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1、阴离子表面活性剂简介阴离子表面活性剂 英文化学术语： An-ionic surfactant. 表面活性剂的 一类。在水中解离后，生成憎水性阴离子。具有较好的去污、发泡、分散、乳化、 润湿等特性。广泛用作洗涤剂、起泡剂、润湿剂、乳化剂和分散剂。不可与阳离 子表面活性剂一同使用，在水溶液中生成沉淀而失去效力。阴离子表面活性剂在 低温下较难溶解，随温度升高溶解度加大，溶解度达到极限时会析出表面活性剂 的水合物。但是，水溶液加热至一定温度时，表面活性剂分子发生缔合，溶解度 会急剧增大。阴离子表面活性剂分类：1、羧酸盐 典型的代表品种是肥皂，它是一类脂肪酸的金属盐，通式为RCOOM，碳原子数以1218
2、为最好。2、硫酸盐 是一类已用很久的阴离子表面活性剂，分子通式 R-CH2-O-SO3Na， 亲水基-O-SO3Na中的硫原子不与烷基中的碳原子直接相连，因而硫酸盐与磺酸盐 相比，稳定性较差，它在酸性或碱性溶液中容易发生水解反应。3、脂肪醇硫酸盐 又称烷基硫酸盐，是具有较长烷基的高级脂肪醇经硫酸 化生成的阴离子表面活性剂。脂肪醇硫酸盐的水溶性、洗净力和乳化性能都比肥 皂好，其水溶液呈中性，不损伤羊毛，在硬水中不会象肥皂那样产生沉淀，对皮 肤的刺激性小，容易漂洗，生物降解性好。4、硫酸化油 是天然油脂经硫酸化和中和成盐的产物。硫酸化油的亲水性 通常都较小，仅能微溶于水或成为乳状液，因此一般不宜用
3、作洗涤剂。5、磺酸盐 产量最大的一类阴离子表面活性剂。磺酸盐分子的通式R-S03Na。 亲水基 SO3Na 中的硫原子是和烃基中的碳原子直接相连的。它在酸性介质中或加 热时均不会发生水解，比硫酸盐稳定。6、烷基萘磺酸盐 是最早合成的品种，所用的原料是萘、异丙醇或丁醇、 硫酸，经烷基化、磺化和中和反应便得烷基萘磺酸盐，同时还有少量二烷基及多 烷基萘磺酸盐。7、烷基苯磺酸盐 20 世纪 30 年代末，刚开始发展烷基苯磺酸盐时，将煤 油先经氯化制成氯化烷烃，然后作为烷基化剂再与苯合成烷基苯，最后用浓硫酸、 发烟硫酸或三氧化硫磺化成为烷基苯磺酸，再经中和成为钠盐成品。8、烷基磺酸盐 烷基磺酸钠的分子式
4、是R-SOgNa，式中烷基R的碳原子数为 1218。烷基磺酸钠分子是由亲油基（烃链）和亲水基（磺酸基）组成，表面活 性强，在碱性、中性和酸性介质中均较稳定，不受硬水影响，且能生物降解，但 洗涤能力比肥皂差。烷基硫酸钠阴离子表面活性剂在低温下较难溶解，随温度升高溶解度加大， 溶解度达到极限时会析出表面活性剂的水合物。但是，水溶液加热至 一定温度时，表面活性剂分子发生缔合，溶解度会急剧增大。阴离子 表面活性剂亲水基团的种类有局限，而疏水基团可以由多种结构构 成，故种类很多。阴离子表面活性剂一般具有良好的渗透、润湿、乳 化、分散、增溶、起泡、抗静电和润滑等性能，用作洗涤剂有良好的 去污能力。1烷基硫
5、酸盐的性能烷基硫酸盐的化学通式为 ROS03M ，式中 M 可以是 Na 、K、NH4、 NH(CH2CH2OH)3, R中的碳原子数为818。这类表面活性剂具有良好的起泡能力 和洗涤性能，在硬水中稳定，其水溶液呈中性或微碱性，故主要用于洗涤剂中。烷基硫酸盐是以脂肪醇经硫酸化后,以碱中和而制得。工业上脂肪醇可由 油脂或脂肪酸酯通过氢化分解得到,也可由乙烯出发通过齐格勒反应制得,硫酸 化剂可采用硫酸、氯磺酸、氨基磺酸、三氧化硫等。烷基硫酸盐的性质受烷基的链长、支化度的影响。实验证明, C12C14 的烷 基硫酸盐溶解度高, C12C16 的烷基硫酸盐降低表面张力的能力较强,其中以 c14c15的
6、最强；c12的烷基硫酸盐润湿性最好；c13c16的烷基硫酸盐洗涤性能 优良，与a -烯烃磺酸盐相近；C14C15的烷基硫酸盐起泡性能好，接近于C14 C16的a -烯烃磺酸盐。烷基硫酸盐的主要代表是十二烷基硫酸钠(C12H250S03Na)，亦称月桂醇硫酸 酯钠，为白色粉末，有特征气味，易溶于水，起泡力强，泡沫丰满、洁白、细密， 还有优良的乳化性能和洗涤能力。十八烷基硫酸钠的溶解度较低，起泡力也差， 在温度较高时才有较好的洗涤能力。油烯基硫酸钠的烃链中带 1 个双键，其溶解 度高于十八烷基硫酸钠，在低温下也有很好的洗涤性能。由于它具有良好的乳化 性、起泡性、可生物降解、耐碱及耐硬水等特点, 广
7、泛应用于化工、纺织、印染、 制药、造纸、石油、化妆品和洗涤用品制造等各种工业部门。2烷基硫酸钠的合成2.1 硫酸合成法硫酸是一种二元酸与醇类发生酯化反应时能生成硫酸单酯和硫酸双酯。硫酸 单酯和碱中和生成的盐叫硫酸酯盐。ROH + HOSO2OH = RO-SO2-OH + H2O（醇） （硫酸） （硫酸单酯）RO-S02OH + MOH = RO-SO2-OMe + H20（硫酸酯盐）R0-S02-0Me 一般写成 R-OSO3M 形式，有的书上写成 RSO4M 并简称为烷 基硫酸酯盐。它与磺酸盐结构的区别在于硫酸酯盐中的硫原子不与烃基中的碳原 子直接相连。它们性质上的最大区别在于硫酸酯盐在酸
8、性条件下可以发生水解。 2.2 氯磺酸法氯磺酸与醇反应生成硫酸单烷基酯，再加入碳酸钠水溶液，使其成盐，即生 成烷基硫酸钠洗涤剂。由于洗涤剂分子中既含有亲水基团，又含有憎水碳链，在 反应的后处理中，单用有机溶剂对产物作萃取分离不易奏效，且极易发生乳化。 为此，通常要采用萃取与破乳相结合的方式来提取产物。本实验是以醇为萃取剂， 通过加入过量固体碳酸钠，促进有机相与水相的分层，从而萃取出烷基硫酸钠。由醇与氯磺酸或氨基磺酸作用后经中和而制得。其反应原理如下：ROH + CISO3H - ROSO3H + HCHROSO3H + NaOH - ROS03Na + 屯0当表面活性剂溶于水中后，不但定向地吸
9、附在溶液表面，而且达到一定浓度 时还会在溶液中发生定向排列而形成胶束。表面活性剂为了使自己成为溶液中的 稳定分子，有可能采取的两种途径：一是把亲水基留在水中,亲油基伸向油相或 空气；二是让表面活性剂的亲油基团相互靠在一起,以减少亲油基与水的接触面 积。前者就是表面活性剂分子吸附在界面上，其结果是降低界面张力，形成定向 排列的单分子膜，后者就形成了胶束。由于胶束的亲水基方向朝外，与水分子相 互吸引，使表面活性剂能稳定溶于水中。随着表面活性剂在溶液中浓度的增长，球形胶束可能转变成棒形胶束，以至 层状胶束。后者可用来制作液晶，它具有各向异性的性质。3.烷基硫酸钠的主要代表名称：十二烷基硫酸钠，Sod
10、ium dodecyl sulfate （简称SDS） 别名：椰油醇（或月桂醇）硫酸钠、K12、发泡剂等。化学式： C12H25OSO3Na 分子量：平均 M=288 性质：白色或淡黄色粉状，易溶于水与阴离子、非离子复配伍性好，稳定性 较差，不耐强酸、强碱和高温，生物降解快，对硬水不敏感。是一种无毒的阴离 子表面活性剂，具有良好的乳化、发泡、渗透、去污和分散性能。HLB （表面活性剂为具有亲水基团和亲油基团的两种分子，表面活性剂分子 中亲水基和亲油基之间的大小和力量平衡程度的量，定义为表面活性剂的亲水亲 油平衡值。亲水亲油转折点HLB为10,小于10为亲油性，大于10为亲水性。）： 40，属于
11、亲水基表面活性剂。PH： 6.57.5；7.59.5熔点（C）： 204207； 180 185相对密度（水=1： 1.09；堆积密度： 0.25g/mL 危害：对粘膜和上呼吸道有刺激作用，对眼和皮肤有刺激作用。可引起呼吸 系统过敏性反应。本品可燃，具刺激性，具致敏性。遇明火、高温可燃。受热分 解放出有毒气体。有害燃烧产物：一氧化碳、二氧化碳、硫化物、氧化物。制备方法：大规模生产可用十二醇（月桂醇）与气相SO3硫酸化后在中和而 得。具体工艺过程：R-OH+ S03-R-0-S03H+Na0Hf R-0-S03Na SO3 气体质量分 数为4%5%, SO3与脂肪醇的摩尔比为（1.02 1.03
12、）： 1,由于K12的稳定性 较差，硫酸化后必须立刻进行中和。也可由十二醇（月桂醇）与氯磺酸反应得：C12H25OH+SO3C12H25OSO3HC12H25OH+ClSO3HC12H25OSO3H+HClC12H25OSO3H+NaOHC12H25OSO3Na+H2O其副反应为醇和盐酸生成氯烷ROH + HCl - RCl + H2O，副反应随温度升 高而升高，可以通过温度下降或快速移去生成的 HCl 抑制副产物的生成。工艺特点：反应装置为管式反应器。首先用 HCl 把月桂醇进行饱和。用氯磺 酸作磺化剂，反应缓和，放热量较小，易控制；产品纯度高；“三废”污染低。在室温条件下，烷基硫酸盐在pH
13、 4-10的水溶液中具有相当的耐水解性。酸 性介质促进水解的程度强于碱性介质。但自实用的观点来看，在此pH范围内仍 可配制成稳定性相当好的产品。烷基硫酸钠耐水解性强于相应的按 盐， 在酸性 介质中尤为明显。随分子中烷基链的增长，耐水解性也相应增加。 在高温高浓度 条件下， 烷基硫酸盐的水解作用非常显著。3.1 十二烷基磺酸钠与十二烷基硫酸钠的区别(1)十二烷基硫酸钠(Sodium Dodecyl Sulfonate,简写为SDS)，又称月桂基 硫酸钠.(2) 十二烷基磺酸钠( Sodium Dodecyl Sulfonate， 简写亦为 SDS) ， 分子式为 CH3(CH2)10CH2S0N
14、a；分子量为 272.38。CAS 号：2386-53-0分子式 ：CH3(CH2)11SO3Na分子量 ：272.38纯度 ：98.50%等级：AR包装容器：塑料瓶性状描述:白色或浅黄色结晶或粉末，易溶于热水，溶于热乙醇，不溶于石 油醚。属阴离子表面活性剂 ，具有优异的渗透、洗涤、润湿、去污和乳化作用( 3)区别：化学式：CH3-(CH2)10-CH2-0-S03Na十二烷基硫酸钠321023CH3-(CH2)ii-S03Na十二烷基磺酸钠这两种物质都是阴离子表面活性剂，都是固体，其中十二烷基硫酸钠是常用 的生化和免疫实验，而十二烷基磺酸钠因其制造及性能上的一些缺点，几乎没有 在医学、生物学
15、实验室使用。分子式上，烷基硫酸钠的烷基是与氧原子相连，而， 烷基磺酸钠的氧原子与硫原子直接相连。烷基硫酸钠的水溶性较好。十二烷基磺酸钠去污力较好，是洗洁精、洗衣粉主要去污成分。十二烷基硫酸钠又称K12,发泡性较好，去污力比十二烷基磺酸钠弱，常用 在牙膏、洗发水等产品。4烷基硫酸钠的应用十二烷基硫酸钠是一种白色或淡黄色微粘物，工业上常用于洗涤剂和纺织工业。属阴离子表面活性剂。易溶于水，与阴离子、非离子复配伍性好，具有 良好的乳化、发泡、渗透、去污和分散性能，广泛用于牙膏、香波、洗发膏、洗 发香波、洗衣粉、液洗、化妆品和塑料脱模，润滑以及制药、造纸、建材、化工 等行业。【用途一】用作洗涤剂和纺织助
16、剂，也用作牙膏起泡剂、矿井灭火剂、乳液聚合 乳化剂、羊毛净洗剂等。【用途二】用作阴离子型表面活化剂、乳化剂及发泡剂。【用途三】GB 2760-96规定为食品工业用加工助剂。发泡剂；乳化剂；阴离子 型表面活性剂。用于蛋糕、饮料、蛋白、鲜果、果汁饮料、食用油等。【用途四】用作药物、化妆品、合成树脂的乳化剂。牙膏、灭火器的发泡剂。用 作丝毛类精品织物的洗涤剂。金属选矿的浮选剂。【用途五】用作洗涤和纺织助剂，也用作牙膏发泡剂，灭火泡沫液，乳液聚合乳 化剂，医药用乳化分散剂，洗发剂等化妆制品，羊毛净洗剂。【用途六】生化分析，电泳，离子对试剂。蛋白质的电泳迁移率在一般的电泳方法中，主要取决于它在某 ph 下所带的 净电荷量、
