第三章表面活性劑合成及應用

第三章表面活性劑合成及應用第1頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月第三章表面活性劑（22學時）教學重點各類（羧酸鹽肥皂、磺酸鹽、硫酸酯鹽、胺鹽、季銨鹽、多元醇型及聚氧烯醚型、氨基酸鹽、甜菜堿型）表面活性劑的合成原理、合成方法、生產(chǎn)工藝過程及合成洗滌劑的組成、配方設計、生產(chǎn)工藝過程。表面活性劑的化學結構與性質(zhì)的關系。第2頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月第三章表面活性劑考核要求掌握表面活性劑的性質(zhì)、分類；掌握各類（羧酸鹽肥皂、磺酸鹽、硫酸酯鹽、胺鹽、季銨鹽、多元醇型及聚氧乙烯醚型、氨基酸鹽、甜菜堿型、咪唑啉型等）表面活性劑典型產(chǎn)品的合成反應原理、合成方法、生產(chǎn)工藝過程及合成洗滌劑的組成、配方設計、生產(chǎn)工藝過程。掌握表面活性劑的化學結構與性質(zhì)的關系。第3頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月教學基本內(nèi)容表面活性劑的性質(zhì)、作用、分類、應用原理。各類（羧酸鹽肥皂、磺酸鹽、硫酸酯鹽、胺鹽、季銨鹽、多元醇型及聚氧烯醚型、氨基酸鹽、甜菜堿型）表面活性劑的合成反應原理、合成方法、生產(chǎn)工藝過程及合成洗滌劑的組成、配方設計、生產(chǎn)工藝過程。表面活性劑的化學結構與性質(zhì)的關系。

第4頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月第三章表面活性劑目的要求:了解并掌握表面活性劑的性質(zhì)、作用、分類、應用原理。掌握各類表面活性劑的合成反應原理、合成方法、生產(chǎn)工藝過程及合成洗滌劑的組成、配方設計、生產(chǎn)工藝過程（羧酸鹽肥皂、磺酸鹽、硫酸酯鹽、胺鹽、季銨鹽、多元醇型及聚氧烯醚型、氨基酸鹽、甜菜堿型）。掌握表面活性劑的化學結構與性質(zhì)的關系以及開發(fā)、研制、使用表面活性劑。第5頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月第三章表面活性劑本章主要內(nèi)容有：第一節(jié)、表面活性劑的定義、應用和發(fā)展趨勢第二節(jié)、表面活性劑的化學結構和分類第三節(jié)、表面活性劑的基本性質(zhì)和應用原理第四節(jié)、陰離子表面活性劑第五節(jié)、陽離子表面活性劑第6頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月第三章表面活性劑第六節(jié)、非離子表面活性劑第七節(jié)、兩性表面活性劑第八節(jié)、表面活性劑化學結構與性質(zhì)的關系第九節(jié)、合成洗滌劑及其助劑的性質(zhì)和作用第十節(jié)、表面活性劑的展望第7頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)、表面活性劑的定義、應用和發(fā)展趨勢1、表面活性劑的定義

是一類在很低濃度下就能改變（降低）原溶液表面張力或界面張力的物質(zhì)。一般在10-2-10-4mol/L，其種類大約有5000多種。我們國家大約有300多種。2、表面活性劑的應用

應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、石油、紡織等生產(chǎn)的方方面面。素有工業(yè)味精之美譽。第8頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)、表面活性劑的定義、應用和發(fā)展趨勢3、表面活性劑的發(fā)展趨勢

該類產(chǎn)品目前有5000多種，每年大約以6-8%的速度在增長。第9頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)、表面活性劑的化學結構和分類1、表面活性劑的化學結構特點：1）、具有雙親媒性結構；親油基、親水基；（憎水基、憎油基）2）、具有一定的溶解度；3）、界面吸附；4）、界面定向排列；5）、生成膠束；6）、多種功能性。第10頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)、表面活性劑的化學結構和分類2、表面活性劑的分類：表面活性劑按能否溶于水或油分為：油溶性表面活性劑水溶性的表面活性劑水溶性的表面活性劑按溶于水后是否發(fā)生電離而分為：離子型表面活性劑非離子型表面活性劑第11頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)、表面活性劑的化學結構和分類離子型表面活性劑又按電離后產(chǎn)生離子的類型不同而分為：陰離子型表面活性劑陽離子型表面活性劑兩性表面活性劑等三類第12頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)、表面活性劑的化學結構和分類陰離子型的表面活性劑按親水基的種類不又分為：羧酸鹽型表面活性劑磺酸鹽型表面活性劑硫酸鹽型表面活性劑磷酸鹽型表面活性劑等四類第13頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)、表面活性劑的化學結構和分類陽離子型的表面活性劑按親水基種類的不同又分為：胺鹽型季銨鹽型等兩類兩性表面活性劑按親水基種類的不同又分為：氨基酸型甜菜堿性兩性表面活性劑等兩類第14頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)、表面活性劑的化學結構和分類非離子型按非離子種類的不同又分為：聚氧乙烯醚型多元醇型表面活性劑等兩類第15頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)、表面活性劑的基本性質(zhì)和應用原理1、表面活性劑的水溶液2、氣-液及液-液界面吸附其吸附量用吉布斯表面吸附式來說明3、液-固界面的吸附液-固界面的吸附，其吸附量與各方面因素（因為固體表面的特性：光滑度、清凈度、顆粒度以及是否存在毛細管等）有關；其情況復雜難于統(tǒng)一，一般認為對表面活性劑而言：陽離子﹥陰離子﹥非離子、介質(zhì)、PH值、電解質(zhì)存在等有關。第16頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)、表面活性劑的基本性質(zhì)和應用原理4、臨界膠束濃度的測定（critical.micella.concentration)由于表面活性劑水溶液的一些物理性質(zhì)，如表面張力、滲透壓、當量電導、界面張力、去污力等在臨界膠束濃度(c.m.c)前后大小變化趨勢是不一樣的，有一個突變的轉折點。通過測定臨界膠束濃度；一般在10-2-10-5mol/L。1）對于同一類表面活性劑而言，親水基是一定的，則其溶液的臨界膠束濃度隨憎水基大小的增加而下降。2）當憎水基數(shù)目一定時，非離子型表面活性劑的臨界膠束濃度隨著親水基聚氧乙烯醚的聚合度下降而下降。第17頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)、表面活性劑的基本性質(zhì)和應用原理5、表面活性劑的H.L.B.值表面活性劑的H.L.B.值意義(Hydrophile—LipophileBalance)。不同數(shù)值大小，其應用的范圍是不同的。6、表面活性劑的應用原理主要是利用表面活性劑的基本性質(zhì)功能與派生的性質(zhì)功能。如洗滌去污、潤濕、滲透、乳化、分散等各種能力。第18頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)、陰離子表面活性劑陰離子表面活性劑是目前世界上產(chǎn)量最大、應用最多的一類表面活性劑；其種類繁多，品種各異；主要用于洗滌行業(yè)，其中肥皂占40-50%；合成洗滌劑占60-50%。隨著生活水平的提高、生產(chǎn)力的進步、科技水平的進步。其用量、產(chǎn)量也將不斷增加。陰離子型的表面活性劑包括：

羧酸鹽型表面活性劑磺酸鹽型表面活性劑

硫酸鹽型表面活性劑磷酸鹽型表面活性劑等四大類以下我們分別介紹其合成反應原理、制造原理、方法、生產(chǎn)工藝過程等。第19頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月一、羧酸鹽型陰離子表面活性劑（一）肥皂通式：RCOOMeR中的C12—181、反應原理皂化法：油脂+堿→皂+甘油中和法：脂肪酸+堿→皂+水由于所用合成方法的不同，其原料也有所不同，同時產(chǎn)物皂的用途也有所不同，所用的堿也不同。一般固體塊皂常用鈉堿；液體皂常用鉀堿，同時不經(jīng)鹽析除去甘油。第20頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月一、羧酸鹽型陰離子表面活性劑

2、原料：主要有堿、油脂、脂肪酸、助劑等堿主要采用：NaOH；KOH；NaCO3；NH3；胺；烷醇胺等。油脂主要采用不可食用的動植物油脂；牛油、羊油、豬油、椰子油、米糠油、大豆油等。（1）熔點由于油脂的熔點的高低與固體塊皂的硬度大小相關。通常熔點高。硬度大，溶解度低。第21頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月一、羧酸鹽型陰離子表面活性劑（2）皂化值將1克油脂進行皂化是所需的氫氧化鈉的毫克數(shù)；mgNaOH/1g油脂。這與制皂時進行計量堿NaOH的用量有關。（3）中和值將1g脂肪酸就進行中和是所需NaOH的毫克數(shù)mg；mgNaOH/1g脂肪酸。（4）碘值100g油脂所能吸收碘的g數(shù)。gI2/100g油脂。第22頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月一、羧酸鹽型陰離子表面活性劑

通常根據(jù)油脂碘值的高低把油脂分為干性油（碘值＞130）半干性油（碘值在100-130之間）不干性油（碘值＜100）（5）不皂化物含量一般要求﹤1%。高于1%的油脂不可用于制皂。（6）酸值中和1g油脂中所含的游離脂肪酸所需氫氧化鈉的毫克數(shù)mg。它體現(xiàn)油脂儲存穩(wěn)定性的高低。第23頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月一、羧酸鹽型陰離子表面活性劑3、肥皂的油脂配方的擬定在以油脂為原料制造之前，必須明確所制成肥皂的使用目的和使用條件。如家用洗衣皂、香皂等。為了制成優(yōu)質(zhì)肥皂，除了采用最佳的加工工藝外，要選用適宜的油脂，因此擬訂肥皂用油脂的配方是非常重要的一環(huán)。在擬訂油脂配方時要求：保證成品肥皂的質(zhì)量標準；取得油脂原料的可能性；加工過程中的難易程度；價格適宜，成本低。第24頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月一、羧酸鹽型陰離子表面活性劑（1）、脂肪酸凝固點計算方法擬定配方其方法依據(jù)各單體油脂的脂肪酸凝固點，計算出配方中混合油脂的總脂肪酸凝固點；通常采用算術平均值來計算。一般固體皂凝固點在30-41℃之間。洗衣皂：高溫洗衣皂脂肪酸凝固點：39-41℃；中溫洗衣皂脂肪酸凝固點：37-39℃；低溫洗衣皂脂肪酸凝固點：30-37℃；香皂：脂肪酸凝固點：39-41℃第25頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月一、羧酸鹽型陰離子表面活性劑例子1：用70%牛油（43.9℃）；10%棉籽油（34.6℃）；20%的椰籽油（23.4℃），試判別其配方的合理性？解：混合油脂的脂肪酸的平均凝固點=43.9*70%+34.6*10%+23.4*20%=38.87℃那么可知：上述配方的油脂適合于制作香皂或高溫洗衣皂。第26頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月一、羧酸鹽型陰離子表面活性劑（2）I.N.S值和S.R值計算法

I.N.S（iodennumberandsapanificationnumberfactor)值是碘值和皂化值因數(shù)的英文字母的縮寫；S.R（sapanificationratioorsolubilatyratio)值是皂化值英文字母的縮寫。I.N.S值=油脂的皂化值-碘值

它表示油脂制成肥皂的硬度關系；I.N.S值愈大，硬度愈高；反之，硬度愈低。第27頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月一、羧酸鹽型陰離子表面活性劑S.R值：它表示肥皂的溶解度和起泡性。S.R值愈大，溶解度愈好，起泡性愈好。1）在以牛油為配方中的主要油脂時，其值如下：S.R值=混合油脂的I.N.S值/牛油的I.N.S值*牛油的配方率一般要求：洗衣皂中的油脂I.N.S值：130-160；S.R值：1.3-1.6。香皂中油脂的I.N.S值:160-180；S.R值:≧1.5第28頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月一、羧酸鹽型陰離子表面活性劑如上例的配方：I.N.S值=150*70%+85*10%+250*20%=163.5S.R值=163.5/150*70%=1.557；適合做香皂的配方。2）在以其他油脂時，S.R值如下：

S.R值=混合油脂的I.N.S值/（I.N.S值≧130以上各單體油脂的配方率的乘積之和）第29頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月一般要求：洗衣皂中油脂的I.N.S值：130-160S.R值：1.1-1.3皂化值：200-210碘值：35-50脂肪酸凝固點T:30-41℃第30頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月一般要求香皂中油脂的I.N.S值:160-180；S.R值:1.2-1.5；皂化值：210-220；碘值：30-40；脂肪酸凝固點T:39-42℃。第31頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月一、羧酸鹽型陰離子表面活性劑如上例的配方：I.N.S=150*70%+85*10%+250*20%=163.5S.R值=163.5/（150*70%+250*20%）=1.057=1.1；適合做洗衣皂的配方。4、肥皂的制造方法及其工藝流程（過程）按其工藝操作的連續(xù)與否可分為：四種（1）間歇式皂化鹽析法：這是制皂最基本的方法。其工藝操作流程如下：第32頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月一、羧酸鹽型陰離子表面活性劑配方→熔油→皂化→鹽析→水洗→堿析→整理→調(diào)和→（干燥、研磨）→冷卻打印成型。A配方：按制皂的使用目的要求擬訂配方；B熔油：根據(jù)油脂的熔點大小加熱熔解；C皂化：根據(jù)皂化值的大小計量皂化用堿量，把堿配制成一定濃度的溶液（20-25%）。把混合油脂加熱至70-95℃下保溫皂化至完全。通常增加3-5%的堿量。D鹽析：皂化終了后，用飽和食鹽水(70℃)析開、去廢液、回收甘油。第33頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月一、羧酸鹽型陰離子表面活性劑C水洗：加入清水蒸煮除雜。D堿析：加入少量的堿補充皂化，把未完全反應皂化的油脂進一步皂化完全。E整理：加水、或堿拌勻后、靜置分層，經(jīng)整理后得到皂料（皂基）的組成成分為：純皂：69%；水分：30%；甘油：0.45%；食鹽：0.5%；雜質(zhì)：0.1%。F調(diào)和：加助劑；即根據(jù)生產(chǎn)肥皂的標準（42型、47型、53型、60型、65型），添加助劑（泡花堿、香精香料等）；干燥、成型。第34頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月一、羧酸鹽型陰離子表面活性劑泡花堿的用量%=(純皂中脂肪酸的實際含量-標準型肥皂脂肪酸的含量)/標準型肥皂脂肪酸的含量*100%如要制成53%型的肥皂泡花堿的用量%=（69%-53%）/53%=30.2%如要生產(chǎn)1T的純皂，則需泡花堿302kg。第35頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月一、羧酸鹽型陰離子表面活性劑（2）小型簡單制皂法：

小型肥皂廠生產(chǎn)過程簡單，無法回收甘油，一般分為皂化、鹽析、整理三個工序。（3）中和法：

其原理是將油脂在催化劑或高溫條件下，使之水解為脂肪酸和甘油，將脂肪酸精制（如真空減壓精餾）后用堿中和制皂。此法特點是甘油回收率高，可用低價的純堿進行中和；又可用氨制成胺皂；能連續(xù)生產(chǎn)；缺點是設備費用高。第36頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月一、羧酸鹽型陰離子表面活性劑（4）酯化皂化法

其原理是先用甲醇與油脂進行酯化交換，分離出甘油，再皂化，回收甲醇，再循環(huán)利用。其特點是：甘油回收高，脂肪酸甲酯可精制，皂化速度快完全，可以大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn)。5、肥皂用添加劑：香皂不加堿性助劑；肥皂加碳酸鈉、硅酸鈉等。（1）抗硬水劑：泡花堿、三聚磷酸鈉等。（2）硬水軟化劑：金屬離子螯合劑如EDTA等。第37頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月一、羧酸鹽型陰離子表面活性劑（3）抗氧化劑：硫代硫酸鈉；次亞硫酸鈉等。（4）其他助劑：熒光增白劑；氧化漂白劑；香精、色素、殺菌除臭劑；營養(yǎng)劑（羊毛脂、高碳醇）；（二）液體皂：液體皂使用方便衛(wèi)生；制作簡單。一般不除去甘油；同時需要加入一些助劑；皂化用KOH。其生產(chǎn)工藝過程、原理與固體皂（塊皂）相近。第38頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月二、磺酸鹽型陰離子表面活性劑通式：R-SO3Me

磺酸鹽型陰離子表面活性劑其產(chǎn)量僅次于肥皂。也是洗滌劑行業(yè)中用量產(chǎn)量較多的一類表面活性劑。具有良好的起泡性、乳化、潤濕和去污能力。根據(jù)R的不同可分為：烷基苯磺酸鹽、仲烷基磺酸鹽、α-烯烴磺酸鹽。又有直鏈-LAS型、支鏈-TPS型。直鏈的生物降解能力好，支鏈的生物降解能力差。根據(jù)Me的不同：有鈉鹽、銨鹽、烷醇胺鹽等。第39頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月二、磺酸鹽型陰離子表面活性劑（一）烷基苯磺酸鹽類：R-C6H4-SO3Me1、反應原理：RC6H5→磺化→R-C6H4-SO3H→中和→R-C6H4-SO3Me2、主要原料：烷基苯通常是由石油化工產(chǎn)品為原料（主要是煤焦油餾分的苯及烷烴、烯烴等12-18碳的餾分）合成而來。第40頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月其生產(chǎn)方法有：（1）氯化法：R-CH3→Cl2氯化R-CH2Cl→與苯烷基化（AlCl3）R-CH2C6H5（2）石蠟烴裂解法（R-C24-36）：R→高溫裂解→R1-CH=CH2→(HF費克反應)苯烷基化R1-CH2CH2C6H5（3）長鏈烷烴脫氫法：R-C12-18→脫氫Ni→R1-CH=CH2→(HF費克反應)苯烷基化R1-CH2CH2C6H5第41頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月二、磺酸鹽型陰離子表面活性劑（4）氯化脫氯化氫法：R-CH3→Cl2氯化R-CH2Cl→脫氯化氫→R1-CH=CH2→(HF)苯烷基化→R1-CH2CH2C6H5（5）齊格勒聚合法：6CH2=CH2→C10H21-CH=CH2→(HF費克反應)苯烷基化→C10H21-CH2CH2C6H5（6）四聚丙烯法：4CH3CH=CH2→用HPO4→C10H21CH=CH2→(HF費克反應)苯烷基化→C12H25C6H5第42頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月二、磺酸鹽型陰離子表面活性劑3、烷基苯磺酸鹽的制法：由于磺化時所采用的磺化劑不同而有四種方法：（1）發(fā)煙硫酸磺化法：該法特點是設備簡單；但酸過量，需分離硫酸。一般按接近理論硫酸量，用提高溫度來實現(xiàn)完全磺化。如25℃，原料配比：100:130[RC6H5:H2SO4]第43頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月二、磺酸鹽型陰離子表面活性劑如在40℃下，原料配比100:100[RC6H5:H2SO4]。產(chǎn)物的分離：主要利用R-C6H4-SO3H在H2SO4中的溶解度的差異進行分離；在100%的濃H2SO4中完全可溶；在80%的H2SO4中，會減低溶解度而析出。下面我們學習在30℃下的生產(chǎn)工藝流程如下：A、磺化反應過程：在30℃下，原料配比：100:110[RC6H5:H2SO4]，發(fā)煙量25%的濃H2SO4。經(jīng)磺化1小時后；可得磺化物R-C6H4-SO3H：60-62%；酸：38-37%；水：0.5%；少量未反應的原料油R-C6H5。第44頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月二、磺酸鹽型陰離子表面活性劑B、洗滌濃縮、分離過程：用一定量（15Kg）50℃的熱水洗滌，因為過量的硫酸不除直接中和，產(chǎn)品中的硫酸鈉含量較高，產(chǎn)品質(zhì)量差。經(jīng)分層除去廢酸。分離后：上層：85%的R-C6H4-SO3H；10-15%的硫酸；少量的未反應的油RC6H5。下層：含廢酸液經(jīng)處理除去。第45頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月二、磺酸鹽型陰離子表面活性劑C、中和過程：中和劑：NaOH、Na2CO3、NH3、烷醇胺等；中和溫度：≦50℃pH值：6-8終點；（2）三氧化硫磺化法（SO3）：

該法的特點是酸不必過量使用。但SO3很不穩(wěn)定，且反應性極強。為了控制反應速度，反應避免以高濃度的SO3與烷基苯接觸，采用稀釋劑（如空氣、惰性氣體等分散，稀釋到SO3含量為2-5%）來調(diào)節(jié)。因為H2O與SO3接觸反應極快，易發(fā)生爆炸性反應，同時引起聚合反應，且保存液體SO3較難，需要穩(wěn)定劑來實現(xiàn)，處理難度大。第46頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月二、磺酸鹽型陰離子表面活性劑（3）濃硫酸磺化法：（4）硫磺直接燃燒法:其反應原理是將硫磺燃燒后產(chǎn)生SO2氣體，再用V2O5作催化劑進行氧化生成SO3，直接與烷基苯進行磺化，最后中和成鹽的方法。4、烷基苯磺酸鹽制品的性質(zhì)：由于烷基苯磺化時，形成的結構不同，其性質(zhì)也有不同；因烷基苯的碳原子的個數(shù)不同，其性質(zhì)也各不相同。如去污力、起泡發(fā)泡性、潤濕性、吸濕性、溶解度、表面張力等都不一樣。第47頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月二、磺酸鹽型陰離子表面活性劑（1）磺酸鹽在苯環(huán)上的位置不同：常有鄰位O型、對位P型、間位M型三種，經(jīng)研究其對位P型產(chǎn)品的去污力最好；起泡性三者幾乎相同；滲透性、溶解性等鄰位O型、間位M型良好；一般在磺化時生成對位較多。（2）烷基大小及結構的不同：A、直連烷基苯磺酸鹽，其去污力隨著C鏈的增加而增加。從9個C至18個C左右去污力最大；而起泡力C數(shù)12-14最好。第48頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月二、磺酸鹽型陰離子表面活性劑B、支鏈烷基苯磺酸鹽，C數(shù)在12-14時、去污力最大、起泡力最好。但與同碳數(shù)的直鏈烷基苯相比其去污力要差些，而潤濕性卻要好。全面衡量其性能不論直鏈或支鏈烷基苯磺酸鹽，R中的C數(shù)在12-14時其性能最好。對油脂類的污垢，烷基苯磺酸鹽的去污力很強。常用于復配制成粉末狀洗衣粉。第49頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月二、磺酸鹽型陰離子表面活性劑（二）仲烷基磺酸鹽（SAS）其結構：R2CH-SO3Me1、反應原理：R′→磺化→R2CH-SO3H→中和→R2CHSO3Me（1）磺氧化法：利用C數(shù)在14-18的烷烴。C14-18H30-38+O2+SO2+H2O→≦40℃紫外線磺化R2CH-SO3H→中和→R2CHSO3Me如：C16H34+O2+SO2→40℃紫外線磺化R2CH-SO3H→中和NaOH→R2CHSO3Na（2）磺氯化法：R2CH3+O2+Cl2→30℃磺氯化→R2CH-SO2Cl→中和NaOH→R2CHSO3Na第50頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月二、磺酸鹽型陰離子表面活性劑2、仲烷基磺酸鹽（SAS）的性質(zhì)：它與LAS（直鏈烷基苯磺酸鹽）很相似；其洗滌去污力、發(fā)泡性、水溶性較好。主要用作復配液體洗滌劑。如餐具洗滌劑。制作固體粉狀時由于易粘結、不松散；使用不方便。（三）α-烯烴磺酸鹽（AOS）1、反應原理：（1）磺化反應：R1-CH2-CH2-

CH=CH2+SO3→磺化

R1-CH=CH-

CH2-CH2SO3H、R1-CH2-CH=

CH2-CH2SO3H（40%）；和內(nèi)酯形式60%；第51頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月二、磺酸鹽型陰離子表面活性劑（2）中和反應：內(nèi)酯形式的（60%）在中和時又會形成33%烯烴磺酸鹽，67%的羥基烷烴磺酸鹽.整個反應在140-180℃、10-30分鐘內(nèi)即可完成。綜上所述可知，經(jīng)反應后生成物中約有60%烯烴磺酸鹽，40%的羥基烷烴磺酸鹽。該法生產(chǎn)工藝簡單，原料成本低。2、α-烯烴磺酸鹽（AOS）的性質(zhì)：第52頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月二、磺酸鹽型陰離子表面活性劑

它與LAS類似性質(zhì)，特別是對皮膚的刺激性弱、生物降解能力強。常用于液體洗滌劑的配制。（四）含酯鍵及酰胺鍵的磺酸鹽：R中含有酯鍵及酰胺鍵結合的磺酸鹽。其合成方法與上面的三種不同。主要產(chǎn)品有滲透劑OT及胰加漂T等。1、滲透劑OT（1）反應原理：第53頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月二、磺酸鹽型陰離子表面活性劑2-乙基己醇與順丁基二酸酐酯化后與亞硫酸氫鈉加成反應制的。（2）產(chǎn)品性能：

不耐酸、不耐堿；滲透性快、均勻；潤濕性、發(fā)泡性均良好。主要用作紡織纖維染色助劑；也用作農(nóng)藥乳化劑。2、胰加漂T（Igepont;Hostapon;Arkopon):(1)反應原理：油酰氯與N-甲基?；撬徕c經(jīng)縮合反應而成。整個工藝分三步進行。第54頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月二、磺酸鹽型陰離子表面活性劑A、羥乙基磺酸鈉的合成：環(huán)氧乙烷+亞硫酸鈉加成而成；B、N-甲基?；撬徕c的合成：甲胺與羥乙基磺酸鈉縮合而成；C、胰加漂T的合成：油酰氯與N-甲基?；撬徕c縮合而成。（2）產(chǎn)品的性能：具有洗凈、均染、滲透、乳化性能。主要應用于紡織印染工業(yè)、用于動物纖維的洗凈劑和印染，能改善羊毛的手感和光澤。第55頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月三、硫酸酯鹽型陰離子表面活性劑通式：R-O-SO3Me（一）反應原理：

凡是能與硫酸發(fā)生硫酸酯化反應的物質(zhì)均可作增水基的原料，生產(chǎn)制備硫酸酯鹽型陰離子表面活性劑。如脂肪醇ROH；烯烴R1-CH=CH2。（二）原料：脂肪醇；脂肪醇聚氧乙烯醚；天然不飽和油脂；不飽和脂肪酸；不飽和脂肪酸低級醇的酯；不飽和烯烴等含羥基和不飽和鍵物質(zhì)。第56頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月三、硫酸酯鹽型陰離子表面活性劑（三）各類硫酸酯鹽的合成、性能及應用1、脂肪醇硫酸酯鹽(FAS)：R-O-SO3Me；R：C8-18,C12-18的較多。(1)脂肪醇原料的來源：A、由天然油脂加工而來：椰子油還原醇（高壓還原法）C12；牛油還原醇C18；不飽和脂肪酸還原醇（金屬還原法）；B、天然脂肪醇：抹香鯨油醇；C、化學合成脂肪醇：羰基合成法及阿爾費爾法；第57頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月三、硫酸酯鹽型陰離子表面活性劑羰基合成法：R-CH3→Cl2氯化R-CH2Cl→脫氯化氫→R1-CH=CH2→(CO+H2)高溫高壓還原→R1-CH2CH2CHO→H2還原→R1-CHCH2CH2OH阿爾費爾法：CH2=CH2+H2+Al→Al(C2H5)3→用C2H4加成→Al(R)3→用O2氧化→Al(OR)3→ROH；通常合成有C4-20的醇，較為適用的C12-20的醇。（2）脂肪醇硫酸酯鹽(FAS)合成方法第58頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月三、硫酸酯鹽型陰離子表面活性劑A、飽和醇：

有濃硫酸酯化法；發(fā)煙硫酸酯化法；三氧化硫法及氯磺酸法ClSO3H等；而后中和成鹽。B、不飽和醇：由于采用上述方法，其雙鍵也能結合硫酸或被磺化，而有不同的產(chǎn)物。為了防止硫酸在雙鍵上進行反應，必須采用特殊的硫酸酯化的方法，進行選擇性酯化。如采用濃硫酸在15℃下進行酯化。第59頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月三、硫酸酯鹽型陰離子表面活性劑（3）脂肪醇硫酸酯鹽(FAS)的性能

FAS的濃度一般在25-40%。接近無色或淡黃色膏狀物，其中碳鏈為C12-14的發(fā)泡力最好、低溫洗滌性好。隨著洗滌溫度的提高，最佳的洗滌性能的鏈長也增加。如牛油醇C18醇硫酸酯鹽在60℃，甚至沸騰下也可。其中油醇洗滌力強。2、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯鹽（AES）(1)合成反應原理：脂肪醇+環(huán)氧乙烷加成→脂肪醇聚氧乙烯醚→硫酸化→中和成鹽第60頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月三、硫酸酯鹽型陰離子表面活性劑（2）原料：脂肪醇：采用碳C12-14的椰子油醇等；硫酸化劑：SO3、H2SO4.SO3、ClSO3H、H2NSO3H等。中和劑：NaOH、NH3、NH2CH2CH2OH等烷醇胺；（3）AES制備方法：采用SO3硫酸化法。（4）AES性能：脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯鹽（AES）對硬度不敏感，生物降解性能優(yōu)異。由于在醇上引入醚鏈而成本低。同時不刺激皮膚，可與非離子型表面活性劑復配制成各種劑型。如香波、餐具洗滌劑、輕垢型、重垢型洗滌劑等?？煞磸彤a(chǎn)生泡沫。市場大。第61頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月三、硫酸酯鹽型陰離子表面活性劑3、硫酸化油：主要與-CH=CH-反應。最為著名的產(chǎn)品有土耳其紅油、蒙渃波爾油等。（1）反應原理：就是將不飽和油脂或不飽和石蠟烴經(jīng)硫酸化再中和所得物質(zhì)的總稱。常根據(jù)結合的SO3量/總的脂肪量來區(qū)分為：低度紅油，結合的SO3量在5-10%，如土耳其紅油；高度紅油，結合的SO3量在40%以上，如蒙渃波爾油。（2）性能：主要用于紡織纖維的印染助劑。紡紗油劑、纖維整理劑等復配原料，較少單獨作為商品出售。第62頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月三、硫酸酯鹽型陰離子表面活性劑4、硫酸化脂肪酸酯：屬于紅油的改良品種。（1）反應原理：就是不飽和脂肪酸的低級醇的酯經(jīng)硫酸化，再中和的產(chǎn)物。（2）原料：常用的有油酸丁酯、蓖麻油醇酸丁酯等。（3）性能：這些屬于紅油的改良品種，性能有所提高，結合的硫酸量常為12.5-20%；滲透力強，常用作低泡染色助劑。5、硫酸化不飽和脂肪酸：第63頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月三、硫酸酯鹽型陰離子表面活性劑（1）反應原理：將不飽和脂肪酸或鹽經(jīng)硫酸化再中和的產(chǎn)物。（2）原料：有不飽和脂肪酸及合成的不飽和脂肪酸、硫酸化劑及中和劑等。（3）性能：其性能與AES頗為相似。6、硫酸化烯烴：（1）反應原理：常用C12-18的α-烯烴與硫酸化劑反應后中和制得的洗滌劑。第64頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月三、硫酸酯鹽型陰離子表面活性劑（2）原料：α-烯烴：油頁巖石油、低溫煤焦油等。常用：齊格勒聚合法制??；石蠟裂解法制??；長鏈高級烷烴脫氫法制取。硫酸化劑：一般常用濃硫酸即可，烯烴：酸=1:2，短時間反應便可完成。中和劑：

NaOH、NH3、NH2CH2CH2OH等烷醇胺第65頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月三、硫酸酯鹽型陰離子表面活性劑（3）性能：具有良好的滲透力。重要的產(chǎn)品有梯波爾“Teepol”，是由石蠟烴經(jīng)高溫裂解得到的C12-18的α-烯烴制得的產(chǎn)物。第66頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月四、磷酸酯鹽型陰離子表面活性劑1、反應原理：高級醇與磷酸化劑酯化再中和的產(chǎn)物。其品種較少，有單酯和雙酯兩種。2、原料：高級醇：ROH:P2O5=2:1-4:1磷酸化劑：P2O5、焦磷酸、POCl3；中和劑：NaOH第67頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月四、磷酸酯鹽型陰離子表面活性劑3、性能：單酯溶于水，雙酯難溶于水，由于是酯鍵結合，不耐酸不耐硬水。酸式鹽溶解度低，堿金屬鹽易溶于水；它具有優(yōu)良的抗靜電、乳化、防銹和分散等性能。常用于紡織纖維、化工、國防、金屬加工、輕工等部門。第68頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月五、其他形式陰離子表面活性劑

上述介紹的是一些產(chǎn)量大，應用面廣的陰離子型表面活性劑，主要是用于洗滌劑及纖維印染助劑。還有一些是上述特點并不突出，卻又種種不同的特殊用途?？煞譃閮深悾旱谝活愂钱a(chǎn)量很大，但表面活性劑的特點并不突出產(chǎn)品。如木質(zhì)素磺酸鹽；烷基萘磺酸甲醛聚合物。常用作分散劑、浮選劑、成型劑等。第二類是產(chǎn)量很小，卻又特殊用途的產(chǎn)品。如聚氧乙烯醚羧酸鹽；主要用于化妝品和個人洗浴用品。第69頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)陽離子表面活性劑一、概述1、結構形式：

由親油基與帶陽離子的親水基構成；目前主要帶陽離子的是N的各種形式，其種類有：胺鹽型（伯胺鹽型、仲胺鹽型、叔胺鹽型）及季銨鹽型兩類。此外還有一些特殊形式的：如吡啶鹽型、嗎啉型、咪唑啉型等。第70頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月2、性質(zhì)：

這類表面活性劑雖然去污力差，但卻有很強的殺菌力，所以常用作殺菌劑、消毒劑。其中季銨鹽型的殺菌力最強，與非離子型表面活性劑可復配制成具有殺菌性的洗滌劑。其殺菌機理主要是陽電荷對細菌具有較高的吸附作用，能夠奪取細菌的生理活性機能，而使蛋白質(zhì)變性等作用。第71頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月一、概述如：十八烷基二甲基芐基氯化銨是國外公認的殺菌消毒劑。3、制造方法（合成方法）（1）采用相應的胺與酸中和制成胺鹽型的陽離子表面活性劑；如：RNH2、R2NH、R3N；若中和時不用強酸，而用弱酸如甲酸、乙酸等，同樣可制成胺鹽型的陽離子表面活性劑。（2）采用相應的叔胺與烷化劑進行季銨化制成季銨鹽型的陽離子表面活性劑。第72頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月一、概述那么直接或間接用于制取胺鹽型、季銨鹽型的陽離子表面活性劑的原料有：高級胺有：十二胺C12H25NH2、十八胺C18H37NH2等。低級胺有：乙醇胺類（單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺）；聚乙烯多胺類（二乙撐三胺、三乙撐四胺等）；乙二胺類；氨乙基乙醇胺類（氨乙基單乙醇胺、氨乙基二乙醇胺）；吡啶；胍；嗎啉；肼等。烷化劑：鹵化物；芐基氯；鹵化烷烴；硫酸甲酯、乙酯；環(huán)氧乙烷；環(huán)氧氯丙烷等。第73頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月二、胺鹽型的陽離子表面活性劑伯胺鹽型、仲胺鹽型、叔胺鹽型總稱胺鹽類。因其性質(zhì)相似，難于區(qū)分，同時產(chǎn)物中的伯胺鹽、仲胺鹽、叔胺鹽常?；旌显谝黄?，其合成方法類似。所以我就不分開一一介紹。1、由高級胺直接制備的胺鹽型陽離子表面活性劑（1）原料：主要原料高級胺的制備A、由高級脂肪酸或油與氨共熱制取。第74頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月二、胺鹽型的陽離子表面活性劑油→水解→RCOOH+NH3→在300-350℃，0.4-0.6Mpa→RCOONH4→-H2O→RCONH2→-H2O→RCN→+H2(Ni)→RCH2NH2

B、醇解法ROH+NH3→在380-400℃，12.16-17.23Mpa鎳土礦石→RNH2+H2O（2）胺鹽型的陽離子表面活性劑的合成其合成方法簡單：一般由相應的胺用酸中和成鹽即可。第75頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月二、胺鹽型的陽離子表面活性劑RNH2、R2NH、R3N→在60-80℃，加入酸中和如HCl

→RNH3Cl。（3）產(chǎn)品的性能及應用由于其親水性不是很強，水溶液的去污力較差，一般不用作洗滌劑；但常用作浮選劑、分散劑、乳化劑、防水處理劑。其發(fā)泡力好，不刺激皮膚。如工業(yè)上用椰子油可制取以十二胺為主的椰子胺；用牛油可制取以十八胺為的牛脂胺；有松香可制取廉價的松香胺，此外，高級胺的環(huán)氧乙烷的加成物，可制成非離子與陽離子構成的兩性表面活性劑?？勺魅旧鷦?。第76頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月二、胺鹽型的陽離子表面活性劑2、由低級胺間接制成的胺鹽型陽離子表面活性劑

由于高級胺價格昂貴，其成本高，為尋找廉價的產(chǎn)品而開發(fā)了一系列價廉質(zhì)優(yōu)的產(chǎn)品。如由脂肪酸與低級胺反應即可得到各種性能良好的陽離子表面活性劑。低級胺：乙醇胺類（單乙醇胺、二乙醇胺）；聚乙烯多胺類（二乙撐三胺、三乙撐四胺等）；乙二胺類；氨乙基乙醇胺類（氨乙基單乙醇胺、氨乙基二乙醇胺）；吡啶；胍；嗎啉；肼等。第77頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月二、胺鹽型的陽離子表面活性劑（1）Soromine（索羅明）A型陽離子表面活性劑：C17H35CO0CH2CH2N(CH2CH2OH)2.HCOOH

由硬脂酸與三乙醇胺加熱160-180℃下反應形成硬脂酸三乙醇酯叔胺，再用甲酸中和形成叔胺鹽。C17H35COOH+H0CH2CH2N(CH2CH2OH)2→160-180℃→C17H35CO0CH2CH2N(CH2CH2OH)2

→加HCOOH中和→產(chǎn)物（2）Sapamine（薩帕明）A型陽離子表面活性劑：C17H35COHNCH2CH2N(CH2CH3)2.CH3COOH

由硬脂酸與N.N二乙基乙二胺加熱至160-200℃下形成N.N二乙基N十八?；叶吩儆么姿嶂泻投伤_帕明A。第78頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月

二、胺鹽型的陽離子表面活性劑（3）Ahcovel（阿柯維爾）A型陽離子表面活性劑硬脂酸+氨乙基乙醇胺加熱160-180℃下形成酰胺再與尿素縮合后用乙酸中和而成。C17H35COOH+H2NCH2CH2NHCH2CH2OH→160-180℃→C17H35COHNCH2CH2NHCH2CH2OH+H2O→→H2NCONH2→C17H35COHNCH2CH2N(CH2CH2OH)COC17H35COHNCH2CH2NCH2CH2OH→用CH3COOH中和。這是一種性能優(yōu)良的纖維柔軟劑。第79頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月二、胺鹽型的陽離子表面活性劑此外，還有Ahcovel（阿柯維爾）G型陽離子表面活性劑；它是由硬脂酸和二乙撐三胺加熱160-180℃下縮合而后再用乙酸中和而成。這類產(chǎn)品市售的是20-40%的用水乳化的白色膏狀物，使用時加溫水攪拌，立刻變成細小二均勻的乳狀液。（4）咪唑啉型陽離子表面活性劑這是一種特殊形式的叔胺可中和成鹽，也可季銨化為季銨鹽型的產(chǎn)品。第80頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月二、胺鹽型的陽離子表面活性劑如用油酸與氨乙基乙醇胺加熱220-250℃下形成2-十七烯基-羥乙基咪唑啉，商品名為胺220，可作為破乳劑或加工成陽離子表面活性劑（用乙酸、磷酸等中和而成陽離子表面活性劑）?？勺鳛槔w維的柔軟劑、乳化劑、防銹劑等。第81頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月三、季銨鹽型陽離子表面活性劑1、由高級胺直接制成的季銨鹽型陽離子表面活性劑：用相應的叔胺經(jīng)季銨化而成。

（1）烷基三甲基季銨鹽叔胺的合成：可用C12-18的高級胺合成。如：C18H37NH2+2CH3Cl+NaOH→加熱60-80℃加壓→C18H37N(CH3)2+NaCl季銨鹽的合成：用相應的叔胺經(jīng)季銨化而成。

C18H37N(CH3)2+CH3Cl→加熱60-80℃加壓→C18H37N+(CH3)3.Cl-第82頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月三、季銨鹽型陽離子表面活性劑此產(chǎn)品水溶性好，可用粘膠凝固液中作添加劑。（2）烷基二甲基芐基季銨鹽C18H37N(CH3)2+C6H5CH2Cl→加熱60-80℃加壓→C18H37N+(CH3)2CH2C6H5.Cl-

其水溶性、發(fā)泡性好、殺菌力強、作殺菌消毒劑（含芐基的殺菌力好）。2、由低級胺間接制成的季銨鹽型陽離子表面活性劑第83頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月三、季銨鹽型陽離子表面活性劑（1）Sapamine（薩帕明）型季銨鹽陽離子表面活性劑Sapamine（薩帕明）MS:C17H33CONHCH2CH2N+(C2H5)2CH3.CH3SO4-C17H33COOH+NH2CH2CH2N(C2H5)2CH3→C17H33CONHCH2CH2N(C2H5)2→用(CH3)2SO4季銨化

→

產(chǎn)物

Sapamine（薩帕明）BCH：C17H33CONHCH2CH2N+(C2H5)2CH2C6H5.Cl-該產(chǎn)品為瑞士汽巴廠生產(chǎn)，作為紡織纖維的固色劑及柔軟劑。第84頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月三、季銨鹽型陽離子表面活性劑（2）Catanac（卡特納克）SN型季銨鹽陽離子表面活性劑C17H35CONHCH2CH2CH2N+(CH3)2CH2CH2OH.NO3-C17H35COOH+NH2CH2CH2CH2N(CH3)2+CH2CH2O+HNO3在合成樹脂中，用作抗靜電劑。（3）吡啶鹽型季銨鹽陽離子表面活性劑吡啶它是一種特殊形式的叔胺，如由吡啶與高級烷化劑進行季銨化形成季銨鹽型陽離子表面活性劑。第85頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月三、季銨鹽型陽離子表面活性劑如由吡啶與高級烷化劑十六烷基氯進行季銨化形成十六烷基氯代吡啶季銨鹽型陽離子表面活性劑。C6H5N+C16H33Cl→→C16H33N+C6H5.Cl-雖可作染色助劑、殺菌劑，但用量較少，最大的用途是作為纖維防水劑。主要產(chǎn)品有Welen“威藍”PF和Zelen“澤藍”AP，即：C17H35CONH2+HCOH+C6H5N.HCl→→C17H35CONH+CH2C6H5.Cl-→受熱分解產(chǎn)生C17H35CONH2第86頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月三、季銨鹽型陽離子表面活性劑威藍”PF是一種含無機鹽的白色粉狀物，易容于水，附著在纖維上后，經(jīng)加熱分解成酰胺C17H35CONH2并附著于纖維表面上，從而產(chǎn)生防水性?！皾伤{”AP是用異丙醇稀釋的黃色膏狀物。第87頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)、非離子表面活性劑一、概述：1、定義：是指含有在水中不能解離的羥基或醚鍵結合，并以它們作為親水基的表面活性劑。主要是依靠與水形成氫鍵而具有親水性，其親水能力大小與羥基、醚鍵的數(shù)目多少有關。通常水溶性較好的醚鍵有5-10個。2、分類：非離子表面活性劑按親水基的種類不同而分為：聚氧乙烯醚型及多元醇型兩類。第88頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月一、概述：聚氧乙烯醚型按憎水基的不同又有：高級醇、烷基酚、脂肪酸、多元醇脂肪酸酯、高級胺、酰胺、聚丙二醇及其它。多元醇型按親水基的不同又有：甘油、季戊四醇、山梨醇、失水山梨醇、蔗糖酯、多元醇烷基醚、醇胺類及其它。3、反應原理：所謂聚氧乙烯醚型非離子表面活性劑就是用親水基原料環(huán)氧乙烷同含有活性氫原子的增水基原料進行加成反應制得。第89頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月一、概述：所謂多元醇型非離子表面活性劑是指在甘油、季戊四醇、山梨醇、失水山梨醇、蔗糖酯、多元醇烷基醚、醇胺類等多元醇分子上附著象高級脂肪酸類的增水基，借以形成憎水基上有多個羥基的化合物。4、性質(zhì)：該類產(chǎn)品具有優(yōu)異的潤濕、洗滌能力，可與陰離子或陽離子表面活性劑復配而不沉淀，又不受硬水中的鈣、鎂離子影響，而發(fā)展很快。第90頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月二、聚氧乙烯醚型非離子表面活性劑1、生產(chǎn)制備方法及原理：聚氧乙烯醚型非離子表面活性劑是以含有活性氫原子的憎水基原料同環(huán)氧乙烷進行加成反應制的。含活性氫的原料有：高級醇（脂肪醇）、烷基酚、脂肪酸、高級脂肪胺、酰胺等。2、脂肪醇聚氧乙烯醚型非離子表面活性劑（AEO）工業(yè)生產(chǎn)AEO的起始原料醇可采用C10-18的伯醇或仲醇，在加成時，溫度通常為130-180℃、第91頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月二、聚氧乙烯醚型非離子表面活性劑壓力常為0.2-0.5Mpa，催化劑可用0.1-0.5%的NaOH、CH3ONa。伯醇的反應速度大于仲醇。例如：C12H25OH+nCH2CH2O→0.1-0.5%的NaOH、150-180℃→C12H25O(C2H4O)nH月桂醇186克與1克的氫氧化鈉，加熱到150-180℃左右，在良好的攪拌下，通入環(huán)氧乙烷（常溫下為氣體，沸點11℃），則不斷吸收而進行反應，此反應為放熱。反應一旦開始后，就必須冷卻，防止反應溫度過高。當吸收到所需的環(huán)氧乙烷數(shù)后，反應即行停止（可用降溫、加酸中和催化劑堿的方法）。就可很好制的聚氧乙烯醚型的非離子表面活性劑。其結果第92頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月二、聚氧乙烯醚型非離子表面活性劑產(chǎn)物中是含不同聚合度的聚氧乙烯醚的混合物、聚乙二醇、未反應（氧乙基化）的原料等。同時其聚合度也是平均值，通常聚合度n在0-20的混合物。應用：主要用于復配液體洗滌劑、紡織印染助劑（均染劑、剝色劑、原毛凈洗劑、纖維油劑）。3、烷基酚聚氧乙烯醚（OP）：R-C6H4O-(CH2CH2O)nH，其中R一般用C9-12，這類產(chǎn)物的性質(zhì)與AEO相似，水溶性、洗滌效能好。但生物降解能力差。例如：壬烯（C9的烯通常是丙烯三聚體）與苯酚在BF3作用形成壬基酚，在NaOH(0.1-0.5%)催化劑、0.147-0.274Mpa壓力下與環(huán)氧乙烷加成制的。第93頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月二、聚氧乙烯醚型非離子表面活性劑如OP-10性質(zhì)穩(wěn)定、活性好，用于清洗劑、乳化劑（農(nóng)藥）、鉆井、油水乳化劑、潤濕劑等。4、脂肪酸聚氧乙烯醚（EO）n12-15：RCOOH+nCH2CH2O→0.1-0.5%的NaOH、230-300℃、1.52-2.03Mpa→R-COO-(CH2CH2O)nHEO這類產(chǎn)品應用于乳化、分散、增溶、潤濕，主要作纖維油劑的乳化劑。第94頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月二、聚氧乙烯醚型非離子表面活性劑5、高級脂肪胺、酰胺聚氧乙烯醚：(1)高級脂肪胺聚氧乙烯醚RNH2+(n+p)CH2CH2O→60-80℃→RN-{(CH2CH2O)n、P}H（2）高級脂肪酰胺聚氧乙烯醚RCOOH+HN(CH2CH2OH)2→160-180℃→RCON(CH2CH2OH)2+H2ORCON(CH2CH2OH)2+(n+m)CH2CH2O→→RCON{(CH2CH2O)n+1H,m+1H}用于澡用泡沫香波等。第95頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月二、聚氧乙烯醚型非離子表面活性劑7、聚氧丙烯基聚氧乙烯醚：它是無規(guī)共聚物。其結構為：-(CH2CH2-O-)n-{CH(CH3)CH2-O-}m-H常用低泡洗滌劑、乳化劑、破乳劑、防靜電劑等。8、聚氧乙烯醚型非離子表面活性劑的親水性與“濁點”從其結構來看，在無水時分子呈鋸齒型；在有水時呈曲折型。醚鍵中的-O-能與水形成氫鍵，而有一定的溶解度，但是由于氫鍵結合是不牢固的，其化學力微弱，在升高溫度或溶入鹽電解質(zhì)時，這個好不容易結合的水就有逐漸脫離的傾向。當加熱到一定的溫度時，這個透明的聚氧乙烯醚的水溶液，就會析出聚醚第96頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月二、聚氧乙烯醚型非離子表面活性劑呈混濁，則此時的溫度叫該聚氧乙烯醚表面活性劑的“濁點”。用Tb表示。（1）“濁點”的測定方法：在試管中加人2-5%的待測的表面活性劑水溶液，邊攪拌邊加熱，緩慢升高溫度，當其水溶液出現(xiàn)混濁時，記下該溫度即為該表面活性劑的“濁點”溫度。例如：C9H19-C6H4-O-(CH2CH2O)nH不同聚合度的“濁點”溫度，經(jīng)測定n=9、10、11。其對應的“濁點”溫度：Tb=50℃、65℃、75℃。第97頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月二、聚氧乙烯醚型非離子表面活性劑從上可知，當憎水基相同時，環(huán)氧乙烷的分子加成數(shù)越大，其親水性越大，其“濁點”溫度越高。因此，可用“濁點”溫度的高低來表示其親水性大小。同樣的方法，可測定出其它非離子表面活性劑的“濁點”。（2）“濁點”所表示的意義：第一，不同的憎水基的相同環(huán)氧乙烷加成數(shù)，憎水基的碳原子數(shù)越多，其“濁點”溫度越低。換而言之，碳原子數(shù)越多的憎水基如要它有一第98頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月二、聚氧乙烯醚型非離子表面活性劑定的“濁點”，則需要環(huán)氧乙烷的加成數(shù)就越多。第二，“濁點”可表示親水基與憎水基之比。第99頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月三、多元醇型非離子表面活性劑在此我們主要了解學習多元醇型非離子表面活性劑的合成原理、原料、性能及合成工藝過程等。1、原料：親水基原料：甘油、季戊四醇、山梨醇、失水山梨醇及帶-NH2、=NH的氨基醇類、-CHO基的糖類（葡萄糖、蔗糖）等。憎水基原料：主要是C數(shù)在10-18高級脂肪酸。由于多數(shù)羥基數(shù)目較少的醇很難有溶解性，在第100頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月三、多元醇型非離子表面活性劑這里我們學習含-OH較多的山梨醇、失水山梨醇、蔗糖酯類的多元醇型非離子表面活性劑。2、山梨醇及失水山梨醇脂肪酸酯的制備：山梨醇對熱、氧比（蔗糖、葡萄糖）較穩(wěn)定，不像葡萄糖受熱氧化成酸，但對酸不穩(wěn)定，山梨醇易失水形成一失（1-4；1-5）水山梨醇、二失水（1-4-6）山梨醇。由于山梨醇脫水反應很復雜，所生成的是多種化合物的混合物，總稱為失水山梨醇。第101頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月三、多元醇型非離子表面活性劑例子：將182g的山梨醇、250g的棕櫚酸和2g的氫氧化鈉混合，在氮氣流的攪拌下加熱直到190℃開始酯化反應而生成單酯及副產(chǎn)雙酯的混合物,若加熱至230-250℃，在酯化的同時山梨醇分子內(nèi)也會脫水而成失水山梨醇。這樣工業(yè)上以山梨醇為原料，適當?shù)卣{(diào)節(jié)溫度和時間就可以隨意地制備出山梨醇酯、失水山梨醇酯及二失水山梨醇酯。這類產(chǎn)品的性能：山梨醇酯適合作柔軟劑，不適合作乳化劑；相反失水山梨醇酯無論作乳化劑或是纖維油劑，都表現(xiàn)出良好的性能。一般指失水山梨醇酯。第102頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月三、多元醇型非離子表面活性劑其最早的商品名為Span“斯盤”或“司盤”。雖可做乳化劑，但本身不溶于水，很少單獨使用，而是與其他水溶性的表面活性劑復配使用。如以斯盤同環(huán)氧乙烷加成制成的Tween“吐溫”相復配使用，其效果很好。失水山梨不同脂肪酸酯的Span及Tween名稱：失水山梨月桂酸脂肪酸單酯Span-20Tween-20失水山梨棕櫚酸脂肪酸單酯Span-40Tween-40失水山梨硬脂酸脂肪酸單酯Span-60Tween-60第103頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月三、多元醇型非離子表面活性劑失水山梨硬脂酸脂肪酸三酯Span-65Tween-65失水山梨油酸脂肪酸單酯Span-80Tween-80失水山梨油酸脂肪酸三酯Span-85Tween-85C14脂肪酸稱為肉豆寇酸C20脂肪酸稱為花生酸C22脂肪酸稱為山榆酸C24脂肪酸稱為木脂酸此外還有C18的2個不飽和鍵脂肪酸-亞油酸、3個不飽和鍵的脂肪酸-亞麻酸。第104頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月三、多元醇型非離子表面活性劑2、蔗糖脂肪酸酯

其它多元醇只有蔗糖含8個的羥基，是比較理想的親水基原料。由于蔗糖受熱100℃以上會分解，隨著技術的進步，可用脂肪酸甲酯與蔗糖溶于溶劑中，用氫氧化鈉作催化劑，在100℃以下進行酯交換反應而成。其優(yōu)點是無毒安全衛(wèi)生，可用于食品和醫(yī)藥行業(yè)作乳化劑。生產(chǎn)制備方法有：溶劑法、微乳化法、無溶劑法。第105頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月三、多元醇型非離子表面活性劑例如：將1克分子的硬脂酸甲酯與3克分子的蔗糖在80-90mmHg真空度下，0.1克分子碳酸鉀催化劑作用于90-100℃下反應3-6小時，可生成單酯及雙酯、未反應的蔗糖、甲醇等混合物；單酯可溶于水、雙酯不溶于水，加入0.05-0.15%的水，雙酯加熱可轉化為單酯；再加二氯乙烷經(jīng)加熱過濾回收蔗糖和催化劑，待冷卻過后，單酯自行析出。這類產(chǎn)品水溶性能好、乳化分散性強、生物降解完全、去污性能優(yōu)良，對人體無毒、無刺激性，可供食品及醫(yī)藥用作乳化劑。第106頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月第七節(jié)、兩性表面活性劑一、概述1、定義：廣義上：是指親水基中同時具有兩種離子性質(zhì)的表面活性劑。狹義上：是指同時具有陰陽離子性質(zhì)的表面活性劑2、分類：目前陽離子一般是由N形成的。因此兩性表面活性劑按陰離子的種類不同而分為：羧酸鹽型、磺酸鹽型、硫酸鹽型、磷酸鹽型兩性表面活性劑等四類；第107頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月一、概述再按陽離子不同而分為：氨基酸型、甜菜堿型、咪唑啉型等。3、產(chǎn)品的性能：

這類產(chǎn)品對皮膚、眼睛無刺激性，在相當寬的pH值范圍內(nèi)都有良好的表面活性作用?？膳c陰離子、陽離子、非離子等相容復配、可作洗滌劑、乳化劑、潤濕劑、發(fā)型劑、發(fā)泡劑、柔軟劑和抗靜電劑等，大量應用于化妝品和洗發(fā)香波的配方中。第108頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月二、氨基酸型兩性表面活性劑通式：R-NH-CH2CH2COO-Na+從結構上看它是由胺鹽型和羧酸鹽型構成的兩性表面活性劑。制備方法及合成原理：1、丙烯酸酯法：RC12-18NH2+CH2=CHCOOCH3→加熱60-70℃→C12-18NHCH2CH2COOCH3

→若用酸中和，則會形成陽離子表面活性劑；若用堿皂化，而形成陰離子表面活性劑。第109頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月二、氨基酸型兩性表面活性劑如C12H25NH2+CH2=CHCOOCH3→加熱60-70℃→C12H25NHCH2CH2COOCH3若滴加HCl中和→C12H25NH+2CH2CH2COOCH3.Cl-→或C12H25NHCH2CH2COOCH3.HCl若加NaOH皂化→陰離子C12H25NHCH2CH2COONa→滴加HCl中和→C12H25NHCH2CH2COOH→繼續(xù)滴加HCl中和在等電點時（pH=1.3-6.5，通常pH=4）形成內(nèi)酯→C12H25NH+2CH2CH2COO-→若繼續(xù)滴加過量HCl→C12H25NH+2CH2CH2COOH.Cl-→或C12H25NHCH2CH2COOH.HCl（陽離子的）第110頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月二、氨基酸型兩性表面活性劑2、丙烯腈法：該法成本低C18H37NH2+CH2=CHCN

→加熱60-70℃→C18H37NHCH2CH2CN若加NaOH→陰離子C18H37NHCH2CH2COONa同理，加酸在等電點時呈內(nèi)鹽，過量時呈陽離子性質(zhì)。3、一氯醋酸鈉法（氯乙酸法）C12H25NH2+ClCH2COONa→加熱60-70℃→C12H25NHCH2COONa第111頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月二、氨基酸型兩性表面活性劑

氨基酸型兩性表面活性劑最為著名的商品是名為“梯垢”(Tego)的一系列殺菌劑。其特點是毒性比陽離子型的表面活性劑要小。目前，日本已有生產(chǎn)。第112頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月三、甜菜堿型兩性表面活性劑天然的甜菜堿：N+(CH3)3CH2COO-通式：R-N+(CH3)2CH2COO-它是由季銨鹽和羧酸鹽構成的兩性表面活性劑。其合成的機理與季銨鹽型陽離子表面活性劑相同。由相應的叔胺進行季銨化而同時獲得陰、陽離子而成。如：C12H25N+(CH3)2CH2COO-（十二烷基二甲基甜菜堿）C12H25N(CH3)2+ClCH2COONa→加熱60-80℃→C12H25N+(CH3)2CH2COO-第113頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月三、甜菜堿型兩性表面活性劑C18H37N+(CH2CH2OH)2CH2COO-,（十八烷基二羥乙基甜菜堿）C18H37N+(CH3)2CH2COO-（十八烷基二甲基甜菜堿）此外還有：C12H25N+(CH3)2(CH2)4OSO3-(十二烷基二甲基丁基硫酸酯化甜菜堿）C18H37N+(CH3)3SO3-(十八烷基三甲基磺化甜菜堿）等。第114頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月四、咪唑啉型兩性表面活性劑咪唑啉型兩性表面活性劑品種較多，可分為：羧酸鹽類、硫酸酯鹽類、磺酸鹽類、磷酸鹽類等。其中最常用的是在咪唑啉環(huán)上帶有β-羥乙基的品種。其合成的原理：與合成咪唑啉季銨鹽型陽離子表面活性劑相類似，不同點在于最后季銨化時所用的烷化劑，這些烷化劑可以是氯乙酸、丙烯酸酯、3-氯-2-羥基丙磺酸、硫酸、磷酸酯鹵化物等。P192第115頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月五、磷酸酯鹽型兩性表面活性劑通式：R-CONH(CH2)2O-PO-O(CH2CH2N+H3)如：R-COOH+H2NCH2CH2OH→R-COHNCH2CH2OH→與POCl3→R-CONH(CH2)2OPO(OH)2→

H3N+CH2CH2OH→R-CONH(CH2)2OPO(OH)(OCH2CH2N+H3)

→NaOH

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R-CONH(CH2)2O-PO-O(CH2CH2N+H3)這種磷酸酯鹽型兩性表面活性劑具有良好的殺菌洗凈作用，是一種良好的消毒劑。第116頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月第八節(jié)、表面活性劑化學結構與性質(zhì)的關系

以上我們主要是學習了解表面活性劑的分類、結構、組成、合成原理、方法、工藝過程及性能等相關內(nèi)容。今天我們來學習表面活性劑化學結構與性質(zhì)的到底有何聯(lián)系。表面活性劑從化學結構上看是由憎水基與親水基組成。由于親水基種類有陰離子、陽離子、非離子及兩性等不同，所以其性質(zhì)（如：表面張力、潤濕、滲透、乳化、擴散、起泡、發(fā)泡、消泡、去污、洗滌、增溶等作用，以及由此派生出來的柔軟性、潤濕性、第117頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月第八節(jié)、表面活性劑化學結構與性質(zhì)的關系抗靜電性、殺菌、防銹、均染、浮選等）也將有所不同。從化學結構來看影響表面活性劑性質(zhì)主要有以下幾個方面：第一、親水基的種類；第二、憎水基的種類；第三、親水性（平衡值H.L.B值）；第四、分子形狀；第五、分子大小等五個方面。第118頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月一、表面活性劑的H.L.B值與其性質(zhì)的關系（一）H.L.B值的意義早期人們選擇使用表面活性劑通常是采用嘗試誤差法，人力物力消耗很大。大約在1949年由Atrus公司的Golifen“格里芬”提出了H.L.B值(Hydrophile—LipophileBalance)的概念。從此簡化了選擇的手續(xù)。它表示了表面活性劑親水性與親油性平衡的一個數(shù)值。最早的時候，格里芬是采用符號來表示其含義，隨后采用數(shù)值來表示表面活性劑的親水性和親油性。第119頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月H.L.B值的表示法親水性符號表示法數(shù)值表示法親水性最強的HH401親水性的H中等程度的N稍微親油的L親油性最強的LL第120頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月表面活性劑H.L.B值的測算1、對于非離子型表面活性劑：聚氧乙烯醚型與多元醇型。H.L.B值=20*Mn/M------------------(1)(其中，Mn為親水基部分的分子量、M為表面活性劑的分子量）（1）對于多元醇脂肪酸型的：可化為H.L.B值=20*（1-S皂化值/A酸價)-----(2)（2）對于多元醇聚氧乙烯醚型的：可化為H.L.B值=（E+P)/5------------------(3)第121頁，課件共162頁，創(chuàng)作于2023年2月表面活性劑H.L.B值的測算E表示的是聚氧乙烯醚部分的質(zhì)量