期末复习表面活性剂期末复习有答案Word文档下载推荐.docx

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（7）胶束

两亲分子溶解在水中达一定浓度时，其非极性部分会互相吸引，从而使得分子自发形成有序的聚集体，使憎水基向里、亲水基向外，减小了憎水基与水分子的接触，使体系能量下降，这种多分子有序聚集体称为胶束。

随着亲水基不同和浓度不同，形成的胶束可呈现棒状、层状或球状等多种形状。

（8）胶束聚集数

胶束聚集数：

指缔和成胶束的表面活性剂分子或离子的数量，可度量胶束的大小。

疏水性↑，胶束聚集数↑

胶束聚集数=胶束量（胶束的分子量）/表面活性剂的分子量

（9）Krafft点

Krafft点：

1%的表面活性剂溶液加热时由浑浊变澄清，溶解度急剧增加时的温度。

Krafft点低，表面活性剂的低温水溶性越好；

离子型表面活性剂通常在Krafft点以上使用

（10）浊点

浊点：

1%的聚氧乙烯型非离子表面活性剂溶液加热时，溶液由澄清变浑浊时的温度。

非离子型表面活性剂通常在浊点以下使用

浊点越高，溶解度越好，使用范围越广

2基本数值

（1）水在20℃时的表面张力为72.8mN/m

（2）大部分表面活性剂的cmc在10-6~10-1mol/l

3重要关系

（1）表面张力的影响因素及其一般规律

影响表面张力的因素——分子间力有关

温度对表面张力的影响：

随温度升高，分子间力降低，液体的表面张力降低；

压力对表面张力的影响：

随压力升高，气相密度升高，液体表面的内向合力降低，液体的表面张力降低；

（2）cmc的影响因素及其一般规律

内因：

（1）碳氢链的长度：

碳数↑，cmc↓

（2）碳氢链的分支：

分支↑，cmc↑

（3）极性基团位置：

极性基团居中，cmc↑

（4）碳氢链中引入双键、极性基团，cmc↑

（5）疏水链的性质：

CH链→CF链，cmc↓

（6）亲水基团的种类：

n-SAA<

<

ionic-SAA≈amphionics–SAA

外因：

温度：

ionic-SAA在其Krafftpoint以上使用

nonionic-SAA在其cloudpoint以下使用

无机强电解质：

加入使ionic-SAA的cmc↓,对nonionic-SAA影响不大

无机盐和有机添加剂：

影响胶束的形状

（3）表面活性剂结构与性能关系的一般规律

γ极性的碳氢化合物＞γ非极性碳氢化合物；

γ芳环或共轭双键化合物＞饱和碳氢化合物；

同系物中相对分子质量较大者表面张力较高

4表面活性剂的分类方法及其主要类型

表面活性剂分类方法有多种，根据来源可分为天然表面活性剂与合成表面活性剂；

根据溶解性质可分为水溶性表面活性剂与油溶性表面活性剂；

根据极性基团的解离性质分为离子型表面活性剂与非离子型表面活性剂两大类；

再根据离子型表面活性剂所带电荷，又分为阳离子、阴离子、两性离子表面活性剂。

按亲水基进行分类的常用表面活性剂如下：

（一）阴离子表面活性剂

1.高级脂肪酸盐通式：

RCOO－M＋,如硬脂酸钠、钙、镁等。

2.硫酸盐通式：

ROSO3－M＋，如十二烷基硫酸钠、十六醇硫酸钠等。

3.磺酸盐烷基磺酸盐通式：

RSO3－M＋，如二己基琥珀酸磺酸钠。

烷基苯基磺酸盐通式：

RC6H5SO3－M＋，如十二烷基苯磺酸钠等。

4.胆盐如甘胆酸钠、牛胆磺酸钠等。

（二）阳离子表面活性剂

具有易吸附于一般固体表面及杀菌性两个特点

（1）伯胺盐R-NH3＋

（2）季铵盐季胺盐水溶液具有强杀菌性，常用作消毒、杀菌剂

（3）吡啶盐

（三）两性表面活性剂

（1）氨基酸型R-NH2CH2-CH2COO－洗涤性能良好，常作为特殊洗涤剂

（2）甜菜碱型去污力强，对纤维有保护作用

（3）磷脂类属天然表面活性剂，常用作食品添加剂

（四）非离子表面活性剂

（1）脂肪醇聚氧乙烯醚R-O-（CH2CH2O）nH俗称平平加系列，具良好湿润性能

（2）烷基酚聚氧乙烯醚R-（C6H4）-O（C2H4O）nH俗称OP系列，化学性质稳定，抗氧化性能强

（3）聚氧乙烯烷基酰胺R-CONH（C2H4O）nH常用作起泡剂、增粘剂

（4）多元醇型主要是失水山梨醇的脂肪酸酯及其聚氧乙烯加成物Span类及Tween类表面活性剂即属此类

具有低毒的特点，广泛用于医药工业、食品工业以及生化实验

5表面张力的常用测定方法：

滴重法、毛细管上升法、环法、吊片法

6cmc的测定方法：

表面张力法、电导法、增溶法、染料法、光散射法

7表面活性剂的最基本功能和重要作用

表面活性剂疏水作用的直接结果导致表面活性剂的最基本功能:

（a）表（界）面吸附形成单分子吸附膜——降低表面张力

润湿、乳化、分散、泡沫、絮凝、渗透、抗静电、杀菌等功能；

（b）内部自聚形成胶束作用——增溶。

第二章阴离子型表面活性剂

1阴离子表面活性剂的主要类型，化学通式

阴离子表面活性剂溶于水时，能解离出发挥表面活性部分的带负电基团（阴离子或称负离子）。

阴离子表面活性剂按亲水基团分为脂肪羧酸酯类R-COONa，脂肪醇硫酸酯类R-OSO3Na，磺酸盐类R-SO3Na，磷酸酯类R-OPO3Na。

2阴离子表面活性剂的一般特性

（1）溶解度随温度的变化存在明显的转折点，即在较低的一段温度范围内随温度上升非常缓慢，当温度上升到某一定值时其溶解度随温度上升而迅速增大，这个温度叫做表面活性剂的克拉夫特点，（Krafftpoint），一般离子型活性剂都有Krafft点；

（2）一般情况下与阳离子表面活性剂配伍性差、容易生成沉淀或变为浑浊，但在一些特定条件下与阳离子表面活性剂复配可极大地提高表面活性；

（3）抗硬水性能差，对硬水的敏感性．羧酸盐＞磷酸盐＞硫酸盐>

磺酸盐；

（4）在疏水链和阴离子头基之间引入短的聚氧乙烯链可极大地改善其耐盐性能；

（5）在疏水链和阴离子头基之间引入短的聚氧丙烯链可改善其在有机溶剂中的溶解性（但同时也降低了其生物降解性能）；

（6）羧酸盐在酸中易析出游离羧酸，硫酸盐在酸中可发生自催化作用迅速分解。

其它类型阴离子表面活性剂在一般条件下是稳定的；

（7）阴离子表面活性剂是家用洗涤剂、工业清洗剂、润湿剂等的重要组分。

3磺酸基引入方法及其含义；

主要磺化试剂

直接引入法：

通过磺化反应

烷烃磺化工艺：

氧磺化法，氯磺化法，置换磺化法和加成磺化法；

芳烃的磺化：

过量硫酸磺化法，共沸去水磺化法，三氧化硫磺化法，氯磺酸磺化法，芳伯胺的烘焙磺化法

间接引入法：

使用有磺酸基的原料

工业上常用的磺化剂：

硫酸、发烟硫酸（H2SO4·

SO3≡H2S2O7含有20%SO3的硫酸）、三氧化硫、氯磺酸、氨基磺酸、亚硫酸盐

磺化剂不同，磺化质点不同主要有SO3、H2SO4、H2S2O7、、HSO3+H3SO4+等

4烷基苯磺酸盐结构与性能的关系一般规律

（1）溶解度碳数↑，链长↑溶解度↓烷基链↑，cmc↓烷基链↑，Krafft点↑

（2）表面张力十四烷基苯磺酸钠的最低其次是十二烷基苯磺酸钠碳链↑表面张力↓但16n、18n的表面张力↑在cmc下，2-丁基辛基苯磺酸钠（12v）的表面张力最低烷基有支链，表面张力低

（3）润湿力正十烷基苯磺酸钠的润湿时间最短，润湿力最好，十二、十四烷基次之，十六、十八烷基的润湿力差直链烷基苯磺酸钠的碳数↑润湿力↓

（4）起泡性十四烷基苯磺酸钠的起泡性最好，其次是十二烷基的十八烷基苯磺酸钠因溶解度低，起泡性差

（5）洗净力随着直链烷基中碳原子数增多，表面活性剂的洗净力逐渐提高：

十八烷基苯磺酸钠的洗净力最高十二烷基苯磺酸钠的各种异构体中，正十二烷基苯磺酸钠的洗净力最高

5写出LAS、AOS、SAS、AES、AS的化学名称及其相应的结构通式

LAS——烷基苯磺酸钠CnH2n+1--SO3Na

AOS——α-烯烃磺酸盐RCH=CH（CH2）nSO3Na

SAS——烷基磺酸盐RSO3Me

AES——脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐R-O（CH2CH2O）nSO3M

AS——脂肪醇硫酸酯盐R-O-SO3M

6画出发烟硫酸对烷基苯的泵式连续磺化工艺流程图；

指出各位号的名称，主要设备的作用；

工艺条件的主要控制参数

烷基苯用发烟硫酸磺化时，多采用泵式连续磺化工艺，主要设备：

反应泵、冷却器、老化器和循环管。

烷基苯和发烟硫酸由各自的贮罐进入高位槽，分别经流量计按适当的比例与循环物料一起进入磺化反应泵。

泵内两相充分混合并发生反应，使磺化基本完成。

反应物料大部分经冷却器循环回流，另一部分经盘管式老化器进一步完成磺化反应，产物送去分酸和中和。

发烟硫酸对烷基苯磺化的泵式连续磺化工艺

磺化温度34~45℃，酸烃比（1.1~1.2）:

1

提高烷基苯的磺化收率、改善产品质量的途径：

提高反应泵转速加大循环回流量提高物料流速加强物料混合等

7指出烷基苯磺酸的后处理中分酸的目的、原理及主要控制参数；

使中和顺利进行的主要因素及条件

烷基苯磺酸的后处理：

分酸和中和

分酸目的：

分离产物中的烷基苯磺酸和硫酸（废酸）；

分出废酸，提高烷基苯磺酸的含量和产量；

除去杂质，提高产品质量；

减少下一步中和时碱的用量。

分酸原理：

硫酸比烷基苯磺酸易于溶解于水，向磺化产物中加入少量水，降低硫酸和烷基苯磺酸的互溶性，利用硫酸相密度比磺酸相密度大的性质进行分离。

分酸效果的影响因素：

磺化产物中硫酸的浓度：

硫酸含量为76~78%时，烷基苯磺酸和硫酸的互溶度最小；

分酸时的温度：

40~60℃

此时硫酸相与磺酸相的密度差大：

0.569~0.632

温度↑，密度差↑，但温度太高，会导致烷基苯再磺化，使烷基苯磺酸产品颜色加深。

中和工艺的影响因素主要有：

工艺水的加入量，电解质加入量，中和温度和pH的控制，此外，两相能否充分混合也是一个重要条件。

碱的浓度：

适当，过高产生“结瘤现象”

40~50℃，温度↑粘度↓，但超过某一温度后，温度↑粘度↑

无机盐：

使烷基苯磺酸钠胶体结构紧密，改善溶液的流动性

良好的传质条件和足够的传热面积：

保证中和反应放出的热量及时移出。

8对照多釜串联三氧化硫磺化工艺，指出各位号名称，主要工艺参数；

位号5、6、12的作用

第一釜反应温度45℃，物料停留时间15分钟；

中和值控制在80-90mgNaOH/g。

第二釜反应温度55℃，物料停留时间8分钟；

中和值控制在120-150mgNaOH/g。

5——进行补充磺化反应

6——进行分酸处理

12——进行尾气处理

9膜式反应器适合于哪些类型阴离子表面活性剂的生产？

膜式反应器可用于AOS、LAS、AES、AS的生产，磺化温度因原料不同而异

10写出α-烯烃的三氧化硫磺化的主要产物名称及其化学结构通式；

指出AOS生产的主要过程及其工艺控制参数

烯基磺酸盐RCH=CH（CH2）nSO3Na和羟基磺酸盐RCHOHCH2CH2SO3Na

AOS生产主要有两个反应过程：

磺化和水解

磺化得到40%烯烃磺酸盐、40%1，3-磺内酯、20%1，4-磺内酯

磺化混