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第七章非离子表面活性剂精讲


3、在8小时工作时间内,密闭的操作室环氧乙 烷气体浓度不得超过50cm3/m3,以防止过量环 氧乙烷气体吸入人体。
操作人员应具备氧气装置和配备环氧乙烷 专用过滤式防毒面具,预防发生中毒事故。
中毒者应立即转移到新鲜空气的地方,让其 保持安静,如出现呼吸困难症状,立即进行人 工呼吸,并请医生抢救,有恶心和呕吐症状的 中毒者,应平卧床上,饮用大量热水。
(9)非离子表面活性剂产品,大部分呈液态 或浆状,这是与离子型表面活性剂不同 之处。
分类
按亲水基结构的不同,分为 1、聚乙二醇型:由含有活泼氢的憎水性 原料同环氧乙烷加成应反应制成。 2、多元醇型:脂肪酸与多元醇如甘油、 失水山梨醇、蔗糖等生成的多元醇部分 酯。
分 类
聚乙二醇型
多元醇型
2 烷基酚聚氧乙烯醚
化学性质非常活泼,能与许多化合物起 加成反应,与空气形成爆炸性混合物,爆 炸极限为3%-100%(体积)。
环氧乙烷是一种高毒性物质,空气中允 许量为100PPM,吸入环氧乙烷能引起麻醉 中毒。 无色透明、无机械杂质。
蒸汽压:145.91kPa/20℃ 闪点:<-17.8℃/开杯, 熔点:-112.2℃, 沸点:10.4℃, 密度:相对密度(水=1)0.87;相对密度 (空气=1)1.5
规律: 1)随着疏水基碳链长度的增加,表面活
性剂的亲水性下降,CMC降低; 2)随着聚氧乙烯聚合度的增加,表面活
性剂的亲水性增强,CMC提高。
7.2.4 表面张力
影响因素: 1、疏水基官能团的影响
不同疏水基的表面活性剂具有不同 的表面张力。 2、亲水基的影响
随聚氧乙烯链长度的增加,即环氧 乙烷数的增加,表面张力升高。 3、温度
氢键的键能较低,结构松驰。当表面活性剂的水溶液温 度升高时,分子的热运动加剧,结合在氧原子上的水分子 脱落,形成的氢键遭到破坏,使亲水性降低,表面活性剂 在水中的溶解度下降。
当温度升高到一定程度时,表面活性剂从溶液中析出, 使原来透明的溶液变浑浊,这时的温度为浊点。
7.2.2.2 影响非离子表面活性剂浊点的因 素
R
O ( C H2C H2O)n H
C9H1 9
壬基
O ( C H2C H2O)1 0H

聚氧乙烯
醚 OP-10
1 脂肪醇聚氧乙烯醚 平平加 环氧乙烷
3 聚氧乙烯烷基酰醇胺 RCO-NH-(CH2CH2O)n-H
RCO-NH-CH2CH2 -OH 尼诺尔
4 脂肪酸聚氧乙烯烷酯 R-COO-(CH2CH2O)n-H
例如: 存在3%空气,由70%环氧乙烷气体和27%氮
气组成的混合气体就会过到爆炸极限。 如果有15%空气存在,达到爆炸极限环氧
乙烷与氮气的混合比为50%:35%; 如果有50%空气存在,两种气体的混合比
为10%:40%。
三、安全措施
1、环氧乙烷的操作室,必须采取防爆措施, 灭绝火种。
2、刚开始着火时,必须立即以二氧化碳熄 灭。倘若火势较大,很难用水浇灭,因 为液态环氧乙烷燃烧时,要用22倍体积 以上的水稀释,才能浇灭。
环氧乙烷的加成产物统称为环氧乙烷加 成物,简称为加成物,有酯型、醚型、 胺型等几类。
例如:1摩尔壬基酚与此10摩尔环氧乙烷 进行加成反应,生成的产物称为壬基酚 聚氧乙烯(10)醚。
二、爆炸性能
液态环氧乙烷:易燃,并有自聚合趋势,但对 引爆剂却是稳定的。
气态环氧乙烷:甚至在缺氧和缺空气时也能爆 炸分解。爆炸波蔓延极为迅速,在密闭的容器 内,压力可达原始压力的15-50倍。
起泡性通常比离子型低。 聚乙二醇型非离子表面活性剂的起 泡性在EO的加成摩尔数少时,溶解性 差,起泡性差。随着EO加成摩尔数的增 加,起泡性逐渐增加。 EO的加成摩尔数为10-15时,一般都 表现出高的起泡性。
聚乙二醇型非离子型表面活性剂中,高 级脂肪醇与环氧乙烷的加成物是目前广泛 使用的一类非离子型洗涤剂。
聚乙二醇链有两种状态:在无水状态 时为锯齿型,而在水溶液中主要是曲折 型。
锯齿型
蜿曲型
在水中成为曲折型时,亲水性的氧原子即被置于链的外 侧,憎水性的-CH2-基位于里面,因而链周围就变得容易与 水结合。此结构虽然很大,但其整体恰似一个亲水基。因 此,聚乙二醇链显示出较大的亲水性。
分子中环氧乙烷的聚合度越大,即醚键-O-越多,亲水 性越大。
这时候所消耗的水的体积 mL 叫水数
水数也可用来表示非离子表面活性 剂的亲水性,水数上升,亲水性增 强。
二氧六环 CAS No.:123-91-1 化学名:1,4-二氧六环 商品名:二氧六环 英文名:1,4-Dioxane 分子式:C4H8O2 分子量:88.106 规格:Q/321283GRC03-2003 性状:无色、微有醚香透明液体,具有醚类的一般特性,易燃 密度:1.030-1.035g/ml(20℃) 沸点:101℃ 凝固点:10.5-12℃ 蒸发残渣:≤0.01% 酸度:≤0.01%(以CH3COOH计) 醛:适合试验 水份:≤0.1% 过氧化物:≤0.005%(以H2O2计) 含量:≥99.5%
浊点随着环氧乙烷加成数的增加而升高。 但到100℃以上后,上升率非常缓慢。
影响因素有: 1)疏水基的种类 2)疏水基碳链的长度 3)亲水基的影响 4)添加剂的影响
1)疏水基的种类 疏水基的亲油性越大,表面活性剂的亲水性越
低,浊点越低。 2)疏水基碳链的长度
同类亲油基,碳数越多,疏水性越强,相应的 亲水性越弱,浊点降低。 3)亲水基的影响
月桂醇聚氧乙烯醚及壬基酚聚氧乙烯醚 是其中最好使用,用量最多的产品。
脂肪醇聚氧乙烯醚中的EO链的聚合度一 般在10时具有较好的洗涤能力。
壬基酚聚氧乙烯醚用于羊毛洗涤时,EO 链以6-12最好,用于棉布洗涤时,EO链以 10为最好。
7.2.7 生物降解性和毒性
非离子活性物不带电荷,不会与蛋白 质结合。所以对皮肤的刺激较小,毒性也 较低,并随EO链的增长而降低。
温度升高,表面张力下降。
7.2.5 润湿性
测定方法 纱带沉降法:在给定的温度下,一定的时
间内,使纱带下降所需要的表面活性剂 的浓度。浓度越低,表面活性剂的润湿 性越高。 规律: 1)随碳数的增加,润湿性降低。 2)疏水基相同时,环氧乙烷EO加成数越 多,亲水性越强、润湿力越差。
7.2.6 起泡性和洗涤性
非离子型表面活性剂在水溶液中不电离 其亲水基主要是由具有一定数量的含氧基团(醚基或羟基) 与水构成氢键实现溶解的一类表面活性剂
正是这一特点决定了非离子型表面活性剂在某些方面 比离子型表面活性剂优越
非离子表面活性剂特点
1 2 3 4 5 6 7
特点
(1)是表面活性剂家族第二大类,产量仅次 于阴离子表面活性剂。
疏水基固定时,浊点随环氧乙烷加成数或聚氧 乙烯链长的增加而升高,亲水性增加。 4)添加剂的影响
添加非极性物质,浊点升高,添加芳香族化合 物或极性物质,浊点下降;加入NaOH等碱性物质 时,浊点急剧下降。
7.2.2.3 水 数
将1.0g非离子表面活性剂溶于30mL二氧六环中 向得到的溶液中滴加水直到溶液浑浊
1、氯醇法 环氧乙烷是1925年开始工业化生产的,
世界上建立的第一个工业装置采用的是氯 醇法。
4、接触环氧乙烷的皮肤,应立即用大量水 和肥皂冲洗。沾上环氧乙烷的衣物,应立即 脱去,使环氧乙烷逸散。 5、操作时应戴防护眼镜。环氧乙烷伤及眼 睛时,须用大量水冲洗15分钟,并请眼科医 生治疗。
四、环氧乙烷的生产
环氧乙烷是制备非离子表面活性剂的重 要原料,它的工业生产方法主要有两种: 氯醇法 直接氧化法
十六醇6mol环氧乙烷加成物的 cmc 1.0×10-6 mol
/L
原因???
1
2 规律 1 亲水基
2 疏水基
非离子表面活性剂的CMC较低,一般比 阴离子型表面活性剂低1-2个数量级。
原因: 1)非离子表面活性剂本身不发生电离,不 带电荷,没有静电斥力,易形成胶束; 2)分子中的亲水部分体积较大,只靠极性 原子形成氢键溶于水,与离子型表面活性 剂相比,与溶剂作用力较弱,易形成胶束。
(2)由于非离子表面活性剂不能在水溶液中 离解为离子,因此,稳定性高,不受酸、 碱、盐所影响,耐硬水性强。
(3)与其它表面活性剂及添加剂相容性较好, 可与阴、阳、两性离子型表面活性剂混 合使用。
(4)由于在溶液中不电离,故在一般固体表 面上不易发生强烈吸附。
(5)聚氧乙烯型非离子表面活性剂的物理化 学性质强烈依赖于温度,随温度升高, 在水中变得不溶(浊点现象)。但糖基非 离子表面活性剂的性质具有正常的温度 依赖性,如溶解性随温度升高而增加。
2 多元醇型非离子表面活性剂 HLB值 HLB = 20 ( 1 – S / A )
S 多元醇酯的皂化值 A 原料脂肪酸的的酸值
7.2.2 浊点及亲水性
+ H2O
7.2.2.1 浊点及亲水性
1、浊点的定义及意义 凡有活性氢的化合物均可与环氧乙烷
缩合制成聚乙二醇型非离子表面活性剂。 这类表面活性剂的亲水性,是靠分子中的 氧原子与水中的氢形成氢键、产生水化物 而具有的。
防爆措施:最安全的防爆措施是用惰性气体 (如N2、CO2或CH4)来稀释环氧乙烷气体。
环氧乙烷与氮的混合氧化在环氧乙烷含量低于 75%时,是不爆炸的,在生产中,为了安全起 见,这种混合气体,应只含有65%的环氧乙烷 气体
十分重要的是混合气体必须不含空气,因 为空气的存在会使混合气体的爆炸极限值 大大降低。
安全特性:本品属易爆液体,空气中爆炸极限 为2-22%。对皮肤、肺粘膜有刺激性,严重中 毒时可损伤 肝、肾。
贮存:本品属吸湿性易燃物,应贮存于阴凉干 燥处,防止暴晒,远离火源
运输:避免剧烈撞击,避免在高温下停留暴晒
7.2.3 CMC
非离子表面活性剂的 CMC 较低
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