第二章 表面活性剂-1
R-O-SO3H + NaOH 酸(或强碱)中易水解。 →→ ROSO3Na
缺点: 由于-O-的存在,使其热稳定性差,在强
** 比较 ROSO3Na与RSO3Na的区别
B ∂--十二烯烃的硫酸酯盐: R-CH=CH2 + H2SO4 →→
+ NaOH
→→
C
硫酸酯化油:
(土耳其红油)
(二)阳离子表面活性剂
在低浓度下也能显著降低水的表面张力。
可见,当水中加入表面活性剂后,水的表面 张力即下降,开始随表面活性剂浓度增加而 急剧下降,以后则大体保持不变。
为 何?
当水中表面活性剂增加时,活性剂分子很快聚到
液面上,使溶液表面张力急剧下降,与此同时,
活性剂疏水基靠拢成小胶束。
当活性剂再增加,最终在水的表面形成单分子膜,
例: 1mol壬酚(M.W 220)加成9mol环氧乙烷
( M.W 44)制成的壬基酚环氧乙烯醚,计算其
H.L.B值
HLB数值表示亲水性的相对大小
HLB值
1-3 3-6 13-15 12-16 8-18 15-18
消泡 W/O乳化 去污 润湿 O/W乳化 增溶
四 溶解性与温度
对于离子型sft:
某些化妆用皂是用氢氧化钾生产的,并使甘油留存在肥
皂中,称为钾皂或软皂。制皂时往往还要添加水玻璃、 磷酸钠、香料、色素等,最后成型为块皂、片皂。
(一)阴离子表面活性剂
1. 高级脂肪酸盐 :RCOO-M+,
如硬脂酸钠、钾等。
典型的代表品种是肥皂,它是脂肪酸的金属盐,碳
原子数以12~18为最好。
3. 由石蜡裂解或者乙烯齐聚得到∂--十二烯,作为烷基
化剂,可以制得直链烷基苯,最终产品 LAS 有足够的 生物降解性,可以安全使用。
A2 烷基苯的磺化
常用磺化剂
1. 硫酸 (浓硫酸,发烟硫酸) 2. 三氧化硫 制取,优缺点 3. 氯磺酸 ClSO3H
A3 烷基苯磺酸的中和 与一般的酸碱中和反应有所不同,是一个复杂
脂肪醇聚氧乙烯醚是近代非离子型表面活性剂中最 重要的一类产品。 须有足够数量的亲水基才能使整个分子具有水溶性 ,否则就属于油溶性,在水中呈乳化或分散状态。
B. 烷基酚聚氧乙烯醚,亦称乳化剂-OP型
由环氧乙烷与烷基酚缩合而成
2 .多元醇型
(1) 脱水山梨醇脂肪酸酯类(司盘型:Span) 由脂肪酸与山梨醇脱水而环合。其系列品种有: span 20,span 40 ;span 60;span 65;span 80 ; span 85 。 不溶于水
C11H23CON(CH2CH2OH)2· NH(CH2CH2OH)2
分子中结合一个多余的二乙醇胺,极易溶于水。 Ninol型洗涤剂,洗涤性能好,泡沫稳定性好,水溶液
粘度高。
(四)两性离子表面活性剂
1. 氨基酸型 RN+H2CH2CH2COO-
分子中阴离子为羧基,阳离子为铵盐
随介质pH的变化而显示不同的表面活性 如:十二烷基氨基丙酸(C12H25N+H2CH2CH2COO-)
表面张力下降到最低,表面张力最小。
再增加活性剂浓度,表面张力不再下降,溶液中
活性剂形成胶束。
临界胶束浓度(CMC)
表面活性剂在溶液中形成胶束的最低浓度,称
临界胶束浓度(CMC)。 Critical Micelle Concentration 是sft的一个重要参数,以CMC为界限, >或<此浓度
作用于液体表面单位长度上使表面收缩的
力,从而使液体表面积永远趋于最小—— 液体的内在性质。dyn/cm, N/cm (例子:露珠,水银球)
2. 显著的含义:
液体 与其接触气体 温度 表面张力 (10-5 N/cm)
水银
水 乙醇
空气
空气 空气
20
0 0
475
72.75 24.3
在水中加入乙醇,表面张力降低为 68.10 N/cm。 在水中加入LAS,表面张力降低为
3. 非离子型
聚乙二醇型 RO(OC2H4)n H ,
多元醇型
RC6H5O(OC2H4)n H RCOOCH2C(CH2OH)3
2. 两性型 氨基酸型 甜菜碱型 RNHCH2CH2 COOH R(CH3)2N+ CH2COO-
2.2 表面活性剂的物性
一 最大特性:
表面活性剂的最大特性之一就是即使
十二烷基二甲基苄基溴化铵(新洁而灭)
3 氧化铵型
在酸性介质中显阳离子表面活性。
注意:阴离子型表面活性剂和阳离子型表面活 性剂不能混用
(三)非离子型表面活性剂
亲水基为一定数量的含氧基团(-O-或-OH)
1. 聚乙二醇型: A . 脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO),亦称平平加 由环氧乙烷与脂肪醇缩合而成
増溶作用
A 现象: 在CMC浓度以上的表面活性剂溶液中加入难溶 于水的有机物质时, 就得到溶解的透明水溶液。 B 原因: 在CMC浓度以上时形成胶束,其内部结构与 液体烃近似,有机物进入与其本身性质相同的 内部,变成各向同性的溶液。
三 亲水亲油平衡值HLB
(Hydrophile Lipophile Balance)
1. 将煤油先经分离得到正构烷烃,再经氯化制成仲氯
十二烷,作为烷基化剂与苯合成烷基苯。
2. 丙烯的四聚,得到高度支链化烷烃,作为烷基化剂,
使苯经烷基化制得十二烷基苯。最终产品虽有良好的 表面活性,经济效果也好,但由于丙烯四聚体有支链 结构,生物降解性(指洗涤剂活性物被微生物分解程度 的大小)很差,因此会污染江湖水源。
(2) 聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯类(吐温型:
Tween) 其系列品种有Tween 20,Tween 40,Tween 60, Tween 80,Tween 85。 水溶性好。
原料:山梨醇
(3) 含酰胺键的多元醇型 -NHCO- 比-COOH-耐水解
C11H23COOH + NH(CH2CH2OH)2 →→
30.4 N/cm。
二 结构
极性的、不对称的特点:
分子中同时有亲水基、亲油基(疏水基、憎水基) -----双亲媒介性
三 分类
根据在水中的电离情况分类。 Sft 溶于水时,能电离生成离子的叫离子型表面活
性剂;不能电离生成离子的叫非离子型表面活性剂。
对于离子型表面活性剂,根据其活性部分的亲水基
能力差?
2.3 sft 的合成
(一)阴离子表面活性剂
1. 高级脂肪酸盐 :RCOO-M+,
如硬脂酸钠、钾等。
典型的代表品种是肥皂,它是脂肪酸的金属盐,碳
原子数以12~18为最好。 事实上所有肥皂都含10%~30%的水分,含水肥皂 容易溶解,使用方便。
高级脂肪酸盐(RCOOM)C=8~22 M=Na、K
的胶体化学反应。
由于烷基苯磺酸粘度很大,在强烈的搅拌下,
磺酸被粉碎成微粒,反应是在粒子界面上进行 的。
中和产物,工业上俗称单体。是由烷基苯磺酸
钠(活性物)、无机盐(NaSO4等)、不皂化 物和大量水组成。
B 烷基磺酸盐:RSO3-M+
合成:氯磺化法 原料 直链烷烃RH,C14~18
RH + SO2 + Cl2 (光照)RSO2Cl + HCl →→
RSO2Cl + NaOH
→→ RSO3Na
C 其他常见的磺酸盐
C1
∂--十二烯烃 磺酸盐(AOS)
C2 渗透剂OT C3 拉开粉BX C4 扩散剂MF
3. 硫酸(酯)盐
A 高级醇 硫酸酯盐:ROSO3-M+(FAS),
仅次于LAS的第二大品种
R-OH + H2SO4 →→ R-O-SO3H
主要用作用作织物柔软剂、抗静电剂、杀菌剂等
1.胺盐型 [RNH3+]X-,[R2NH2+]X-, ,[R3NH+]X2.季铵盐型 [R1R2N+R3R4]X二者的区别:a 制法, b 水溶性 c 稳定性 d 杀菌性
主要品种: 1. 胺盐型 A 索罗明A型 B 柔软剂 IS 2.季铵盐型
十二烷基二甲基苄基氯化铵(洁而灭)
C12H25N+H2CH2CH2COO-的制备 C12H25NH2 + CH2 = CHCOOCH3 + NaOH
→→ C12H25NHCH2CH2COONa
a 在氢氧化钠介质中可转变成钠盐 (C12H25 NHCH2CH2COO-Na+),表现为能溶于水的阴 离子sft。
b 在盐酸介质中可以转变成盐酸盐
表面活性剂分子的憎水基相互靠近,以尽量减 少与水的接触面积-----形成胶束。 胶束起到储存库的作用。
CMC愈小:
形成胶束所需要的浓度愈低;
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达到表面饱和吸附的浓度愈低; 使表面张力降到最低值所需浓度愈低;
表面活性剂表面活性愈高。 使用表面活性剂时,浓度一般比CMC稍大,
以利于表面活性充分发挥。
事实上所有肥皂都含10%~30%的水分,含水肥皂
容易溶解,使用方便。
2.
A
磺酸盐
烷基苯基磺酸盐:RC6H5SO3-M+, 洗衣粉的主要成分 典型的代表:十二烷基苯磺酸钠,其合成路线:
H+ C12H25
SO3 C12H25 SO3H
NaOH
C12H25
SO3Na
A1 烷基苯的制备
(C12H25N+H2CH2CH2COOH)Cl-,表现为能溶于水的 阳离子sft。
等电点的概念: