第三章 工业表面活性剂.ppt

精细化工概论
第三章工业表面活性剂
第一节概述
一、表面活性剂的定义及其结构特点和分类
1、表面活性剂的定义
表面活性剂是指在溶剂中加入很少量即能显著降低溶剂表面张力,改变体系界面状态的物质。表面活性剂可以产生润湿或反润湿,乳化或破乳,分散或凝集,起泡或消泡,增溶等一系列作用。素有"工业味精"之美称,广泛应用于洗涤剂、纺织、皮革、造纸、塑料、橡胶、农药、冶金、矿业、医药、建筑、化妆品等工业。它是精细化工最重要的产品之一。
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2、表面活性剂的结构特点
表面活性剂具有如下结构特点:
(1)双亲性表面活性剂的分子结构具有不对称的极性的特点,分子中同时含有亲水性的极性基团和亲油性的非极性基团——亲水基和亲油基,因此,表面活性剂具有既亲水又亲油的双亲性。
(2)溶解性表面活性剂至少应溶于液相中的某一相。
(3)表面吸附表面活性剂的溶解,使溶液表面自由能降低,产生表面吸附,在达到平衡时,表面活性剂在界面上的浓度大于溶液整体中的浓度。
(4)界面定向吸附在界面上的表面活性剂分子,定向排列成分子膜,覆盖于界面上。
(5)形成胶束当表面活性剂在溶剂中的浓度达到一定值时,其分子会产生聚集生成胶束,这一浓度的极限值称为临界胶束浓度(简称CMC)。
(6)多功能性表面活性剂在其溶液中显示多种复合功能。如清洗、发泡、润湿、乳化、增溶、分散等。
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3、表面活性剂的分类
(1)阴离子表面活性剂这类表面活性剂在水溶液中能解离出带负电荷的亲水性基团,按其亲水基又可分为:
①羧酸盐型 R-COONa
②硫酸酯型 R-OSO3Na
③磺酸盐型 R-SO3Na
④磷酸酯型 R-OPO3Na
在阴离子表面活性剂中,最重要的是直链烷基苯磺酸盐,它是洗涤剂和清洗剂中最重要的表面活性剂。随着生产技术的进步,脂肪醇醚和脂肪醇硫酸盐的产量也有了大幅上升。
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(2)阳离子型表面活性剂这类表面活性剂在水溶液中能解离出带正电荷的亲水性基团。又可分为:
①胺盐型 R-NH2·HCl R-NH(CH3)·HCl

②季铵盐型 R – N+(CH3)3Cl¯ R-N(CH3)2·HCl
③其它型
阳离子表面活性剂中最重要的是双十八烷基双甲基氯化铵(C18H37)2 N+(CH3)2Cl¯,季铵盐氮原子上的正电荷为分子提供了水溶性,它主要用作纺织品的柔软剂和抗静电剂。
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(3)两性离子表面活性剂这类表面活性剂在它的分子中同时含有可溶于水的正电性和负电性基团。在酸性溶液中,正电性基团呈阳离子性质,显示阳离子型表面活性剂性质;在碱性溶液中,则负电性基团呈阴离子性质,显示阴离子表面活性剂性质;而在中性溶液中,则呈非离子性质。它主要包括以下三类:
①氨基酸型 R—NHCH2CH2COOH
②甜菜碱型 R—N+(CH3)2CH2COO¯
③味唑啉型
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(4)非离子型表面活性剂这类表面活性剂溶于水后不离解成离子,因而没有带电荷的基团,但同样具有亲水性和亲油性。按其亲水基结构可分为以下四类:
①醚型 R―O (C2H4O)n H 其亲水基为氧乙烯基(OCH2 CH2 )n
②酯型多元醇的脂肪酸酯
∣
H—C—OH
∣
H—C—OH
∣
③醚酯型多元醇脂肪酸酯的氧乙烯醚R—COOR′(OCH2CH2 )n OH
④多元醇型 R—R—COOCH2(CHOH)3H
(5)特殊表面活性剂
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表3-1 表面活性剂的分类
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二、表面活性剂的活性原理及活性作用
1、表面活性剂的活性原理
(1)具有双亲媒性结构
物质的性质是由分子结构决定的,表面活性剂的分子具有不对称的双亲媒性结构,即所有表面活性剂分子结构中都含有长的非极性链,一般是长碳链的碳氢化合物;它能溶于油而不溶于水,分子的这一端被称为亲油端或疏水端,另一端则是水溶性的,被
称为亲水端。所以表面活性剂分子具有亲水和亲油的双重性质。