表面活性劑的基本應(yīng)用

關(guān)于表面活性劑的基本應(yīng)用一.表面活性劑（SAA）的定義表面活性劑：以很低的濃度就能顯著降低溶劑的表面張力的物質(zhì)。其可產(chǎn)生潤(rùn)濕、乳化、增溶、發(fā)泡、洗滌等一系列的作用。第2頁,共41頁，2024年2月25日，星期天

二.SAA結(jié)構(gòu)特征分子中具有兩親結(jié)構(gòu)

——極性基團(tuán)：親水基團(tuán)——非極性基團(tuán)（長(zhǎng)鏈烴基）：親油基/疏水基第3頁,共41頁，2024年2月25日，星期天

所以因?yàn)楸砻婊钚詣┑倪@種分子結(jié)構(gòu)，使得其具有一部分溶于水，而另一部分則易于從水中逃離的雙重性質(zhì)。第4頁,共41頁，2024年2月25日，星期天三.SAA種類

按離子類型分類：即按在水溶液中能否解離及解離后的離子類型（親水基）結(jié)構(gòu)第5頁,共41頁，2024年2月25日，星期天1.陰離子SAA定義：在水中電離后親水基團(tuán)帶負(fù)電的表面活性劑。種類：

羧酸鹽(R—COONa)磺酸鹽（R—SO3Na）

硫酸酯鹽（R—OSO3Na）磷酸酯鹽第6頁,共41頁，2024年2月25日，星期天

羧酸酯鹽(R—COONa)親水基為羧酸根離子包括高級(jí)脂肪酸的鉀，鈉，銨鹽以及三乙醇銨鹽。如肥皂（凈洗，濕潤(rùn)，乳化，發(fā)泡）。肥皂使用時(shí)PH必須大于7，因?yàn)槿绻鸓H<7的話，羧酸根會(huì)與水中的氫離子結(jié)合生成羧酸，失去表面活性。另外，鈣鎂離子也會(huì)與肥皂生成不溶性物質(zhì)。第7頁,共41頁，2024年2月25日，星期天

磺酸鹽（R—SO3Na）親水基為磺酸根包括了烷基磺酸鹽，烷基苯磺酸鹽，脂肪酸磺烷基酯，琥珀酸酯磺酸鹽，烷基萘磺酸鹽，石油磺酸鹽，木質(zhì)素磺酸鹽，烷基甘油醚磺酸鹽等多種類型。第8頁,共41頁，2024年2月25日，星期天

對(duì)于此類活性劑，由于磺酸的強(qiáng)酸性，對(duì)水的親和作用很強(qiáng)，故即使在強(qiáng)酸中加熱也不會(huì)分解而影響溶解度，所以具有優(yōu)良的潤(rùn)濕性能，洗滌性能，應(yīng)用廣泛。其中用于洗滌的十二烷基苯磺酸鈉，克服了肥皂不能使用于硬水的缺點(diǎn)，具有良好的洗滌作用。第9頁,共41頁，2024年2月25日，星期天

硫酸酯鹽（R—OSO3Na）是由脂肪醇與硫酸發(fā)生酯化生成硫酸酯，再與堿中和生成硫酸酯鹽。主要種類：有脂肪醇硫酸酯鹽（FAS或AS）和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯鹽（AES）兩類。代表物質(zhì)：硫酸十二烷基鈉，具有良好的乳化，起泡性能。第10頁,共41頁，2024年2月25日，星期天

磺酸鹽與硫酸酯鹽的區(qū)別結(jié)構(gòu)：硫酸酯鹽中的硫原子不與烴基中的碳原子直接相連。性質(zhì)：最大區(qū)別在于硫酸酯鹽在酸性條件下可以發(fā)生水解。第11頁,共41頁，2024年2月25日，星期天

磷酸酯鹽此類表面活性劑與硫酸酯鹽很相似，但有單酯和雙酯兩類。特點(diǎn)：1.低毒性，低刺激性

2.具有良好的水溶性，穩(wěn)定性（耐酸堿，耐熱，耐電解質(zhì)）

3.抗電性，抗硬水性強(qiáng)

4.具有較低的表面張力，潤(rùn)濕性好，乳化性好第12頁,共41頁，2024年2月25日，星期天

磷酸酯鹽的應(yīng)用1.日用化學(xué)工業(yè)：工業(yè)清洗劑、織物抗靜電劑、液體透明洗滌劑、干洗型洗滌劑和染整助劑2.化妝品：可作為透明膠凍化妝品的溶化劑、護(hù)膚膏與護(hù)膚液的乳化劑還有作為增溶劑使用。3.農(nóng)藥和造紙工業(yè)：用作農(nóng)藥乳化劑，不僅可以抗菌殺蟲,還可用作除草劑；在造紙工業(yè)中可作為廢紙的脫墨劑,涂料紙和涂層液的分散穩(wěn)定劑。第13頁,共41頁，2024年2月25日，星期天4.塑料皮革工業(yè)：作為新型皮革加脂劑，有專利報(bào)道用于熱塑性樹脂的抗靜電，有抗氧化、抗老化特性。

5.涂料及冶金工業(yè)：在形成涂料或膠黏劑用乳液中的功能及對(duì)膠乳粒度、凝結(jié)和穩(wěn)定性的良好作用；低碳醇磷酸酯是濕法冶金中重要的萃取劑之一第14頁,共41頁，2024年2月25日，星期天2.陽離子SAA定義：在水溶液中電離時(shí)，親水基團(tuán)帶正電的SAA。其疏水基與陰離子表面活性劑相似。特性：

易吸附于固體表面及殺菌性說明：陽離子型表面活性劑的水溶液通常成酸性

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用途

—工業(yè)上直接利用其表面活性的不多，而是利用其派生性質(zhì)

—它除用作纖維柔軟劑，抗靜電劑，防水劑，染色助劑等外，還用作礦物浮選劑，防銹劑，殺菌劑，防腐劑等。第16頁,共41頁，2024年2月25日，星期天

分類陽離子SAA的種類

有機(jī)胺的鹽酸鹽或醋酸鹽（RNH2·HCL或RNH2·HAC）季銨鹽（R1R2N+R3R4）

吡啶鹽（NC5H5的衍生物）第17頁,共41頁，2024年2月25日，星期天有機(jī)胺的鹽酸鹽或醋酸鹽可在酸性介質(zhì)中用作乳化、分散、潤(rùn)濕劑，也常用作浮選劑以及作為顏料粉末表面改變性劑。適用范圍：PH<7,否則自由胺容易析出而失去表面活性第18頁,共41頁，2024年2月25日，星期天季銨鹽（R1R2N+R3R4）四個(gè)R基中，一般只有1~2個(gè)R基為長(zhǎng)鏈，其余R基的碳原子大多為1~2個(gè)。特性：

不受PH的影響，不論在酸性、堿性，中性介質(zhì)中，均無變化。其有很強(qiáng)的殺菌性，故可用作消毒、殺菌劑。第19頁,共41頁，2024年2月25日，星期天

吡啶鹽（NC5H5的衍生物）

季銨鹽的一種，如NC5H5

其代表性物質(zhì)：十二烷基吡啶鹽酸鹽C12H25(NC5H5)+Cl-

應(yīng)用范圍PH（25℃）5.0—7.0性狀白色或類白色粉末熔點(diǎn)80—84℃用途生化研究第20頁,共41頁，2024年2月25日，星期天3.非離子表面活性劑定義：在水中不電離，其親水基主要是由一定數(shù)量的含氧基團(tuán)（一般為聚氧乙烯基）構(gòu)成的SAA。說明：其親水性能是由其所含的氧乙烯基的數(shù)目來控制的，因此他在某些方面表現(xiàn)出了比離子型表面活性劑更加優(yōu)越。第21頁,共41頁，2024年2月25日，星期天

優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：

1.穩(wěn)定性高（在溶液中不解離）

2.不受電解質(zhì)無機(jī)鹽，酸堿的影響

3.與其他活性劑的相容性好

缺點(diǎn)：

其溶解度隨溫度的升高而降低第22頁,共41頁，2024年2月25日，星期天

濁點(diǎn)

正是因?yàn)槠湓谒芤褐械臍滏I隨溫度的升高而被破壞，導(dǎo)致其親水性減弱而不溶于水，原來透明的溶液會(huì)變渾濁，由清晰向渾濁轉(zhuǎn)變時(shí)的溫度即稱為濁點(diǎn)。所以非離子表面活性劑只有在濁點(diǎn)以下才溶于水。第23頁,共41頁，2024年2月25日，星期天分類

脂肪醇聚氧乙烯醚聚氧乙烯烷基酰胺醇聚氧烯烴整體共聚物脂肪酸聚氧乙烯酯

烷基酚聚氧乙烯多元醇非離子SAA第24頁,共41頁，2024年2月25日，星期天4.兩性表面活性劑定義：通常把親水基結(jié)構(gòu)中同時(shí)含有陰陽離子的表面活性劑稱為兩性表面活性劑。說明：它在酸、堿溶液中，可分別離解成陽離子或陰離子，是近年來發(fā)展速度最快的一類表面活性劑。除了有良好的表面活性、去污、乳化、分散、潤(rùn)濕作用外，同時(shí)具備殺菌、抗靜電、柔軟等特性，并有相容性好，易于生物降解的優(yōu)點(diǎn)，因此在民用和工業(yè)應(yīng)用日趨擴(kuò)大。

但目前價(jià)格高是其缺點(diǎn)第25頁,共41頁，2024年2月25日，星期天

分類

氨基酸系

甜菜堿系卵磷脂類咪唑啉系兩性表面活性劑第26頁,共41頁，2024年2月25日，星期天

甜菜堿系其通式為：一般R=C12~C18，這種化合物如水能成透明溶液，泡沫多，去污好，對(duì)纖維有保護(hù)作用，是兩性表面活性劑的代表。

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氨基酸系

其通式為：R(NH2)CH2CH2COOH代表性物質(zhì)：十二烷基氨基丙酸鈉鹽

這種表面活性劑易溶于水，為透明溶液。其水溶液發(fā)泡性好，成堿性。此外，他的洗滌性能好良好，故常作為特殊洗滌劑使用。第28頁,共41頁，2024年2月25日，星期天

咪唑啉系常見的就是：2—十二烷基—N—乙酸基—2—羥乙基咪唑啉

CH2

NCH2

C12H25—C——N+—CH2CH2OH

CH2COO-此類物質(zhì)的洗滌性好第29頁,共41頁，2024年2月25日，星期天卵磷脂類屬天然表面活性劑，常用作食品添加劑。其中主要以a—磷脂酸膽堿常用

OH2C—O—C—R1

OHC—O—C—R2CH3OH2C—O—P—O—CH2—CH2—N+—CH3

O-

CH3第30頁,共41頁，2024年2月25日，星期天5.特殊表面活性劑

氟碳類:

硅化合物類：高分子聚醚類:此類活性劑常用于染料添加劑。硼化合物類：近年來新開發(fā)的一類活性劑，多用于漂白劑

此類活性劑的疏水作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于其他的表面活性劑，他不僅疏水而且疏油。其化學(xué)性質(zhì)極其穩(wěn)定，耐溫，耐強(qiáng)酸堿，耐強(qiáng)氧化，用于制造既防水又防油的紡織品、紙張、皮草，能作為高效的滅火劑。聚硅烷氧化物的疏水性非常突出，所以常用作拒水處理劑，另外還是很好的消泡劑。第31頁,共41頁，2024年2月25日，星期天四.SAA的基本作用基本作用界面吸附加溶作用膠束的形成及其性質(zhì)第32頁,共41頁，2024年2月25日，星期天1.界面吸附

由于表面活性劑溶于水中，因疏水基的作用破壞了氫鍵，是的體系能量上升，為降低能量，表面活性劑有逃離水分子的趨勢(shì)，而親水基又與水分子作用，因此，活性劑的分布如圖所示：定義：表面層的表面活性劑濃度比體相內(nèi)部濃度高，這就是吸附第33頁,共41頁，2024年2月25日，星期天2.膠束的形成及其性質(zhì)1）膠束的形成：第34頁,共41頁，2024年2月25日，星期天臨界膠束濃度：

如上圖中的紅色線位置，此時(shí)因表面已達(dá)到飽和吸附，水溶液的表面張力明顯下降，達(dá)到最低值。我們把表面活性劑形成膠束時(shí)所需的最低濃度稱為臨界膠束濃度，英文簡(jiǎn)寫為cmc。第35頁,共41頁，2024年2月25日，星期天2）膠束的形狀：在低濃度時(shí)（超過cmc不多），膠束大多成呈球形，已由光散射法證實(shí)。濃度高時(shí)，膠團(tuán)并非球狀。德拜提出了棒狀模型：第36頁,共41頁，2024年2月25日，星期天3.加溶作用定義：

水溶液中表面活性劑的存在能使難溶于水的有機(jī)化合物的表觀溶解度明顯高于他在純水中的溶解度。條件：表面活性劑的濃度高于cmc

說明：加溶量的值與表面活性劑的濃度成正比，加溶作用形成的是均相體系，在熱力學(xué)上是穩(wěn)定的。第37頁,共41頁