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1、l表面活性剂是20世纪40年代初开发研制、 50年代迅速发展起来的一种新型化学品。 l表面活性剂是许多工业部门必要的化学助 剂，广泛地应用于纺织、制药、化妆品、 食品、造纸、皮革、土建、采矿以及民用 洗涤等各个领域，主要用作润湿剂、渗透 剂、洗涤剂、乳化剂、匀染剂、固色剂、 发泡剂、消泡剂等，其用量虽小，但收效 甚大，被喻为工业味精。概 述2005年世界各地区表面活性剂年市场份额分布图21世纪中国表面活性剂工业发展5%-6%的增长率表面活性剂的结构表面活性剂的结构表面活性剂分子的结构特点，分子结构具表面活性剂分子的结构特点，分子结构具 有不对称性，由非极性的（亲油的或疏水有不对称性，由非极性的
2、（亲油的或疏水 的）碳氢链和极性的（亲水的或疏油的）的）碳氢链和极性的（亲水的或疏油的） 基团两部分组成，而且两部分通常分处分基团两部分组成，而且两部分通常分处分 子链的两端。子链的两端。疏水基亲水基l 直链烷基（C8C20）； l 支链烷基（C8C20）； l 烷基苯基（烷基为C8C16）； l 烷基萘基（烷基碳原子数在3以上，且烷基数 目一般为两个）； l 松香衍生物； l 高分子量聚氧丙烯基； l 长链全氟（或高氟代）烷基； l 全氟聚氧丙烯基（低分子量）； l 聚硅氧烷基。 表面活性剂的亲油基表面活性剂的亲油基主要有四类： l脂肪族烃基，如肥皂：C17H35COONa l芳香族烃基，如
3、扩散剂N（扩散剂NNO）：l带有脂肪族烃基侧链的芳香族烃基，如洗衣 粉和用于制革生产浸水、染色等工序的助剂 拉开粉： l带有弱亲水基的烃基，如硫酸化蓖麻油： 以上亲油基的亲油性强弱顺序为：l脂肪族烃基脂肪族侧链芳烃基芳烃基 带弱亲水基的烃基 l聚硅氧烷基、长链全氟烷基等类型亲油基 的表面活性剂也在皮革上得到应用。 C8时，表面活性随碳链的增长而提高。C=812时（碳链较短），润湿、渗透作用好； C=1218时（碳链较长），洗涤、乳化分散作用好。例：烷基磺酸钠：例：烷基磺酸钠：C=14C=141818，洗涤剂；，洗涤剂；C CMC溶液中的分子的憎水 基相互吸引，分子自 发聚集，形成球状、 层状胶
4、束，将憎水基 埋在胶束内部胶束(micelle)两亲分子溶解在水中达一定浓度时，其非极性部分会互相吸引，从而使得分子自发形成有序的聚集体，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，这种多分子有序聚集体称为胶束。随着亲水基不同和浓度不同，形成的胶束可呈现棒状、层状或球状等多种形状。 球形胶束棒状胶束层状胶束脂质双层与细胞膜临界胶束浓度(critical micelle concentration)临界胶束浓度简称CMC表面活性剂在溶液中开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。在CMC附近，表面活性剂溶液的许多性质都会出现转折，如表面张力、电导率、去污能力等可以利用测定
5、 表面张力，电 导率等方法达 到测定临界胶 束浓度的目的 CMC时，溶液表面张力基本达到最低值， 而且溶液的多种物理性质如摩尔电导、粘 度、渗透压、密度、光散射等多种物理性 质发生急剧变化。利用这些性质与表面活 性剂浓度之间的关系，可推测出表面活性 剂的临界胶束浓度。 温度、浓度、电解质、pH值等因素对测定 结果也会产生影响。（三）临界胶束浓度的测定 tCMC的测定1.表面张力法：以表面张力对浓度 的对数作图，曲线的转折点即 为CMC值。适合于离子表面活性 剂和非离子型表面活性剂。2.电导法：以表面活性剂溶液的摩 尔电导率对浓度或浓度的平方 根作图，曲线的转折点即CMC值 。适合于离子表面活性
6、剂。3.染料法：表面活性剂溶液增溶染 料前后吸收光谱的变化。4.光散射法：胶束形成与散射光强 度成正比。庚基乙二醇十二烷基醚的表面 张力与浓度的关系 十二烷基磺酸水溶液的 电导率与浓度的关系二、亲水亲油平衡值（一）HLB值的概念 亲水亲油平衡值(hydrophile-lipophile balance，HLB)系表面活性剂分子中亲水和 亲油基团对油或水的综合亲合力，是用来 表示表面活性剂的亲水亲油性强弱的数值 。 数值范围：HLB 040，其中非离子表面活 性剂HLB 020，即石蜡为0，聚氧乙烯为 20。 常用表面活性剂性能参数亲水亲油平衡 值(hydrophile-lipophile ba
7、lance)Griffin提出了用一个相对的值即HLB值来衡量表面活性物 质的亲水性。 对非离子型的表面活性剂，HLB的计算公式为：HLB值=亲水基质量亲水基质量+憎水基质量20石蜡无亲水基，所以HLB=0聚乙二醇，全部是亲水基，HLB=20。 其余非离子型表面活性剂的HLB值介于020之间。在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HLB值计算： (1)多元醇型和聚乙二醇型非离子表面活性剂：HLB (2)大多数多元醇脂肪酸酯：HLB20（1S/A）S为酯的皂化价，A为脂肪酸的酸价。 (3)混合的非离子表面活性剂：HLBab=(HLBaWa+HLBbWb)/(Wa
8、+Wb) (4)官能团HLB计算法：HLB=(亲水基团HLB)+(亲油基团HLB)+7并不是所以表面活性剂HLB值能用算式计算，须 用实验方法加以验证。 特性与应用： 亲油性表面活性剂的HLB低，亲水性表面活性 剂的HLB高； 亲油性或亲水性很大的表面活性剂易溶于油或 易溶于水； HLB值在36的表面活性剂适合作W/O型乳化 剂； HLB值在818的表面活性剂适合作O/W型乳化 剂； HLB值在1318的表面活性剂适合作增溶剂； HLB值在79的表面活性剂适合作润湿剂。亲水亲油平衡值（HLB)HLB值根据需要，可根据HLB值选择合适的表面活性剂。例 如：HLB值在26之间，可作油包水型的乳化剂
9、；810之 间作润湿剂；1218之间作为水包油型乳化剂。HLB值 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20| | | | | |石蜡 W/O乳化剂 润湿剂 洗涤剂 增溶剂 | 聚乙二醇O/W乳化剂(1) 对非离子型表面活性， 可能过经验式求得: 非离子表面活性剂的HLB具有加和性。HLBab=(HLBaWa+HLBbWb)/(Wa+Wb) (2)理论计算法：如果HLB值是由表面活性剂分子中各种结构基团贡献的总和，则每个基团 对HLB值的贡献可用数值表示，此数值称为 HLB基团数(group number)。 HLB=(亲水基团HLB)+(亲油基团HLB)+7HLB值计算uu表面活
10、性剂亲水基的相对位置与性能表面活性剂亲水基的相对位置与性能亲水基在分子中间即在亲油基链的中间者，比在亲水基在分子中间即在亲油基链的中间者，比在末端的润湿性强；亲水基在末端的，则比在中间末端的润湿性强；亲水基在末端的，则比在中间 的去污力好。的去污力好。uu亲油基结构中分支的影响亲油基结构中分支的影响如果表面活性剂的种类相同，相对分子质量也相如果表面活性剂的种类相同，相对分子质量也相同，则一般有分支结构的表面活性剂具有较好的同，则一般有分支结构的表面活性剂具有较好的 润湿、渗透性能。润湿、渗透性能。uu亲油基种类与性质的关系亲油基种类与性质的关系uu分子大小的影响分子大小的影响uu表面活性剂的生
11、物活性表面活性剂的生物活性uu表面活性剂的生物降解表面活性剂的生物降解1.krafft点 当温度升高至某一温度时，离子表面活性 剂在水中的溶解度急剧升高， 该温度称为 krafft点， 相对应的溶解度即为该离子表 面活性剂的临界胶束浓度(CMC)。 krafft点是离子表面活性剂的特征值， krafft点越高，则CMC越小。 krafft点亦是离子表面活性剂应用温度的 下限，即只有高于krafft点，表面活性剂才 能更大地发挥作用。在此温度下的溶解度即为该表面活 性剂的CMC，所以CMC可以作为离 子表面活性剂水溶性的量度。 离子型表面活性剂Kp值通常随疏水基加大 和支链化而升高； 对阴离子表
12、面活性剂而言：Kp与金属离子 类型关系极大 Ca+Na+ 如十四烷基硫酸钠Kp 21C 而十四烷基硫酸钙Kp 67C F. Krafft what is Krafft Temperature? 1899, F. Krafft, anomalous solubility behaviour VS temperature Nonionic surfactants, because of their different mechanism of solubilization, do not exhibit a Krafft temperature. 引入-CH2CH2O后， Kp及熔点会明 显降低K
13、raft point (克氏点 )C14H29COONa+K. Ogino, Y. Ichikawa, Bulletin of The Chemical Society of Japan, 1976, 49, 2683看作“三相平衡点”2.起昙昙与昙昙点 对聚氧乙烯型非离子表面活性剂，温度升 高可导致聚氧乙烯链与水之间的氢键断裂 ，当温度上升到一定程度时，聚氧乙烯链 可发生强烈的脱水和收缩，使增溶空间减 小，增溶能力下降，表面活剂溶解度急剧 下降和析出，溶液出现混浊，此现象称为 起昙，此时温度称为昙点(或浊点）。 在聚氧乙烯链相同时，碳氢链越长，浊点 越低；在碳氢链长相同时，聚氧乙烯链越 长则
14、浊点越高。Cloud point(浊点)Nonionic polyoxyethylene2.5 表面活性剂的污染、治理与研究进展一. 表面活性剂的污染1. 影响了自然水体景观的美感.2. 生物毒性直接威胁到水生动植物的生存3. 水中表面活性剂的存在,其进行的有氧生物降解消 耗了大量的氧气,使水中溶氧量明显降低,水质恶化.4.大量水体中未能被降解的表面活性剂被土壤吸附以 后,影响了土壤的某些性质,显著地降低了土壤对有机 毒物的吸附作用,并改变了土壤中微生物的组成,造成 了进一步的污染.2.4.表面活性剂的应用一.在食品中的应用食用油脂，乳化剂，添加剂，牛奶，水等乳化急冷捏和二、在灭火中的应用w表
15、面活性剂在消防灭火中的应用是用作泡沫灭火剂。对 于木材、原棉等固体物的火灾，由于表面活性剂的渗透 和润湿作用，使水易于透入燃料体内部而起到阻止火继 续燃烧。对于油类等液体物的火灾，由于表面活性剂能 加速油的乳化或凝胶化，以及灭火剂迅速在燃料油的表 面上铺展开来，形成隔离膜，而起到灭火作用。泡沫灭 火剂生成的泡沫是由泡沫灭火剂中高起泡能力的表面活 性剂的作用形成的。 w制备护肤霜所用的乳 化剂通常采用复配型的 ，既有良好的乳化性能 ，对皮肤的刺激性又小 。常用的表面活性剂主 要是非离子表面活性剂 。三.在化妆品中的应用四.在肥料生产中的应用w表面活性剂作为化学肥料的防结块 剂具有重要意义。碳酸氢
16、铵是一种 主要的氮肥，其性质极不稳定，受 热迅速分解放出二氧化碳及氨，而且碳酸氢铵吸湿 性很强，并因受潮而加速分解，致使有效成分损失 ，肥效降低。另外，碳酸氢铵在贮存过程中极易结 块，不仅给使用带来不便，而且影响施用效果。由 于其积累分解，施入土壤后肥力也不能全部被利用 。在碳酸氢铵生产过程中使用表面活性剂作为添加 剂可使碳酸氢铵的晶粒增大，最终含水量降低，分 解挥发损失减少，从而能防止储存时结块，提高肥 效和热稳定性等。空气清新剂修正液w防水剂w粘合剂五.洗涤剂1.洗涤剂的组成与分类组成：表面活性剂、助洗剂等 。分类：按照去除污垢的类型分为：重垢 型洗涤剂和轻垢型洗涤剂；按照产品的外形可分为：粉状、 块状、膏状
