表面活性剂解析Word下载.docx
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RSO2CI+2NaOHfRSO3Na+H2O+NaCI
（5）
琥珀酸酯磺酸盐:
P
CH^C-OR
I+NaHSOs
CHTj>
「ONa（R）
NaHSO备CH^COOCH2CH（CHz}/：
H3
NaO3S^CH—COOCHsCHtCH^CHa
磺酸型阴离子表面活性剂的结构与性能关系：
（1）烷基苯磺酸钠：
溶解度：
1烷基取代基碳原子数越少，烷基链越短，疏水性越差；
2•随烷基碳原子数的增加，
达相同溶解度所需温度（Krafft点）越高；
3•随烷基链的增长，cmc呈下降趋势。
表面张力：
烷基链中带有支链的表面活性剂的表面张力较低。
随着C原子数增加，r下降,
CMC下降。
润湿力：
随着直链烷基苯环酸钠烷基碳原子的增加，润湿力下降趋势。
起泡性：
带有十四烷基的直链烷基苯磺酸钠发泡性能最好，泡沫度最高。
洗净性：
随着直链烷基碳的原子数增加，洗净力逐渐提高。
（2）a-烯烃磺酸盐：
溶解性：
疏水基碳链越长，溶解度越低。
18个碳的产品溶解度最低。
当碳氢链含有15-18个碳原子时，其溶液的表面张力较低。
去污力：
碳原子数16的活性剂去污力最高。
在硬水中也较强。
（6）AerosolOT的合成
起泡力：
14-13个碳原子时起泡力较好。
硬水中起泡力保持良好。
生物降解性：
较强，比直连烷基苯磺酸盐快而且降解更完全，只需5天而不污染环境。
毒性：
比直连烷基苯磺酸盐低，刺激性较小。
（3）琥珀酸脂磺酸盐：
临界胶束浓度：
随碳原子数增加，其cmc降低；
当烷基碳链所含碳原子数小于7且不带分支链时，随正构烷基碳链的增长，润湿力提高，而且随支链数的增加，润湿力减弱。
当碳原子数大于7个时，随正构烷基碳链长度的
增加，润湿力下降，而且随支链数的增加，润湿力增加。
（4）烷基磺酸盐：
溶解度和临界胶束浓度随烷基链碳原子数的增加而降低，在硬水中也具有良好的润湿、乳化、
分散和去污能力。
季铵盐、铵盐型阳离子表面活性剂的合成：
（1）烷基季铵盐：
a•高级卤代烷与低级叔胺：
Ci6H33Br+（CH/N»
[C16H33-N（CH3）£
]小匸
150V,口6大气压
RCN+2II2»
RCH2NH2
莫尼篠催化加氢
RNH2十2HCHO+2HCOOH^™^R-N^加热
RCH2NH2+HCHO,RCH2N=CH2
（2）含杂原子的季铵盐：
a•含氧原子：
NaOH一
3C17II33COOIIH-PCI3*3Ci7II33COC1+H3PO4
a33<
X>
NU（：
H2CH2N
c17h33coci+h2n—ch2ch2—n
c2h5
GtII曲ONHCHjCH迥+
厂I+~I
CnHnCONHCHiCHaN-CHiCH^SO^
—I—
b.含醚基的季铵盐：
Ci8H37OH+HCHO+HC1・C18H37OCH2a
d.含氮原子：
ch3ch3
C10H21^N-CH7CH2Br+N（CH訪一_a[C]aH2jNCH2CH2Bf
1201C.压力，12h
e.含硫原子：
-H2O
C12H25SH+HCHO+HC1►C12H25SCH2a
CH2叫]
G&
H豹一NO-HC-a^OSOjO
「CHaCHf」
CH3
（5）胺盐型：
a.长链烷基伯胺盐酸盐：
RNH2+HCI—RNH2・HCI
b.仲胺盐：
CnH^r+耶（血卿）他砂一►氐血岡砂肿傅例
C.叔胺盐:
c17h35cooh+n（cii2ch2oh）3・C17H35COOCH2CH2N（CH2CH2OHh
（6）咪唑啉盐:
阳离子表面活性剂的性质特点及应用：
（1）
一般情况下阳离子表面活性剂的水溶性很好，但随着烷基碳链长度的增加，水溶性呈下降趋势；
（2）krafft点：
C原子数越多，krafft点温度越高;
;
（3）表面活性：
1.随着烷基碳链长度的增加，表面活性剂的张力逐渐下降；
2.分子结构相同
时，其大小与溶液的浓度有关。
通常情况下，在一定范围内，表面张力随表面活性剂溶液的
升高而降低，降到一定数值又随浓度升高而增加；
（4）临界胶束浓度：
随C的增加，其浓度降低。
应用：
a消毒杀菌剂：
阳离子SA最突出的作用是消毒杀菌作用。
常用于医药、原油开采等的消毒杀菌。
b.腈纶匀染剂.
c.抗静电剂：
阳离子SA可以将其分子的非极性部分吸附于高分子材料上，极性基团朝向空气一侧，形成离子导电层，从而使电荷得以传导起到抗静电的作用。
d.矿物浮选剂：
阳离子表面活性剂一般用作捕集剂，其特点是与矿物反应迅速，有时不需要搅拌槽，在短时间内可浮选完毕。
e.相转移催化剂：
相转移催化剂是指用少量试剂作为一种反应物的载体，将次反应物通过界面转移至另一相，使非均相反应顺利进行。
f.织物柔软剂：
向织物中加入柔软剂后，柔软剂通过化学作用和物理作用吸附在织物上，能
够降低织物表面的静电积累，改善纤维-纤维的相互作用，使得纤维躺倒与纤维束平行消除
“倒钩”，并通过覆盖和润滑纤维束，减少了纤维间的摩擦，得到更柔软，易弯曲的纤维。
氧乙基化反应的机理及影响反应的主要因素：
反应机理：
（1）采用LiOH、NaOH、KOH等碱作催化剂的氧乙基化反应：
RXH*+NaOH（UOH,KOH）—RX5+府代U®
）+H*OH
0Mln
RXCH2CHQ+RXH*―匹fRX94RXCHsCHaQH*
G
RXCH^HQ+CH2-CH2aRXCHsQHsQCH^HQ®
xo
RXCH2CHQCH2CH2O+RXH*>
RXCH刃HQCH2CHQH*+RX0
RXtCH^CH^O^CH^^Oc+CH2-CH2►RX（CH2CH2O）h_1CH2CH2O0
RX（CH刃日刃治切人卅刃。
•RXH*►RXCCHtCH^O^H*+RX®
（2）采用BF3SnCI4、SnCI5及质子酸作催化剂的氧乙基化反应：
CH2-CH2+H®
—理*CH2@CH2
uH
快
（HOCH2CH2）®
+RXH»
RXCHjCHjOH+H®
影响因素：
1原料的影响：
（1）环氧化物的影响：
结构不同，反应活性不同，R越大，反应速率越低。
（2）含活泼氢原料：
给出氢原子的能力越强，反应活性越高。
2•催化剂的影响：
a.用酸做催化剂比用碱做催化剂快80到100倍。
b碱催化剂的碱性越强，
反应越快。
c.一般催化剂浓度越高，反应越快，且随浓度增高，在低浓度时反应速率的增加
高于高浓度。
d.采用不同催化剂会影响产物的组成。
3•温度的影响：
一般随温度的升高，反应速率加快，不同范围内，加快程度不同。
4压力的影响：
随反应体系压力的增加，反应加快。
聚氧乙烯类非离子表面活性剂的性质特点及应用：
（1）HLB:
HLB值越高，亲水性越高。
（2）浊点及亲水性：
环氧乙烷加成数量愈多，亲水性就越好。
浊点越高，亲水性越好。
（3）临界胶束浓度：
浓度较低。
（4）表面张力：
疏水基官能团的不同，表面张力不同；
随长度的增加，表面张力增加；
温度的升高，表面张力下降。
（5）润湿性：
浓度越低，润湿性越高；
随碳及亲油基碳链长度的增加，润湿性降低；
疏水基相同时，环氧乙烷EO加成数越多，亲水性越强，润湿性越差。
（6）起泡性和洗涤性：
低温洗涤性较好。
（7）生物降解和毒性：
毒性较低，生物降解性一般一般以支链烷基为好，烷基酚类则较差,EO加成数越多，生物降解性越差。
洗涤剂、乳化剂、均染剂、泡沫稳定剂、增稠剂、起泡剂等。
小结甜菜碱类两型表面活性的合成：
1.
（1）氯乙酸钠法合成羧酸甜菜碱：
CICHgCOOH+NaOH叶bCICH2COONa+HQ
（3）卤代烷与氨基酸酯反应再经水解合成羧酸甜菜碱:
RCOOH+H2N（CH2）4CHCOOH
nh2
AROONH（CH2）4CHCOOH
RCONH（CHahCHCOOH
NH2
CH/JH
»
RCONH（CH^CHCOOCHa
RCONH（CH2）4CHCOOCH3+2HCHO+H2RCONHQHzhCHCOOCH?
NH2N（CH3h
（RCONH（CH2）4CHCCM3CH3]r"
日OH,RCONH（CH2）4CHCOO仏恤水解詁（CH功
（4）a-溴代脂肪酸与叔胺反应合成羧酸甜菜碱
CJI/H疋OOH+Br2C^H^CHCOOH
Br
C14H29-CH-COOH+N（CH3h>
C14H29—CH-COO
Br+N（CH3h
（5）长链烷基氯甲基醚与叔氨基乙酸反应合成羧酸甜菜碱：
5—1or
ROH+HCHO+HCI■ROCH2CI
苯溶剂
CH3CH3
ROChta+N-CH^COOH醇溶剂aROCHjN-CH2COO
INaOHI
（6）不饱和羧酸与叔胺反应合成羧酸甜菜碱
ch3
SHMCFhk+CH^HCOOH
AC12H25-N-CHzCH^OO
2.磺酸甜菜碱的合成：
CICH2CH2CI+Na2SO3——CICH2CH2SO3Na
RNfCHjfe+aCH2CH2SO3NaR-N-CH2CH2SO5
3.硫酸酯甜菜碱的合成
RNH2+（m+n）0盲ch2
含氟表面活性剂的合成、性质特点及应用：
合成：
1•电解氟化法：
C7H15COCI+16HF——C7F15COF+HCI+15H2
C8H17SO2CI+18HF——C8F17SO2F+HCI+17H2
lipOH-
矿氓1COOH—Qf2^COO
普娜㈡現CnFMiCONKW^CHsb
酰化季镀化|rx
I+-
琳為8血呻CHskXROHUAIH4只
氧
G%jCT^O（CH2Ql2O）^I
2.调整法：
CF3I+hv
CF3-十I
CF衬+CF2=CF2—CF3CF2CF2-
CF3CF2CF2+CF2-CF2—cf3cf2cf2cf2cf2
CF3CF2CF2+cf3icf3cf2cf2i+cf3
CF3（CF2CF2）n-+CF3I一CF^CFzCFdJ+CF3
CE^
c.含氧杂原子的氟烷基碘的合成:
CF2-CF2+SOj>
CF2-CF2dcf7=CF2
|I>
IfCFiCF^OCFiCFiSQF+KC1
厶―屮恤㈣
虬辱gW抚CFgF皿）J+K!
3.离子齐聚法：
a.六氟丙烯聚合产品
cf2=cfcf3Eg6=卑cf—b—^yfcf弓
of/cf3z
、/CF3f-CF4-
/=CF-徉-CF、cFj亠二尹YA胃込隅
CF33CF3
QFnO-jFOl/lWl
非离子表面活性剂
b.由六氟环氧丙烷制备的碳氟中间体及表面活性剂
TJ
（n+2）CF3CF—CF2一—►CF3CF2CF2O（CFCF2O）nCFCOF°
丛is
CF3CF2CF2O（CFCF2O）nCFCO6和氐
阴离子
cf3cf3
CF3CF2CF2O（CFCF/））I1CFCONH（CH2）3N（CH3）3*1
阳离子
高分子表面活性剂的合成及特点和应用:
合成：
1•聚皂：
2.由对烷基苯酚和甲醛制得的高分子表面活性剂系列
3.由丙烯腈及丙烯酰胺制得的高分子表面活性剂系列：
CH2=CH-CN—•-ch2=ch_conh2-6CH-CH2^（PAM）
conh2聚丙烯酰胺
（1）由对烷基苯酚和甲醛制得
（2）由丙烯腈及丙烯酰胺制得
性质特点：
（1）表面活性：
通常较弱，表面张力要经很长时间才能达到恒定，降低表面、界面张力的能力不显著；
随着相对分子质量的提高而急剧下降；
（2）乳化性：
乳化能力较好，多形成稳定乳液，良好的乳化稳定性，用作稳泡剂；
（3）胶束性质：
一般不具备该性质；
（4）分散性和絮凝性：
都较好；
（5）增稠性：
恶劣条件下降低；
（6）此外，渗透性较差，去污力和起泡力较低，毒性小。
乳化剂、分散剂、洗涤剂等，如水溶性蛋白质、树胶、聚丙烯酸盐等等。
表面张力及测试方法：
1.表面张力：
（1）从分子运动的角度来看，气相中分子浓度低于液相，液体内部的分子从各个方向所受的引力相互平衡，合力为0.液体表面分子的合力不为0，所以液滴自动收缩。
（2）从力的角度来看，是作用于表面单位长度边缘上的力。
（3）从能量角
度来看，表面张力是单位表面的表面自由能，是增加单位表面积液体的自由能的增值，也是单位表面上的液体分子处于液体内部的铜梁分子的自由能过剩值。
2.测定方法：
1滴重法：
自一毛细管滴头滴下液体时，液滴的大小与液体的表面张力有关，即表面张力越大，滴下的液滴也越大。
丫=VPgF/R2毛细管上升法：
用干净的毛细管插入液体时，若此液体能润湿毛细管，则因表面张力的作用液体会沿管壁上升或下降一定的高度h,测定h并按照公式计算
表面张力y3环法：
把一圆环平置于液面上，测量将环拉离液面所需的最大力，并由此计算表面张力:
4吊片法：
将一个薄片如铂金片、云母片或盖玻片等悬于液面之上,使其刚好与液面接触，为维持此位置，就必须施加向上的拉力P,此力与表面张力大小相同、方向相反。
5最大气泡压力法：
将一毛细管端与液面接触,然后在管内逐渐加压,直至一最大值时,管端突然吹出气泡后压力降低,这个最大值是刚好克服毛细压力的的最大压力,由测得的最大压力即可计算液体的表面张力。
6滴外形法：
适用于表面吸附速度很慢的溶液。
利用液滴或气泡的形状与表面张力存在一定关系的这一特点,测定平衡表面张力及表面张力随时间变化的关系。
液体的表面张力与其分子结构间的关系规律：
（1）液体的表面张力与温度的关系：
a.极性物
质r＞非极性物质rb.结构相似时，分子量越大，r越高c.含有苯环或不饱和键，r大于饱和CH化合物d,—般有机物的r为20~50Mn/m（含F的比较低为10Mn/m）e水的r是常见液体最高的，为72Mn/mf.熔盐及液体金属r最高：
Hg:
486.5mN/m
增溶作用的方式及主要影响因素规律：
增溶作用：
由于表面活性剂胶束的存在,使得在溶剂中难溶乃至不溶的物质溶解度显著增加的作用。
作用方式4种：
（1）非极性分子在胶束内核的增溶（如饱和脂肪酸烃、环烷烃、苯）
（2）表
面活性剂分子间的增溶长链的醇、胺、脂肪酸和急性染料等（3）胶束表面的吸附增韧（如
苯二甲酸二甲酯）（4）聚氧乙烯链间的增溶（如苯、乙苯、苯酚等）
增溶作用的主要影响因素：
1.表面活性剂的化学结构:
（1）具有相同亲油基的表面活性剂,对烃类及极性有机物的增溶
作用大小顺序一般为：
非离子型＞阳离子＞阴离子型
（2）胶束越大,对于增溶到胶束内部
的物质增溶量越大。
（3）亲友基部分带有分支结构的表面活性剂增溶作用较直链的小。
（4）
带有不饱和架构的表面活性剂,或在活性分子上引入第二极性基团时,对烃类的增溶作用减小,二队长链极性物质增溶作用增加。
2.被增溶物的化学结构：
脂肪烃与烷基芳烃被增溶的程度随其链长的增加而减小,随不饱和度及环化程度的增加而增大,带支链的饱和化合物与相应的直链异构体增溶量大致相同。
3.温度的影响：
随表面活性剂类型和被增溶物结构的不同而不同。
多数情况下,温度升高,增容作用加大。
4.添加无机电解质的影响：
可增加烃类化合物的增容程度,但却使极性有机物的增溶程度减
少。
5.有机物添加剂的影响：
可提高极性有机物的增溶程度，繁殖，添加极性有机物后使非极性碳氢化合物增溶的空间变大，增容量增加。
表面活性剂的乳化作用及乳化剂、破乳作用及破乳：
（1）乳化：
一种或多种液体以液珠形式分散在与它不相溶的液体中构成呈现乳白色液体的分散体系的过程。
（2）乳化作用：
a•对形成乳状液类型的影响b.对溶解度、相容性、表面张力、稳定性有影
响c.定向排布在油-水界面上形成界面吸附膜，对乳液其保护作用，防止液滴聚结d,使静
电式位阻稳定
（3）破乳：
乳状液被完全破坏，发生油水分层的现象。
（4）破乳作用：
a.顶替作用：
将原来的乳化剂顶替下来，而破乳剂不可形成高强度的界面
膜，在加热或机械搅拌下，界面膜被破坏而破乳。
b.润湿作用：
加入良好的润湿剂，改
变固体粉末的亲水性亲油性，降低乳化液的稳定性c.絮凝-聚结作用：
加热、搅拌引起细小
的液滴絮凝聚结，导致亮相分离d.破坏界面膜：
加热、搅拌、碰撞使界面褶皱、变形和破
裂，乳化液稳定性降低，发生絮凝。
（5）破乳剂：
能够使乳状液破乳的表面活性剂如：
农药（敌百虫、敌敌畏、乐果；
石油磺酸钡；
护肤乳液；
乳化沥青等。
分散作用及常用分散剂、絮凝作用及常用絮凝剂：
分散：
将固体以微小粒子形式分布于分散介质中，形成具有相对稳定性体系的过程
（1）分
散作用：
a.固体颗粒的润湿b.粒子团的分散和碎裂c.分散体的稳定
（2）常见分散剂：
阴
离子表面活性剂；
非离子表面活性剂；
有机胺类阳离子表面活性剂（3）絮凝：
分散相粒
子以任意方式或任何因素的作用而结合在一起，形成有结构或物特点结构的集团的作用称为聚集作用，形成的这些集团叫聚集体，想成聚集体的过程叫做絮凝作用。
（4）常见絮凝
剂：
丙烯酰胺共聚物型阳离子絮凝剂和聚乙烯醇、聚乙烯基甲醚型非离子表面活性剂等。
额外补充：
临界胶束浓度（CMC）:
表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度。
临界胶束浓度的测定方法5种：
表面张力法、电导法、增溶作用法、染料法、光散射法。
影响浓度因素：
碳氢链的长度、碳氢链的分支、极性基团的位置、碳氢链中其他取代基的影响、疏水链的性质、亲水基团的种类、温度对胶束形成的影响（无机强电解质和有机物质的添加）
胶束：
当表面活性剂的正吸附到达饱和后继续加入表面活性剂，其分子则转入溶液中，因其
亲油基团的存在，水分子与表面活性剂分子相互间的排斥力远大于吸引力，导致表面活性剂
分子自身依赖范德华力相互聚集，形成亲油基向内，亲水基向外，在水中稳定分散，大小在
胶体级别的粒子。
胶束作用：
乳化、泡沫、分散、增溶、催化作用
krafft点：
1%的表面活性剂在加热时由浑浊忽然变澄清时相应的温度。
Krafft点越低，则
低温水溶性越好
浊点:
1%的聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂溶液加热时由澄清变浑浊时的温度。
表面活性剂的功能作用：
（1）增溶
（2）乳化与破乳（3）润湿（4）起泡与消泡（5）洗涤与去污（6）分散与絮凝（7）其他性能：
柔软平滑、抗静电、杀菌作用等等。
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