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1、第二章第二章 表面活性剂表面活性剂本章教学目标： 1.掌握表面活性剂的概念、结构及性质； 2.掌握表面活性剂的基本作用及应用； 3.掌握常见表面活性剂的性质及应用； 4.熟悉常见的阴、阳离子表面活性剂及性质； 5.熟悉常见的非离子和两性表面活性剂及性质； 6.了解洗涤剂的中常见的表面活性剂。本章教学重难点： 1.表面活性剂的概念及结构特点； 2.表面活性剂的基本作用。 3.常见表面活性剂的基本性质及应用。 冰淇淋冰淇淋是我们最喜爱的食物；有了是我们最喜爱的食物；有了化妆品化妆品我们的生活也变得如此美好。若没有表面活性我们的生活也变得如此美好。若没有表面活性剂，这两样东西都不会有。这真是太可悲了
2、。剂，这两样东西都不会有。这真是太可悲了。但是，如果真的没有了表面活性剂，也不会有但是，如果真的没有了表面活性剂，也不会有人为没有冰淇淋和洗涤剂而哭泣。因为没有表人为没有冰淇淋和洗涤剂而哭泣。因为没有表面活性剂，人也没有了。面活性剂，人也没有了。 英国著名界面化学家英国著名界面化学家Ckint表面张力与表面活性表面张力与表面活性当任意两相接触时当任意两相接触时, , 两相之间决非是一个没有厚度的两相之间决非是一个没有厚度的纯几何面纯几何面, ,而是一个具有相当厚度的过渡区而是一个具有相当厚度的过渡区, , 这一过渡这一过渡区通常称之为区通常称之为界面界面。若其中一相为气体，这种界面通常称为若其
3、中一相为气体，这种界面通常称为表面表面。但由于历史的原因但由于历史的原因, , 这两个概念常常混用。这两个概念常常混用。常见的界面有：常见的界面有：气气- -液液界面，界面，气气- -固固界面，界面，液液- -液液界界面，面，液液- -固固界面，界面，固固- -固固界面。界面。2.1 表面活性剂概述表面活性剂概述气气- -液界面液界面气气-固界面固界面液液-液界面液界面液液-固界面固界面固固-固界面固界面（a）（b）表面活性剂分子表面活性剂分子疏水基团疏水基团亲水基团亲水基团甘油三酯的结构示意图甘油三酯的结构示意图表面活性剂表面活性剂一词来自英文一词来自英文Surfactant。它实际上是短语
4、它实际上是短语Surface（表面）（表面） Active（活性）（活性） Agent（添加剂）的缩合词。（添加剂）的缩合词。它还有一个名字叫做它还有一个名字叫做Tenside。表面活性剂表面活性剂是这样一种物质，它活跃于表面和界面是这样一种物质，它活跃于表面和界面上，具有极高的降低表、界面张力的能力和效率。上，具有极高的降低表、界面张力的能力和效率。在一定浓度以上的溶液中形成分子有序组合体，从在一定浓度以上的溶液中形成分子有序组合体，从而具有一系列应用功能。而具有一系列应用功能。 降降低低表表面面张张力力为为正正吸吸附附，溶溶质质在在溶溶液液表面的浓度大于其在溶液本体中的浓度表面的浓度大于其
5、在溶液本体中的浓度 此溶质为此溶质为表面活性物质表面活性物质 增增加加表表面面张张力力为为负负吸吸附附，溶溶质质在在溶溶液液表面的浓度小于其在溶液本体中的浓度表面的浓度小于其在溶液本体中的浓度 此溶质为此溶质为表面惰性物质表面惰性物质 溶溶入入少少量量就就能能显显著著降降低低表表面面张张力力的的物物质也称质也称表面活性物质表面活性物质或或表面活性剂。表面活性剂。表面活性剂分类表面活性剂分类表面活性剂分子表面活性剂分子非极性烃链（疏水）非极性烃链（疏水）极性基团（亲水）极性基团（亲水）H2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COHCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CO硬
6、脂酸硬脂酸阴离子表面活性剂RCOONa羧酸盐R-OSO3Na 硫酸酯盐R-SO3Na磺酸盐R-OPO3Na2磷酸酯盐1.离子型2.非离子型阳离子型阴离子型两性型表面活性剂按离子类型按离子类型阳离子表面活性剂R-NH2HCl伯胺盐 CH3 |R-N-HCl仲胺盐 | H CH3 |R-N-HCl叔胺盐 | CH3 CH3 |R-N+-CH3Cl-季胺盐 | CH3伯胺盐伯胺盐 R-NH3 季季铵铵盐盐 CH3 |例如例如 C16H33-N+-CH3Br | CH3 十六烷基溴化铵十六烷基溴化铵( (俗称俗称1631)1631)吡啶盐吡啶盐 例如例如 C12H25(NC5H5)+两性表面活性剂R-
7、N+HCH2-CH2COO-H 氨基酸型 CH3 |R-N+-CH2COO-H 甜菜碱型 | CH3(1) 氨基酸型氨基酸型 R-NH2CH2-CH2COO 洗涤性能良好，常作为特殊洗涤剂洗涤性能良好，常作为特殊洗涤剂(2)甜菜碱型甜菜碱型 CH3 R-N+-CH2COO- CH3 去污力强，对纤维有保护作用去污力强，对纤维有保护作用R-(C6H4)-O(C2H4O)nH烷基酚聚氧乙烯醚非离子表面活性剂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(1)脂肪醇脂肪醇聚氧
8、乙烯醚聚氧乙烯醚 R-O-(CH2CH2O)nH 俗称平平加系列，具良好湿润性能俗称平平加系列，具良好湿润性能(2)烷基酚聚氧乙烯醚烷基酚聚氧乙烯醚 R-(C6H4)-O(C2H4O)nH 俗称俗称 OP系列，化学性质稳定，抗氧化性能强系列，化学性质稳定，抗氧化性能强(4) 多元醇型多元醇型 主要是失水山梨醇的脂肪酸酯及其聚主要是失水山梨醇的脂肪酸酯及其聚氧乙烯加成物氧乙烯加成物Span类类 及及 Tween类类表面活性剂即属表面活性剂即属此类；具有此类；具有低毒低毒的特点，广泛用于医药工业、食的特点，广泛用于医药工业、食品工业以及生化实验品工业以及生化实验(3) 聚氧乙烯烷基酰胺聚氧乙烯烷基
9、酰胺 R-CONH(C2H4O)nH 常用作起泡剂、增粘剂常用作起泡剂、增粘剂 SpanTween胶束的形成胶束的形成 两两亲亲分分子子溶溶解解在在水水中中达达一一定定浓浓度度时时，其其非非极极性性部部分分会会互互相相吸吸引引，从从而而使使得得分分子子自自发发形形成成有有序序的的聚聚集集体体，使使憎憎水水基基向向里里、亲亲水水基基向向外外，减减小小了了憎憎水水基基与与水水分分子子的的接接触触，使使体体系系能能量量下下降降，这种多分子有序聚集体称为胶束。这种多分子有序聚集体称为胶束。胶束胶束 临界胶束浓度临界胶束浓度 CMC Critical Micell Concentration表面活性剂在
10、水中随着浓度增大，表面上聚集的活性剂分表面活性剂在水中随着浓度增大，表面上聚集的活性剂分子形成定向排列的紧密单分子层，多余的分子在体相内部子形成定向排列的紧密单分子层，多余的分子在体相内部也三三两两的以憎水基互相靠拢，聚集在一起形成胶束，也三三两两的以憎水基互相靠拢，聚集在一起形成胶束，这开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。这开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。（a）是极稀溶液，界面上没聚集很多的表面）是极稀溶液，界面上没聚集很多的表面活性剂，空气和水直接接触，水的表面张力活性剂，空气和水直接接触，水的表面张力下降不多，下降不多，接近于纯水的状态接近于纯水的状态。b）浓度相对升高，很快
11、地聚集到水表面上，）浓度相对升高，很快地聚集到水表面上，即即表面吸附量大为增加表面吸附量大为增加、空气和水的接触相、空气和水的接触相对减少，水表面张力下降对减少，水表面张力下降（c c）表表面面活活性性剂剂浓浓度度逐逐渐渐升升高高，表表面面活活性性剂剂毫毫无无间间隙隙地地密密集集于于液液面面上上，形形成成了了单单分分子子吸吸附附膜膜。空空气气与与水水处处于于完完全全隔隔离离状状态态，表表面面吸吸附附达达饱饱和和。在在溶溶液液内内部部，增增加加表表面面活活性性剂剂, ,先先是是三三三三两两两两以以疏疏水水基基互互相相靠靠拢拢，形形成成球形胶束的最初形式球形胶束的最初形式。水表面张力急剧下降。水表
12、面张力急剧下降。胶束结构示意图胶束结构示意图临界胶束浓度临界胶束浓度(critical micelle concentration) 临界胶束浓度简称临界胶束浓度简称CMC 表面活性剂在溶表面活性剂在溶液中液中开始形成胶束的开始形成胶束的最低浓度称为临界胶最低浓度称为临界胶束浓度。束浓度。 在在CMC附近，表面活性剂溶液的许多性质附近，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、去污都会出现转折，如表面张力、电导率、去污能力等能力等.可以利用测可以利用测定表面张力，定表面张力，电导率等方电导率等方法达到测定法达到测定临界胶束浓临界胶束浓度目的度目的; 表表面面活活性性 剂剂 水水
13、 溶溶液液 其其 浓浓 度度只只 有有 稍稍 高高于于 其其 CMC值值 时时 ， 才才能能 充充 分分 显显示其作用。示其作用。CMC球形胶束球形胶束棒状胶束棒状胶束层状胶束层状胶束脂质双层与细胞膜脂质双层与细胞膜 胶束的作用胶束的作用乳化作用乳化作用泡沫作用泡沫作用分散作用分散作用增溶作用增溶作用催化作用催化作用 表面活性剂都是两亲分子，由于亲水和亲油基团的不同，很难用相同的单位来衡量，所以1949年，Griffin提出了用一个相对的值即HLB值来表示表面活性剂的亲水性和亲油性的相对大小。规定：石蜡无亲水基，所以HLB=0；油酸的HLB值为1；聚乙二醇，全部是亲水基，HLB=20；十二烷基
14、硫酸钠为40。其余非离子型表面活性剂的HLB值介于120之间；离子型的表面活性剂的HLB值在140之间。 表面活性剂的亲水亲油平衡表面活性剂的亲水亲油平衡(HLB)一、一、一、一、HLBHLB值的概念值的概念值的概念值的概念 阴、阳离子型表面活性阴、阳离子型表面活性剂的剂的HLB值在值在140之间，之间， 非离子型表面活性剂的非离子型表面活性剂的HLB值在值在120之间之间 见表见表 1一一9。012040HLB值值石石 蜡蜡油油 酸酸 油酸钾油酸钾十二烷基硫酸钠十二烷基硫酸钠 HLB值获得方法有实验法和计值获得方法有实验法和计算法两种，后者较为方便。算法两种，后者较为方便。HLB值值没有绝对
15、值，它是相对于某个标准没有绝对值，它是相对于某个标准所得的值。所得的值。二、HLB值的计算1. 估算法表活剂在水中的形状HLB值范围表活剂在水中的形状HLB值范围不分散分散不好强烈搅拌后可得乳状分散体133668稳定的乳状分散体半透明至透明分散体透明溶液（完全溶解）810101313以上主要用途HLB值范围 主要用途 HLB值范围消泡剂W/O型乳化剂O/W型乳化剂1336818润湿剂洗涤剂增溶剂121513151518HLB值的估计范围不同用途表面活性剂的HLB值范围2. 基团数法亲水基基数 亲油基基数SO4NaCOOKCOONaSO3NaN（叔胺）酯（失水山梨醇环）酯（自由）COOHOH（自
16、由）OOH（失水山梨醇环）(CH2CH2O)38.721.119.111.09.46.82.42.11.91.30.50.33CHCH2CH3CHCF2CF3苯环CH2CH2CH2O-0.475-0.475-0.475-0.475-0.870-0.870-1.662-0.15-0.15-0.153. 质量分数法HLB值=亲水基质量亲水基质量+憎水基质量20= 亲水基质量分数（%）20=E20注意：只适合与有聚氧乙烯基的非离子表面活性剂。例 计算聚氧乙烯（10）壬基酚醚（即OP10）的HLB值。化学组成商品名HLB化学组成商品名HLB石蜡油酸失水山梨醇三油酸酯失水山梨醇三硬脂酸酯失水山梨醇单油酸
17、酯失水山梨醇单硬脂酸酯聚氧乙烯月桂酸酯-2失水山梨醇单棕榈酸酯失水山梨醇单月桂酸酯聚氧乙烯油酸酯-4聚氧乙烯十二醇醚-4双十二烷基二甲基氯化铵十四烷基苯磺酸钠油酸三乙醇胺聚氧乙烯壬基苯酚醚-9Span 85Span 65Span 80Span 60LAE-2Span 40Span 20OE-4MOA-4ABSFMOP-9011.82.14.34.76.16.78.67.79.510.011.712.013.0聚氧乙烯辛基苯酚醚-10聚氧乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯十二烷基三甲基氯化铵聚氧乙烯十二胺-15聚氧乙烯失水山梨醇棕榈酸单酯聚氧乙烯硬脂酸酯-30聚氧乙烯硬脂酸酯-4
18、0聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯聚氧乙烯壬基苯酚醚-30油酸钠油酸钾十六烷基乙基吗啉乙基硫酸盐十二烷基硫酸钠聚氧乙烯十二胺-5TX-100Tween 60Tween 80DTCTween 40SE-30SE-40Tween 20TX-30钠皂钾皂AS13.514.915.015.015.315.616.016.716.717.018.020.025304013.0常见表面活性剂的HLB值润湿作用润湿作用乳化作用乳化作用分散作用分散作用起泡与消泡起泡与消泡增溶作用增溶作用洗涤作用洗涤作用肥皂、洗涤剂肥皂、洗涤剂化妆品化妆品食品加工食品加工纺织工业纺织工业金属加工金属加工石油、建筑石油、建筑功能功能
19、应用应用 2.2 表面活性剂的基本作用表面活性剂的基本作用1 1、润湿作用、润湿作用润湿润湿是固体表面的一种流体被另一种流体所取代的过程是固体表面的一种流体被另一种流体所取代的过程接触角的示意图：Young方程（杨氏方程）方程（杨氏方程）:lsgANM s-l s-g l-g 接触角接触角越小，润湿和渗透作用越好；越小，润湿和渗透作用越好；90不润湿不润湿 10.110.050.1 阴离子阴离子多元醇非离子多元醇非离子阳离子阳离子抗静电作用抗静电作用 表面活性剂的抗静电机理：表面活性剂的抗静电机理：1 摩擦带电部分摩擦带电部分 表面电荷的逸散表面电荷的逸散摩擦生电是由于在局部表面存在的物质之间
20、摩擦生电是由于在局部表面存在的物质之间发生电子移动；发生电子移动；电荷的逸散与表面活性剂的吸附量和吸湿性电荷的逸散与表面活性剂的吸附量和吸湿性有关；可用已吸湿的水分为介质的离子移动有关；可用已吸湿的水分为介质的离子移动引起电荷的移动来解释；引起电荷的移动来解释；具有抗静电作用的表面活性剂称为具有抗静电作用的表面活性剂称为抗静电剂抗静电剂；2 表面活性剂抗静电原理在于：表面活性剂抗静电原理在于： 疏水基吸附在物体表面，亲水基趋向空气疏水基吸附在物体表面，亲水基趋向空气形成一层亲水性膜，由于形成一层亲水性膜，由于单分子膜单分子膜可可降低降低合合成纤维的成纤维的摩擦系数摩擦系数从而从而难以产生静电难
21、以产生静电； 亲水性膜亲水性膜吸收空气中的水分，因此好像物吸收空气中的水分，因此好像物体表面多了一层体表面多了一层水层水层，产生的，产生的静电易于传递静电易于传递到大气中到大气中，从而，从而降低了物体表面的电荷降低了物体表面的电荷；杀菌作用杀菌作用定义：能与蛋白质发生作用的一类表面活性定义：能与蛋白质发生作用的一类表面活性剂；剂；杀菌机理：首先表面活性剂吸附于菌体，杀菌机理：首先表面活性剂吸附于菌体，然后浸透菌体的细胞膜并破坏之；然后浸透菌体的细胞膜并破坏之； 以阳离子表面活性剂和两性表面活性剂以阳离子表面活性剂和两性表面活性剂为主；如烷基二甲基苄铵盐，烷基三甲基为主；如烷基二甲基苄铵盐，烷基
22、三甲基铵盐、聚氨基单羧酸类等；铵盐、聚氨基单羧酸类等；带苄基的季胺氯化物；改变烷基的碳原子数，带苄基的季胺氯化物；改变烷基的碳原子数，杀菌力会有很大的改变，一般以杀菌力会有很大的改变，一般以12121414为宜，为宜，1010的水溶液的杀菌力大于苯酚的水溶液的杀菌力大于苯酚50507070倍；倍；蜡染蜡染挑染挑染匀染作用匀染作用匀染作用匀染作用 在印染工业中，以达到在印染工业中，以达到均匀染色均匀染色为目为目的的表面活性剂称为匀染剂；的的表面活性剂称为匀染剂；达到均匀染色的两种途径：达到均匀染色的两种途径：降低染色速度，使染料分子与纤维缓慢接触；降低染色速度，使染料分子与纤维缓慢接触； 对已发
23、生不匀染色的织物，能使深色部分的染对已发生不匀染色的织物，能使深色部分的染料分子向浅色部分迁移，称为料分子向浅色部分迁移，称为“移染移染”（1）亲纤维匀染剂）亲纤维匀染剂 表面活性剂与纤维的吸附亲和力较大，染料只表面活性剂与纤维的吸附亲和力较大，染料只能在匀染剂后追踪，延长染色时间达到缓染的目的，能在匀染剂后追踪，延长染色时间达到缓染的目的，在染色工艺完成后，染料不能再移动。在染色工艺完成后，染料不能再移动。（2）亲染料匀染剂）亲染料匀染剂表面活性剂与染料有较大亲和力，在染色时可拉表面活性剂与染料有较大亲和力，在染色时可拉住染料分子，达到缓染目的，同时亦可移染；住染料分子，达到缓染目的，同时亦
24、可移染；PAN使用的阳离使用的阳离子型匀染剂子型匀染剂聚乙二醇类非离聚乙二醇类非离子表面活性剂子表面活性剂表面活性剂的国内外发展表面活性剂的国内外发展1表面活性剂要易于生物降解，原料可再生，广泛使用表面活性剂要易于生物降解，原料可再生，广泛使用后，对环境无污染，对人、畜安全温和。后，对环境无污染，对人、畜安全温和。 2表面活性剂要高效、多功能，除有清洁作用外，还要表面活性剂要高效、多功能，除有清洁作用外，还要有抑菌、杀菌、滋润皮肤等作用，并应不断开发新用途。有抑菌、杀菌、滋润皮肤等作用，并应不断开发新用途。3耐硬水、低温洗涤效果好，浓缩的表面活性剂洗涤用耐硬水、低温洗涤效果好，浓缩的表面活性剂
25、洗涤用品是一个发展方向，这包括浓缩洗衣粉和液体洗涤剂。品是一个发展方向，这包括浓缩洗衣粉和液体洗涤剂。 第二节第二节 阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂 它们在整个表面活性剂生产中占有较它们在整个表面活性剂生产中占有较大的比重，世界表面活性剂总产量的大的比重，世界表面活性剂总产量的40%属属于这一类。于这一类。 亲水性基团亲水性基团是是阴离子阴离子的表面活性剂叫的表面活性剂叫阴离子型表面活性剂。阴离子型表面活性剂。磺酸盐型阴离子表面活性剂磺酸盐型阴离子表面活性剂1 十二烷基苯磺酸钠十二烷基苯磺酸钠简称简称LAS，是一种黄色油状液体，经纯化后可形成六角形，是一种黄色油状液体，经纯化后可形成六角形或
26、斜方型薄片状结晶。理想的或斜方型薄片状结晶。理想的LAS结构应该是结构应该是C10C14的的直链烷基，苯环在烷基的第三或第四个碳原子上连接，亲直链烷基，苯环在烷基的第三或第四个碳原子上连接，亲水基为苯环对位水基为苯环对位单磺酸基团单磺酸基团。 LAS溶于水后呈中性，对水的硬度较敏感，对酸溶于水后呈中性，对水的硬度较敏感，对酸碱水解的稳定性好，不易氧化。碱水解的稳定性好，不易氧化。表面活性作用表现为起泡能力强、去污能力高，表面活性作用表现为起泡能力强、去污能力高，易与各种助剂易与各种助剂复配复配，兼容性好，且，兼容性好，且成本较低成本较低，合成合成工艺成熟，因此应用领域广泛。工艺成熟，因此应用领
27、域广泛。 月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠简称AES，淡黄色至无色黏稠液体、活性物含量一般为70，未硫酸化物含量小于2，硫酸钠含量小于2，pH值在78.5之间，总生物降解度大于90，无毒。硫酸酯盐硫酸酯盐 AES在碱性介质中是稳定的，在酸性介质中容易水解，在中性介质中，由于自动催化作用，也会引发水解反应，磷酸盐或柠檬酸盐缓冲剂，防止水解。 AES在碱性介质中是稳定的，易于配成透在碱性介质中是稳定的，易于配成透明溶液；且其丝毫不会受到水硬度的影响，具明溶液；且其丝毫不会受到水硬度的影响，具备了优异的抗钙镁离子作用的能力。售价低，备了优异的抗钙镁离子作用的能力。售价低，去污能力、润湿性、乳化性、钙皂分散性及
28、增去污能力、润湿性、乳化性、钙皂分散性及增溶性等方面都较强，溶性等方面都较强， 因此，因此，AES在近二十粘中以惊人的速度迅在近二十粘中以惊人的速度迅猛增长，成为阴离子表面活性剂中发展最快的猛增长，成为阴离子表面活性剂中发展最快的一个品种。据统计，一个品种。据统计，19661980年美国年美国AES产产量增长了近量增长了近70倍。在我国情况也基本如此。倍。在我国情况也基本如此。 AES的最主要应用是与的最主要应用是与LAS复配成复配成产轻垢型液体洗涤剂，如产轻垢型液体洗涤剂，如丝毛清洁剂丝毛清洁剂和和餐具清洁剂、洗手液餐具清洁剂、洗手液等。此时，等。此时，AES与与LAS复配在泡沫性、去污性及
29、溶液粘度复配在泡沫性、去污性及溶液粘度等方面均有一定的协同作用。等方面均有一定的协同作用。十二烷基硫酸钠十二烷基硫酸钠月桂醇硫酸钠，简称月桂醇硫酸钠，简称K12白色至微黄色粉末，微有特殊气体，易溶白色至微黄色粉末，微有特殊气体，易溶于水，起泡力强，有优良的乳化能力可作于水，起泡力强，有优良的乳化能力可作为发泡剂用。为发泡剂用。CH3(CH2)11OSO3Na，洗手液配方操作步骤洗手液配方操作步骤1 将将ABS-Na 8g，AES 8g，EDTA 0.5g，苯甲酸，苯甲酸 钠适量，加入钠适量，加入200 mL烧杯中，加水至烧杯中，加水至100 mL，在水中溶解，在在水中溶解，在80下恒温下恒温4
30、0min，并缓慢搅拌。，并缓慢搅拌。2 冷却至室温，加入香精，用柠檬酸调冷却至室温，加入香精，用柠檬酸调pH=7。3 用氯化钠调节黏度，按市售标准洗涤剂为标准。用氯化钠调节黏度，按市售标准洗涤剂为标准。阴离子表面活性剂的生物降解性阴离子表面活性剂的生物降解性 生物降解性生物降解性是有机化合物因受微生物作用而转是有机化合物因受微生物作用而转化为细胞物质同时分解成可为能源利用的、没化为细胞物质同时分解成可为能源利用的、没有公害的二氧化碳和水等物质的一种性质。生物有公害的二氧化碳和水等物质的一种性质。生物降解性也称为生物分解性能。降解性也称为生物分解性能。完整的降解一般分为三步：a初级降解，母体结构
31、消失，特性发生变化；b次级降解，降解得到的产物不再污染环境；c最终降解，完全转化为CO2、NH3、H2O等。 影响表面活性剂降解的因素 自身的结构、微生物、光源、浓度、温度、氧化剂、pH值等降解速度随磺酸基和烷基链末端间的距离的增大而加快，烷基链长在C6C12间最易降解。当阴离子表面活性剂的烷基链带有支链，且支链长度愈接近主链愈难降解。阳离子阳离子表面活性剂正好与表面活性剂正好与阴离子阴离子表面活性剂结构表面活性剂结构相反。如图相反。如图其亲水其亲水基一端是阳离子，故称基一端是阳离子，故称阳离子阳离子表面活性剂，表面活性剂，疏水基疏水基与阴离子类似主要为不同碳与阴离子类似主要为不同碳原子数的碳
32、氢链。原子数的碳氢链。第三节第三节 阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂R-NH2HCl伯胺盐 CH3 |R-N-HCl仲胺盐 | H CH3 |R-N+-CH3Cl-季铵盐 | CH3 CH3 |R-N-HCl叔胺盐 | CH3主要为含氮的主要为含氮的有机衍生物有机衍生物其它含氮等的有机衍生物阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂季铵盐型季铵盐型 R1 |R2-N+-CH3 X- 季铵盐 | R3季季铵铵盐与胺盐不同，它在碱性和酸性介质中都能盐与胺盐不同，它在碱性和酸性介质中都能溶解，且离解为带正电荷的表面活性离子。溶解，且离解为带正电荷的表面活性离子。季季铵铵盐盐洗涤能力差洗涤能力差但杀菌能力强，但
33、杀菌能力强，在阳离子表面在阳离子表面活性剂中的地位最为重要，产量也最大。活性剂中的地位最为重要，产量也最大。高级卤代烷与低级叔胺高级卤代烷与低级叔胺水介质水介质60-80oC醇介质醇介质回流回流十二烷基三甲基溴化铵十二烷基三甲基溴化铵 1231-Br十六烷基三甲基溴化铵十六烷基三甲基溴化铵 1631-BrBr- 溴溴含苯环的季铵盐含苯环的季铵盐氯化苄氯化苄80 - 90oC 3h十二烷基二甲基苄基十二烷基二甲基苄基氯氯化铵化铵1227 /洁尔灭洁尔灭/TAN高级烷基叔胺与低级卤代烷高级烷基叔胺与低级卤代烷1 洁尔灭洁尔灭1227是一种非氧化性杀菌剂，具有广谱、高效是一种非氧化性杀菌剂，具有广谱
34、、高效的杀菌灭藻能力，并具有一定的分散、渗透作的杀菌灭藻能力，并具有一定的分散、渗透作用和一定的缓蚀作用，因此广泛应用于石油、用和一定的缓蚀作用，因此广泛应用于石油、化工、电力、纺织等行业的循环冷却水系统中化工、电力、纺织等行业的循环冷却水系统中用以控制循环冷却水系统菌藻滋生。用以控制循环冷却水系统菌藻滋生。十二烷基二甲基苄基十二烷基二甲基苄基氯氯化铵化铵1227 /洁尔灭洁尔灭/TAN新洁尔灭新洁尔灭低级叔胺与高级卤代烷低级叔胺与高级卤代烷性能更为优异的杀菌剂性能更为优异的杀菌剂十二烷基二甲基苄基十二烷基二甲基苄基溴溴化铵化铵阳离子表面活性剂的应用阳离子表面活性剂的应用1 消毒杀菌消毒杀菌2
35、 腈纶匀染剂腈纶匀染剂3 抗静电剂抗静电剂4 矿物浮选剂矿物浮选剂5 相转移催化剂相转移催化剂6 织物柔软剂织物柔软剂通常所说通常所说的两性表面活性剂，是指由的两性表面活性剂，是指由阴离子阴离子和和阳阳离子离子所组成的表面活性剂。换言之，单就两性表所组成的表面活性剂。换言之，单就两性表面活性剂结构来讲，在亲水基一端既有面活性剂结构来讲，在亲水基一端既有阳离子阳离子(+)也有也有阴离子阴离子(-)。第四节第四节 两性表面活性剂两性表面活性剂1 两性表面活性剂的特性两性表面活性剂的特性4 耐水硬性和耐高浓度电解质性耐水硬性和耐高浓度电解质性2 可以和所有其他类型的表面活性剂复配可以和所有其他类型的
36、表面活性剂复配3 毒性低、对皮肤眼睛刺激性小毒性低、对皮肤眼睛刺激性小1 具有等电点具有等电点5良好的生物降解性良好的生物降解性两性表面活性剂的等电点两性表面活性剂的等电点pH 4阳离子阳离子表面活性剂表面活性剂阴离子阴离子表面活性剂表面活性剂两性表面活性剂的应用两性表面活性剂的应用1 洗涤剂及香波组分洗涤剂及香波组分2 杀菌剂杀菌剂3 纤维柔软剂纤维柔软剂 4 缩绒剂缩绒剂5 抗静电剂抗静电剂6 金属防锈金属防锈7 电镀助剂电镀助剂非离子表面活性剂非离子表面活性剂非离子表面活性剂非离子表面活性剂特点特点第五节第五节 非离子表面活性剂非离子表面活性剂非离子型表面活性剂非离子型表面活性剂在水溶液
37、中在水溶液中不电离不电离其亲水基主要是由具有一定数量的其亲水基主要是由具有一定数量的含氧基团含氧基团（醚基（醚基或羟基）或羟基）与水构与水构成氢成氢键实现溶解的一类表面活性剂键实现溶解的一类表面活性剂正是这一特点决定了非离子型表面活性剂在正是这一特点决定了非离子型表面活性剂在某些方面比某些方面比离子型表面活性剂离子型表面活性剂优越优越多元醇型多元醇型 聚乙二醇型聚乙二醇型分分类类1 脂肪醇聚氧乙烯醚脂肪醇聚氧乙烯醚环氧乙烷环氧乙烷平平加平平加2 烷基酚烷基酚聚氧乙烯聚氧乙烯醚醚壬基壬基酚酚聚氧乙烯聚氧乙烯醚醚OP-103 聚氧乙烯聚氧乙烯烷基烷基酰醇胺酰醇胺RCO-NH-(CH2CH2O)n-
38、HRCO-NH-CH2CH2 -OH尼诺尔尼诺尔 4 脂肪酸脂肪酸聚氧乙烯聚氧乙烯烷烷酯酯R-COO-(CH2CH2O)n-H5 聚氧乙烯聚氧乙烯烷基烷基胺胺6 多元醇多元醇表面活性剂表面活性剂单硬脂酸单硬脂酸甘油甘油酯酯季戊四醇季戊四醇酯酯失水山梨醇失水山梨醇酯酯非离子表面活性剂的性质非离子表面活性剂的性质 亲油亲油 | 亲水亲水 HLB值 0 1 3 6 7 8 10 12 13 15 18 20 | |消泡| | | 润湿剂 |增溶剂| | 石蜡 W/O乳化剂乳化剂 |去污| 聚乙二醇 | 渗透作用 | | | O/W 乳化剂乳化剂 | |生物降解性生物降解性 毒性毒性1 脂肪醇脂肪醇聚
39、氧乙烯基聚氧乙烯基醚醚 AEOC12H25OH 平平加平平加 OC12H25O-(CH2CH2O)n -H NaOH催化催化150180oCPeregal O 乳白色或米黄色软膏状，遇冷即冷冻。乳白色或米黄色软膏状，遇冷即冷冻。 平平加：平平加： 易溶于水，在易溶于水，在硬水硬水、酸酸或或碱碱中不起变化而稳定中不起变化而稳定，是一种优良扩散剂。有很强的，是一种优良扩散剂。有很强的扩散扩散能力。能力。 对各种纤维无结合能力，所以应用后亦易洗去。对各种纤维无结合能力，所以应用后亦易洗去。有有润湿润湿力，并能发生泡沫。力，并能发生泡沫。 对直接染料和还原染料有很高的亲和力，对直接染料和还原染料有很高
40、的亲和力，起起缓染缓染作用；有作用；有剥色剥色能力。能力。 缺点：缺点：起泡力差和只能制成液体或半固体状。起泡力差和只能制成液体或半固体状。1 作扩散剂作扩散剂 2 匀染剂匀染剂 3 剥色助剂剥色助剂 4 半防染剂半防染剂5 防白助剂防白助剂 6 增艳剂增艳剂 7 净洗剂净洗剂 8 防静电剂防静电剂 9 乳化剂乳化剂用途：用途：2 烷基酚烷基酚聚氧乙烯基聚氧乙烯基醚醚1 烷基酚的制备烷基酚的制备OP-101 与烯烃反应与烯烃反应2 与卤代烷反应与卤代烷反应nn = 16 油溶性油溶性 n 8 水溶性，浊点水溶性，浊点50oCn = 89 润湿性、去污力、乳化性润湿性、去污力、乳化性 能皆佳能皆
41、佳 n 10 润湿性、去污力下降，浊润湿性、去污力下降，浊 点升高点升高特点特点化学性质化学性质稳定稳定耐酸碱耐酸碱耐高温耐高温耐氧化剂耐氧化剂不易生物降解不易生物降解渗透剂渗透剂乳化剂乳化剂洗涤剂洗涤剂剥色剂剥色剂3 脂肪脂肪胺胺聚氧乙烯聚氧乙烯RNH2 NaOH催化催化4 硬脂酸聚氧乙烯酯硬脂酸聚氧乙烯酯R-COO-(CH2CH2O)n-H1 脂肪酸与脂肪酸与环氧乙烷环氧乙烷反应反应2 脂肪酸与脂肪酸与聚乙二醇聚乙二醇反应反应n HO-CH2CH2-OH乙二醇乙二醇HO-(CH2CH2O)n-H聚乙二醇聚乙二醇渗透性渗透性去污能力去污能力较差较差低泡低泡易生物降解易生物降解乳化剂乳化剂分散
42、剂分散剂纤维整理剂纤维整理剂染色助剂染色助剂不耐酸碱不耐酸碱不耐高温不耐高温4 脂肪酸失水山梨醇酯脂肪酸失水山梨醇酯H2SO4，140oC-H2O山梨醇山梨醇1，4失水山梨醇失水山梨醇单酯单酯双酯双酯三酯三酯Span系列系列抗静电剂、润滑剂抗静电剂、润滑剂Twen系列系列蔗糖蔗糖脂肪酸酯脂肪酸酯食品、化妆品食品、化妆品一、一、 碳氟表面活性剂碳氟表面活性剂 含含氟氟表面活性剂是指碳氢链中表面活性剂是指碳氢链中氢原子氢原子被被氟氟取代了的表面活性剂。取代了的表面活性剂。 氢原子氢原子可以部分被可以部分被氟氟原子取代，也可全部原子取代，也可全部被被氟氟原子取代，后者称为原子取代，后者称为全氟全氟表
43、面活性剂。表面活性剂。 这类表面活性剂性能特殊，具有这类表面活性剂性能特殊，具有憎水憎水、憎憎油油的双重特性，降低表面张力的能力极为显的双重特性，降低表面张力的能力极为显著，其应用越来越引人注目。著，其应用越来越引人注目。第六节第六节 其他表面活性剂其他表面活性剂1 化学稳定性和热稳定性能好化学稳定性和热稳定性能好1 碳氟表面活性剂的性质碳氟表面活性剂的性质耐高温耐高温耐强酸、强碱耐强酸、强碱甚至强氧化剂也不能将其破坏甚至强氧化剂也不能将其破坏2 溶解性溶解性全氟全氟表面活性剂不但能降低表面活性剂不但能降低水水的表面张力的表面张力 氟氟表面活性剂具有表面活性剂具有高熔点高熔点、高高Krafft
44、点点和在溶剂中和在溶剂中溶解度低溶解度低的特点。的特点。而且也能降低而且也能降低液态碳氢化合物液态碳氢化合物的表面张力的表面张力同时具有既同时具有既疏水疏水又又疏油疏油的性质的性质 碳氟表面活性剂有极高的表面活性，其水碳氟表面活性剂有极高的表面活性，其水溶液的表面张力可低至溶液的表面张力可低至20nN/m以下以下(有的甚至有的甚至可低到可低到12nN/m)，这是其它类型表面活性剂所，这是其它类型表面活性剂所远不及的。远不及的。3 表面活性表面活性 碳氟表面活性剂在碳氟表面活性剂在6个碳原子个碳原子的时候就有的时候就有很好的表面活性。很好的表面活性。812个碳原子个碳原子最佳。最佳。4 CMC二
45、、二、 含含硅硅表面活性剂表面活性剂Si-O 键要比键要比 C-C 键稳定，不易断裂。键稳定，不易断裂。因而含硅表面活性剂具有较高的因而含硅表面活性剂具有较高的耐热稳定性耐热稳定性离子型非离子型阳离子型阴离子型两性型 季铵盐季铵盐含硅表面活性剂含硅表面活性剂的杀菌能力很强，一般配成的杀菌能力很强，一般配成稀溶液，就能杀死各种细菌例如稀溶液，就能杀死各种细菌例如革兰氏阴性细菌、葡萄革兰氏阴性细菌、葡萄球菌、真菌球菌、真菌等。等。 硅氧烷表面活性剂具有化妆品配方要求的硅氧烷表面活性剂具有化妆品配方要求的润滑润滑性、光泽、调理性、耐水性和特殊触感性、光泽、调理性、耐水性和特殊触感等良好特性等良好特性
46、在这一领域应用前景很好。在这一领域应用前景很好。 大多用于大多用于洗发剂、护发素洗发剂、护发素和和调理香波调理香波中。它们能中。它们能改善头发的梳理性、光泽和触感。改善头发的梳理性、光泽和触感。三、三、 含含硼硼表面活性剂表面活性剂四、四、 木质素磺酸盐木质素磺酸盐五、五、 冠醚型冠醚型表面活性剂表面活性剂六、六、 高分子高分子表面活性剂表面活性剂表面活性表面活性 较差较差乳化乳化效果好效果好稳泡稳泡剂剂分散性分散性 和和 絮凝性絮凝性增稠性增稠性七、七、 生物生物表面活性剂表面活性剂生物表面活性剂是指由生物表面活性剂是指由细菌、酵母和真菌细菌、酵母和真菌等多种等多种微生物产生的具有微生物产生
47、的具有表面活性剂表面活性剂特征的化合物。特征的化合物。微生物在代谢过程中常分泌出一些具有表面活性的代微生物在代谢过程中常分泌出一些具有表面活性的代谢产物。如谢产物。如简单脂类简单脂类、复杂脂类复杂脂类或或类脂衍生物类脂衍生物。在这些物质分子中存在着在这些物质分子中存在着非极性的疏水基团非极性的疏水基团和和极极性的亲水基团性的亲水基团。 用微生物制取的表面活性剂产物易于被生物用微生物制取的表面活性剂产物易于被生物完全降解、无毒性完全降解、无毒性，在生态学上是，在生态学上是安全安全的的根据根据亲水基亲水基的类别可分为的类别可分为 糖脂系列糖脂系列酰基缩氨酸系列酰基缩氨酸系列 磷脂系列磷脂系列脂肪酸系列脂肪酸系列高分子生物表面活性剂高分子生物表面活性剂 用用废弃的油废弃的油培养微生物，培养微生物，能加速其分解能加速其分解，同时能制取的表面活性剂同时能制取的表面活性剂同时解决了炼油厂的污染问题同时解决了炼油厂的污染问题又能得到性能很好的表面活性剂又能得到性能很好的表面活性剂第七节第七节 洗涤剂（略）洗涤剂（略）本章总结本章总结
