陰離子表面活性劑(最終)

1、陰離子表面活性劑的分類周升輝湖南工學(xué)院 材料與化學(xué)工程系 化學(xué)工程與工藝0901班 摘要：陰離子表面活性劑在低溫下較難溶解，隨溫度升高溶解度加大，溶解度達(dá)到極限時(shí)會(huì)析出表面活性劑的水合物。但是，水溶液加熱至一定溫度時(shí)，表面活性劑分子發(fā)生締合，溶解度會(huì)急劇增大。 陰離子表面活性劑親水基團(tuán)的種類有局限，而疏水基團(tuán)可以由多種結(jié)構(gòu)構(gòu)成，故種類很多。陰離子表面活性劑一般具有良好的滲透、潤濕、乳化、分散、增溶、起泡、抗靜電和潤滑等性能，用作洗滌劑有良好的去污能力。關(guān)鍵詞：陰離子表面活性劑 表面活性 性質(zhì)1.磷酸酯鹽 磷酸酯鹽表面活性劑具有良好的乳化、分散、抗靜電、洗滌和防銹性能，對(duì)酸、堿的穩(wěn)定性好，易被生

2、物降解，又由于它易溶于有機(jī)溶劑，故用途極為廣泛。1.1磷酸酯鹽陰離子表面活性劑可分為脂肪醇磷酸酯鹽和脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯鹽兩類陰離子表面活性劑。1.1.1脂肪醇磷酸酯鹽1.1.1.1化學(xué)通式 脂肪醇磷酸酯鹽有單酯鹽和雙酯鹽兩種，它們的化學(xué)通式分別為： 式中，R為烷基；M為一價(jià)正離子。1.1.1.2性質(zhì)1.1.1.2.1溶解性脂肪醇磷酸酯鹽的溶解性與疏水基的性質(zhì)、脂肪醇鏈的長短、酯化程度及中和試劑密切相關(guān)。單脂肪醇磷酸酯鹽的溶解性大于雙脂肪醇磷酸酯鹽的溶解性。單酯鹽中，短鏈脂肪醇磷酸酯鹽的溶解性大于長鏈脂肪醇磷酸酯鹽的溶解性。不同的鹽中，三乙醇胺鹽的溶解性最大，其次是鉀鹽，鈉鹽最差。1.1.1

3、.2.2表面張力脂肪醇磷酸酯鹽的表面張力與疏水基的構(gòu)型、酯化度有關(guān)。單脂肪醇磷酸酯鹽的表面張力較雙脂肪醇磷酸酯鹽高得多。正構(gòu)碳鏈磷酸酯鹽的表面張力高于異構(gòu)碳鏈的磷酸酯鹽。碳鏈增大，表面張力下降。1.1.1.2.3起泡性能脂肪醇磷酸酯鹽的起泡性能與脂肪醇鏈的長短有關(guān)，短鏈烷醇(如C7C9烷醇)磷酸酯鹽的起泡能力高于長鏈的C10C18烷醇磷酸酯鹽，但后者的泡沫穩(wěn)定性較好。脂肪醇磷酸酯的一鈉鹽的起泡能力高于二鈉鹽，其原因是由于一鈉鹽的表面張力低，而二鈉鹽的表面張力高導(dǎo)致的。1.1.1.2.4洗滌性能 脂肪醇磷酸酯鹽的洗滌性能與脂肪醇的碳鏈長短，正、異構(gòu)情況，以及酯化度有關(guān)。碳鏈為C10時(shí)，脂肪醇磷酸

4、酯鹽的洗滌性能最好。碳數(shù)相同時(shí)，支鏈多的脂肪醇磷酸酯鹽的洗滌性能高于支鏈少的脂肪醇磷酸酯鹽，正構(gòu)的脂肪醇磷酸酯鹽的洗滌性能最差。1.1.1.2.5抗電性能在抗靜電性能方面，短碳鏈脂肪醇磷酸酯鹽的抗靜電效果較好，單脂肪醇磷酸酯鹽的抗靜電性能優(yōu)于雙脂肪醇磷酸酯鹽。1.1.1.3應(yīng)用 脂肪醇磷酸酯鹽廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。在紡織工業(yè)中，用于配制合成纖維油劑，用作染色助劑、乳化劑、抗靜電劑。在金屬加工中，用于配制金屬切削油、拔絲油、壓延油劑，可配成油溶性的和水溶性的乳液。在化妝品工業(yè)中，用于生產(chǎn)護(hù)膚品，用作噴發(fā)器噴嘴堵塞防止劑在洗滌工業(yè)中，用于制造各種洗滌劑，特別由于它易溶于有機(jī)溶劑，故可與溶劑配合，

5、用作干洗洗滌劑。在農(nóng)藥工業(yè)中，用作農(nóng)藥乳化劑、肥料乳化劑。在造紙工業(yè)中，可用作廢紙脫墨劑、涂料紙的涂層液的分散穩(wěn)定劑。在化學(xué)工業(yè)中，用作乳液聚合用乳化劑。1.1.2脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯鹽1.1.2.1結(jié)構(gòu)通式 脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯鹽有單酯鹽和雙酯鹽，其結(jié)構(gòu)式如下： , , 1.1.2.2性質(zhì) 脂肪醇(或烷基酚)聚氧乙烯醚磷酸酯鹽能溶于高濃度電解質(zhì)溶液，耐強(qiáng)堿，抗靜電性能也較脂肪醇磷酸酯鹽好，但其平滑性能卻較差。 其他性質(zhì)與脂肪醇磷酸酯鹽相似。2.硫酸酯鹽 分子中陰離子官能團(tuán)為硫酸根的表面活性劑為硫酸酯鹽型陰離子表面活性劑。硫酸酯鹽表面活性劑可分為烷基硫酸鹽、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽、甘油脂肪

6、酸酯硫酸鹽、硫酸化蓖麻酸鈉、環(huán)烷硫酸鈉、脂肪酰氨烷基硫酸鈉等。 硫酸酯鹽是陰離子表面活性劑中應(yīng)用很廣的一大類，具有良好的表面活性。2.1烷基硫酸鹽2.1.1結(jié)構(gòu)通式烷基硫酸鹽的化學(xué)通式為ROS03M，式中M可以是Na、K、NH4、NH(CH2CH2OH)3，R中的碳原子數(shù)為818。2.1.2性質(zhì) 這類表面活性劑具有良好的起泡能力和洗滌性能，在硬水中穩(wěn)定，其水溶液呈中性或微堿性，故主要用于洗滌劑中。 脂肪醇硫酸酯的成鹽離子也影響烷基硫酸鹽的性質(zhì)，二價(jià)金屬鹽的溶解度按如下次序遞降：Mn2+>Cu2+>Co2+>Mg2+>Pb2+>Sr2-。二價(jià)金屬鹽的溶解度較一價(jià)金屬

7、鹽溶解度高。此外還發(fā)現(xiàn)，二價(jià)鹽和一價(jià)鹽混用，有調(diào)節(jié)洗滌、乳化性能的作用。2.2脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽2.2.1結(jié)構(gòu)通式 通式為，式中碳鏈的鏈長為C12C18，M可為Na、K、NH4、Ca1/2：等，行為環(huán)氧乙烷的物質(zhì)的量，通常為24。2.2.2性質(zhì)脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽中的代表性產(chǎn)品為月桂醇聚氧乙烯醚硫酸鈉。該產(chǎn)品易溶于水，具有優(yōu)良的起泡、乳化性能和洗滌能力，對(duì)皮膚刺激性小。2.3甘油脂肪酸酯硫酸鹽 將甘油單酸酯硫酸化后，以氫氧化鈉中和，即得甘油單酸酯二硫酸鈉。常用的原料為甘油單月桂酸酯、甘油單硬脂酸酯等，硫酸化劑為氣態(tài)三氧化硫，中和劑為氫氧化鈉。反應(yīng)如下： 式中，R為CllH23Cl7H35

8、。 甘油單月桂酸酯二硫酸鈉可用于配制清垢液體洗滌劑。2.4硫酸化脂肪酸鹽 硫酸化脂肪酸鹽是由不飽和脂肪酸經(jīng)硫酸化后，再以堿中和而得，其結(jié)構(gòu)式如下： 該分子中有兩個(gè)親水基，故其洗滌性能較脂肪酸鈉差，但潤濕性能和滲透性能則較高。 2.5環(huán)烷硫酸鈉 環(huán)烷硫酸鈉的結(jié)構(gòu)式如下： 環(huán)烷硫酸鈉易溶于水，具有良好的乳化、起泡性能，可用作乳化劑、起泡劑和洗滌劑。2.6月桂酰氨乙基硫酸鈉 月桂酰氨乙基硫酸鈉易溶于水，具有良好的起泡、乳化、分散和洗滌性能。 月桂酰氨乙基硫酸鈉用作乳化劑、發(fā)泡劑、洗滌劑，用于配制各種洗滌劑、香波等。2.7硫酸化蓖麻酸鈉硫酸化蓖麻酸鈉為黏稠狀透明液體，易溶于水，耐酸和耐硬水性能比肥皂好

9、，具有良好的乳化、潤濕和滲透性能。2.8硫酸化蓖麻酸丁酯鈉 硫酸化蓖麻酸丁酯鈉易溶于水，由于分子中的羧酸基團(tuán)被酯化，其耐硬水、耐酸的性能較硫酸化蓖麻酸鈉好，具有良好的乳化、滲透和抗靜電性能。3.磺 酸 鹽 磺酸鹽的化學(xué)通式為RS03Na，碳鏈中的碳數(shù)在820之間。這類表面活性劑易溶于水，有良好的發(fā)泡作用，主要用于生產(chǎn)洗滌劑。磺酸鹽在酸性溶液中不發(fā)生水解，可以放心使用。3.1 烷基苯磺酸鈉 烷基苯磺酸鈉具有良好的乳化、起泡和洗滌性能，在硬水中不與鈣、鎂離子形成沉淀，耐酸、堿，耐氧化，抗吸濕性強(qiáng)。烷基苯磺酸鈉有直鏈烷基苯磺酸鈉和支鏈烷基苯磺酸鈉之分。 3.2 烷基萘磺酸鹽 烷基萘磺酸鹽的代表性產(chǎn)品

10、為二異丙基萘磺酸鈉和二丁基萘磺酸鈉。前者的國外商品名稱為Neka1 A；后者的國外商品名稱為Neka1 BX(國內(nèi)稱為拉開粉BX)。烷基萘磺酸鹽易溶于水，對(duì)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿穩(wěn)定，具有良好的潤濕、滲透性能，也有乳化、分散和增溶性能；發(fā)泡性能差，且泡沫不穩(wěn)定。3.3 烷基磺酸鈉 烷基磺酸鈉(烷烴磺酸鈉)與直鏈烷基苯磺酸鈉相似，但對(duì)硬水更為穩(wěn)定，生物降解性更好，在堿性、中性和弱酸性介質(zhì)中較為穩(wěn)定，具有良好的潤濕、乳化、分散和洗滌性能。其生產(chǎn)方法有磺氯化法和磺氧化法。3.4 -烯烴磺酸鈉 -烯烴磺酸鈉在較寬的pH值范圍內(nèi)處于穩(wěn)定狀態(tài)，生物降解性好，對(duì)皮膚刺激性小，具有優(yōu)良的洗滌性能，在硬水中洗滌能力不降低，

11、起泡性能好，泡沫細(xì)膩。 -烯烴磺酸鈉廣泛用于生產(chǎn)液體洗滌劑、洗發(fā)香波、泡沫浴劑，用于配制粉狀洗滌劑，易吸水結(jié)塊。其不足是烯烴磺酸鈉可自動(dòng)氧化，尚需改進(jìn)。3.5 -磺基脂肪酸酯 -磺基脂肪酸酯具有良好的表面活性。短鏈醇的酯磺酸鈉具有良好的洗滌性能；長鏈醇的酯磺酸鈉具有良好的潤濕性能，洗滌性能則下降；如果磺酸鹽基位于烴鏈的端位，則具有良好的鈣皂分散性能。3.6 內(nèi)磺基脂肪酸酯與-磺基脂肪酸酯相比，其表面活性相似，而有更好的起泡性、更大的水溶性及更好的耐硬水性，但洗滌性能和耐水解性能較差。3.7 烷基磺基琥珀酸鈉 烷基磺基琥珀酸鈉，按琥珀酸兩個(gè)羧基上酯化程度的不同可分為二烷基磺基琥珀酸鈉和單烷基磺基

12、琥珀酸鈉。3.7.1二烷基磺基琥珀酸鈉的代表物為二辛基磺基琥珀酸鈉。 二辛基磺基琥珀酸鈉為白色蠟狀固體，可溶于水，易溶于水和醇的混合液及水和其他有機(jī)溶劑的混合液，溶于四氯化碳、石油醚、二甲苯、丙酮及植物油等；在酸性及中性溶液中穩(wěn)定，在堿性溶液中分解；洗滌和起泡性能好，無毒性，對(duì)皮膚刺激性小，有良好的潤濕、滲透性能，多用于生產(chǎn)香波、泡沫浴劑和牙膏等。3.7.2單烷基磺基琥珀酸鈉 單烷基磺基琥珀酸鈉亦稱烷基磺基琥珀酸單酯二鈉，具有良好的洗滌、起泡性能和鈣皂分散能力。3.8 ?；跬榛撬徕c ?；跬榛撬徕c亦稱脂肪酸羥乙基磺酸鈉，?；跬榛撬徕c耐硬水，具有良好的發(fā)泡、潤濕性能，對(duì)皮膚刺激性小，可用于生

13、產(chǎn)化妝品和清潔劑(香皂和香波)。3.9 酰甲胺烷烴磺酸鈉 酰甲胺烷烴磺酸鈉中最具代表性的產(chǎn)品為N，N-油酰基甲基?；撬徕c(N-油酰基N-甲基?；撬徕c)，易溶于水，且在酸性、堿性、硬水、金屬鹽及氧化劑等溶液中均比較穩(wěn)定，具有優(yōu)良的乳化、分散、滲透、起泡和洗滌性能，并且對(duì)皮膚溫和。皮膚、頭發(fā)用其洗滌后滑爽、滋潤；毛織品、化纖織物用其洗滌后柔軟有光澤，手感好。4.高級(jí)脂肪酸鹽高級(jí)脂肪酸鹽是使用最多的陰離子表面活性劑，包括肥皂、多羧酸皂、松香皂、N-?；被人猁}和脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸鹽等。4.1 肥皂 肥皂的化學(xué)式為RCOOM，式中R為烴基，其碳數(shù)在822之間，M為Na、K、NH4，一般為Na。肥皂

14、是以天然動(dòng)、植物油脂與堿的水溶液加熱起皂化反應(yīng)制得的，其反應(yīng)為： 4.2 多羧酸皂 除簡(jiǎn)單的脂肪酸皂外，在某些特殊應(yīng)用中還使用以多羧酸制成的肥皂，如： 這類二羧酸皂具有良好的潤濕性能，主要用于配制潤濕劑、潤滑劑、防銹劑。4.3 松香皂 松香皂由松香酸用堿中和制得，其結(jié)構(gòu)式為：松香皂易溶于水，無洗滌作用，但具有良好的乳化、發(fā)泡和潤濕能力，多用于洗滌用肥皂生產(chǎn)中，可提高洗滌效果。4.4 N-?；被猁} 與脂肪酸鹽比較，N-?；被猁}是由在烷基和羧基之間插入了CONHCHR -(R 為氨基酸的側(cè)鏈)基構(gòu)成的，其性質(zhì)隨氨基酸的側(cè)鏈不同而發(fā)生變化。當(dāng)插入氨基時(shí)，羧酸的酸性增大，于是其脂肪酸鈉水溶液由

15、弱堿性變?yōu)橹行?。其堿土金屬鹽的溶解度增高，在硬水中有良好的發(fā)泡性能，與蛋白質(zhì)有良好的親和性。當(dāng)用作洗滌劑時(shí)，皮膚有滑潤感。胺鍵具有形成分子間強(qiáng)氫鍵的性質(zhì)，在水溶液中分子問發(fā)生締合時(shí)，會(huì)顯著影響聚集狀態(tài)。N-?；被猁}具有生理活性。4.5 脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸鹽脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸鹽的化學(xué)式為,它是由脂肪醇聚氧乙烯醚經(jīng)陰離子化而制得。式中，R可以是月桂基、肉豆蔻基、棕櫚基、油烯基或硬脂基，其水溶性隨聚氧乙烯鏈增加而增大。4.6 環(huán)烷酸鈉 環(huán)烷酸鈉的結(jié)構(gòu)式如下：式中，n可以為0。 環(huán)烷酸鈉為白色糊狀物，溶于水，具有良好的乳化、發(fā)泡性能，并有消毒作用，可用作乳化劑和洗滌劑。由環(huán)烷基石油的重油和輕油餾分等用氫氧化鈉溶液處理而制得。5.其他陰離子表面活性劑5.1 脂肪酰氨腈脂肪酰氨腈的堿金屬鹽亦稱酰胺