表面活性剂分析.docx

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表面活性剂分析

、定义:

1、表面活性剂：

⑴、在浓度很低时，能显著降低溶剂（一般为水）的表侨）面张力，从而明显改变体系表面性质和状态的物质称为表面活性剂。

⑵、在浓度很低的情况下，能够显著降低水的表面张力或水同其他物质的界面张力的物质。

2、临界胶束浓度（cmc或叫CMC）:

形成表面活性剂完整胶束的最低浓度叫表面活性剂的临界胶束浓度。

3、双亲结构：

在同一表面活性剂分子中同时具有亲油基和亲水基。

4、乳化:

互不相溶的两种液体中，一种液体以微小粒子分散于另一种液体中的现象叫乳化，形成的液体叫乳液。

5、分散：

一种固体以细小微粒的形式均匀地散布于另一种液体中的现象。

6、浊点：

（含醚键或酯基的）非离子表面活性剂在水中的溶解度随温度的升高而降低，当达到一定温度时溶

液开始变浑浊，这一温度叫非离子表面活性剂的浊点（也叫雾点）。

7、等电点：

两性离子表面活性剂溶液中，正、负离子离解度相等时溶液的ph值。

8、HLB值（亲水亲油平衡值）：

表面活性剂为具有亲水基团和亲油基团的两亲分子，表面活性剂分子中亲水基和亲油基之间的大小和力量的平衡程度的量。

9、HLB基团数：

分子结构式可分成若干基团，每个基团都对hlb有贡献，贡献的大小就叫基团数。

10、乙氧基化：

在酸性或者碱性催化剂下，向有机分子内引入乙氧基的反应，称为乙氧基化反应（它属于亲核取代反应）。

11、润湿性（Wetting）是固体界面由固-气界面转变为固-液界面的现象。

润湿作用（wetting）:

固体表面的一种流体被另一种流体所取代的过程。

12、克拉夫（特）Krafft点

离子型表面活性剂在水中的溶解度随着温度的变化而变化，当温度升高至某一点时，表面活性剂的溶解度急剧升高，该温度称为krafft点。

13、双子表面活性剂

通过化学键将两个或两个以上的同一或几乎同一的表面活性剂单体，在亲水头基或靠近亲水头基附近用联接基团将这两亲成份联接在一起，形成的一种表面活性剂称为双子表面活性剂。

二、分类：

1、表面活性剂：

离子型表面活性剂（①、②、③）和非离子型表面活性剂

1、阴离子型表面活性剂：

羧酸盐型；硫酸酯盐型；磺酸盐型；磷酸酯盐型；

2、阳离子型表面活性剂：

季铵盐；脂肪胺盐型（伯、仲、叔胺盐）；

3、两性型表面活性剂：

硫酸酯盐型；磺酸盐型；磷酸酯盐型；羧酸盐型（氨基酸系、甜菜碱系、咪唑啉系）

4、非离子型表面活性剂：

聚氧乙烯型；多元醇型；烷醇酰胺型；聚醚型。

三、问答：

1表面活性剂的基本性质、附加性质

基本性质：

①润湿、浸透作用；②乳化、分散、增溶作用；③起泡、消泡作用；④洗涤去污作用。

附加性质：

①润滑柔软性；②抗静电性；③杀菌性；④匀染性；⑤防水防锈性。

2、表面活性剂的结构特点；表面张力与浓度的关系曲线；临界胶束溶度的大概位置

表面活性剂的结构特点分为自身结构特点和溶液内部结构特点。

自身结构：

化学结构，具有双亲结构，一头大一头小，一头亲油一头亲水。

不对称结构：

亲油基团（憎、疏水基）和亲水基团

溶液内部结构：

内部形成胶束，表面形成单分子膜。

表面张力与浓度的关系曲线：

禺"

g30

円10'10%IO'4IO1Q.OI（kt

C-'oK>«zenCdtHi1

临界胶束溶度的大概位置：

上图的拐角处。

3、表面活性剂的分子链长？

表面活性剂的亲油基结构一般是饱和的碳氢链，其碳链长度一般为C10—C18。

4、磺化（硫酸化）时S03（气）的浓度为3~5%；膜式磺化、硫酸化，温度30-50C

烃基化合物磺化时SO3（气）的浓度控制在4%—5%,反应一般在多管膜式磺化器中进行，其中LAS、AOS是

膜式磺化，K-12、AES是膜式硫酸化。

多管模式磺化---得到磺酸盐；多管模式硫酸化---得到硫酸酯盐

5、a—烯基磺酸盐的结构和组成

烯基磺酸盐（64—72%）:

RCH=CH（CH2）nSO3Na

羟烷基磺酸盐（21—26%）:

RCHOH（CH2）nSO3Na

6、制备琥珀酸酯磺酸盐的磺化剂

磺化剂：

Na2S2O5/H2O;Na2SO3/H2O;NaHSO3等。

7、硫酸酯盐ROSO3Na与磺酸盐RSQNa的结构与性质的比较？

结构不同：

磺酸盐RSO3Na（C—S）;硫酸酯盐ROSOsNa（C—O—S）

性质不同：

与磺酸盐比，硫酸酯盐①水溶性更强；②稳定性较差；③对硬水较敏感。

硫酸化剂、磺化剂各有哪些?

硫酸化剂、磺化剂有：

S03、发烟硫酸、浓硫酸、氯磺酸（CIS03H）、氨基磺酸（H2NSO3H）。

S03磺化的优缺点？

优点：

①反应迅速；②无水生成，不产生废酸，无机盐含量少；③硫的利用率高；④产品色泽好；⑤设备适用

性强。

缺点：

①放热大；②非均相；③投资大；④反应系统粘度增加，传质传热不利；⑤控制不当，易发生副反应。

8高级脂肪醇等含活泼氢的化合物的乙氧基化反应制备聚氧乙烯型非离子表面活性

剂？

脂肪醇与环氧乙烷在一定（比例）温度、压力、催化剂作用下进行聚合反应：

ROH+nCH2CH2O宀RO（CH2CH2O）nH

非离子表面活性剂的亲水基是什么？

聚氧乙烯型非离子表面活性剂的亲水基是醚键（一0―）;多元醇型非离子表面活性剂的亲水基是羟基（一0H）。

9、皂基制备的4个阶段？

4个阶段：

①皂化；②盐析；③碱析；④整理。

NaCI在皂基制备过程中的作用

盐析作用，以便使皂基与甘油的水溶液分离。

10、磷酸酯盐型表面活性剂的磷酸化剂？

磷酸化剂有：

五氧化二磷（P205）；焦磷酸（H3P207）;三氯化磷（PCI3）;三氯氧磷（P0CI3）;磷酸（H3P04）等。

11、非离子表面活性剂的性质特点；亲水基、浊点的测量方法；浊点大小与HLB值大小的关系

非离子表面活性剂的性质特点：

不电离，有浊点，在酸性、碱性、金属盐溶液中稳定，抗硬水，具有良好的乳化、润湿、增溶、洗涤作用，

可与阴、阳离子表面活性剂复配使用，泡沫小，毒性小，刺激性小。

12、脂肪胺聚氧乙烯醚的性质特点

在中性和碱性中稳定，呈非离子态，发挥基本性质；在酸性中呈阳离子态，发挥附加性质。

具有良好的乳化、

柔软、抗静电、润湿、分散、匀染、杀菌、增溶性。

13、Ninol（6501）的特点、作用

特点：

①•具有显著的增稠、增泡、稳泡性能；

2•具有显著的乳化、去污能力；

3同其它表面活性剂有良好的复配性和协同效应；

4•具有、防锈、防腐蚀等性能；

5•特别适于配制透明产品；

6•是性能价格比很高的品种之一。

作用：

可用作洗涤剂、泡沫增强剂、稳泡剂、增稠剂、润湿剂、柔软剂、抗静电剂、整理剂、金属清洗剂和

防锈剂。

14、单甘酯：

单甘酯（GMS），学名单十八（烷）酸丙三醇酯，工业产品通常为微黄色蜡样固体或片状，除

含有单酯外，尚含有少量的二酯及三酯，无味、无臭、无毒。

易与水起乳化作用，为油包水型乳化剂。

但因其本身有很强的乳化性能，故亦可作为水包油型乳化剂。

可发生酯交换反应。

用途：

单甘酯可作为硝酸纤维素的增塑剂、醇酸树脂的改性剂、胶乳分散及合成石腊的配合剂。

单甘酯在食

品行业中主要用作食品添加剂。

单甘酯在日用化妆品行业，在化妆品中，是生产膏霜类产品不可或缺的。

用于润肤脂、雪花膏、发乳、洗发香波等配方中，作乳化剂及增稠剂。

也可用作医药品乳化剂、软膏的增稠剂。

结构：

C21H42O4制备方法：

直接酯化法；甘油解反应；油脂水解法

15、OA—12的制备反应、性质特点

制备反应：

双氧水氧化法

C12H25N（CH3）2+H2O2OA—12反应条件：

柠檬酸EDTA/60—80C

性质特点：

表面活性好，在酸性介质中显示阳离子表面活性，在中性及碱性介质中显示非离子表面活性，具

有良好的去污力、渗透力、调理性、发泡性、稳泡性、增稠性、毒性小、刺激性小。

16、阳离子表面活性剂的性质特点、制备反应

性质特点：

①具有基本性质和附加性质;

（如乳化、润湿、分散、增溶以及柔软、抗静电、防腐杀菌等，但不

包括洗涤去污）

17、两性表面活性剂的制备反应?

ROHho*RNH2ClCH2COOH・rnhCH2COOH-H2O22

NH3H2CICH2COOH

RCOOHRCONH2RC二NRCH2NH22RCH2NHCH2COOH

-H2O-H2O2222

18含F特种表面活性剂的性质特点；冠醚表面活性剂的应用特点

含氟表面活性剂的性能与碳氟链直接有关，具有“三高”、“二憎”的特性。

三高：

高表面活性（用量少，表

面张力低）；高耐热稳定性；高化学惰性；二憎：

憎水；憎油。

碳链长度？

C链长度n=6—12

常用的制备方法？

电解氟化法

冠醚表面活性剂的应用特点？

冠醚对阳离子具有络合作用，能与阳离子形成稳定的配合物，从而使

无机盐或碱金属以离子对的形式溶解于有机溶剂或非极性溶剂；当无机盐被溶解时，为保证电中性条件，无机阴离子

也将跟随被络合的阳离子进入有机溶剂，即离子对萃取性能。

19、表面活性剂的润湿性与其亲水基的位置关系

亲水性在分子链中间的润湿性增强

20、表面活性剂的去污性与其亲水基的位置关系

亲水性在分子链端的去污性好（强）

21、HLB值与亲（疏）水性大小的关系

HLB越大，亲水性越强，疏水性越弱；HLB越小，亲水性越弱，疏水性越强。

22、分子量大小与润湿性、去污性的关系

润湿性越强，去污性越弱；否则反之。

23、拟定（设计）配方（洗衣粉、洗发香波、餐洗、牙膏）并分析各原料的作用

1、洗衣粉

洗衣粉的配方构成：

表面活性剂+洗涤助剂

普通（丝毛）

无磷

各组分作用

LAS15.0%

LAS16.0%

表面活性剂：

具有良好的润湿、渗透、乳化、分散、增溶、起泡、消泡、去污作用；还具有良好的润滑柔软性、杀菌性、抗静电性、匀染性、防水性等

AEO93.0

STPP32.0

磷酸盐：

螯合作用；缓冲作用；分散、乳化、胶溶作用；不易吸附，保持粉的流动性，防止结块

纯碱2.0

纯碱10.0

保持溶液PH值；皂化作用

泡花碱7.0

（水玻璃）

泡花碱5.0

硅酸钠：

缓冲、对织物的保护作用；悬浮、乳化、稳泡作用；抗腐蚀性；使配料、喷雾易操作

芒硝28.0

芒硝40.0

作为填充剂，降低成本

CMC1.4

CMC

1.0

使污垢较好悬浮分散于溶液中，而不会沉淀到织物上

荧光增白剂0.1

荧光增白剂

0.1

使白色织物更洁白，使有色织物更鲜艳

香精适里

香精

0.1

赋香剂：

可使产品释放香气和使衣物留有香气

4A沸石

20.0

对钙、镁离子的吸附交换作用，软化硬水；对污垢的分散、氧化

PAANa

3.0

性

水分

至100.0

溶剂

过氧酸盐：

放出活性氧使污渍氧化，漂白衣物

酶制剂：

分解蛋白质、汗渍、污渍、血渍等

甲苯磺酸钠

2.0

材浆调理剂，可降低材浆粘度

2、洗发香波

止痒珠光洗发香波

珠光去头屑洗发香波（高泡型）

各组分作用

AES

15.0%

AES（70%）

20.0%

主表面活性剂，具有去污、发泡的作用

BS-12

3.0

助表面活性剂，具有柔软、抗静电的作用

6501

3.0

6501

3.0

稳泡剂，延长泡沫时间，增强洗涤效果

珠光剂

2.0

珠光剂

2.0

给洗发水带来丝绸般的外观，并能增加产品的粘

度，还具有滋润皮肤，柔发护发和抗静电作用

甘油

2.0

甘油

2.0

保湿剂，能够保持头发的梳理性，修补头发

止痒剂

2.0

2pt-50

3.0

去屑止痒剂，具有去头皮屑止痒的作用

C16—C18醇

1.0

增稠剂，光亮头发的作用

柠檬酸

0.2

柠檬酸

调PH=6-8

调节PH，保持体系PH的稳定性

色素

适量

色素

适量

赋色剂

香精

适量

香精

适量

赋香剂

防腐剂

适量

稳定剂

去离子水

余量

去离子水

至100.0

溶剂

3、餐洗

家用手洗餐洗剂

手洗餐洗剂（重点）

各组分作用

LAS（70%）

11.0%

LAS

10%

主表面活性剂，具有去污、发泡的作用

AES（60%）

25.0

AES（70%）

助表面活性剂，具有去污、发泡的作用

6501

2.5

6501

稳泡剂，延长泡沫时间，增强洗涤效果

乙醇

3.0

乙醇

0.2

增溶剂，防止产品低温时结冻变成浑浊

EDTA

0.1

螯合剂，络合钙、镁离子，使产品更透明、更稳

疋

NaCl

适量

增稠剂，使产品有适宜的粘度

柠檬酸

话量

调节PH，保持体系PH的稳定性

色素

话量

赋色剂

香精

话量

香精

话量

赋香剂

防腐剂

话量

防腐剂

话量

稳定剂

去离子水

余量

去离子水

余量

溶剂

4、牙膏

氟化物牙膏

各组分作用

NaF

0.4%

添加活性氟离子，防

龋齿蛀牙，既能抑制口腔中残留物发酵，又使牙齿表面的牙釉质

强化

方解石粉

50.0

摩擦剂，加强机械性磨擦和去污能力，并磨光牙齿

甘油

15.0

保湿剂，防止牙膏中水分烝发使膏体干燥变硬挤不出来，同时增加膏体的耐寒性，使

牙膏具有光泽等性能

K-12

2.5

洗涤发泡剂，具有去污

、发泡的作用

CMC

1.2

增稠剂，使牙膏中配料分散均匀，使膏体保持一定的粘度，并使膏体细腻光亮

糖精

0.3

甜味剂，改善牙膏口感

尿素

0.3

愈合剂，防止牙龈出血

香精

0.9

赋香剂，使牙膏有凉爽清新感，并散发出香气

水

至100.0

溶剂

四、代号、化学名称、结构式：

LAS：

C12H25C6H4SO3Na（十二烷基苯磺酸钠）

AES：

RO（CH2CH2O）3SO3Na（脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠）

AOS：

R'CH=CH（CH2）nSO3Na/R'CH（OH）（CH2）nSO3Na（a烯基磺酸盐）

SAS：

RSO3Na（烷基磺酸钠）

AS：

ROSO3Na（高级脂肪醇硫酸钠）

Nekal（拉开粉）：

CgHi5NaO2S（丁基萘磺酸钠）

APG：

C8H7N3O3（烷基糖苷）

MES:

RCH（SO3Na）COOCH3（脂肪酸甲酯磺酸钠）

CH3

依捷帮T（IgeponT）：

C17H35CO-NCH2CH2SOsNa（琥珀酸二辛酯磺酸钠）

C2H5

AEO：

RO（CH2CH2O）nH（脂肪醇聚氧乙烯醚）

失水山梨醇单硬脂酸酯；Span-80:

失水山梨醇单油酸酯。

）

乙烯失水山梨醇单棕榈酸酯；Tween-60:

聚氧乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯；Tween-65:

聚氧乙烯失水山梨醇三硬脂酸酯;

Tween-80:

聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯；Tween-85:

聚氧乙烯失水山梨醇三油酸酯。

）

Ninol（6501）:

rcon（ch2CH2OH*（R=C9H19—5出1）（椰子油酸二乙醇酰胺）

乳化齐I」OP—10：

C8H17-C6H4-O（CH2CH2O）10H［辛基酚聚氧乙烯（10）醚］

K—12：

C12H25OSO3Na（十二烷基硫酸钠）

OA—12:

C12H25N（CH3）2O（十二烷基二甲基氧化铵）

BS—12:

C12H25—N+—（CH3）2CH2COO-（十二烷基二甲基甜菜碱）

或C12H25N（CH3）2CH2COONa（十二烷基二甲基胺乙内酯）

1231：

C12H25N（CH3）3•Cl（十二烷基三甲基氯化铵）

1831：

C18H37N（（CH3）3•Cl（十八烷基三甲基氯化铵）

1631Br：

［C16H33N（CH3）3］•Br（十六烷基三甲基溴化铵）

五、合成：

以ROH［或RO（CH2CH2O）3H］、RCOOH、RNH2［或RN（CH3）2］等为主要原料制备阴、阳、非、两性表面

（1）、ROH[或RO（CH2CH2O）3H]

ROHSO3■roso3H-NaOH_-ROSO3Na

阴：

SO3NaOH

RO（CH2CH2O）3HRO（CH2CH2O）3SO3H馮5。

《RO（CH2CH2O）3SO3Na

阳:

ROH

NH3

RNH2

-h2o

ROH

HCI

RN+H3CI-（RN+H2CH3CI-）或CH3CI

两性（丙烯酸、

氯乙酸）

HO■RNH2°凶qCOOH.rnhch2COOH

-H2^^

ROH

非离子：

nEO

cat

RO（CH2CH2O）nH

（2）、RCOOH

阴：

RCOOH+NaOH

*RCOONa+H2O

RCOOH

RCONH

-H2O

-H2O_RCN

RCH2NH2

HCI

RCH2NH3CI或rch2N+H或CH3CI

2CH3CI-

RCOOH

NH3・RCONH

-H2O

-h2o_rcn

RCH2NH

CICH2COOH

「RCH2NHCH2COOH

RCOOH

非离子：

（n-1）EO

RCOOCH2CH2OH

cat

RCOO（CH

2CH2O）nH

（3）、RNH2［或RN（CH3）』

阳:

NaOH

RN（CH3）2+CH3CIRN+（CH3）3

-Cl

RN（CH3）2

HCI

RNH（CH

3）2CI

rnh2

HCI

RNH3CI

RN（CH』2

两性：

CICH2COONa

RN+（CH3）2CH2COO-+NaOH

60—80C

非离子：

RN（CH3）2+H2O2

CH3

H2O

（4）、以十二烷烃为基本原料合成LAS

Cl2

C12H26

C6H6

C12H25CIiC12

AICI3

SO3

SO3H

NaOH

（5）、209洗涤剂、净洗剂

CHzCHzO+NaHSO3^HOCHQHzSOsNa

HOCH2CH2SO3W+CH3NHCH3NHCH2CH2SO3W

3C17H33COOH+PCL3C17H33COCL

C17H33COCL+CH3NHCH2CH2SO3NatCi7H33CON（CH3）CH2CH2SO3Na

六、计算：

1、聚EO型非离子表面活性剂的HLB的计算

已知表面活性剂某脂肪醇乙烯醚（EO=7）的HLB值为11.2,请通过计算写出该脂肪醇乙烯醚的结构式。

要求

写出计算过程。

解：

设脂肪醇乙烯醚的结构式是CnH2n+1O（CH2CH2O）7H，由HLB值的定义，得

HLB=[44X7/（12n+2n+1+16+1+44X7）]X20=11.2得n=16

结构式为C16H33O（CH2CH2O）7H

例：

壬基酚聚氧乙烯醚（n=9）C9H19-C6H4-O（CH2CH2O）9H

HLB=[44X9/（12X9+19+12X6+4+16+1）]X20=12.8

OP—10C8H17-C6H4-O（CH2CH2O）10H

HLB=[44X10/（220+44X10）]X20=13.3

2、复配表面活性剂的HLB值的计算

HLB具有（加权）加和性：

当两种或两种以上表面活性剂复配混合使用时，HLB值计算：

如Span-20

HLB=8.6,Tween-20HLB=16.7，若Span用量占82.7%。

解:

HLB混合=82.7%XHLBS-20+（1-82.7%）XHLBT-20=82.7%X8.6+17.3%X16.7=10.0

例题：

今有一表面活性剂的复配混合物由Span-20和Tween-20组成，已知Span-20的HLB=8.60,Tween-20的

HLB=16.70，且其复配混合物的HLB=12.65，求复配混合物的组成，要求写出计算过程。

解：

设Span-20占X，则有：

8.6X+16.7（11—X）=12.65得X=0.5

所以此复配混合物的组成Span-20占50%,Tween-20占50%。

3、戴维斯的基团数法计算HLB值【一COONa（19.1）;—COOK（21.1）;

—SO3Na（11.0）;—OSO3Na（38.7）—CH3、一CH2—（-0.475】

HLB=7+E（亲水基团基数）+刀（亲油基团基数）

女口：

K—12：

C12H25OSO3Na可分成1个一CH3,11个一CH2—,1个一OSOsNa

其中一CH3,—CH2—的基团数都是-0.475,—OSOsNa的基团数是38.7

HLBK-12=7+38.7+（11+1）X（-0.475）=40

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