緒論及表面活性劑課件

精細(xì)化學(xué)品化學(xué)——了解精細(xì)化工產(chǎn)品主要內(nèi)容緒論表面活性劑農(nóng)業(yè)化學(xué)品香料香精與化妝品食品化學(xué)品膠粘劑與涂料電子信息材料參考書[1]王明慧（主編）.精細(xì)化學(xué)品化學(xué).北京：化學(xué)工業(yè)出版社．2009[2]周立國(guó),段洪東,劉偉（編）．精細(xì)化學(xué)品化學(xué)．北京：化學(xué)工業(yè)出版社．2007[3]錢旭紅（編）．精細(xì)化工概論（第二版）．北京：化學(xué)工業(yè)出版社．2000[4]宋啟煌（編）．精細(xì)化工工藝學(xué)．北京：化學(xué)工業(yè)出版社．2004期刊：《精細(xì)化工》、《精細(xì)與專用化學(xué)品》一、緒論Dr.Kline將化工產(chǎn)品按差別性和產(chǎn)量分類如下:1)通用化學(xué)品：如三酸兩堿

2)準(zhǔn)通用化學(xué)品：如化學(xué)纖維

3)精細(xì)化學(xué)品：如表面活性劑

4)專用化學(xué)品：如水處理劑國(guó)內(nèi)含后兩類1.1精細(xì)化工與精細(xì)化學(xué)品的范疇一、緒論1986年的分類：農(nóng)藥、染料、涂料、顏料；試劑和高純物、信息用化學(xué)品；食品和飼料添加劑、粘合劑催化劑和各種助劑化學(xué)藥品和日用化學(xué)品功能高分子材料：如人造肌肉、人造皮膚未完全涵蓋，如香料、水處理劑等1.2我國(guó)精細(xì)化學(xué)品分類1.3精細(xì)化工的技術(shù)特點(diǎn)小批量、多品種、具有明確功能附加價(jià)值高，經(jīng)濟(jì)效益顯著技術(shù)密集度高，經(jīng)常采用復(fù)配技術(shù)商品性強(qiáng)精細(xì)化率是化學(xué)工業(yè)發(fā)展的標(biāo)志采用綠色化學(xué)原理和清潔生產(chǎn)技術(shù)是其主要發(fā)展方向

一、緒論2.1概述基本概念：表面張力、表面活性定義：具有很高的表面活性，加人很少量就能顯著降低其水溶液的表面張力化學(xué)結(jié)構(gòu)特征與分類主要特性

臨界膠束濃度、親水親油平衡、溶解性二、表面活性劑2.1.2分類離子型表面活性劑

1）陰離子型：羧酸鹽、硫酸酯鹽、磺酸鹽

2）陽(yáng)離子型：以季銨鹽為主

3）兩性：如氨基酸非離子型表面活性劑特殊表面活性劑，如：含氟、高分子，等全氟辛酸銨與“特氟龍”不粘鍋風(fēng)波二、表面活性劑非離子型表面活性劑分類1）聚氧乙烯型：RO-(CH2CH2O)nH2）多元醇型，如脂肪酸季戊四醇酯3）聚醚4）烷基醇酰胺2.1.3臨界膠束濃度CMC膠束的形成與形狀：球狀、棒狀、層狀等CMC定義：

形成膠束所需表面活性劑的最低濃度

與溶液性質(zhì)變化密切相關(guān)離子型表面活性劑CMC一般在10-4~10-2mol·L-1

非離子型CMC一般在10-6~10-4mol·L-1

為何會(huì)產(chǎn)生差異？二、表面活性劑表面吸附到膠束形成表面活性劑濃度變大C<CMC分子在溶液表面定向排列C＝CMC溶液表面定向排列飽和，開(kāi)始形成小膠束C>CMC憎水基相互吸引，分子自發(fā)聚集，形成球狀、層狀膠束脂質(zhì)雙層與細(xì)胞膜可用于測(cè)定CMC2.1.4親水親油平衡HLB值：表征親水基和疏水基之間在大小和力量上的平衡程度基準(zhǔn):石蠟=0，油酸＝1，油酸鉀＝20，十二烷基硫酸鈉＝40非離子表面活性劑HLB在1~20之間陰、陽(yáng)離子表面活性劑在1~40之間HLB值與用途之間的關(guān)系（以非離子為例）HLB值的簡(jiǎn)單計(jì)算二、表面活性劑2.1.5溶解性非離子型表面活性劑的濁點(diǎn)溫度低時(shí)溶于水為澄清溶液，溫度升高溶解度降低，當(dāng)溫度升高到濁點(diǎn)后水溶液變渾濁

產(chǎn)生的原因？對(duì)洗滌等實(shí)際應(yīng)用的影響？二、表面活性劑2.1.5溶解性離子型表面活性劑的克拉夫特溫度當(dāng)溫度上升到某一數(shù)值后．溶解度急劇上升，有一個(gè)明顯的突變點(diǎn)

二、表面活性劑2.2應(yīng)用原理潤(rùn)濕和滲透作用乳化作用分散作用起泡和消泡增溶作用洗滌作用二、表面活性劑

潤(rùn)濕的接觸角判據(jù)潤(rùn)濕作用的應(yīng)用1）用于固體表面

有色金屬浮選、玻璃表面防霧處理2）潤(rùn)濕劑

一般用陰離子型表面活性劑，為什么？3）滲透作用與滲透劑如印染時(shí)促進(jìn)著色2.2.2乳化作用乳狀液兩種互不相混溶的液體所形成的多相分散體系

分散相與分散介質(zhì)、水相與油相乳狀液兩種類型：O/W、W/O

乳液外觀與液滴大小有關(guān)二、表面活性劑乳化作用的原理1)降低界面張力2)增加界面強(qiáng)度3)產(chǎn)生界面電荷

分子結(jié)構(gòu)必須是碳鏈較長(zhǎng)、無(wú)支鏈、親水基在一端的，并根據(jù)乳液類型和HLB值確定乳化劑的選擇破乳：如制作豆腐2.2.3起泡與消泡泡沫形成：固體與液體泡沫，起泡劑泡沫穩(wěn)定性（穩(wěn)泡劑）影響因素：

1）表面張力（低）

2）表面粘度和表面膜強(qiáng)度（高）

3）液膜的緊密度（高）

4）泡沫表面電荷（同名）消泡二、表面活性劑2.2.4洗滌作用污垢的三種類型

1)液體污垢：動(dòng)植物油、礦物油等

2)固體污垢：塵埃、粘土、鐵銹、炭黑等

3)特殊污垢：蛋白質(zhì)、淀粉、人體分泌物等去除污垢的基本過(guò)程潤(rùn)濕與滲透，污垢的脫落、分散與穩(wěn)定二、表面活性劑

洗滌作用的影響因素1）表面張力較低，潤(rùn)濕性好，利于洗滌

2）同系物中碳鏈增長(zhǎng)，表面活性好，洗滌性能越好

3）達(dá)到臨界膠束濃度時(shí)，洗滌效果將急劇增加

4）增溶作用5）離子型表面活性劑隨溫度上升，去污能力增強(qiáng)

2.3陰離子表面活性劑主要品種及用途

1)烷基苯（萘）磺酸鹽：LAS2)烷基磺酸鹽：SAS、AOS3)脂肪酸甲酯磺酸鹽：MES4)烷基硫酸酯鹽：FAS（K12）、AES2.3.1LAS分子式C12H25-C6H4-SO3Na

理想結(jié)構(gòu)應(yīng)該是C10~C14的直鏈烷基，苯環(huán)在烷基的第3或第4個(gè)C原子上，親水基在苯環(huán)對(duì)位，單磺酸基起泡能力強(qiáng)、去污力高，易復(fù)配；工藝成熟，成本較低，應(yīng)用廣泛；配制各種類型的液體、粉狀洗滌劑二、表面活性劑1）烷基苯的制備：a）高碳烯烴縮合法

LAS制備工藝b）烷烴氯化法

2）烷基苯的磺化

a）三氧化硫磺化法b）發(fā)煙硫酸磺化法2.3.2MES分子結(jié)構(gòu)1）潤(rùn)濕性、起泡性和去污性在軟水中與LAS相當(dāng),但在硬水度超過(guò)3.50×10-4時(shí)，比LAS好2）出色的生物降解性，生物降解率接近100%3）原料為再生油脂特點(diǎn)二、表面活性劑2.3.3FAS分子C12H25OSO3Na在硬水中起泡力強(qiáng)，泡沫細(xì)膩豐富，穩(wěn)定持久，較強(qiáng)的去污能力主要作為牙膏起泡劑、有色金屬選礦的的起泡劑和捕集劑突出性能二、表面活性劑2.4陽(yáng)離子表面活性劑基本特點(diǎn)不用于洗滌、堿性條件下失效主要用做殺菌消毒劑、柔軟劑、抗靜電劑主要類型

1)銨鹽型

2)季銨鹽型:如新潔爾滅

CTMA3)胺氧化物:餐具和洗發(fā)香波新潔爾滅合成原理叔胺由十二烷基醇與二甲胺通過(guò)催化氨解法制備二、表面活性劑2.5非離子表面活性劑

主要特點(diǎn)：

穩(wěn)定性好、表面活性高、易復(fù)配優(yōu)異的潤(rùn)濕和洗滌功能

1)聚氧乙烯醚型：脂肪醇系列、烷基酚

3)聚醚型

4)多元醇型、SPAN系列、Tween系列2.5.1平平加與AEO基本結(jié)構(gòu)：RO(CH2CH2O)nH脂肪醇含碳原子數(shù)通常在12~18之間，C原子數(shù)增加，潤(rùn)濕力有所降低。支鏈醇的潤(rùn)濕性能比直鏈醇更好，但直鏈醇的泡沫性比支鏈醇好。

隨加成數(shù)(EO單元數(shù))的增加，從親油向親水逐漸變化。二、表面活性劑2.5.1平平加與AEOAEO3：油溶性、主要用作于W／O型乳液AEO9：較強(qiáng)的去污和起泡能力，主要用于各類洗滌劑的配制合成原理二、表面活性劑2.5.2OP系列基本結(jié)構(gòu)應(yīng)用特點(diǎn)主要用作超濃縮洗衣粉和重垢型液體洗滌劑的活性成分，但生物降解性較差二、表面活性劑2.5.3Span系列基本結(jié)構(gòu)性質(zhì)與烷基碳數(shù)有關(guān)油溶性，具有出色的乳化和分散性，且安全無(wú)毒，常與其他水溶性表面活性劑復(fù)配二、表面活性劑2.5.2Tween系列基本結(jié)構(gòu):聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯

二、表面活性劑2.5.2Tween系列與Span系列相同，包括Tween-20/40/60/80等品種，與脂肪酸的種類相關(guān)作為配制各種乳液的乳化劑，廣泛應(yīng)用于食品、化妝品、制藥、紡織等行業(yè)常與Span系列復(fù)配使用2.6兩性表面活性劑主要特點(diǎn)：1）兼有陰、陽(yáng)離子表面活性劑的性能；

2）存在等電點(diǎn)，具體性能與溶液的pH有關(guān)；

3）與其他類型表面活性劑良好的兼容性

生產(chǎn)成本較高主要品種：

1)氨基酸型：Tego；2)甜菜堿型：BS-123)月桂醇咪唑啉乙內(nèi)銨鹽月桂醇羧甲基鈉咪唑啉乙酸鹽分子結(jié)構(gòu)性能特點(diǎn)

1）廣泛的pH值適應(yīng)性；

2）優(yōu)良的抗硬水性；

3）殺菌性、出色的柔軟性和抗靜電性；

4）特殊的皮膚溫和作用。2.7其他表面活性劑1）含氟（氟碳）表面活性劑突出性能：

1）三高:高表面活性,高耐熱穩(wěn)定性,高化學(xué)惰性

2）兩憎:憎水,憎油具有乳化分散、降低表面張力、潤(rùn)滑、抗靜電、消泡等優(yōu)異性能用途：氟樹(shù)脂乳液聚合、乳化劑、滅火劑2）有機(jī)硅表面活性劑結(jié)構(gòu)一個(gè)全甲基化的硅氧烷為親油基團(tuán)一個(gè)或多個(gè)親水基團(tuán)分類，按親水基團(tuán)：非離子型、陰離子型、陽(yáng)離子型高表面活性超強(qiáng)的潤(rùn)濕能力：除草劑增效硅氧鍵易水解斷裂除草劑的潤(rùn)濕行為對(duì)比

（a.非離子，b.玉米油，c.有機(jī)硅）3）Gemini表面活性劑兩個(gè)離子親水基團(tuán)通過(guò)化學(xué)鍵而連接，加強(qiáng)了碳?xì)滏滈g的疏水結(jié)合力，而親水基間的排斥傾向受制于化學(xué)鍵接被大大削弱。因此，與單鏈單親水基表面活性劑相比較，具有較高表面活性。2.8表面活性劑的復(fù)配原則：1+1＞2復(fù)配的作用:

如LAS與AEO復(fù)配:1)在溶液中可形成混合膠束;2)產(chǎn)生協(xié)同增效作用;3)提高表面活性，降低表面活性劑用量。2