表面活性剂翟彦青.ppt

第二章表面活性剂 表面活性剂是从20世纪50年代开始随着石油化工飞速发展与合成塑料 合成橡胶 合成纤维一并兴起的一种新型化学品 是精细化工产品的重要门类之一 在日常生活 工业生产和科技领域有着非常重要的作用和广泛的应用 它是许多部门必要的化学助剂 其用量虽小 但收获甚大 往往能起到意想不到的效果 被誉为 工业味精 的美称 冰激凌是我们最喜爱的食物 有了洗涤剂我们的生活才能如此美好 若没有表面活性剂 这两样东西都不会有 这真是太可悲了 但是 如果真的没有了表面活性剂 也不会有人为了没有冰激凌和洗涤剂而哭泣 因为没有表面活性剂 人也就没有了 英国著名界面化学家Ckint 第一节表面活性剂性质 特点 分类 应用 1 1表面活性剂定义 界面 interface 是指物质的相与相之间的交界面 指两相接触的约几个分子厚度的过渡区 相 phase 是指体系中物理和化学性质均匀的部分 常见的界面有 气 液界面 气 固界面 液 液界面 液 固界面 固 固界面 定义 表面活性剂是能溶于水或有机溶剂 加入少量时就能在相界面上定向并改变界面性质的物质 一些液体的表面张力 mN m 1 20 表面活性剂分子能在相界面上定向排列并且表面活性剂达到一定浓度后可缔合形成胶团 从而具有润湿或抗粘 乳化或破乳 起泡或消泡以及增溶 分散 洗涤 防腐 抗静电等应用 成为一类灵活多样 用途广泛的精细化工产品 双亲性分子结构 长度不少于8个碳原子 羧酸磺酸硫酸及其盐或羟基酰胺基等 R 亲油的非极性烃链 亲水的极性基团 亲水基团和亲油基团 亲水基是易溶于水或易被水润湿的原子团 磺酸基 羧基 硫酸酯基 羟基 氨基 磷酸酯基 聚氧乙烯基等 亲油基又称疏水基或憎水基 由烃链 CH2 n 组成 链有长有短 有的具有支链 或者被杂原子或环状原子团所中断 CH2 n O CH2 m CH2 n Ph 亲油基 亲水基 亲水基 亲水基 亲水基 亲水基 亲水基 亲水基 亲油基 亲油基 亲油基 亲油基 亲油基 亲油基 具有两亲结构的有机化合物 分类方法有以下几种 1 按表面活性剂在水溶液中能否解离及解离后所带电荷类型分为 在水中能电离生成离子的叫离子表面活性剂 不能电离的叫非离子表面活性剂 在离子表面活性剂中 亲水基团带有负电荷的叫阴离子表面活性剂 亲水基团带有正电荷的叫阳离子表面活性剂 视溶液酸碱度不同而离解成阴离子或阳离子的则称为两性表面活性剂 2 按在水和油中的溶解性可分为水溶性和油溶性表面活性剂 3 按分子量分类 将分子量大于104称为高分子量表面活性剂 分子量在103 104称为中分子量表面活性剂及分子量在102 103称为低分子量表面活性剂 1 2表面活性剂分类 阴离子表面活性剂羧酸盐类R COONa磺酸盐类R SO3Na硫酸酯类R O SO3Na磷酸酯类R O PO3Na非离子表面活性剂醚型R O CH2CH2O nH醚酯型醇酰胺型R CONH R OH酯型CH2 OH CH OH CH2OOCR阳离子表面活性剂伯胺盐R NH2 HCl仲胺盐R NH CH3 HCl叔胺盐R N CH3 2 HCl季胺盐R N CH3 3Cl两性表面活性剂氨基酸型R NHCH2CH2COOH甜菜碱型R N CH3 2CH2COO 咪唑啉型 1 界面活性双亲媒性结构 界面吸附 表面活性剂在界面上的浓度大于溶液整体中的浓度 界面定向 表面活性剂分子在界面上定向排列成分子层 亲油基团 亲水基团 1 3表面活性剂的基本性质 2 胶体性质生成胶束 当表面活性剂分子达到一定浓度时 其分子将自动聚集 形成胶束 形成胶束的临界值称为临界胶束浓度 CMC 当溶液浓度低于CMC时 由于表面活性剂分子的界面吸附和在界面上定向排列 溶液的表面张力随表面活性剂浓度的增高而迅速降低 其使用性能亦相应地提高 直至达到CMC时 表面活性剂已在溶液的界面上排列成单分子膜 此时表面张力降至最低点 此后表面活性剂浓度的增高对于表面张力的影响不大 因此CMC是反映表面活性剂性能的一个重要指标 表面活性剂浓度变大 C CMC分子在溶液表面定向排列 表面张力迅速降低 C CMC溶液表面定向排列已经饱和 表面张力达到最小值 开始形成小胶束 C CMC溶液中的分子的憎水基相互吸引 分子自发聚集 形成球状 层状胶束 将憎水基埋在胶束内部 3 溶解度溶解性 至少能溶于水或有机相的某一相 临界溶解温度 离子型表面活性剂在低温时溶解度低 随温度升高 溶解度逐渐增大 但到达某一温度时溶解度急剧增加 该温度称为临界溶解温度 Kraftpoint 浊点 非离子型表面活性剂在低温时易与水混溶 温度升至一定值后 则析出 分层 这一析出 分层并发生浑浊的温度称为该表面活性剂的浊点 4 乳化作用乳化作用 也是一种分散现象 互不相溶的两种液相 一相以微液滴的形式分散于另一相中 形成的乳白色粗分散体系叫乳状液 为使该体系稳定 加入表面活性剂起到帮助分散和稳定的作用 从而形成乳状液 称之为乳化作用 一个良好的乳化剂应满足 降低表面张力 在界面形成致密保护层 5 洗涤作用 从固体表面除掉污物的过程 是表面活性剂的重要功能 6 润湿 固体表面和液体接触时 原来的固 气界面消失 形成新的固 液界面 此过程成为润湿 7 多功能性 发泡 渗透 增溶 分散 柔软平滑 抗静电 匀染 杀菌等 表面活性剂的各种性质取决于化学结构 不同的结构有不同的性质 由于表面活性剂的亲水基和憎水基种类不同 所以性质差异较大 表面活性剂性质与结构之间的关系没有一个明确的化学关系 主要由实验得到 1 4表面活性剂化学结构与性质关系 表面活性剂的应用性能取决于分子中亲水和亲油两部分的组成和结构 这两部分的亲水和亲油能力的不同 就使它的应用范围和应用性能有差别 表面活性剂分子中亲水基的强度与亲油基的强度之比值 就称为亲水亲油平衡值 简称HLB值 亲水亲油平衡值HLB 1 表面活性剂亲水性与性质关系 亲水性大小可以用亲水亲油平衡值表示 2 憎水基与性质之间的关系 按经验可将憎水性强弱排列如下 脂肪族烷烃基 环烷烃基 脂肪族烯烃基 脂肪族芳香烃基 芳香烃基 带弱亲水基的烃基 在选择乳化剂进行乳化时 除应考虑HLB外 还应考虑憎水基与被乳化物之间的相溶性 3 分子结构与性质之间的关系 亲水基的相对位置与性能 一般情况是亲水基在分子中间者比在末端的润湿性强 亲水基位置在憎水基末端的比靠在中间的去污力要好 憎水基结构中支链的影响 如表面活性剂的种类相同 分子大小相同 则有侧链结构的表面活性剂的润湿 渗透性能较好 亲水基团的影响 SO3Na SO4Na N PO4Na COONa O OH 表面活性剂亲水基团会影响其溶解度 从而进一步影响形成胶束的难易 即临界胶束浓度 亲水基团的种类 浓度会对表面活性也有影响 亲油基团的影响 氟代烃基 硅氧烃基 脂肪族烷基 环烷烃基 脂肪族烯烃 脂肪基芳香烃基 芳香烃基 含弱亲水基的烃基 4 分子量的影响 表面活性剂分子的大小对其性质的影响比较显著 当HLB值相同 憎水基和亲水基种类也相同时 则分子量就成为影响其性质的主要因素 对同一品种的表面活性剂来说 随着憎水基中碳链的增加使水的表面张力明显降低 5 表面活性剂化学结构与生物降解性 表面活性剂的有机部分被微生物分解成为H2O及CO2的过程称为表面活性剂的生物降解 表面活性剂与生物降解性的关系一些研究结果大致如下 1 两性表面活性剂较容易降解 2 对于碳氢链疏水基 直链者较有分支者易于生物降解 3 含芳香基的表面活性剂的生物降解性比脂肪基的表面活性剂差 4 非离子表面活性剂中的聚氧乙烯链越长 越不容易降解 6 化学结构与化学稳定性 表面活性剂主要考虑其对酸 碱 盐的稳定性 酸 碱的作用 阴离子表面活性剂在强酸溶液中不稳定 在碱性溶液中较稳定 阳离子表面活性剂中季胺盐在酸碱溶液中都比较稳定 一般非离子表面活性剂都比较稳定 两性表面活性剂容易随PH值的变化而变化 无机盐的作用 无机盐溶液使离子表面活性剂发生盐析 无机盐对两性和非离子表面活性剂作用较小 7 表面活性剂的生物活性 表面活性剂的生物活性包括毒性 杀菌力及其它特殊功能 毒性小杀菌力弱 毒性大杀菌力强 一般规律 阳离子表面活性剂毒性 阴离子表面活性剂毒性 非离子表面活性剂毒性 8 表面活性剂的协同效应 阴 阳离子表面活性剂的协同作用 在阴离子表面活性剂中加入少量阳离子表面活性剂将使阴离子表面活性剂的吸附明显增加 在阳离子表面活性剂中加入阴离子表面活性剂同样也有促进作用 同系物表面活性剂的协同作用 同系表面活性剂混合溶液 其表面张力随混合物配比的变化始终介于两个表面活性剂之间 表面活性剂因能对两相界面性质产生影响 因而在实际应用中能显示出各种优异的性能 如乳化 洗涤 分散 湿润 渗透 起泡 消泡 增溶 去污 柔软 抗静电等 1 5表面活性剂应用 一 在食品中的应用 食用油脂 乳化剂 添加剂 牛奶 水等 乳化 急冷 捏和 a 水包油型 O W 油 水 外相是水 内相是油 如牛奶 豆浆等 b 油包水型 W O 水 油 外相为油 内相是水 如人造奶油 原油等 c 套圈型W O W O W O 如有些原油 表面活性剂在消防灭火中的应用是用作泡沫灭火剂 对于木材 原棉等固体物的火灾 由于表面活性剂的渗透和润湿作用 使水易于透入燃料体内部而起到阻止火继续燃烧 对于油类等液体物的火灾 由于表面活性剂能加速油的乳化或凝胶化 以及灭火剂迅速在燃料油的表面上铺展开来 形成隔离膜 而起到灭火作用 泡沫灭火剂生成的泡沫是由泡沫灭火剂中高起泡能力的表面活性剂的作用形成的 二 在灭火中的应用 制备护肤霜所用的乳化剂通常采用复配型的 既有良好的乳化性能 对皮肤的刺激性又小 常用的表面活性剂主要是非离子表面活性剂 三 在化妆品中的应用 表面活性剂作为化学肥料的防结块剂具有重要意义 碳酸氢铵是一种主要的氮肥 其性质极不稳定 受热迅速分解放出二氧化碳及氨 而且碳酸氢铵吸湿性很强 并因受潮而加速分解 致使有效成分损失 肥效降低 另外 碳酸氢铵在贮存过程中极易结块 不仅给使用带来不便 而且影响施用效果 由于其积累分解 施入土壤后肥力也不能全部被利用 在碳酸氢铵生产过程中使用表面活性剂作为添加剂可使碳酸氢铵的晶粒增大 最终含水量降低 分解挥发损失减少 从而能防止储存时结块 提高肥效和热稳定性等 四 在肥料生产中的应用 1 分散作用 能使不溶性固体以极小的微 0 1 m至数十微米 分散悬浮于水中 2 杀菌作用 阳离子型表面活性剂具有杀菌作用 杀菌机理 分子中的亲油基能紧密地吸附于细菌表面 改变细胞壁的通透性 改变细菌细胞的渗透压 进而破坏细菌与周围环境的相对平衡 导致细菌死亡 五 表面活性剂的其它作用 3 防腐蚀作用 添加少量表面活性剂来阻止或减缓金属腐蚀速度以达到保护金属的作用 4 对纤维的平滑柔软作用纤维与纤维之间存在着一层由表面活性剂亲油基组成的润滑剂 使纤维的静摩擦系数降低 平滑柔软性增加的作用 第二节表面活性剂性质及制备 2 1阴离子表面活性剂 一 烷基苯磺酸盐 性质 对水硬度不敏感 耐酸 碱 钙 镁盐溶解度稍低 对氧化剂稳定 适用于加氧化漂白剂的洗衣粉中 发泡能力强 与助洗剂的兼容性好 应用 用作脂肪的乳化剂和单脂肪酸甘油酸的增溶剂 较好的洗涤剂 R SO3Na 二 仲烷烃磺酸盐 SAS R CH R 特点 无苯 SAS有与LAS类似的发泡性和洗涤效果 且水溶性好 其主要用途是复配成液体洗涤剂 如液体家用餐具洗涤剂 缺点 用它作为主要成分的洗衣粉发粘 不松散 因此只用于液体配方中 SO3Na 用于制造洗涤剂的烷基中烷链长度一般为C10 C13 烷基磺酸钠亲水基团为磺酸基与疏水基团烷基苯间连接是C S键 因而他的耐水解稳定性很好 在热的酸或碱中很稳定 三 烯烃磺酸盐 AOS R CH CH CH2 CH2 CH2SO3NaAOS与LAS的性能相似 特点 对皮肤的刺激性稍弱 生化降解的速度也稍快 在硬水中去污 起泡性好 由于它的生产工艺简单 原料成本低廉 因此 AOS一直有很大的吸引力 近年来 产量及市场需求呈现上升趋势 用途 配制液体洗涤剂和化妆品 四 脂肪醇硫酸盐 FAS RO SO4Na又叫烷基硫酸盐 这类活性剂中最重要的品种是基于椰子油的C12 C14和基于牛油的C16 C18烷基硫酸盐 它们的抗硬水性较好 但耐水解能力较差 尤其在酸性介质中 易水解成脂肪醇与硫酸盐 脂肪醇硫酸盐的性能由脂肪醇中链的长度及阳离子的性质决定 在各种脂肪醇硫酸盐中 碳链为C12 C14的发泡能力最强 低温洗涤性能也最佳 直链醇硫酸盐的洗涤性能和发泡能力比支链醇硫酸盐强 但润湿性较低 脂肪醇硫酸盐主要用途是配制液状洗涤剂 餐具洗涤剂 各种香波 牙膏 纺织用润湿和洗净剂以及化学工业中的乳化聚合 此外 粉状的脂肪醇硫酸盐可用于配制粉状清洗剂 农药用润湿粉剂 对皮肤有一定刺激性 五 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐 AES RO CH2CH2O n SO4Na脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐又称脂肪醇硫酸盐 近年来生产量得到了迅猛的发展 原因 由于分子中加入了氧乙烯基使其具有很多优点 对水的硬度不敏感 泡沫适中而稳定 溶解性好 无刺激 生物降解性能好 成本低 缺点是在酸性和强碱性条件下不稳定 易于水解 以往 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐一直单独与直链烷基苯磺酸盐LAS复配用于配制香波或餐具洗涤剂 现在脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐是家用洗涤剂配方中最重要的表面活性剂之一 是市场上增长最快的一种阴离子表面活性剂 其它阴离子表面活性剂 酯 酰胺的磺酸盐 工业印染助剂 如润湿剂 除垢剂 乳化剂 起泡剂等 磷酸酯 纤维纺丝用油剂 起平滑 抗静电等作用 羧酸盐 用于香皂 化妆品中 在非离子表面活性剂中 分子的亲水基团不是离子 而是聚氧乙烯醚链 即 OCH2CH2 n 链中的氧原子和端羟基都具有与水分子生成氢键的性能 从而使分子具有水溶性 性能 1 在各种溶剂中均有较好的溶解性 2 在水溶液中不电离 不受酸 碱影响 对硬水不敏感 泡沫低 稳定性高 2 2非离子表面活性剂 3 有优异的洗涤性能和润湿性能 低浓度时就具有较好的表面活性 可与其它类型的表面活性剂兼容 4 非离子表面活性剂去除油性污垢的能力很强 而且具有防止污垢在合成纤维表面再沉积的能力 5 毒性 溶血作用较小 化学上不解离 不易受电解质 pH值的影响 能与大多数药物配伍 应用广泛 外用 内服 注射 缺点 1 通常都是低熔点蜡状物或液体 难制成粉末洗涤剂 2 温度升高或溶液中离子浓度提高时 有时可能产生沉淀 一 脂肪醇聚氧乙烯醚 AEO R CH2CH2O n OH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 目前几乎在各类洗涤剂中 都或多或少用到这类表面活性剂 是非离子表面活性剂中最重要的产品 发展非常快 原因 除垢能力强 生物降解性能优良 价格低 它也是生产AES的主要原料 产品特点 是液状洗涤剂的理想原料 去污能力好于LAS 对衣物上的油脂类污垢具有较好的洗涤效果 生物降解性好 价格低 工业上用作匀染剂 剥色剂 羊毛洗净剂 纺丝油剂等 R C6H4 O CH2CH2O nH烷基酚聚氧乙烯醚在非离子型表面活性剂中仅次于脂肪醇聚氧乙烯醚 占第二位 其中最重要的是壬基酚聚氧乙烯醚 商品牌号为乳化剂OP系列 它具有优良的洗涤性能 价格较低 性能 与脂肪醇聚氧乙烯醚类似 应用随烷基碳链和n的不同而异 主要用于乳化剂和纺织工业中的匀染剂 还可用于清洗剂 润湿剂等 水性漆中也有应用 缺点是生物降解性差 对鱼类有毒性 二 烷基酚聚氧乙烯醚 应用随烷基碳链和n的不同而异 主要用于乳化剂和纺织工业中的匀染剂 还可用于清洗剂 润湿剂等 水性漆中也有应用 H OCH2CH2 n OOCR单酯RCO OCH2CH2 n OOCR双酯由于脂肪酸来源广泛 成本较低 且脂肪酸聚氧乙烯酯具有低泡和生物降解性好的优点 其产品为多组分混合物 主要用途是纺织工业油剂中的乳化剂 另外还有脂肪酸失水山梨醇酯 酯化后产品为单 双 三酯的混合物 主要为工业用乳化剂 三 脂肪酸聚氧乙烯酯 与此类似的产品有脂肪酸甘油单酯和双酯 其产品仍然是混合物 用于乳化 分散 增溶和润湿 另外还有脂肪酸失水山梨醇酯 山梨醇结构 CH2 OH CH OH CH OH CH OH CH OH CH2 OH 一定条件下失水生成失水山梨醇 酯化后产品为单 双 三酯的混合物 主要为工业用乳化剂 由于结构中含有酯键 对热等不够稳定 该反应非常复杂 产物中有酯生成 而酯和醇胺间进一步反应生成酰胺 所以产物为多组分混合物 随着反应条件和反应物分子比的不同 产物纯度及性能有很大差异 特点 泡沫稳定性和洗涤效果好 对眼睛和皮肤的刺激小 用途 液状洗涤剂 香波 沐浴露 干洗剂 工业用洗净剂 金属清洗剂等 四 脂肪醇酰胺 RCOOH HN CH2CH2OH 2 RCON CH2CH2OH 2 H2O 结构特点 阳离子表面活性剂溶于水中生成亲水性的阳离子 几乎所有阳离子表面活性剂都是有机氮化合物的衍生物 水溶性大 在酸和碱性溶液中较稳定 具有良好的表面活性和杀菌作用 分类 1 脂肪胺盐 2 季胺盐 主要用途 主要用作抗静电剂 织物的柔软剂 此外 也可用于防霉和杀菌 皮肤 粘膜手术器械的消毒 2 3阳离子表面活性剂 一 胺盐型阳离子表面活性剂长链脂肪烃的单胺 二胺和多胺属于此类表面活性剂 二 胺氧化物 合成 由脂肪叔胺和双氧水反应制得R CH3 2N H2O2 R CH3 2NO H2O胺氧化物中基团N O是强极性基团 氧原子是负电性的 因而有较强的形成氢键的能力 胺氧化物在酸性溶液中呈阳离子性 而在中性和碱性溶液中是非离子型的 性能 有较好的发泡和稳泡性 不刺激皮肤 用途 广泛应用于香波 餐具洗涤剂的配方中 还可用作柔顺剂 抗静电剂 R N CH3 2 H R N CH3 2性能 有较好的发泡和稳泡性 不刺激皮肤 用途 广泛应用于香波 餐具洗涤剂的配方中 还可用作柔顺剂 抗静电剂 O OH 脂肪叔胺进一步烷基化可得季胺盐季胺盐分为三种 1 长碳链季胺盐2 咪唑啉季胺盐3 吡啶季胺盐长碳链季胺盐的用途有 柔顺剂 制备有机膨润土 杀菌剂等 三 季胺盐 咪唑啉季胺盐和吡啶季胺盐主要作为柔顺剂使用 消毒洗涤剂 用于洗涤食品工业用瓶罐 配方1十二烷基二甲基苄基氯化铵10 质量 烷基酚聚氧乙烯 10 醚20乙二胺四乙酸1单乙醇胺0 7水余量 配方2十二烷基二甲基苄基氯化铵10 质量 非离子表面活性剂2碳酸钠28偏硅酸钠15焦磷酸钠15水30配方3十二烷基二甲基苄基氯化铵10 质量 脂肪醇聚氧乙烯醚15水75 季铵盐 烷基葡糖苷护发素十八烷基三甲基氯化铵1 0 W C16 C18醇4 0C12烷基糖苷3 0丙二醇3 0精制水余量本配方物使用后头发光滑 无油腻感 结构特点 R NH2 CH2COOH为一种氨基酸结构 分子结构上同时具有正负电荷基团 随介质的pH可成阳或阴离子型 为增加表面活性剂的水溶性 有时在分子中引入羟基或聚氧乙烯醚基 最常见的两性表面活性剂烷基甜菜碱 产量最大的是咪唑啉系衍生物 最大优点 适用于任何pH溶液 在等电点时也无沉淀 2 4两性表面活性剂 两性表面活性剂特性 两性表面活性剂具有等电点 在pH值低于等电点的溶液中带正电荷 表现为阳离子表面活性剂性质 而在pH值高于等电点的溶液中带负电荷 表现为阴离子表面活性剂的性质 两性表面活性剂在很宽的pH值范围内都有良好的表面活性 几乎可以同所有其它类型的表面活性剂复配 而且都会产生加和增效效果 毒性低 对眼睛 皮肤刺激性小 可以用于化妆品和洗发香波中 具有极好的耐硬水性和耐高浓度电解质性 甚至在海水中也可以有效使用 对织物有优异的柔软平滑性和抗静电性 具有良好的乳化性和分散性 可以吸附在带有负电荷或正电荷的物质表面上 而不产生憎水薄层 因此有很好的润湿性和发泡性 有一定的杀菌性和抑霉性 有良好的生物降解性 应用 两性表面活性剂基本不刺激皮肤和眼睛 在相当宽的pH值范围内都有良好的表面活性作用 起泡性良好 去污力亦强 杀菌力很强 毒性小 它们与阴离子 阳离子 非离子型表面活性剂都可以兼容 可用作洗涤剂 乳化剂 润湿剂 发泡剂 柔软剂和抗静电剂 大量用于化妆品中 氨基酸型两性表面活性剂具有良好的水溶性 洗涤性能良好 并具有杀菌作用 它们的毒性比阳离子活性物低 氨基酸型两性表面活性剂不刺激皮肤和眼睛 在相当宽的PH值范围内都有良好的表面活性作用 它们与阴离子 阳离子 非离子表面活性剂都可兼容 它可用作洗涤剂 乳化剂 润湿剂 发型剂 杀菌剂等 也大量用作化妆品的原料 R NH2 CH2COOH 甜菜碱型两性离子表面活性剂烷基甜菜碱在水中有较好的溶解度 烷基甜菜碱两性表面活性剂有羧酸型 磺酸型 硫酸酯型等 其中最有商业价值的是羧酸甜菜碱两性表面活性剂 咪唑啉氨基酸型两性表面活性剂咪唑啉型是两性表面活性剂中产量和商品种类最多 应用最广的一种 特种表面活性剂 含氟 硅 硼 磷等元素的表面活性剂 属非金属元素有机化合物范畴 高分子表面活性剂 分子量在数千以上有表面活性的物质 冠醚型表面活性剂 疏水链上接有环状冠醚的表面活性剂 生物表面活性剂 利用微生物技术 将某些特定物质转化为具有表面活性的代谢产物 2 5其它类型表面活性剂 1 氟碳表面活性剂氟碳表面活性剂是由亲水基团和疏水基团两部分所组成 但以氟碳链代替通常的疏水基团碳氢链 由于氟碳链具有极强的疏水性及比较低的分子内聚力 因而其表面活性剂水溶液在很低浓度下可呈现高的表面活性 一般碳氢表面活性剂水溶液的表面张力通常在30 40 mN m 而氟碳表面活性剂可使水的表面张力降至15 mN m 氟碳表面活性剂通常情况下是固体或粘稠液体 不宜挥发 对大气 环境无明显影响 也没有明显毒性 可以像普通表面活性剂一样安全使用 氟碳表面活性剂特点 三高 二憎 高表面活性 高耐热稳定性 高化学惰性憎水又憎油 碳氢表面活性剂一般在12个碳原子以上才有好的表面活性 而氟碳表面活性剂在6个碳原子时就呈现出好的表面活性 一般在8 12碳时为最佳 而且碳氟链不能过长 否则会因为在水中的溶解度太低而不能使用 化学稳定性和热稳定性 由于氟是自然界中电负性最大的元素 使碳氟键具有离子键的性质 并由于氟原子半径大于氢 屏蔽碳原子的能力较强 使碳 氟键的稳定性也有所提高 因而氟碳表面活性剂具有碳氢表面活性剂所没有的化学稳定性及热稳定性 它在强酸介质或氧化剂中仍具有良好的表面活性 氟碳表面活性剂具有高熔点 高krafft点和在溶液中溶解度低的特点 2 高分子表面活性剂特性 与低分子表面活性剂相比 表面张力 界面张力降低能力小 渗透力低 起泡力低 稳泡性好 有乳化能力 多形成稳定的乳液 分散力或凝聚力好 多数毒性较小 3 生物表面活性剂 指在一定条件下培养微生物时 其代谢过程中分泌出的具有一定表面活性的代谢产物 如糖脂 多糖脂 脂肽和中性类脂衍生物等 常见的生物表面活性剂有 纤维二糖脂 鼠李糖脂 槐糖脂 海藻糖二脂 海藻糖四脂 单二糖脂 表面活性蛋白等 生物表面活性剂性质 生物表面活性剂分子中含有憎水基和亲水基 憎水基一般为脂肪酰基链 极性亲水基有多种形式 如酯 醇 羧基等 生物表面活性剂具有良好的乳化 抗菌 抗病毒 抗支原体等性能 有些生物表面活性剂具有耐强碱 强酸 耐高温等特性 还具有很好的生物降解性 第三节表面活性剂的污染及治理 1 影响了自然水体景观的美感 2 生物毒性直接威胁到水生动植物的生存 3 水中表面活性剂的存在 其进行的有氧生物降解消耗了大量的氧气 使水中溶氧量明显降低 水质恶化 4 大量水体中未能被降解的表面活性剂被土壤吸附以后 影响了土壤的某些性质 显著地降低了土壤对有机毒物的吸附作用 并改变土壤中微生物的组成 造成进一步的污染 3 1表面活性剂的污染 表面活性剂的毒性 1 表面活性剂毒性大小 一般是阳离子型 阴离子型 非离子型2 口服给药呈慢性毒性 大小顺序也是阳 阴 非 非离子型表面活性剂口服相对没有毒性 3 静脉给药与口服比较具有较大的毒性 4 阴 阳离子表面活性剂不仅毒性较大 而且有溶血作用 非离子型表面活性剂也有溶血作用 但一般较小 各类表面活性剂以外用制剂的形式长期应用或高浓度使用时可能出现皮肤或粘膜损害 但仍以非离子型的对皮肤 粘膜的刺激性为最小 1 物理方法2 化学方法3微生物降解表面活性剂的生物降解性是指表面活性剂这类化学物质通过活性有机体的生物作用被分解破坏的性能 活体有机物主要指存在于废水环境中的微生物 细菌 3 2表面活性剂的治理 衡量表面活性剂降解性的标准 第三节表面活性剂研究展望 表面活性剂和合成洗涤剂形成一门工业得追溯到本世纪30年代 以石油化工原料衍生的合成表面活性剂和洗涤剂打破了肥皂一统天下的局面 经过60余年的发展 1995年世界洗涤剂总产量达到4300万吨 其中肥皂900万吨 据专家预测 全世界人口从2000年到2050年将翻一番 洗涤剂总量将从5000万吨增加到12000万吨 净增1 4培 这是一个令人鼓舞的数字 目前全世界共有8000多家清洗用品供应商 年产值超过500亿美元 中国有4000多家清洗用品制造商 分销商 代理商 商业 工业用途清洗用品的最终用户有500万户 年产值超过200亿元人民币 中国的表面活性剂和合成洗涤剂工业起始于50年代 尽管起步较晚 但发展较快 1995年洗涤用品总量已达到310万吨 仅次于美国 排名世界第二位 并以年平均增长率大于10 的速度增长 据中国权威部门预测 2000年洗涤用品总量将达到360万吨 其中合成洗涤剂产量将达到近70万吨 其中产量超万吨的表面活性剂品种计有 直链烷基苯磺酸钠 LAS 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠 AES 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵 AESA 月桂醇硫酸钠 K12或SDS 壬基