1、第3章 表面活性劑,3.1 概述 3.2 表面活性劑物化性質(zhì)和功能應(yīng)用 3.3 陰離子表面活性劑 3.4 陽離子表面活性劑 3.5 兩性表面活性劑 3.6 非離子表面活性劑 3.7 新型表面活性劑,2020/9/19,1,應(yīng)掌握的內(nèi)容 1.表面活性劑的定義、結(jié)構(gòu)、性能及作用。 2.各類表面活性劑的特點、合成原理及應(yīng)用。 3.重點掌握LAS、十二烷基甜菜堿、壬基酚聚氧乙烯醚及鄰苯二甲酸酯等的合成原理、工藝條件、工藝過程或流程示意圖、反應(yīng)設(shè)備。 學(xué)習(xí)中應(yīng)注意的問題 在學(xué)習(xí)過程中，從工程應(yīng)用的角度出發(fā)，加深對表面活性劑作用原理及合成原理的理解。 學(xué)時安排 授課6學(xué)時,第3章 表面活性劑 .學(xué)習(xí)要求,

2、2020/9/19,2,第3章 表面活性劑,1.界面是指物質(zhì)的相與相之間的交界面。是一個具有相當(dāng)厚度的過渡區(qū)。 表面-液相或固相與氣相的界面。 常見的界面有：氣-液界面，氣-固界面，液-液界面，液-固界面，固-固界面。,3.1 概述,一、 定義,2020/9/19,3,第3章 表面活性劑,氣-液界面,氣-固界面,表面或界面的分子與內(nèi)部分子所處引力狀況不同，因此表現(xiàn)出很多特殊的現(xiàn)象，此即為界面現(xiàn)象或表面現(xiàn)象。,2020/9/19,4,第3章 表面活性劑,固-固界面,2020/9/19,5,第3章 表面活性劑,各種表面現(xiàn)象：,凸面（儲汞）,凹面（儲水）,附加壓力總是指向曲率中心一邊,去污、乳化、分

3、散等性能都與潤濕現(xiàn)象密切相關(guān)。,2020/9/19,6,第3章 表面活性劑,2.表面張力是影響表面現(xiàn)象的重要因素，指作用于液體表面單位長度上使表面收縮的力，單位為mN m1。 原因：從簡單分子引力觀點來看，是由于液體內(nèi)部分子與液體表面層分子(厚度約107cm)的處境不同。液體內(nèi)部分子所受到的周圍相鄰分子的作用力是對稱的，互相抵消，而液體表面層分子所受到周圍相鄰分子的作用力是不對稱的，其受到垂直于表面向內(nèi)的吸引力更大，這個力即為表面張力。其受到垂直于表面向內(nèi)的吸引力更大，這個力即為表面張力。,2020/9/19,7,第3章 表面活性劑,3.表面活性劑,表面活性指溶質(zhì)能降低液體表面張力的性質(zhì)。 表

4、面活性劑(surfactant,簡寫為SAA， ) 指具有很強表面活性，較低濃度能顯著降低液體表面張力的物質(zhì)。 正吸附：表面活性劑在溶液表面層聚集的現(xiàn)象。,2020/9/19,8,第3章 表面活性劑,4、表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點 分子結(jié)構(gòu)具有兩親性 含有非極性的親油基團和極性的親水基團，兩者均可以是一個或多個，簡稱兩親性。表面活性劑的獨特性能均來源于該種特殊的兩親性結(jié)構(gòu)。 非極性烴鏈（疏水基，親油基）： 8個碳原子以上烴鏈 極性基團（疏油基，親水基）：羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其鹽，也可是羥基、酰胺基、醚鍵等,2020/9/19,9,第3章 表面活性劑,10,2020/9/19,10,第3章

5、表面活性劑,二、表面活性劑分類,2020/9/19,11,第3章 表面活性劑,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,2020/9/19,12,第3

6、章 表面活性劑,元素表面活性劑是指碳氧鏈上的氫（碳）原子被其它元素所代替，而顯現(xiàn)出與普通表面活性劑不同的性能,2020/9/19,13,第3章 表面活性劑,3.2 表面活性劑的物化性能和功能應(yīng)用,表面活性劑產(chǎn)生的特殊作用主 要來源于兩個方面： 1.降低體系的表面張力； 2.膠束的形成 表面活性劑的活性： A、界面吸附 B、定向排列 C、生成膠束 D、雙親媒性,2020/9/19,14,第3章 表面活性劑,表面活性劑的基本功能,一、在表面（界面）吸附成膜（一般是單分子膜）； 二、在溶液內(nèi)部自聚，形成多種類型的分子有序組合體。 從這兩種基本功能出發(fā)，衍生出表面活性劑的其它多種應(yīng)用功能。,2020/

7、9/19,15,第3章 表面活性劑,3.2.1 表面活性劑的物化性能,膠束（micelles)：當(dāng)溶液內(nèi)表面活性劑分子數(shù)目不斷增加時，其疏水部分相互吸引，締合在一起，親水部分向著水，幾十個或更多分子締合在一起形成締合的粒子，稱為膠束。 臨界膠束濃度（critical micell concentration, CMC）：表面活性分子締合形成膠束的最低濃度。CMC的大小與物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、組成有關(guān)。 CMC越小，表面活性越高。,1、臨界膠束濃度,2020/9/19,16,第3章 表面活性劑,表面活性劑溶液的性質(zhì),表面活性的主要性質(zhì)： 形成吸附膜 形成膠束,表面活性劑的濃度變化與聚集態(tài)的關(guān)系,2020/

8、9/19,17,第3章 表面活性劑,膠束結(jié)構(gòu)的變化形態(tài),濃度cmc，形成膠束，大小1100nm,表面活性劑溶液中形成的膠團結(jié)構(gòu),2020/9/19,18,第3章 表面活性劑,2020/9/19,19,第3章 表面活性劑,潤濕作用,乳化作用,分散作用,起泡與消泡,增溶作用,洗滌作用,肥皂、洗滌劑,化妝品,食品加工,紡織工業(yè),金屬加工,石油、建筑,功能,應(yīng)用,2020/9/19,20,第3章 表面活性劑,CMC的測定 1.表面張力法：以表面張力對濃度的對數(shù)作圖，曲線的轉(zhuǎn)折點即為CMC值。適合于離子表面活性劑和非離子型表面活性劑。 2.電導(dǎo)法：以表面活性劑溶液的摩爾電導(dǎo)率對濃度或濃度的平方根作圖，曲

9、線的轉(zhuǎn)折點即CMC值。適合于離子表面活性劑。 3.染料法：表面活性劑溶液增溶染料前后吸收光譜的變化。 4.光散射法：膠束形成與散射光強度成正比。,庚基乙二醇十二烷基醚的表面張力與濃度的關(guān)系,十二烷基磺酸水溶液的電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系,2020/9/19,21,第3章 表面活性劑,影響cmc的因素,表面活性劑類型的影響 碳氫鏈的長度 碳氫鏈的分支 極性基團的位置 碳氫鏈中其他取代基的影響 疏水鏈的性質(zhì) 其他因素,2020/9/19,22,第3章 表面活性劑,2.親水親油平衡值：HLB值 (Hydrophile-Lipophile Balance) 表面活性劑分子中親水和親油基團對油或水的綜合親合力，

10、是用來表示表面活性劑的親水親油性強弱的數(shù)值。 HLB值越大，該表面活性劑的親水性越強。根據(jù)其數(shù)值大小，就可以知道表面活性劑的適宜用途。, 親油 | 親水 HLB值 0 1 3 6 7 8 10 12 13 15 18 20 | |消泡| | | 潤濕劑 |增溶劑| | 石蠟 W/O乳化劑 |去污| 聚乙二醇 | 滲透作用 | | O/W 乳化劑 |,2020/9/19,23,第3章 表面活性劑,HLB值計算： (1)多元醇型和聚乙二醇型非離子表面活性劑Griffin（格里芬） ： HLB (2)大多數(shù)多元醇脂肪酸酯： HLB20（1S/A） S為酯的皂化價，A為脂肪酸的酸價。 (3)混合表面活

11、性劑： HLBab=(HLBaWa+HLBbWb)/(Wa+Wb) (4)官能團HLB計算法： HLB=(親水基團HLB)+(親油基團HLB)+7 并不是所有表面活性劑HLB值能用算式計算，須用實驗方法加以驗證。,2020/9/19,24,第3章 表面活性劑,定義：PIT是指在某一特定的體系中，表面活性劑的親水、親油性質(zhì)達到平衡時的溫度。 確定方法：在等量的油和水中加入35的SAA，配制成O/W型乳狀液，在不斷攪拌下緩慢加熱升溫，當(dāng)體系由O/W型轉(zhuǎn)變?yōu)閃/O時的溫度即為該體系的PIT。 影響因素：PIT與水相、油相性質(zhì)，溶液溫度，乳化劑用量等多種因素密切相關(guān)，與HLB值也有一定關(guān)系。,PIT相

12、轉(zhuǎn)變溫度-衡量表面活性劑親水親油性的物理量,2020/9/19,25,第3章 表面活性劑,Krafft點：離子型表面活性劑的溶解度隨溫度的增加而增加，溶解度隨溫度變化的轉(zhuǎn)折點稱為Krafft點（臨界溶解溫度）。,起曇與曇點：非離子表面活性劑的溶解度隨溫度升高而降低，溶液由澄清變混濁時的現(xiàn)象稱為起曇，此時的溫度稱為濁點或曇點（cloud point）。,3、克拉夫特點Krafft點和濁點或曇點溶解性,2020/9/19,26,第3章 表面活性劑,濁點和Krafft點皆反映溫度與表面活性劑之間的關(guān)系。 非離子表面活性劑的濁點和離子型表面活性劑的Krafft點相比有所不同。 離子型表面活性劑在溫度高

13、于Krafft點時，溶解度顯著增加。 非離子表面活性劑只有當(dāng)溫度低于濁點時，在水中才有較大的溶解度。如果溫度高于濁點，非離子表面活性劑就不能很好的溶解并發(fā)揮作用。 濁點可表示非離子表面活性劑親水性的高低。,濁點和Krafft點有何區(qū)別與聯(lián)系？,對于應(yīng)用而言，克拉夫特點是下限，而濁點是上限。,2020/9/19,27,第3章 表面活性劑,3.2.2 表面活性劑的應(yīng)用,泡沫：氣液 乳化：液液 分散：固液 增溶：提高溶解度 潤濕和滲透：液體迅速均勻地浸濕固體表面 由于用量小而又能起到顯著效果，表面活性劑又被稱為“工業(yè)味精”。,2020/9/19,28,第3章 表面活性劑,一、潤濕 定義： 固體表面和

14、液體接觸時，原來的固-氣界面消失，形成新的固-液界面，這種現(xiàn)象稱潤濕。,接觸角：固、液、氣三相交界處，自固-液界面經(jīng)過液體內(nèi)部到氣-液界面的夾角叫作接觸角，以表示。 表面活性劑能夠降低界面張力，使接觸角變小，增大液體對固體表面的潤濕作用。 由接觸角可以估計潤濕性的大小,2020/9/19,29,第3章 表面活性劑,完全不潤濕,不能潤濕,能潤濕,完全潤濕,2020/9/19,30,第3章 表面活性劑,這種能使液體濕潤或能加速固體表面濕潤的表面活性劑叫做濕潤劑,潤濕方面的應(yīng)用,1 礦物的泡沫浮選 2 金屬的防銹、緩蝕 3 織物的防水、防油處理 4 農(nóng)藥中的應(yīng)用,2020/9/19,31,第3章 表

15、面活性劑,二、增溶作用Solubilization 表面活性劑在水溶液中形成膠團以后，使不溶于或微溶于水的有機化合物的溶解度顯著增加，這種作用稱為表面活性劑的增溶作用。 增溶作用與表面活性劑在水溶液中形成膠團有關(guān)，在cmc到達以前并沒有增溶作用，只有在cmc以后增溶作用才明顯表現(xiàn)出來而且表面活性劑濃度愈高，生成的膠團數(shù)愈多，增溶作用愈強。 與普通溶解過程不同的是，增溶后溶質(zhì)是以分子團簇分散在表面活性劑的溶液中，其溶液的沸點、凝固點和滲透壓等沒有明顯的改變。,2020/9/19,32,第3章 表面活性劑,增溶方式,A、被增溶物進入膠束內(nèi)部 B、與表明活性劑分子并列分布 C、吸附在增溶膠束表面 D

16、、包裹在親水長鏈內(nèi),2020/9/19,33,第3章 表面活性劑,增溶作用的應(yīng)用,洗滌去污（油垢） 化妝品（香精、精油的增溶） 醫(yī)藥（中藥的有效成分，藥劑的制備） 印染（勻染、緩染、固色） 乳液聚合 其它：農(nóng)藥、石油開采、膠片生產(chǎn)等,2020/9/19,34,第3章 表面活性劑,三、 乳化與破乳作用,1.定義 乳化：加入表面活性劑，在強烈攪拌下油被分散在水中，形成乳狀液的過程。 乳狀液：一種或多種液體以微滴狀分散到另一種不相混溶的液體中所形成的多相分散體系，稱為乳狀液。 乳化劑：除水相、油相外，加入的凡可以阻止分散相聚集而提高乳狀液穩(wěn)定的第三種物質(zhì)。 形成穩(wěn)定乳化體的條件：乳化劑的HLB值=被

17、乳化物質(zhì)的HLB值。,分散相 (內(nèi)相、不連續(xù)相) 分散介質(zhì) (外相、連續(xù)相) 水相 / 油相,2020/9/19,35,第3章 表面活性劑,2.乳化劑的作用原理,A、降低界面張力 當(dāng)水相與油相混合時，加入表面活性劑（乳化劑）可降低油水的界面張力，分散成穩(wěn)定的乳劑。 B、形成牢固的乳化膜 乳化劑有規(guī)律地排列在液滴表面形成乳化膜，可阻止液滴合并。乳化劑在乳滴表面上排列越整齊，乳化膜就越牢固，乳劑也就越穩(wěn)定。,2020/9/19,36,第3章 表面活性劑,乳狀液的油/水界面示意圖,乳狀液,水包油型乳狀液，以O(shè)/W表示,油包水型乳狀液，以 W/O表示,套圈型,O/W/O,W/O/W,分散相,連續(xù)相,2

18、020/9/19,37,第3章 表面活性劑,O/W型乳劑和W/O型乳劑的區(qū)別,2020/9/19,38,第3章 表面活性劑,影響乳狀液穩(wěn)定性的因素,有兩相界面存在 是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系,1 表面張力 2 界面膜的性質(zhì) 3 界面電荷 4 乳狀液分散介質(zhì)的黏度 5 固體粉末的加入,2020/9/19,39,第3章 表面活性劑,增溶與乳化的區(qū)別,乳化作用是一種液相分散到另一液相中的得到的不連續(xù)、熱力學(xué)不穩(wěn)定的多相體系。 增溶作用的到得是單相、均勻的熱力學(xué)穩(wěn)定體系。,2020/9/19,40,第3章 表面活性劑,3、破乳 破乳的定義：使穩(wěn)定的乳狀液的兩相達到完全分離，成為不相溶的兩相的過程。 一般破乳的

19、方法： 物理化學(xué)方法：物理化學(xué)破乳法關(guān)鍵在于改變?nèi)闋钜旱慕缑婺ば再|(zhì)以降低界面膜強度或破壞其界面膜，從而使穩(wěn)定的乳狀液易于發(fā)生破乳。從而使穩(wěn)定的乳狀液變得不穩(wěn)定。 物理機械方法：電沉降法、加熱法、過濾法；,2020/9/19,41,第3章 表面活性劑,4、表面活性劑在乳化方面的應(yīng)用 1.在農(nóng)藥中的應(yīng)用 2.在食品工業(yè)中的應(yīng)用 3.在化妝品中的應(yīng)用 4.在金屬加工中的應(yīng)用 5.乳化瀝青 6.在原油開采中的應(yīng)用 7.在乳液聚合中的應(yīng)用,2020/9/19,42,第3章 表面活性劑,四、分散和絮凝作用,分散-將固體以微小粒子形式分布于分散介質(zhì)中，形成具有相對穩(wěn)定性體系的過程。 分散劑-可起到分散作用的

20、表面活性劑。 絮凝劑-用于使固體微粒從分散體系中聚集或絮凝的表面活性劑。 應(yīng)用：染料、印染、陶瓷、涂料、超微粉制備、農(nóng)藥、藥物。,1.定義,2020/9/19,43,第3章 表面活性劑,2.作用原理,分散作用原理： 分散過程一般分為三個階段：由于表面活性劑的加入，降低了表面張力，加速了固體粒子的潤濕、滲透，粒子團的碎裂在縫隙中發(fā)生、表面活性劑在固體微粒表面吸附，增加了防止微粒重新聚集的能障，降低了粒子聚集的傾向，提高了分散體系的穩(wěn)定性。 絮凝作用原理： 分散體系中固體微粒的絮凝包括兩個過程：被分散粒子的去穩(wěn)定作用（導(dǎo)致粒子間的排斥作用減弱）和去穩(wěn)定粒子的相互聚集。絮凝劑與固體質(zhì)點的結(jié)合方式既可

21、以通過自身的極性基或離子基與固體質(zhì)點形成氫鍵或離子對，也可以通過范德華力以疏水基吸附固體微粒。,2020/9/19,44,第3章 表面活性劑,五、起泡和消泡作用,打開啤灑、香檳瓶即有大量泡沫出現(xiàn)等，液體泡沫。,人們通常所說的泡沫多指,面包、蛋糕等彈性大的物質(zhì)以及 泡沫塑料、餅干等為固體泡沫。,液體泡沫,2020/9/19,45,第3章 表面活性劑,五、起泡和消泡作用,對表面活性劑溶液進行攪拌，使空氣進入溶液中，從而被周圍的溶液包圍形成氣泡。疏水基伸向氣泡的內(nèi)部，親水基向著液相的吸附膜。形成的泡由于溶液的浮力而上升到溶液的表面，最終逸出液面形成雙分子薄膜-表面活性劑的這種作用叫發(fā)泡作用。 泡沫可

22、以看成是一種由液膜隔開的氣泡聚集物。,2020/9/19,46,第3章 表面活性劑,“泡”就是由液體薄膜包圍著氣體。,泡沫的形成及其穩(wěn)定性,“泡沫”是氣體分散于液體中的分散體系。,2020/9/19,47,第3章 表面活性劑,這些表面活性劑通常有較強的親水性和較高的HLB值，在溶液中可降低溶液的界面張力而使泡沫穩(wěn)定，稱這些物質(zhì)為起泡劑（foaming agent）。 泡沫產(chǎn)生條件： 發(fā)泡性 高表面活性，易于發(fā)泡 穩(wěn)泡性 易在氣液界面形成定向排列的吸附膜，且可提高液膜的表面粘度，增加泡沫的穩(wěn)定性，延長泡沫的壽命,2020/9/19,48,第3章 表面活性劑,1 表面張力 2 界面膜的性質(zhì) 3 表

23、面張力的修復(fù)作用 4 表面電荷 5 泡內(nèi)氣體的擴散,泡沫的穩(wěn)定性與那些條件相關(guān)呢？,1 降低局部表面張力,2 破壞界面膜的彈性 使其失去自動修復(fù)作用,3 降低膜黏度,4 固體顆粒,總之：液膜的強度最重要。,消泡：,2020/9/19,49,第3章 表面活性劑,消 泡 劑,1 降低局部表面張力 2 破壞界面膜的彈性 使其失去自動修復(fù)作用 3 降低膜黏度 4 固體顆粒,1 天然油脂、礦物油 2 固體顆粒 3 合成表面活性劑,消泡劑是指能夠破除已經(jīng)存在的泡沫的物質(zhì)。 抑泡劑是指能夠阻止泡沫的產(chǎn)生的物質(zhì)。,2020/9/19,50,第3章 表面活性劑,起泡劑的工業(yè)應(yīng)用 泡沫滅火劑 礦石浮選 消泡劑的工

24、業(yè)應(yīng)用 在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用 在輕工業(yè)中的應(yīng)用,2020/9/19,51,第3章 表面活性劑,洗滌劑中通常要加入多種輔助成分，增加對被清洗物體的潤濕作用，又要有起泡、增白、占領(lǐng)清潔表面不被再次污染等功能。,六、洗滌和去污作用,洗滌體系是復(fù)雜的多相分散體系，潤濕、滲透、吸附、乳化、分散、增溶、解吸、起泡等等的物理的化學(xué)的過程,2020/9/19,52,第3章 表面活性劑,加入表面活性劑后，憎水基團朝向織物表面和吸附在污垢上，使污垢逐步脫離表面。,污垢懸在水中或隨泡沫浮到水面后被去除，潔凈表面被活性劑分子占領(lǐng)。,其中占主要成分的表面活性劑的去污過程可用 示意圖說明：,2020/9/19,53,第3章

25、 表面活性劑,表面活性劑在洗滌劑中具有兩個基本作用： 1、 降低污垢與物體表面的結(jié)合力，具有促使污垢脫離物體表面的能力； 2、 具有防止污垢再沉積的功能。,表面活性劑在洗滌劑中的應(yīng)用,2020/9/19,54,第3章 表面活性劑,影響表面活性劑洗滌作用的因素,1）表面或表面張力 2）表面活性劑在界面上的吸附狀態(tài) 3）表面活性劑的分子結(jié)構(gòu) 4）乳化與起泡作用 5）表面活性劑的增溶作用 6）黏附強度,2020/9/19,55,第3章 表面活性劑,3.3 陰離子表面活性劑,親水性基團是陰離子的表面活性劑叫陰離子型表面活性劑。 它們在整個表面活性劑生產(chǎn)中占有較大的比重，世界表面活性劑總產(chǎn)量的40%屬于

26、這一類。 具有較好的去污、發(fā)泡、分散、乳化、潤濕等特性。廣泛用作洗滌劑、起泡劑、潤濕劑、乳化劑和分散劑。 一般不與陽離子表面活性劑一同使用，在水溶液中生成沉淀而失去效力。,2020/9/19,56,第3章 表面活性劑,2020/9/19,57,第3章 表面活性劑,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。,本世紀(jì)初，肥

27、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，但為以后表面活性劑的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。,3.3.1 磺酸鹽型陰離子表面活性劑,2020/9/19,58,第3章 表面活性劑,同硫酸酯鹽型陰離子表面活性劑相比，磺酸鹽型陰離子表面活性劑由C-S鍵相連，因而對酸、熱等更穩(wěn)定。,哪個是硫酸酯鹽，哪個是磺酸鹽？,2020/9/19,59,第3章 表面活性劑,一、烷基苯磺酸鹽,十二烷基苯磺酸鈉 簡稱LAS，是一種黃色油狀液體，經(jīng)純化后可形成六角形或斜方型薄片

28、狀結(jié)晶。理想的LAS結(jié)構(gòu)應(yīng)該是C10C14的直鏈烷基，苯環(huán)在烷基的第三或第四個碳原子上連接，親水基為苯環(huán)對位單磺酸基團。,Na,2020/9/19,60,第3章 表面活性劑, LAS溶于水后呈中性，對水的硬度較敏感，對酸堿水解的穩(wěn)定性好，不易氧化。 表面活性作用表現(xiàn)為起泡能力強、去污能力高，易與各種助劑復(fù)配，兼容性好，且成本較低，合成工藝成熟，因此應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。 烷基苯磺酸鹽是陰離于表面活性劑中最重要的一個品種，產(chǎn)品占陰離子表面活性劑生產(chǎn)總量的90左右。其中烷基苯磺酸鈉是我國洗滌劑活性物的主要成分。,2020/9/19,61,第3章 表面活性劑,一、烷基苯磺酸鹽 烷基苯磺酸鈉的制取工藝路線,2

29、020/9/19,62,第3章 表面活性劑,LAS的合成方法：,如以正十二烯作原料為例，反應(yīng)式 ：,反應(yīng)的第一步是付-克反應(yīng)，采用HF酸或無水AlCl3作催化劑。 第二步磺化反應(yīng)用氣體SO3磺化的先進工藝，氣體SO3用空氣稀釋到含量約為3%5%。然后用NaOH水溶液中和磺化物料，最后進入噴霧干燥系統(tǒng)干燥。得到的產(chǎn)品為流動性很好的粉末。,2020/9/19,63,第3章 表面活性劑,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烷基苯的制備 烷基苯的四條原料路線中以煤油路線應(yīng)用最多。煤油來源方便，成本較低，工藝成熟，產(chǎn)品質(zhì)量也好。 天然煤油中正構(gòu)烷烴僅占30左右，將其提

30、取出來的方法有兩種：尿素絡(luò)合法和分子篩提蠟法。,2020/9/19,64,第3章 表面活性劑,烷基苯的制備： 正構(gòu)烷烴可經(jīng)兩條途經(jīng)制得烷基苯：一為氯化法，一為脫氫法。 氯化法 -將正構(gòu)烷烴用氯氣進行氯化，生成氯代烷。氯代烷在催化劑三氯化鋁存在下與苯發(fā)生烷基化反應(yīng)而制得烷基苯。 脫氫法- 此法是美國環(huán)球油品公司（UOP）開發(fā)并于1970年實現(xiàn)工業(yè)化的一種生產(chǎn)洗滌劑烷基苯的方法。由于其生產(chǎn)的烷基苯內(nèi)在質(zhì)量比氯化法好，又不存在使用氯氣和副產(chǎn)鹽酸的處理與利用問題，因此在許多國家被推廣。,2020/9/19,65,第3章 表面活性劑,氯化法生產(chǎn)烷基苯流程簡圖,2020/9/19,66,第3章 表面活性劑

31、,加氫精制,分子篩脫臘,烷基脫氫,烷基化,精餾,精制油,正構(gòu) 烷烴,單烯烴,烷烴化物,氫氣,煤油,脫臘油,循環(huán)烷烴,烷基苯,重烷基 化 物,HF 苯,回收苯,脫氫法生產(chǎn)烷基苯流程簡圖,2020/9/19,67,第3章 表面活性劑,2烷基苯的磺化 常用磺化劑有濃硫酸、發(fā)煙硫酸（SO3H2SO4105酸-SO320%）、三氧化硫等。 以濃硫酸作磺化劑，酸耗量大、產(chǎn)品質(zhì)量差，生成的廢酸多，效果很差。 烷基苯的磺化一直采用發(fā)煙硫酸作為磺化劑。它的有效利用率僅為32，且產(chǎn)生廢酸。但其工藝成熟，產(chǎn)品質(zhì)量較為穩(wěn)定，操作易于控制，至今仍有采用。 三氧化硫磺化，無廢酸生成，節(jié)約燒堿，降低成本，三氧化硫來源豐富等

32、優(yōu)點。因此，三氧化硫替代發(fā)煙硫酸作為磺化劑已成趨勢。 SO3磺化反應(yīng)是一個瞬時快速放熱反應(yīng)，由于放熱集中，因此常將三氧化硫用空氣稀釋到濃度為3-5%后使用 。,2020/9/19,68,第3章 表面活性劑,表 不同磺化劑對反應(yīng)的影響,2020/9/19,69,第3章 表面活性劑,磺化機理 一般認為磺化反應(yīng)是親電取代反應(yīng)，屬陽離子反應(yīng)機理。磺化劑都是陽離子，缺乏電子，很容易進攻具有親核性能的苯分子，在電子云密度大的地方，接受電子，形成共價鍵，和苯環(huán)上的氫發(fā)生取代反應(yīng)。 由于磺化劑的種類、被磺化對象的性質(zhì)和反應(yīng)條件的影響，有的磺化劑(如發(fā)煙硫酸)本身就是很強的氧化劑，因此在主反應(yīng)進行的同時，還有一

33、系列二次副反應(yīng)(串聯(lián)反應(yīng)和平行)等副反應(yīng)發(fā)生,2020/9/19,70,第3章 表面活性劑,SO3磺化工藝,主要工藝過程： SO3的制取 磺化 尾氣處理 SO3制取：三種方法 液體SO3蒸發(fā)， 發(fā)煙硫酸蒸發(fā)， 燃硫法(國內(nèi)常采用此法來生產(chǎn)SO3 )。,2020/9/19,71,第3章 表面活性劑,2020/9/19,72,第3章 表面活性劑, SO3磺化工藝 磺化反應(yīng)特點： 氣液非均相反應(yīng)，主要發(fā)生在液體表面或內(nèi)部，擴散速度是主要的控制因素 反應(yīng)為強放熱瞬時反應(yīng)，特別都是在初始階段 主反應(yīng)伴隨有副反應(yīng) 磺化產(chǎn)物粘度較大 它屬于擴散控制，因此擴散距離，氣流速度，氣流分配的均勻程度以及迅速排除反應(yīng)

34、熱的效能都是影響磺化反應(yīng)的重要因素。,2020/9/19,73,第3章 表面活性劑,磺化設(shè)備 單釜 釜式 多釜串聯(lián)（罐式） SO3磺化 升膜 膜式 降膜 此外，TO反應(yīng)器（等溫反應(yīng)器）-一種環(huán)狀的多孔材料或是覆蓋有多孔網(wǎng)的簡單裝置，采用了二次保護風(fēng)，即在液膜和三氧化硫氣流之間，吹入一層空氣流，使氣濃稀釋，并在主風(fēng)與物料間起隔離作用，使反應(yīng)速率減慢，延長反應(yīng)段。,2020/9/19,74,第3章 表面活性劑,T.O反應(yīng)器,2020/9/19,75,第3章 表面活性劑,圖 烷基苯三氧化硫磺化工藝過程示意圖,生產(chǎn)十二烷基苯磺酸的工藝流程,2020/9/19,76,第3章 表面活性劑,主要反應(yīng)條件 （

35、1）三氧化硫體積分數(shù)為5.25.6； （2）三氧化硫與被磺化物摩爾比為（1.0 1.03）:1； （3）磺化溫度3553； （4）三氧化硫停留時間小于0.2s； （5）磺化收率95； （6）老化、水解收率98。,2020/9/19,77,第3章 表面活性劑,磺化反應(yīng)的主要影響因素,硫酸的濃度和用量 對磺化反應(yīng)的速度有很大影響。隨著磺化反應(yīng)的進行，生成的水逐漸增加，硫酸的濃度逐漸下降，使磺化開始階段和磺化末期，磺化反應(yīng)速度就可能下降幾十倍，甚至幾百倍而幾乎停止反應(yīng)。這時的硫酸被稱為“廢酸”，用“ 值”表示。為了消除磺化反應(yīng)生成的水的稀釋作用的影響，必須使用過量很多的硫酸(值)。 磺化反應(yīng)溫度和時

36、間 磺化溫度會影響磺基進入芳環(huán)的位置和磺酸異構(gòu)體的生成比例。特別是在多磺化時，為了使每一個磺基都盡可能地進入所希望的位置，對于每一個磺化階段都需要選擇合適的磺化溫度。低溫、短時間的反應(yīng)有利于取代，高溫、長時間的反應(yīng)有利于取代。,2020/9/19,78,第3章 表面活性劑,3.烷基苯磺酸的中和 中和部分含如下兩個反應(yīng)： 中和產(chǎn)物，工業(yè)上俗稱單體，它是由烷基苯磺酸鈉(稱為活性物或有效物)、無機鹽(如芒硝、氯化鈉等)、不皂化物和大量水組成。單體中除水以外的物質(zhì)含量稱為總固體。 不皂化物是指不與燒堿反應(yīng)的物質(zhì)，主要是不溶于水、無洗滌能力的油類，如石蠟烴、高級烷基苯及其衍生物、砜等。,2020/9/1

37、9,79,第3章 表面活性劑,中和時選擇適宜的工藝條件,中和時堿的濃度過高，會由于強電解質(zhì)的凝結(jié)作用而使表面活性劑單體由隱凝結(jié)劇變?yōu)轱@凝結(jié)，從而形成米粒狀沉淀，這種現(xiàn)象叫做“結(jié)瘤現(xiàn)象”。 中和溫度對體系的黏度和流動性均有影響。在一定的溫度范圍內(nèi)，溶液黏度隨溫度的升高而下降；但超過某一溫度后，又隨溫度的升高而升高，即存在一個最佳值。 實踐表明中和溫度一般應(yīng)控制在40-50為好。,2020/9/19,80,第3章 表面活性劑,十二烷基苯磺酸鈉的合成,工業(yè)上均采用三氧化硫空氣混合物磺化的方法。三氧化硫可由 60%發(fā)煙硫酸蒸出，或?qū)⒘蚧呛透稍锟諝庠跔t中燃燒，得到含SO3 4%8%體積分數(shù)的混合氣體。將

38、該混合氣體，通入裝有烷基苯的磺化反應(yīng)器中進行磺化?；腔锪线M入中和系統(tǒng)用氫氧化鈉溶液進行中和，最后進入噴霧干燥系統(tǒng)干燥。得到的產(chǎn)品為流動性很好的粉末。,2020/9/19,81,第3章 表面活性劑,圖3-7 TO反應(yīng)器抽取LAS的工藝流程示意圖1-磺化器；2-氣液分離器；3-循環(huán)泵；4-冷卻器；5-老化器；6-水化器；7-中和器；8-除霧器；9-吸收塔,2020/9/19,82,第3章 表面活性劑,直餾煤油經(jīng)脫氫后，十二烯烴和苯由供料泵進入烷化器，再將生成的十二烷基苯（LAB）送入磺化器1，與進入磺化器的三氧化硫（3%5%），瞬間發(fā)生磺化反應(yīng)，產(chǎn)物經(jīng)氣液分離器2、循環(huán)泵3、冷卻器4處理之后，部

39、分回到反應(yīng)器底部，用于磺酸的急冷，部分反應(yīng)產(chǎn)物被送入老化器5，調(diào)整反應(yīng)保持時間再進入水化器6成酸，最后經(jīng)中和器7制得烷基苯磺酸鈉（LAS）。尾氣經(jīng)除霧器8去酸霧，再經(jīng)吸收塔9吸收后放空。,2020/9/19,83,第3章 表面活性劑,2020/9/19,84,第3章 表面活性劑,2020/9/19,85,第3章 表面活性劑,二、 -烯烴磺酸鈉（AOS）, -烯烴磺酸鈉（AOS）是表面活性劑的主要品種之一。其主要由烯基磺酸鹽（約55%）、羥基磺酸鹽（約37%）和二磺酸鹽（約8%）所組成。AOS中的烯基磺酸鹽和羥基磺酸鹽在性能上有互補性，兩種成分復(fù)合時的性能優(yōu)于單一組分，使AOS在很多應(yīng)用中無需添

40、加其他陰離子表面活性劑進行復(fù)配。 AOS具有良好的生物降解性，對硬水不敏感，對人體皮膚刺激性小。廣泛應(yīng)用于復(fù)配家用洗滌劑、餐具洗滌劑、洗發(fā)香波、液體肥皂等領(lǐng)域。,2020/9/19,86,第3章 表面活性劑,AOS所用原料 -烯烴可由乙烯聚合及蠟裂解法制備。AOS工業(yè)生產(chǎn)條件及工藝流程如下：,2020/9/19,87,第3章 表面活性劑,2020/9/19,88,第3章 表面活性劑,3.3.2.硫酸酯鹽型陰離子表面活性劑 化學(xué)通式為ROSO3M,碳鏈中碳數(shù)為818。 A:脂肪醇硫酸酯鹽(AS)最有代表性的是十二烷基硫酸鈉，或稱月桂醇硫酸酯鈉. B:脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯鹽(AES),通常n為2

41、4,2020/9/19,89,第3章 表面活性劑,高級醇硫酸酯鹽也稱為伯烷基硫酸酯鹽(AS)。它具有良好的洗凈力、乳化力，泡沫豐富，易于生物降解、其水溶性和去污力均比肥皂好，又由于溶液呈中性，不損織物，且在硬水中不像肥皂產(chǎn)生沉淀，固而廣泛應(yīng)用于家庭及工業(yè)洗滌劑，還用于香波、化妝品等。其缺點是親水基和親油基由酯鍵相連接。與磺酸鹽型表面活性劑比較，熱穩(wěn)定性較差，在強酸或強堿介質(zhì)中易于水解。高級醇硫酸酯鹽作洗滌劑時會受硬水影響而降低效能，需添加相當(dāng)量的螯合劑才行。,高級醇硫酸酯（FAS）鹽特點,2020/9/19,90,第3章 表面活性劑,3.3.3 磷酸酯鹽型陰離子SAA,結(jié)構(gòu)類型： 結(jié)構(gòu)上有單酯

42、鹽和雙酯鹽兩種。 它具有優(yōu)良的抗靜電，乳化，防銹和分散等性能，但抗硬水性差，溶解度小 兩大系列：烷基磷酸酯和聚氧乙烯醚磷酸鹽,2020/9/19,91,第3章 表面活性劑,一、高級醇磷酸酯鹽 二、聚氧乙烯醚磷酸酯鹽,代表產(chǎn)品:“PK”紡織油劑,式中：R為C8C18烷基；n一般35。,2020/9/19,92,第3章 表面活性劑,烷基磷酸雙酯鹽的表面活性高于烷基磷酸單酯鹽。 表現(xiàn)在：雙酯鈉鹽的cmc大大低于單酯鹽，雙酯鹽的表面張力也比單酯鹽低。 去污力：雙酯鹽較單酯鹽更好； 起泡性：兩種磷酸酯鹽均很差。 實際使用的產(chǎn)品都為兩者的混合物 。,2020/9/19,93,第3章 表面活性劑,磷酸酯的合

43、成,磷酸酯的合成可采用五氧化二磷、三氯氧磷、三氯化磷等與醇或醇醚反應(yīng)制得。其中五氧化二磷由于條件溫和，工藝簡便，收率較高，在工業(yè)上最為常用。如五氧化二磷與烷基聚氧乙烯醚（摩爾比為1: 24.5）在3050下反應(yīng)，先生成單酯，繼續(xù)反應(yīng)生成雙酯，因此在產(chǎn)品中是單酯和雙酯鹽的混合物。反應(yīng)式如下：,2020/9/19,94,第3章 表面活性劑,3.3.4 .羧酸鹽型陰離子表面活性劑 羧酸鹽型陰離子表面活性劑俗稱皂類，是使用最多的表面活性劑之一。 肥皂 -以油脂與堿的水溶液加熱起皂化反應(yīng)制得的。此外，也可先將油脂水解，分離出脂肪酸，然后再用堿中和制取。,2020/9/19,95,第3章 表面活性劑,使用

44、肥皂時應(yīng)注意：酸性介質(zhì)和水中的鈣、鎂等容易使肥皂失效。,通常所用的堿多為氫氧化鈉，所以一般的肥皂即鈉皂，但制化妝用皂時也用氫氧化鉀，此時不經(jīng)過鹽析，這種含有甘油的鉀皂可在比較柔和的狀態(tài)下使用。,作為原料油脂可以使用的有許多種，如牛油脂、椰子油、棕櫚油、米糠油、大豆油、花生油、硬化油等，其中牛脂用量最多。因為原料油脂的種類不同，所含的脂肪酸的種類和比例也不同，所以生產(chǎn)出的肥皂性能各異。,硬脂酸鈉的一個主要應(yīng)用是在化妝品中作乳化劑。,2020/9/19,96,第3章 表面活性劑,洗滌用的鈉皂為硬質(zhì)肥皂，鉀皂為軟質(zhì)肥皂，其它二價和三價金屬鹽為不溶性肥皂，pH 7時生成不溶性游離脂肪酸。所以，肥皂這類

45、表面活性劑不適用于硬水、酸性溶液和海水。,肥皂除了具有清洗作用，還有潤濕、乳化和發(fā)泡作用，碳鏈從 C8 開始能顯著降低水的表面張力，C14C18 時達到最低值，而且與溫度有關(guān)，碳鏈較長的肥皂，在溫度較高時才能顯著降低表面張力，例如硬脂酸肥皂最適宜溫度為7080，而椰子油肥皂最好在常溫。,2020/9/19,97,第3章 表面活性劑,工業(yè)制皂：鹽析法、中和法和直接法。國內(nèi)制皂大多采用鹽析法。其工藝過程： 皂化- （制皂中最重要的一步） -在皂化釜中先加入熔融態(tài)油脂，在慢慢加入堿液。 鹽析-在皂膠中加入電解質(zhì)食鹽，分離雜質(zhì)和水。 堿析-在皂膠中加入一定的堿，使未完全皂化的油脂進一步皂化。 整理-進

46、一步加電解質(zhì)，補充皂化和排出雜質(zhì)，使皂膠結(jié)晶細致。 調(diào)和-通過攪拌或碾磨將填料加入皂膠中，是控制肥皂質(zhì)量的最后一道工序。,2020/9/19,98,第3章 表面活性劑,制備工藝流程：精煉 、皂化、鹽析、洗滌、堿析、整理、成型。,2020/9/19,99,第3章 表面活性劑,3.4 陽離子表面活性劑,1928年，陽離子表面活性劑開始應(yīng)用，當(dāng)時用作殺菌劑。這類表面活性劑的產(chǎn)量增長較快，品種發(fā)展迅速， 應(yīng)用范圍日益廣泛。 殺菌劑、腈綸勻染劑、纖維柔軟劑、抗靜電劑、浮選劑 使用陽離子表面活性劑時應(yīng)注意，它不能與肥皂或其他陰離子表面活性劑共用，否則會引起陽離子活性物沉淀失效。,陽離子表面活性劑品種很多，

47、工業(yè)上常用的都是含氮化合物。主要包括兩類：胺鹽和季銨鹽。胺鹽包括伯、仲、叔胺鹽。 胺鹽類和季銨鹽類陽離子表面活性劑在制法和性質(zhì)上差別很大。胺鹽可由相應(yīng)伯、仲、叔胺用酸簡單中和即可。而季銨鹽一般需要由叔胺與烷基化劑反應(yīng)才能制備，反應(yīng)較難進行。,R-NH2HCl伯胺鹽,CH3 | R-NHCl仲胺鹽 | H,CH3 | R-N+-CH3Cl-季銨鹽 | CH3,CH3 | R-NHCl叔胺鹽 | CH3,其它含氮等的有機衍生物,胺 鹽 型,陽離子表面活性劑的分類,2020/9/19,101,第3章 表面活性劑,R-NH2HCl伯胺鹽,CH3 | R-N-HCl仲胺鹽 | H,CH3 | R-N-H

48、Cl叔胺鹽 | CH3,胺 鹽 型,該類產(chǎn)物是弱酸的鹽，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， 因而使它的使用受到限制。,無殺菌能力,纖維柔軟劑 勻染劑 浮選劑,2020/9/19,102,第3章 表面活性劑,陽離子表面活性劑特點,絕大部分是含有一個五價氮原子。氮的化合物，即有機胺鹽和季銨鹽。主要用于殺菌、消毒、防水、勻染、固色、抗靜電、使纖維柔軟及某些特殊用途。 殺菌 去污能力弱 抗靜電 降低纖維表面靜電摩擦系數(shù)（柔軟整理劑）,2020/9/19,103,第3章 表面活性劑,3.4.1季銨鹽型,R1 | R2-N+-CH3 X- 季銨鹽 | R3,季銨鹽與胺鹽不

49、同，它在堿性和酸性介質(zhì)中都能溶解，且離解為帶正電荷的表面活性離子。 季銨鹽洗滌能力差但殺菌能力強，在陽離子表面活性劑中的地位最為重要，產(chǎn)量也最大。,2020/9/19,104,第3章 表面活性劑,主要是N-烷基化反應(yīng),3. 4. 1.1 烷基季銨鹽,季銨化反應(yīng),2020/9/19,105,第3章 表面活性劑,2. 烷基鏈的影響,1. 鹵離子的影響, R-Cl,一、 高級鹵代烷與低級叔胺的反應(yīng),R-Br,R-I ,烷基鏈越長鹵代烷的活性越弱,3.叔胺的堿性越強，親核活性越大，越容易反應(yīng)。,大的取代基的空間位阻效應(yīng)阻礙反應(yīng)。,2020/9/19,106,第3章 表面活性劑,高級鹵代烷與低級叔胺,十

50、二烷基三甲基溴化銨 -表活劑1231-Br,十六烷基三甲基溴化銨表活劑 1631-Br,Br- 溴,十八烷基三甲基氯化銨（陽離子表面活性劑1831）,2020/9/19,107,第3章 表面活性劑,二、 高級烷基叔胺與低級鹵代烷的反應(yīng),加熱,加壓,十二烷基三甲基氯化銨 DT 乳膠防粘劑,十六烷基三甲基氯化銨 CTAC 纖維柔軟劑,Cl- 氯,X-,2020/9/19,108,第3章 表面活性劑,三、 甲醛-甲酸法,莫尼鎳催化加氫,2020/9/19,109,第3章 表面活性劑,高級烷基胺與低級鹵代烷的反應(yīng),表活劑 1631,2020/9/19,110,第3章 表面活性劑,3.4.1.2含苯環(huán)的

51、季銨鹽,氯化芐,80 - 90oC 3h,十二烷基二甲基芐基氯化銨,1227 /潔爾滅/TAN,高級烷基叔胺與低級鹵代烷,一、 潔爾滅,1227是一種非氧化性殺菌劑，具有廣譜、高效的殺菌滅藻能力，并具有一定的分散、滲透作用和一定的緩蝕作用，因此廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力、紡織等行業(yè)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中用以控制循環(huán)冷卻水系統(tǒng)菌藻滋生。,2020/9/19,111,第3章 表面活性劑,新潔爾滅,低級叔胺與高級鹵代烷,性能更為優(yōu)異的殺菌劑,陽離子活性劑1227易溶于水，穩(wěn)定性良好，能耐熱、耐光、耐壓、無揮發(fā)性。但所帶離子性與陰離子表面活性劑恰好相反。所以二者不能與陰離子表面活性混在一起使用，若混合，則

52、產(chǎn)生沉淀并失去效能。,十二烷基二甲基芐基溴化銨,2020/9/19,112,第3章 表面活性劑,3.4. 1. 3 含雜原子的季銨鹽,1 含氧原子,含酰氨基的,含醚基的,2 含氮原子,3 含硫原子,特點：是親水的季銨陽離子與烷基疏水基是通過酰胺鍵、酯鍵、醚鍵或硫醚等基團相連接,C17H33C-NHCH2CH2 N+ CH3.CH3SO4-,所以又叫做間接連接型 陽離子表面活性劑。,2020/9/19,113,第3章 表面活性劑,3.4.1.3 含雜環(huán)的季銨鹽,嗎啉環(huán)、 吡啶環(huán)、 咪唑環(huán)、 哌嗪環(huán)、 喹啉環(huán),濕潤劑、洗滌劑、 殺菌劑、緩蝕劑、 纖維柔軟劑、助染色劑、抗靜電劑、 分散劑、起泡劑等,

53、2020/9/19,114,第3章 表面活性劑,椰油酰胺丙基季銨鹽合成方法,1 椰油酰胺丙基二甲基胺的合成 在裝有磁力加熱攪拌器、分水器和溫度計的三口燒瓶中，按摩爾比投入椰子油和N, N二甲基丙二胺，并加人一定量的甲苯，升溫至130150，在攪拌回流條件下反應(yīng)5h-8h(至分水器中的水量不再增加)。反應(yīng)完畢后，減壓燕餾，除去甲苯及過量的丙二胺。然后用正己烷重結(jié)晶，干燥后分別得淺黃色固體狀產(chǎn)品。 2 季銨鹽的合成 椰油胺酰胺丙基二甲基胺和季銨化試劑氯甲烷按摩爾比1:1.1投料，在一公斤反應(yīng)釜中加熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度控制在9598，時間為6h。反應(yīng)完畢后，用無水乙醇反復(fù)萃取產(chǎn)品，然后干燥得到淡黃色帶粘

54、性的固體產(chǎn)品。,2020/9/19,115,第3章 表面活性劑,表1 縮合反應(yīng)最佳的反應(yīng)條件,在考慮生產(chǎn)成本和綜合效果的前提下，可知丙二胺用量 1.2mol，反應(yīng)溫度150，反應(yīng)時間8小時為宜。,2020/9/19,116,第3章 表面活性劑,3.4. 2胺鹽型,伯、仲、叔鹽,1 長鏈伯胺鹽酸鹽,3 叔胺鹽,2 仲胺鹽,纖維柔軟劑、礦物浮選劑,Priminox 系列,酯鍵連接的Soromine 、滲透劑、勻染劑 酰胺鍵連接的 Ninol、Sapamine 纖維柔軟劑、固色劑,2020/9/19,117,第3章 表面活性劑,高級伯、仲、叔胺與酸中和便成為胺鹽 （十二烷基二甲基叔胺醋酸鹽） 應(yīng)用：

55、可在酸性介質(zhì)中作乳化、分散、潤濕劑，也用作礦物浮選劑、顏料粉末表面憎水劑。 缺點：當(dāng)溶液pH7時，胺易從水中游離析出，從而失去表面活性。,2020/9/19,118,第3章 表面活性劑,季銨鹽與胺鹽的區(qū)別: 季銨鹽是強堿的鹽，無論在酸性還是堿性溶液中均可溶解，并解離成帶正電荷的銨根離子。殺菌能力強 胺鹽為弱酸的鹽，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。無殺菌能力。,2020/9/19,119,第3章 表面活性劑,3.5 兩性表面活性劑,通常所說的兩性表面活性劑，是指由陰離子和陽離子所組成的表面活性劑。換言之，單就兩性表面活性劑結(jié)構(gòu)來講，在親水基一端既有陽離子(+)也

56、有陰離子(-)。 兩性表面活性劑的特點在于分子內(nèi)同時含有酸式和堿式親水性基團。它在酸性溶液中呈陽離子性，在堿性溶液中呈陰離子性，而在中性溶液中有類似非離子表面活性劑的性質(zhì)。 在兩性表面活性劑中，一定含有以氮原子形成的陽離子（也包括游離氨基）。陰離子多數(shù)是羧基，有時也有用磺酸基或硫酸基。,2020/9/19,120,第3章 表面活性劑,一、 兩性表面活性劑的特性,4 耐水硬性和耐高濃度電解質(zhì)性,2 可以和所有其他類型的表面活性劑復(fù)配,3 毒性低、對皮膚眼睛刺激性小,1 具有等電點： 當(dāng)PH低于等電點時，多呈陽離子性；當(dāng)PH高于等電點時，多呈陰離子性；,5 良好的生物降解性,2020/9/19,1

57、21,第3章 表面活性劑,等電點：又稱等電區(qū)或等電帶，在靜電場中，由于電荷作用，陰離子形式存在的兩性表面活性劑離子將向陽極移動，以陽離子形式存在的離子將向陰極移動。在一個狹窄的PH值范圍內(nèi)，兩性表面活性劑以內(nèi)鹽的形式存在，此時將該表面活性劑的溶液放在靜電場中時，溶液中的雙離子將不向任何方向移動，即分子內(nèi)的靜電荷為零。此時溶液的PH值被稱為該表面活性劑的等電點。,二、等電點,2020/9/19,122,第3章 表面活性劑,兩性表面活性劑的等電點,pH 4,pH = 4,pH 4,陽離子表面活性劑,陰離子表面活性劑,2020/9/19,123,第3章 表面活性劑,三、分類,CH3 | R-N+-C

58、H2COO- 甜菜堿型 | CH3,季銨型，含強堿性N原子，因此，兩性特征在很寬的范圍內(nèi)與pH無關(guān)。在等電點處不會出現(xiàn)溶解度下降的現(xiàn)象。,含弱堿性N原子，兩性特征依賴于體系的pH值。在等電點附近，出現(xiàn)最低溶解度。 只在等電點區(qū)才是真正意義上的兩性離子,按陰離子部分的親水基類型分類：羧酸鹽型、磺酸鹽型、硫酸酯鹽型、磷酸酯鹽型 按整體化學(xué)結(jié)構(gòu)分類：甜菜堿型、咪唑啉型、氨基酸型、氧化胺型。,2020/9/19,124,第3章 表面活性劑,甜菜堿型表面活性劑，加水能呈透明溶液，泡沫多去污力好?？煽闯墒莾尚员砻婊钚詣┑拇怼?最大的特點是無論是在酸性、中性或堿性都易溶于水。即使在等電點也無沉淀，且在任何

59、pH值時均可使用。,1 甜菜堿型,陰離子部分還可以是磺酸基、硫酸酯基 陽離子部分還可以是磷、硫,2020/9/19,125,第3章 表面活性劑,2 咪唑啉型,屬于甜菜堿型,具有其他表面活性劑無可比擬的溫和性質(zhì)，對皮膚、眼睛刺激極小，無過敏反應(yīng)。,多用于高檔、專用的洗發(fā)香波，而且在嬰兒用品上前景廣闊。,2020/9/19,126,第3章 表面活性劑,3 氨基酸型,特點是：對環(huán)境和生物體的安全性高，對皮膚和頭發(fā)有親和性，前景最好的是對安全性要求極高的化妝品。,2020/9/19,127,第3章 表面活性劑,4 氧化胺型,增泡、穩(wěn)泡作用明顯,復(fù)配時能降低刺激性,特點是：,2020/9/19,128,第3章 表面活性劑,1、甜菜堿型合成,長鏈烷