緒論現(xiàn)代精細化工生產(chǎn)技術(shù)精細化工和精細化學(xué)品“精細化學(xué)工業(yè)”通常簡稱為“精細化工”，是生產(chǎn)精細化學(xué)品工業(yè)的統(tǒng)稱。精細化工產(chǎn)品又稱精細化學(xué)品，是化學(xué)工業(yè)用來與通用化工產(chǎn)品或大宗化學(xué)品相區(qū)分的一個專用術(shù)語。精細化工和精細化學(xué)品一般指基本原料經(jīng)過初步加工得到的大噸位產(chǎn)品，它是合成許多重要化工產(chǎn)品的原料或中間體，如乙酸、乙烯、苯等；以及一些應(yīng)用范圍廣泛，生產(chǎn)中化工技術(shù)要求高、產(chǎn)量大的產(chǎn)品，如石油化工中的合成樹脂、合成橡膠及合成纖維三大合成材料等?！熬毣瘜W(xué)品”一詞在國外沿用已久，歐美國家和地區(qū)大多將我國和日本所稱的精細化學(xué)品分為精細化學(xué)品和專用化學(xué)品。其側(cè)重于從產(chǎn)品的功能性來分，銷售量小的化學(xué)型產(chǎn)品稱為“精細化學(xué)品”，銷售量小的功能型產(chǎn)品稱為“專用化學(xué)品”。通用化工產(chǎn)品“精細化學(xué)品”精細化工和精細化學(xué)品精細化學(xué)品和專用化學(xué)品的區(qū)別表現(xiàn)在以下六個方面：（1）組成精細化學(xué)品多為單一化合物，可以用化學(xué)式表示其成分；而專用化學(xué)品很少是單一的化合物，常常是若干種化學(xué)品組成的復(fù)合物或復(fù)配物，通常不能用化學(xué)式表示其成分。例如醫(yī)藥和農(nóng)藥的原藥屬于精細化學(xué)品，但是經(jīng)過復(fù)配、劑型加工后商品化的醫(yī)藥和農(nóng)藥就都屬于專用化學(xué)品了。（2）使用性能精細化學(xué)品不都是最終使用性產(chǎn)品，可進一步復(fù)配加工，故用途較廣；而專用化學(xué)品大多為最終使用性產(chǎn)品，用途較窄。（3）制備方法精細化學(xué)品大體是用一種方法或類似的方法制造的，不同廠家的產(chǎn)品基本上沒差別；而專用化學(xué)品的制造，各生產(chǎn)廠家互不相同，產(chǎn)品有差別，甚至可完全不同。精細化工和精細化學(xué)品（3）制備方法精細化學(xué)品大體是用一種方法或類似的方法制造的，不同廠家的產(chǎn)品基本上沒差別；而專用化學(xué)品的制造，各生產(chǎn)廠家互不相同，產(chǎn)品有差別，甚至可完全不同。（4）銷售方式精細化學(xué)品是按其所含的化學(xué)成分來銷售的，而專用化學(xué)品是按其功能銷售的。（5）更新周期精細化學(xué)品的生命期相對較長，而專用化學(xué)品的生命期短，產(chǎn)品更新很快。（6）附加值專用化學(xué)品的附加價值率、利潤率更高，技術(shù)秘密性更強，更需要依靠專利保護或?qū)夹g(shù)訣竅嚴加保密，新產(chǎn)品的生產(chǎn)可完全依靠本企業(yè)的技術(shù)開發(fā)。精細化學(xué)品和專用化學(xué)品的區(qū)別表現(xiàn)在以下六個方面：精細化學(xué)品的范疇和分類精細化工的范疇相當廣泛，包括的范圍也無定論。各國對精細化工范疇的規(guī)定雖然有些不同但并無多大差別只是劃分的范圍寬窄不同而已?！度毡揪毣つ觇b》中共分為51個行業(yè)類別。我國化學(xué)工業(yè)部把精細化工產(chǎn)品分為11大類，具體分類如下：（6）信息用化學(xué)品（包括感光材料、磁性材料等能接受電磁波的化學(xué)品）；（1）農(nóng)藥；（2）染料；（3）涂料；（4）顏料；（5）試劑和高純物；（7）食品和飼料添加劑；（8）黏合劑；（9）催化劑和各種助劑；（10）化學(xué)藥品（原料藥）和日用化學(xué)品；（11）功能高分子材料。精細化學(xué)品的范疇和分類其中催化劑和各種助劑一項，又包括以下內(nèi)容：（1）催化劑，分為煉油用、石油化工用、有機化工用、合成氨用、硫酸用、環(huán)保用和其他用途的催化劑；（2）印染助劑，含柔軟劑、勻染劑、分散劑、抗靜電劑、纖維用阻燃劑等；（3）塑料助劑，含增塑劑、穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑、阻燃劑；（4）橡膠助劑，含促進劑、防老劑、活化劑等；（5）水處理劑，含水質(zhì)穩(wěn)定劑、緩蝕劑、軟水劑、殺菌滅藻劑、絮凝劑等；（6）纖維抽絲用油劑，滌綸長絲用、滌綸短絲用、錦綸用、睛綸用、丙綸用、維綸用、玻璃絲用油劑等。（7）有機抽提劑，含吡啶烷酮系列、脂肪烴系列、乙腈系列、糖醛系列等。（8）高分子聚合添加劑，引發(fā)劑、阻聚劑、終止劑、調(diào)節(jié)劑、活化劑等。（9）表面活性劑，除家用洗滌劑以外的陽離子型、陰離子型、非離子型和兩性型表面活性劑。（10)皮革助劑，合成鞣劑、加酯劑、涂飾劑、光亮劑、軟皮油等。精細化學(xué)品的范疇和分類（11)農(nóng)藥用助劑，乳化劑、增效劑、穩(wěn)定劑等。（12)油田用化學(xué)品，含原有降凝劑和破乳劑，鉆井防塌劑，泥漿用助劑等。（13）混凝土添加劑，減水劑、防水劑、脫模劑、泡沫劑等。（14）機械、冶金用助劑，防銹劑、清洗劑、電鍍用助劑、焊接用助劑、滲碳劑、滲氮劑、汽車等車輛防凍劑。（15）油品添加劑，抗磨添加劑、抗氧化添加劑、抗腐蝕添加劑、抗靜電添加劑、粘度調(diào)節(jié)添加劑、降凝劑、抗暴震添加劑、液壓傳動添加劑、變壓器油添加劑等。（16)炭黑，高耐磨、半補強、色素等各種功能炭黑。（17)吸附劑，稀土分子篩系列、氧化鋁系列、天然沸石系列、活性白土系列等；（18）電子工業(yè)專用化學(xué)品（不包括光刻膠、摻雜物、MOS試劑等高純物和高純氣體）含顯像管用碳酸鉀、氟化物、助焊劑、石墨乳等。（19）紙張用添加劑，如增白劑、補強劑、防水劑、填充劑等。（20）其他助劑。精細化工的特點與大宗化工產(chǎn)品不同，精細化工產(chǎn)品生產(chǎn)的過程包括化學(xué)合成和復(fù)配、劑型（制劑）的加工、商品化（或標注化）三個部分。每一過程中又包含多種化學(xué)、物理、生理、經(jīng)濟等方面的要求，使得精細化工行業(yè)必然是技術(shù)密集度高的產(chǎn)業(yè)，其主要特點體現(xiàn)在以下幾個方面：小批量、多品種具有特定功能和專用性高技術(shù)密集經(jīng)濟效益顯著大量采用復(fù)配技術(shù)商業(yè)性強010204060305精細化工在國民經(jīng)濟中的地位和作用精細化學(xué)品與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、尖端科技以及人們的日常生活密切相關(guān)?？梢哉f，現(xiàn)代生活中使用的各種材料、器具等，在其生產(chǎn)制造過程中，都使用和涉及了各種各樣的精細化學(xué)品，精細化學(xué)品幾乎滲透到國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域并占據(jù)重要作用。具體體現(xiàn)在：（1）直接作最終產(chǎn)品或它的主要成分，例如，醫(yī)藥、獸藥、農(nóng)藥、染料、顏料、香料、味精、糖精等。（2）增加或賦予各種材料以特性，例如，塑料工業(yè)所用的增塑劑、穩(wěn)定劑等各種助劑。精細化工在國民經(jīng)濟中的地位和作用（3）增進和保障農(nóng)、林、牧、漁業(yè)的豐產(chǎn)豐收，例如，選種、浸種、育秧、病蟲害防治、土壤化學(xué)、改良水質(zhì)、果品早熟、保鮮等都需要借助精細化學(xué)品的作用來完成。（4）豐富人民生活，例如，為人們生活提供豐富多彩的衣食住行等享受性用品，保障和促進人類健康、保護環(huán)境清潔衛(wèi)生，提高人們生活水平，都離不開精細化學(xué)品。（5）促進技術(shù)進步，例如，感光材料及其應(yīng)用技術(shù)的突破，促進了勘探測量手段的提升，在植物資源調(diào)查，森林樹木死亡率分析，地下、地質(zhì)和石油礦藏勘查等方面均有重要的應(yīng)用。（6）高經(jīng)濟效益，這已影響到一些國家的技術(shù)經(jīng)濟政策，把精細化工視為生財之道，不斷提高化學(xué)工業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)中精細化工所占的比重。精細化工現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢雖然我國已躋身世界精細化工生產(chǎn)大國的行列，但與發(fā)達國家比，我國的精細化工仍存在以下的不足：1.生產(chǎn)技術(shù)水平低，裝備落后，原材料消耗高我國的精細化工基本上是通過自身力量發(fā)展起來，生產(chǎn)的裝備水平相對落后，雖然某些產(chǎn)品在國際市場具有一定的價格競爭能力，但產(chǎn)品的原材料消耗水平卻高于發(fā)達國家，低成本主要是通過較低的裝置投資和較低的勞動力成本獲得的。2.企業(yè)規(guī)模小，企業(yè)集中度低，資源利用效率低由于我國精細化工成長過程正值經(jīng)濟體制轉(zhuǎn)型期，由于具有投資規(guī)模小和高回報的特點，因此吸引了相當一批中小投資者參與國內(nèi)精細化工的發(fā)展，企業(yè)的規(guī)模普遍較小，帶來了資源利用效率低、污染源多、一些產(chǎn)品能力嚴重過剩等不良后果。精細化工現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢3.原料型產(chǎn)品多，深加工產(chǎn)品少精細化工產(chǎn)品的特點是具有較強的配方性，雖然我國已能生產(chǎn)上萬種精細化工產(chǎn)品，但仍以原料型產(chǎn)品居多，復(fù)配技術(shù)弱，因此企業(yè)的經(jīng)濟效益不十分理想。4.較多企業(yè)不具備研發(fā)能力，低水平重復(fù)嚴重產(chǎn)品更新?lián)Q代快是精細化工產(chǎn)品的特點之一，因此研發(fā)能力是企業(yè)競爭力的核心。但由于企業(yè)規(guī)模小。絕大多數(shù)企業(yè)不具備開發(fā)新產(chǎn)品的能力，缺乏可持續(xù)發(fā)展能力。5.高端產(chǎn)品少，專用性能不突出由于研發(fā)水平所限、產(chǎn)學(xué)研脫節(jié)和對市場的發(fā)展認識不足，我國精細化工高端產(chǎn)品的配套能力不強。精細化工現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢未來我國經(jīng)濟發(fā)展的首要任務(wù)要凋整經(jīng)濟結(jié)構(gòu)，將高消耗型轉(zhuǎn)為“節(jié)約型”，將高污染型轉(zhuǎn)為“清潔型”。下面預(yù)測部分產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢：1、農(nóng)藥根據(jù)國家農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)產(chǎn)品安全的要求，未來我國的農(nóng)藥生產(chǎn)將進一步向高效、低毒、低殘留方向發(fā)展；進一步優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，高毒、高殘留品種的產(chǎn)量持續(xù)降低，重點發(fā)展國內(nèi)尚不能生產(chǎn)的農(nóng)藥中間體、高毒農(nóng)藥替代產(chǎn)品的中間體、含雜環(huán)的農(nóng)藥中間體、手性農(nóng)藥的農(nóng)藥中間體，進一步調(diào)整生產(chǎn)企業(yè)結(jié)構(gòu)，向集團化、大型化方向發(fā)展。2、染料中國染料工業(yè)在實施總量控制，保持產(chǎn)量和出口為世界第一的基礎(chǔ)上，今后將重點發(fā)展分散染料、活性染料、功能染料和天然染料；逐步淘汰含有芳香胺的染料，禁止118種禁用染料的生產(chǎn)；大力開發(fā)還原染料、直接染料、硫化染料和酸性染料的新品種；采用高新技術(shù)改造現(xiàn)有活性等染料及其配套中間體的生產(chǎn)企業(yè)，使產(chǎn)品更加精細化，做到經(jīng)濟規(guī)模，增加綠色、環(huán)保、天然的比重。精細化工現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢3、涂料中國涂料的消費量一直保持較高的增長速度，年均增長率約為8%。2007年，中國涂料總產(chǎn)量接近600萬噸。隨著房地產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為建筑涂料帶來發(fā)展機遇，為滿足建筑業(yè)(特別是室內(nèi)建筑材料十項標準強制執(zhí)行)的要求，解決溶劑型涂料殘余總揮發(fā)分((VOC)高，對環(huán)境污染、影響人體健康的問題，今后將大力發(fā)展國產(chǎn)水溶性、環(huán)保型內(nèi)墻和木器家具涂料，丙烯酸系列等防污染外墻涂料。重點發(fā)展中高檔汽車涂料、船舶涂料、工業(yè)和民用防腐和防火涂料。4、食品添加劑我國食品添加劑今后發(fā)展重點：一是進入一日三餐的方便營養(yǎng)的食品生產(chǎn)所用添加劑，如安全、高效、復(fù)配型的抗氧、防霉保鮮劑。面粉改良劑、乳化劑及增稠劑，主要產(chǎn)品有單甘醋、卵磷脂、異維生素C、丙酸鹽、黃原膠等。二是滿足各種人群需要的特殊營養(yǎng)食品所用添加劑，如糖尿病人用的代糖添加劑，肥胖病人用的脂肪替代品等。精細化工現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢5、塑料助劑中國塑料助劑的生產(chǎn)企業(yè)有700多家，塑料助劑的用量達到1500kt，其中PVC加工用助劑為1200kt。將重點發(fā)展檸檬酸酯類無毒增塑劑；苯甲酸酯類耐污染增塑劑；將現(xiàn)有酯類增塑劑生產(chǎn)中酯化所用硫酸催化劑改為固體酸催化劑，并使生產(chǎn)從間斷變?yōu)檫B續(xù)。熱穩(wěn)定劑將向無錫低鉛無塵化方向發(fā)展；阻燃劑應(yīng)向低毒、低煙(或抑煙)、低腐蝕、無鹵化方向發(fā)展；迅速開發(fā)聚苯硫醚(PPS)等耐高溫特種工程塑料及高分子合金的加工以及塑料制品多次回收利用所需的助劑。6、膠黏劑隨著一系列環(huán)保及安全法規(guī)的頒布，膠粘劑將重點發(fā)展低甲醛釋放量的脲醛膠、高檔次的聚氨酯類膠粘劑，淘汰污染嚴重的鞋用氯丁膠；滿足電子工業(yè)、汽車工業(yè)和建筑工業(yè)的要求的高性能環(huán)氧膠、PVC熱熔膠以及有機硅建筑密封膠等。模塊一表面活性劑現(xiàn)代精細化工生產(chǎn)技術(shù)素質(zhì)目標認識到我國自古以來就能利用天然資源生產(chǎn)表面活性劑，樹立文化自信；了解表面活性劑對于現(xiàn)代工業(yè)的重要意義；培養(yǎng)科學(xué)、認真、嚴謹?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度；培養(yǎng)為祖國精細化工事業(yè)奮斗終身的責(zé)任感和使命感。知識目標掌握表面活性劑的定義、結(jié)構(gòu)特點；理解表面活性劑的應(yīng)用；理解磺化反應(yīng)、乙氧基化反應(yīng)的基本原理，理解典型產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、生產(chǎn)工藝及其應(yīng)用；理解配方在最終商品中的地位。能力目標能夠進行典型表面活性劑的生產(chǎn)；能夠掌握操作技術(shù)要點、產(chǎn)品分析檢測方法。課程目標表面活性劑這一專用名詞的歷史并不長，但它的使用卻可追溯到古代。我國人民在古代已用皂角、古埃及人用皂草提取皂液來洗衣物。這實際上是一種生物天然表面活性劑。這種物質(zhì)雖然具有洗滌功能，但一旦進入人體，就會對人體產(chǎn)生一定的毒性。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(jié)構(gòu)上看，肥皂是長碳鏈脂肪酸的堿金屬鹽。表面活性劑本世紀初，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(yīng)。1917年，德國化學(xué)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，但為以后表面活件劑的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。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(xué)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(dǎo)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(yīng)獲得迅猛發(fā)展。至今已有超過陰離子表面活性劑之勢。表面活性劑表面活性劑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(yīng)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(lǐng)域。0102目錄Catalogue0304表面活性劑概述陰離子表面活性劑陽離子表面活性劑非離子表面活性劑兩性表面活性劑特種和新型表面活性劑0506表面活性劑概述PART01.表面活性劑定義表面活性劑達到一定濃度后可締合形成膠團，從而具有潤濕或抗粘、乳化或破乳、起泡或消泡以及增溶、分散、洗滌、抗靜電等一系列物理化學(xué)作用，可用來改進工藝、提高質(zhì)量、增產(chǎn)節(jié)約效益顯著，有“工業(yè)味精”之稱，成為一類靈活多樣、用途廣泛的精細化工產(chǎn)品。表面活性劑是指在加入少量時就能顯著降低溶液表面張力并改變體系界面狀態(tài)的物質(zhì)。定義表面活性劑的結(jié)構(gòu)和親水親油平衡值表面活性劑分子都是雙親化合物，分子具有不對稱的極性結(jié)構(gòu)，一般由兩部分組成，一部分易溶于水，具有親水性質(zhì)，叫作親水基；另一部分不溶于水而易溶于油，具有親油性質(zhì)，叫作親油基或疏水基。兩類結(jié)構(gòu)和性能截然相反的分子碎片或基團處于同一分子的兩端并以化學(xué)鍵相連，這種結(jié)構(gòu)賦予了該類分子既親水又親油，但又不是整體親水或親油的特性。結(jié)構(gòu)表面活性劑的結(jié)構(gòu)和親水親油平衡值一般HLB值越大，說明該表面活性劑的親水性越強，HLB值越小，說明其親油性越強。獲得HLB值的方法有實驗法和計算法兩種。HLB值沒有絕對值，是相對于某個標準所得的值。一般以石蠟的HLB值為0，沒有親油基的聚乙二醇的HLB值為20作為標準。親水親油平衡值表示表面活性劑的親水性、親油性好壞的指標叫作親水親油平衡值（HLB）。定義表面活性劑的結(jié)構(gòu)和親水親油平衡值HLB值的計算可采用Davies法，即HLB作為結(jié)構(gòu)因子的總和來處理，把表面活性劑結(jié)構(gòu)分解為一些基團，每一基團對HLB均有確定的貢獻。自實驗結(jié)果可得各種基團的HLB數(shù)值，稱為HLB基團數(shù)值。一些HLB基團數(shù)值見表1-1，將HLB值代入下式，即可算出表面活性劑的HLB值。HLB＝7+Σ(親水的基團數(shù)值)-Σ(親油的基團數(shù)值)對于非離子表面活性劑，則可用下式計算：HLB＝(E+P)/5式中，E代表表面活性劑分子中的環(huán)氧乙烷的質(zhì)量分數(shù)；P為多元醇的質(zhì)量分數(shù)。陰、陽離子型表面活性劑的HLB值在1～40之間，而非離子表面活性劑的HLB值在1～20之間。親水親油平衡值表面活性劑的分類表面活性劑的分類方法很多按溶解性分類水溶性表面活性劑按是否溶解分類離子型表面活性劑非離子型表面活性劑按離子類型分類陰離子型表面活性劑陽離子型表面活性劑兩性離子表面活性劑油溶性表面活性劑表面活性劑的分類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-NH2HCI仲胺鹽型：R-NH(CH3)HCI叔胺鹽型：R-N(CH3)2HCI季胺鹽型：R-N(CH3)3CI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表面活性劑的分類陰離子表面活性劑溶于水時，與親油基相連的親水基是陰離子。（1）羧酸鹽類天然油脂與氫氧化鈉進行皂化反應(yīng)即得肥皂和甘油。脂肪酸的碳鏈越長，飽和度越高，用其制成的肥皂越硬。鉀皂稱為軟皂。肥皂不能在酸性介質(zhì)或硬水中使用。1、陰離子表面活性劑表面活性劑的分類1、陰離子表面活性劑（2）磺酸鹽類化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為RC6H5SO3Na（3）硫酸酯鹽結(jié)構(gòu)通式為R-OSO3M（4）磷酸酯鹽2、陽離子表面活性劑分子中憎水基團（R－）所連接的親水基團是陽離子。表面活性劑的分類（2）季銨鹽型陽離子表面活性劑NH4+的4個氫均被有機基團取代，形成R1R2NR3R4與胺鹽的區(qū)別：它是強堿，無論在酸性和堿性溶液中均能溶解，并離解為帶正電的脂肪鏈陽離子。而胺鹽為弱酸鹽，在堿性條件下：R1R2R3N.HCl+NaOH→R1R2R3N+NaCl+H2O（1）胺鹽型陽離子表面活性劑高級伯、仲、叔胺與酸中和便成為胺鹽伯胺鹽R-NH2HCl仲胺鹽R-NH(CH3)HCl叔胺鹽R-N(CH3)2HCl表面活性劑的分類分子中同時含有可溶于水的正電荷基團和負電荷基團。特征：能給出和接收質(zhì)子酸性溶液：陽離子堿性溶液：陰離子中性溶液：非離子（1）氨基酸型兩性離子表面活性劑RNHCH2CH2COONa3、兩性離子型表面活性劑表面活性劑的分類（2）甜菜堿型兩性離子表面活性劑甜菜堿（最初從植物甜菜中分離而得），結(jié)構(gòu)：甜菜堿型兩性離子表面活性劑：甜菜堿中甲基被長鏈烷基取代后的產(chǎn)物。（3）咪唑啉類兩性離子表面活性劑3、兩性離子型表面活性劑表面活性劑的分類4、非離子表面活性劑這類表面活性劑分子中不含離子鍵，它的親水性是靠多個聚氧乙烯鏈節(jié)（CH2CH2O）或多個羥基以及酰胺基等基團的作用。離子型在水溶液中離解，離解后可能與其它電離物質(zhì)反應(yīng)而沉淀。非離子型在水溶液中不會電離，不受酸、堿影響，穩(wěn)定性高。∣H—C—OH∣H—C—OH∣①醚型R―O(C2H4O)nH其親水基為氧乙烯基(OCH2CH2)n②酯型多元醇的脂肪酸酯③醚酯型多元醇脂肪酸酯的氧乙烯醚R—COOR′(OCH2CH2)nOH④多元醇型R—R—COOCH2(CHOH)3H表面活性劑的分類5、其它表面活性劑元素表面活性劑聚合物表面活性劑生物表面活性劑冠醚類表面活性劑反應(yīng)性表面活性劑分解性表面活性劑010203040506表面活性劑的分類5、其它表面活性劑表面活性劑的性質(zhì)和作用1.基本性質(zhì)表面活性劑的一個顯著特征是會使水溶液的表面張力或油/水體系的界面張力降低，這也是表面活性劑的吸附性文檔模塊一表面活性劑013表面活性劑最重要的性質(zhì)之一，因此可用表示表面張力降低的相關(guān)物理量作為表面活性劑表面活性大小的度量。主要有兩種度量形式：表面活性劑表面張力降低的效率（降低溶劑表面張力至一定值時所需表面活性劑的濃度）和表面活性劑表面張力降低的能力（表面張力降低能達到的最大程度），表面活性劑的效率和能力不一定平行。表面活性劑的性質(zhì)和作用1.基本性質(zhì)表面活性劑具有雙親結(jié)構(gòu)，因此當表面活性劑水溶液濃度比較低時，表面活性劑分子便會聚集在界面上，以親水基朝向水相、疏水基背向水相插入氣相或油相形成定向吸附排列。表面活性劑的這種界面吸附、定向排列的界面活性是許多界面現(xiàn)象的基礎(chǔ)。當表面活性劑在界面吸附達到飽和時，疏水作用將導(dǎo)致溶液中的表面活性劑以親水基朝向水相，疏水基相互吸引，形成膠團（或膠束）。與剛剛形成膠束相對應(yīng)的濃度稱為臨界膠束濃度。事實上，表面活性劑的許多性質(zhì)如滲透壓、電導(dǎo)率、表面張力、增溶力、去污力均發(fā)生突變。圖1-1顯示了表面活性劑界面定向和形成膠束的過程。表面活性劑的性質(zhì)和作用2.分散作用分散是指內(nèi)相為不溶性固體微粒分布在外相為液體或半固體中組成的粗分散體系，這種體系也叫懸浮液。懸浮液至少由三部分組成：分散相、連續(xù)相和分散劑。表面活性劑常用作分散劑或懸浮劑。在分散過程中，表面活性劑的作用是可以通過靜電作用在親水粒子表面形成反向吸附層，增大油溶性（或通過疏水作用在親油粒子表面形成正向吸附層，增大水溶性）。非離子表面活性劑利用其龐大親水頭造成空間阻礙，阻止分散微粒重新靠近和合并；加大離子性表面活性劑濃度，在反向吸附層上形成第二層帶電吸附層會使分散粒子因電性排斥而得到分散。表面活性劑的性質(zhì)和作用3.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°。表面活性劑的性質(zhì)和作用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(jié)構(gòu)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)。表面活性劑的性質(zhì)和作用5.增溶作用A、被增溶物進入膠束內(nèi)部B、與表面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)表面活性劑的性質(zhì)和作用6.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?，消除氣泡，防止事故。表面活性劑特點雙親性表面活性劑分子中應(yīng)同時具有親水性和親油性的官能團；溶解性表面活性劑至少應(yīng)溶于液相中的某一相；界面吸附達到平衡時，表面活性劑在溶液內(nèi)部的濃度小于溶液表面的濃度；界面定向吸附在界面的表面活性劑分子會定向排列成分子層；生成膠束當表面活性劑在溶劑中濃度達到一定值時，它的分子會聚集而形成膠束。開始出現(xiàn)這一變化的極限濃度為臨界膠束濃度（CMC）；多功能性表面活性劑通常具有多種功能，如清洗、發(fā)泡、乳化、分散等。表面活性劑的用途表面活性劑用途極其廣泛，其應(yīng)用幾乎滲透到所有工業(yè)領(lǐng)域，很難找到哪項工業(yè)與表面活性劑無關(guān)。在許多行業(yè)中，表面活性劑起到畫龍點睛的作用，作為最重要的助劑常能極大地改進生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品性能。工業(yè)表面活性劑可以分成兩大類。一類是作為工業(yè)清洗劑，例如，火車等交通工具、機器及零件、電子儀器、印刷設(shè)備、油貯罐、核污染物、鍋爐、羽絨制品、食品等的清洗劑。根據(jù)被洗物品的性質(zhì)及特點而有各種配方，這主要利用表面活性劑的乳化、增溶、潤濕、滲透、分散等性能輔以其他有機或無機助劑，達到清洗祛除油漬和銹跡、殺菌及保護表面層的目的。表面活性劑的用途另一類是利用表面活性劑的派生性質(zhì)作為工業(yè)助劑使用，如潤滑、柔軟、催化、殺菌、抗靜電、增塑、消泡、去味、增稠、降凝、防銹、防水、驅(qū)油、防結(jié)塊、浮選、相轉(zhuǎn)移催化等，應(yīng)用于電子工業(yè)、仿生材料、聚合反應(yīng)、基因工程、生物技術(shù)等方面，還有許多應(yīng)用正在不斷開發(fā)中。工業(yè)表面活性劑除了一般的陰離子、非離子、陽離子、兩性表面活性劑以外，為滿足合成橡膠、合成樹脂、涂料生產(chǎn)中乳液聚合的需要，還開發(fā)了功能型表面活性劑，如反應(yīng)型表面活性劑，可解離型表面活性劑，含硅、氟、硼等的特種表面活性劑等，廣泛應(yīng)用于紡織、印染、化纖、石油開采、建材、冶金、交通運輸、造紙、水處理、農(nóng)藥乳化、化肥防結(jié)塊、油田化學(xué)品、食品、膠卷、制藥、皮革和國防等各個領(lǐng)域。陰離子表面活性劑PART02.主要品種羧酸鹽型陰離子表面活性劑肥皂是歷史悠久、產(chǎn)量較大的一種陰離子表面活性劑產(chǎn)品，其化學(xué)式為RCOOM，其中R為C8～C22烴基，M為Na、K或NH4，一般為Na。肥皂是由天然動植物油脂與堿皂化制得。工業(yè)制皂有鹽析法、中和法和直接法，鹽析法和直接法的原理都是油脂皂化法。1.肥皂主要品種羧酸鹽型陰離子表面活性劑皂化所用的堿可以是氫氧化鈉或氫氧化鉀，前者得到的肥皂叫鈉皂，主要制作洗衣皂和香皂；后者叫鉀皂，主要做化妝皂。肥皂的性質(zhì)除與金屬離子的種類有關(guān)外，還與脂肪酸部分烴基組成有關(guān)。鈉皂質(zhì)地最硬，鉀皂次之，胺皂最軟，脂肪酸的碳鏈越長，飽和度越大，凝固點越高，用其制成的肥皂越硬。硬脂酸鈉（C17H35COONa）是具有脂肪氣味的白色粉末，易溶于熱水和熱乙醇，用于制造皂類洗滌劑，是常用的化妝品乳化劑。1.肥皂主要品種羧酸鹽型陰離子表面活性劑2.多羧酸皂類多羧酸皂的典型產(chǎn)品是琥珀酸（即丁二酸）系列制品，主要用作潤滑油添加劑、防銹劑。其制備一般是C3～C24的烯烴與順丁烯二酸酐在200℃下直接加成為烷基琥珀酸酐。由于分子中含有兩個親水基，其表面活性不是很強，所以常將此系列產(chǎn)品中兩個羧基中的一個用丁醇或戊醇酯化，生成單羧酸鈉鹽，即變?yōu)闈櫇?、洗凈、乳化作用良好的表面活性劑。主要品種羧酸鹽型陰離子表面活性劑3.?；被人猁}人們在使用過程中發(fā)現(xiàn)肥皂有冷水溶解度差、不耐硬水的缺點，因而開發(fā)了一批以脂肪酸為長鏈疏水基，通過各種橋接成分與羧基連接的羧酸鹽型表面活性劑，這類表面活性劑也叫作改性肥皂。?；被人猁}是典型代表品種，其主要由相應(yīng)鏈長的脂肪酰氯與各種氨基酸或氨基酸縮合物反應(yīng)制得。結(jié)構(gòu)為：?；“被猁}（ASA）是開發(fā)較早的一種改性皂。ASA的制備可在pH為10.5，溫度為50℃的條件下，由肌氨酸鈉水溶液與酰氯、氫氧化鈉反應(yīng)制得。主要品種羧酸鹽型陰離子表面活性劑4.聚醚羧酸鹽聚醚羧酸鹽分子式為R(OC2H4)nOCH2COONa，主要用于潤濕劑、鈣皂分散劑及化妝品。以高級醇聚環(huán)氧乙烷醚非離子表面活性劑為原料，與氯乙酸鈉反應(yīng)或與丙烯酸酯反應(yīng)均可制得本品。主要品種磺酸鹽型陰離子表面活性劑1.烷基磺酸鹽烷基磺酸鹽的通式為RSO3M（1/n），M為堿金屬或堿土金屬離子，n為離子的價數(shù)。烷基的碳數(shù)應(yīng)在C12～C20范圍內(nèi)，以C13～C17為佳。烷基磺酸鹽的性質(zhì)已有詳細的研究。由于其價格較高，實用性并不比價格較低的烷基苯磺酸鈉優(yōu)越多少，而且高碳化合物在水中的溶解度也低，抗硬水性也稍差，故在工業(yè)上產(chǎn)量也較小。烷基磺酸鹽的優(yōu)點是生物降解性能好。正構(gòu)烷烴在引發(fā)劑作用下與SO2、O2反應(yīng)得到仲烷基磺酸鹽（SAS，混合物），其在水中的溶解性優(yōu)于伯烷基磺酸鹽。主要品種磺酸鹽型陰離子表面活性劑2.烷基苯磺酸鹽（生產(chǎn)洗滌劑的主要原料，并用作滲透劑、潤濕劑、防銹劑等）生產(chǎn)過程可分為三部分：烷基苯的制備、烷基苯的磺化和烷基苯磺酸的中和。（1）直鏈烷基苯磺酸鈉（LAS）（2）支鏈烷基苯磺酸鈉（ABS）ABS和LAS在去污方面幾乎沒什么不同，但是由于其生物降解性明顯低劣，污染性強，使其應(yīng)用受到了限制。主要品種磺酸鹽型陰離子表面活性劑2.烷基苯磺酸鹽（3）性能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系烷基鏈長度C8以上有活性，>18，活性下降；C12，洗滌好；C14發(fā)泡好；C10-C14泡沫穩(wěn)定。分支支鏈潤濕發(fā)泡好；直鏈洗滌好。苯環(huán)位置3位，4位洗滌好，1位降解快?；撬峄奈恢煤蛿?shù)目對位的CMC低，去污力強，降解快，數(shù)目多，水溶性增加，破壞HLB。結(jié)論：C11～C13直鏈烷基，苯環(huán)在3,4位，磺酸基為對位的洗滌最好。主要品種磺酸鹽型陰離子表面活性劑3.α-烯烴磺酸鹽（AOS）AOS的生產(chǎn)包括磺化和水解兩個主要反應(yīng)過程（內(nèi)酯無表面活性）,反應(yīng)如下：主要品種磺酸鹽型陰離子表面活性劑4.仲烷基磺酸鹽（SAS）仲烷基磺酸鹽是C13～C18的正構(gòu)烷烴通過氧磺化或氯磺化制得，商品名為Teepol。在反應(yīng)中，磺酸基可能出現(xiàn)在直鏈烷烴的任一個碳原子上。SAS在堿性、弱酸及水中有良好的穩(wěn)定性，在硬水中也具有良好的潤濕、乳化、分散、去污和發(fā)泡能力，生物降解性優(yōu)于LAS（直鏈烷基苯磺酸鈉），是配制液體洗滌劑、洗發(fā)香波、浴液的有效表面活性劑，也是工業(yè)清洗劑的良好原料和紡織助劑。主要品種磺酸鹽型陰離子表面活性劑5.琥珀酸酯磺酸鹽（MS）琥珀酸酯磺酸鹽是由亞硫酸鈉或亞硫酸氫鈉對順丁烯二酸酐（也叫琥珀酸或馬來酸酐）與各種含烴基或胺基的化合物酯化而得到的，按照琥珀酸上兩個羧基的酯化情況分為單酯和雙酯，其通式為：MS目前除大量應(yīng)用于日用化工領(lǐng)域作為發(fā)泡劑和清洗劑外，還在涂料、醫(yī)藥、造紙工業(yè)、皮革加工、采礦等行業(yè)廣泛使用。主要品種磺酸鹽型陰離子表面活性劑6.高碳脂肪酸酯磺酸鹽（MES）高碳脂肪酸酯磺酸鹽是利用天然油脂制得，具有良好的洗滌能力和鈣皂分散能力，生物降解性好，用于肥皂粉、鈣皂分散劑和液體洗滌劑中。其合成方法是：以脂肪酸或天然油脂為原料經(jīng)過酯化或酯交換得到脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯，再和SO3反應(yīng)后與NaOH中和得到。主要品種磺酸鹽型陰離子表面活性劑7.石油磺酸鹽石油磺酸鹽是以硫酸、發(fā)煙硫酸、三氧化硫精煉礦物油的副產(chǎn)物。其主要成分是烷基苯磺酸鹽和烷基萘磺酸鹽，其次是脂肪烴的磺酸鹽和脂環(huán)烴的磺酸鹽及其氧化物等。商品石油磺酸鹽主要是鈉鹽和鈣鹽，其次是鋇鹽、鎂鹽、銨鹽、胺鹽。石油磺酸鹽大多是油溶性的，常用于切削油和農(nóng)藥中作為乳化劑；在礦物浮選中用作泡沫劑；在燃料油中用作分散劑；用于石油采收，提高采油率。主要品種硫酸酯鹽型陰離子表面活性劑1.脂肪醇硫酸鹽（AS）硫酸的單酯鹽，有良好的去污、乳化、分散、潤濕性，泡沫豐富，用于合成洗滌劑、洗發(fā)香波、化妝品。主要品種硫酸酯鹽型陰離子表面活性劑2.脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽（AES）脂肪醇聚氧乙烯醚經(jīng)硫酸化、中和可得AES，AES與AS相比，它帶有一定數(shù)量的乙氧基，兼有非離子型表面活性劑的性質(zhì)，具有更優(yōu)越的表面活性。用氯化鈉可明顯增加其溶液的稠度。RO(CH2CH2O)nSO3M。脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽主要用途是制備液體洗滌劑、洗發(fā)香波、餐具洗滌劑、乳膠發(fā)泡劑、紡織工業(yè)助劑和聚合反應(yīng)的乳化劑。主要品種硫酸酯鹽型陰離子表面活性劑磷酸酯類表面活性劑具有優(yōu)良的抗靜電、乳化、防銹和分散性能，廣泛用于紡織、化工、國防和輕工業(yè)等部門。磷酸酯鹽型陰離子表面活性劑包括烷基磷酸酯鹽（高級醇磷酸酯鹽）和脂肪醇（烷基酚）聚氧乙烯醚磷酸酯鹽。其中高級醇磷酸鹽分為單酯和雙酯，脂肪醇（烷基酚）聚氧乙烯醚磷酸酯鹽包括單酯、雙酯和三酯。其結(jié)構(gòu)式為：直鏈烷基苯磺酸鈉鹽的生產(chǎn)技術(shù)（一）反應(yīng)原理向有機化合物中引入磺基（—SO3H）或它相應(yīng)的鹽或磺酰鹵基的反應(yīng)稱磺化反應(yīng)?；腔腔腔ɑ蚧酋｛u基）中的硫原子與有機分子中的碳原子相連接形成C—S鍵的反應(yīng)，得到的產(chǎn)物為磺酸化合物（RSO2OH或ArSO2OH）、磺酸鹽（R—SO3M；M為NH4或金屬離子）和磺酰氯（R—SO2Cl）?；腔囊饬x體現(xiàn)在使得產(chǎn)物具有水溶性、酸性、乳化、濕潤和發(fā)泡等特性，可被廣泛用于合成表面活性劑、水溶性染料、食用香料、離子交換樹脂及某些藥物；其次引入磺基可以得到另一官能團化合物的中間產(chǎn)物或精細化工產(chǎn)品；最后合成上的需要而暫時引入磺基，在完成特定的反應(yīng)以后，再將磺基脫去。此外，可通過選擇性磺化來分離異構(gòu)體等。直鏈烷基苯磺酸鈉鹽的生產(chǎn)技術(shù)（一）反應(yīng)原理工業(yè)上常用的磺化劑和硫酸化劑有三氧化硫、硫酸、發(fā)煙硫酸和氯磺酸。此外，還有亞硫酸鹽、二氧化硫與氯、二氧化硫與氧以及磺烷基化劑等。三氧化硫也叫硫酸酐，其分子式為SO3或(SO3)n，在室溫下容易發(fā)生聚合，通常有α、β、γ三種聚合形式。在室溫下只有γ型為液體，α、β型均為固態(tài)，工業(yè)上常用液體SO3（即γ型）及氣態(tài)SO3作磺化劑，由于SO3反應(yīng)活性很高，故使用時需稀釋，液體用溶劑稀釋，氣體用干燥空氣或惰性氣體稀釋。SO3的三種聚合體共存并可互相轉(zhuǎn)化。在少量水存在下，γ型能轉(zhuǎn)化成β型，即從環(huán)狀聚合體變?yōu)殒湢罹酆象w，由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，從而給生產(chǎn)造成嚴重的困難，為此要在γ型中加入穩(wěn)定劑。1、磺化劑直鏈烷基苯磺酸鈉鹽的生產(chǎn)技術(shù)（一）反應(yīng)原理1、磺化劑濃硫酸和發(fā)煙硫酸用作磺化劑適宜范圍很廣。工業(yè)硫酸有兩種規(guī)格，即92%～93%的硫酸（亦稱綠礬油）和98%的硫酸。如果有過量的SO3存在于硫酸中就成為發(fā)煙硫酸，它也有兩種規(guī)格，即含游離的SO3分別為20%～25%和60%～65%，在常溫下均為液體。煙酸的濃度可以用游離SO3的含量C(SO3)（質(zhì)量分數(shù)，下同）表示，也可以用H2SO4的含量C(H2SO4)表示。直鏈烷基苯磺酸鈉鹽的生產(chǎn)技術(shù)（一）反應(yīng)原理2、磺化反應(yīng)歷程及動力學(xué)以硫酸、發(fā)煙硫酸或三氧化硫作為磺化劑進行的磺化反應(yīng)是典型的親電取代反應(yīng)?；腔瘎┳陨淼碾x解提供了各種親電質(zhì)點，如100%硫酸能按下列幾種方式離解：若在100%硫酸中加入少量水時，則按下式完全離解：發(fā)煙硫酸可按下式發(fā)生電離：

直鏈烷基苯磺酸鈉鹽的生產(chǎn)技術(shù)（一）反應(yīng)原理2、磺化反應(yīng)歷程及動力學(xué)因此硫酸和發(fā)煙硫酸是一個多種質(zhì)點的平衡體系。這些質(zhì)點實質(zhì)上是不同溶劑化的SO3分子，都能參加磺化反應(yīng)，其含量隨磺化劑濃度的改變而變化。各種質(zhì)點參加磺化反應(yīng)的活性差別較大，在SO3、H2S2O7、H3SO4+三種常見親電質(zhì)點中，SO3的活性最大，H2S2O7次之，H3SO4+最小，而反應(yīng)選擇性則正好相反。芳香化合物進行磺化反應(yīng)時，分兩步進行。首先，親電質(zhì)點向芳環(huán)進行親電攻擊，生成σ絡(luò)合物，然后在堿（如HSO4-）作用下脫去質(zhì)子得到芳磺酸。直鏈烷基苯磺酸鈉鹽的生產(chǎn)技術(shù)（一）反應(yīng)原理2、磺化反應(yīng)歷程及動力學(xué)采用發(fā)煙硫酸或硫酸磺化芳烴時，其反應(yīng)動力學(xué)可如下表示：當磺化質(zhì)點為SO3時：當磺化質(zhì)點為H2S2O7時：當磺化質(zhì)點為H3SO4+時：由以上三式可以看出，磺化反應(yīng)速率與磺化劑中的含水量有關(guān)。當以濃硫酸為磺化劑，水很少時，磺化反應(yīng)速率與水濃度的平方成反比，即生成的水量越多，反應(yīng)速率下降越快。因此，用硫酸作磺化劑的磺化反應(yīng)中，硫酸濃度及反應(yīng)中生成的水量多少，對磺化反應(yīng)速率的影響是一個十分重要的因素。直鏈烷基苯磺酸鈉鹽的生產(chǎn)技術(shù)（一）反應(yīng)原理3、磺化影響因素010203040506有機化合物結(jié)構(gòu)及性質(zhì)磺化劑的濃度及用量磺酸基的水解與異構(gòu)化磺化溫度和時間添加劑攪拌直鏈烷基苯磺酸鈉鹽的生產(chǎn)技術(shù)（一）反應(yīng)原理4、磺化方法（1）三氧化硫磺化法三氧化硫磺化法具有反應(yīng)迅速；磺化劑用量接近于理論用量，磺化劑利用率高達90%以上；反應(yīng)無水生成，無大量廢酸，三廢少；經(jīng)濟合理等優(yōu)點。常用于脂肪醇、烯烴和烷基苯的磺化。主要包括:①液體三氧化硫法。液體三氧化硫的制備是將20%～25%發(fā)煙硫酸加熱到250℃，蒸出的SO3蒸汽通過一個填充粒狀硼酐的固定床層，再經(jīng)冷凝，即可得到穩(wěn)定的SO3液體。液態(tài)三氧化硫使用方便，但成本較高。此法適用于不活潑液態(tài)芳烴的磺化，生成的磺酸在反應(yīng)溫度下必須是液態(tài)，而且粘度不大；②三氧化硫-溶劑法。此法應(yīng)用廣泛，優(yōu)點是反應(yīng)溫和且易于控制；副反應(yīng)少，產(chǎn)物純度和磺化收率較高；適用于被磺化物或磺化產(chǎn)物是固態(tài)的情況。常用的溶劑有硫酸、二氧化硫等無機溶劑和二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、四氯乙烷、石油醚、硝基甲烷等有機溶劑。直鏈烷基苯磺酸鈉鹽的生產(chǎn)技術(shù)（一）反應(yīng)原理4、磺化方法（1）三氧化硫磺化法采用三氧化硫磺化法應(yīng)注意的問題：SO3的液相區(qū)狹窄（熔點為16.8℃，沸點為44.8℃），室溫下易自聚形成固態(tài)聚合體，使用不便。為防止SO3形成聚合體，可添加適量的穩(wěn)定劑，如硼酐、二苯砜和硫酸二甲酯等。SO3反應(yīng)活性高，反應(yīng)激烈，副反應(yīng)多，特別是使用純SO3磺化時。為避免劇烈的反應(yīng)，工業(yè)上常用干燥的空氣稀釋SO3，以降低其濃度。對于容易磺化的苯、甲苯等有機物，可加入磷酸或羧酸以抑制砜的生成。用SO3磺化，反應(yīng)熱效應(yīng)顯著，瞬時放熱量大，容易造成局部過熱而使物料焦化。直鏈烷基苯磺酸鈉鹽的生產(chǎn)技術(shù)（一）反應(yīng)原理4、磺化方法（1）三氧化硫磺化法由于有機物的轉(zhuǎn)化率高，所得磺酸粘度大。為防止局部過熱，抑制副反應(yīng)，避免物料焦化，必須保持良好的換熱條件，及時移除反應(yīng)熱。此外，還要適當控制轉(zhuǎn)化率或使磺化在溶劑中進行，以免磺化產(chǎn)物粘度過大。SO3不僅是活潑的磺化劑，而且是氧化劑。使用時必須注意安全，特別是使用純凈的SO3。要注意控制溫度和加料秩序，防止發(fā)生爆炸事故。直鏈烷基苯磺酸鈉鹽的生產(chǎn)技術(shù)（一）反應(yīng)原理4、磺化方法（2）過量硫酸磺化法被磺化物在過量的硫酸或發(fā)煙硫酸中進行磺化稱為過量硫酸磺化法，生產(chǎn)上也稱為“液相磺化”。硫酸在體系中起到磺化劑、溶劑及脫水劑作用。過量硫酸磺化法雖然副產(chǎn)較多的酸性廢液，而且生產(chǎn)能力較低，但因該法適用范圍廣而受到廣泛的重視。過量硫酸磺化法可連續(xù)操作，也可間歇操作。連續(xù)操作常采用多釜串聯(lián)操作法。采用間歇操作時，加料次序取決于原料的性質(zhì)、反應(yīng)溫度以及引入磺基的位置和數(shù)目。若被磺化物在磺化溫度下呈液態(tài)，常常是先將被磺化物加入釜中，然后升溫，在反應(yīng)溫度下將磺化劑徐徐加入。這樣可避免生成較多的二磺化物。如果被磺化物在反應(yīng)溫度下呈固態(tài)，則先將磺化劑加入釜中，然后在低溫下加入固體被磺化物，待其溶解后再緩慢升溫反應(yīng)。例如，萘和2-萘酚的低溫磺化。直鏈烷基苯磺酸鈉鹽的生產(chǎn)技術(shù)（一）反應(yīng)原理5、中和過程中和過程包括如下兩個反應(yīng)影響中和工序及單體質(zhì)量的因素主要有①中和溫度

②工藝水的加入量

③pH值④攪拌

⑤無機鹽⑥磺酸中有機雜質(zhì)直鏈烷基苯磺酸鈉鹽的生產(chǎn)技術(shù)（二）原料準備用三氧化硫黃化生產(chǎn)十二烷基苯磺酸鈉所使用的原料主要有硫黃、烷基苯及NaOH。直鏈烷基苯磺酸鈉鹽的生產(chǎn)技術(shù)（三）工藝過程1、直鏈烷基苯磺酸的生產(chǎn)（1）燃硫法生產(chǎn)十二烷基苯磺酸世界上合成的十二烷基苯磺酸大多是采用SO3氣相薄膜磺化連續(xù)生產(chǎn)法，工藝流程見圖1-7，其優(yōu)點是停留時間短、原料配比精確，熱量移除迅速，能耗低和生產(chǎn)能力大。包括：①空氣干燥和壓縮②SO3制備③磺化反應(yīng)④尾氣處理（三）工藝過程1、直鏈烷基苯磺酸的生產(chǎn)（1）燃硫法生產(chǎn)十二烷基苯磺酸直鏈烷基苯磺酸鈉鹽的生產(chǎn)技術(shù)（三）工藝過程1、直鏈烷基苯磺酸的生產(chǎn)（2）發(fā)煙硫酸磺化法直鏈烷基苯磺酸鈉鹽的生產(chǎn)技術(shù)以發(fā)煙硫酸作為磺化劑與烷基苯反應(yīng)如下：與三氧化硫磺化相比，發(fā)煙硫酸磺化較易控制，反應(yīng)熱效應(yīng)較小，但由于反應(yīng)過程中產(chǎn)生大量廢酸，生產(chǎn)成本偏高。其生產(chǎn)工藝如圖：工藝過程分為磺化和分酸具體操作參數(shù)見教材（三）工藝過程2、烷基苯磺酸的中和直鏈烷基苯磺酸鈉鹽的生產(chǎn)技術(shù)烷基苯磺酸中和有間歇、半連續(xù)中和和連續(xù)中和三種操作方式。間歇中和是在一耐腐蝕的中和釜中進行，中和釜為一敞開式的反應(yīng)器，內(nèi)有攪拌器，冷卻盤管，冷卻夾套等。操作時，先在中和釜內(nèi)放入一定數(shù)量的堿和水，在不斷攪拌的情況下逐步分散加入烷基苯磺酸，當溫度升至30℃后，以冷卻水冷卻；pH值至7～8時放料；反應(yīng)溫度控制在30℃左右。間歇中和時，前釜要為后釜留部分單體，以使反應(yīng)加快均勻。半連續(xù)中和是指進料中和為連續(xù)，pH調(diào)整和出料是間歇的。它是由一個中和釜和1～2個調(diào)整釜組成。烷基苯磺酸和氫氧化鈉在中和釜內(nèi)反應(yīng)，然后溢流至調(diào)整釜，在調(diào)整釜內(nèi)將單體pH值調(diào)至7～8后放料。（三）工藝過程2、烷基苯磺酸的中和直鏈烷基苯磺酸鈉鹽的生產(chǎn)技術(shù)連續(xù)中和是目前較先進的一種操作方式。連續(xù)中和的形式很多，但大部分是采取主浴（泵）式連續(xù)中和。中和反應(yīng)是在泵內(nèi)進行的，以大量的物料循環(huán)使系統(tǒng)內(nèi)各點均質(zhì)化。根據(jù)循環(huán)方式又可分為內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種。下圖為主浴式內(nèi)循環(huán)連續(xù)中和生產(chǎn)工藝流程。（四）產(chǎn)品分析檢測1.烷基苯磺酸直鏈烷基苯磺酸鈉鹽的生產(chǎn)技術(shù)烷基苯磺酸產(chǎn)品規(guī)格（GB/T5177—2017）如下：（四）產(chǎn)品分析檢測2.烷基苯磺酸鈉直鏈烷基苯磺酸鈉鹽的生產(chǎn)技術(shù)GB/T5178—2008規(guī)定了直鏈烷基苯磺酸鈉的平均分子量的測定。兩家生產(chǎn)公司的烷基苯磺酸鈉的質(zhì)量規(guī)格如下:（五）復(fù)配應(yīng)用直鏈烷基苯磺酸鈉鹽的生產(chǎn)技術(shù)直鏈烷基苯磺酸鈉的主要用途是作為洗滌劑的活性物質(zhì)。例如寶石清洗劑，寶石首飾長期佩戴后，會出現(xiàn)色彩和光澤暗淡的現(xiàn)象，并因長時間佩戴沾染上油污和灰塵，要用適當?shù)姆椒ㄇ逑?。本品是以表面活性劑為主要原料制成，適用于多數(shù)寶石清洗，使用方便，不損傷寶石。（六）創(chuàng)新導(dǎo)引直鏈烷基苯磺酸鈉鹽的生產(chǎn)技術(shù)（1）直鏈烷基苯磺酸鈉已是產(chǎn)量和消耗量相當大的陰離子表面活性劑，雖然具有良好的清潔能力，但有研究表明，其對動植物的低毒性和環(huán)境安全性不容忽視（盡管易降解，但在環(huán)境中和生物體內(nèi)有累積），尤其用作廚房洗滌劑已逐步被淘汰。目前，還有哪些環(huán)保型陰離子表面活性劑可替代它？（2）三氧化硫磺化法具有反應(yīng)迅速，磺化劑用量接近于理論用量，磺化劑利用率高達90%以上，反應(yīng)無水生成，無大量廢酸，三廢少，經(jīng)濟合理等優(yōu)點，所用的磺化劑主要有液體三氧化硫和三氧化硫-溶劑。液態(tài)三氧化硫使用方便，但成本較高，適用于不活潑液態(tài)芳烴的磺化；三氧化硫-溶劑法優(yōu)點是反應(yīng)溫和且易于控制，副反應(yīng)少，產(chǎn)物純度和磺化收率較高，適用于被磺化物或磺化產(chǎn)物是固態(tài)的情況。是否有能同時應(yīng)用于液態(tài)和固態(tài)的新型磺化劑可替代。陽離子表面活性劑PART03.主要品種脂肪胺鹽型表面活性劑脂肪胺鹽表面活性劑是由脂肪胺與相應(yīng)的酸生成的鹽，即醋酸鹽、油酸鹽、環(huán)烷酸鹽等。其中C12~C18烷基的伯、仲、叔胺是主要的脂肪胺，結(jié)構(gòu)式為：R是C12~C18烷基，R'、R"可以是氫、CH3或其他低碳烷基。伯胺可以由脂肪酸與氨反應(yīng)制得脂肪腈，然后在鎳催化劑作用下加氫還原制得伯胺。仲胺可由伯胺制備或脂肪醇和氨反應(yīng)制得。叔胺可從伯胺或叔胺衍生得到。主要品種脂肪胺鹽型表面活性劑伯胺鹽主要用作纖維柔軟劑、礦物浮選劑或瀝青乳化劑，仲胺鹽用的不多，主要是聚氧乙烯化胺鹽（Soromin系列），叔胺鹽以含酯鍵或酰胺鍵的產(chǎn)品為主（Sapamine系列）。這些物質(zhì)均具有良好的抗靜電、柔韌性、勻染性、滲透性和分散性。主要品種季銨鹽陽離子表面活性劑季銨鹽陽離子表面活性劑從形式上看是銨離子（NH4+）的4個氫離子被有機基團所取代，形成R1R2N+R3R4的形式。其中R1是高碳烷基（C12~C18），R2可以是高碳烷基或甲基，R3是甲基，R4可以是甲基、芐基、烯丙基等。季銨鹽和胺鹽的區(qū)別在于季銨鹽是強堿，無論在酸性或在堿性溶液中均能溶解，并解離成帶正電荷的脂肪鏈陽離子；而胺鹽是弱堿鹽，對pH較敏感，在堿性條件游離成不溶于水的胺，失去表面活性。主要品種季銨鹽陽離子表面活性劑季銨鹽一般都有較好的水溶性，碳鏈長度增加，水溶性降低。C8~C14的易溶于水，C16~C18的難溶于水。單長鏈烷基的季銨鹽能溶于極性有機溶劑、但不溶于非極性溶劑。雙長鏈烷基季銨鹽幾乎不溶于水，而溶于非極性溶劑。若季銨鹽中含有不飽和的脂肪族或芳香族基團時，能增加其溶解度。季銨鹽的商品通常為其含量在10%~75%的水溶液或有機溶劑的溶液。季銨鹽制備最簡單的方法為叔胺與烷基化劑反應(yīng)。烷基化劑有鹵代烷、硫酸烷基酯和氯化芐等。主要品種氧化叔胺氧化叔胺是烷基二甲基叔胺或烷基二羥乙基叔胺的氧化產(chǎn)物，其化學(xué)式為R(CH3)2N→O，烷基為C16~C18烴基。其中所含基團N→O是強極性基，電子云密度趨向氧原子，因而形成氫鍵的能力很強，具有吸濕性。它在酸性介質(zhì)中呈陽離子性、在中性及堿性介質(zhì)中呈非離子性。工業(yè)上氧化叔胺由烷基二甲基叔胺、烷基二羥乙基叔胺和酰胺基胺氧化制得，過氧化氫是常用的氧化劑。氧化叔胺具有優(yōu)良的發(fā)泡與泡沫穩(wěn)定性，用于洗發(fā)香波、液體洗滌劑、手洗餐具洗滌劑。它的潤濕、柔軟、乳化、增稠、去污作用，除用于洗滌劑制備外，還用于工業(yè)洗凈、紡織品加工、電鍍加工等。長鏈季銨鹽型陽離子表面活性劑生產(chǎn)技術(shù)（一）生產(chǎn)原理長鏈季銨鹽合成的基本反應(yīng)為叔胺與烷基化劑的反應(yīng)是親核取代反應(yīng)，這是因為胺上的氮原子上有一對未共用的電子對，具有親核作用，能夠接受質(zhì)子。季胺化反應(yīng)的影響因素如下：1、胺類堿性一般情況下，胺類的堿性強，其親核性也強，季銨化反應(yīng)越容易進行。若以pKb的變化來考查反應(yīng)過程，則有如下規(guī)律：pKb小于6的胺在室溫下可與CH3I反應(yīng)，易于生成季銨鹽；pKb在6~10的胺在加熱條件下才能生成季銨鹽；pKb大于10的胺在醇中加熱至沸也不能生成季銨鹽。伯、仲、叔胺的堿性次序為：仲胺>伯胺>叔胺，說明取代烷基對增大胺類堿性有利，但叔胺由于空間位阻效應(yīng)，堿性反而下降。胺的同系物中，相對分子質(zhì)量越大堿性越強，對環(huán)狀胺，氮原子在飽和環(huán)上的堿性比在不飽和環(huán)上的堿性強。長鏈季銨鹽型陽離子表面活性劑生產(chǎn)技術(shù)（一）生產(chǎn)原理2、烷基化試劑的結(jié)構(gòu)常用烷基化試劑鹵代烷中，反應(yīng)活性按下列順序遞減：I>Br>Cl>F；烷基取代基越大，則空間位阻效應(yīng)越大，因而反應(yīng)難度增大。對不同烷基化試劑，反應(yīng)的難易程度如下：ROSO2—>I—>RCOO—>HO—>NR2—。對pKb小于6的胺，用碘甲烷或芐基氯在室溫下即可發(fā)生季銨化反應(yīng)，用碘甲烷在加壓、100℃左右也能發(fā)生季銨化反應(yīng)；對pKb在6~10之間的胺，在加熱條件下或用硫酸二甲酯即可使其發(fā)生季銨化反應(yīng)。3、溶劑的影響一般來說，極性溶劑如甲醇、苯甲醇的存在可促進長鏈季銨鹽的合成。醇中加入一部分水也可取得良好的結(jié)果，而非極性溶劑對反應(yīng)的影響較小。長鏈季銨鹽型陽離子表面活性劑生產(chǎn)技術(shù)（二）原料準備脂肪醇含量≥95%氯甲胺含量≥98%甲胺含量≥98%氫氧化鈉含量>90%氫氣純度>99%氧含量<0.3%異丙醇工業(yè)級長鏈季銨鹽型陽離子表面活性劑生產(chǎn)技術(shù)（三）生產(chǎn)工藝以椰子油加氫制得的C8~C10醇為原料經(jīng)一步法合成雙烷基甲基叔胺，再用氯甲烷經(jīng)季銨化反應(yīng)得C8~C10雙烷基二甲基季銨鹽，反應(yīng)式如下：由于雙烷基甲基的季銨化是自催化反應(yīng)，因此本工藝的關(guān)鍵是叔胺化反應(yīng)。實現(xiàn)叔胺化反應(yīng)需要采用多功能高活性和具有優(yōu)良選擇性與穩(wěn)定性的催化劑。工藝流程見下圖。（具體操作工序見教材）長鏈季銨鹽型陽離子表面活性劑生產(chǎn)技術(shù)（三）生產(chǎn)工藝長鏈季銨鹽型陽離子表面活性劑生產(chǎn)技術(shù)（四）分析檢測長鏈季銨鹽型陽離子表面活性劑生產(chǎn)技術(shù)（五）復(fù)配應(yīng)用【飲料瓶及食品包裝瓶清洗劑配方】長鏈季銨鹽型陽離子表面活性劑生產(chǎn)技術(shù)（六）創(chuàng)新導(dǎo)引1.季胺鹽型陽離子表面活性劑除了用作清洗劑之外，還可用作柔軟劑、抗靜電劑、殺菌劑等多種用途。我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常會遇到穿的衣物、鞋子等時間久了就會泛黃變硬的煩惱，通過本項目學(xué)習(xí)，思考能否通過對季胺鹽進行改性，合成一種親水性較強、柔軟性好、抑制泛黃等多種功能的陽離子表面活性劑，解決織物柔軟性、親水性和抗黃變性。2.單長鏈烷基季銨鹽陽離子表面活性劑能溶于極性溶劑，但不溶于非極性溶劑，而雙長鏈烷基季銨鹽陽離子表面活性劑幾乎不溶于水，而溶于非極性溶劑，可否對各自進行改性，增加其在不同極性溶劑中的溶解度，改善溶解性能。非離子表面活性劑PART04.非離子表面活性劑非離子表面活性劑具有以下特征①是表面活性劑家族第二大類，產(chǎn)量僅次于陰離子表面活性劑。②由于非離子表面活性劑不能在水溶液中解離為離子，因此穩(wěn)定性高，不受酸、堿、鹽所影響，耐硬水性強。③與其他表面活性劑及添加劑相容性較好，可與陰、陽、兩性離子型表面活性劑混合使用。④由于在溶液中不電離，故在一般固體表面上不易發(fā)生強烈吸附。⑤聚氧乙烯型非離子表面活性劑的物理化學(xué)性質(zhì)強烈依賴于溫度，隨溫度升高，在水中變得不溶（濁點現(xiàn)象）。但糖基非離子表面活性劑的性質(zhì)具有正常的溫度依賴性，如溶解性隨溫度升高而增加。非離子表面活性劑非離子表面活性劑具有以下特征⑥非離子表面活性劑具有高表面活性，其水溶液的表面張力低，臨界膠束濃度低，膠束聚集數(shù)大，增溶作用強，具有良好的乳化力和去污力。⑦與離子型表面活性劑相比，非離子表面活性劑一般來講起泡性能較差，因此，適用于配制低泡型洗滌劑和其他低泡型配方產(chǎn)品。⑧非離子表面活性劑在溶液中不帶電荷，不易與蛋白質(zhì)結(jié)合，因而毒性低，對皮膚刺激性也較小。如糖脂和吐溫型產(chǎn)品常用于食品工業(yè)配方中。⑨非離子表面活性劑產(chǎn)品大部分呈液態(tài)或漿狀，這是與離子型表面活性劑不同之處。主要品種聚氧乙烯醚型非離子表面活性劑這類非離子表面活性劑一般隨烷基鏈的增長其熔點和疏水性相應(yīng)的也增加，聚氧乙烯基中單元數(shù)增加，則水溶性增加。1、脂肪醇聚氧乙烯醚型非離子表面活性劑脂肪醇聚氧乙烯醚是非離子表面活性劑的一大品種。具有優(yōu)良的潤濕性、低溫洗滌、耐硬水和易生物降解等性能，廣泛用于工業(yè)、石油、金屬加工、紡織、農(nóng)藥等領(lǐng)域乳化。其制備是將環(huán)氧乙烷加成到醇的羥基上形成醚，反應(yīng)式如下：主要品種聚氧乙烯醚型非離子表面活性劑2、聚氧乙烯烷基酚非離子表面活性劑聚氧乙烯烷基酚非離子表面活性劑是用烷基酚與環(huán)氧乙烷加成聚合制得的系列產(chǎn)品。20世紀60年代中期前，由支鏈烷基酚制取，現(xiàn)在用直鏈烷基酚制成線性聚氧乙烯烷基酚（LAP），國內(nèi)生產(chǎn)的品種有各種環(huán)氧乙烯分子數(shù)的乳化劑OP、清洗劑TX等系列產(chǎn)品。聚氧乙烯烷基酚的結(jié)構(gòu)式為：工業(yè)上用的較多的是聚環(huán)氧乙烷壬基酚系列，其聚合反應(yīng)如下：主要品種聚氧乙烯醚型非離子表面活性劑3、聚氧乙烯脂肪酸酯非離子表面活性劑此類表面活性劑分子中存在酯基（—COOR），比起醚鍵顯得較不穩(wěn)定，在酸、堿性熱溶液中易水解。在強酸、強堿中洗滌作用遠不及肥皂。但由于脂肪酸來源較容易，并具有低泡、生物降解好特點，主要用作乳化劑、分散劑、纖維油劑及染色助劑。常用的脂肪酸有硬脂酸、椰子油酸、油酸、松香酸、合成脂肪酸等。碳鏈越長，產(chǎn)物的溶解度越小，濁點越高，但是含羥基或不飽和的脂肪酸是例外。其合成可采用脂肪酸和環(huán)氧乙烷的酯化制得：副反應(yīng)為：生成的產(chǎn)品是聚氧乙烯脂肪酸單酯、雙酯與聚乙烯乙二醇的混合物。另外脂肪酸、脂肪酸酐、脂肪酰氯、脂肪酸金屬鹽、脂肪酸酯與聚乙二醇反應(yīng)均可得到產(chǎn)品。主要品種聚氧乙烯醚型非離子表面活性劑4、聚氧乙烯烷基胺非離子表面活性劑聚氧乙烯烷基胺是由胺與環(huán)氧乙烷反應(yīng)而制得的一種表面活性劑，結(jié)構(gòu)通式為：低聚合度的具有陽離子表面活性劑的特征，隨著聚合度的加大，轉(zhuǎn)為非離子性，在堿性溶液中較穩(wěn)定，呈非離子性；在酸性溶液中呈現(xiàn)陽離子性，可以很強的吸附在物體表面，在紡織印染中作勻染劑或剝色劑，在金屬塑料等硬表面作防水劑和腐蝕劑，還可作為瀝青乳化劑使用。主要品種多元醇型非離子表面活性劑多元醇型非離子表面活性劑含有多個羥基作為親水基團。其親水基原料主要為甘油、季戊四醇、山梨醇、失水山梨醇和糖類，所用親油基原料主要為脂肪酸。這類表面活性劑具有良好的乳化、分散、潤滑和增溶性，廣泛用于食品、醫(yī)藥、化妝品、紡織印染和金屬加工等行業(yè)。主要品種多元醇型非離子表面活性劑1、甘油脂肪酸單、雙酯及聚甘油酯甘油脂肪酸酯是脂肪酸多元醇酯的典型品種，由甘油和脂肪酸直接酯化可得到單酯，雙酯和三酯的混合物。其中三酯沒有乳化能力，雙酯的乳化能力也只有單酯的1%以下，最常用的為甘油脂肪酸單酯。其生產(chǎn)包括兩種方法，一種是甘油直接酯化法，另一種是甘油醇解法（酯交換）主要品種多元醇型非離子表面活性劑2、失水山梨醇脂肪酸酯和聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯失水山梨醇脂肪酸酯的商品名為司盤（Span），它的單、雙、三酯均為商品。山梨醇可由葡萄糖加氫制得，是不含醛基而有六個羥基的多元醇，具有較好的熱氧穩(wěn)定性。山梨醇在硫酸中140℃能從分子內(nèi)脫水得到失水山梨醇及異山梨醇。主要品種多元醇型非離子表面活性劑2、失水山梨醇脂肪酸酯和聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯常用的脂肪酸有月桂酸、棕櫚酸、硬脂酸、油酸與妥爾油脂肪酸等，酯化反應(yīng)可直接將脂肪酸與失水山梨醇在225~250℃催化劑下反應(yīng)得到失水山梨醇脂肪酸酯。Span系列不溶于水，但溶于許多礦物和植物油中，是水/油型乳化劑，增溶劑、柔軟劑及纖維潤滑劑，可用于合成纖維生產(chǎn)及化妝品中，另外它低毒、無刺激，且有利于人們消化，因此也廣泛用于食物、飲料及醫(yī)藥方面的乳化及增溶。Span作乳化劑時一般不單獨使用，而是與其他水溶性好的表面活性劑復(fù)配，尤其與聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯復(fù)配最為有效。聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯的商品名叫做吐溫（Tween），它是失水山梨醇脂肪酸酯在130~170℃下在甲醇鈉催化下與環(huán)氧乙烷作用得到的產(chǎn)物，一般分子中還有5~20個氧乙烯基。主要品種多元醇型非離子表面活性劑3、烷基糖苷烷基糖苷是由葡萄糖與脂肪醇在酸性催化劑的作用下，經(jīng)縮醛脫水而得的化合物。一般組成為單苷、二苷、三苷和多苷的混合物，所以也稱烷基多糖苷（簡稱APG）。其結(jié)構(gòu)通式為：主要品種多元醇型非離子表面活性劑3、烷基糖苷一般情況下，烷基多苷的聚合度n在1.1～3之間，R為C5～C18的烷基。APG常溫下呈白色固體粉末或淡黃色油狀液體，在水中溶解度大，較難溶于常用的有機溶劑。APG是新一代溫和、綠色、環(huán)保型表面活性劑。從分子結(jié)構(gòu)上講，APG屬非離子表面活性劑，其親水性來自糖上多個羥基與水形成氫鍵，但與醇醚不同，不存在“濁點”。它兼有非離子和陰離子表面活性劑的優(yōu)點：表面張力低；起泡能力強，泡沫細膩、豐富、穩(wěn)定；潤濕性好；去污力強；配伍性能極佳，對人體皮膚溫和，與其他表面活性劑有良好的協(xié)同增效效應(yīng)，尤其可以大大降低化妝品配方體系的刺激性；無濁點，易溶于水，易于稀釋，無凝膠現(xiàn)象，使用方便，在電解質(zhì)濃度很高的情況下，溶解度仍然很高；抗氧化、耐硬水，鈣皂分散力強；綠色，無毒，無刺激，生物降解迅速徹底；具有較強的廣譜抗菌活性。主要品種多元醇型非離子表面活性劑4.四元醇酯和五元醇酯四元醇和五元醇如季戊四醇、赤蘚四醇、赤蘚五醇、木糖醇等與脂肪酸直接酯化，可得單酯、雙酯、三酯、四酯等。產(chǎn)品常常是多種酯的混合物。5.聚氧乙烯多元醇酯前面所示的多元醇酯，主要是親油性的非離子表面活性劑。為使它具有親水性，常常在剩余羥基上進行乙氧基化，從而獲得聚氧乙烯多元醇酯。此類產(chǎn)品的代表物為聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯，它是由失水山梨醇酯同環(huán)氧乙烷反應(yīng)制得，商品名為“吐溫”（Tween）。月桂酸、棕櫚酸、硬脂酸和油酸的單酯分別為Tween-20、Tween-40、Tween-60、Tween-80。主要品種多元醇型非離子表面活性劑5.聚氧乙烯多元醇酯多元醇的脂肪酸酯一般是油溶性的，在水中一般不溶解。當引入聚氧乙烯鏈成為聚氧乙烯多元醇酯后則可溶于水。如Span系列是油溶性的，而Tween系列則是水溶性的；蔗糖單酯在水中的溶解度并不大。聚氧乙烯鏈（30～35）的蔗糖雙酯具有水溶性。多元醇表面活性劑除具有一般非離子表面活性劑的良好表面活性外，還有無毒性這一突出特點，故經(jīng)常應(yīng)用于食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)及化妝品中。如Span類產(chǎn)品具有低毒、無刺激等特性，在醫(yī)藥、食品、化妝品中廣泛用作乳化劑和分散劑；它常與水溶性表面活性劑如Tween系列復(fù)合使用，可發(fā)揮出良好的乳化力。主要品種烷基醇酰胺是脂肪酸和乙醇胺的縮合產(chǎn)物。常用的烷基醇酰胺有單乙醇酰胺和二乙醇酰胺。單乙醇酰胺一般不溶于水，二乙醇酰胺本身一般也不溶于水，但若在二乙醇酰胺中加入二乙醇胺，則可得到一種水溶性的復(fù)合物。如1mol脂肪酸和2mol二乙醇胺的反應(yīng)產(chǎn)物即是水溶性的，此種產(chǎn)品的商品名叫尼洛爾或尼拉爾。烷基醇酰胺主要品種烷基醇酰胺烷基醇酰胺的特殊性質(zhì)如下：①一般沒有濁點；②水溶液黏度比較大，具有使表面活性劑水溶液變稠的特性，可大大提高制品的黏度，因此可用作增黏劑；③能夠穩(wěn)定洗滌劑溶液的泡沫，特別是月桂酸烷醇酰胺產(chǎn)品，有很強的穩(wěn)泡作用，因而可加少量于洗滌劑配方之中，作為穩(wěn)泡劑；主要品種烷基醇酰胺烷基醇酰胺的特殊性質(zhì)如下：④可提高洗滌劑的去污能力和攜污性能，對動植物油、礦物油污垢都具有良好的脫除力，還能賦予纖維織物柔軟性，兼有抗靜電作用；⑤具有防銹功能，很稀的烷基醇酰胺溶液，能抑制鋼鐵的生銹。由于具有以上特性，烷基醇酰胺作為洗滌劑基料，能起到穩(wěn)定泡沫、提高去污效果、增加液體洗滌劑黏度的作用?？勺鳛檠蛎珒粝磩┯糜诿徆I(yè)，作為纖維整理劑用于紡織工業(yè)。在金屬加工上，可用于表面的除油、脫脂和清洗以及工件的短期防銹。脂肪醇聚氧乙烯醚型非離子表面活性劑的生產(chǎn)技術(shù)（一）反應(yīng)原理乙氧基化反應(yīng)是指在脂肪酸、烷基酚或脂肪醇的羥基上用環(huán)氧乙烷作用引入聚氧乙烯醚基團的反應(yīng)，催化劑可以是酸也可以是堿性催化劑，工業(yè)上常采用堿性催化劑如氫氧化鈉、醇鈉等，機理如下：第三步是決定反應(yīng)速率的，不同親油基的反應(yīng)速率按伯醇>苯酚>羧酸順序遞減，但苯酚和羧酸的酸性比伯醇高，從而提高了第一步的反應(yīng)速率，當全部轉(zhuǎn)化為一加成物后才開始進一步的反應(yīng)，增長聚合度。伯醇則不同，單乙氧基化還未完成，就已經(jīng)開始后面的反應(yīng)了。脂肪醇聚氧乙烯醚型非離子表面活性劑的生產(chǎn)技術(shù)（一）反應(yīng)原理影響乙氧基化的主要因素包括：1、反應(yīng)物的結(jié)構(gòu)

脂肪醇同系物中，反應(yīng)速率一般隨碳鏈長度增加而降低，且按其羥基的位置不同，反應(yīng)速度的排序為伯醇>仲醇>叔醇。仲醇、叔醇的反應(yīng)性低于其乙氧基加成產(chǎn)物，因此它們的乙氧基化產(chǎn)物相對分子質(zhì)量分布較伯醇寬。按醇、酚、酸的乙氧基加成反應(yīng)速度，則伯醇>酚>羧酸，這是共軛酸隨其酸度增加親核性降低的緣故。由于酸、酚的反應(yīng)速度比伯醇慢，所以表現(xiàn)為酸、酚的乙氧基化有誘導(dǎo)期，而伯醇則沒有。取代酚的取代基對反應(yīng)速度也有影響，其次序為CH3O—>CH3—>H>Br>—NO2。如苯酚比對硝基苯酚的反應(yīng)速度要快17倍。脂肪醇聚氧乙烯醚型非離子表面活性劑的生產(chǎn)技術(shù)（一）反應(yīng)原理影響乙氧基化的主要因素包括：2、催化劑的影響工業(yè)上常用堿性催化劑，如金屬鈉、甲醇鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈉、碳酸鉀、碳酸鈉、醋酸鈉等，當采用195～200℃反應(yīng)溫度時，前4種催化劑活性相近，后3種則較低；若溫度降低，后3種催化劑則無催化活性，氫氧化鈉的活性也顯著低于前3種。顯然堿性催化劑的堿性越強，則其效率也越高。鈉醇的活性高于氫氧化鈉，是由于在質(zhì)子交換過程中，鈉醇轉(zhuǎn)化為醇，而氫氧化鈉轉(zhuǎn)化為水。一般情況下，催化劑濃度增高，反應(yīng)速率加快，且在低濃度時，反應(yīng)速率隨濃度增高的增加高于高濃度時。通常前四種催化劑的投入量為醇重量的0.l%～0.5%。脂肪醇聚氧乙烯醚型非離子表面活性劑的生產(chǎn)技術(shù)（一）反應(yīng)原理影響乙氧基化的主要因素包括：3、溫度乙氧基化反應(yīng)的加成速度隨溫度的提高而加快，但不呈線性關(guān)系，即在同一溫度的增值下，高溫區(qū)的反應(yīng)速率的增加大于低溫區(qū)。反應(yīng)溫度常在130～180℃。4、壓力環(huán)氧乙烷的壓力和其濃度成正比，隨壓力增加反應(yīng)速度增加。為了縮短反應(yīng)時間，可在0.05～0.5MPa壓力下反應(yīng)。脂肪醇聚氧乙烯醚型非離子表面活性劑的生產(chǎn)技術(shù)（二）原料的準備（生產(chǎn)AEO3、AEO9）1、環(huán)氧乙烷環(huán)氧乙烷（EO）是帶有乙醚氣味的無色透明液體，其在空氣中的著火點為429℃，它能與水以任何比例混合，易燃，空氣中環(huán)氧乙烷的體積分數(shù)在3%～100%時會引起爆炸，把環(huán)氧乙烷加熱到分解溫度571℃，甚至在無空氣的條件下也會引起爆炸。2、脂肪醇脂肪醇的物理性質(zhì)如下：3、消耗定額脂肪醇聚氧乙烯醚型非離子表面活性劑的生產(chǎn)技術(shù)（三）工藝過程將脂肪醇與催化劑定量加入反應(yīng)器后升溫至90～110℃，同時啟動物料循環(huán)泵噴霧抽空脫水。然后用氮氣置換。繼續(xù)升溫至160℃左右，通入液態(tài)環(huán)氧乙烷。環(huán)氧乙烷進入反應(yīng)器后立即汽化并充滿反應(yīng)器而溶有催化劑的脂肪醇經(jīng)泵壓和噴嘴以霧狀均勻噴入反應(yīng)器的環(huán)氧乙烷氣相中，并迅速反應(yīng)，液相物料連續(xù)循環(huán)噴霧與環(huán)氧乙烷反應(yīng)，保持環(huán)氧乙烷分壓0.2~0.4MP。直至配比量的環(huán)氧乙烷反應(yīng)完為止，取樣分析。中和脫色，即出料包裝。采用間歇循環(huán)式乙氧基化裝置生產(chǎn)脂肪醇聚氧乙烯醚的工藝流程圖見右圖。脂肪醇聚氧乙烯醚的生產(chǎn)工藝有多種，我們以意大利的第三代Press乙氧基化工藝為例。脂肪醇聚氧乙烯醚型非離子表面活性劑的生產(chǎn)技術(shù)（四）產(chǎn)品分析檢測（五）復(fù)配應(yīng)用（五）復(fù)配應(yīng)用脂肪醇聚氧乙烯醚型非離子表面活性劑的生產(chǎn)技術(shù)對鋼鐵表面的銹蝕、氧化皮等雜質(zhì)的處理方法通常是用加熱的硫酸、常溫的鹽酸或混合酸清洗，但該法存在許多缺點，如耗能多，對基體金屬產(chǎn)生氫脆，使鋼材失重，產(chǎn)生酸霧等，因此用戶需要一種常溫下快速除銹和除氧化皮等雜質(zhì)又不產(chǎn)生酸霧的除銹液。本產(chǎn)品除使用少量有機酸外，還添加緩沖劑及酸霧抑制劑，不但有很高的除金屬氧化物能力，而且可以減緩鋼鐵腐蝕、抑制酸霧揮發(fā)等特點。按配方比例將各種物料混合溶于水攪勻即可。使用時將銹蝕的鋼鐵浸在含有本品的除銹槽中。除銹時間約10分鐘左右。隨著多次使用，除銹效果會明顯下降。這時應(yīng)對除銹槽液體的濃度進行檢測，當液體的酸濃度低于14%時，應(yīng)添加除銹液再繼續(xù)使用。一般只需添加槽液的1/3左右即可恢復(fù)功效。除銹液長期使用后應(yīng)進行簡單過濾，以保證除銹液潔凈。（六）創(chuàng)新引導(dǎo)脂肪醇聚氧乙烯醚型非離子表面活性劑的生產(chǎn)技術(shù)合成脂肪醇聚氧乙烯醚型非離子表面活性劑工藝當中要用到環(huán)氧乙烷，但其對人有諸多不良反應(yīng)，對人的呼吸道和眼睛有強烈的刺激作用，大量吸入還會引起中毒，從化工責(zé)任關(guān)懷角度考慮，試探索新型環(huán)境友好原料替代環(huán)氧乙烷來合成此類非離子表面活性劑。兩性表面活性劑PART05.兩性表面活性劑