第五章表面活性劑

第五章表面活性劑12345678眼影910指甲油11香水12冰淇淋是我們喜愛(ài)的食物；有了化妝品我們的生活也變得如此美好。若沒(méi)有表面活性劑，這兩樣?xùn)|西都不會(huì)有。這真是太可悲了。但是，如果真的沒(méi)有了表面活性劑，也不會(huì)有人為沒(méi)有冰淇淋和洗滌劑而哭泣。因?yàn)闆](méi)有表面活性劑，人也沒(méi)有了?！?guó)著名界面化學(xué)家Ckint13表面張力與表面活性當(dāng)任意兩相接觸時(shí),兩相之間決非是一個(gè)沒(méi)有厚度的純幾何面,而是一個(gè)具有相當(dāng)厚度的過(guò)渡區(qū),這一過(guò)渡區(qū)通常稱(chēng)之為界面。若其中一相為氣體，這種界面通常稱(chēng)為表面。但由于歷史的原因,這兩個(gè)概念常常混用。常見(jiàn)的界面有：氣-液界面，氣-固界面，液-液界面，液-固界面，固-固界面。14氣-液界面15氣-固界面16液-液界面17液-固界面18固-固界面1920表面活性劑分子疏水基團(tuán)親水基團(tuán)21221消毒殺菌2腈綸勻染劑3抗靜電劑4礦物浮選劑5相轉(zhuǎn)移催化劑織物柔軟劑分散劑食品加工印染金屬加工電鍍采礦采油23甘油三酯的結(jié)構(gòu)示意圖24表面活性劑一詞來(lái)自英文Surfactant。它實(shí)際上是短語(yǔ)Surface（表面）Active（活性）Agent（添加劑）的縮合詞。它還有一個(gè)名字叫做Tenside。表面活性劑:是這樣一種物質(zhì)，它活躍于表面和界面上，具有極高的降低表、界面張力的能力和效率。在一定濃度以上的溶液中形成分子有序組合體，從而具有一系列應(yīng)用功能。25

降低表面張力為正吸附，溶質(zhì)在溶液表面的濃度大于其在溶液本體中的濃度此溶質(zhì)為表面活性物質(zhì)

增加表面張力為負(fù)吸附，溶質(zhì)在溶液表面的濃度小于其在溶液本體中的濃度此溶質(zhì)為表面惰性物質(zhì)

溶入少量就能顯著降低表面張力的物質(zhì)也稱(chēng)表面活性物質(zhì)或表面活性劑。26表面活性劑分類(lèi)表面活性劑分子非極性烴鏈（疏水）極性基團(tuán)（親水）H2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COHCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CO硬脂酸27陰離子表面活性劑RCOONa

羧酸鹽R-OSO3Na

硫酸酯鹽R-SO3Na

磺酸鹽R-OPO3Na2

磷酸酯鹽1.離子型2.非離子型陽(yáng)離子型陰離子型兩性型表面活性劑按離子類(lèi)型28陽(yáng)離子表面活性劑R-NH2·HCl

伯胺鹽

CH3|R-N-HCl

仲胺鹽|H

CH3|R-N-HCl

叔胺鹽|

CH3

CH3|R-N+-CH3Cl-

季胺鹽|CH329伯胺鹽

R-NH3＋

季銨鹽

CH3|例如C16H33-N+-CH3Br－

|

CH3

十六烷基溴化銨(俗稱(chēng)1631)吡啶鹽

例如

C12H25(NC5H5)+

30兩性表面活性劑R-NHCH2-CH2COO-H氨基酸型

CH3|R-N+-CH2COO-H

甜菜堿型|CH331

氨基酸型R-NH2CH2-CH2COO－洗滌性能良好，常作為特殊洗滌劑(2)甜菜堿型

CH3

R-N+-CH2COO-

CH3

去污力強(qiáng)，對(duì)纖維有保護(hù)作用32----由于其特殊結(jié)構(gòu)，具有許多優(yōu)異性能，如良好的去污、起泡和乳化性能，耐硬水性好，對(duì)酸堿和多種金屬離子都比較穩(wěn)定，具有抗靜電、殺菌、防腐蝕等使用性能，特別是其極低毒性和無(wú)刺激性以及良好的生物降解性能，使其在日用化學(xué)品應(yīng)用中前景廣闊。同時(shí)在紡織、印染、化纖、除銹方面都有相當(dāng)用途。33R-(C6H4)-O(C2H4O)nH

烷基酚聚氧乙烯醚非離子表面活性劑R2N-(C2H4O)nH

聚氧乙烯烷基胺R-CONH(C2H4O)nH

聚氧乙烯烷基酰胺R-COOCH2(CHOH)3H

多元醇型R-O-(CH2CH2O)nH

脂肪醇聚氧乙烯醚34脂肪醇聚氧乙烯醚

R-O-(CH2CH2O)nH

俗稱(chēng)平平加系列，具良好濕潤(rùn)性能(2)烷基酚聚氧乙烯醚

R-(C6H4)-O(C2H4O)nH

俗稱(chēng)OP系列，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，抗氧化性能強(qiáng)(4)多元醇型主要是失水山梨醇的脂肪酸酯及其聚氧乙烯加成物.Span類(lèi)及Tween類(lèi)表面活性劑即屬此類(lèi)；具有低毒的特點(diǎn)，廣泛用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)以及生化實(shí)驗(yàn)(3)聚氧乙烯烷基酰胺

R-CONH(C2H4O)nH

常用作起泡劑、增粘劑Span35

非離子型表面活性劑穩(wěn)定性高，不易受強(qiáng)電解質(zhì)無(wú)機(jī)鹽類(lèi)存在的影響，也不易受酸堿的影響；與其它類(lèi)型表面活性劑的相容性好；在水及有機(jī)溶劑中皆有良好的溶解性能，具有良好的乳化、潤(rùn)濕、滲透性、以及起泡、洗滌、穩(wěn)泡、抗靜電等作用，且無(wú)毒；

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)療方面的殺菌劑以及洗滌、潤(rùn)濕劑等。36膠束的形成

兩親分子溶解在水中達(dá)一定濃度時(shí)，其非極性部分會(huì)互相吸引，從而使得分子自發(fā)形成有序的聚集體，使憎水基向里、親水基向外，減小了憎水基與水分子的接觸，使體系能量下降，這種多分子有序聚集體稱(chēng)為膠束。37臨界膠束濃度CMCCriticalMicellConcentration表面活性劑在水中隨著濃度增大，表面上聚集的活性劑分子形成定向排列的緊密單分子層，多余的分子在體相內(nèi)部也三三兩兩的以憎水基互相靠攏，聚集在一起形成膠束，開(kāi)始形成膠束的最低濃度稱(chēng)為臨界膠束濃度。38（a）是極稀溶液，界面上沒(méi)聚集很多的表面活性劑，空氣和水直接接觸，水的表面張力下降不多，接近于純水的狀態(tài)。39b）濃度相對(duì)升高，很快地聚集到水表面上，即表面吸附量大為增加、空氣和水的接觸相對(duì)減少，水表面張力下降40（c）表面活性劑濃度逐漸升高，表面活性劑毫無(wú)間隙地密集于液面上，形成了單分子吸附膜?？諝馀c水處于完全隔離狀態(tài)，表面吸附達(dá)飽和。在溶液內(nèi)部，增加表面活性劑,先是三三兩兩以疏水基互相靠攏，形成球形膠束的最初形式。水表面張力急劇下降。41膠束結(jié)構(gòu)示意圖42臨界膠束濃度(criticalmicelleconcentration)臨界膠束濃度簡(jiǎn)稱(chēng)CMC表面活性劑在溶液中開(kāi)始形成膠束的最低濃度稱(chēng)為臨界膠束濃度。

在CMC附近，表面活性劑溶液的許多性質(zhì)都會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，如表面張力、電導(dǎo)率、去污能力等.43可以利用測(cè)定表面張力，電導(dǎo)率等方法達(dá)到測(cè)定臨界膠束濃度目的;

表面活性劑水溶液其濃度只有稍高于其CMC值時(shí)，才能充分顯示其作用。CMC44膠束的作用乳化作用泡沫作用分散作用增溶作用催化作用45潤(rùn)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46潤(rùn)濕作用潤(rùn)濕是固體表面的一種流體被另一種流體所取代的過(guò)程接觸角的示意圖：4748Young方程（楊氏方程）:lsgANMs-ls-gl-g接觸角θ越小，潤(rùn)濕和滲透作用越好；θ>90不潤(rùn)濕θ<90潤(rùn)濕θ=0鋪展49這種借助表面活性劑來(lái)潤(rùn)濕物體的作用叫潤(rùn)濕作用在固體表面發(fā)生定向吸附50這種能使液體濕潤(rùn)或能加速固體表面濕潤(rùn)的表面活性劑叫做濕潤(rùn)劑潤(rùn)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51首先將粗礦磨碎，傾入浮選池中。在池水中加入捕集劑和起泡劑等表面活性劑。攪拌并從池底鼓氣，帶有有效礦粉的氣泡聚集表面，收集并滅泡濃縮，從而達(dá)到了富集的目的。不含礦石的泥砂、巖石留在池底，定時(shí)清除。 礦物泡沫浮選52浮游選礦的原理圖選擇合適的捕集劑，使它的親水基團(tuán)只吸在礦砂的表面，憎水基朝向水。當(dāng)?shù)V砂表面有5%被捕集劑覆蓋時(shí)，就使表面產(chǎn)生憎水性，它會(huì)附在氣泡上一起升到液面，便于收集。氣泡的作用礦物泡沫浮選535455金屬表面會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)而遭到破壞，而轉(zhuǎn)變?yōu)殡x子，從而造成經(jīng)濟(jì)損失。為了防止金屬腐蝕，可以在金屬表面包覆一層保護(hù)層，應(yīng)用緩蝕劑是一種很有效的方法。

原理：緩蝕劑的親水基朝向金屬表面而親油基朝向外，可以形成疏水膜或吸附油形成油膜，而防止金屬表面的電化學(xué)反應(yīng)。

2金屬的防銹、緩蝕3織物的防水、防油處理降低潤(rùn)濕作用：

原理是用表面活性物質(zhì)的極性部分選擇性吸附，非極性部分向外呈憎水性。

一次性抽血器中盛血的玻璃管(定量的),內(nèi)壁要疏水水化,使用的是硅偶聯(lián)劑,使血液在管內(nèi)不殘留。56防水整理劑纖維的防水整理：不透氣：用橡膠和合成樹(shù)脂涂在纖維織物上，在織物上形成連續(xù)的防水膜；穿著不適；透氣：將織物表面變?yōu)槭杷?，空氣和水蒸氣的透氣性不產(chǎn)生阻礙，又稱(chēng)“拒水整理”。57增加潤(rùn)濕作用：

農(nóng)藥噴灑：由于大多農(nóng)藥水溶性差，對(duì)植物的莖葉潤(rùn)濕不好，滾落浪費(fèi)且不能展開(kāi)，殺蟲(chóng)效果差，加入表面活性劑，提高潤(rùn)濕程度，即可大大提高藥效。58乳化與破乳作用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(chēng)為乳狀液。這種形成乳狀液的過(guò)程稱(chēng)為乳化。分散相(內(nèi)相、不連續(xù)相)分散介質(zhì)(外相、連續(xù)相)水相/油相液珠大小/μm乳液外觀>10.1~10.05~0.1<0.05乳白色乳狀液藍(lán)白色乳狀液灰色半透明液透明液5960改善水蛋白質(zhì)脂肪糖類(lèi)乳化劑水蛋白質(zhì)脂肪糖類(lèi)乳化劑61乳化現(xiàn)象油水乳化劑乳化液油水62乳化劑的作用表面活性劑在分散相表面形成保護(hù)膜降低界面張力63界面張力使物體保持最小表面積的趨勢(shì)10ml油分散0.1um小油滴300m2100萬(wàn)倍面積64乳狀液的類(lèi)型及形成1乳狀液的類(lèi)型和鑒別1水包油O/W2油包水W/O3套圈型65強(qiáng)烈振蕩油水水包油型(O/W)油包水型(W/O)66天然乳化液人工乳化液牛奶油包水（W/O）型奶油水包油（O/W）型乳多重型（W/O/W）型冰淇淋椰奶67乳狀液類(lèi)型的鑒別：稀釋法：水包油型乳狀液能與水混溶；油包水型乳狀液能與油混溶。電導(dǎo)法：利用水和油的電導(dǎo)率相差很大的原理。水包油型乳狀液電導(dǎo)率大，可使電路中串聯(lián)的氖燈發(fā)光。

68染色法：加入“蘇丹III”：“蘇丹III”為油溶性染料。在乳狀液加入少量“蘇丹III”染料，油包水乳狀液整體呈紅色；水包油乳狀液，染料保持原狀。加入亞甲基藍(lán)：亞甲基藍(lán)為水溶性。在乳狀液加入少量亞甲基藍(lán)染料，水包油乳狀液整體呈藍(lán)色；油包水乳狀液染料保持原狀。69檢驗(yàn)O/W乳狀液加入水溶性染料如亞甲基藍(lán)，說(shuō)明水是連續(xù)相。加入油溶性的染料紅色蘇丹Ⅲ，說(shuō)明油是不連續(xù)相。70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71乳化劑可以降低兩相之間的表面張力，使形成的乳狀液保持穩(wěn)定，并通過(guò)形成單分子界面膜及空間靜電阻擋層，防止乳化粒子聚集，提高乳液穩(wěn)定性。

1表面張力為使乳狀液體系較長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定，需要加入降低界面能的第3種成分，使其在熱力學(xué)上是穩(wěn)定的，這第3種成分稱(chēng)為乳化劑。72

2界面膜的性質(zhì)

親油基和親水基與所親合的基團(tuán)結(jié)構(gòu)越相似，則他們的親合性越好。在乳化液中，乳化劑分子為求自身的穩(wěn)定狀態(tài)，在油水兩相的界面上，乳化劑分子親油基伸入油相，親水基伸入水相，這樣，不但乳化劑自身處于穩(wěn)定狀態(tài)，而且在客觀上又改變了油、水界面原來(lái)的特性，使其中一相能在另一相中均勻地分散，形成了穩(wěn)定的乳化液。73親水基位置在親油基鏈一端的乳化劑比親水基靠近親油基鏈中間的乳化劑親水性要好。分子量大的乳化分散能力比分子量小的好74乳化劑賦予粒子以電荷，使粒子間產(chǎn)生靜電排斥力，或在粒子周?chē)纬梢环N穩(wěn)定的、粘度高的保護(hù)層。

3界面電荷表面活性劑分子膜將液滴包住，由于形成表面雙電子層，防止了碰撞的液滴彼此合并，保護(hù)乳液的穩(wěn)定性。++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 碘化銀膠團(tuán)結(jié)構(gòu)及示意圖（AgNO3為穩(wěn)定劑）NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-（AgI）mAg+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+75乳化劑的破乳有兩相界面存在是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系76物理法：

離心法電沉積法超聲波法過(guò)濾法化學(xué)法：破乳劑

頂替作用濕潤(rùn)作用絮凝作用破壞界面膜77乳化和破乳的應(yīng)用農(nóng)藥生產(chǎn)、金屬加工、瀝青乳化食品、化妝品原油開(kāi)采78增溶作用Solubilization表面活性劑在水溶液中達(dá)到臨界膠束濃度后，一些水不溶性或微溶性物質(zhì)在膠束溶液中的溶解度可顯著增加并形成透明膠體溶液，這種作用即增溶作用。s

/溶解度C/%

cmc79增溶作用的方式1非極性分子在膠束內(nèi)的增溶在膠束內(nèi)部，被增容的物質(zhì)完全處于非極性環(huán)境中。802在表面活性劑分子間的增溶

分子結(jié)構(gòu)與表面活性劑類(lèi)似的極性有機(jī)化合物柵欄之間甚至拉入內(nèi)部。813在膠束表面的吸附增溶既不溶于水也不溶于油的小分子極性有機(jī)化合物在膠束表面增容824聚氧乙烯基間的增溶以聚氧乙烯基為親水基的非離子表面活性劑包裹在膠束外層的長(zhǎng)鏈中

83增溶作用的應(yīng)用乳液聚合開(kāi)采石油膠片生產(chǎn)洗滌劑84增溶作用的應(yīng)用在乳液聚合中的應(yīng)用

乳液聚合是使原料分散于水中形成乳狀液，在引發(fā)劑作用下進(jìn)行聚合。原料單體在表面活性劑水溶液中乳化，處于3種狀態(tài)：在乳狀液滴中，溶于水中，增溶于膠束中。

使用水溶性引發(fā)劑時(shí)，在水相中引發(fā)反應(yīng)，聚合反應(yīng)在膠束中進(jìn)行，分散于水相中的乳狀液滴僅作為提供反應(yīng)原料的儲(chǔ)庫(kù)。85在石油生產(chǎn)中的應(yīng)用

借助增溶作用可提高石油的采收率，其有效辦法是將粘附在巖層砂石上的油“驅(qū)趕”出來(lái)，即所謂“驅(qū)油”。利用表面活性劑在溶液中形成膠束的性質(zhì)，將表面活性劑、助劑（醇類(lèi)起促進(jìn)膠束形成作用）和油混合在一起，經(jīng)攪動(dòng)，形成均勻的“膠束溶液”。該溶液能溶解原油，很好的潤(rùn)濕巖層，遇水不分層，當(dāng)流過(guò)巖石層時(shí)能有效地洗下粘附在砂石上的原油，從而達(dá)到提高石油的采收的目的。86起泡和消泡作用打開(kāi)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(shuō)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。液體泡沫也是本節(jié)要討論的主要內(nèi)容。87“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。88ABC表面活性劑的起泡和穩(wěn)定作用89在肥皂水里加入一小匙的砂糖或少許的茶葉，放在陰暗處過(guò)夜后，就會(huì)發(fā)現(xiàn)這種肥皂水吹出來(lái)的泡泡顏色不但鮮艷，而且比較不容易破裂。肥皂，熱水901表面張力2界面膜的性質(zhì)3表面張力的修復(fù)作用4表面電荷5泡內(nèi)氣體的擴(kuò)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(dòng)修復(fù)作用3降低膜黏度4固體顆粒總之：液膜的強(qiáng)度最重要。91在制糖、制藥、微生物工程、發(fā)酵釀造工業(yè)以及減壓蒸餾、溶液濃縮和機(jī)械洗滌過(guò)程中泡沫太多，要加入適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣┙档捅∧?qiáng)度，消除氣泡，防止事故。表面活性劑的消泡作用92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(dòng)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)。93無(wú)論是消泡劑或是抑泡劑，都是易于在溶液表面鋪展的液體。當(dāng)消泡劑吸附、鋪展于液膜上時(shí)，液膜的局部表面張力便降低，同時(shí)帶走液膜下層鄰近液體，導(dǎo)致液膜變薄，泡沫破裂。

消泡劑在溶液表面上鋪展得越快，則液膜變得越薄，消泡作用也就越強(qiáng)。一般要求具有消泡能力的液體具有足夠低的表面張力，以便它們能夠在已有的或?qū)⒁械呐菽ど献詣?dòng)鋪展。94

有機(jī)極性化合物類(lèi)消泡劑，如脂肪酸及脂肪酸酯、磷酸酯等廣泛用于纖維、涂料、金屬、元機(jī)藥品和發(fā)酵等工業(yè)，某些多元醇脂肪酸酯是無(wú)毒性的，可用作食品添加劑，故對(duì)食品制造和食品發(fā)酵工業(yè)十分有用。1天然油脂、礦物油959697添加疏水固體顆?？蓪?dǎo)致氣泡破滅，在氣泡表面疏水固體顆粒會(huì)吸引表面活性劑的疏水端，使疏水顆粒產(chǎn)生親水性并進(jìn)入水相，從而起到消泡的作用。2固體顆粒有機(jī)硅類(lèi)(主要是烷基硅油)消泡劑具有良好的消泡能力和抑泡能力，其表面張力很低，容易吸附于表面，在液面上易鋪展且形成的表面膜強(qiáng)度不高。硅油不僅用于水溶液體系，對(duì)于非水體系也有效。而且用量較少。這類(lèi)消泡劑廣泛用于纖維、涂料、發(fā)酵等各工業(yè)部門(mén)，但其價(jià)格較高。聚醚型非離子表面活性劑的起泡能力較差，多是低泡型表面活性劑，有些甚至是很好的消泡劑和抑泡劑。3合成表面活性劑98起泡和消泡的應(yīng)用1起泡作用在滅火中的應(yīng)用燃燒的條件：溫度氧氣如何滅火呢？99由于泡沫中所含水分的冷卻效果，以及在火苗表面上覆蓋的泡沫層，膠束膜或凝膠層，使火苗和氧隔絕，而起到滅火作用。作為抗靜電整理劑，預(yù)防靜電火花點(diǎn)火源100鉆井液的流變性能鉆井液處理劑鉆井液的造壁性鉆井液體系2起泡作用在原油開(kāi)采中的應(yīng)用鉆井液101表面活性劑在鉆井中的應(yīng)用1、分散作用；2、降失水作用；3、潤(rùn)濕性能；4、乳化作用；5、消泡與起泡；6、防止鉆具腐蝕；102洗滌劑中通常要加入多種輔助成分，增加對(duì)被清洗物體的潤(rùn)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。洗滌和去污作用

洗滌體系是復(fù)雜的多相分散體系，潤(rùn)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(guò)程……103加入表面活性劑后，憎水基團(tuán)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(guò)程可用示意圖說(shuō)明：104作為一良好的洗滌劑應(yīng)具備如下條件：良好的潤(rùn)濕性能以使洗滌劑能與待清潔的表面緊密地接觸具有將油垢移入本體溶液的能力。具有溶解或分散已被移去的油垢防止其重新沉積于固體表面或形成浮垢的能力。105表面活性劑在洗滌劑中具有兩個(gè)基本作用：一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；二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106由于陰離子表面活性劑伴生泡沫豐富且脫脂力低，洗滌手感好，常用于絲毛織物和地毯及玻璃器皿的清洗。其使用缺點(diǎn)是對(duì)鈣鎂離子的作用較為敏感。在高硬度水中的去污力顯著下降。01002003009080706050去污力/%水的硬度（CaCO3）/×10-6陰離子表面活性劑的去污力1-AES.C12~C15EOP=3.0;2-AOS.C14~C18;3-S.C12~C15;4-LAS.C10~C141234107LAS是各類(lèi)洗滌劑中使用范圍最廣用量最大的陰離子表面活性劑品種。由于目前多采用萬(wàn)噸級(jí)的工業(yè)生產(chǎn)裝置，因此產(chǎn)品來(lái)源穩(wěn)定，價(jià)格較低。最常用的LAS是直鏈?zhǔn)榛交撬徕c。91011121380604020去污率/%平均烷鏈長(zhǎng)度LAS在不同織物上的洗凈性能與烷基鏈長(zhǎng)的關(guān)系PE60oCC90oCCF60oCPE/C60oC108洗滌衣服類(lèi)：一般用陰離子型和非離子型表面活性劑；廚房用洗滌劑：要求：去污，不損傷蔬菜、水果的外觀、色、香、味等，不損壞餐具、易于沖洗、不殘留洗滌劑成分、無(wú)毒、不損傷皮膚。因此一般選擇中性去污表面活性劑最合適。通常用陰離子型和非離子型表面活性劑并用。109洗發(fā)水類(lèi)：要求：去污、易清洗、不刺眼和皮膚、發(fā)質(zhì)舒服。非離子型、兩性型對(duì)皮膚刺激小、但發(fā)泡能力差，一般作為輔助表面活性劑。常用：非離子型、兩性型及陰離子型表面活性劑并用。110沐浴露類(lèi)：一是表面為活性劑型，主要由具有洗滌作用的表面活性劑復(fù)配而成，溫和光滑。但若復(fù)配不好，容易有沖洗不凈的感覺(jué)（早期）；二是皂基型，基于制皂的原理改性而成，泡沫豐富，易于清洗；三是表面活性劑和皂基復(fù)配型，取二者之優(yōu)點(diǎn)，泡沫豐富，易于沖洗，洗后皮膚清爽滋潤(rùn)。111涂料墨水消字液改正液分散作用感光材料納米材料鉆井泥漿油墨112絮凝作用廢水、污水的處理聚丙烯酰胺共聚物陽(yáng)離子絮凝劑聚乙烯醇113定義：能降低纖維間的摩擦系數(shù)，使纖維制品增加柔軟性的特殊表面活性劑；原理：纖維在使用某種含表面活性劑為主要成分的油劑后，纖維就具有良好的親水性，且表面活性劑的親水端排列在纖維的表面，減少了纖維表面的摩擦而產(chǎn)生柔軟平滑作用；柔軟平滑作用114115表面活性劑化學(xué)結(jié)構(gòu)和其與纖維之間的柔軟性關(guān)系（1）憎水基種類(lèi)的影響要求是接近直鏈的16～18個(gè)碳的脂肪鏈烴；表面活性劑被吸附在纖維上，疏水基向外整齊排列，摩擦發(fā)生在互相滑動(dòng)的疏水基之間，越細(xì)長(zhǎng)，越不易掛位，易于滑動(dòng)。（2）親水基種類(lèi)的影響作用在于協(xié)助憎水基發(fā)揮作用；聚乙二醇非離子>陰離子>多元醇非離子>陽(yáng)離子116抗靜電作用表面活性劑的抗靜電機(jī)理：1摩擦帶電部分＋表面電荷的逸散摩擦生電：由于局部表面存在的物質(zhì)之間發(fā)生電子移動(dòng)；電荷的逸散與表面活性劑的吸附量和吸濕性有關(guān)；可用已吸濕的水分為介質(zhì)的離子移動(dòng)引起電荷的移動(dòng)來(lái)解釋?zhuān)痪哂锌轨o電作用的表面活性劑稱(chēng)為抗靜電劑；1172表面活性劑抗靜電原理：疏水基吸附在物體表面，親水基趨向空氣形成一層親水性膜，由于單分子膜可降低合成纖維的摩擦系數(shù)從而難以產(chǎn)生靜電；

親水性膜吸收空氣中的水分，因此好像物體表面多了一層水層，產(chǎn)生的靜電易于傳遞到大氣中，從而降低了物體表面的電荷；118殺菌作用定義：能與蛋白質(zhì)發(fā)生作用的一類(lèi)表面活性劑；殺菌機(jī)理：首先表面活性劑吸附于菌體，然后浸透菌體的細(xì)胞膜并破壞之；以陽(yáng)離子表面活性劑和兩性表面活性劑為主；如烷基二甲基芐銨鹽，烷基三甲基銨鹽、聚氨基單羧酸類(lèi)等；119帶芐基的季胺氯化物；改變烷基的碳原子數(shù)，殺菌力會(huì)有很大的改變，一般以12～14為宜，10％的水溶液的殺菌力大于苯酚50～70倍；120勻染作用在印染工業(yè)中，以達(dá)到均勻染色為目的的表面活性劑稱(chēng)為勻染劑；達(dá)到均勻染色的兩種途徑：降低染色速度，使染料分子與纖維緩慢接觸；對(duì)已發(fā)生不勻染色的織物，能使深色部分的染料分子向淺色部分遷移，稱(chēng)為“移染”121122（1）親纖維勻染劑

表面活性劑與纖維的吸附親和力較大，染料只能在勻染劑后追蹤，延長(zhǎng)染色時(shí)間達(dá)到緩染的目的，在染色工藝完成后，染料不能再移動(dòng)。（2）親染料勻染劑表面活性劑與染料有較大親和力，在染色時(shí)可拉住染料分子，達(dá)到緩染目的，同時(shí)亦可移染；聚乙二醇類(lèi)非離子表面活性劑123表面活性劑的國(guó)內(nèi)外發(fā)展1．表面活性劑要易于生物降解，原料可再生，廣泛使用后，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，對(duì)人、畜安全等。2．表面活性劑要高效、多功能，除有清潔作用外，還要有抑菌、殺菌、滋潤(rùn)皮膚等作用，并應(yīng)不斷開(kāi)發(fā)新用途。3．耐硬水、低溫洗滌效果好，濃縮的表面活性劑洗滌用品是一個(gè)發(fā)展方向，這包括濃縮洗衣粉和液體洗滌劑。

124加酶洗衣粉第二節(jié)陰離子表面活性劑它們?cè)谡麄€(gè)表面活性劑生產(chǎn)中占有較大的比重，約表面活性劑總產(chǎn)量的40%。

親水性基團(tuán)是陰離子的表面活性劑叫陰離子型表面活性劑。125126磺酸鹽型陰離子表面活性劑1十二烷基苯磺酸鈉簡(jiǎn)稱(chēng)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狀結(jié)晶。理想的LAS結(jié)構(gòu)應(yīng)該是C10～C14的直鏈烷基，親水基為苯環(huán)對(duì)位單磺酸基團(tuán)。127⑵LAS溶于水后呈中性，對(duì)水的硬度較敏感，對(duì)酸堿水解的穩(wěn)定性好，不易氧化。⑶表面活性作用表現(xiàn)為起泡能力強(qiáng)、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。128合成方法：①三氧化硫磺化法反應(yīng)原理：對(duì)設(shè)備加工精度及材質(zhì)均有較高要求，設(shè)備龐雜，造價(jià)均在幾百萬(wàn)元以上，一般中小型企業(yè)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)難以實(shí)現(xiàn)。129②發(fā)煙硫酸磺化法以發(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)煙硫酸磺化反應(yīng)速率較易控制，反應(yīng)放熱量也較小，但由于反應(yīng)過(guò)程同時(shí)生成大量廢酸，故生產(chǎn)成本偏高。130月桂醇聚氧乙烯醚硫酸鈉簡(jiǎn)稱(chēng)AES，淡黃色至無(wú)色黏稠液體、活性物含量一般為70％，未硫酸化物含量小于2％，硫酸鈉含量小于2％，pH值在7～8.5之間，總生物降解度大于90％，無(wú)毒。硫酸酯鹽

AES在堿性介質(zhì)中是穩(wěn)定的，在酸性介質(zhì)中容易水解，在中性介質(zhì)中，由于自動(dòng)催化作用，也會(huì)引發(fā)水解反應(yīng)，可用磷酸鹽或檸檬酸鹽緩沖劑，防止水解。131

AES易于配成透明溶液；基本不會(huì)受到水硬度的影響，具備了優(yōu)異的抗鈣鎂離子作用的能力。售價(jià)低，去污能力、潤(rùn)濕性、乳化性等方面都較強(qiáng)。因此，AES在近二十年中以驚人的速度增長(zhǎng)，成為陰離子表面活性劑中發(fā)展最快的一個(gè)品種。132

AES的最主要應(yīng)用是與LAS復(fù)配成輕垢型液體洗滌劑，如絲毛清潔劑和餐具清潔劑、洗手液等。此時(shí)，AES與LAS復(fù)配在泡沫性、去污性及溶液粘度等方面均有一定的協(xié)同作用。133十二烷基硫酸鈉月桂醇硫酸鈉，簡(jiǎn)稱(chēng)K12白色至微黃色粉末，微有特殊氣體，易溶于水，起泡力強(qiáng)，有優(yōu)良的乳化能力,可作為發(fā)泡劑用。CH3(CH2)11OSO3Na，134洗手液配方及操作步驟1

將ABS-Na8g，AES8g，EDTA0.5g，苯甲酸鈉適量，加入200mL燒杯中，加水至100mL，在水中溶解，在80℃下恒溫40min，并緩慢攪拌。2

冷卻至室溫，加入香精，用檸檬酸調(diào)pH=7。3用氯化鈉調(diào)節(jié)黏度。135

肥皂－－脂肪酸鹽(鈉鹽為多)，是一種最古老的表面活性劑，現(xiàn)在仍大量應(yīng)用于日常生活和生產(chǎn)中。肥皂比較容易制造，油脂與堿作用即生成脂肪酸鈉與甘油。羧酸鹽型陰離子表面活性劑

(R－COONa)136

洗滌用的鈉皂為硬質(zhì)肥皂，鉀皂為軟質(zhì)肥皂，其它二價(jià)和三價(jià)金屬鹽為不溶性肥皂，pH<7時(shí)生成不溶性游離脂肪酸。所以，肥皂這類(lèi)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(rùn)濕、乳化和發(fā)泡作用，碳鏈從C8開(kāi)始能顯著降低水的表面張力，C14－C18時(shí)達(dá)到最低值，而且與溫度有關(guān)，碳鏈較長(zhǎng)的肥皂，在溫度較高時(shí)才能顯著降低表面張力，例如硬脂酸肥皂最適宜溫度為70－80℃，而椰子油肥皂最好在常溫。137硬脂酸鈉的一個(gè)主要應(yīng)用是在化妝品中作乳化劑。例如，以雪花膏為代表的O/W型膏霜中，硬脂酸鈉是必不可少的乳化劑。在剃胡膏、洗發(fā)膏制備中，硬脂酸鈉也為最用的乳化劑。此外，一些工業(yè)用乳化產(chǎn)品，如油墨清洗劑、奶制品清洗劑等，也常用硬脂酸鈉作為O/W型產(chǎn)品的乳化劑。主要缺點(diǎn):它是一種弱酸強(qiáng)堿鹽，易水解為游離酸，降低其水溶性。138陰離子表面活性劑的生物降解性

⑴生物降解性是有機(jī)化合物因受微生物作用而轉(zhuǎn)化為細(xì)胞物質(zhì)．同時(shí)分解成可為能源利用的、沒(méi)有公害的二氧化碳和水等物質(zhì)的一種性質(zhì)。生物降解性也稱(chēng)為生物分解性能。⑵完整的降解一般分為三步：a初級(jí)降解，母體結(jié)構(gòu)消失，特性發(fā)生變化；b次級(jí)降解，降解得到的產(chǎn)物不再污染環(huán)境；c最終降解，完全轉(zhuǎn)化為CO2、NH3、H2O等。139影響表面活性劑降解的因素自身的結(jié)構(gòu)、微生物、光源、濃度、溫度、氧化劑、pH值等降解速度隨磺酸基和烷基鏈末端間的距離的增大而加快，烷基鏈長(zhǎng)在C6～C12間最易降解。當(dāng)陰離子表面活性劑的烷基鏈帶有支鏈，且支鏈長(zhǎng)度愈接近主鏈愈難降解。140

表面活性劑在使用后，其殘余量隨工業(yè)廢水排放至自然環(huán)境中。表面活性劑對(duì)環(huán)境的污染主要通過(guò)自然界微生物的生物降解得以消除。因此，使用表面活性劑時(shí)應(yīng)盡可能選容易生物降解的表面活性劑。141陽(yáng)離子表面活性劑正好與陰離子表面活性劑結(jié)構(gòu)相反。如圖其親水基一端是陽(yáng)離子，故稱(chēng)陽(yáng)離子表面活性劑，疏水基與陰離子類(lèi)似主要為不同碳原子數(shù)的碳?xì)滏?。第三?jié)陽(yáng)離子表面活性劑142

1928年，陽(yáng)離子表面活性劑開(kāi)始應(yīng)用，當(dāng)時(shí)用作殺菌劑。這類(lèi)表面活性劑的產(chǎn)量增長(zhǎng)較快，品種發(fā)展迅速，應(yīng)用范圍口益廣泛:殺菌劑、腈綸勻染劑、纖維柔軟劑、抗靜電劑、浮選劑目前陽(yáng)離子表面活性劑的產(chǎn)量還比較小，但其增長(zhǎng)速度要比陰離子和非離子大得多。143R-NH2·HCl

伯胺鹽

CH3|R-N-HCl

仲胺鹽|H

CH3|R-N+-CH3Cl-

季銨鹽|CH3

CH3|R-N-HCl

叔胺鹽|

CH3主要為含氮的有機(jī)衍生物其它含氮等的有機(jī)衍生物陽(yáng)離子表面活性劑的分類(lèi)144R-NH2·HCl

伯胺鹽

CH3|R-N-HCl

仲胺鹽|H

CH3|R-N-HCl

叔胺鹽|

CH3胺鹽型該類(lèi)產(chǎn)物在酸性條件下具有表面活性，在堿性條件下，胺游離出來(lái)而失去表面活性，因而使它的使用受到限制。無(wú)殺菌能力纖維柔軟劑勻染劑浮選劑145季銨鹽型

R1|R2-N+-CH3X-

季銨鹽|

R3季銨鹽與胺鹽不同，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(qiáng)，在陽(yáng)離子表面活性劑中的地位最為重要，產(chǎn)量也最大。146高級(jí)鹵代烷與低級(jí)叔胺水介質(zhì)60-80oC醇介質(zhì)回流十二烷基三甲基溴化銨1231-Br十六烷基三甲基溴化銨1631-BrBr-溴147含苯環(huán)的季銨鹽氯化芐80-90oC

3h十二烷基二甲基芐基氯化銨1227

/潔爾滅/TAN高級(jí)烷基叔胺與低級(jí)鹵代烷1

潔爾滅1481227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。十二烷基二甲基芐基氯化銨1227

/潔爾滅/TAN149新潔爾滅低級(jí)叔胺與高級(jí)鹵代烷性能更為優(yōu)異的殺菌劑十二烷基二甲基芐基溴化銨150陽(yáng)離子活性劑1227易溶于水，穩(wěn)定性良好，能耐熱、耐光、耐壓、無(wú)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，則產(chǎn)生沉淀并失去效能。151陽(yáng)離子表面活性劑的應(yīng)用1消毒殺菌2腈綸勻染劑3抗靜電劑4礦物浮選劑5相轉(zhuǎn)移催化劑6織物柔軟劑152第四節(jié)非離子表面活性劑153非離子型表面活性劑在水溶液中不電離其親水基主要是由具有一定數(shù)量的含氧基團(tuán)（醚基或羥基）與水構(gòu)成氫鍵實(shí)現(xiàn)溶解的一類(lèi)表面活性劑正是這一特點(diǎn)決定了非離子型表面活性劑在某些方面比離子型表面活性劑優(yōu)越什么是非離子性表面活性劑呢？？154多元醇型聚乙二醇型分類(lèi)1551脂肪醇聚氧乙烯醚環(huán)氧乙烷平平加1562烷基酚聚氧乙烯醚壬基酚聚氧乙烯醚OP-101573聚氧乙烯烷基酰醇胺RCO-NH-(CH2CH2O)n-HRCO-NH-CH2CH2-OH尼諾爾1584脂肪酸聚氧乙烯烷酯R-COO-(CH2CH2O)n-H5聚氧乙烯烷基胺1596多元醇表面活性劑單硬脂酸甘油酯季戊四醇酯失水山梨醇酯160非離子表面活性劑的性質(zhì)

親油

|親水HLB值01

3

67810121315

1820 |

|消泡|

—

|

|

潤(rùn)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

————|

生物降解性毒性1611脂肪醇聚氧乙烯基醚

AEOC12H25OH

平平加OC12H25O-(CH2CH2O)n-HNaOH