劉豹的化工文獻(xiàn)論文

1、焦 作 大 學(xué) 畢 業(yè) 論 文（設(shè)計）題 目： 表面活性劑 學(xué) 號： 090504229 姓 名： 劉 豹 年 級： 09級 系 別： 化工與環(huán)境工程學(xué)院 專 業(yè)： 應(yīng)用化工技術(shù) 指導(dǎo)教師：付金峰完成日期：2011 年 10 月 23 日表面活性劑.4表面活性劑的結(jié)構(gòu)4表面活性劑的分類51.陰離子表面活性劑52.陽離子表面活性劑63.兩性離子表面活性劑64.非離子表面活性劑7表面活性劑的應(yīng)用71.增溶72.乳化作用83.潤濕作用84.助懸作用85.起泡和消泡作用86.消毒、殺菌97.抗硬水性98.增粘性及增泡性99.去垢、洗滌作用9表面活性劑發(fā)展方向91.烷基磷羧酸鹽(AEC)工業(yè)化制造92.

2、新一代表面活性劑Gemini 10參考文獻(xiàn)12摘 要activator；active agent 能增加有機促進(jìn)劑的活性，使之充分發(fā)揮效能，從而減少促進(jìn)劑用量或縮短硫化時間的物質(zhì)。 活性劑一般分為無機活性劑和有機活性劑兩類。 無機活性劑主要有金屬氧化物、氫氧化物和堿式碳酸鹽等；有機活性劑主要有脂肪酸類、胺類、皂類、多元醇和氨基醇等?；钚詣﹥H以少量加入到橡膠膠料中就能提高其硫化度。關(guān)鍵詞: 脂肪酸類、金屬氧化物、氫氧化物、堿式碳酸鹽等；表面活性劑組成表面活性劑分子結(jié)構(gòu)具有兩親性：一端為親水基團，另一端為疏水基團 空氣 表面活性劑在水中分子排列吸附性溶液中的正吸附：增加潤濕性、乳化性、起泡性； 固

3、體表面的吸附：非極性固體表面單層吸附; 極性固體表面可發(fā)生多層吸附;表面活性劑的結(jié)構(gòu)表面活性劑多為長鏈的有機化合物，分子結(jié)構(gòu)具有兩親性。 非極性烴鏈：8個碳原子以上烴鏈 極性基團：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。 如脂肪酸鈉（RCOONa），期中R為親油基，COONa為親水基表面活性劑的分類表面活性劑的分類方法很多，根據(jù)疏水基結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類，分直鏈、支鏈、芳香鏈、含氟長鏈等；根據(jù)親水基進(jìn)行分類，分為羧酸鹽、硫酸鹽、季銨鹽、PEO衍生物、內(nèi)酯等；有些研究者根據(jù)其分子構(gòu)成的離子性分成離子型、非離子型等，還有根據(jù)其水溶性、化學(xué)結(jié)構(gòu)特征、原料來源等各種分類方法。但是眾多分

4、類方法都有其局限性，很難將表面活性劑合適定位，并在概念內(nèi)涵上不發(fā)生重疊。 人們一般都認(rèn)為按照它的化學(xué)結(jié)構(gòu)來分比較合適。即當(dāng)表面活性劑溶解于水后，根據(jù)是否生成離子及其電性，分為離子型表面活性劑和非離子型表面活性劑。 按極性基團的解離性質(zhì)分類 1、陰離子表面活性劑 ：硬脂酸，十二烷基苯磺酸鈉 2、陽離子表面活性劑：季銨化物 3、兩性離子表面活性劑：卵磷脂，氨基酸型，甜菜堿型 4、非離子表面活性劑： 脂肪酸甘油酯，脂肪酸山梨坦（司盤），聚山梨酯（吐溫）陰離子表面活性劑1、肥皂類 (R-COO )n Mn+   表面活性劑肥皂 2、硫酸化物 RO-SO3-M 主要是硫酸化油和高級脂

5、肪醇硫酸酯類。脂肪烴鏈R在1218個碳之間。 硫酸化油的代表是硫酸化蓖麻油，俗稱土耳其紅油。 高級脂肪醇硫酸酯類有十二烷基硫酸鈉（SDS、月桂醇硫酸鈉） 乳化性很強，且較穩(wěn)定，較耐酸和鈣、鎂鹽。在藥劑學(xué)上可與一些高分子陽離子藥物產(chǎn)生沉淀，對粘膜有一定刺激性，用作外用軟膏的乳化劑，也用于片劑等固體制劑的潤濕或增溶。 3、磺酸化物 R-SO3 - M 屬于這類的有脂肪族磺酸化物、烷基芳基磺酸化物和烷基萘磺酸化物。它們的水溶性和耐酸耐鈣、鎂鹽性比硫酸化物稍差，但在酸性溶液中不易水解。 常用品種有：二辛基琥珀酸磺酸鈉（阿洛索-OT），十二烷基苯磺酸鈉，甘膽酸鈉 陽離子表面活性劑該類表面活性劑起作用的部

6、分是陽離子，因此稱為陽性皂。其分子結(jié)構(gòu)主要部分是一個五價氮原子，所以也稱為季銨化合物。其特點是水溶性大，在酸性與堿性溶液中較穩(wěn)定，具有良好的表面活性作用和殺菌作用。 常用品種有苯扎氯銨(潔爾滅)和苯扎溴銨(新潔爾滅)等。 兩性離子表面活性劑這類表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)中同時具有正、負(fù)電荷基團，在不同pH值介質(zhì)中可表現(xiàn)出陽離子或陰離子表面活性劑的性質(zhì)。 1、卵磷脂：是制備注射用乳劑及脂質(zhì)微粒制劑的主要輔料 2、氨基酸型和甜菜堿型： 氨基酸型：R-NH+2-CH2CH2COO 甜菜堿型：R-N+(CH3)2-COO。 在堿性水溶液中呈陰離子表面活性劑的性質(zhì)，具有很好的起泡、去污作用；在酸性溶液中則呈陽

7、離子表面活性劑的性質(zhì)，具有很強的殺菌能力。 非離子表面活性劑1.脂肪酸甘油酯： 單硬脂酸甘油酯； HLB為34，主要用作W/O型乳劑輔助乳化劑。 2.多元醇 蔗糖酯：HLB（513）O/W乳化劑、分散劑 脂肪酸山梨坦（Span） ：W/O乳化劑 聚山梨酯（Tween） ： O/W乳化劑 3.聚氧乙烯型：Myrij(賣澤類，長鏈脂肪酸酯）;Brij （脂肪醇酯） 4.聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物： Poloxamer 能耐受熱壓滅菌和低溫冰凍,靜脈乳劑的乳化劑 表面活性劑的應(yīng)用表面活性劑由于具有潤濕或抗粘、乳化或破乳、起泡或消泡以及增溶、分散、洗滌、防腐、抗靜電等一系列物理化學(xué)作用及相應(yīng)的實際應(yīng)用，

8、成為一類靈活多樣、用途廣泛的精細(xì)化工產(chǎn)品。表面活性劑除了在日常生活中作為洗滌劑，其他應(yīng)用幾乎可以覆蓋所有的精細(xì)化工領(lǐng)域。 1.增溶要求：C>CMC （ HLB1318） 臨界膠束濃度（CMC）：表面活性劑分子締合形成膠束的最低濃度。當(dāng)其濃度高于CMC值時，表面活性劑的排列成球狀、棒狀、束狀、層狀/板狀等結(jié)構(gòu)。 增溶體系為熱力學(xué)平衡體系； CMC越低、締合數(shù)越大，增溶量（MAC）就越高； 溫度對增溶的影響：溫度影響膠束的形成，影響增溶質(zhì)的溶解，影響表面活性劑的溶解度 Krafft點：離子型表面活性劑的溶解度隨溫度增加而急劇增大這一溫度稱為Krafft點， Krafft點越高，其臨界膠束濃度

9、越小 曇點：對于聚氧乙烯型非離子表面活性劑，溫度升高到一定程度時，溶解度急劇下降并析出，溶液出現(xiàn)混濁，這一現(xiàn)象稱為起曇，此溫度稱為曇點。在聚氧乙烯鏈相同時，碳?xì)滏溤介L，濁點越低；在碳?xì)滏溝嗤瑫r，聚氧乙烯鏈越長則濁點越高。 2.乳化作用親水親油平衡值（HLB）：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。根據(jù)經(jīng)驗，將表面活性劑的HLB值范圍限定在0-40，非離子型的HLB值在0-20。 混合加和性：HLB=（HLBa Wa+HLBb /Wb） / （Wa+Wb） 理論計算：HLB=（親水基團HLB值）+（親油基團HLB）-7 HLB：3-8 W /O型乳化劑：Tween；一價皂 HLB：

10、8-16 O/W型乳化劑：Span；二價皂 3.潤濕作用要求：HLB：7-9。 使用表面活性劑可以控制液、固之間的潤濕程度。農(nóng)藥行業(yè)中在粒劑及供噴粉用的粉劑中，有的也含有一定量的表面活性劑，其目的是為了提高藥劑在受藥表面的附著性和沉積量，提高有效成分在有水分條件下的釋放速度和擴展面積，提高防病、治病效果。 在化妝品行業(yè)中，做為乳化劑是乳霜、乳液、潔面、卸妝等護膚產(chǎn)品中不可或缺的成分。 4.助懸作用在農(nóng)藥行業(yè)，可濕性粉劑、乳油及濃乳劑都需要有一定量的表面活性劑，如可濕性粉劑中原藥多為有機化合物，具有憎水性，只有在表面活性劑存在的條件下，降低水的表面張力，藥粒才有可能被水所潤濕，形成水懸液； 5.

11、起泡和消泡作用表面活性劑在醫(yī)藥行業(yè)也有廣泛應(yīng)用。在藥劑中，一些揮發(fā)油脂溶性纖維素、甾體激素等許多難溶性藥物利用表面活性劑的增溶作用可形成透明溶液及增加濃度；藥劑制備過程中，它是不可缺少的乳化劑、潤濕劑、助懸劑、起泡劑和消泡劑等。 6.消毒、殺菌在醫(yī)藥行業(yè)中可作為殺菌劑和消毒劑使用，其殺菌和消毒作用歸結(jié)于它們與細(xì)菌生物膜蛋白質(zhì)的強烈相互作用使之變性或失去功能，這些消毒劑在水中都有比較大的溶解度，根據(jù)使用濃度，可用于手術(shù)前皮膚消毒、傷口或粘膜消毒、器械消毒和環(huán)境消毒； 7.抗硬水性甜菜堿表面活性劑對鈣、鎂離子均表現(xiàn)出非常好的穩(wěn)定性，即自身對鈣、鎂硬離子的耐受能力以及對鈣皂的分散力。在使用過程中防止

12、鈣皂的沉淀，提高使用效果。 8.增粘性及增泡性表面活性劑有對改變?nèi)芤后w系的作用，增大粘度變稠或增大體系的泡沫，在一些特除的清洗、開采行業(yè)有廣泛的應(yīng)用。 9.去垢、洗滌作用去除油脂污垢是一個比較復(fù)雜的過程，它與上面提到的潤濕、起泡等作用均有關(guān)。 最后要說明的是，表面活性劑起作用，并不單單是因為某一方面的作用，很多情況下是多種因素共同作用。如在造紙工業(yè)中可以用作蒸煮劑、廢紙脫墨劑、施膠劑、樹脂障礙控制劑、消泡劑、柔軟劑、抗靜電劑、阻垢劑、軟化劑、除油劑、殺菌滅藻劑、緩蝕劑等。表面活性劑發(fā)展方向1.烷基磷羧酸鹽(AEC)工業(yè)化制造隨著科技飛速發(fā)展和現(xiàn)代文盟的不斷進(jìn)步，人們對表面活性劑使用要求也越來越

13、高，即溫和、易生物降解和多功能性，強調(diào)使用安全、生態(tài)保護和提高效率。烷基醇醚羧酸鹽(AEC)是8O年代以來，發(fā)達(dá)國家積極研究開發(fā)的優(yōu)質(zhì)表面活性劑熱點品種，它與烷基多苷和醇醚磷酸單酯同被稱為“表面活性劑90年代的綠色品種”。 烷基醚羧酸鹽的生產(chǎn)。一般采用以脂肪醇或烷基酚為原料，經(jīng)乙氧基化和羧甲基化，制備AEC和APEC。烷基醚羧酸鹽在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與皂類似，在疏水基和親水基之間，嵌入一定加成數(shù)環(huán)氧乙烷，從而使其兼有陰離子和非離子表面活性劑中許多優(yōu)良性能，成為多功能性品種。它在金屬加工用方面，效果比相應(yīng)的醇(酚)醚表面活性劑更好，它具有： (1)對皮膚和眼的刺激性很小。 (2)清洗性能，受pH值和溫度

14、影響較小。 (3)對酸、堿、氯較為穩(wěn)定。 (4)生物降解性能優(yōu)異。    圖1 表面活性劑結(jié)構(gòu)示意圖烷基醚羧酸鹽國內(nèi)的應(yīng)用市場還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家，隨著環(huán)保意識的不斷加強和人民物質(zhì)文化水平的不斷提高，這類集溫和、易生物降解和多功能性于一身的表面活性劑，在金屬加工領(lǐng)域內(nèi)，將發(fā)揮更大作用。 2.新一代表面活性劑Gemini目前已經(jīng)合成的低聚表面活性劑有二聚體、三聚體和四聚體等，其中最引人注目的是二聚體，結(jié)構(gòu)示意圖見圖1，二聚表面活性劑最早被合成于1971年4-5，后因其結(jié)構(gòu)上的特點而被形象地命名為Gemini(英文是雙子星之意)表面活性劑。 表面活性劑Gemini(或稱dime

15、ric)是由兩個單鏈單頭基普通表面活性劑在離子頭基處通過化學(xué)鍵聯(lián)接而成，因而阻抑了表面活性劑有序聚集過程中的頭基分離力，極大地提高了表面活性。與當(dāng)前為提高表面活性而進(jìn)行的大量嘗試，如添加鹽類、提高溫度或?qū)㈥庪x子表面活性劑與陰離子表面活性劑混合相比較，Gemini表面活性劑是概念上的突破，因而被譽為新一代的表面括性劑。 在Gemini表面活性劑中，兩個離子頭基是靠聯(lián)接基團通過化學(xué)鍵而連接的，由此造成了兩個表面活性劑單體離子相當(dāng)緊密的連接，致使其碳?xì)滏滈g更容易產(chǎn)生強相互作用，即加強了碳?xì)滏渾柕氖杷Y(jié)合力，而且離子頭基間的排斥傾向受制于化學(xué)鍵力而被大大削弱，這就是Gemlrd表面活性劑和單鏈單頭基表

16、面括性劑相比較，具有高表面括性的根本原因。另一方面。在兩個離子頭基問的化學(xué)鍵聯(lián)接不破壞其親水性，從而為高表面活性的Cmini表面活性劑的廣泛應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。通過化學(xué)鍵聯(lián)接方法提高表面活性和以往通常應(yīng)用的物理方法不同，在概念上是一個突破。    圖2 炔醇類Gemini表面活性劑Genfini表面活性劑的優(yōu)良性質(zhì)： 實驗表明，在保持每個親水基團聯(lián)接的碳原子數(shù)相等條件下，與單烷烴鏈和單離子頭基組成的普通表面活性劑相比，離子型Gemini表面活性劑具有如下特征性質(zhì)： (1)更易吸附在氣液表面，從而更有效地降低水溶液表面張力。 (2)更易聚集生成膠團。 (3)Gemini降低水溶液表面張力的傾向遠(yuǎn)大于聚集生成膠團的傾向，降低水溶液表面張力的效率是相當(dāng)突出的。 (4)具有很低的Krat相轉(zhuǎn)移點。 (5)對水溶液表面張力的降低能力和降低效率而言，Gemini和普通表面活性劑尤其是和非離子表面活性劑的復(fù)配能產(chǎn)生更大的協(xié)同效應(yīng)。 (6)具有良好的鈣皂分散性質(zhì)。 (7)在很多場臺，是優(yōu)良的潤濕劑。 從理論上講，在極性頭基區(qū)的化學(xué)鍵臺阻抑了原先單鏈單頭基表面活性荊彼此頭基之間的分離力，因而必定增強碳鏈之間的結(jié)臺。實驗證明這是提高表面活性的一個重要突破，