表面活性劑第二

關于表面活性劑第二1第1頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月冰淇淋是我們最喜愛的食物；有了洗滌劑我們的生活才能如此美好。若沒有表面活性劑，這兩樣東西都不會有。這真是太可悲了。

但是，如果真的沒有了表面活性劑，也不會有人為沒有冰淇淋和洗滌劑而哭泣?！缑婊瘜W家Ckint因為沒有表面活性劑，人也沒有了。第一節(jié)表面活性劑的基本概念第2頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月3表面活性劑基本概念

界面與表面界面就是指物質相與相的分界面。是指兩相接觸的約幾個分子厚度的過渡區(qū)。若其中一相為氣體，這種界面通常稱為表面。即液相或固相與氣相的界面稱為表面。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。第3頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月4通俗地講，表面張力就是使液體表面盡量縮小的力，單位是mN.m-1，即達因/厘米（dyn/cm）。最簡單的例子是液體及其蒸氣組成的表面。如圖所示。液體內(nèi)部分子所受的力可以彼此抵消，但表面分子受到液相分子的拉力大，受到氣相分子的拉力?。ㄒ驗闅庀嗝芏鹊停?，所以表面分子受到被拉入液相的作用力

表面張力g第4頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月51、表面張力隨其溶質濃度的增加略有上升，且往往近于直線(曲線A)2、表面張力隨溶質濃度增加而逐漸下降，在濃度很稀時，下降較快，隨濃度增加下降變慢(曲線B)。3、在溶液濃度稀時，溶液的表面張力隨溶質濃度的增加急劇下降，當溶液的濃度增加到一定值后，溶液的表面張力就不再下降了(曲線C)。水溶液的表面張力與溶質濃度的幾種典型關系實驗發(fā)現(xiàn)：水溶液的表面張力隨溶質濃度的變化可分為三種類型。第5頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月6加入少量就能使水的表面張力大幅度地降低，從而明顯改變體系的界面性質和狀態(tài)的化合物——表面活性劑。如肥皂中的脂肪酸鈉，洗衣粉中的烷基苯磺酸鈉等。最早的表面活性劑——肥皂例如20oC時，純水的表面張力γ為72.75mN/m，加入0.1%的脂肪酸鈉，γ即降為25mN/m。一般說來，在常溫下0.1%的溶液能使水的表面張力下降到約30mN/m的話，則可認為該物質具有良好的表面活性。

表面活性劑的定義第6頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月7

表面活性劑分子在溶液中和界面上可以自行結合形成分子有序組合體，從而在各種重要過程，如潤濕、鋪展、起泡、乳化、加溶、分散、洗滌中發(fā)揮直接作用，還可起平滑、抗靜電、勻染與固色、潤滑、防銹、疏水、殺菌和凝集等間接作用。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”。

表面活性劑的作用第7頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月8一、表面活性劑的結構與特點結構特點：具有“兩親”結構。由親油基——即疏水親油的非極性基團（一般為長烴鏈），親水基——即親水疏油的極性基（如羥基、磺酸基、羧基、氨基等）組成。雙親結構使表面活性劑在溶液是形成界面吸附、界面定向、生成膠束，具有溶解性和多功能性。非離子型表面活性劑聚氧乙烯脂肪醇醚陰離子型表面活性劑脂肪醇硫酸鈉第8頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月9

最常用的是按表面活性劑在水溶液中能否解離及解離后所帶電荷類型來分類。分為非離子型、陰離子型、陽離子型和兩性離子型表面活性劑；二、表面活性劑的分類按親水基團是否帶電分離子型非離子型陰離子型陽離子型兩性離子型

按表面活性劑在水和油中的溶解性可分為水溶性和油溶性表面活性劑；按分子量分類，分為高分子表面活性劑（M大于104）；中分子量表面活性劑（M：103~104

）；低分子量表面活性劑（M：102~l03）。第9頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月10親水基一端為陰離子，其水溶液一般為堿性或中性。它們在整個表面活性劑生產(chǎn)中占有相當大的比重（約40%）。1、陰離子表面活性劑脂肪醇硫酸鈉

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

磷酸酯鹽第10頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月11

親水基一端是陽離子，故常稱之為“陽性皂”。其水溶液大多呈酸性。2、陽離子表面活性劑陽離子表面活性劑R-NH2·HCl

伯胺鹽CH3|R-NH-HCl

仲胺鹽|HCH3|R-N-HCl

叔胺鹽|CH3CH3|R-N+-CH3Cl-

季胺鹽|CH3第11頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月12其結構特征為：在親水基一端既有陽離子也有陰離子。3、兩性表面活性劑兩性表面活性劑R-NHCH2-CH2COOH氨基酸型CH3|R-N+-CH2COO-

甜菜堿型|CH3第12頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月134、非離子型表面活性劑R-(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

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（多為氧乙烯基CH2CH2O-）組成。第13頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)表面活性劑在溶液中的性質近于飽和時的狀態(tài)一.在界面的吸附濃度很稀時的狀態(tài)

濃度足夠時，表面活性劑在溶液表面定向形成吸附膜。排列成單分子層。非極性憎水基的部分越大，憎水性越強，表面活性劑分子就越聚集于表面，其表面活性就越強。第14頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月15二.形成膠束當表面活性劑溶質在溶劑中的濃度達到一定時，會產(chǎn)生聚集而生成膠束，這種濃度的極限值稱為臨界膠束濃度(critica1mic1econcentration，簡稱cmc)。膠束：當溶液內(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。膠束第15頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月16形成的膠束可呈現(xiàn)球狀、棒狀或層狀等多種形狀。球狀棒狀層狀第16頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月17三.潤濕

固體表面與液體接觸時，原來的固-氣界面消失，固體表面上的氣體被液體取代，形成新的固-液界面。這種現(xiàn)象稱為潤濕。接觸角：平衡時，在氣，液，固三相交界處，氣-液界面和固-液界面之間

的夾角稱為接觸角。(圖中角

θ)

θ＜90°，潤濕。

θ=0°，完全潤濕（鋪展）；θ＞90°，不潤濕。θ=180°，完全不能潤濕。第17頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月18

接觸角的大小可以用實驗測量，也可以用公式計算：1、若γs-g<γl-s，則θ>90o，固體不為液體所潤濕。如荷葉，石蠟上的水珠。2、若γs-g>γl-s，則θ<90o，且γl-g越小，θ也越小，固體易為液體所潤濕。如肥皂水。應用舉例：如噴灑農(nóng)藥到帶蠟的植物表面，要在農(nóng)藥中加表面活性劑；涂料中使用表面活性劑為潤濕劑。

如果要制造防水材料，就要在表面涂憎水的表面活性劑，使接觸角大于90°。第18頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月19分散是指固體粒子分散在液體中，按粒子的大小不同，可分為膠體分散和粗分散。分散體系處于不穩(wěn)定狀態(tài)，容易聚集形成沉淀。四.分散作用作為分散劑的表面活性劑能促使固體微粒均勻穩(wěn)定地分散在液體中。應用：如使顏料分散在涂料或印刷油墨之中。原理：分散劑可降低界面能，同時使固體外層形成一層吸附膜而較難凝聚。固—液分散體系中的固體微粒有自動聚結縮小界面積從而降低界面能的傾向。第19頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月20五.乳化作用

一種或幾種液體以大于10-7m直徑的液珠分散在另一不相混溶的液體之中形成的粗分散體系稱為乳狀液。

乳液形成過程中，兩相間界面面積增大，體系界面能隨之增大。故體系總是尋求減少界面面積，從而降低界面能，最終發(fā)生破乳、分層。

加入乳化劑，在降低界面能的同時，還在界面定向吸附而形成一層保護膜，防止碰撞的液滴彼此合并。同時由于形成表面雙電層，因電的相斥作用而防止了凝聚。

應用：如“乳液聚合”是高分子工業(yè)中的一種重要生產(chǎn)方法；化妝品工業(yè)中制取膏霜，食品的乳化等。第20頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月21水和油形成的乳狀液，根據(jù)分散情形可分為兩種：1.水包油乳狀液，用O/W表示。內(nèi)相為油，外相為水，這種乳狀液能用水稀釋，如牛奶等。2.油包水乳狀液，用W/O表示。內(nèi)相為水，外相為油，如油井中噴出的原油。

此外，還有水包油包水型(W/O/W)及油包水包油型（O/W/O)型等復雜型乳狀液。檢驗方法：如右圖所示，為對O/W乳狀液檢驗的現(xiàn)象。第21頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月22六.

起泡和消泡作用泡沫：由液體薄膜或固體薄膜隔離開的氣泡聚集體稱為泡沫，即氣體分散于液（固）體中的分散體系?？煞譃橐海ü蹋w泡沫。與前相似，也屬熱力學不穩(wěn)定體系。

加入表面活性劑，一則可降低，有利于泡沫形成。

二則表面活性劑可定向形成雙分子薄膜加大厚度而增加了泡沫的穩(wěn)定性。第22頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月23

消泡:作為消泡劑的表面活性劑，在液面上能擠走起泡分子，所形成的液膜強度很差，降低了液膜的穩(wěn)定性。消泡劑應極易吸附于液面，且排列疏松。故其分子多為枝形結構。如異辛醇、豆油、蓖麻油和硅油等。起泡劑的應用：用于礦物浮選、泡沫滅火和洗滌去污等。消泡劑的應用：在制糖、制中藥過程中泡沫太多，要加入適當?shù)谋砻婊钚詣┙档捅∧姸?，消除氣泡，防止事故。此外，用作涂料、膠粘劑的助劑等。第23頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月24七.增溶作用

表面活性劑在水溶液中形成膠束后具有能使不溶或微溶于水的有機物的溶解度顯著增大的能力，且此時溶液呈透明狀，膠束的這種作用稱為增溶作用。一般認為膠束內(nèi)部與液態(tài)烴相似，表面活性劑在水溶液中達到CMC后，一些水不溶性或微溶性的有機物可進入膠束內(nèi)部而使溶解度顯著增加，形成透明膠體溶液。

例如苯在水中溶解度很小，加入油酸鈉等表面活性劑后，苯在水中的溶解度大大增加。一些揮發(fā)油、脂溶性維生素、甾體激素等許多難溶性藥物常借此增溶，形成澄明溶液及提高濃度。

增溶作用與普通的溶解概念是不同的，增溶的苯不是均勻分散在水中，而是分散在油酸根分子形成的膠束中。第24頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月25八.浮選“浮選（flotation）”一詞，是漂浮選礦的簡稱。浮選是根據(jù)礦物顆粒表面物理化學性質的不同，從礦石中分離有用礦物的技術方法。浮選時要加入兩種表面活性劑：1.能產(chǎn)生大量氣泡的的表面活性劑——起泡劑。2.起捕集作用的陽離子表面活性劑——捕集劑。浮渣或泡沫層樣品液氣泡燒結板空氣

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，從而達到了富集的目的。捕集劑作用：大多數(shù)天然礦物表面是親水的，易為水所潤濕。須加入捕集劑使其疏水，才能使礦物微粒附著于氣泡而向上飄浮。第25頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月26第三節(jié)表面活性劑物性常數(shù)一.

臨界膠束濃度及其測定

測定臨界膠束濃度最基本的方法是測定表面活性劑溶不同濃度下的表面張力，并作

-lgc圖來確定。另外,CMC時，溶液表面張力基本達到最低值，以此為界，溶液的多種物理性質如摩爾電導、粘度、滲透壓、光散射等多種物理性質發(fā)生急劇變化。利用這些性質與表面活性劑濃度之間的關系，可推測出表面活性劑的臨界膠束濃度。

表面活性劑在溶液中形成膠束的最低濃度的濃度稱為臨界膠束濃度（CMC）CMC越小，該表面活性劑的活性越大。第26頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月27

同系物的碳原子數(shù)增加，CMC減小；

碳數(shù)相同的表面活性劑，支鏈型比直鏈型的CMC高；

碳氫鏈的不飽和度增加，CMC增高；

碳氫鏈中有極性基時，CMC增高；

碳氫鏈中有苯環(huán)時，CMC降低；

離子型表面活性劑的CMC較非離子型的大得多。碳氫鏈相同時，前者可以是后者的100倍。第27頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月28二.

親水親油平衡值（HLB）

用一個相對的值即HLB值來表示表面活性物質的親水性，HLB越大，則親水性越強。HLB值02468101214161820 |———|——||——||——||——||

石蠟

W/O乳化劑

潤濕劑洗滌劑增溶劑| 消泡劑 |————|聚乙二醇

O/W乳化劑根據(jù)需要，可根據(jù)HLB值選擇合適的表面活性劑。例如：HLB值在3～6之間，可作油包水型的乳化劑；8～10之間作潤濕劑；12～18之間作為水包油型乳化劑。HLB∑(親水的基團數(shù))∑(親油的基團數(shù))—=7+

離子型HLB的計算式：第28頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月29三.

克拉夫脫點(KrafftPoint)

離子型表面活性劑在水中的溶解度在低溫時只隨溫度的升高緩慢地增加。溫度升至某一值后，溶解度即迅速增大，此點即所謂的Krafft點（TK）。這一點的濃度其實就是該溫度下的CMC。一般而論，TK越高，CMC越??；TK高（低）的表面活性劑親油（親水）性好。四.濁點(C1oudPoint)

濃度一定的非離子表面活性劑加熱至一定溫度時，溶液產(chǎn)生渾濁，冷卻后又變?yōu)橥该?。該溫度稱為非離子型表面活性劑的“濁點”(C1oudPoint)。

產(chǎn)生濁點的原因：含氧基團（如氧乙烯基）與水分子形成的氫鍵因受熱而減弱，溶解度隨溫度升高而降低，從而產(chǎn)生濁點。第29頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月30第四節(jié)陰離子表面活性劑

陰離子表面活性劑按其親水基團的結構可以分為：羧酸鹽、硫酸酯鹽、磺酸鹽和磷酸酯鹽。陰離子表面活性劑RCOONa

羧酸鹽R-OSO3Na

硫酸酯鹽R-OPO3Na2

磷酸酯鹽R-SO3Na

磺酸鹽第30頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月31制造皂類洗滌劑。皂體堅硬，在塊狀皂中具有賦形劑和活性劑的作用。硬脂酸鈉的應用化妝品中作乳化劑（O/W）。如雪花膏、剃須膏、洗發(fā)膏等的制備中。一.羧酸鹽型陰離子表面活性劑硬脂酸鈉別名硬蠟酸鈉，化學簡式為:C17H35COONa。

脂肪酸的堿（堿土、高價）金屬鹽、銨鹽和有機胺鹽統(tǒng)稱為脂肪酸鹽，化學通式為:RCOOM1/n。第31頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月32硬脂酸鈉的制備方法主要有以下兩種：1.油脂水解皂化法以牛、羊等動物油為原料，通過氫氧化鈉水解皂化制備。2.硬脂酸直接中和法第32頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月33二.磺酸鹽型陰離子表面活性劑

十二烷基苯磺酸鈉——LAS性狀：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晶。結構：其分子由親油性烷基基團、離子性的親水磺酸基團及作為連接手段的親油性苯環(huán)基團三部分構成。理想的LAS結構:C10～C14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。第33頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月34TPS：由丙烯進行齊聚反應得到含較多支鏈的十二烯烴。成本低廉，具有良好的發(fā)泡和洗滌性能，但因支鏈多而難生物降解，于1964年被LAS所取代。第34頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月35主要用途：(1)配制各種類型的液體、粉狀、粒狀、漿狀洗滌劑、擦凈劑和清潔劑；(2)可用作油井空氣鉆井起泡劑，軟質陶瓷、水泥、石膏用泡沫劑、紡織用抗靜電涂布劑、染色助劑、石灰分散劑、明膠凝聚劑、鋁增亮劑、電鍍工業(yè)脫脂劑、造紙工業(yè)脫墨劑等；(3)在農(nóng)業(yè)方面，用作防化肥結塊劑、殺菌劑和協(xié)同殺蟲劑。合成方法：由十二烯烴和苯發(fā)生傅—克烷基化反應，再進行磺化得到苯磺酸，然后用堿中和?；腔椒ㄓ腥N：三氧化硫磺化法；發(fā)煙硫酸磺化法；氯磺酸磺化法。第35頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月36三.硫酸酯鹽型陰離子表面活性劑通式：ROSO3-M+。制法：ROH+SO3——ROSO3H——ROSO3Na1、脂肪醇硫酸酯鹽（FAS）性能

FAS較易水解；在硬水中去污力強于LAS，起泡力低?？捎糜谂渲频团菹礈靹?。

應用

配制香波、合成香皂、洗浴用品、牙膏、剃須膏等盥洗用品。也是洗滌劑、清洗劑的重要組分。第36頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月37

以月桂醇聚氧乙烯醚硫酸酯鈉鹽為例，其化學式為：C12H25O(CH2CH2O)3OSO3Na2.脂肪醇聚乙烯醚硫酸酯鹽（AES）性能：①淡黃色至無色黏稠液體。溶解性、起泡性能、抗硬水性能、潤濕性能均優(yōu)于FAS。②在堿性介質中穩(wěn)定，但在酸性介質中容易水解，因此要添加磷酸鹽或檸檬酸鹽緩沖劑，以防止水解。通式：RO(CH2CH2O)nSO3M③在分子結構方面，由于聚環(huán)氧乙烷醚基的引入，使其水溶性與LAS等相比明顯提高、易于配成透明溶液；不受水硬度的影響，具備了優(yōu)異的抗鈣、鎂離子作用的能力。第37頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月38

應用2.

是輕（重）垢型洗滌劑，地毯清洗劑等配方中的重要組分，還可用于無磷洗滌劑的配制。1.

廣泛用于香波、洗浴用品、剃須膏等盥洗用品中。目前常用的方法有以下三種。

制備

三氧化硫法

氯磺酸法

氨基磺酸法第38頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月39四.磷酸酯型陰離子表面活性劑

具有優(yōu)良的抗靜電、乳化、防銹和分散等性能，廣泛用于紡織、化工、國防、金屬加工等工業(yè)部門。磷酸雙脂磷酸單酯烷基磷酸酯鹽：烷基醚磷酸酯鹽：單烷基醚磷酸酯鈉鹽雙烷基醚磷酸酯鈉鹽以月桂醇聚環(huán)氧乙烷醚磷酸鈉（AEPS）為例第39頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月40補充：表面活性劑的生物降解

指表面活性劑在環(huán)境因素的作用下結構發(fā)生變化，從對環(huán)境有害的表面活性劑分子逐步轉化成對環(huán)境無害的小分子如CO2、NH3、H2O等。

降解步驟初級降解母體結構消失，特性發(fā)生變化。次級降解降解得到的產(chǎn)物不再導致環(huán)境污染。最終降解完全轉化為二氧化碳等小分子。陰離子表面活性劑結構與生物降解的關系（1）陰離子表面活性劑的降解速度隨磺酸基和烷基鏈末端間的距離的增大而加快，烷基鏈長在C6-C12間最易降解。（2）當陰離子表面活性劑的烷基鏈帶有支鏈，且支鏈長度愈接近主鏈愈難降解（如TPS）。第40頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月41第五節(jié)陽離子表面活性劑

分類陽離子表面活性劑R-NH2·HCl

伯胺鹽

CH3|R-NH-HCl

仲胺鹽|H

CH3|R-N-HCl

叔胺鹽|CH3

CH3|R-N+-CH3Cl-

季胺鹽|CH3

又稱陽性皂。親水基主要為堿性氨原子，也有磷、硫、碘等原子。大致可分為兩類：一類是胺鹽型陽離子表面活性劑；另一類則是季銨鹽型陽離子表面活性劑。第41頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月42第五節(jié)陽離子表面活性劑

分類陽離子表面活性劑R-NH2·HCl

伯胺鹽

CH3|R-NH-HCl

仲胺鹽|H

R1

|R-N·HX

|R2

CH3|R-N+-CH3Cl-

季胺鹽|CH3

又稱陽性皂。親水基主要為堿性氨原子，也有磷、硫、碘等原子。大致可分為兩類：一類是胺鹽型陽離子表面活性劑；另一類則是季銨鹽型陽離子表面活性劑。第42頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月43主要作用：殺菌劑、纖維柔軟劑、抗靜電劑、纖維勻染劑、金屬緩蝕劑、織物柔軟劑、頭發(fā)調理劑、防水劑等。日常生活中很少用于洗滌劑（因纖維織物和固體表面一般帶負電荷）。作用原理：殺菌－由于細菌被強力吸附，阻止了細菌的呼吸作用與糖解作用；纖維織物方面－吸附于纖維表面形成一定向吸附膜后，中和纖維表面的負電荷，減少因摩擦產(chǎn)生的自由電子，有較好的抗靜電性，還能顯著降低纖維表面的靜摩擦系數(shù)，用于纖維的柔軟處理。金屬緩蝕－脂肪胺定向排列在金屬表面形成1～2個分子的保護薄膜，保護金屬免受酸的腐蝕。第43頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月44一、胺鹽型、季銨鹽型

胺鹽型：包括伯、仲、叔胺鹽。通式為性能比較：季胺鹽型可溶于堿性介質，而胺鹽型則會游離成原來的不溶胺而析出。季銨鹽通式為用途：金屬緩蝕劑、浮選工藝中的捕集劑等。制備：伯、仲、叔胺與酸反應制得用途：織物柔軟劑、抗靜電劑、消毒殺菌劑、殺藻劑，在化學反應中作相轉移催化劑等。制備：一般由叔胺與烷基化試劑作用制得

R1

|R-N·HX

|R2

R1

|R-N+-CH3·Cl-

|R2第44頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月45

指表面活性劑分子中含有除碳原子以外，還具有其它原子且呈環(huán)狀結構的化合物。主要的雜環(huán)陽離子表面活性有咪唑啉型、吡啶季銨鹽型等。二、雜環(huán)類陽離子表面活性劑三、胺氧化物

一般結構為：R(CH3)2N→O，由脂肪叔胺經(jīng)雙氧水氧化制得。在酸性介質中為陽離子，在中（堿）性介質中則為非離子型。用途：重垢洗滌劑、抑菌劑等用途：織物柔軟劑、抗靜電劑、防銹劑等第45頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月461、一般認為陽離子表面活性劑需要在有氧條件下進行降解，且能力較弱，甚至還會抑制其他有機物的降解。2、陽離子表面活性劑與其他類型的表面性劑復配后，不僅不會出現(xiàn)抑制降解的現(xiàn)象，反而兩者都易降解。陽離子表面活性劑的生物降解注意事項

不能與肥皂等陰離子表面活性劑共用，會產(chǎn)生沉淀而失效；與一些染料（直接染料或熒光染料）會發(fā)生作用而失效；遇到偏硅酸鈉、硝酸鹽、蛋白質、生物堿等也會發(fā)生作用而失效。第46頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月47第六節(jié)兩性表面活性劑一、兩性離子型表面活性劑的特點1、結構一般為：R—A+—B-，即在分子一端同時存在酸性基和堿性基。

性能1234578對織物有優(yōu)異的柔軟平滑性和抗靜電性有一定的殺菌性和抑霉性有良好的乳化性和分散性與其它類型表面活性劑有良好的配伍性，會產(chǎn)生協(xié)同增效效應很好的潤濕性和發(fā)泡性低毒性和對皮膚、眼睛的低刺激性極好的耐硬水性良好的生物降解性2、性能第47頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月483、兩性表面活性劑的等電點

在pH＜4（pH＞4）的溶液中，呈現(xiàn)出陽（陰）離子表面活性劑的特征，置于靜電場中，將發(fā)生移動。氨基酸型表面活性劑最大特征在于既能給出質子又能接收質子。例如：RN+HC2H4COOHRN+H2C2H4COO-RNHC2H4COO-pH＜4pH=4pH＞4

以內(nèi)鹽形式存在的兩性表面活性劑將不向任何極移動，此時溶液的pH值稱為等電點（用pI表示）。

等電點時，溶解度最小，發(fā)泡、潤濕和洗滌能力也較低。第48頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月49R-NHCH2CH2COOH天然卵磷脂分類二、兩性表面活性劑的分類氨基酸型甜菜堿型卵磷脂類兩性咪唑啉R-N+(CH3)2CH2COO-第49頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月501、咪唑啉型

在兩性表面活性劑中產(chǎn)量最大，應用最廣。其無毒、無刺激、生物降解性極好。常作織物柔軟劑、抗靜電劑、抗菌劑等。2、氨基酸型

在堿液中呈陰離子性質，起泡性好、去污力亦強；在酸液中呈陽離子性質，殺菌力很強，毒性小。主要用于殺菌劑、去臭劑、紡織勻染劑等。3、甜菜堿型在水中有較好的溶解度，即使在等電點其溶解度也不明顯降低。主要用于織物柔軟劑、抗靜電劑、殺菌劑等。R-NHCH2CH2COOH第50頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月51第七節(jié)非離子表面活性劑一、非離子表面活性劑的性質1.親水基為一定數(shù)量的含氧基團(常為醚基和羥基)，穩(wěn)定性高，不易受強電解質鹽類的影響，也不易受pH值的影響，與其他類型表面活性劑相容性好。2.

生物降解能力與碳鏈長度、支鏈及EO(親水單元)、PO(疏水單元)單元數(shù)等有關。碳鏈越長、支鏈越多則越難降解，存在酚基時較難降解，PO、EO單元數(shù)越多越難降解。3.毒性、溶血作用較小，能與大多數(shù)藥物配伍，應用廣泛（外用、內(nèi)服、注射）4.

去除油性污垢的能力很強，且具有防止污垢再沉積的能力。其臨界膠束濃度也比離子型表面活性劑低一到二個數(shù)量級。

5.

缺點：一般為蠟狀物或液體，很難復配成粉狀。第51頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月52二、分類R-(C6H4)-O(C2H4O)nH

烷基酚聚氧乙烯醚非離子表面活性劑RN-[C2H4(C2H4O)]nH

聚氧乙烯烷基胺R-CONH(C2H4O)nH

聚氧乙烯烷醇酰胺R-COOCH2(CHOH)3H

多元醇脂肪酸酯型R-O-(CH2CH2O)nH

脂肪醇聚氧乙烯型H-(CH2CH2O)-OCOR

脂肪酸聚氧乙烯第52頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月53脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）脂肪醇聚氧乙烯醚是近代非離子型表面活性劑中最重要的一類產(chǎn)品，具有優(yōu)良的潤濕、低溫洗滌、乳化、耐硬水和生物降解功能。目前在各類洗滌劑中都或多或少用到這類表面活性劑。1、聚氧乙烯型非離子表面活性劑第53頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月54

其物理性質和應用性能基本上與AEO類似。但與AEO相比，生物降解性較差，且毒性也較大，很少用于民用洗滌劑。主要用于印染處理、金屬加工、農(nóng)藥乳化劑等。烷基酚聚氧乙烯醚在非離子型表面活性劑的應用中僅次于AEO，占第二位。

烷基酚聚氧乙烯醚第54頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月552、多元醇酯表面活性劑R-COO-CH2

由含有多個羥基的多元醇（甘油、季戊四醇、蔗糖等）與脂肪酸經(jīng)部分酯化而生成的酯類。特點：帶有一定數(shù)量的羥基，依靠羥基與水的親和力而形成兩親性結構；羥基親水性不高，多數(shù)不溶于水，多作為油溶性乳化劑使用；毒性低，常用于食品、醫(yī)藥、化妝品等行業(yè)。HO-CHHO-CH2R-COO-CH2

R-COO-CHHO-CH2脂肪酸甘油單酯脂肪酸甘油雙酯第55頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月56多元醇酯的制備實例O=第56頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月57第八節(jié)特種表面活性劑

通常表面活性劑的親油基是碳氫長鏈，分子中還可以含有O、N、S、Cl、Br、I等元素。稱為普通（碳氫）表面活性劑。如果親油基是含有F或Si、P和B等元素的表面活性劑，則稱為特種表面活性劑。

一般有含氟表面活性劑、含硅表面活性劑、冠醚表面活性劑、高分子表面活性劑、生物表面活性劑等。

由于特種表面活性劑具有一般表面活性劑所沒有的特種功能與用途,越來越受到人們的重視。

第57頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月58

一、含氟表面活性劑

指碳氫鏈中H原子被F所取代后的表面活性劑。

由于氟原子具有最高的電負性、最高的鍵能和較短的鏈長，因而使含氟表面活性劑具有“三高”、“兩憎”的特點。

氫原子可以部分被氟原子取代，也可全部被氟原子取代，后者稱為全氟表面活性劑。

這類表面活性劑性能特殊，其應用越來越引人注目。

碳氟表面活性劑在6個碳原子的時候就有很好的表面活性。8~12個碳原子最佳。第58頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月591高化學穩(wěn)定性和高耐熱穩(wěn)定性能好含氟表面活性劑的性質耐高溫耐強酸、強堿以及強氧化劑極高的表面活性，濃度極低時（萬分之幾）即可使水溶液的表面張力可低至20mN/m以下(甚至可低到12mN/m)。2高表面活性如C8F17COONH4可使水的表面張力降到l6.5mN/m3憎水憎油性4低CMC與同類普通表面活性劑比，具有較低的CMC第59頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月60含氟表面活性劑的應用舉例1高效滅火劑與普通表面活性劑復配成“輕水”泡沫滅火劑。能在油面上迅速鋪展成膜，提高滅火性能，縮短滅火時間，抗復燃型好。2鉻酸霧抑制劑利用其高化學穩(wěn)定性，在鍍鉻池液面上形成致密、穩(wěn)定的泡沫層，有效阻止鉻酸霧的逸出。3防水防油劑用于既防水又防油的紡織品、紙張及皮革等。第60頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月61

分類及用途第61頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月62

指以硅烷基鏈或硅氧烷基鏈為親油基，聚氧乙烯鏈、羧基或其他極性基團為親水基構成的表面活性劑。二、含硅表面活性劑Si-O鍵要比C-C鍵穩(wěn)定，不易斷裂。因而含硅表面活性劑具有較高的耐熱穩(wěn)定性

季銨鹽含硅表面活性劑的殺菌能力很強，一般配成稀溶液，就能殺死各種細菌例如革蘭氏陰性細菌、葡萄球菌、真菌等。

硅氧烷表面活性劑具有化妝品配方要求的潤滑性、光澤、調理性、耐水性和特殊觸感等良好特性，在這一領域具有很好的應用前景。

大多用于洗發(fā)劑、護發(fā)素和調理香波中。它們能改善頭發(fā)的梳理性、光澤和觸感。第62頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月63三、生物表面活性劑

是指由細菌、酵母和真菌等多種微生物產(chǎn)生的具有表面活性劑特征的化合物。主要有：①糖脂類；②磷脂類；③脂肪酸類；④氨基酸酯類；⑤聚合物類等。

生物表面活性劑產(chǎn)物具有無毒、易生物降解等特性，使其在一些特殊工業(yè)領域和環(huán)境保護方面受到關注，并有可能成為化學合成表面活性劑的替代品或升級換代產(chǎn)品。

例如用廢棄的油培養(yǎng)微生物，能加速其分解，既能得到性能好的生物表面活性劑，同時解決了煉油廠的污染問題。第63頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月64四、冠醚型表面活性劑

冠醚類大環(huán)化合物具有與金屬離子絡合、形成可溶于有機溶劑相絡合物的特性，因而廣泛用作相轉移催化劑。第64頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月65第65頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月66第66頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月67第67頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月68第68頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月69第九節(jié)洗滌劑第69頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月70分類第九節(jié)洗滌劑

洗滌劑是指以去污為目的而設計的復配的制品。通常由主要組分表面活性劑和輔助組分助洗劑、添加劑等組成。一.洗滌劑的組成及分類組成表面活性劑、助洗劑和添加劑等。去除污垢類型外形重垢型和輕垢型工業(yè)用和家庭用粉狀、塊狀、膏狀、漿狀和液體狀第70頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月71加入表面活性劑后，憎水基團吸附在污垢上，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。二、洗滌原理1、洗滌作用基本過程載體·污垢+洗滌劑載體+污垢·洗滌劑

去污的步驟①吸附②潤濕與滲透③污垢的脫落④污垢的分散與穩(wěn)定第71頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月722、污垢的分類根據(jù)污垢的狀態(tài)分

油質污垢

固體污垢

水溶性污垢

按粘附方式分

化學性粘附

物理性粘附

第72頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月733、影響洗滌作用的因素1）吸附作用活性劑分子滲透到載體與污垢間并進行定向吸附，降低其附著力，發(fā)生污垢的卷離。2）乳化作用油污型污垢和水發(fā)生乳化作用，形成水包油型乳狀液而不再附著于載體表面3）增溶作用污垢進入到膠束內(nèi)部現(xiàn)隨之“分散”到水中而增溶，從而使油污不可能再沉積。4）分散作用活性劑能使固體污垢不聚集、沉積而分散懸浮在水溶液中。5）泡沫作用泡沫能起到攜帶污垢的作用，還可作為洗滌液是否有效的標志。第73頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月74三.洗滌劑中的表面活性劑是洗滌劑的主要去污成分，還可起發(fā)泡、增溶、乳化、潤濕、分散、殺菌、柔軟、抗靜電等作用。按用量和品種，使用最多的是陰離子表面活性劑；其中又以LAS最為常見，其他一些陰離子表面活性劑如仲鏈烷磺酸鹽(SAS)、a-烯烴磺酸鹽(AOS)、脂肪醇硫酸鹽(FAS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽(AES)等可以單獨或與LAS以不同的比例配合使用。其次是非離子表面活性劑；如脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、烷基醇酰胺和氧化胺等。其中脂肪醇聚氧乙烯醚是粉狀和液體洗滌劑中的主要成分。第74頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月75陽離子表面活性劑在纖維上的吸附大、洗滌力小，且價格昂貴，不適合用于洗滌劑，有時在洗滌劑中加入陽離子表面活性劑主要是為了使洗滌劑具有殺菌消毒能力或起柔軟作用。兩性表面活性劑有良好的去污性能，調理性好。但由于成本高而較少使用。常用于個人衛(wèi)生用品和特種洗滌劑中。第75頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月76洗滌助劑能使洗滌劑的性能明顯改善，減少活性劑的用量，降低成本。其作用主要有：增強表面活性；軟化硬水，防表活劑水解，防污垢再沉積；改善泡沫性能；降低刺激性改善產(chǎn)品外觀，賦予產(chǎn)品色彩和優(yōu)雅香氣等。四、助洗劑及其它輔助劑

按功能不同，洗滌助劑主要有硬水軟化劑、堿性緩沖劑、抗再沉積劑、增稠劑、增溶劑、熒光增光劑、防腐劑、酶、香精、色素等。第76頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月771、硬水軟化劑

常用的磷酸鹽有三聚磷酸鈉、焦磷酸鹽和三偏磷酸鹽。最常用、性能最好的螯合劑是三聚磷酸鈉（STTP）。其陰離子具有較強的螯合能力，能與鈣、鎂等離子形成可溶性的絡合離子，STTP還對微細的無機粒子或脂肪微滴具有分散、乳化作用，可以提高污垢的懸浮能力，防止污垢沉積到織物上，從而提高了洗滌劑的洗凈作用。除此之外，還能起堿性緩沖作用，由于STTP含6個結晶水，不易吸收空氣中的水分，使成品不吸潮、不結塊，從而使洗衣粉干爽、有良好的流動性。鈣、鎂離子會降低洗滌效果，使織物變色、手感發(fā)硬。作用：與鈣、鎂等金屬離子螯合；本身也具有一定的洗滌和質點懸浮作用。第77頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月78STPP分子式及結構：Na5P3O106H2O第78頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月79磷酸鹽的污染及其替代品傳統(tǒng)的合成洗衣劑都含有三聚磷酸鹽(STTP)的成分，其含量在15%～30%之間。然而，“磷”是造成水體富營養(yǎng)化的罪魁禍首，因為磷是一種營養(yǎng)物質，它可以造成水中藻類的瘋長。而大量藻類又會消耗水中的氧分，造成水中微生物缺氧死亡、腐敗，水體失去自凈功能從而破壞水質。作為有磷洗滌劑中的“磷”造成水體富營養(yǎng)化已被國內(nèi)外環(huán)保專家所公認。第79頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月80含磷洗衣粉的污染問題已經(jīng)引起了世界各國的普遍重視。很多國家提出了禁磷和限磷措施，并在不斷地研究和開發(fā)三聚磷酸鹽的替代品，并取得了不少成果。其中比較有效的替代品有：

⑴有機螯合助劑，如二乙胺四乙酸(EDTA)及其鈉鹽、氮川三醋酸(也叫氨基三乙酸，分子式為N(CH2COOH)3

)及其鈉鹽、酒石酸鈉、檸檬酸鈉等；

⑵分子篩，主要是4A型分子篩。目前普遍認為，人造沸石是比較有發(fā)展前途的洗滌助劑。

第80頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月812、堿性緩沖劑

①碳酸鹽降低CMC，使溶液保持一定的堿度。作用：使洗滌液在洗滌過程中維持一定的堿性，保持洗滌劑的去污能力。

②硅酸鈉—

Na2O·nSiO2

又稱水玻璃，其水溶液相當于由硅酸鈉與硅酸組成的緩沖溶液。起控制pH值、抗再沉積的作用。此外，水玻璃還具有懸浮作用、乳化作用和泡沫穩(wěn)定作用，并對金屬具有防腐蝕作用。制造粉狀洗滌劑時，加入水玻璃能使產(chǎn)品保持疏松，防止結塊，增加顆粒的強度、流動性和均勻性。

第81頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月823、抗污垢再沉積劑

又叫攜污劑，其代表為羧甲基纖維素鈉（CMC），其它有聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醇等。

起抗再沉積作用。加入1%～2%的CMC，則洗滌時CMC被吸附在被洗物表面，同時也被吸附在污垢粒子的表面上，使二者都帶上負電荷。在同性電的相互排斥作用下，污垢就難以重新沉積到被洗物的表面上。另一方面，CMC還具有增稠、分散、乳化、懸浮和穩(wěn)定泡沫的作用。這些作用能使污垢穩(wěn)定地懸浮于洗滌液中，更不容易再發(fā)生沉積。

第82頁，課件共89頁，創(chuàng)作于2023年2月834、漂白劑

洗滌劑中加入的漂白劑主要有次氯酸鹽和過酸鹽兩大類。次氯酸鹽主要用NaClO，易溶于水，穩(wěn)定性差，易受光、熱和pH值的影響。次氯酸鈉生成氫氧化鈉和新生態(tài)氧，氧化力很強，具有刺激性，同時具有殺菌消毒作用。過酸鹽主要是過硼酸鈉和過碳酸鈉，溶于水后生成過氧化氫，具有很強的漂白作用。

熒光增白劑可吸收紫外光（300～400nm），也能反射可見光（400～500nm），因而產(chǎn)生了熒光。經(jīng)FB處理過的物品，在含紫外光源（如日光）照射下看上去白色的更白，有色的更艷，增強了外觀的美感。5、熒光增白劑（簡稱FB