表面活性劑的類型2

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第二章表面活性劑的類型Chap.2

CategoryofSurfactant22.1.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(了解)主要內容32.1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Example：4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量最大、應用最廣的是磺酸鹽、其次是硫酸鹽。3.用途

羧酸鹽型：R—COOM

磺酸鹽型：R—C6H4—SO3M

硫酸酯鹽：R—OSO3M

磷酸鹽型：R—OPO3M22.分類5

這類表面活性劑是以羧基為親水基。2.1.1羧酸鹽型性質分類（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：6

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、高價金屬皂和有機堿皂。用途:7（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8（3）多羧酸為原料如：(n=12～16)等，在膠片生產中用作潤濕劑。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，常用作乳化劑。9

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中。（4）松香酸為原料松香的主要成分是松香酸：102）皂類表面活性劑的性質（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。11

堿金屬皂類的表面活性起始于C8的脂肪酸鹽，隨著脂肪酸鹽的碳鏈增長，降低表面張力的能力逐漸增強，超過C18者能力下降；（2）皂類表面活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)3<N+H3(C2H4OH)

不飽和酸鹽的表面活性一般比飽和酸鹽的大。12

其碳鏈短些的、泡沫易于形成，如C10～C12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。13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)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。14C16～C18的飽和酸皂在80℃～90℃時的去污性能最好；不飽和酸皂如油酸皂在20℃～50℃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15

由于它與硬水中的Ca2+、Mg2+離子反應生成不溶于水，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。

肥皂不宜在酸性環(huán)境中使用的原因：16

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用于各個領域：

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。Example3:17羧酸鹽表面活性劑，能使油層和地層水的界面張力達到10-3mN/m～10-4mN/m，可以用作提高原油采收率的驅油劑、降粘劑。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乳化劑。妥爾油堿土金屬皂也可用作配制W/O型乳化泥漿，脂肪酸皂和環(huán)烷酸皂也曾用作原油破乳等方面。

在石油工業(yè)中的應用18通過脂肪酰氯與肌氨酸反應得到的表面活性劑，商品名為“medialan”。美國DOW公司以商品名“Hamposyl”生產;

德國Hoechat公司以商品名“medialan”生產;Albright＆Wilson公司于1999年開始以商品名“EmpigenRSLA”生產。2.疏水基通過中間鍵與羧基連接的表面活性劑1）梅迪蘭19

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20d.具有低毒、低刺激性和生物降解性好等特點；（2）梅迪蘭的性質和用途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，能與陽離子表面活性劑形成透明溶液，不產生對抗性沉淀，且保留了陽離子表面活性劑的特性；e.應用:洗滌劑、化妝品、食品飲料、金屬加工、石油開采、礦物浮選、農藥調配和生物醫(yī)藥等十多個行業(yè)中21用油酰氯與水解蛋白(多肽)縮合所得產品，其商品名稱1ameponA(雷米幫A，又名613洗滌劑2)雷米幫（1amepon）22第一步用三氯化磷對油酸進行?；磻?。

3C17H35COOH+PCl3→3C17H35COCl第二步將氨基酸與油酰氯通過縮合反應而合成油酰氨基酸鈉：

3C17H35COCl+H2NR1(CONHR2)xCOOH+2NaOH→3C17H35CONHR1(CONHR2)xCOONa（1）雷米幫的合成23.性質：這種表面活性劑在堿性和中性溶液中穩(wěn)定，pH<5時則有沉淀析出。雷米幫A乳化能力強，每22份雷米幫A可乳化1000份植物油，是良好的乳化劑。它在堿性介質中有優(yōu)良的去污力和良好的鈣分散力。它的吸濕性強，不適合制成粉狀產品，通常是黃褐色的粘稠液體，活性物含量在32％～40％。（2）雷米幫的性質與用途24用途該產品多用于毛紡、絲綢、合成纖維的印染工業(yè)，作為洗滌劑、乳化劑、擴散劑等。也可以用于制革業(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)為原料制成的產品其多肽部分與頭發(fā)的蛋白質化學結構相似，適合作洗發(fā)護發(fā)香波。也很適合洗滌蛋白質類纖維如毛絲織品，洗后柔軟有光澤并富于彈性252.1.2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：26

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量最大、應用最廣的一類。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）27（1）磺化

R-ArH+H2SO4→R-ArSO3H+H2OR-ArH+SO3→R-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，酸液利用率低、磺化效率不高；而SO3磺化是以化學計量與烷基芳烴反應，無廢酸生成，利用率高，加之SO3來源豐富成本較低。

28（2）中和

除用NaOH中和烷基芳基磺酸外。還可以根據(jù)不同的用途改用氨(或胺)、或Ca(OH)2、Ba(OH)2中和生成相應的烷基芳基磺酸鹽。R-ArSO3H+NaOH→R-ArSO3Na+H2O29在硬水中不與鈣、鎂離子形成沉淀，其去污力強，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30烷基苯磺酸鈉鹽是應用最廣泛的工業(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)泡劑和高效驅油劑。3）烷基苯磺酸鹽表面活性劑的用途31烷基磺酸鹽通式為RSO3M，R為C3～C20的烷基。烷基鏈長平均碳數(shù)為C15～C16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32主要生產方法：磺氯化法、磺氧化法1）烷基磺酸鹽表面活性劑的合成

在德國首先實現(xiàn)的，在特殊反應器中于紫外線照射下烷烴經氯磺化反應制得。33磺氧化法二氧化硫和氧與烷烴反應制取烷基磺酸鹽本法不需要氯氣，副產物少，可以簡化純化工藝，降低成本。342）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。

35烷基磺酸鹽具有較高的潤濕、起泡和乳化能力，去污作用也較強。制成合成洗滌劑，其性質與烷基苯磺酸鹽洗滌劑性質相似，但它的毒性較低，對皮膚的刺激性也較低，而且生物降解速率高。烷基磺酸鹽還常應用于石油、紡織、合成橡膠等領域。3）烷基磺酸鹽表面活性劑的用途36

盡管人們在烯基磺酸鹽的工藝、性質、配方等方面作了不少研究開發(fā)工作，迄今為止其商業(yè)意義仍然有限，產量也不高。

3.α-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。石油磺酸鹽是各種磺酸鹽的混合物，主要成分為復雜的烷基苯磺酸鹽和烷基萘磺酸鹽。其次則為脂肪烴的磺酸鹽和環(huán)烴的磺酸鹽及其氧化物等，實際應用的石油磺酸鹽大都為油溶性的，其平均相對分子質量為400～580。37ROSO3M，M為堿金屬，或NH4+或有機胺鹽。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C8～C18的烷基，C12～C14的通常是硫酸化最理想的醇。脂肪醇硫酸脂鹽的化學通式為：38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硫酸化反應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.nSO3）→ROSO3HROH+ClSO3H→ROSO3H+HClROSO3H+NaOH→ROSO3NaROH+H2NSO3H→ROSO3NH439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，在配制餐具洗滌液、香波、地毯和室內裝飾品清潔劑、硬表面清潔劑等洗滌制品時，硫酸酯鹽類表面活性劑是必不可少的組分之一；此外還可以用作牙膏發(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和用途40特點磷酸是三元無機酸，與脂肪醇反應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，酸性磷酸酯不經中和直接使用，pH值通常在1.5～2.5，接觸皮膚有刺激性。在日用化學品中作為表面活性劑使用的是將酸性磷酸酯用適當?shù)膲A中和的磷酸酯鹽類。正構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41由高級醇或聚氧乙烯化的高級醇與磷酸化劑反應，然后用堿中和而得。常用的磷酸化劑有五氧化二磷、聚磷酸、氧化三氯化磷、三氯化磷等，但主要是五氧化二磷和聚磷酸。常用的堿是氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨、單乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺。1.磷酸酯類表面活性劑的合成42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

①磷酸酯的溶解度43單酯比雙酯高，正構碳鏈的磷酸酯高于異構碳鏈的磷酸酯，并隨烷基碳鏈的增加其表面張力下降。②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。③作用抗靜電磷酸酯具有較好的生物降解性。④生物降解44在紡織工業(yè)中：用于配制合成纖維油劑，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:用于生產護膚品，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，特別由于它易溶于有機溶劑，故可與溶劑配合，用作干洗洗滌劑。在農藥工業(yè)中:用作農藥乳化劑、肥料乳化劑。在造紙工業(yè)中，可用作廢紙脫墨劑、涂料紙的涂層液的分散穩(wěn)定劑。在化學工業(yè)中，用作乳液聚合用乳化劑。短烷基鏈產品可作助溶劑。3.磷酸酯類表面活性劑的應用45

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。46

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47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構分為:48

胺鹽為伯胺、仲胺或叔胺與酸的反應物，

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）49（1）胺鹽類表面活性劑的合成催化劑RCOOH+NH3→RCONH2→RCNRCH2NH2RCH2NH2+HCl→RNH2HCl第一步：脂肪胺的制備第二步：中和50

用途：簡單有機胺的鹽酸鹽或醋酸鹽可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與用途性質：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。51季銨鹽類表面活性劑：R-N＋(CH3)3X-疏水基直接連在氮原子上的季銨鹽是結構簡單，是應用最廣泛的一類陽離子表面活性劑。根據(jù)結構分為：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52①制備烷基季胺鹽

（1）季銨鹽類表面活性劑的合成以鹵代烴、甲醇、氯化芐或以硫酸二酯對叔胺進行烷基化反應可制得相應的季銨鹽。53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，季銨離子都無變化。季銨鹽溶液有很強的殺菌能力，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個離子化的氮原子是其重要標志，被廣泛用作織物調理劑、衣料柔軟劑、殺劑、植物生長促進劑等。（2）季銨鹽類表面活性劑的性質和用途541）吡啶鹽鹵代烷與吡啶或甲基吡啶反應，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55①用長鏈伯胺和雙(2-氯乙基)醚反應生成N-烷基嗎啉；2）嗎啉鹽②N-烷基嗎啉同低碳氯代烷進行烷基化反應。56①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57

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。②烷基化58定義：兩性表面活性劑(AmphotericSurfactants)是指同時攜帶正負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。59

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

在強酸中等電點在強堿中（顯陽離子性質）（顯兩性）（顯陰離子性質）601.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61

咪唑啉表面活性劑的合成屬于熱聚反應，即由脂肪酸、多胺進行縮合反應，反應過程分為兩步：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)狀咪唑啉必須經過季氨烷基化，引入陰離子，才能生成兩性咪唑啉。62羧基咪唑啉：引入羧基的反應中，應用最廣的烷基化試劑是氯乙酸鈉：63磺酸咪唑啉：咪唑啉與3-氯-2-羥基丙磺酸反應：磷酸咪唑啉：咪唑啉與磷酸酯氯化物反應64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，發(fā)泡性和泡沫穩(wěn)定性很好；兩性咪唑啉與聚合陽離子表面活性劑和調理劑的兼容性好。2）咪唑啉型兩性表面活性劑的性質65兩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、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，依結構不同可有高泡性或低泡性、對酸對堿均穩(wěn)定，在廣泛的pH范圍內能與多種清洗劑組分相容，因而兩性咪唑啉表面活性劑在清洗劑配方中有廣泛的應用。特別是與非離子表面活性劑復配，可配制對合成纖維油性污垢有良好去除力的洗滌劑，也可以配制干洗劑，洗滌呢絨、羊毛等高級衣物。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66具有較長烷基鏈的兩性咪唑啉衍生物可用于柔軟劑，改善纖維手感，它還具有潤滑性，抗靜電性能，可作纖維柔軟劑和紡織工藝助劑及抗靜電劑，應用于多種工業(yè)領域。此外，人們還在不斷開發(fā)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的應用，另外，咪唑啉型還應用在石油工業(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672.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68采用烷基二甲基叔胺與鹵代乙酸鹽反應制得：2.甜菜堿型兩性表面活性劑羧酸甜菜堿

69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：70由于磺化丙烷的治癌作用，現(xiàn)常用氯代丙烯與叔胺反應，再用亞硫酸氫鈉引入磺酸基。712）甜菜堿型兩性表面活性劑的性質羧基離子的甜菜堿與強酸形成外部鹽，這些鹽可用作為分離或凈化手段；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；羧基甜菜堿和磺基甜菜堿二者在強電解質溶液中均具有良好的溶解性，對硬水不敏感。72表面活性甜菜堿也不象外部的季銨鹽一樣，它們與陰離子表面活性劑有兼容性。

表面活性甜菜堿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。甜菜堿通常亦廣泛的pH范圍內有優(yōu)異的水溶性。73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。74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?；腔鸩藟A與陰離子表面活性劑復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并顯示良好的頭發(fā)調理性質。兩性甜菜堿表面活性劑還可以和聚合物混合復配用于催化載體制備的模板劑。B洗滌助劑C新材料制備75分子結構中同時帶有氨基和羧基（或磺酸基、硫酸基等），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α-氨基乙酸型和β-氨基丙酸型為主，特別是β-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76（1）丙烯酸甲酯法采用等摩爾的十二烷胺和丙烯酸甲酯反應，然后再用等摩爾的氫氧化鈉水解，即可制得N-十二烷基-β-氨基丙酸鈉：

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，丙內酯法等。77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78c.N-烷基氨丙基磺酸鹽與1，3-丙撐基亞磺酸內酯2)氨基磺酸系的合成RNH2+BrCH2CH2SO3Na→RNH-CH2CH2SO3Ha.由伯胺和溴乙基磺酸鈉b.脂肪胺(伯膠)和1，3-丙撐基亞磺酸內酯79它的刺激性小，生物降解性好，具有防腐、防蝕作用。在強堿溶液中，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、抗靜電劑等應用。3)氨基酸類表面活性劑的性質與應用804.卵磷脂1844年，法國化學家Gobly首先從雞蛋中分離出一種黃色油狀物質，將其命名為卵磷脂。卵膦酯是在所有的生物有機體中都能找到的天然的兩性表面活性劑。卵磷脂最大的工業(yè)生產來源是大豆油生產過程中的副產物。卵磷脂是一種天然的兩性表面活性劑，化學名稱為磷脂酰膽堿(PC)。卵磷脂量少且價格昂貴，因此只限于在醫(yī)藥中應用卵磷脂的作用調節(jié)血脂，防治動脈硬化。保護肝臟。健腦益智。改善亞健康狀態(tài)。延緩衰老，美容養(yǎng)顏。81“第三營養(yǎng)素”82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）卵磷脂的結構式中，R1和R2是C14～C20的飽和或不飽和脂肪羧酸鏈；

X的不同構成了不同的磷脂.83

表2-1X和對應的磷脂-X中文名稱英文名稱-CH2-CH2N(CH3)磷脂酰膽堿（卵磷脂）PC-CHNH3磷脂酰乙醇胺PE-C6H2(OH)3磷脂酰肌醇PI-H磷脂酸PA84（1）卵磷脂的粗提

新鮮大豆油腳用旋轉蒸發(fā)器進行脫水丙酮脫油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3次減壓蒸餾微黃色蠟狀卵磷脂。（2）卵磷脂的提純?yōu)榱说玫郊兌雀叩穆蚜字?，必須對得到的粗產品進行提純精制。

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85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、化妝品領域應用十分廣泛。此外，卵磷脂還可用于造紙、橡膠、皮革、涂料、磁帶、石油等行業(yè)，作為潤濕劑、乳化劑和分散劑等。3）卵磷脂的應用86定義：這種表面活性劑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，所以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品，大部分呈液態(tài)或漿狀，這是與離子表面活性劑不同之處。2.4非離子表面活性劑87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88當EO數(shù)目較多時，整個分子就變成了水溶性的了，結合的氧乙烯基越多，水溶性越好。如果適當?shù)乜刂蒲跻蚁┗L度，就可以合成由油溶性（EO在5mol以下）到水溶性（EO在10mol以上）的各種非離子表面活性劑。2.4.1聚氧乙烯型非離子表面活性劑89

這類表面活性劑穩(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。制造此類產品的長鏈脂肪醇有椰子油還原醇(主要成分為C12醇)、月桂醇、十六醇、油醇及鯨蠟醇等。1平平加（Peregal）化學成分:脂肪醇聚氧乙烯醚R＝C8～18，n=1～45特點：90化學成分:烷基苯酚聚氧乙烯醚

2.OP型表面活性劑R＝C8～12，n=1～15當n=8～10，其水溶液的表面張力最低，潤濕力最強。烷基酚聚氧乙烯醚的化學性質很穩(wěn)定。913脂肪酸聚氧乙烯醚R=C12～18分子中含有酯基，在酸、堿性熱溶液中易水解，不如親油基與親水基以醚鍵結合的表面活性劑。起泡性、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。92R＝C12～18，m和n不一定，通常不相等4.脂肪胺聚氧乙烯醚環(huán)氧乙烷與烷基胺起加成反應，能生成2種反應產物93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，此類表面活性劑常用作染色助劑，也常用于人造絲生產中以增強再生纖維坤的強度，還可保持噴絲孔的清潔，防止污垢沉積。942.4.2多元醇表面活性劑脂肪酸與多元醇生成的多元醇部分酯。.95特點：其親水性是由部分末酯化的游離羥基提供的。為提高其親水性，將多元醇部分酯環(huán)氧乙烷化，生成的化合物也是一類非離子表面活性劑。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，應用：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。

.96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)

97

應用：

“乳化劑T”系列產品。食品工業(yè)和醫(yī)藥工業(yè)。2.吐溫（Tween）型98一類較新的非離子表面活性劑，其中經常應用的是由環(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，可以通過調節(jié)聚氧丙烯和聚氧乙烯比例加以控制；這類產品，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，所以產品品種繁多；按其聚合方式可分為整嵌、雜嵌、全嵌三種類型。2.4.4聚醚（嵌段聚合物）992.4.5非離子表面活性劑的性質和應用

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。100濁點產生的機理由于醚基或酯基與水的結合是氫鍵結合。該結合力相弱。溫度升高，水分子的熱運動增加，水分子的熱運動導致醚基與水分子結合的氫鍵斷裂，發(fā)生脫水作用，表面活性劑成為另一相析出，從而產生渾濁。非離子表面活性劑的析出對洗滌過程有重要的影響，在高溫下表面活性劑析出，覆蓋在織物上，使織物上的油脂性污垢得到溶解，溫度降低后，表面活性劑與水重新結合，將油污攜帶到洗滌掖中，被清洗除去。101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，臨界膠團濃度亦低于離子型表面活性劑，膠團聚集數(shù)大，增溶作用強，并具有良好的乳化能力和洗滌作用。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。非離子型表面活性劑大多具有良好的乳化、潤濕、滲透性能及起泡、洗滌、穩(wěn)泡、抗靜電等作用、且無毒。性質102應用：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用。1032.5特種表面活性劑定義：

一般表面活性劑的疏水基是碳氫烴基(分子中還可含有O，N，S，C1，Br，I等元素)，這種常用的表面活性劑稱為碳氫表面活性劑或普通表面活性劑。如果在分子中除了上面這些元素外，還含有F，Si，B等元素，則稱為特種表面活性劑。1042.5.1含氟表面活性劑

定義：將碳氫表面活性劑分子碳氫鏈中的氫原子部分或全部用氟原子取代，就成為碳氟表面活性劑，或稱氟表面活性劑。碳氟表面活性劑是特種表面活性劑中最重要的品種，有很多碳氫表面活性劑不可替代的重要用途。這類表面活性劑的親油基是CF鏈。例如：CF3CF2CF2CF2CF2CF2CF2COOK1051.含氟表面活性劑的性質

“三高”、“兩憎”，

高表面活性高耐熱穩(wěn)定性高化學穩(wěn)定性含氟烴基既憎水又憎油1062.含氟表面活性劑的應用

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。廣泛應用于消防、紡織、皮革、造紙、選礦、農藥、化工等各個領域，顯示強大的生命力。1072.5.2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。1081.硅表面活性劑有下列特性①很高的表面活性，其表面活性僅次于氟表面活性劑，水溶液的最低表面張力可降至大約20mN／m，而典型的碳氫表面活性劑為30mN／m左右②在水溶液和非水體系都有表面活性；③對低能表面有優(yōu)異的潤濕能力；④具有優(yōu)異的消泡能力，是一類性能優(yōu)異的消泡劑；109⑤通常有很高的熱穩(wěn)定性；⑥它們是無毒的，不會刺激皮膚。因而可適用于藥物和化裝品；⑦它們由不同的化學方法制備，可以產生不同類型的分子結構，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。1102.6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。廣義上，凡是能夠改變界面性能的大分子物質皆可稱為高分子表面活性劑。1112.6.1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高分子表面活性劑合成的高分子表面活性劑1121.天然高分子及改性產物

天然高分子表面活性劑是從動植物分離、精制而制得的兩親性水溶性高分子。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吸水作用可作為吸水劑和膠體保護劑。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。1132.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過化學改性而制得。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。1141）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1152）陰離子型高分子表面活性劑

陰離子高分子表面活性劑應用廣泛，這類表面活性劑在水中溶解時，隨溶液的pH不同，其游離狀態(tài)不同，它的溶解度和溶液的粘度也有所變化。例如，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pH增大時，離解度增大，陰離子之間的排斥作用增強，分子體積變大，粘度升高；pH進一步增加到堿性時，聚合體的陰離子吸引聚陽離子，導致陰離子間排斥力減小，分子發(fā)生卷縮，粘度降低.116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3000～l0000可用作水介質中顏料的分散劑及水性墨，水性涂料中的分散劑和流型改進劑

1173）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。118性質和用途季銨化后的產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。1194）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C1CH2COOH反應，即得具有高表面活性的兩性高分子表面活性劑。1202.6.2高分子表面活性劑的性質及用途①降低表面張力的能力較小，多數(shù)不形成膠束；②由于相對分子質量高，故滲透力弱；③起泡性差，但形成的泡沫穩(wěn)定；④乳化力好；⑤分散力或凝聚力優(yōu)良；⑥多數(shù)低毒。高分子表面活性劑一般具有以下特征：121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的特性，可作顏料、油墨、涂料等的流動性改進劑，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。應用：1222.7兩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。1232.7.1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)接基團通過化學鍵連接在一起構成的，分子的形狀如同“連體的孿生嬰兒”。

124①聯(lián)接基團直接連接在兩個親水基上；②聯(lián)接基團在非?？拷H水基的地方連兩條疏水基。類型類型一類型二125如果聯(lián)接基離得較遠，分子性質與普通的Gemini分子相去甚遠，這樣的分子應稱具有支鏈的Bola分子與傳統(tǒng)的表面活性劑相比，孿連表面活性劑具有很高的表面活性(cmc和C20值很低)，其水溶液具有特殊的相行為和流變性，而且其形成的分子有序組合體具有一些特殊的性質和功能。特點：1261.孿連表面活性劑的結構類型

陽離子孿連表面活性劑分為：

季銨鹽型、吡啶鹽型、胍基型；陰離子型孿連表面活性劑分為

磷酸鹽、硫酸鹽、磺酸鹽型及羧酸鹽型；非離子型孿連表面活性劑

聚氧乙烯型和糖基型（糖基既有直鏈型的，又有環(huán)型的）。1272.孿連表面活性劑的性質

與傳統(tǒng)的表面活性劑相比，孿連表面活性劑具有很高的表面活性。用短聯(lián)接基團連接的Gemini表面活性劑，在相當?shù)偷臐舛葧r其水溶液有很高的粘度，而相應的傳統(tǒng)表面活性劑則是低粘度；Gemini表面活性劑的聚集數(shù)目通常不超過傳統(tǒng)表面活性劑的聚集數(shù)目（聚集數(shù)目是膠束的大?。?。因此Gemini表面活性劑具有更加優(yōu)良的物理化學性質，

如：降低水溶液表面張力的能力和效率更加突出；具有較高的表面活性，很低的krafft點；良好的Ca皂分散力、潤濕能力、泡沫穩(wěn)定性、增溶能力、抗菌能力和洗滌能力等。1283.Geminis應用vanderVoort等通過控制陽離子Geminis(Cn-S-Cn.2Br-)