表面活性劑化學(xué)緒論

表面活性劑化學(xué)緒論第1頁(yè)/共40頁(yè)本課程內(nèi)容第1章緒論第2章表面活性劑在界面上的吸附第3章表面活性劑在溶液中的狀態(tài)第4章表面活性劑的復(fù)配原理第5章表面活性劑的性質(zhì)與作用原理第6章表面活性劑與浸水第7章表面活性劑與脫脂第8章表面活性劑與浸灰助劑、浸酸和鉻鞣助劑第9章表面活性劑與皮革的復(fù)鞣填充第10章表面活性劑與皮革染色第11章表面活性劑與加脂第12章表面活性劑與皮革的涂飾。原理部分應(yīng)用部分第2頁(yè)/共40頁(yè)主要參考書(shū)及資料蔣慶哲，宋昭崢，趙密福，柯明，表面活性劑科學(xué)與應(yīng)用,中國(guó)石化出版社,2006年,(中國(guó)石油大學(xué))王培義，徐寶財(cái)，王軍，表面活性劑合成、性能、應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)出版社，2007年7月金谷,表面活性劑化學(xué),中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,2008年8月第一版(中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生教材)趙國(guó)璽，表面活性劑物理化學(xué)，北京大學(xué)出版社，1991。汪祖模，徐玉佩，兩性表面活性劑，中國(guó)輕工業(yè)出版社1992。張?zhí)靹伲砻婊钚詣?yīng)用技術(shù)，化學(xué)工業(yè)出版社，2003。第3頁(yè)/共40頁(yè)課程內(nèi)容原理部分緒論：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，表面活性與表面張力、分類。

表面活性劑在界面上的吸附：Gibbs吸附定律，表面吸附速度與狀態(tài)方程。表面活性劑在溶液中的狀態(tài)：膠團(tuán)化作用與膠團(tuán)化結(jié)構(gòu)，囊泡與液晶，臨界膠團(tuán)濃度，膠團(tuán)作用，添加劑對(duì)表面活性劑溶液性質(zhì)影響，不溶物單分子表面膜。表面活性劑的復(fù)配原理：無(wú)機(jī)電解質(zhì)及與之復(fù)配體系，非離子與離子復(fù)配體系，陽(yáng)離子與陰離子復(fù)配體系。表面活性劑的性質(zhì)與作用原理：等電點(diǎn)、潤(rùn)濕、乳化、分散、洗滌、平滑柔軟和抗靜電，毒性和生物降解性。第4頁(yè)/共40頁(yè)應(yīng)用部分表面活性劑與浸水：浸水助劑，浸水助劑的發(fā)展趨勢(shì)。表面活性劑與脫脂：

脫脂，國(guó)內(nèi)外代表脫脂劑產(chǎn)品概況。表面活性劑與浸灰助劑、浸酸和鉻鞣助劑：浸灰、浸酸、去酸和鉻鞣工序中表面活性劑。表面活性劑與皮革的復(fù)鞣填充：復(fù)鞣、填充作用的。表面活性劑與皮革染色：勻染劑與固色劑。表面活性劑與加脂：加脂劑表面活性劑與皮革的涂飾：表面活性劑與成膜材料、顏料膏、涂飾助劑在皮革涂飾操作中的應(yīng)用。第5頁(yè)/共40頁(yè)第1章緒論1.表面活性劑概念定義：低濃度－吸附于界面－顯著降低水的表面張力，產(chǎn)生潤(rùn)濕，乳化與破乳，起泡與消泡的物質(zhì)稱為表面活性劑。第6頁(yè)/共40頁(yè)

表面活性：能使表面張力降低的物質(zhì)

使溶液表面張力增加－無(wú)機(jī)鹽、多羥基有機(jī)物

隨濃度的增加表面張力逐漸降低－醇酸酮醛有機(jī)物

低濃度表面張力顯著降低－表面活性劑第7頁(yè)/共40頁(yè)第1章緒論一類物質(zhì)的總稱，有廣泛應(yīng)用，有“工業(yè)味精”之稱。常見(jiàn)的稱謂：潤(rùn)濕劑、滲透劑、洗滌劑、去污劑、乳化劑、勻染劑、固色劑、發(fā)泡劑、消泡劑、分散劑等。第8頁(yè)/共40頁(yè)2.表面張力

液－氣界面液－液界面表面張力界面張力液－固界面液－氣兩相界面間的張力稱為表面張力，是指液體與空氣或其飽和蒸汽界面上的界面張力。水銀的表面張力為487達(dá)因/cm，水為73達(dá)因/cm，煤油為24達(dá)因/cm。第1章緒論第9頁(yè)/共40頁(yè)表面張力的測(cè)定毛細(xì)管上升法環(huán)法氣泡最大壓力法滴體積法吊片法第10頁(yè)/共40頁(yè)有關(guān)的英語(yǔ)名詞Surfaceactiveagent表面活性劑Surfactant表面活性劑Surfacetension表面張力Hydrophilicgroup親水基團(tuán)Lipophilicgroup親油基團(tuán)Criticalmicelleconcetration(CMC)臨界膠束濃度Hydrophilic-lipophilicbalance(HLB)親水親油平衡值Emulsifier乳化劑Peregal平平加Span斯盤(pán)S－Tween吐溫T－第11頁(yè)/共40頁(yè)3.表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)具有兩親結(jié)構(gòu)，對(duì)水有親和性的極性基團(tuán)和對(duì)油有親和性的非極性基團(tuán)。常見(jiàn)的親水基與親油基。兩親性表現(xiàn)在界面上的定向排列及溶液中的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)。M第12頁(yè)/共40頁(yè)4.表面活性劑的分類按親水基分類：

陰離子表面活性劑R-COONa羧酸鹽R-OSO3Na硫酸鹽R-SO3Na磺酸鹽R-OPO3Na2

磷酸酯鹽陽(yáng)離子表面活性劑兩性表面活性劑R-NH2.HCI伯胺鹽R-N(CH3)H.HCI仲銨鹽R-N(CH3)2.HCI叔胺鹽R-N+(CH3)3CI-季銨鹽R-NHCH2CH2COOH氨基酸鹽型RN+(CH3)2-CH2COO-甜菜堿型非離子型表面活性劑R-O-(CH2CH2O)n-H聚氧乙烯型R-COOCH2C(CH2OH)3

多元醇型離子型表面活性劑化學(xué)表面活性劑第13頁(yè)/共40頁(yè)4.表面活性劑的分類按溶解性分類按相對(duì)分子質(zhì)量大小分類按用途分類特種表面活性劑水溶性表面活性劑油溶性表面活性劑高分子表面活性劑>1×104中分子表面活性劑1×103~1×104低分子表面活性劑1×102~1×103滲透劑、潤(rùn)濕劑、乳化劑、增溶劑、分散劑、絮凝劑、消泡劑、起泡劑、殺菌劑、抗靜電劑、緩蝕劑、防水劑、織物整理劑、助染劑、…..有機(jī)金屬表面活性劑含硅表面活性劑含氟表面活性劑含磷表面活性劑含硼表面活性劑第14頁(yè)/共40頁(yè)5.表面活性劑的親水-親油平衡HLBHLB值（Hydrophile-LipophileBalance）：1946年美國(guó)人GriffinWC首次提出了HLB值，表示分子內(nèi)部平衡后的趨向是親水的還是親油的及親和程度如何。1963年Davies進(jìn)一步提出了HLB值表示了表面活性劑諸多功能之間的相互關(guān)系。HLB值確定的參考標(biāo)準(zhǔn)：表面活性劑的親水親油性主要由分析測(cè)定和計(jì)算測(cè)定2種方法求得。石蠟的HLB=0油酸的HLB=1油酸鉀的HLB=20十二烷基磺酸鈉HLB=40第15頁(yè)/共40頁(yè)

分析測(cè)定法表面活性劑的溶解度：水中溶解度大則親水性強(qiáng)，反之則親油性強(qiáng)。表面活性劑的臨界膠團(tuán)濃度：cmc大則親水性強(qiáng)，反之則親油性強(qiáng)。離子型表面活性劑化學(xué)的Krafft點(diǎn)：溶解度突然增大時(shí)的溫度，

Krafft高者親油性好，Krafft低者親水性好。親水親油平衡值（HLB）：乳化法濁點(diǎn)、濁數(shù)法、相轉(zhuǎn)變溫度法（PIT）分配系數(shù)法核磁共振法色譜法第16頁(yè)/共40頁(yè)計(jì)算HLB值的經(jīng)驗(yàn)估算法：分子結(jié)構(gòu)法：其他類型表面活性劑的HLB值計(jì)算：基團(tuán)法：混合表面活性劑：PIT1964年，筱田耕蘭（ShinodaK）與Arai最先提出相轉(zhuǎn)變溫度（Phaseinversiontemperature）的概念，用PIT選擇非離子乳化劑較之親水親油平衡更為優(yōu)越。藤田理論：將表面活性劑分解為親水基和親油基，給出不同的數(shù)值，以此決定親水親油性?；旌响胤ǖ?7頁(yè)/共40頁(yè)6.表面活性劑的活性表面活性降低是評(píng)價(jià)表面活性的量度。表面張力（γ）降低能力的評(píng)價(jià)：比較將γ降低至一定值下需要的濃度，評(píng)價(jià)降低γ的效率；不考慮濃度，可將γ溶液降低的最小值，評(píng)價(jià)降低γ的能力。第18頁(yè)/共40頁(yè)7.表面活性劑的一般性質(zhì)溶解性化學(xué)穩(wěn)定性安全性和溫和性生物降解性（環(huán)境友好性）表面活性劑在水中的溶解性表面活性劑在油中的溶解性高分子表面活性劑的溶解酸堿穩(wěn)定性無(wú)機(jī)鹽穩(wěn)定性氧化穩(wěn)定性表面活性劑的安全性：毒性，溶血性。類型，分子大小，疏水基長(zhǎng)度表面活性劑的溫和性：分子內(nèi)引入PEG基團(tuán)表面活性劑結(jié)構(gòu)與皮膚的相似性離子基團(tuán)的極性陰離子型表面活性劑的生物降解性非離子型表面活性劑的生物降解性陽(yáng)離子型表面活性劑的生物降解性第19頁(yè)/共40頁(yè)8.表面活性劑的類型陰離子表面活性劑陽(yáng)離子表面活性劑兩性表面活性劑非離子表面活性劑特種表面活性劑高分子表面活性劑第20頁(yè)/共40頁(yè)高分子表面活性劑是指相對(duì)分子質(zhì)量大于10000,具有表面活性的物質(zhì)。高分子表面活性劑的分類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、丙烯酸接枝淀粉乙基羥甲基纖維素等，廣泛作為吸水劑、絮凝劑、降粘劑、分散劑、施膠劑。

合成高分子表面活性劑非離子型表面活性劑聚氧乙烯烷基酚醚甲醛縮合物第21頁(yè)/共40頁(yè)陰離子型表面活性劑陽(yáng)離子型表面活性劑第22頁(yè)/共40頁(yè)新型表面活性劑孿連表面活性劑

兩種類型：連接基團(tuán)直接連接在兩個(gè)親水基上連接基團(tuán)在靠近親水基的地方直接連接兩條疏水基。第23頁(yè)/共40頁(yè)應(yīng)用制備新材料：可以制備納米材料的模板劑增溶：溶油能力較強(qiáng)乳液聚合：抑制金屬腐蝕：其他：優(yōu)良的起泡能力和泡沫穩(wěn)定性納米材料制備、超分子與合成化學(xué)第24頁(yè)/共40頁(yè)Bola型表面活性劑一個(gè)疏水部分連接兩個(gè)親水部分的兩親化合物Bola表面活性劑的表面張力：表面活性一般可以形成囊泡，具有很高的熱穩(wěn)定性第25頁(yè)/共40頁(yè)可以形成囊泡是Bola表面活性劑的突出優(yōu)點(diǎn)：

將在化學(xué)修飾、配體識(shí)別、生物礦化、凝膠化溶劑、藥物載體、滅菌劑和催化等方面具有良好的應(yīng)用前景。Bola表面活性劑的特點(diǎn)第26頁(yè)/共40頁(yè)1951年，F(xiàn)uoss和Edelson把疏水鏈兩端各連接一個(gè)離子基團(tuán)的分子稱為bola型電解質(zhì)(bolaformelectrolyte，簡(jiǎn)寫(xiě)為“bolyte”或“bolion”)。德國(guó)Fuhrhop在20世紀(jì)80年代對(duì)疏水鏈較長(zhǎng)的bola型化合物首先用bola兩親化合物(bola-amphiphile)這一術(shù)語(yǔ)來(lái)表述。Fuhrhop在該領(lǐng)域做了開(kāi)創(chuàng)性的工作，并于2004年發(fā)表了長(zhǎng)達(dá)37頁(yè)的綜述。第27頁(yè)/共40頁(yè)清華大學(xué)的張希等

11-溴代十一酸中滴加過(guò)量的SOC12

，得11-溴代十一酰氯;

加入聯(lián)苯二酚和三乙胺/THF混合溶液，得11,11-二溴代十一酸(4,4-聯(lián)苯基)酯;將其溶解于吡啶中，氮?dú)獗Ｗo(hù)，高溫回流24h，用乙醇/乙醚重結(jié)晶，得到離子型bola表面活性劑BP-10。第28頁(yè)/共40頁(yè)清華大學(xué)的張希等合成了含聯(lián)苯或偶氮苯介晶基團(tuán)的陽(yáng)離子bola型表面活性劑,適用于超分子自組裝和聚合物薄膜，第29頁(yè)/共40頁(yè)Okahata等合成了陽(yáng)離子bola型表面活性

劑la-ld，并發(fā)現(xiàn)它們?cè)谒蟹稚⑿纬蓪訝罹奂w第30頁(yè)/共40頁(yè)Sano將富勒烯引入合成陽(yáng)離子bola型表面活性劑8。用親水極性基的11-溴代十一酸與富勒烯6反應(yīng)，合成了兩端含有銨離子的bola型富勒烯C60。用TEM和光散射技術(shù)，對(duì)其在水中的自組裝特性，分別從納米尺度到微米尺度觀察分析.第31頁(yè)/共40頁(yè)基于穴狀配體的bola型表面活性劑,誘導(dǎo)過(guò)渡金屬離子進(jìn)入，形成新的兩親分子第32頁(yè)/共40頁(yè)考慮環(huán)境友好和可持續(xù)發(fā)展,，用各類糖脂等生物分子通過(guò)二聚反應(yīng)合成非離子型bola表面活劑,性質(zhì)優(yōu)良,有生物兼容性,可生物降解。糖苷、肽等為基礎(chǔ)原料第33頁(yè)/共40頁(yè)Bola應(yīng)用納米材料藥物緩釋生物礦化光化學(xué)修飾人工模擬生物離子通道基因轉(zhuǎn)染凝膠化試劑抑制金屬腐蝕第34頁(yè)/共40頁(yè)表面活性劑分子在溶液中和界面上可以自組裝形成具有超分子結(jié)構(gòu)的分子有序組合體.其神奇特性激起了人們極大的研究熱情，逐漸成為物理、化學(xué)和生物三大學(xué)科共同關(guān)注的熱點(diǎn)。最近，圍繞表面活性劑在界面上聚集行為的研究，使得一類新型的表面活性劑——bola型表面活性劑備受關(guān)注，成為表面活性劑研究新的發(fā)展方向之一。第35頁(yè)/共40頁(yè)

環(huán)糊精及其衍生物多個(gè)葡萄糖單元按照α-1,4位的碳原子連接成串結(jié)構(gòu)的化合物叫做直鏈糊精，簡(jiǎn)稱糊精。如果直鏈糊精兩端的葡萄糖單元也按α-1,4位的碳原子連接起來(lái)形成閉狀的筒狀結(jié)構(gòu)，就叫作環(huán)狀糊精。根據(jù)葡萄糖單元數(shù)（6、7、8）