬防腐劑等。3. 比較胺鹽和季銨鹽在結(jié)構(gòu)和性能上的差異 。 胺鹽微弱堿的鹽，對 PH 值非常敏感，在堿性條件下，它可生成不溶于水的胺，且沒有 帶正電荷的活性物；但在酸性條件下，則可形成溶于水的胺鹽。季銨鹽屬強堿鹽， 在酸堿溶液中均能溶解， 并離解為帶正電荷的脂肪鏈陽離子， 在溶液 界面上具有很強的吸附力，被廣泛用作織物柔軟劑，抗靜電劑、殺菌劑、礦石浮選劑等。4. Spamine A 、新潔爾滅、 Velan P. F 、Zelan A 及 Cationic Aminine 2

21、20 的化學(xué)名稱及 結(jié)構(gòu)式。apamine A：N ，N 二乙基 2油酰胺基乙二胺乙酸鹽，C2H5+-C!7H33CONHCH 2CH2NHCH 3COOC2H5新潔爾滅：十二烷基二甲基芐基溴化銨CH3C12H23 N CH2+Br-CH3Velan P.F：十六烷氧基氯化甲基吡啶C17H33 C+ClN CH2C17H35CONHCH 2Zelan A （美國杜邦公司產(chǎn)品）N CH2CH2CH2OHCationnic aminine 2205. 氧化胺類陽離子表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點，該類產(chǎn)品有哪些獨特的性能？ 氧化胺是叔胺和過氧化氫或過氧酸的反應(yīng)產(chǎn)物，其結(jié)構(gòu)通式為：氧化胺在酸性介質(zhì)中，氧被質(zhì)子

22、化而呈陽離子性（即陽離子季銨化） ；在中性及堿性介 質(zhì)中，通過氫鍵被增溶，呈非離子性。氧化胺具有增稠作用，是最有效的增稠劑。 氧化胺在弱酸性條件下顯陽離子性質(zhì)，具有調(diào)理作用，它可減少或消除頭發(fā)表面的首 電荷，具有抗靜電作用，使頭發(fā)易于濕梳，頭發(fā)晾干后梳理時不飄散易梳理。氧化胺無毒、對皮膚溫和和無刺激性。氧化胺有優(yōu)良的泡沫性能和穩(wěn)泡性能，它的效果優(yōu)于烷醇酰胺。第四章 兩性表面活性劑1. 兩性表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點及分類 兩性表面活性劑是指它的表面活性離子的親水基具有陰離子部分又具有陽離子部分， 即 同時帶有正負兩種離子電荷的表面活性劑，廣義地說，兩性表面活性劑是指在分子結(jié)構(gòu)中， 同時具有兩種或兩種

23、以上離子性質(zhì)的表面活性劑。兩性表面活性劑的“兩性” ，體現(xiàn)在溶液中能隨 pH 值而變，在強堿性條件下表現(xiàn)出陰 離子表面活性劑的性質(zhì)， 在強酸性等件下表現(xiàn)出陽離子表面活性劑的性質(zhì)， 但其分子結(jié)構(gòu)既 不同于陰離子表面活性劑也不同于陽高于表面活性劑。兩性表面活性劑的分子若按照親水基中的陰離子結(jié)構(gòu)分類， 可分為： 羧酸鹽類兩性表面 活性劑， 硫酸酯鹽類兩性表面活性劑 磺酸鹽類兩性表面活性劑， 磷酸酯鹽類兩性表面活性 劑。兩性表面活性劑若按陽離子結(jié)構(gòu)可分為：甜菜堿型、咪唑啉型、氨基酸型和天然型（卵 磷脂型）。2. 兩性表面活性劑有哪些優(yōu)良的性能？1) 極低毒性和對皮膚、眼睛的低刺激性。2) 極好的耐硬水

24、性和耐高濃度電解質(zhì)性，甚至在海水中也可有效地使用。3) 對織物有優(yōu)異的柔軟平滑性和抗靜電性。4) 有良好的乳化和分散性。5) 可以吸附在帶負電荷或正電荷的物質(zhì)表面上， 而不生成憎水膜， 因此可有很好 的潤濕性和發(fā)泡性。6) 可以和幾乎所有其它類型表面活性劑配伍，復(fù)配時表現(xiàn)出良好的協(xié)同效應(yīng)。7) 有一定的殺菌性和抑毒性、防腐蝕性，有良好的生物降解性。3. 兩性表面活性劑的結(jié)構(gòu)與等電區(qū)域及其性能的關(guān)系。兩性表面活性劑在水溶液中正、 負離子離解度相等時溶液的 PH 值圍稱兩性表面活性劑 的等電區(qū)域。 等電區(qū)域的大小與兩性表面活性劑的結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系。 一般情況下， 強陰離子 強陽離子型兩性表面活性劑的

25、等電區(qū)域的pH 值在 7 附近，且較窄；強陰離子弱陽離子型的等電區(qū)域的 pH 值小于 7，且較寬； 弱陰離子強陽離子型的等電區(qū)域的pH 值大于 7，也較寬；弱陰離子弱陽離子型的等電區(qū)域在 7 附近但很寬。當(dāng)溶液的 pH 值在等電區(qū)域圍時，該類表面活性劑才呈現(xiàn)兩性表面活性劑特性；當(dāng)溶液 的 pH 值低于等電區(qū)域時，則主要表現(xiàn)陽離子表面活性劑的特性；而當(dāng)溶液的 pH 值高于等 電區(qū)域時，則主要呈現(xiàn)陰離子表面活性劑的特性。4. BS12、 BS12K 的化學(xué)名稱及結(jié)構(gòu)式；磺基甜菜堿、羧基咪唑啉、卵磷脂的結(jié)構(gòu) 通式。CH3BS-12: N十二烷基二甲基甜菜堿 C12H23 N CH 2COOCH3BS

26、 12K ：月桂酰胺丙基二甲基甜菜堿CH3+3RCONHCH 2CH2CH2 N + CH 2COO 2CH3最典型的磺酸甜菜堿為：CH3R N CH2 n SO3CH3n=23CH2N CH2結(jié)構(gòu)通式為：2CH2COOR C N R羧酸咪唑啉兩性表面活性劑第五章 非離子表面活性劑1. 非離子表面活性劑 (n-SAA) 的結(jié)構(gòu)特點及分類； 非離子表面活性劑就是在水溶液中不會離解成帶電的離子， 而是以分子或膠束狀態(tài)存在 的一類活性物) 。非離子表面活性劑的疏水基是由含活潑氫的高碳脂肪醇、 烷基酚、 脂肪酸、 脂肪胺等提供， 其親水基是由含能和水形成氫鍵的醚基、 自由羥基的化合物如環(huán)氧乙烷、 多

27、元醇、 乙醇胺等提供。由于羥基和醚鍵的親水性較弱，要達到一定的親水性，一般需要有多 個羥基和醚鍵。羥基和醚鍵越多，親水性愈強，反之，親水性愈弱。因此，根據(jù)疏水基碳鏈 的長短和結(jié)構(gòu)的差異，以及親水基的數(shù)目，可人為地控制非離子表面活性劑的性質(zhì)與用途。非離子表面活性劑， 特別是含有醚基或酯基的非離子表面活性劑， 在水中的溶解度隨溫 度的升高而降低，開始是澄清透明的溶液，當(dāng)加熱到一定溫度，溶液就變混濁，溶液開始呈 現(xiàn)混濁時的溫度叫做 濁點 。非離子表面活性劑的種類繁多，按親水基的種類及結(jié)構(gòu)的不同，主要分為聚氧乙烯型、 多元醇型、烷醇酰胺型及聚醚型等。2. AEO 、OP、Span、Tween、APG

28、、 6501 等產(chǎn)品的化學(xué)名稱及化學(xué)結(jié)構(gòu)式 AEO： 脂肪醇聚氧乙烯醚 RO（CH2CH2O） nHOP：烷基酚聚氧乙烯醚， 結(jié)構(gòu)通式：O(CH2CH2O) nHTween失水山梨醇聚氧乙烯醚脂肪酸酯Span失水山梨醇脂肪酸酯APG ：烷基葡萄糖苷 RO（G）n6501： 脂肪酸二乙醇酰胺 RCON（CH2CH2OH ）3. 聚氧乙烯 n-SAA 主要有哪幾類？分別寫出其結(jié)構(gòu)通式。 脂肪醇聚氧乙烯醚： RO（ CH2CH2O） nH烷基酚聚氧乙烯醚； 結(jié)構(gòu)通式： RO（CH2CH2O） nH脂肪酸聚氧乙烯酯：其結(jié)構(gòu)通式為： RCOO（ CH2CH2O） nH 聚氧乙烯烷基胺： 聚氧乙烯酰胺：季

29、戊四醇、 山梨醇、 失水山梨醇4. 制備多元醇型 n-SAA 的親水基主要有哪些？ 多元醇型非離子表面活性劑的主要親水基原料為甘油、 和糖類。5. APG （烷基糖苷）主要合成方法有哪三種？舉例說明其合成方法。1）保護基團法：以十二烷基 - -D-吡喃葡萄糖單苷的制備為例，其合成方法是；先 將葡萄糖五乙酰化，然后將其轉(zhuǎn)化為溴代四乙酰葡萄糖，再在Ag 對催化劑存在下與脂肪酸及應(yīng)，將烷基連接上去，最后用甲醇鈉完成脫乙酰過程。主要化學(xué)反應(yīng)步驟如下：2）雙醇交換法：合成反應(yīng)如下：由于葡萄糖與短鏈醇反應(yīng)比與長鏈脂肪醇反應(yīng)容易，所以葡萄糖首先與正丁醇反應(yīng)， 生生成十二烷基葡萄糖苷和正丁醇，成丁基葡萄糖苷。

30、 然后，十二烷基醇與丁基葡萄糖苷反應(yīng)。完成烷氧基交換過程，在這個過程中，中間產(chǎn)物丁基葡萄糖著起了媒介作用。3）直接苷化法：通過嚴(yán)格控制反應(yīng)的溫度、催化劑用量、醇糖比等反應(yīng)條件，關(guān)鍵是 采用共沸脫水或減壓脫水的方法，有效地脫除反應(yīng)過程中生成的水省去了雙醇交換步驟， 成功地使長鏈脂肪醇和葡萄糖直接進行苷化反應(yīng)， 制備了烷基葡萄糖苷和烷基低聚葡萄糖苷 等不同組成的 APG 混合物。6. 烷基醇酰胺類表面活性劑有哪些優(yōu)良的性能？1）烷醇酰胺具有使水溶液變稠的特性，因而常常用它在洗滌劑和個人衛(wèi)生用品的配方 中作增調(diào)劑。2）烷醇酰胺的起泡力和泡沫穩(wěn)定性好。常在洗滌制品配方中作增泡劑和穩(wěn)泡劑。3）烷醇酰胺具

31、有懸浮污垢的作用和防止污垢再沉積的能力，與洗滌劑配方中的表面活 性組分復(fù)配時具有良好的增效性。4）烷醇酰胺紡織工業(yè)中常用作羊毛清洗劑，在金屬加工中作表面除油，脫脂清洗劑。 除此作用外，它還具有防銹性，在很稀的濃度下即能抑制鋼鐵生銹。7. 嵌段聚醚非離子表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點及主要用途。 嵌段聚醚是以環(huán)氧乙烷、 環(huán)氧丙烷或其它烯烴氧化物為主體， 以某些含活潑氫化合物 為引發(fā)劑的嵌段共聚的非離子表面活性劑。按其聚合方式可分為整嵌、雜嵌、全雜嵌三種 類型。一般情況下，分子中加成環(huán)氧乙烷較低的Pluronic 及 Tetronic 均可作消泡劑，也是很好的潤濕劑，還有些產(chǎn)品常和肥皂配合做高效低泡洗滌劑，

32、對鈣皂也有較強的分散力。由于 Pluronic類產(chǎn)品具有無刺激性、毒性小，不使頭皮脫脂等特點，因而可用于洗發(fā)劑、 耳、鼻、服各種滴劑、口腔洗滌、牙膏等配方中。也可用作乳化劑及乳液穩(wěn)定劑、增調(diào)劑。Pluronic及Tetronic 的某些品種均可做破乳劑，尤其是它們的無機酸酯或有機酸酯，作為 原油破乳劑具有較好的效果。在塑料工業(yè)中，是軟、硬泡沫塑料的主要添加劑。 在紡織印染工業(yè)中，可用作纖維抽絲的潤滑劑，抗靜電劑、柔軟劑等，也可用于某些產(chǎn)品的促染及增色劑。第六章 特種表面活性劑1. 從結(jié)構(gòu)上分析，碳氟表面活性劑與傳統(tǒng)表面活性劑相比有哪些突出的性能？ 碳氟表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)決定了它

33、具有很多獨特的性質(zhì)。 很高的表面活性。 由于碳氟鏈既疏水又疏油， 且與其他碳氟鏈之間的相互作用力很弱， 因此使碳氟表面活性劑在水中呈現(xiàn)很高的表面活性，即具有非常低的表面力。 由于氟原子半徑小、 電負性高， 碳氟化學(xué)鍵穩(wěn)定， 使表面活性劑具有很高的熱穩(wěn)定 性和化學(xué)穩(wěn)定性，能夠耐強酸、強堿和氧化劑等。 與其他表面活性劑的配伍性好， 容易產(chǎn)生加和增效作用。 碳氟表面活性劑可與很多非 氟表面活性劑復(fù)配使用，由于協(xié)同效應(yīng)，不僅能增強使用效果，還使總濃度降低。2. 合成碳氟化合物的主要方法有哪三種？比較它們的合成原理及優(yōu)缺點。合成碳氟化合物的主要方法有三種，即電解氟化法、調(diào)聚法和離子齊聚法。1）電解氟化法

34、： 是將無水氟化氫和碳氫有機化合物在Simons 電解槽中電解氟化， 控制極間電壓在 4 6V，此時應(yīng)無有氟氣體產(chǎn)生。 采用這種方法生產(chǎn)的一般是含 8 個碳原子的羧 酸氟和磺酸氟。 電解氟化法的優(yōu)點是原料氟化氫價廉易得， 而且可直接合成碳氟表面活性劑 的反應(yīng)性基團，如羧酰氟（ COF ）或磺酰氟（ SO2F）等，經(jīng)進一步反應(yīng)引入親水基即 可制得碳氟表面活性劑。2）調(diào)聚法：調(diào)聚法是利用氟烯烴的調(diào)聚反應(yīng)制取長鏈氟烷基中間體的反應(yīng)，反應(yīng)物包 括調(diào)聚劑和調(diào)聚單體， 二者反應(yīng)可以得到不同鏈長的含氟中間體的混合物， 然后根據(jù)需要進 行分離，再經(jīng)下一步反應(yīng)便可合成表面活性劑。3）離子齊聚法：這種方法是采用四

35、氟乙烯、六氟丙烯或相應(yīng)的環(huán)氧化合物（四氟環(huán)氧 乙烯、六氟環(huán)氧丙烯） 在氟離子催化下發(fā)生陰離子聚合反應(yīng)， 合成碳原子數(shù)為 614 的碳氟 表面活性劑中間體。 以四氟乙烯、 六氟丙烯合成的中間體為多支鏈烯烴， 這是該法與電解氟 化法和調(diào)聚法的區(qū)別。3. 含硅表面活性劑結(jié)構(gòu)特點及主要性能。含硅表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)也是由親水基和親油基兩部分構(gòu)成， 與傳統(tǒng)碳氫表面活性劑 不同的是其親油基部分含有硅烷基鏈或硅氧烷基鏈。 由于硅烷基和硅氧烷基均具有很強的憎 水性，因此它們成為除碳氟表面活性劑以外的另一類性能優(yōu)異的表面活性劑， 具有較高的熱 穩(wěn)定性和耐氣候性，以及良好的表面活性、潤濕性、分散性、抗靜電性、消泡

36、和乳化性能。正是由于具有以上這些性質(zhì)， 含硅表面活性劑具有十分廣泛的用途。 主要用于纖維和織 物的防水、柔軟和平滑整理以及化妝品中， 陽離子型含硅表面活性劑還具有很強的殺菌能力。4. 高分子表面活性劑有哪些特性？ 高分子表面活性劑的相對分子質(zhì)量要比普通型表面活性劑高出很多， 一般表面活性劑的 相對分子質(zhì)量在數(shù)百左右， 而相對分子質(zhì)量在數(shù)千以上并具有表面活性的物質(zhì)被稱為高分子 表面活性劑。其特性如下：1）高分子表面活性劑的表面活性通常較弱，表面力要經(jīng)過很長時間才能達到恒定，降 低表面、界面力的能力并不顯著。2）高分子表面活性劑的乳化能力較好，多形成穩(wěn)定的乳液，用量較大時還具有很好的 乳化穩(wěn)定性，

37、 并可作為穩(wěn)泡劑使用。 許多高分子表面活性劑還具有良好的保水作用、 增稠作 用，成膜性和輪附力也很優(yōu)秀。3）高分子表面活性劑一般不具備低分子表面活性劑在水溶液中形成膠束的性質(zhì)，這可 能是由于高分子表面活性劑分子大， 鏈較長， 分子或分子間的纏繞使其很難按一定的順序整 齊排列。4）由于高分子表面活性劑在各種表面、界面上有很好的吸附作用，因而分散性、凝聚 性和增溶性均較好。隨表面活性劑溶液濃度的升高，表面活性劑的分散和凝聚作用不同。5）具有較好的增稠性能。5. 高分子表面活性劑按其來源可分為哪三類？分別舉例說明。 按其來源則可分為天然型、半合成型和合成型三大類。6. 冠醚型表面活性劑的性質(zhì)及主要用途 。冠醚型 SAA 是以冠醚作為親水基團， 且又在冠醚環(huán)上連接有長鏈烷基、 苯基等憎水 基團的化合物及其衍生物， 屬于大環(huán)多醚化合物， 是一類特殊結(jié)構(gòu)的聚醚。 這類表面活 性劑疏水鏈具有極強的疏水性， 因而在化學(xué)或生物體系中具有碳氫表面活性劑無法比擬 的高化學(xué)活性或生物活性。 這類化合物除具有一般表面活性劑所共有的特點外， 還有一些特殊的