1、,第二章表面活性劑的類型 Chap.2 Category of Surfactant,1,學(xué)習(xí)交流PPT,2.1.陰離子表面活性劑 2.2.陽離子表面活性劑 2.3.兩性表面活性劑 2.4.非離子表面活性劑 2.5.特種表面活性劑 2.6高分子表面活性劑 2.7新型表面活性劑,主要內(nèi)容,2,學(xué)習(xí)交流PPT,2.1陰離子表面活性劑,此類表面活性劑在水中解離出表面活性陰離子。,1.性質(zhì),Example：,3,學(xué)習(xí)交流PPT,洗滌劑、鉆井、修井、完井、試油以及提高采收率。 陰離子表面活性劑中產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的是磺酸鹽、其次是硫酸鹽。,3.用途,羧酸鹽型：RCOOM 磺酸鹽型：RC6H4SO3M 硫

2、酸酯鹽：ROSO3M 磷酸鹽型：ROPO3M2,2.分類,4,學(xué)習(xí)交流PPT,這類表面活性劑是以羧基為親水基。,2.1.1羧酸鹽型,性質(zhì),分類（依據(jù)親油基與羧基的連接方式）,一類是親油基與羧基直接連接的脂肪酸鹽(俗稱皂類)， 其通式為RCOOM；,二類是親油基通過中間鍵相連。,Example：,5,學(xué)習(xí)交流PPT,堿金屬皂主要作為家用洗滌制品：如脂肪酸 鈉、脂肪酸鉀。 金屬皂和有機(jī)堿皂主要作工業(yè)表面活性劑。,1.皂類表面活性劑,種類：,堿金屬皂、堿土金屬、高價金屬皂和有機(jī)堿皂。,用途:,6,學(xué)習(xí)交流PPT,（1）天然動植物油脂為原料,1）皂類表面活性劑的合成,（2）石油為原料,7,學(xué)習(xí)交流PP

3、T,（3）多羧酸為原料,如：(n=1216)等，在膠片生產(chǎn)中用作潤濕劑。 用三乙醇胺與油酸制成的皂為淡黃色漿狀物，溶于水，易氧化變質(zhì)，常用作乳化劑。,8,學(xué)習(xí)交流PPT,松香皂易溶于水，有較好的抗硬水能力和潤濕能力，多用于洗滌用肥皂生產(chǎn)中。,（4）松香酸為原料,松香的主要成分是松香酸：,9,學(xué)習(xí)交流PPT,2）皂類表面活性劑的性質(zhì),（1）皂類表面活性劑的水溶性 銨皂，鉀皂，鈉皂，不飽和酸皂易溶； 低分子皂類較高分子皂類易溶; 環(huán)烷酸皂及樹脂酸皂也易溶于水; 重金屬皂與堿土金屬皂則不溶于水。,10,學(xué)習(xí)交流PPT,C8- C18的脂肪酸鹽，碳鏈增長，降低表面張力的能力逐漸增強(qiáng)；,（2）皂類表面活

4、性劑降低表面張力的能力,降低表面張力的能力受其反離子的影響很大。 Na+K+NH4+N+H(C2H4OH)3N+H3(C2H4OH),不飽和酸鹽的表面活性一般比飽和酸鹽的大。,11,學(xué)習(xí)交流PPT,其碳鏈短些的、泡沫易于形成，如C10C12的脂肪酸皂的泡沫粗大，但不穩(wěn)定； 碳鏈較長的脂肪酸皂，形成的泡沫細(xì)小持久，但不易生成； 不飽和酸皂如油酸鈉起泡性能差，且泡沫不持久，松香酸皂的起泡性也差，但加入碳酸鈉后，起泡性大為增加；,（3）皂類表面活性劑的發(fā)泡性能與乳化性能,堿金屬皂的泡沫性能較好。,12,學(xué)習(xí)交流PPT,低分子環(huán)烷酸皂，泡沫大，而不持久；高分子環(huán)烷酸皂泡沫小而持久。 重金屬皂(如鋁皂)

5、常用作消泡劑。,皂類的乳化性能： 堿金屬皂易將油-水乳化為O/W型乳狀液；而堿土金屬皂(包括重金屬皂)易形成W/O型乳狀液。,13,學(xué)習(xí)交流PPT,C16C18的飽和酸皂在8090時的去污性能最好； 不飽和酸皂如油酸皂在2050時的去污力最大； 肥皂在軟水中與其它表面活性劑幾乎有相同的去污力，水的硬度增大，去污力變差。,（4）皂類表面活性劑的去污力,14,學(xué)習(xí)交流PPT,由于它與硬水中的Ca2+、Mg2+離子反應(yīng)生成不溶于水，且失去洗滌能力的鈣、鎂皂。,肥皂在硬水中去污力下降的主要原因:,這是因為肥皂在酸性溶液中易使其脂肪酸游離析出，結(jié)果使肥皂失去表面活性。但是，肥皂的生物降解性是非常好的。,

6、肥皂不宜在酸性環(huán)境中使用的原因：,15,學(xué)習(xí)交流PPT,硬脂酸的鈣、鋇、鎂及鋁皂也是很好的金屬防銹油添加劑。,3）皂類表面活性劑的用途,羧酸鹽型表面活性劑早己應(yīng)用于各個領(lǐng)域：,硬脂酸鈉皂、鉀皂早已用作洗滌劑、起泡劑、乳化劑以及潤濕劑等。,Example1:,Example2:,脂肪酸的三乙醇胺皂，常用在非水溶劑中作乳化劑。,Example3:,16,學(xué)習(xí)交流PPT,羧酸鹽表面活性劑，作提高原油采收率的驅(qū)油劑 松香酸鈉、環(huán)烷酸鈉、硬脂酸鈉以及油酸鈉可用作Ca2+、Mg2+離子含量高的出水油井封堵劑，而山芋酸鉀則可用于Na+離子含量高的出水油井選擇性堵水； 重金屬皂如鋁皂可用泥漿消泡劑和W/O乳化

7、劑。 肪酸皂和環(huán)烷酸皂也曾用作原油破乳等方面。,在石油工業(yè)中的應(yīng)用,17,學(xué)習(xí)交流PPT,通過脂肪酰氯與肌氨酸反應(yīng)得到的表面活性劑，商品名為“medialan”。 美國DOW公司以商品名“Hamposyl”生產(chǎn); 德國Hoechat公司以商品名“medialan”生產(chǎn); AlbrightWilson公司于1999年開始以商品名“Empigen RSLA”生產(chǎn)。,2.疏水基通過中間鍵與羧基連接的表面活性劑,1）梅迪蘭,18,學(xué)習(xí)交流PPT,主要采用Schotten-Baumana縮合法路線，多采用氫氧化鈉做縛酸劑，水或水-丙酮做溶劑,（1）梅迪蘭的合成,19,學(xué)習(xí)交流PPT,d.具有低毒、低刺激

8、性和生物降解性好等特點；,（2）梅迪蘭的性質(zhì)和用途,a.梅迪蘭具有洗滌、分散、乳化、滲透、增溶等特性；,b.具有抗菌殺菌性和抗蝕、抗靜電能力； c.配伍性好；,e.應(yīng)用:洗滌劑、化妝品、食品飲料、金屬加工、石油開采、礦物浮選、農(nóng)藥調(diào)配和生物醫(yī)藥等十多個行業(yè)中,d.具有低毒、低刺激性和生物降解性好等特點；,b.具有抗菌殺菌性和抗蝕、抗靜電能力； c.配伍性好；,20,學(xué)習(xí)交流PPT,用油酰氯與水解蛋白(多肽)縮合所得產(chǎn)品，其商品名稱1amepon A(雷米幫A，又名613洗滌劑,2)雷米幫（1amepon）,21,學(xué)習(xí)交流PPT,第一步 用三氯化磷對油酸進(jìn)行?；磻?yīng)。 3C17H35COOH +

9、 PCl3 3C17H35COCl 第二步將氨基酸與油酰氯通過縮合反應(yīng)而合成油酰氨基酸鈉： 3C17H35COCl + H2NR1(CONHR2)xCOOH + 2NaOH 3C17H35CONHR1(CONHR2)xCOONa,（1）雷米幫的合成,22,學(xué)習(xí)交流PPT,.性質(zhì)： 這種表面活性劑在堿性和中性溶液中穩(wěn)定，pH5時則有沉淀析出。 雷米幫A乳化能力強(qiáng)，是良好的乳化劑。 它在堿性介質(zhì)中有優(yōu)良的去污力和良好的鈣分散力。 它的吸濕性強(qiáng)，不適合制成粉狀產(chǎn)品。,（2）雷米幫的性質(zhì)與用途,23,學(xué)習(xí)交流PPT,用途 該產(chǎn)品多用于毛紡、絲綢、合成纖維的印染工業(yè)，作為洗滌劑、乳化劑、擴(kuò)散劑等。 也可

10、以用于制革業(yè)作制革脫脂劑。 也可用于工業(yè)清洗作金屬表面去油劑。 以毛、發(fā)為原料制成的產(chǎn)品其多肽部分與頭發(fā)的蛋白質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，適合作洗發(fā)護(hù)發(fā)香波。,24,學(xué)習(xí)交流PPT,2.1.2磺酸鹽型,1.烷基苯磺酸鹽表面活性劑 2.烷基磺酸鹽 3.a-烯基磺酸鹽 4.石油磺酸鹽,分類：,25,學(xué)習(xí)交流PPT,其原料主要來自石油。 烷基苯磺酸鹽作為陰離子表面活性劑，在表面活性劑中是產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的一類。 它是通過烷基苯的磺化制成烷基苯磺酸，再由堿中和而制得。,1）烷基苯磺酸鹽表面活性劑的合成,1.烷基苯磺酸鹽表面活性劑（ABS，LAS）,26,學(xué)習(xí)交流PPT,（1）磺化 R-ArH + H2SO4R-

11、ArSO3H + H2O R-ArH + SO3R-ArSO3H 式中R-和-ArH分別表示烷基和芳烴 用硫酸磺化是可逆反應(yīng)，酸液利用率低、磺化效率不高； 而SO3磺化是以化學(xué)計量與烷基芳烴反應(yīng)，無廢酸生成，利用率高，加之SO3來源豐富成本較低。,27,學(xué)習(xí)交流PPT,（2）中和,除用NaOH。還可以根據(jù)不同的用途改用氨(或胺)、或Ca(OH)2、Ba(OH)2中和生成相應(yīng)的烷基芳基磺酸鹽。,R-ArSO3H + NaOHR-ArSO3Na + H2O,28,學(xué)習(xí)交流PPT,在硬水中不與鈣、鎂離子形成沉淀，其去污力強(qiáng)，泡沫力和泡沫穩(wěn)定性好 在酸、堿和某些氧化物（次氯酸鈉、過氧化物等）溶液中穩(wěn)定

12、性好 作為洗滌劑配方中的表面活性劑易噴霧干燥成型，是優(yōu)良的洗滌劑和泡沫劑,2)烷基苯磺酸鹽表面活性劑的性能,29,學(xué)習(xí)交流PPT,烷基苯磺酸鈉鹽是應(yīng)用最廣泛的工業(yè)表面活性劑和家用高泡洗滌劑； 三乙醇胺鹽常用于液體洗滌劑和化妝品中，一些胺鹽則由于其油溶性而用于干洗過程。 另外，還用與三次采油中作為乳化劑，發(fā)泡劑和高效驅(qū)油劑。,3）烷基苯磺酸鹽表面活性劑的用途,30,學(xué)習(xí)交流PPT,烷基磺酸鹽通式為RSO3M，R為C3C20的烷基。 烷基鏈長平均碳數(shù)為C15C16為宜。 其中M為金屬，可為堿金屬或堿土金屬。 作為民用合成洗滌劑的表面活性物其金屬離子均為Na+。,2.烷基磺酸鹽,31,學(xué)習(xí)交流PPT

13、,主要生產(chǎn)方法：磺氧化法及磺氯化法,1）烷基磺酸鹽表面活性劑的合成,磺氧化法,二氧化硫和氧與烷烴反應(yīng)制取烷基磺酸鹽,本法不需要氯氣，副產(chǎn)物少，可以簡化純化工藝，降低成本。,32,學(xué)習(xí)交流PPT,2）烷基磺酸鹽表面活性劑的性能 烷基磺酸鹽的表面活性與烷基苯磺酸鈉接近 在堿、弱酸及水中有良好的穩(wěn)定性，耐硬水 在硬水中仍具有良好的潤濕、乳化、分散、去污等能力，生物降解性優(yōu)于LAS，可作洗滌劑、乳化劑等。,33,學(xué)習(xí)交流PPT,具有較高的潤濕、起泡和乳化能力，去污作用也較強(qiáng)。 制成合成洗滌劑，毒性較低，對皮膚的刺激性也較低，而且生物降解速率高。 應(yīng)用于石油、紡織、合成橡膠等領(lǐng)域。,3）烷基磺酸鹽表面活

14、性劑的用途,34,學(xué)習(xí)交流PPT,迄今為止其商業(yè)意義仍然有限，產(chǎn)量也不高。,3.-烯基磺酸鹽,4.石油磺酸鹽,石油磺酸是用三氧化硫、發(fā)煙硫酸磺化高沸點石油餾分而得，中和后得到得石油磺酸鹽。,35,學(xué)習(xí)交流PPT,ROSO3M ，M為堿金屬，或NH4+或有機(jī)胺鹽。,2.1.3硫酸酯鹽類表面活性劑AS,如二乙醇胺或三乙醇胺鹽，R為C8C18的烷基，C12C14的通常是硫酸化最理想的醇。,脂肪醇硫酸脂鹽的化學(xué)通式為：,36,學(xué)習(xí)交流PPT,脂肪物硫酸酯鹽是以脂肪醇、脂肪醇醚或脂肪酸單甘油脂經(jīng)硫酸化反應(yīng)然后用堿中和而制得。,1.硫酸酯鹽類表面活性劑的合成,ROH + SO3（或H2SO4、H2SO4.

15、nSO3） ROSO3H ROH + ClSO3H ROSO3H + HCl ROSO3H + NaOH ROSO3Na ROH + H2NSO3H ROSO3NH4,37,學(xué)習(xí)交流PPT,這類表面活性劑具有良好的發(fā)泡力和洗滌性能，在硬水中穩(wěn)定，其水溶液呈中性或微堿性。 它可以作為重垢棉織物洗滌劑； 用作輕垢液體洗滌劑； 用作牙膏發(fā)泡劑、乳化劑、紡織劑及電鍍浴添加劑等。,2.硫酸酯鹽類表面活性劑的性質(zhì)和用途,38,學(xué)習(xí)交流PPT,特點 磷酸是三元無機(jī)酸，與脂肪醇反應(yīng)可以生成磷酸單 酯和磷酸雙酯。 磷酸單酯和磷酸雙酯都是酸性磷酸酯，酸性磷酸酯 不經(jīng)中和直接使用，pH值通常在1.52.5，接觸皮

16、膚有刺激性。 在日用化學(xué)品中作為表面活性劑使用的是將酸性磷 酸酯用適當(dāng)?shù)膲A中和的磷酸酯鹽類。 正構(gòu)脂肪醇的磷酸脂鹽平滑性好，支鏈脂肪醇磷酸 酯鹽的滲透性好。,2.1.4磷酸酯類表面活性劑,39,學(xué)習(xí)交流PPT,醇與磷酸化劑反應(yīng)，然后用堿中和而得。 常用的磷酸化劑:五氧化二磷和聚磷酸。 常用的堿:氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨、乙醇胺等。,1.磷酸酯類表面活性劑的合成,40,學(xué)習(xí)交流PPT,中和的酸性酯溶解度很低，中和后溶解度明顯增加； 隨憎水基鏈長增加溶解度下降，引入烷基醚可增加其溶解度； 單酯的溶解度大于雙酯；單酯二鈉鹽的溶解度與相同碳鏈的脂肪醇硫酸鹽相似。,2.磷酸酯類表面活性劑的性質(zhì),磷酸酯的溶

17、解度,41,學(xué)習(xí)交流PPT,單酯比雙酯高，正構(gòu)碳鏈的磷酸酯高于異構(gòu)碳鏈的磷酸酯，并隨烷基碳鏈的增加其表面張力下降。,磷酸酯的表面張力,以短鏈有為好，單烷基磷酸酯優(yōu)于雙酯。,作用抗靜電,磷酸酯具有較好的生物降解性。,生物降解,42,學(xué)習(xí)交流PPT,在紡織工業(yè)中：用作染色助劑、乳化劑、抗靜電劑。 在金屬加工中：用于配制金屬切削油、拔絲油、壓延油劑，可配成 油溶性的和水溶性的乳液。 在化妝品工業(yè)中:用于生產(chǎn)護(hù)膚品，用作噴發(fā)器噴嘴堵塞防止劑. 在洗滌工業(yè)中:用于制造各種洗滌劑。 在農(nóng)藥工業(yè)中:用作農(nóng)藥乳化劑、肥料乳化劑。 在造紙工業(yè)中:用作廢紙脫墨劑、涂料紙的涂層液的分散穩(wěn)定劑。 在化學(xué)工業(yè)中:用作乳

18、液聚合用乳化劑。,3.磷酸酯類表面活性劑的應(yīng)用,43,學(xué)習(xí)交流PPT,在水中離解出表面活性正離子，稱之為“逆性皂”。,2.2陽離子表面活性劑,在通常情況下，不適于作洗滌劑，但它廣泛用于殺菌、防粘土膨脹、破乳、緩蝕以及礦物浮選等。,44,學(xué)習(xí)交流PPT,這類表面活性劑通常是那些具有表面活性的含氮化合物，即有機(jī)胺衍生出來的鹽類，它們在水中能解離出表面活性陽離子。,2.2.1陽離子表面活性劑的特點,45,學(xué)習(xí)交流PPT,開鏈的陽離子表面活性劑 雜環(huán)陽離子表面活性劑 中間基鍵連接的陽離子表面活性劑等。,2.2.2陽離子表面活性劑的分類：,陽離子表面活性劑按鏈結(jié)構(gòu)分為:,46,學(xué)習(xí)交流PPT,胺鹽為伯胺

19、、仲胺或叔胺與酸的反應(yīng)物，,1.開鏈的陽離子表面活性劑,1）胺鹽類RNH2HX,常見的胺鹽RNH2HX（X=Cl、Br、I、CH3COO、NO3等）,47,學(xué)習(xí)交流PPT,（1）胺鹽類表面活性劑的合成,RCH2NH2 + HCl RNH2HCl,第一步：脂肪胺的制備,第二步：中和,48,學(xué)習(xí)交流PPT,用途：在酸性條件中用作乳化、分散、潤濕劑，也常用作浮選劑以及顏料粉末表面的憎水劑。,（2）胺鹽類表面活性劑的性質(zhì)與用途,性質(zhì)：胺鹽是弱堿鹽。 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。,49,學(xué)習(xí)交流PPT,季銨鹽類表面活性劑：R-N(CH3)3X- 疏水基直接連在氮原

20、子上的季銨鹽是結(jié)構(gòu)簡單，是應(yīng)用最廣泛的一類陽離子表面活性劑。 根據(jù)結(jié)構(gòu)分為：烷基季胺鹽（單烷基和雙烷基胺鹽）和醇醚季胺鹽。,2）季銨鹽類表面活性劑,50,學(xué)習(xí)交流PPT,制備烷基季胺鹽,（1）季銨鹽類表面活性劑的合成,叔胺進(jìn)行烷基化反應(yīng)可制得相應(yīng)的季銨鹽。,51,學(xué)習(xí)交流PPT,含聚氧乙烯基的季銨鹽,抗靜電性、織物調(diào)整和相轉(zhuǎn)移催化等方面效果顯著,52,學(xué)習(xí)交流PPT,季銨鹽與胺鹽不同，不受pH變化的影響，不論酸性、中性或堿性介質(zhì)，季銨離子都無變化。 季銨鹽溶液有很強(qiáng)的殺菌能力，因此常用作消毒、殺菌。 具有良好的吸附性，乳化和增稠效果明顯，因而被各個工業(yè)部門廣泛重視。 季銨鹽類表面活性劑都含有一

21、個離子化的氮原子是其重要標(biāo)志，被廣泛用作織物調(diào)理劑、衣料柔軟劑、殺劑、植物生長促進(jìn)劑等。,（2）季銨鹽類表面活性劑的性質(zhì)和用途,53,學(xué)習(xí)交流PPT,1）吡啶鹽 鹵代烷與吡啶或甲基吡啶反應(yīng)，生成類似季銨鹽的烷基吡啶鹵化物。 十六烷基吡啶氯化物或溴化物，是很早就使用的直接染料固色劑。十二烷基吡啶溴化物易溶于水，可作殺菌劑。,2.雜環(huán)季胺鹽陽離子表面活性劑,54,學(xué)習(xí)交流PPT,用長鏈伯胺和雙(2-氯乙基)醚反應(yīng)生成N-烷基嗎啉；,2）嗎啉鹽,N-烷基嗎啉同低碳氯代烷進(jìn)行烷基化反應(yīng)。,55,學(xué)習(xí)交流PPT,由脂肪酸及其酯和多元胺的脫水縮合、閉環(huán)合成高碳烷基咪唑啉。例如：,3）咪唑啉,56,學(xué)習(xí)交流

22、PPT,咪唑啉型陽離子表面活性劑主要用于纖維柔軟劑、抗靜電劑、防銹傷害。,烷基化,57,學(xué)習(xí)交流PPT,定義：兩性表面活性劑(Amphoteric Surfactants)是指同時攜帶正負(fù)兩種離子電荷的表面活性劑，即它的表面活性離子的親水基即具有陰離子部分又具有陽離子部分。,2.3兩性表面活性劑,特性：毒性很低，生物降解性能好，具有優(yōu)良的洗滌、乳化、緩蝕、殺菌以及抗靜電作用。 配物性好。,58,學(xué)習(xí)交流PPT,這類表面活性劑在水溶液中解離出的表面活性離子是一個既帶有陰離子又帶有陽離子的兩性離子，而且兩性離子隨著溶液pH值的變化而變化。,2.3.1兩性表面活性劑的特點,在強(qiáng)酸中 等電點 在強(qiáng)堿中

23、 （顯陽離子性質(zhì)） （顯兩性） （顯陰離子性質(zhì)）,59,學(xué)習(xí)交流PPT,1.咪唑啉型兩性表面活性劑 2.甜菜堿型兩性表面活性劑 3.氨基酸類表面活性劑 4.卵磷脂,2.3.2兩性表面活性劑的分類,60,學(xué)習(xí)交流PPT,由脂肪酸、多胺進(jìn)行縮合反應(yīng)，反應(yīng)過程分為兩步：脫水和形成環(huán)狀咪唑啉：,1）咪唑啉型兩性表面活性劑的合成,環(huán)狀咪唑啉必須經(jīng)過季氨烷基化，引入陰離子，才能生成兩性咪唑啉。,61,學(xué)習(xí)交流PPT,羧基咪唑啉：引入羧基的反應(yīng)中，應(yīng)用最廣的烷基化試劑是氯乙酸鈉：,62,學(xué)習(xí)交流PPT,具有極好的生物降解性能，而且能迅速完全地降解； 對皮膚和眼睛的刺激性極小，對皮膚無過敏反應(yīng)，發(fā)泡性和泡沫穩(wěn)

24、定性很好； 兩性咪唑啉與聚合陽離子表面活性劑和調(diào)理劑的兼容性好。,2）咪唑啉型兩性表面活性劑的性質(zhì),63,學(xué)習(xí)交流PPT,兩性咪唑啉在硬水和軟水中均有良好的洗滌力、耐硬水、耐電解質(zhì)、有鈣皂分散能力、具有良好的潤濕性、乳化性能、對纖維織品行柔軟性能生物降解性良好。 特別是與非離子表面活性劑復(fù)配，可配制對合成纖維油性污垢有良好去除力的洗滌劑。 咪唑啉也可用于配制鋼、鋁、鋅等金屬表面清洗劑。,3）咪唑啉型兩性表面活性劑的用途,64,學(xué)習(xí)交流PPT,具有較長烷基鏈的兩性咪唑啉衍生物可用于柔軟劑，可作纖維柔軟劑和紡織工藝助劑及抗靜電劑。 兩性咪唑啉在金屬拋光、潤滑清洗、電鍍、涂敷、防腐蝕及金屬加工等方面

25、的應(yīng)用； 咪唑啉型還應(yīng)用在石油工業(yè)、冶金工業(yè)、煤炭工業(yè)等作為金屬緩蝕劑、清洗劑以及破乳劑等使用。,3）咪唑啉型兩性表面活性劑的用途,65,學(xué)習(xí)交流PPT,2.甜菜堿型兩性表面活性劑,羧酸甜菜堿,磺酸甜菜堿,硫酸甜菜堿,66,學(xué)習(xí)交流PPT,采用烷基二甲基叔胺與鹵代乙酸鹽反應(yīng)制得：,2.甜菜堿型兩性表面活性劑,羧酸甜菜堿,67,學(xué)習(xí)交流PPT,磺酸甜菜堿：最典型的磺化甜菜堿為：,它可由叔胺與磺化丙烷來合成：,68,學(xué)習(xí)交流PPT,由于磺化丙烷的治癌作用，現(xiàn)常用氯代丙烯與叔胺反應(yīng)，再用亞硫酸氫鈉引入磺酸基。,69,學(xué)習(xí)交流PPT,硫酸酯甜菜堿由叔胺與氯醇等化合物反應(yīng)，引入羥基，然后再進(jìn)行酯化。,硫

26、酸基甜菜堿：,70,學(xué)習(xí)交流PPT,2）甜菜堿型兩性表面活性劑的性質(zhì),a.羧基離子的甜菜堿與強(qiáng)酸形成外部鹽，這些鹽可用作為分離或凈化手段；,b.磺酸甜菜堿的外部鹽不能形成，磺酸甜菜堿在堿性溶液中沉淀，在酸性范圍通常具有良好的水溶性；,c.羧基甜菜堿和磺基甜菜堿二者在強(qiáng)電解質(zhì)溶液中均具有良好的溶解性，對硬水不敏感。,71,學(xué)習(xí)交流PPT,f.與陰離子表面活性劑有兼容性。,d.在堿溶液中不顯示陰離子表面活性劑的特性，在它們的等電區(qū)域其在水中的溶解度也沒有顯著降低。,e.在廣泛的pH范圍內(nèi)有優(yōu)異的水溶性。,72,學(xué)習(xí)交流PPT,羧基、磺基、硫酸酯基甜菜堿均可作為紡織業(yè)的染色、均染、潤濕工藝助劑。 甜

27、菜堿表面活性劑可以作抗靜電劑和柔軟劑。,3）甜菜堿型兩性表面活性劑的應(yīng)用,a紡織助劑,例如：甜菜堿表面活性劑對聚丙烯纖維、尼龍等有足夠的抗靜電效果。羧烷基甜菜堿可以摻和到聚合物中，降低靜電荷。,73,學(xué)習(xí)交流PPT,具有高碳烷基或酰胺烷基的磺基甜菜堿在硬水中防止皂沉淀，可作鈣皂分散劑。 磺基甜菜堿與陰離子表面活性劑復(fù)配具有良好的泡沫性、潤濕性和清洗性能。 洗發(fā)香波和其它個人盥洗用品，具有對皮膚的溫和效應(yīng)并顯示良好的頭發(fā)調(diào)理性質(zhì)。,兩性甜菜堿表面活性劑還可以和聚合物混合復(fù)配用于催化載體制備的模板劑。,B洗滌助劑,C新材料制備,74,學(xué)習(xí)交流PPT,分子結(jié)構(gòu)中同時帶有氨基和羧基（或磺酸基、硫酸基等

28、），其親水基陽離子的正電荷是通過氨基攜帶的，其陰離子的負(fù)電荷可以通過羧基、磺酸基、硫酸基等來攜帶。 氨基羧酸型中以-氨基乙酸型和-氨基丙酸型為主，特別是-氨基丙酸類是重要的商品表面活性劑。,3.氨基酸類表面活性劑,75,學(xué)習(xí)交流PPT,（1）丙烯酸甲酯法 十二烷胺和丙烯酸甲酯反應(yīng)：,1）氨基羧酸類表面活性劑的合成,合成方法：丙烯酸甲酯法、丙烯酸法，丙內(nèi)酯法等。,76,學(xué)習(xí)交流PPT,當(dāng)十二胺與丙烯酸甲酯的摩爾比為1：2時水解產(chǎn)物即為二羧酸鹽法。,77,學(xué)習(xí)交流PPT,用丙烯腈代替丙烯酸甲酯，成本可以降低。,（3）氯乙酸鈉法,（2）丙烯腈法,78,學(xué)習(xí)交流PPT,脂肪胺（伯胺、仲胺）和-正丙基酯

29、反應(yīng),（4）丙內(nèi)酯法,79,學(xué)習(xí)交流PPT,由脂肪叔胺與順丁烯酸酐反應(yīng)產(chǎn)物再進(jìn)行氨基化反應(yīng)。,（5）順丁烯酸酐法,可用于香波方面，它對眼睛的刺激性很小。,80,學(xué)習(xí)交流PPT,c.N-烷基氨丙基磺酸鹽與1，3-丙撐基亞磺酸內(nèi)酯,2)氨基磺酸系的合成,RNH2 + BrCH2CH2SO3NaRNH-CH2CH2SO3H,a.由伯胺和溴乙基磺酸鈉,b.脂肪胺(伯膠)和1，3-丙撐基亞磺酸內(nèi)酯,81,學(xué)習(xí)交流PPT,e.N，N-二（-羥乙基）烷基胺和羥乙基磺酸鈉（或溴乙基磺酸鈉）,d.鹵代丁二酸二酯和氨乙基碳酸鈉,82,學(xué)習(xí)交流PPT,它的刺激性小，生物降解性好，具有防腐、防蝕作用。 在強(qiáng)堿溶液中，

30、它是一個良好的乳化劑、泡沫劑和去污劑。 取代的氨基酸通常與多種表面活性劑和特殊應(yīng)用中所需要的各種添加劑有良好的相容性。 氨基羧酸兩性離子表面活性劑可用于洗滌劑、殺菌劑及其它制品。 此外還可以作為殺菌劑、干洗劑、潤濕劑、抗靜電劑等應(yīng)用。,3) 氨基酸類表面活性劑的性質(zhì)與應(yīng)用,83,學(xué)習(xí)交流PPT,卵磷脂是由連接兩個脂肪酸基和一個含有胺的磷酸基的甘油酯組成的。,1）卵磷脂的結(jié)構(gòu),式中，R1和R2是C14C20的飽和或不飽和脂肪羧酸鏈； X的不同構(gòu)成了不同的磷脂.,4.卵磷脂,84,學(xué)習(xí)交流PPT,表2-1 X和對應(yīng)的磷脂,85,學(xué)習(xí)交流PPT,（1）卵磷脂的粗提 新鮮大豆油腳用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器進(jìn)行脫水丙

31、酮脫油3次5次粉末狀粗卵磷 脂加入濃度為85%的乙醇攪拌20min，靜置取乙醇相反復(fù)3次減壓蒸餾 微黃色蠟狀卵磷脂。 （2）卵磷脂的提純 為了得到純度高的卵磷脂，必須對得到的粗產(chǎn)品進(jìn)行提 純精制。 提純精制方法主要有：分級提濃法、柱層析法、超臨界流體提取法和膜分離法。,2）卵磷脂的制備,86,學(xué)習(xí)交流PPT,卵磷脂分子含有親脂基和親水基，是一種天然的兩性表面活性劑，具有良好的表面活性和乳化作用； 另一方面，卵磷脂是構(gòu)成生物膜的重要成分，具有延緩衰老、防治心血管系統(tǒng)疾病方面具有積極的意義，因此它在食品、醫(yī)藥、飼料、化妝品領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。 此外，卵磷脂還可用于造紙、橡膠、皮革、涂料、磁帶、石油等

32、行業(yè)，作為潤濕劑、乳化劑和分散劑等。,3）卵磷脂的應(yīng)用,87,學(xué)習(xí)交流PPT,定義：在水溶液中不解離為離子狀態(tài)，而是以分子或膠束狀態(tài)存在于溶液中，稱為非離子表面活性劑。 特點：它的親油基一般是烴鏈或聚氧丙烯鏈，親水基大部分是聚氧乙烯、羥基或醚基、酰胺基等。 非離子表面活性劑產(chǎn)品，大部分呈液態(tài)或漿狀。,2.4非離子表面活性劑,88,學(xué)習(xí)交流PPT,聚氧乙烯型非離子表面活性劑； 多元醇型非離子表面活性劑； 烷基醇酰胺型非離子表面活性劑； 聚醚型； 氧化胺。,分類,89,學(xué)習(xí)交流PPT,主要由氧乙烯基（EO）與含有活潑氫原子的疏水化合物結(jié)合，并按需要結(jié)合成任意長度。 當(dāng)EO數(shù)目較多時，整個分子就變成

33、了水溶性的了，結(jié)合的氧乙烯基越多，水溶性越好。,2.4.1聚氧乙烯型非離子表面活性劑,90,學(xué)習(xí)交流PPT,穩(wěn)定性較高，生物降解性和水溶性均較好，并且有良好的潤濕性能。 制造此類產(chǎn)品:月桂醇、十六醇、油醇及鯨蠟醇。,1平平加（Peregal）,化學(xué)成分:脂肪醇聚氧乙烯醚,特點：,RC818，n=145,91,學(xué)習(xí)交流PPT,化學(xué)成分:烷基苯酚聚氧乙烯醚,2.OP型表面活性劑,RC812，n=115,當(dāng)n=810，其水溶液的表面張力最低，潤濕力最強(qiáng)。 烷基酚聚氧乙烯醚的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。,92,學(xué)習(xí)交流PPT,3脂肪酸聚氧乙烯醚,R=C1218,分子中含有酯基，在酸、堿性熱溶液中易水解。 起泡性、

34、滲透和洗滌能力都較差，但具有較好的乳化性和分散性，主要用作乳化劑、分散劑、纖維油劑及染色助劑等。,93,學(xué)習(xí)交流PPT,4.脂肪胺聚氧乙烯醚,環(huán)氧乙烷與烷基胺起加成反應(yīng)，能生成2種反應(yīng)產(chǎn)物,RC1218 ，m和n不一定，通常不相等,94,學(xué)習(xí)交流PPT,特點： 這類非離子表面活性劑與其他非離子表面活性劑相比，具有非離子和陽離子兩者的性質(zhì). 作染色助劑，也常用于人造絲生產(chǎn)中以增強(qiáng)再生纖維坤的強(qiáng)度，還可保持噴絲孔的清潔，防止污垢沉積。,95,學(xué)習(xí)交流PPT,2.4.2多元醇表面活性劑,脂肪酸與多元醇生成的多元醇部分酯。.,96,學(xué)習(xí)交流PPT,特點： 其親水性是由部分末酯化的游離羥基提供的。 多元

35、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， 應(yīng)用：食品工業(yè)、化妝品和醫(yī)藥工業(yè)中、人造纖維和合成纖維的柔軟劑。 .,97,學(xué)習(xí)交流PPT,司潘型表面活性劑是山梨醇酐和脂肪酸形成的酯。,1司潘(Span),應(yīng)用： “乳化劑S”系列產(chǎn)品。食品工業(yè)和醫(yī)藥工業(yè)。,98,學(xué)習(xí)交流PPT,應(yīng)用： “乳化劑T”系列產(chǎn)品。食品工業(yè)和醫(yī)藥工業(yè)。,2.吐溫（Tween）型,99,學(xué)習(xí)交流PPT,一類較新的非離子表面活性劑，其中經(jīng)常應(yīng)用的是由環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷共聚生成的共聚物； 其親油基是聚氧丙烯基，親水基是聚氧乙烯基。親 水、親油部分的大小，可以通過調(diào)節(jié)聚氧丙烯和聚氧乙烯比例加

36、以控制； 這類產(chǎn)品，因起始劑的種類、環(huán)氧化合物聚合順序以及聚合物的分子量，所以產(chǎn)品品種繁多；,2.4.4聚醚（嵌段聚合物）,100,學(xué)習(xí)交流PPT,a.全嵌型聚醚是在起始劑上先加成一種環(huán)氧化合物，然后再加成另一種環(huán)氧化合物得到的產(chǎn)物。,2.聚合方式:,1.起始劑：,單官能團(tuán)：醇、酸、硫醇、仲胺和N-取代酰胺等 . 雙官能團(tuán) ：二元醇 ,二元胺 三官能團(tuán) ：三元醇 ,三元胺,101,學(xué)習(xí)交流PPT,c.全雜嵌段聚醚是在起始劑上先加成一定比例的兩種或多種環(huán)氧化合物的混合物，然后再加上比例不同的同樣混合物或比例不變而環(huán)氧化物不同的混合物制得的產(chǎn)物。,b.雜嵌型聚醚有兩種： 一種是起始劑上先加上一種環(huán)

37、氧化合物，然后再加成兩種或多種環(huán)氧化合物混合物得到的產(chǎn)品； 另一種是在起始劑上先加成混合的環(huán)氧化物，然后再加成單一的環(huán)氧化物所得的產(chǎn)物。,102,學(xué)習(xí)交流PPT,例：全嵌型,單官能團(tuán)：,雙官能團(tuán)：,三官能團(tuán)：,103,學(xué)習(xí)交流PPT,雜嵌段非離子表面活性劑,Tergitol:憎水部分是由8個碳以上的脂肪醇為引發(fā)劑，引入環(huán)氧丙烷和環(huán)氧乙烷的混合物，它們之間重量比可從95：5到85：15，然后再引入親水鏈EO，EO的量占總分子量的44.454.6。,104,學(xué)習(xí)交流PPT,表2-2 商品Tergitol的物性,105,學(xué)習(xí)交流PPT,全雜嵌段聚醚,表2-3 全雜嵌段聚醚產(chǎn)品的物性,Wyandott

38、e化學(xué)品公司的Pluradot HA430。,106,學(xué)習(xí)交流PPT,2.4.5非離子表面活性劑的性質(zhì)和應(yīng)用,濁點的定義： 含有醚基或酯基的非離子表面活性劑在水中的溶解度隨溫度的升高而降低，開始在較低溫度時表面活性劑溶液呈透明狀，當(dāng)溫度升高到某一溫度時，溶液開始變渾濁，這一溫度稱為該表面活性劑的濁點。,107,學(xué)習(xí)交流PPT,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，臨界膠團(tuán)濃度亦低于離子型表面活性劑，膠團(tuán)聚集數(shù)大，增溶作用強(qiáng)，并具有良好的乳化能力和洗滌等作用。 非離子表面活性劑不能在水中解離成離子，因此，穩(wěn)定性高，酸、堿、離子對它的影響較小，耐硬水性強(qiáng)。 無毒。,性質(zhì),108,學(xué)

39、習(xí)交流PPT,應(yīng)用：非離子型表面活性劑廣泛用作紡織業(yè)、化妝品、食品、藥物等的乳化劑、消泡劑、增稠劑，以及醫(yī)療方面的殺菌劑及洗滌、潤濕劑等。 此外，非離子在石油開采中也被廣泛應(yīng)用。,109,學(xué)習(xí)交流PPT,2.5特種表面活性劑,定義： 一般表面活性劑的疏水基是碳?xì)錈N基，這種常用的表面活性劑稱為碳?xì)浔砻婊钚詣┗蚱胀ū砻婊钚詣?。如果在分子中含有F，Si，B等元素，則稱為特種表面活性劑。,110,學(xué)習(xí)交流PPT,2.5.1含氟表面活性劑,定義：將碳?xì)浔砻婊钚詣┓肿犹細(xì)滏溨械臍湓硬糠只蛉坑梅尤〈?，就成為碳氟表面活性劑，或稱氟表面活性劑。 親油基是CF鏈。 例如：CF3CF2 CF2 CF2 CF

40、2 CF2 CF2COOK,111,學(xué)習(xí)交流PPT,1.含氟表面活性劑的性質(zhì),“三高”、“兩憎”，,高表面活性 高耐熱穩(wěn)定性 高化學(xué)穩(wěn)定性,含氟烴基既憎水又憎油,112,學(xué)習(xí)交流PPT,2 .含氟表面活性劑的應(yīng)用,由于碳氟表面活性劑的獨特性能，使它有著廣泛的用途。 早期，它曾用做四氟乙烯乳液聚合的乳化劑，以后逐步用做潤濕劑、鋪展劑、起泡劑、抗黏劑、防污劑等。 廣泛應(yīng)用于消防、紡織、皮革、造紙、選礦、農(nóng)藥、化工等各個領(lǐng)域，顯示強(qiáng)大的生命力。,113,學(xué)習(xí)交流PPT,2.5.2含硅表面活性劑,定義： 硅表面活性劑是指疏水基為由全甲基化的Si-O-Si、Si-C-Si或Si-Si主干的一類特種表面活

41、性劑。 一般所說的硅表面活性劑也主要指硅氧烷表面活性劑。,114,學(xué)習(xí)交流PPT,1.硅表面活性劑有下列特性,很高的表面活性 在水溶液和非水體系都有表面活性； 對低能表面有優(yōu)異的潤濕能力； 具有優(yōu)異的消泡能力，是一類性能優(yōu)異的消泡劑；,115,學(xué)習(xí)交流PPT,通常有很高的熱穩(wěn)定性； 它們是無毒的，不會刺激皮膚； 通常有很高的分子量，屬于高分子表面活性劑。,2.用途,自20世紀(jì)50年代用于尿烷泡沫塑料的穩(wěn)泡劑。 硅表面活性劑的缺點是生物降解性能較差。 其價格相對較高。,116,學(xué)習(xí)交流PPT,2.5.3含磷表面活性劑,定義：含磷表面活性劑是以磷酸酯系列表面活性劑為代表的。 組成：烷基磷酸酯、烷基

42、聚氧乙烯醚磷酸酯、亞磷酸三酯、磷酸三酯和磷酸二酯 分類：陰離子型、陽離子型、非離子型和兩性含磷表面活性劑。,117,學(xué)習(xí)交流PPT,（1）陰離子型,118,學(xué)習(xí)交流PPT,（2）非離子型,119,學(xué)習(xí)交流PPT,（3）陽離子型,這是陽離子中耐熱性較好品種。,120,學(xué)習(xí)交流PPT,（4）兩性離子型,121,學(xué)習(xí)交流PPT,含磷表面活性劑的性質(zhì)與用途,性質(zhì)：含磷表面活性劑具有表面活性高、抗靜電及硬水性較強(qiáng)，生物降解性好。 在合纖工業(yè)中用作合纖紡織油劑，也可作纖維染色中的潤濕劑和乳化劑及纖維的抗靜電劑。 作為乳化劑可用于農(nóng)藥和液體肥料的乳化以及日用化工領(lǐng)域的護(hù)膚膏與護(hù)膚液的乳化劑。,122,學(xué)習(xí)交

43、流PPT,2.5.4含硼表面活性劑,結(jié)構(gòu)： 含B表面活性劑一般指分子中含有B-O鍵，且具有結(jié)構(gòu)部分的表面活性劑。,123,學(xué)習(xí)交流PPT,特點： 硼是一種無毒、無公害，具有殺菌、防腐、抗磨能力的非活性元素。 含硼表面活性劑是一種很有的化合物。具有沸點高，不揮發(fā)，高溫下極穩(wěn)定，但能水解的特性。,124,學(xué)習(xí)交流PPT,2.6高分子表面活性劑,定義： 高分子表面活性劑通常指分子量大于10000，具有表面活性的物質(zhì)。廣義上，凡是能夠改變界面性能的大分子物質(zhì)皆可稱為高分子表面活性劑。,125,學(xué)習(xí)交流PPT,2.6.1高分子表面活性劑的分類,天然高分子表面活性劑 改性的天然物質(zhì)高分子表面活性劑 合成的

44、高分子表面活性劑,126,學(xué)習(xí)交流PPT,1.天然高分子及改性產(chǎn)物,淀粉、羧甲基淀粉、羥乙基淀粉、羥丙基淀粉、丙烯腈接枝淀粉、丙烯酸接枝淀粉以及羥甲基纖維素等有強(qiáng)吸水作用可作為吸水劑和膠體保護(hù)劑。 陽離子淀粉可作為紡織中的施膠劑和污水處理中的絮凝劑,鉆井液中的降失水劑和降粘劑。 分子量較低的木質(zhì)素鐵鉻鹽、腐殖酸鹽、單寧酸鈉、栲膠等可作為降粘劑和分散劑。,127,學(xué)習(xí)交流PPT,2.合成高分子表面活性劑,定義：,合成高分子表面活性劑是指親水性單體均聚或與憎水性單體共聚而成，或通過將一些普通高分子經(jīng)過化學(xué)改性而制得。,分類：合成高分子表面活性劑也有陰離子型、陽離子型、非離子型和兩性離子型。,128

45、,學(xué)習(xí)交流PPT,1）非離子型高分子表面活性劑,近年來用作原油破乳劑分子量達(dá)數(shù)十以至數(shù)百萬的環(huán)氧丙烷環(huán)氧乙烷聚合的聚醚,129,學(xué)習(xí)交流PPT,2）陰離子型高分子表面活性劑,pH低時，由于羧酸基離解不充分，在水中的溶解性變差，所以分子是卷曲的； 當(dāng)pH增大時，離解度增大，陰離子之間的排斥作用增強(qiáng)，分子體積變大，粘度升高； pH進(jìn)一步增加到堿性時，聚合體的陰離子吸引聚陽離子，導(dǎo)致陰離子間排斥力減小，分子發(fā)生卷縮，粘度降低 .,130,學(xué)習(xí)交流PPT,苯乙烯-馬來酸酐(部分酯化)共聚物 苯乙烯-甲基丙烯酸(部分酯化)共聚物,分子量3000l0000可用作水介質(zhì)中顏料的分散劑及水性墨，水性涂料中的分

46、散劑和流型改進(jìn)劑,131,學(xué)習(xí)交流PPT,3）陽離子型高分子表面活性劑,形成：將聚4- (或2-)-乙烯吡啶用C12H25Br季銨化，就得到陽離子性高分子表面活性劑。,132,學(xué)習(xí)交流PPT,性質(zhì)和用途,季銨化后的產(chǎn)物比原來的高分子聚合物有更高的活性，在極稀的水溶液中就顯示出對苯及十二烷有良好的增溶作用。 高分子陽離子表面活性劑主要用作絮凝劑。,133,學(xué)習(xí)交流PPT,4）兩性離子型高分子表面活性劑,以C12H25Br與聚乙烯亞胺的部分亞氨基作用后，再與ClCH2COOH反應(yīng)，即得具有高表面活性的兩性高分子表面活性劑。,134,學(xué)習(xí)交流PPT,2.6.2高分子表面活性劑的性質(zhì)及用途,降低表面張

47、力的能力較小，多數(shù)不形成膠束； 由于相對分子質(zhì)量高，故滲透力弱； 起泡性差，但形成的泡沫穩(wěn)定； 乳化力好； 分散力或凝聚力優(yōu)良； 多數(shù)低毒。,高分子表面活性劑一般具有以下特征：,135,學(xué)習(xí)交流PPT,由于分子量高有提高溶液粘度的作用，故適于作增粘劑、凝膠劑； 高分子表面活性劑有改變流變學(xué)的特性，可作顏料、油墨、涂料等的流動性改進(jìn)劑; 由于易在粒子表面上吸附，可根據(jù)其濃度而分別作絮凝劑、分散劑，膠體穩(wěn)定劑，還可作乳化劑、保濕劑、抗靜電劑、潤滑劑等。,應(yīng)用：,136,學(xué)習(xí)交流PPT,2.7兩種新型表面活性劑,兩種新型表面活性劑： Gemini表面活性劑 Bola表面活性劑。,137,學(xué)習(xí)交流PPT,2.7.1孿連表面活性劑,Gemini型表面活性劑是由兩個或兩個以上相同或幾乎相同的兩親分子，在其頭基或靠近頭基處由聯(lián)接基團(tuán)通過化學(xué)鍵連接在一起構(gòu)