上海大学-表面化学与胶体化学-表面活性剂的应用综述.doc

上海大学20122013学年秋季学期研究生课程考试文献阅读报告课程名称： 表面化学与胶体化学 课程编号： XXX 题 目： 表面活性剂的应用 研究生姓名： XXX 学 号： XXXX 论文评语：成 绩： 任课教师： XX 评阅日期： 表面活性剂的应用学号，姓名2012年xx月xx日摘 要：表面活性剂是加入很少的量就能使表面张力显著下降的物质，广泛应用于人们的生产生活中。文章综述了阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、两性离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂及复合表面活性剂等五种类型的表面活性剂的应用。关键词：离子型表面活性剂，非离子型表面活性剂，应用Application of Surfactants Abstract: Surfactant is a material that can markedly ruduce surface tension when added only very small amounts.Its widely used in our production and livelihood.This thesis summarizes the application of anionic surfactant,cationic surfactant,amphoteric ionic surfactant, nonionic surfactant and compound surfactant.Key Words: ionic surfactant, nonionic surfactant, application 1. 引言表面活性剂(surfactant)，是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，加入很少的量就能使表面张力显著下降的物质。表面活性剂的分子结构具有两亲性：一端为亲水基团，另一端为憎水基团；亲水基团常为极性的基团，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，也可是羟基、酰胺基、醚键等；而憎水基团常为非极性烃链，如8个碳原子以上烃链。表面活性剂的分类方法很多，根据疏水基结构进行分类，分为直链、支链、芳香链、含氟长链等；根据亲水基进行分类，分为羧酸盐、硫酸盐、季铵盐、PEO衍生物、内酯等；有些研究者根据其分子构成的离子性分成离子型、非离子型等，还有根据其水溶性、化学结构特征、原料来源等各种分类方法。但是众多分类方法都有其局限性，很难将表面活性剂合适定位，并在概念内涵上不发生重叠。人们一般都认为按照它的化学结构来分比较合适。即当表面活性剂溶解于水后，根据是否生成离子及其电性，分为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、两性离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂。2. 表面活性剂作用原理通过分子中不同部分分别对于两相的亲和，使两相均将其看作本相的成分，分子排列在两相之间，使两相的表面相当于转入分子内部，从而降低表面张力。由于两相都将其看作本相的一个组分，就相当于两个相与表面活性剂分子都没有形成界面，就相当于通过这种方式部分的消灭了两个相的界面，就降低了表面张力和表面自由能。3. 表面活性剂的应用3.1 阴离子型表面活性剂阴离子双子表面活性剂由于独特的物化性质，使其在三次采油中的应用具有一定的可行性和巨大的应用潜力，越来越受到重视。韩富等人5综述了国内外采油用阴离子表面活性剂的合成研究现状。主要介绍了羧酸盐型、硫酸盐型和磺酸盐型三类阴离子双子表面活性剂的合成及应用研究，并探讨了阴离子双子表面活性剂的应用发展前景。华平等人8对由四种醇(正已醇，2-甲基戊醇、2-乙基丁醇和4-甲基-2戊醇)为原料，合成的四种不同己基的阴离子表面活性剂磺基琥珀酸二正己酯钠盐、磺基琥珀酸二(2-甲基戊基)酯钠盐、磺基琥珀酸二(2-乙基丁基)酯钠盐和磺基琥珀酸二(4-甲基-2戊基)酯钠盐表面化学和应用性能进行了测定，对这四种化合物的表面化学和应用性能与己基结构的关系进行了关联。结果表明：随着己基上支链数增加，化合物的表面张力和临界胶束浓度增加，己基、2-甲基戊基、2-乙基丁基和4-甲基-2-戊基，相应产物的表面张力(CMC)分别为31.8, 32. 2, 33. 5和34/2 mN/m，临界胶束浓度(CMC)分别为12.6, 28.6, 34.8和39.2 mmol/L。随着己基上支链数增加，乳化能力、渗透性能和分散能力均减弱。3.2 阳离子型表面活性剂阳离子Gemini表面活性剂是新一代的表面活性剂，具有良好表面活性和生物降解性等独特性能1，加强Gemini表面活性剂在制革中的应用研究，将有助于皮革化工新产品的开发。尽管目前大部分Gemini表面活性剂的生产成本还较高，与实现大生产之间还有一定距离，但随着Gemini表面活性剂合成工艺的优化，其在制革以及其他各领域的应用将会得到扩大。王祥荣等人7选择了几种聚氧乙烯型季铵盐阳离子表面活性剂，探讨了这些表面活性剂与酸性染料的相互作用以及对染料染色性能的影响。结果表明，含聚氧乙烯链阳离子表面活性剂能降低酸性染料的初始上染速率，并具有较好的移染性，可开发为匀染剂。为新型表面活性剂的应用和新型染色助剂的开发提供了理论依据。付薇等人13合成了系列新型咪唑啉双季铵盐阳离子表面活性剂(S- HSJ) ，讨论了其对涤纶类化纤纤维的抗静电性、柔软性和再润湿性的影响；并进行了在环氧硅烷偶联剂KH560，交联单体N-羟甲基丙烯酰胺(MAM)以及N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)的作用下对尼龙、涤纶和丙纶3种纤维耐水性的研究。结果表明，S- HSJ系列双季铵盐对涤纶类化纤纤维的抗静电作用可使电阻值降低至107，柔软性以S- HSJ - 18效果最优，可使涤纶织物的硬挺度降低到低于2 mNm。用KH560，MAM和MBA对织物进行热固预处理的工艺方法交联效果最好，纤维润湿时间可达到120min以上，经3次洗涤后仍可保持90min以上。3.3 两性离子型表面活性剂葛际江等人10综述了驱油用磺酸盐类、羧酸盐类、非离子-阴离子两性型、烷基多糖苷类及gemini 表面活性剂的发展。总结了驱油用表面活性剂选择的界面张力指标、界面黏度指标和相行为指标。指出驱油用表面活性剂的合成从原料选择到合成工艺逐步精细化的趋势。近几年来国外较重视非离子-阴离子表面活性剂以及烷基多糖苷的研究，认为是较有潜力的新型驱油用表面活性剂。徐桂英等人12通过测定两性表面活性剂十二烷基磺基甜菜碱(SB12)与非离子表面活性剂Triton X-100(TX) 、阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB) 、阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)混合溶液的表面张力及理论计算，探讨了它们之间的相互作用，从而为两性表面活性剂的复配应用提供了有价值的基础数据。3.4 非离子型表面活性剂磷酸酯类表面活性剂一般分为阴离子型和非离子型两种。阴离子型包括脂肪醇磷酸酯盐和脂肪醇聚氧乙烯磷酸酯盐两类。非离子型的包括脂肪醇磷酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯及聚氧乙烯烷基酸酯类。磷酸酯类表面活性剂是含磷表面活性剂的代表，是一种性能优良、应用广泛的表面活性剂。具有优良的润湿、洗净、增溶、乳化、抗静电和缓蚀防锈等特性， 且易生物降解，刺激性比较低，热稳定性、耐碱、耐电解质和抗静电性均优于一般阴离子表面活性剂，广泛用于化纤、纺织、塑料、造纸、皮革和日用化学品等领域9。雷志涛等人11研究了山羊绒针织品氯化剥鳞工艺与采用不同种类的洗涤剂蓬松洗涤工艺后手感风格的变化。试验结果表明：羊绒针织品采用DC剥鳞和阴离子表面活性剂在碱性条件下洗涤，都会对羊绒纤维造成损伤，使得织物表面变薄，绒面露底。普通非离子型表面活性剂洗涤山羊绒针织品，存在沾色引起色变，在烘干时因湿热空气的氧化造成黄变，以非离子型表面活性剂为主多种组分复配的环保型洗涤剂与鳞片软化剂配合使用，洗涤后织物蓬松、细腻、不黄变，色光鲜艳，为山羊绒针织物高档整理提供了一条新的加工途径。油田用非离子型表面活性剂按照亲水基结构的不同，常用的主要有聚氧乙烯类、多元醇类以及烷基醇酰胺类等14。研究表明，非离子型表面活性剂在地层中具有较高的吸附性。不过，由于这种表面活性剂因独特的分子结构而具有较好的抗盐性能，因此，在油田这类表面活性剂一般不单独使用，通常与石油磺酸盐、重烷基苯磺酸盐等阴离子表面活性剂复配使用，以改善驱油体系的耐盐性能。3.5 复合表面活性剂桑署宁等人2以耐碱性（漂油点、浊点）为指标，考察了阴离子与非离子表面活性剂在碱溶液中的相互作用；以毛效为指标，考察了单一非离子表面活性剂、阴/非离子表面活性剂两元复配物、阴/非离子表面活性剂三元复配物的精练效果。结果表明：阴/非离子表面活性剂复配后浊点增高，耐碱性增强，毛效提高，呈现出协同效应。卢媛等人3为了优化表面活性剂清洗处理重度石油污染土壤的方法和具体洗脱条件参数，采集山东省东营市胜利油田污染土壤，研究了阴离子非离子混合表面活性剂对该土壤中石油类污染物的去除效果。应用化学热洗原理，主要考查了表面活性剂配比、投加量、清洗温度及清洗助剂对去除效果的影响。实验得到的清洗处理最佳条件为：使用LAS与TX-100质量比为82的组合表面活性剂，总表面活性剂浓度为3g/L，助剂硅酸钠浓度为5g/L，75条件下搅拌1h。清洗后土壤含油量从20%下降到4.6%，去除率达到76.9%。废水回用实验表明，清洗处理的废水对土壤中石油烃类物质仍有一定的去除效果。废水回用比从30%到100%时，对土壤中石油烃的去除率都可达到55%以上。对废水进行二次回用时仍能去除18.8%的污染物。何水淋等人4探究GY-ZZ1非离子型、GY-ZZ2阴离子型和GY-ZZ3阴/ 非离子型3 种表面活性剂在不同用量下对蔗渣烧碱蒸煮的影响，筛选出较优的用量；然后探讨助剂复配对蒸煮效果的影响。结果表明：添加表面活性剂可提高蒸煮效率；单一助剂下，GY-ZZ3的添加效果要好于另外两种；GY-ZZ1和GY-ZZ2两种助剂按3:2 复配，可获得良好的蒸煮效果，未漂浆卡伯值较空白样降低4.59，纸浆得率相比空白样提高6.65%，纸浆的物理性能也优于空白样。撒圣淑等人6以自制的两性表面活性剂与阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂复配乳化体系通过乳液聚合法制得反应性丙烯酸酯微凝胶。由于三种表面活性剂之间所产生的协同效应使得乳液聚合体系十分稳定，可以制得具有良好综合性能的反应性丙烯酸酯微凝胶。该反应性丙烯酸微凝胶与水性甲醚化三聚氰胺甲醛树脂(Resimene717)复配成的水性烘漆具有优异的性能，可与铝粉复配得到具有金属光泽的涂膜。讨论了不同单体配比对涂膜性能的影响。4. 总结与展望 表面活性剂广泛应用于人们的生产生活中，不同类型的表面活性剂的特性不同，因此应用的领域范围也有很大不同。根据表面活性剂的不同特征来合理有效使用，可以使产品达到一个较好的效果，从而事半功倍。参考文献1 邹祥龙,兰云军,银德海, Gemini表面活性剂在皮化材料开发中的应用,中国皮革, 2007,36(11):31-332 桑署宁,于学龙,张佳莉, 表面活性剂对精练助剂的应用性能影响,印染助剂,2010,27(5):47-493 卢媛,马小东,孙红文,表面活性剂清洗处理重度石油污染土壤,环境工程学报,2009,3(8):1483-14874 何水淋,李 军,徐 峻,表面活性剂在蔗渣烧碱法制浆中的应用,造纸化学品，2012,31(7):57-595 周雅文,韩富,徐宝财,采油用阴离子双子表面活性剂的研究进展,化学世界,2010,6:375-3796 撒圣淑,张宝华,杨青,反应性丙烯酸酯微凝胶在涂料中的应用,涂料工业,2007,37(9):6-87 王祥荣, 宣典伟, 陈荣华,含聚氧乙烯链季铵盐阳离子表面活性剂对阴离子染料染色的影响,印染助剂,2006,23(5):16-188 华平,张跃军,王海鹰,磺基琥珀酸二己酯钠盐表面活性剂的结构与性能的关系,化学世界,2005,4:223-2259 吕会田, 陈存社,磷酸酯盐型表面活性剂概述,日用化学工业,2005,35(3):174-17810 葛际江, 张贵才, 蒋平,驱油用表面活性剂的发展,油田化学