表面活性劑1 作業(yè)整理

1、第一章：表面活性劑的概述1.表面活性劑的定義是什么？簡述其分類方法。答：表面活性劑是指在較低濃度時，即能顯著降低液體表面張力，改變體系界面狀態(tài)，從而產(chǎn)生潤濕、乳化、起泡、增溶等作用的物質(zhì)。分類方法：1）按照離子類型分類：分為非離子型表面活性劑、離子型表面活性劑，其中離子型表面活性劑又可以分為陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、兩性表面活性劑。2）按親水基的結(jié)構(gòu)分類：羧酸鹽型、磺酸鹽型、硫酸酯鹽型、磷酸酯鹽型、胺鹽型、季銨鹽、鎓鹽型（鏻、鉮、硫、碘鎓化合物）、多羥基型、聚氧乙烯型。3）按疏水基種類分類：直鏈、支鏈烷基(碳原子數(shù)為820)、烷基苯基、萘基(烷基碳原子數(shù)為816)、松香衍生物、高分子

2、量聚環(huán)氧丙烯基、長鏈全氟(或高氟代)烷基、聚硅氧烷基、全氟聚環(huán)氧丙烷基(低分子量)。4）按表面活性劑的特殊性分類：碳氟表面活性劑、含硅表面活性劑、高分子表面活性劑、生物表面活性劑、冠醚型表面活性劑。 2、什么是界面？什么是表面？界面和表面有何聯(lián)系？答：界面是指兩相接觸的約幾個分子厚度的過渡區(qū)，若其中一相為氣體，這種界面通常稱為表面。界面包括氣-液界面，氣-固界面，液-液界面，液-固界面，固-固界面。界面包括表面，表面屬于界面，如氣-液界面成為液體表面，氣-固界面常成為固體表面。第二章：表面活性劑的作用原理1、表面張力與表面活性的定義。答：在兩相(特別是氣-液)界面上，處處存在著一種張力，這種力

3、垂直與表面的邊界，指向液體方向并與表面相切。把作用于單位邊界線上的這種力稱為表面張力，用 g 或 s 表示。表面張力的單位通常為N/m. 表面活性：因溶質(zhì)在表面發(fā)生吸附（正吸附）而使溶液表面張力降低的性質(zhì)被稱為表面活性。2、cmc的測定方法及影響因素。答：測定cmc的方法：1）表面張力法：常用表面張力-濃度對數(shù)圖確定cmc。 具體做法：測定一系列不同濃度表面活性劑溶液的表面張力，作出-lgc曲線，將曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)兩側(cè)的直線部分外延，相交點(diǎn)的濃度即為此體系中表面活性劑的cmc。2）電導(dǎo)法：確定cmc時可用電導(dǎo)率對濃度或摩爾電導(dǎo)率對濃度的平方根作圖，轉(zhuǎn)折點(diǎn)的濃度即為cmc。只限于測定離子型表面活性劑的

4、cmc。3）染料法：先在較高濃度(cmc)的表面活性劑溶液中加入少量染料，此染料加溶于膠團(tuán)中，呈現(xiàn)某種顏色。再用滴定的方法，用水將此溶液稀釋，直至顏色發(fā)生顯著變化，此時溶液的濃度即為cmc。4）濁度法：觀測加入適量烴的表面活性劑溶液的濁度隨，濁度突變點(diǎn)的濃度即為表面活性劑的cmc。5）光散色法：利用散射光強(qiáng)度-溶液濃度曲線中的突變點(diǎn)可以測定cmc。影響因素：1）表面活性劑類型的影響：疏水基相同的情況下，離子型表面活性劑的cmc比非離子型的大，大約差兩個數(shù)量級。2）碳?xì)滏湹拈L度：同類型表面活性劑的臨界膠團(tuán)濃度隨疏水基增大而降低；離子型表面活性劑碳?xì)滏湹奶荚訑?shù)在8-16范圍內(nèi)，cmc隨碳原子數(shù)變

5、化呈現(xiàn)一定規(guī)律：同系物每增加一個碳原子，cmc下降約一半。非離子型表面活性劑，cmc受疏水基碳原子數(shù)的影響更大。一般每增加兩個碳原子，cmc下降至1/10。3）碳?xì)滏湹姆种В壕哂型瑯踊瘜W(xué)組成的表面活性劑分子異構(gòu)體中，直碳?xì)滏湹谋砻婊钚詣?，其cmc最低，支化度越高，cmc越高。4）極性基團(tuán)的位置：碳?xì)滏溝嗤瑫r，極性基越靠近中間位置的，cmc越大。5）碳?xì)滏溨衅渌〈挠绊?基團(tuán)。6）疏水鏈的性質(zhì)：含碳氟鏈的表面活性劑，其cmc要比同碳原子數(shù)的碳?xì)滏湵砻婊钚詣┑偷枚?，相?yīng)地表面活性要高得多。碳?xì)滏溨械臍浔环糠秩〈谋砻婊钚詣?，其cmc隨被取代程度的增加而減少。7）其他因素：除表面活性劑的化學(xué)結(jié)

6、構(gòu)外，添加劑（如無機(jī)鹽、極性有機(jī)物）對表面活性劑的cmc會有影響；溫度對cmc也會有影響。3、論述表面活性劑結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。答：表面活性劑結(jié)構(gòu)由親水集團(tuán)和親油基團(tuán)組成，分子的親水性和親油性，分子的形態(tài)以及分子量都影響表面活性劑的性質(zhì)。1）表面活性劑的HLB越高，親水性越高。2）親油基團(tuán)的影響：親油基的疏水作用降低了表面張力，影響膠束的形成。3）親水基團(tuán)的影響：表面活性劑的親水基會影響其溶解度，從而進(jìn)一步影響膠束的形成，溶解度越大，臨界膠束濃度越高。同時，親水基的不同，活性劑對溫度的敏感程度和受溫度的影響性質(zhì)的變化也不同。4）分子形態(tài)的影響：即親水基的相對位置和親油基團(tuán)的分支情況，一般親水基位

7、于分子之間時，表面活性劑的潤濕性能比位于分子末端強(qiáng)；帶有分支結(jié)構(gòu)的表面活性劑具有較好的潤濕和滲透性能，但去污較好。5）分子量的影響：一般分子量較大的表面活性劑洗滌，分散，乳化性能好；而分子量較小的表面活性劑潤濕，滲透效果好。6）表面活性劑的溶解度：對離子型和部分非離子型表面活性劑的Krafft點(diǎn)越低，溶解度越好；對大部分非離子型表面活性劑，溫度高于濁點(diǎn)時將發(fā)生分組，許多性質(zhì)和效果均下降。7）表面活性劑的安全性、溫和性：毒性大小為：非離子和兩性型<陰離子型<陽離子型表面活性劑。8）表面活性劑的生物降解性：對于疏水基碳?xì)滏?，直鏈比帶有支鏈的易于生物降解；對非離子表面活性劑的親水基，環(huán)氧

8、乙烷加成數(shù)越大，聚氧乙烯鏈越長，越不易生物降解；含芳香基的表面活性劑比只有脂肪基的更難降解。4、什么是Krafft點(diǎn)和濁點(diǎn)？答：離子型表面活性劑的溶解度隨著溫度的升高而增加，當(dāng)達(dá)到一定溫度后，其溶解度會突然迅速增加，這個轉(zhuǎn)變溫度稱為Kraff 點(diǎn)。一定濃度的表面活性劑溶液在加熱過程中，表面活性劑突然析出使溶液渾濁的溫度點(diǎn)叫濁點(diǎn)。第三章 表面活性劑的功能和應(yīng)用1、簡述增溶作用的方式。答：1）非極性分子在膠團(tuán)內(nèi)核的增溶。飽和脂肪烴、環(huán)烷烴及苯等不易極化的非極性有機(jī)化合物，一般被加溶于膠團(tuán)的內(nèi)核中，就像溶于非極性碳?xì)浠衔镆后w中一樣，紫外光譜或核磁共振譜表明被加溶物處于非極性環(huán)境中，X射線表明在加溶

9、后膠團(tuán)變大。2）在表面活性劑分子間的增溶：對于分子結(jié)構(gòu)與表面活性劑相似的極性有機(jī)化合物，如長鏈的醇、氨、脂肪酸和極性染料等兩性分子，則是增溶于膠束的柵欄之間，這種方式增溶后膠束并不變大。3）在 膠束表面的吸附增溶，即吸附增溶。是既不溶于水也不溶于非極性烴的小分子極性有機(jī)化合物在膠束表面的增溶。 4） 聚氧乙烯鏈間的增溶：以聚氧乙烯基為親水基團(tuán)的非離子表面活性劑，通常將被增溶物包藏在膠束外層的聚氧乙烯鏈中。2、論述增溶作用的影響因素。答：1）表面活性劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)：具有同樣疏水基的表面活性劑，其增溶量有如下次序：非離子型陽離子型陰離子型； 膠束越大，對于增溶到膠束內(nèi)部的物質(zhì)增溶量越大； 親油基部分

10、帶有分支結(jié)構(gòu)的表面活性劑增溶作用較直鏈的??； 帶有不飽和結(jié)構(gòu)的表面活性劑，或在活性劑分子上引入第二極性基團(tuán)時，對烴類的增溶作用減小，而對長鏈極性物增溶作用增加。 2）被增溶物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)：脂肪烴與烷基芳烴被增溶的程度隨其鏈長的增加而減小，隨不飽和度及環(huán)化程度的增加而增大； 帶支鏈的飽和化合物與相應(yīng)的直鏈異構(gòu)體增溶量大致相同。 3）溫度的影響：多數(shù)情況下，溫度越高，增溶作用越大。 4）添加無機(jī)電解質(zhì)的影響：離子型表面活性劑溶液中加入無機(jī)電解質(zhì),可增加烴類化合物的增溶程度，但使極性有機(jī)物的增溶程度減少。 5）有機(jī)物添加劑的影響：向表面活性劑中加烴類等非極性化合物，會使其增溶于表面活性劑膠束內(nèi)部，使

11、膠束脹大，有利于極性有機(jī)物插入膠束的“柵欄”中，即提高了極性有機(jī)物的增溶程度。反之，添加極性有機(jī)物后，增溶于膠束的“柵欄”中，使非極性碳?xì)浠衔镌鋈艿目臻g變大，增溶量增加。3、乳狀液的類型及鑒別方法。答：乳狀液分為以下幾類：（1）水包油型：以O(shè)/W表示，內(nèi)相為油，外相為水，如牛奶等。（2）油包水型：以W/O表示，內(nèi)相為水，外相為油，如原油等。（3）多重乳狀液：以W/O/W 或 O/W/O 表示。 乳狀液的鑒別方法：1稀釋法 ：若乳狀液很易為水稀釋則該乳狀液為O/W型，相反不易相混則為W/O型乳狀液。 2濾紙潤濕法 ：一般濾紙能被水潤濕而不為油潤濕，因此往上滴加少量乳狀液，若液體很快展開并留下散

12、落細(xì)小油滴，則此乳狀液為O/W型乳狀液，否則為W/O型乳狀液。3電導(dǎo)法 ： 電導(dǎo)法的原理基于這樣的事實(shí)，即一般情況下水比油的電導(dǎo)值高得多。4染色法：染料有油溶性和水溶性之分，前者能溶于油使之染色，后者能溶于水使之染色。 4、影響乳狀液穩(wěn)定性的因素。答：1）表面張力：乳狀液是一種熱力學(xué)不穩(wěn)定體系。低的油-水界面張力有助于體系的穩(wěn)定，通常的辦法是加入表面活性劑，以降低體系界面張力。2）界面膜的性質(zhì)：界面膜的強(qiáng)度和緊密程度是決定乳狀液穩(wěn)定性的重要因素之一。為了得到高強(qiáng)度的界面膜和穩(wěn)定的乳狀液： 使用足量的乳化劑；選擇適宜分子結(jié)構(gòu)的乳化劑。3）界面電荷：液滴表面的電荷密度越大，乳狀液的穩(wěn)定性越高。4）

13、分散介質(zhì)的黏度：乳狀液分散介質(zhì)的黏度越大，分散相液滴運(yùn)動速度越慢，有利于乳狀液的穩(wěn)定。許多能溶于分散介質(zhì)中的高分子物質(zhì)常用來作增稠劑，以提高乳狀液的穩(wěn)定性。5）.5 固體粉末的加入：固體只有處于油水界面時才能起到穩(wěn)定作用。這要求它既能被水潤濕，又能被油潤濕，否則不能排列在液滴表面，而是會完全處于水相或者油相。5、如何制備乳化劑（包括加入方法、乳化劑的選擇、乳化設(shè)備的選擇）：將乳化劑直接溶于水中，在激烈攪拌下將油加入。2. 劑在油中法（轉(zhuǎn)相乳化法）：將乳化劑加入油相，在激烈攪拌下加入水。3. 瞬間成皂法：將脂肪酸溶于油中，堿溶于水中，然后在劇烈攪拌下將兩相混合，界面上瞬間生成了脂肪酸鹽，得到乳狀

14、液。4混合膜生成法：使用混合乳化劑，一個親水，另一個親油，將親水乳化劑溶于水中，親油乳化劑溶于油中。在劇烈攪拌下，將油水混合，兩種乳化劑在界面上形成混合膜。 5.輪流加液法：將水和油輪流加入乳化劑，每次只加少量。乳化劑的選擇：1.HLB值法：每個乳化體系都可以通過實(shí)驗(yàn)確定其最為適宜的乳化劑的HLB值，根據(jù)此值可以確定乳化劑的種類和比例，如果單一表面活性劑不能滿足要求，可以根據(jù)HLB值的加和性，選擇兩種或多種表面活性劑混合使用。2.PIT法：所謂相轉(zhuǎn)變溫度（PIT）是指在某種特定體系中，表面活性劑的親水、親油性質(zhì)達(dá)到平衡時的溫度。確定方法是，在等量的油和水中加入3%5%的表面活性劑，配置成O/W

15、型轉(zhuǎn)變?yōu)閃/O型時的溫度即為此體系的相轉(zhuǎn)變溫度。乳化設(shè)備的選擇：1.攪拌器：設(shè)備簡單，操作方便，適用于多種體系，但只能生產(chǎn)較粗的乳狀液。2.膠體磨和均化器：制備的乳狀液液珠細(xì)小，分散度高，乳狀液的穩(wěn)定性好。3.超聲波乳化器：一般都在實(shí)驗(yàn)室使用，在工業(yè)上使用成本太高。 6.潤濕過程分為三類：答：潤濕過程可以分為三類，即：粘濕、浸濕和鋪展。1.沾濕過程：液體與固體從不接觸到接觸，使部分液-氣界面和固-氣界面轉(zhuǎn)變成新的固-液界面的過程。發(fā)生條件為： 2.浸濕過程：在恒溫恒壓可逆情況下，將具有單位表面積的固體浸入液體中，氣固界面轉(zhuǎn)變?yōu)橐汗探缑娴倪^程稱為浸濕過程。發(fā)生條件為 3.鋪展過程：等溫、等壓條件

16、下，單位面積的液固界面取代了單位面積的氣固界面并產(chǎn)生了單位面積的氣液界面，這種過程稱為鋪展過程.發(fā)生條件為： 。7.表面活性劑的潤濕作用如何表現(xiàn)。答：表面活性劑的潤濕作用具體表現(xiàn)在兩個方面：1）在固體表面發(fā)生的吸附：表面活性劑以極性基團(tuán)朝向固體，非極性基團(tuán)朝向氣體吸附于固體表面，形成定向排列吸附層，使自由能較高的故土表面被碳?xì)滏湼采w轉(zhuǎn)化為低能表面，達(dá)到改變潤濕性能的目的。2）提高液體潤濕能力：水在低能固體表面不能鋪展，為改善體系的潤濕性能，常在水中加入表面活性劑，降低水的表面張力，使其能潤濕固體表面。8、影響泡沫穩(wěn)定性的因素。答：1.表面張力：低表面張力有利于泡沫的形成，但液體表面張力的大小是

17、泡沫產(chǎn)生的重要條件，而非決定性因素。2.界面膜性質(zhì)：界面膜的強(qiáng)度是決定泡沫穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素，取決于液膜的表面黏度，液膜彈性和膜內(nèi)液體的黏度。3.表面張力的修復(fù)作用：是指泡沫的液膜受外界擾動或自動排液變薄時，會通過自身收縮或由其他部位補(bǔ)充來恢復(fù)原狀的現(xiàn)象。4）表面電荷:如果泡沫液膜的表面帶有相同符號的電荷，當(dāng)液膜受到擠壓，氣流沖擊或重力排液使液膜變薄時，液膜的兩個表面將會產(chǎn)生靜電斥力作用，以阻止繼續(xù)排液變薄，提高泡沫穩(wěn)定性。5）泡內(nèi)氣體的擴(kuò)散：氣泡內(nèi)氣體擴(kuò)散速度與液膜的性質(zhì)和黏度有關(guān)，液膜黏度越高，表面吸附和分子排列越緊密，氣體的相對透過率越低，氣泡的排氣越慢，泡沫越穩(wěn)定。6）添加的表面活性劑的

18、結(jié)構(gòu)。9.簡述泡沫的消除機(jī)理。答：1）使液膜局部表面張力降低：將消泡劑加入的到泡沫體系中后，消泡劑微滴浸入氣泡液膜，頂替了原來液膜表面上的表面活性劑分子，使此處的表面張力降低得比原來液膜其他處的表面張力更低。由于泡沫周圍液膜的表面張力高，將產(chǎn)生收縮力，從而使得表面張力處的液膜被強(qiáng)烈的向四周牽引，延伸而伸長，變薄，最后破裂使氣泡消除。2）破壞界面膜彈性使液膜失去自修復(fù)作用：界面膜的彈性是保證泡沫穩(wěn)定性的因素，彈性越大，液膜具有越強(qiáng)的自修復(fù)能力，泡沫越穩(wěn)定，在泡沫體系中加入聚氧乙烯、聚硅氧烷等表面張力極低的消泡劑，消泡劑進(jìn)入泡沫液膜后，會使此處的液膜的表面張力降低至極低而失去彈性，當(dāng)此處的液膜收到

19、外界的擾動或沖擊拉長，液膜面積增加，消泡劑的濃度減低，引起也跑到呃表面張力上升時，液膜不能產(chǎn)生有效的彈性收縮力來使自身的表面張力和厚度恢復(fù)，從而因失去修復(fù)作用而被破壞。3）降低液膜黏度：泡沫液膜的表面黏度越高，其強(qiáng)度也越高，排液速度越慢，同時液膜的透氣性越低，更能阻止泡內(nèi)氣體的擴(kuò)散作用，從而達(dá)到延長泡沫壽命，提高泡沫穩(wěn)定性的作用。4）固體顆粒的消泡作用：疏水性固體顆粒具有一定的消泡作用，當(dāng)表面疏水的固體顆粒加入到泡沫體系中時，原吸附于泡沫液膜表面的表面活性劑分子以其疏水基吸附于固體顆粒的表面。其親水基深入到液相，使固體顆粒表面轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水性表面。于是，原泡沫液膜中的表面活性劑被固體顆粒攜帶進(jìn)入液

20、膜的水相，使液膜的表面活性濃度、表面黏度以及自修復(fù)能力降低，從而降低了泡沫的穩(wěn)定性，縮短了泡沫的壽命。10.影響表面活性劑洗滌作用的因素。答：1.表面或表面張力：表面活性劑是洗滌液的主要成分，降低體系表面張力是表面活性劑非常重要的性質(zhì)，大多數(shù)性能優(yōu)良的表面活性劑都具有顯著降低體系表面張力的作用。在洗滌過程中，表面活性劑能使洗滌液具有較低的表面張力，這有利于洗滌液產(chǎn)生潤濕作用，從而才有可能進(jìn)一步起洗滌作用。2.表面活性劑在界面上的吸附狀態(tài)：表面活性劑在界面上的吸附是影響洗滌效果的重要因素。表面活性劑在界面上的吸附是洗滌的最基本原因，沒有吸附就沒有表面活性劑的洗滌功能。當(dāng)表面活性劑處于以疏水基吸附

21、于固液界面，以極性頭深入水相的吸附態(tài)時能夠提高固體表面的呃潤濕性，有利于洗滌過程的進(jìn)行。3.表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)：表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)對洗滌效果有一定程度的影響，其中主要是非極性疏水鏈的長度。4.乳化與氣泡作用：乳化作用在洗滌過程中起相當(dāng)重要的作用，它可以使油污乳化并穩(wěn)定的分散懸浮于洗滌液中，有效地阻止了液體油污再沉積過程的發(fā)生，起泡作用對洗滌效果有一定的影響，但是二者之間并沒有之間的關(guān)系。5.表面活性劑的增溶作用：表面活性劑的加溶作用是在表面活性劑溶液濃度大于cmc時發(fā)生的。 實(shí)際上，一般洗滌過程添加的表面活性劑的量并不多，其在洗滌液中的濃度很難達(dá)到臨界膠束濃度。6）黏附強(qiáng)度：固體表面與洗滌

22、劑間的黏附作用越強(qiáng)，越有利于污垢從固體表面的去除。洗滌劑與污垢的黏附作用越強(qiáng)，則越有利于阻止污垢的再沉積。11.表面活性劑在分散過程中的主要作用。（五點(diǎn)）答：1）降低液體介質(zhì)的表面張力、固液界面張力和液體在固體上的接觸角，提高其潤濕性質(zhì)和降低體系的界面能；同時可提高液體向固體粒子孔隙中的滲透速度，以利于表面活性劑在固體界面的吸附，并產(chǎn)生其他利于固體粒子聚集體粉碎、分散的作用。2）離子型表面活性劑在某些固體粒子上的吸附可增加粒子表面電勢，提高粒子間的靜電排斥作用，利于分散體系的穩(wěn)定。3）在固體粒子表面上親液基團(tuán)朝向液相的表面活性劑中，定向吸附層的形成有利于提高疏液分散體系粒子的親液性，有時也可以

23、形成吸附溶劑化層。4）長鏈表面活性劑和聚合物大分子在粒子表面吸附形成厚吸附層，起到空間穩(wěn)定作用。5）表面活性劑在固體表面結(jié)構(gòu)缺陷上的吸附不僅可以降低界面能，而且能在表面上形成機(jī)械屏障，有利于固體研磨分散。第四章：陰離子表面活性劑1. 陰離子表面活性劑的特性。答：1）溶解度隨溫度的變化存在明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，即在較低的一段溫度范圍內(nèi)溶解度隨溫度上升非常緩慢，當(dāng)溫度上升到某一定值時溶解度隨溫度上升而迅速增大，這個溫度叫做表面活性劑的克拉夫點(diǎn)（Krafft point)。一般離子型表面活性劑都有Krafft點(diǎn)。2）一般情況下與陽離子表面活性劑配伍性差，容易生成沉淀或使溶液變得渾濁，但在一些特定條件下與陽離

24、子表面活性劑復(fù)配可極大地提高表面活性。3）抗硬水性能差，對硬水的敏感性表現(xiàn)出羧酸鹽 磷酸鹽硫酸鹽 磺酸鹽的變化順序。4）在疏水鏈和陰離子頭基之間引入短的聚氧乙烯鏈可極大地改善其耐鹽性能。5）在疏水鏈和陰離子頭基之間引入短的聚氧丙烯鏈可改善其在有機(jī)溶劑中的溶解性，但同時也降低了其生物降解性。6）羧酸鹽在酸中易析出自由羧酸，硫酸鹽在酸中可發(fā)生自催化作用迅速分解，其他類型陰離子表面活性劑在一般條件下是穩(wěn)定的。7）陰離子表面活性劑是家用洗滌劑、工業(yè)洗滌劑、干洗劑和潤濕劑的重要成分。2.烷基苯磺酸鈉結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。答：1）溶解度：對于直鏈烷基苯磺酸鈉，烷基取代基的碳原子數(shù)越少，烷基鏈越短，疏水性越差，

25、在室溫下越容易溶解在水中。反之，碳原子數(shù)越多，烷基鏈越長，疏水性越強(qiáng)，越難溶解。2）表面張力：隨著直鏈烷基苯磺酸鈉烷基碳原子數(shù)增加，表面張力值呈下降趨勢。這里所指的表面張力是表面活性劑濃度高于CMC時溶液的表面張力。3）潤濕力：隨著直鏈烷基苯磺酸鈉烷基碳原子數(shù)的增加，表面活性劑的潤濕力呈下降趨勢。4）起泡性：隨著直鏈烷基苯磺酸鈉烷基碳原子數(shù)的增加，表面活性劑的起泡力增加。5）洗凈力：隨著直鏈烷基中碳原子數(shù)增多，表面活性劑的洗凈力逐漸提高。3.簡述烷基苯磺酸鈉的生產(chǎn)。答：其生產(chǎn)主要包括一下三個部分1）烷基芳烴的生產(chǎn)：長鏈烷基苯的合成方法是在酸性催化劑作用下苯的烷基化反應(yīng)，其反應(yīng)歷程為親電取代反應(yīng)

26、。主要烷基化試劑為烯烴和鹵代烷等，所使用的酸性催化劑主要有兩種質(zhì)子酸和路易斯酸催化劑。a. 以烯烴為原料、氟化氫為催化劑，苯的烷基化反應(yīng)方程為：RCH2=CH-R+ H+ 反應(yīng)裝置主要為塔式反應(yīng)器（兩反應(yīng)器串聯(lián)）。b以氯化烷作烷化試劑，三氯化鋁做催化劑的烷基化反應(yīng)。此法生產(chǎn)長鏈烷基苯可以采取兩種工藝方法，一種是連續(xù)式反應(yīng)，另一種是多釜串聯(lián)反應(yīng)。2）烷基芳烴的磺化：工藝生產(chǎn)常用的磺化劑有硫酸、發(fā)煙硫酸、三氧化硫和氯磺酸等，此外還有氨基酸和亞硫酸鹽等其他催化劑。a.用發(fā)煙硫酸磺化：采用泵式連續(xù)磺化的工藝。反應(yīng)過程中烷基苯和發(fā)煙硫酸由各自的貯藏進(jìn)入高位槽，按適當(dāng)比例與循環(huán)物料進(jìn)入磺化反應(yīng)塔，在泵內(nèi)兩

27、相充分混合并發(fā)生反應(yīng)。b.用SO3磺化：1.多釜串聯(lián)連續(xù)磺化工藝，該工藝一般采用25個反應(yīng)釜串聯(lián)，烷基苯由第一釜加入，物料依次溢流而至下一釜繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)。2.膜式連續(xù)磺化工藝，烷基苯由供應(yīng)泵輸送，從反應(yīng)器大約中部位置進(jìn)入反應(yīng)器，被空氣稀釋3%5%濃度的三氧化硫由反應(yīng)器頂部進(jìn)入。3）烷基苯磺酸的后處理：a分酸，利用硫酸比烷基苯磺酸更易溶于水的性質(zhì)，通過向磺化產(chǎn)物中加入少量水來降低硫酸和烷基苯磺酸的互溶性，并借助兩者的密度差來進(jìn)行分離。b.中和，將烷基苯磺酸轉(zhuǎn)化為烷基苯磺酸鈉的過程。第五章：陽離子表面活性劑1簡述陽離子表面活性劑的性質(zhì)。答：1）溶解性：隨著碳鏈長度的增加其水溶性和醇溶性均呈下降趨勢

28、；<15個碳原子的易溶于水，>15個碳原子水溶性急劇下降 ；烷基鏈上有親水基團(tuán)或不飽和基團(tuán)，水溶性增加 。2）Krafft點(diǎn)：陽離子活性劑具有Krafft溫度點(diǎn)，該溫度點(diǎn)越高，表明該表面活性劑越難溶，溶解度越低。反之，該溫度點(diǎn)越低，表明該表面活性劑越容易溶解，溶解性能越好。3）表面活性：同系物隨其碳?xì)滏溤鲩L，其表面張力逐漸下降。 分子結(jié)構(gòu)相同時，表面張力隨濃濃升高而降低，降到一定數(shù)值時又會隨升高而有所增加。4）cmc：隨著烷基碳鏈長度的增加，cmc降低。2.潔兒滅的生產(chǎn)方法及應(yīng)用。答：制備：由氯化芐與N,N-二甲基月桂胺在80-90攝氏度下反應(yīng)三小時制得。主要應(yīng)用：該表面活性劑易溶

29、于水，呈透明溶液狀，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為萬分之幾的溶液既具有消毒殺菌的能力，對皮膚無刺激，無毒性，對金屬不腐蝕，是一種十分重要的殺菌消毒劑，使用時將其配制成20%的水溶液應(yīng)用較好，主要用于外科手術(shù)器械、創(chuàng)傷的消毒殺菌和農(nóng)村養(yǎng)蠶的殺菌，此外該產(chǎn)品還具有良好的發(fā)泡能力，也可用作聚丙烯腈的緩染劑。第六章：兩性表面活性劑1.什么是兩性表面活性劑？與陰離子和陽離子表面活性劑相比，其特點(diǎn)表現(xiàn)在哪些方面？答：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。特點(diǎn)：1）具有等電點(diǎn)，在PH值低于等電點(diǎn)的溶液中帶正電荷，表現(xiàn)為陽離子表面活性劑的性能；在PH值高于等電點(diǎn)的溶液中帶負(fù)電荷，表現(xiàn)為陰離子表面活性

30、劑的性質(zhì)。2）幾乎可以同所有其他類型的表面活性劑進(jìn)行復(fù)配，而且在一般情況下都產(chǎn)生加和增效作用。3）具有較低的毒性和對皮膚、眼睛刺激性，可以用在化妝品和洗發(fā)香波中。4）具有極好的耐硬水性和耐高濃度電解性，甚至在海水中也可以有效地使用。5）對織物有優(yōu)異的柔軟平滑性和抗靜電性。6）具有良好的乳化性和分散性。7）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。8）兩性表面活性劑的殺菌性能：兩性表面活性劑作為殺菌劑，具有許多陽離子型表面活性劑所不及的優(yōu)點(diǎn)。9）具有良好的生物降解性。2.兩性表面活性劑按整體化學(xué)結(jié)構(gòu)分為哪幾類？各舉一代表性產(chǎn)品。答：1）甜菜堿型，其分

31、子結(jié)構(gòu)： ，如十二烷基甜菜堿， 2）咪唑啉型，其分之中含有咪唑啉環(huán)，如 ，式中，R是含1218個碳原子的烷基。3）氨基酸型：此類表面活性劑的結(jié)構(gòu)主要是 -氨基丙酸型，分子結(jié)構(gòu)為 ；或者 -亞氨基羧酸型： 4）氧化胺型，其結(jié)構(gòu)通式為： 第七章：非離子表面活性劑1.聚乙二醇型非離子表面活性劑為何具有親水性和濁點(diǎn)？答：非離子表面活性劑在水中成為曲折型時，親水性的氧原子即被置于鏈的外側(cè)，憎水性的-CH2-基位于里面，因而鏈周圍就變得容易與水結(jié)合。此結(jié)構(gòu)雖然很大，但其整體恰似一個親水基。因此，聚乙二醇鏈顯示出較大的親水性。氫鍵的鍵能較低，結(jié)構(gòu)松馳。當(dāng)表面活性劑的水溶液溫度升高時，分子的熱運(yùn)動加劇，結(jié)合在

32、氧原子上的水分子脫落，形成的氫鍵遭到破壞，使親水性降低，表面活性劑在水中的溶解度下降。當(dāng)溫度升高到一定程度時，表面活性劑從溶液中析出，使原來透明的溶液變渾濁，這時的溫度為濁點(diǎn)。2.環(huán)氧乙烷的性能及生產(chǎn)方法。答： 性能：液態(tài)環(huán)氧乙烷，易燃且有自聚合趨勢，易爆炸，無色透明氣體，因自身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)具有很大的活潑性，易發(fā)生開環(huán)反應(yīng)，和含有活潑氫的化合物發(fā)生加成反應(yīng)。生產(chǎn)方法：主要有氯乙醇法和直接氧化法。1） 氯乙醇法：現(xiàn)在水中通入氯氣生成次氯酸：乙烯同次氯酸反映生成氯乙醇：氯乙醇與石灰相互作用形成環(huán)氧乙烷 ： 此法缺點(diǎn)是消耗大量的氯氣和石灰，氯化鈣溶液給污水處理造成很大困難，而且副產(chǎn)物鹽酸對設(shè)備腐蝕嚴(yán)重

33、，因此氯乙醇法逐漸被直接氧化法取代。2） 直接氧化法：乙烯和氧在銀催化劑的作用下氧化制得環(huán)氧乙烷：直接氧化法對原料乙烯的純度要求高，含量高于98%，此法操作復(fù)雜，技術(shù)要求高，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。3.簡述脂肪醇聚氧乙烯醚的制備。答：脂肪醇聚氧乙烯醚的結(jié)構(gòu)通式為 ，商品名為平平加，脂肪醇聚氧乙烯醚的合成可認(rèn)為由以下兩步反應(yīng)：第一階段反應(yīng)速度略慢，當(dāng)形成一分子環(huán)氧乙烷加成物 后，反應(yīng)速率迅速增加。合成脂肪醇聚氧乙烯醚的原料為高碳醇和環(huán)氧乙烷，制法如下：1） 高碳醇的制備有三種方法：天然油脂和脂肪酸還原法，有機(jī)合成法，石蠟法。1.天然油脂和脂肪酸還原法，反應(yīng)式為：2.有機(jī)合成法：a.羰基合成法:即烯烴，

34、氫氣和二氧化碳在催化劑和高溫高壓下生成醛，醛加氫生成醇。b. 齊格勒法：乙烯與烷基鋁在加熱，加壓的條件下反應(yīng)得到三烷基鋁，進(jìn)一步與乙烯反應(yīng)制得高級三烷基鋁，經(jīng)氫化，水解得到高級醇。3.石蠟法：石蠟法得到的是仲醇，其反應(yīng)為自由基反應(yīng)。2）環(huán)氧乙烷的制備方法：主要有氯乙醇和直接氧化法、非離子表面活性劑合成法。以 為例，將十八醇加入到不銹鋼壓力反應(yīng)釜中，然后加入50%NaOH溶液，其用量是十八醇的0.5%，加熱到100真空脫水1h，然后通入氮?dú)庖在s走空氣，防止環(huán)氧乙烷發(fā)生爆炸，最后加熱到150，用氮?dú)膺B續(xù)將EO壓入反應(yīng)釜中，壓力維持在0.2MPa，溫度130180，反應(yīng)數(shù)小時，控制通入EO量，保持一定摩爾比和聚合度反應(yīng)結(jié)束后，物料經(jīng)乙酸中和，最后在漂白釜內(nèi)用雙氧水漂白除去反應(yīng)雜質(zhì)的深黃色色素，得到 。4.簡述APG的性能與應(yīng)用。答：APG兼具普通非離子和陰離子表面活性劑的特性，工業(yè)產(chǎn)品多為50%70%的水溶液，性狀通常為無