精細化工工藝學表面活性劑

精細化工工藝學表面活性劑第1頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月

本世紀初，肥皂對水質(zhì)硬度和酸度的敏感性引起人們的重視。這種缺點首先在紡織工業(yè)中產(chǎn)生強烈的反應。1917年，德國化學家剛什爾成功地合成了烷基奈磺酸鹽，它具有很高的發(fā)泡性和潤濕性。雖然這種物質(zhì)還沒有達到肥皂的洗滌功能，但為以后表面活劑的開發(fā)奠定了基礎。

中世紀人們又發(fā)現(xiàn)了肥皂的洗滌功能，此后，直到19世紀，肥皂一直是唯一的人工合成表面活性劑，從結構上看，肥皂是長碳鏈脂肪酸的堿金屬鹽。第2頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月

其后，表面活性劑的發(fā)展經(jīng)歷了數(shù)次變革。30年代，德國化學家廣泛進行表面活性劑的研制，開創(chuàng)了近代表面活性劑時期，并形成合成表面活性劑與肥皂相競爭的局面。40一50年代支鏈烷基苯磺酸鈉(TPS)因優(yōu)良的洗滌性和耐硬水性占據(jù)洗滌劑的主導地位；隨后由于TPS難以生物降解造成河流污染。在1964年被性能優(yōu)異的直鏈烷基苯磺酸鈉取代，同時，50年代后石油化工的發(fā)展，促進了醇系表面活性劑的大力發(fā)展，其中醇醚非離子表面活性劑因其優(yōu)異的低溫洗滌性、低泡性、可生物降解性等，加之脂肪醇和環(huán)氧乙烷原料的充足供應獲得迅猛發(fā)展。至今已有超過陰離子表面活性劑之勢。第3頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月90年代，表面活性劑向無毒、無公害、高效、全天然發(fā)展，烷基多苷(APG)成為第四代最具潛力的表面活性劑。該產(chǎn)品性能優(yōu)異，無毒無刺激，可完全生物降解，廣泛地應用于家用洗滌劑、餐具洗滌劑、清潔劑、香波、浴液、化妝品等諸多產(chǎn)品的生產(chǎn)領域，第4頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月

存在問題和差距1.我國現(xiàn)在是表面活性劑生產(chǎn)大國,但不是強國表面活性劑人均擁有量盡管由1994年的0.138kg/a上升到2005年的2.3kg/a,但與世界表面活性劑強國相比,仍有較大差距,如我國表面活性劑人均擁有量是美國的1/13,不到日本的1/4。第5頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月2.我國是表面活性劑進口大國,出口小國我國每年進口大量表面活性劑,2004年進口206565t,用外匯31807萬美元,2005年達231151t,用外匯39041萬美元;而出口卻很少,2005年出口73191t,創(chuàng)匯僅8387萬美元,出口量是進口量的1/3,出口額是進口額的不到1/5。第6頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月3.表面活性劑原料短缺,仍需大量進口4.產(chǎn)品和裝備更新?lián)Q代任務仍很繁重大型乙氧基化裝置已進口11套,大型磺化裝置進口60套5.缺乏國際競爭力,市場占有率低無跨國公司6.科研項目多,對外公開成果少,產(chǎn)業(yè)化更少第7頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1概述

3.1.1表面活性劑與表面張力表面與界面由于表面分子和內(nèi)部分子所處狀況不同，出現(xiàn)很多特殊現(xiàn)象，稱為表面現(xiàn)象。像：荷葉上的露珠，水中的油滴等。產(chǎn)生表面張力的微觀機制表面張力第8頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月簡單介紹幾個相關名詞表面：凝聚體與氣體之間的接觸面界面：凝聚體與凝聚體之間的接觸面表面張力：作用于液體表面單位長度上使表面收縮的力（mN/m）。是液體表面層由于分子引力不均衡而產(chǎn)生的沿表面作用于任一界線上的張力。比如：露水總是盡可能的呈球型，而某些昆蟲則利用表面張力可以漂浮在水面上。第9頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月溶質(zhì)的濃度對溶劑表面張力的影響有三種：1）物質(zhì)的加入會使溶劑表面張力略微升高，屬于此類物質(zhì)的強電解質(zhì)有無機鹽、酸、堿等；2）物質(zhì)的加入會使溶劑的表面張力逐漸下降，如低碳醇、羧酸等有機化合物；3）物質(zhì)少量加入就會使溶劑表面張力急劇下降，但降到一定程度后，就變得很慢或幾乎不下降。第10頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月我們把能使溶劑表面張力降低的物質(zhì)稱為具有表面活性的物質(zhì)。像第三類物質(zhì)那樣，加入很少量就能大大降低溶劑的表面張力，使表面呈現(xiàn)活性狀態(tài)的物質(zhì)稱為表面活性劑。表面活性劑的加入不僅能明顯降低表面張力，而且它還具有潤濕或反潤濕，乳化或破乳，起泡或消泡，及增溶、分散等一系列作用第11頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月表面活性劑分子的結構特點表面活性劑分子有兩種不同性質(zhì)的基團所組成，一種是非極性的親油基團，另一種是極性的親水基團。第12頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1.2表面活性劑分子在表面上的定向排列臨界膠束濃度：表面活性劑離子或分子在溶液中開始形成

CMC膠束的最低濃度。第13頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1.3表面活性劑分類第14頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月兩性離子型表面活性劑羧酸鹽型：R-COONa磺酸酯鹽型：R-OSO3Na磺酸鹽型：R-SO3Na磷酸酯鹽型：R-OPO3Na伯胺鹽型：R-NH2HCL仲胺鹽型：R-NH(CH3)HCL叔胺鹽型：R-N(CH3)2HCL季胺鹽型：R-N(CH3)3CL氨基酸型：R-NH2CHCHCOOH甜菜堿型：RN＋（CH3)2CH2COO-乙二醇型：R-O(CH2CH2O)nH多元醇型：R-COOCH2C(CH2OH)3陰離子型表面活性劑陽離子型表面活性劑非離子表面活性劑第15頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1.4表面活性劑的物化性質(zhì)HLB的大小表示表面活性劑親水親油性的相對大小，HLB值越大，表示該表面活性劑的親水性越強，HLB越低，則親油性或疏水性越強。1.HLB(親水親油平衡值）石蠟HLB＝0，油酸鉀HLB＝20十二烷基硫酸酯鈉HLB＝40

陰離子表面活性劑HLB在1~40之間，非離子表面活性劑的HLB在1~20之間。第16頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月HLB值范圍及其適當用途HLB值范圍應用HLB值范圍應用1~3消泡劑8~18O/W型乳化劑3~6W/O型乳化劑13~15洗滌劑7~9潤濕劑15~18增溶劑第17頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月HLB值的確定（1）非離子型HLB值的計算對聚乙二醇和多元醇非離子型表面活性劑:第18頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月例：求的HLB值

解：親水基分子量：（CH2CH2O)9=396表面活性劑分子量=616HLB=396/616*100/5=12.86對于聚乙二醇型非離子表面活性劑，上式可作如下改變：HLB=EO/5其中EO為聚乙二醇部分及親水基的質(zhì)量%數(shù)第19頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月對多元醇型脂肪酸酯非離子型表面活性劑:

HLB=20(1-S/A)S為酯的皂化值,A為脂肪酸的酸值.（由Griffin提出）酸值:中和1克樣品所消耗的KOH的毫克數(shù).皂化值:皂化1克樣品所消耗的KOH的毫克數(shù).第20頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）其他類型表面活性劑HLB值的計算

（3）混合表面活性劑HLB值的計算mA、mB為混合表面活性劑種A,B組分的質(zhì)量，HLBA,HLBB為A,B組分各自的HLB值。第21頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月各種基團的HLB值

親水基團H親油基團L

－SO4Na38.7-CH-0.475

－COOK21.1－CH2－0.475

－COONa19.1CH3－0.475

－N（叔胺）9.4=CH-0.475

酯基(失水山梨醇環(huán))6.8-(C3H6O)-0.15

酯基(自由)2.4氧丙烯基－O－1.3-CF2－0.870－OH（失水山梨醇環(huán)）0.5CF3－0.870

－OH（自由）1.9苯環(huán)1.662

－(C2H4O)－0.33

－COOH2.1第22頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月例：求甘油硬脂酸單酯的HLB值，已知其皂化值S＝161，酸值A＝198解1：HLB＝20（1－161/198）＝3.8解2：20C：0.475×20＝9.52-OH1.9×2＝3.81個-COO-2.4HLB=3.8+2.4+7-9.5=3.7第23頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月

表面活性劑形成膠束的大小可用膠束量來描述，膠束量就是構成一個膠束的分子量。膠束量＝表面活性劑分子量×締合度

在低溫時，表面活性劑一般都很難溶解。增加濃度，達到飽和態(tài)，表面活性劑便會從水中析。但是，如果加熱水溶液，達到某一溫度時，其溶解度會突然增大。這個使表面活性劑的溶解度突然增大的溫度點，我們稱為克拉夫特點，也稱為臨界溶解溫度。非離子表面活性劑的這個熔點很低，一般溫度下看不見。而大多數(shù)離子型表面活性劑都有自己的克拉夫特點，故它是離子型表面活件劑的特性常數(shù)。2.膠束量

3.表面活性劑溶解性與溫度的關系

克拉夫特點第24頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月

聚乙二醇型非離子表面活性劑與離子型表面活性劑相反，將其溶液加熱，達到某一溫度時，透明溶液會突然變混濁、這一溫度點稱為濁點。這一過程是可逆的，溫度達濁點時乳濁液形成，降溫時，透明溶液又重新出現(xiàn)。聚乙二醇型表面活性劑之所以存在濁點，是因為其親水基依靠聚乙二醇鏈上醚鍵與水形成氫鍵而親水。氫鍵結合較松散．當溫度上升時、分子熱運動加劇，達到一定程度，氫鍵便斷裂，溶解的表面活性劑析出、溶液變?yōu)槿闈嵋?；而當溫度降低至濁點之下時，氫鍵恢復，溶液便又變透明。對于應用而言，克拉夫特點是下限，而濁點是上限。濁點第25頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1.5表明活性劑的主要作用表面活性劑的用途極廣，主要有五個方面：1.潤濕作用

表面活性劑可以降低液體表面張力，改變接觸角的大小，從而達到所需的目的。

例如，要農(nóng)藥潤濕帶蠟的植物表面，要在農(nóng)藥中加表面活性劑；

如果要制造防水材料，就要在表面涂憎水的表面活性劑，使接觸角大于90°。第26頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月

觸角：在三相交界處自固-液界面經(jīng)過液體內(nèi)部到氣-液界面的夾角叫接觸角，以θ表示。（1）θ=0，完全潤濕，液體在固體表面鋪展。（2）0<θ<90°，液體可潤濕固體，且θ越小，潤濕越好。（3）90°<θ<180°液體不潤濕固體。（4）θ=180°，完全不潤濕，液體在固體表面凝成小球。第27頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月2.起泡作用

“泡”就是由液體薄膜包圍著氣體。有的表面活性劑和水可以形成一定強度的薄膜，包圍著空氣而形成泡沫，用于浮游選礦、泡沫滅火和洗滌去污等，這種活性劑稱為起泡劑。

也有時要使用消泡劑，在制糖、制中藥過程中泡沫太多，要加入適當?shù)谋砻婊钚詣┙档捅∧姸龋龤馀?，防止事故。?8頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月第29頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月3.增溶作用

A、被增溶物進入膠束內(nèi)部B、與表明活性劑分子并列分布C、吸附在增溶膠束表面D、包裹在親水長鏈內(nèi)第30頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月4.乳化作用

一種或幾種液體以大于10-7m直徑的液珠分散在另一不相混溶的液體之中形成的粗分散體系稱為乳狀液。

有時為了破壞乳狀液需加入另一種表面活性劑，稱為破乳劑，將乳狀液中的分散相和分散介質(zhì)分開。例如原油中需要加入破乳劑將油與水分開。

要使它穩(wěn)定存在必須加乳化劑。根據(jù)乳化劑結構的不同可以形成以水為連續(xù)相的水包油乳狀液(O/W)，或以油為連續(xù)相的油包水乳狀液(W/O)。第31頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月

從表面張力的角度來分析洗滌過程，那么洗滌作用與表面活性劑能降低表面張力密切相關。表面活性劑可大大降低水的表面張力，如果水的表面張力降到比油污和織物的潤濕臨界表面張力還小時，水溶液就可以在油污和織物表面鋪展，這時油污和織物被水潤濕。表面活性劑會在水與油污之間的界面上吸附，同時也在水與織物之間的固體表面上吸附。5.洗滌作用

第32頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月陰離子表面活性劑RCOONa

羧酸鹽R-OSO3Na

硫酸酯鹽R-SO3Na

磺酸鹽R-OPO3Na2

磷酸酯鹽3.2陰離子表面活性劑第33頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2.1羧酸鹽型羧酸鹽陰離子表面活性劑俗稱皂類，是使用最多的表面活性劑之一。一、單羧酸鹽(肥皂)天然油酯與氫氧化鈉進行皂化反應即形成肥皂和甘油第34頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月使用肥皂時應注意：酸性介質(zhì)和水中的鈣、鎂等容易使肥皂失效。

通常所用的堿多為氫氧化鈉，所以一般的肥皂即鈉皂，但制化妝用皂時也用氫氧化鉀，此時不經(jīng)過鹽析，這種含有甘油的鉀皂可在比較柔和的狀態(tài)下使用。

作為原料油脂可以使用的有許多種，如牛油脂、椰子油、棕櫚油、米糠油、大豆油、花生油、硬化油等，其中牛脂用量最多。因為原料油脂的種類不同，所含的脂肪酸的種類和比例也不同，所以生產(chǎn)出的肥皂性能各異。第35頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月二、多羧酸皂

多羧酸皂使用不多，較典型的是作潤滑油添加劑、防銹用的烷基琥珀酸系列產(chǎn)品。第36頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月三、N－?；被猁}

以氨基酸或多肽混合物等含羧基的化合物與油酰氯縮合制得羧酸鹽表面活性劑。

前者代表品種為梅迪蘭(Mediahn)即N－?；“彼徕c，是配制高品質(zhì)低刺激個人衛(wèi)生用品的理想原料，目前在國外已得到廣泛應用，外商正以高于原料價數(shù)倍的價格向我國推銷此品，國內(nèi)已有廠家選用中亞石化公司代理的美國Hamposyl產(chǎn)品，用于牙膏和其它個人衛(wèi)生用品中。國內(nèi)現(xiàn)在研究開發(fā)該品的單位有十余家，目前雖已在實驗室建立了中間體及終產(chǎn)品的分析方法，但由于設備等問題，合成工藝尚待完善。第37頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月其合成原理如下:酰基氨基酸氨基酸第38頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月

由多肽混合物與油酰氯縮合可得重要的紡織染整助劑LameponA(雷米邦A)，這種表面活性劑在堿性和中性溶液中穩(wěn)定，對皮膚無刺激，適于配制化妝品及洗發(fā)護發(fā)香波，也適于洗滌蛋白質(zhì)類纖維如絲毛織品，洗后柔軟有光澤并富有彈性。多肽混合物“一般由皮屑、禽毛、豆餅等經(jīng)加壓堿性水解制得?！?0℃堿性第39頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月四、聚醚羧酸鹽由醇醚與氯乙酸或羥乙酸縮合后經(jīng)NaOH中和制醇醚羧酸鹽（AEC)由于AEC分子中含有一定數(shù)量的醚鍵及羧基，因而它兼具有非離子與陰離子表面活性劑雙重性質(zhì)。除具有較強的發(fā)泡性、去污性和滲透性，還具有優(yōu)良的抗硬水性。目前該產(chǎn)品在法國、日本及我國均有工業(yè)化生產(chǎn)，并已在日用化工、紡織印染、皮革化纖等領域有所應用，主要缺點是合成成本較高。第40頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2.2硫酸酯鹽型

高級醇及其他含－OH的化合物均可硫酸化生成硫酸酯。含雙鍵的烯烴也可硫酸化生成硫酸酯，經(jīng)中和后即得到各種硫酸酯鹽型表面活性劑．第41頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月

高級醇硫酸酯鹽也稱為伯烷基硫酸酯鹽(AS)。它具有良好的洗凈力、乳化力，泡沫豐富，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，不損織物，且在硬水中不像肥皂產(chǎn)生沉淀，固而廣泛應用于家庭及工業(yè)洗滌劑，還用于香波、化妝品等。其缺點是親水基和親油基由酯鍵相連接。與磺酸鹽型表面活性劑比較，熱穩(wěn)定性較差，在強酸或強堿介質(zhì)中易于水解。高級醇硫酸酯鹽作洗滌劑時會受硬水影響而降低效能，需添加相當量的螯合劑才行。第42頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月1．原料制備（高級醇）（2）動植物蠟中提取高級醇（3）利用脂肪酸工業(yè)副產(chǎn)的二級不皂化物提取高級醇。（4）齊格勒法制備高級醇（1）脂肪酸、脂肪酸酯還原生產(chǎn)高級醇第43頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月（5）羰基合成法制高級醇

（6）液蠟氧化制仲醇第44頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月2、高級醇硫酸化

高級醇硫酸化所用硫酸化劑主要有：濃硫酸、發(fā)煙硫酸、三氧化硫、氯磺酸和氨基磺酸等。

第45頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月第46頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2.3磺酸鹽型陰離子表面活性劑

同硫酸酯鹽型陰離子表面活性劑相比，磺酸鹽型陰離子表面活性劑由C-S鍵相連，因而對酸、熱等更穩(wěn)定。哪個是硫酸酯鹽，哪個是磺酸鹽？第47頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月磺酸鹽由于磺基硫原子與碳原子直接相連，較硫酸酯鹽更穩(wěn)定，在酸性溶液中不發(fā)生水解，加熱時也不易分解。廣泛應用于洗滌、染色、紡織行業(yè)．也常用作滲透劑、潤濕劑、防銹劑等工業(yè)助劑。烷基苯磺酸鹽是陰離于表面活性劑中最重要的一個品種，產(chǎn)品占陰離子表面活性劑生產(chǎn)總量的90％左有。其中烷基苯磺酸鈉是我國洗滌劑活性物的主要成分，洗滌性能優(yōu)良，去污力強，泡沫穩(wěn)定性及起泡力均良好。一、烷基苯磺酸鹽二、烷基磺酸鹽型第48頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月烷基苯磺酸鈉性能與用途：黃色油狀體，經(jīng)純化可以形成六角形或斜方形薄片狀結晶，具有微毒性；對水硬度較敏感；不易氧化；起泡力強，去污力高，第49頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月優(yōu)點：

烷基苯磺酸鈉易與各種助劑復配，成本較低，合成工藝成熟，應用領域廣泛，是非常出色的表面活性劑。烷基苯磺酸鈉對顆粒污垢，蛋白污垢和油性污垢有顯著的去污效果，對天然纖維上顆粒污垢的洗滌作用尤佳，去污力隨洗滌溫度的升高而增強，對蛋白污垢的作用高于非離子表面活性劑，且泡沫豐富。第50頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月耐硬水較差：去污性能可隨水的硬度而降低，因此以其為主活性劑的洗滌劑必須與適量整合劑配用。脫脂力較強：手洗時對皮膚有一定的刺激性，洗后衣服手感較差，宜用陽離子表面活性劑作柔軟劑漂洗。為了獲得更好的綜合洗滌效果，LAS(直鏈烷基苯磺酸鈉)常與AEO(

脂肪醇聚氧乙烯醚)等非離子表面活性劑復配使用。缺點：第51頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2.4磷酸酯鹽型陰離子表面活性劑一、高級醇磷酸酯鹽二、聚氧乙烯醚磷酸酯鹽第52頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月具有優(yōu)良的抗靜電、乳化、防銹和分散性能。用于紡織、化工、國防、金屬加工和輕工等。3.2.4磷酸酯鹽型陰離子表面活性劑第53頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3陽離子表面活性劑

1928年，陽離子表面活性劑開始應用，當時用作殺菌劑。20世紀60年代有了較大的增長，應用范圍也日益擴大。例如，可用作天然或合成纖維的柔軟劑、抗靜電劑和紡織助染劑。

使用陽離子表面活性劑時應注意，它不能與肥皂或其他陰離子表面活性劑共用，否則會引起陽離子活性物沉淀失效。第54頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月

陽離子表面活性劑品種很多，工業(yè)上常用的都是含氮化合物。主要包括兩類：胺鹽和季銨鹽。胺鹽包括伯、仲、叔胺鹽。

胺鹽類和季銨鹽類陽離子表面活性劑在制法和性質(zhì)上差別很大。胺鹽可由相應伯、仲、叔胺用酸簡單中和即可。而季銨鹽一般需要由叔胺與烷基化劑反應才能制備，反應較難進行。

R-NH2·HCl

伯胺鹽

CH3|R-N-HCl

仲胺鹽|H

CH3|R-N+-CH3Cl-

季銨鹽|CH3

CH3|R-N-HCl

叔胺鹽|

CH3其它含氮等的有機衍生物胺鹽型一、陽離子表面活性劑的分類第55頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月R-NH2·HCl

伯胺鹽

CH3|R-N-HCl

仲胺鹽|H

CH3|R-N-HCl

叔胺鹽|

CH3胺鹽型該類產(chǎn)物是弱酸的鹽，在酸性條件下具有表面活性，在堿性條件下，胺游離出來而失去表面活性，因面使它的使用受到限制。無殺菌能力纖維柔軟劑勻染劑浮選劑第56頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月胺鹽型陽離子表面活性劑水溶性較小，在酸性介質(zhì)中較穩(wěn)定；在中性、堿性介質(zhì)中會發(fā)生水解析出胺，通常只適合作纖維柔軟劑，不適合作洗滌劑。一般陽離子表面活性劑去污力較差，因此通常不用陽離子表面活性劑作洗滌劑。但在特殊的清洗劑中如殺菌消毒洗滌劑中會加入陽離子特別是季銨鹽型陽離子表面活性劑。第57頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月

季銨鹽型

R1|R2-N+-CH3X-

季銨鹽|

R3季銨鹽與胺鹽不同，它在堿性和酸性介質(zhì)中都能溶解，且離解為帶正電荷的表面活性離子。季銨鹽洗滌能力差，但殺菌能力強，在陽離子表面活性劑中的地位最為重要，產(chǎn)量也最大。第58頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月季銨鹽型陽離子表面活性劑是產(chǎn)量高、應用廣的陽離子表面活性劑。一般由叔胺與醇、鹵代烴、硫酸二甲酯等烴基化試劑反應制得。季銨鹽陽離子表面活性劑水溶性好，既耐酸又耐堿且大多數(shù)具有殺菌作用。由于大部分纖維表面帶負電，用季銨鹽陽離子表面活性劑可中和其電荷，因此有較好的抗靜電作用。它們能在纖維表面形成疏水油膜，降低纖維的摩擦系數(shù)使之具有柔軟、平滑的效果所以可作柔軟劑。這種表面活性劑除可作抗靜電劑柔軟劑外，還可作護發(fā)產(chǎn)品中的頭發(fā)定型調(diào)理劑，紡織工業(yè)中的勻染固色劑。但它有使機械生銹的缺點，價格也較貴。在清洗劑中常與非離子表面活性劑復配成殺菌、消毒清洗劑。常見的陽離子表面活性劑見表3－7。第59頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月第60頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月第61頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月

季銨鹽是陽離子表面活性劑中最重要的一類，在工業(yè)上有著重要的應用價值。由于其結構性質(zhì)等方面的優(yōu)勢，如親水基的強堿性結構，對介質(zhì)pH值的強適應能力，以及與其它表面活性劑的強配伍性等，因此一些著名的陽離子產(chǎn)品均為季銨鹽。二、季銨鹽型陽離子表面活性劑第62頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月1、常用的季銨鹽合成方法

（1）從伯、仲、叔胺制取季銨鹽制備工藝第63頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月

這是一種應用最廣的方法。反應在極性溶劑(如水或酒精)中進行得較為迅速。高產(chǎn)率，必須保證反應物不呈酸性，因此要加入Na2CO3或K2CO3。第64頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）低級叔胺與鹵代烷反應第65頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月當烷基為十二碳時，便是十二烷基二甲基芐基氯化銨，國內(nèi)商品名為“潔而滅”，又叫1227陽離子表面活性劑。它易溶于水，呈現(xiàn)透明液體狀，對皮膚無刺激、無毒、不腐蝕金屬，是一種十分重要的消毒殺菌劑.使用時配制成20%的水溶液，主要用于外科手術器械，創(chuàng)傷的消毒殺菌和養(yǎng)蠶的殺菌。除此之外，也可用作聚丙烯腈染色的緩染劑。當烷基為十二烷基、陰離子為溴化物時，即為“新潔而滅”(十二烷基二甲基芐基季銨溴化物)。這是一種很強的陽離子殺菌劑，在我國使用比較普遍。應用時如滲入少許非離子活性物，如壬基酚聚氧乙烯醚或胺的氧化物，殺菌作用將更強。第66頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月2、含雜原子的季銨鹽合成（1）含氧原子含酰氨基的含醚基的（2）含氮原子（3）含硫原子特點：是親水的季銨陽離子與烷基疏水基是通過酰胺鍵、酯鍵、醚鍵或硫醚等基團相連接[C17H33C-NHCH2CH2N+CH3].CH3SO4-所以又叫做間接連接型陽離子表面活性劑。第67頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月3.4兩性離子表面活性劑

兩性離子表面活性劑，即不同于陽離子表面活性劑，也不同于陰離子表面活性劑，具有很多優(yōu)異的性能。

去污力好、起泡和乳化能力強，耐硬水好，對酸堿和各種金屬離子都穩(wěn)定，毒性和皮膚刺激性小，生物降解性好，并具有抗靜電和殺菌等特殊性質(zhì)。

其應用范圍正在不斷擴大，特別是在抗靜電、纖維柔軟、特種洗滌劑和香波化妝品等領域發(fā)揮愈來愈重要的作用。第68頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月

兩性表面活性劑是指在同一分子結構中有可能同時存在被橋鏈（碳氫鏈，碳氟鏈等）連接的一個或多個正、負電荷中心（或偶極中心）的表面活性劑。

正電荷中心可以是N、P、S，最常見的是N。負電荷中心可以是羧酸基（—COO-），磺酸基(—SO3-)，硫酸基（—OSO3-），亞硫酸（OSO2-）基，磷酸基（—OPO3H-）等，甚至可以負載在氧原子上（O-）。第69頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月一、兩性離子表面活性劑分類R-N+HCH2-CH2COO-H氨基酸型

CH3|R-N+-CH2COO-H

甜菜堿型|CH3

季銨型，含強堿性N原子，因此，兩性特征在很寬的范圍內(nèi)與pH無關。在等電點處不會出現(xiàn)溶解度下降的現(xiàn)象。

含弱堿性N原子，兩性特征依賴于體系的pH值。在等電點附近，出現(xiàn)最低溶解度。只在等電點區(qū)才是真正意義上的兩性離子第70頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月氨基酸型：為烷基氨基酸的鹽類，具有良好的水溶性，洗滌性能很好，并有殺菌作用。毒性比陽離子表面活性劑低，常用于洗發(fā)膏和洗滌劑中。代表物——N-十二烷基-β-氨基丙酸鈉。甜菜堿型：季銨鹽型陽離子＋羧酸鹽型陰離子水溶液的滲透性、泡沫性較強，去污力優(yōu)于一般陰離子表面活性劑。分散能力好?？勺鳛橄礈靹⑷旧鷦?、柔軟劑、抗靜電劑和殺菌劑。殺菌力弱于陽離子表面活性劑。成本高，代表物——十二烷基二甲基甜菜堿。第71頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月1、氨基酸型合成二、兩性離子表面活性劑合成（3）丙烯腈第72頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月2、甜菜堿型合成長鏈烷基取代甲基：1869年發(fā)現(xiàn)并從甜菜汁中分離出來一種天然產(chǎn)物（如右式），將它俗稱為甜菜堿第73頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月十二烷基二甲基甜菜堿合成第74頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)展：始于20世紀30年代，用作紡織助劑；40年代發(fā)展為多種工業(yè)助劑；50年代進入民用市場；60年代洗衣機大量使用，產(chǎn)量迅速增長。應用：農(nóng)藥乳化劑；紡織、印染和合成纖維助劑與油劑；破乳劑；清洗劑等。3.5非離子表面活性劑第75頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月

非離子表面活性劑在分子中不含離子鍵，它的親水性來源于以下基團:——多個聚氧乙烯鏈基－(CH2CH2O)nH;——單羥基或多個羥基;——酰胺基等基團的作用。第76頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月

①優(yōu)異的潤濕和洗滌功能；②可與陰離子和陽離子表面活性劑兼容；③不受硬水中鈣、鎂離子的影響。

優(yōu)點：缺點：①通常都是低熔點的蠟狀物或液體，所以很難把它們復配成粉狀；②溫度增高或增加電解質(zhì)濃度時，聚氧乙烯醚鏈的溶劑化效應會下降，有時會產(chǎn)生沉淀。第77頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月R-(C6H4)-O(C2H4O)nH

烷基酚聚氧乙烯醚非離子表面活性劑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

脂肪醇聚氧乙烯醚一、非離子型表面活性劑分類第78頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月1、聚乙二醇（聚氧乙烯醚）型環(huán)氧乙烷生產(chǎn)方法：氯醇法直接氧化法二、非離子型表面活性劑合成第79頁，課件共87頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO)——脂肪醇聚氧乙烯醚是近代非離子型表面活性劑中最重要的一類產(chǎn)品。在最近十年內(nèi)，AEO產(chǎn)量的增長速度非常快。——AEO的應用性能在很大程度上取決于聚氧乙烯醚的聚合度n，所以如何使得到的產(chǎn)品中n的分布曲線最窄，是AEO生產(chǎn)中提高產(chǎn)品質(zhì)量的關鍵。——在國外AEO的主要用途是作合成洗滌劑。國內(nèi)的商品牌號為平平加系列產(chǎn)品，除部分