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第四章(四).两性离子和非离子表面活性剂
C17H35COOH + n CH2 CH2 O
C17H35
O R C O R C NH2 + m+n CH2 CH2 O N
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
CH2 CH2 O n H CH2 CH2 O mH H CH2 CH2 O m+n H
O R C N
6501是二乙醇胺与已形成的酰胺复合而形成水溶 性好的复合物。是一种常用的工业乳化剂。耐水 解,且能在碱性介质中应用
三、浊点——非离子表面活性剂 该方法是鉴定非离子表面活性剂的常用方法, 鉴定时会受到其他物质的干扰。当存在少 量阴离子时,会使浊点升高或受抑制。有 无机盐共存时会使浊点下降。 方法:配制1%待测试样溶液(不必很准确), 将试样取5~10ml于一试管中,插于1支温 度计,边加热边搅动。试管中溶液变浑时 的温度即为浊点。浑溶液变澄清时的温度 即为浊点。
CH3 CH2 CH2 CH
n CH2 CH2 CH3 CH3 O CH3 CH2 CH2 CH CH CH3
O
CH2 CH2 O n H
3、脂肪酸、脂肪胺、脂肪酰胺与环氧乙烷加成物
C18H37NH2 + m+n CH2 CH2 O CH2 CH2 O n H C18H37N O C O CH2 CH2 O mH CH2 CH2 O n H
2、碱性溴酚蓝法——季胺盐、脂肪胺 碱性溴酚蓝溶液配制:称取2.5克溴酚蓝试样, 溶解于50ml蒸馏水中,并加入1克NaOH。 方法:取2ml1%待测试样,加入0.2ml碱性溴 酚蓝溶液,溶液呈蓝色,再加入5ml氯仿, 激烈振荡,蓝色转移到氯仿层,分离出氯 仿层,于其中边振荡边滴加十二烷基苯磺 酸钠标准溶液,氯仿层逐渐变成无色,表 明有季铵盐存在。
n
H 月桂酸
2、烷基酚环氧乙烷加成物 常用的烷基酚有十二烷基酚、辛基酚、壬基酚等。这 些酚都是相应碳酸的烯烃与苯酚反应而制得的,制 得的酚再与环氧乙烷加成生成相应的烷基酚环氧乙 烷加成物。 如:辛基酚聚氧乙烯醚
CH3 CH3 CH CH3 + CH3 CH CH3 OH OH CH3 CH3 CH2 CH2 CH
第四章(四) 两性离子和非离子表面活性剂 第一节 两性离子表面活性剂 两性表面活性剂是指同时具有阴离子、阳 离子与非离子中任意两种性质的表面活性剂。 一、阴离子与阳离子的组合
CH 3 N CH 2 COO CH 3
C 12 H 25
(2)阴离子与非离子的组合
C12H25 O CH2CH2O
n
SO3
(b) 带有锯齿形聚氧乙烯链的非离子活性剂(无水状态)
• 2、浊点 • 慢慢地加热非离子表面活性剂的水溶液, 随着温度的升高,与水分子以氢氧键相结 合的非离子表面活性剂逐渐油粒出来,继 而不溶于水,溶液从澄清变为乳白色,此 时的温度称之为浊点。 • 测定时,一般用1%的非离子表面活性剂溶 液。
3、影响浊点的因素 (1)随着环氧乙烷加成数的增加而增加;但也不是 无止境的,在100℃以上,浊点上升非常缓慢。 (2)不同疏水基时,而环氧乙烷加成数相同时,疏 水基碳原子数越多,浊点越低。 (3)表面活性剂溶解于水中,水中盐的含量对浊点 也有影响。矿化度(盐的浓度)越高,浊点越低。 电解质对水的亲和力大于对表面活性剂的亲和力, 而使水有逐渐脱离表面活性剂的倾向,使浊点下 降。 (4)离子型表面活性剂加入到非离子型表面活性剂 中会使其浊点升高。 这是由于离子型表面活性剂 在表面吸附层及胶束插入非离子型表面活性剂部 分,使其坚实,使其与水的亲和力增强。
六、聚氧乙烯型表面活性剂的亲水性和浊点 1、亲水性 亲水性是因为聚氧乙烯链中氧原子与水分子的 氢键作用,分子中醚键的原子与水中氢原子以微弱 的化学力结合为氢键,因而增大了其在水中的溶解 度。
疏水基 O O O O CH2 CH 2 CH2 CH 2 CH2 CH 2 CH2 CH 2 CH2 CH 2 CH2 CH 2 O O O (a) 带有曲折形聚氧乙烯链的非离子活性剂(水合状态) 疏水基 O CH2 CH2 O CH2 CH2 O CH2 O CH2 CH2 O CH2
五、酸性橙Ⅱ法—两性表面活性剂法、阳离 子 原理:酸性橙Ⅱ染料与两性及阳离子活性剂 能生成1:1的络合物,在PH=1~2时,两 者均可以被氯仿萃取出来,当PH=3.5时, 只有阳离子活性剂的络合物被萃取出来。
五、聚氧乙烯化的离子型表面活性剂
C6H33O(C2H4O)nH + H2SO4 O RO(CH2CH2O)n P ONa ONa 烷基聚氧乙烯磷酸脂钠 C6H33O(C2H4O)nSO3H 16烷基聚氧乙烯硫酸脂
以上产品具有较高的净洗能力,低泡性,耐碱、 耐硬水和电解质,并耐高温,有中等湿润能力,而 且还有很好的润滑性
(3)阳离子与非离子的组合
C12H25 N CH3
CH2CH2O nH CH2CH2O nH
第二节 非离子表面活性剂 一、定义 非离子表面活性剂:是含有(-OH)羟基或醚键 (-O-),并以它们作为亲水基的一种表面活 性剂,且在水中不离解。 二、特点 1 、在水溶液中不是离子状态,稳定性高; 2、 不受电介质无机盐类的影响,也不受酸碱的影 响; 3 、与其它表面活性剂相溶性好,能很好的混合使 用; 4 、在水及有机溶剂中有很好的溶解性; 5 、由于在溶解时不电离,故在一般固体表面不易 发生强烈吸附。
3、非离子表面活性剂 采用鉴定阴离子表面活性剂的操作,如果水 溶液层呈乳状,或两层基本为同一颜色, 则表明有非离子表面活性剂存在。
二、溴酚蓝法——阳离子的鉴定 1、酸性溴酚蓝法——铵盐、胺类 这一方法最适用于鉴定季胺盐,其它阳离子 表面活性剂也可应用。 酸性溴酚蓝溶液配制:0.2N醋酸钠75ml+ 0.2N的96%乙醇溶液20ml,调PH=3.6~ 3.9 方法:将待测试样的1%水溶液调PH=7,将 2~5滴试样加入到10ml溴酚蓝溶液中,如 果有阳离子表面活性剂,则溶液呈深蓝色。
四、硫氰酸钴法——阴离子、阳离子、非离 子硫氰酸钴试剂配制:称取174克硫氰酸钴 和28克硝酸钴共溶于1升蒸馏水中。 方法:取5ml硫氰酸钴试剂和5ml1%待测试样 于一试管中,振荡混合均匀,静置2小时后 观察溶液的颜色。若溶液呈红紫色或紫色, 则表明待测试样为阴离子型表面活性剂, 且无非离子型;若溶液呈蓝色,则表明有 聚氧乙烯型非离子表面活性剂;如果生成 蓝紫色沉淀而且溶液呈红紫色,则表明有 阳离子存在。
2、阳离子的鉴定 原理:亚甲基兰溶解于水而不溶于有机试剂, 置换反应 方法:取亚甲基兰溶液和氯仿各5ml于一试管 中,加阴离子表面活性剂标准溶液1~2滴, 振荡之,氯仿层呈明显的蓝色,再加试液 (约1%数滴),激烈振荡,观察氯仿层变 1 化,随试剂的增加,如果氯仿层的蓝色变 淡直至无色,则表明有阳离子表面活性剂 存在。
第三节、表面活性剂的分析与鉴定 一、 酸性亚甲基兰法——阴离子、阳离子、非离子 1、阴离子的鉴定 原理:亚甲基兰不溶于氯仿而溶于水,它能与阴离 子表面活性剂反应形成可溶于氯仿的蓝色络合物, 从而使蓝色从水相转移到氯仿中。 方法:取亚甲基兰溶液5ml和氯仿5ml于一支试管中, 剧烈振荡后放置分层,氯仿层一般为无色,水层 呈蓝色。把约为1%的试样滴加一滴于试管中,上 下激烈振荡后静置分层,若氯仿层呈蓝色,再继 续滴加试样,如此操作至滴完10滴为止,此时氯 仿呈深蓝色,水溶液几乎为无色,表明试液内有 阴离子表面活性剂。
三、类型 1、聚氧乙烯型 2、多元醇型
四、聚氧乙烯型非离子表面活性剂 聚氧乙烯型非离子表面活性剂是含有易反应的 氢原子的疏水基加上环氧乙烷制成的,所谓易反 应的氢原子就是-OH、-COOH、-NH2、- CONH2中的氢原子。因为这些原子团中的氢原子 结合得比较松散,容易移动和起反应。因此与上 述原子团结合的疏水基都可以与环氧乙烷反应, 生成聚氧乙烯型非离子表面活性剂。
O C11H23 C N(C2H4OH ) 2 NH(C H OH) 2 4 2
4、环氧丙烷和环氧乙烷加成物
HO CH 2CH 2O
a
CH 2CH O CH3
b
CH 2CH 2O
c
H
亲水基: • 亲油基:
CH 2 CH 2 O
CH 2 CH O CH3
甲基的空间阻碍使氧不能与水形成氢键 整个分子亲水、亲油性大小可以通过调节分子中的 a、b、c摩尔数即环氧乙烷、环氧丙烷的摩尔比 等实现。
C9H19 OH
+
+ nCH2 CH2 C9H19 O O
CH2 CH2 O
n
H
1、高级醇环氧乙烷加成物 天然高级醇:椰子油还原醇:C12 ~ C18 ,牛脂还原 醇C12 ~ C18 , 资源少价格高,很少用。 合成高级醇:分子量分布广,资源丰富,价格便宜, 广泛应用。
C12H250H + nCH2 CH2 C12H25 O CH2 CH O 2 O