精细化学品综述.doc

表面活性剂的性能及其应用 徐泽轩 河北科技大学理学院应用化学091班摘要：表面活性剂的应用要追溯到古代。而在当代，表面活性剂主要应用于洗涤、纺织等行业，其他应用几乎可以覆盖所有的精细化工领域。表面活性剂行业作为作为国民经济的重要组成部分，其发展水平已被视为各国高新技术产业的重要标志，并成为当今世界化学工业激烈竞争的焦点。关键词：精细化学品、性能、应用、发展趋势定义、分类定义：表面活性剂是一种在加入少量时就能使水的表面张力大幅度的降低，能明显的改变体系的界面性质和状态，从而产生润湿、乳化、起泡、洗涤、分散、抗静电、润滑、加溶等一系列作用的物质。分类:一、 阴离子型表面活性剂1、 烷基苯磺酸盐 烷基苯磺酸盐（LAS）的典型产品是直链烷基苯磺酸钠，该产品从生产量或消耗量来说仅次于肥皂，在合成表面活性剂中占第一位。LAS的合成其起始原料采用直链氯烷或直链烯烃，但其反应位置却不一定在原料烃的端点。 在工业生产上，支链烷基苯磺酸盐不是单一的产物，而是直链烷烃与苯在链中任意点上相连，其结果产生了不同仲烷基比例的混合物。 LAS的主要优点在于烷基中没有支链，这种结构与天然油脂中的憎水端烷基类似，有良好的生化降解性能。此外LAS对氧化剂十分稳定，发泡能力很强，与助洗剂进行复配，兼容性好，成本低廉，质量稳定，所以它至今仍在家用洗衣粉的消费中占主导地位。2、 仲烷烃磺酸盐 仲烷烃磺酸盐（SAS）是较新的商品表面活性剂，它是由二氧化硫、空气作用于C14C18的正烷烃制得。 SAS和LAS类似的发泡性和洗涤效能，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。SAS目前只在西欧生产。这一工艺方法最早是由德国赫斯脱公司开发的，商品牌号为Hastapm SAS 60，该产品中含有60%的有效成分。SAS在使用上也有缺点，如他作为主要组分的洗衣粉发黏、不松散，因此只用于液体配方中。 3、-烯烃磺酸盐 -烯烃磺酸盐（AOS）的合成是以-烯烃为原料，用空气稀释后物质的量比为1：11：1.2，反应温度为2530进行磺化，生成各种磺酸异构体及磺酸内酯的混合物。 AOS具有生物降解性好，对硬水不敏感以及对人体皮肤刺激性小等优点，广泛应用于复配家用洗涤剂、餐具洗涤剂、香波、液体肥皂等，是表面活性剂中的主要品种之一，近年来其产量及市场需求呈上升趋势。4、 高级脂肪酸酯-磺酸钠高级脂肪酸酯-磺酸钠（MES）是利用天然油脂制得的表面活性剂，它具有良好的洗涤能力和钙皂分散能力，它的生物降解度高、毒性低。在世界能源日趋紧张，石油危机日益严重的情况下，以天然油脂为原料的MES展示了宽阔的发展前景，引起世界各国的注意。5、 酯、酰胺的磺酸盐 这类表面活性剂较重要的品种有丁二酸双酯磺酸盐，N-油酰、N-甲基牛磺酸盐，它们都是较重要的纺织印染助剂。6、 脂肪醇硫酸盐 在工业上，脂肪醇硫酸盐（FAS）的应用性能主要由脂肪醇链的长度以及阳离子的性质来决定。在各种FAS中，碳链为C12C14的发泡能力最强，其最低温洗涤性能也最佳。随着洗涤温度的提高，达到最佳洗涤性能所需的链长也必须增加。 FAS的主要用途是配制液体洗涤剂、香波、牙膏、纺织用润湿和洗涤剂以及化学工业中的乳化聚合乳化剂。此外，粉状的FAS可用于配制粉状清洗剂、农药用润湿粉剂。7、 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐（AES）又称脂肪醇醚硫酸盐。AES泡沫丰实，对水硬度不敏感，有良好的生物降解性，不刺激皮肤，与非离子表面活性剂有良好的复配性能，是家用洗涤剂中最重要的表面活性剂之一，可广泛的用来配制香波、餐具洗涤剂、洗衣粉等。8、 磷酸酯盐 磷酸酯是一类重要的表面活性剂，具有代表性的磷酸酯表面活性剂为烷基聚氧乙烯醚磷酸酯盐。磷酸酯表面活性剂可用作工业清洗剂、织物抗静电剂、液体洗涤剂和干洗洗涤剂。在化妆品中用于复配护肤霜、护肤液、洗涤香波等。在农药行业中作为农药乳化剂具有乳化能力强、起泡低等优点。在造纸业中可作为废纸脱墨剂。此外，在涂料、皮革、塑料、冶金等工业领域中也有一定的应用。9、 羧酸盐 肥皂 肥皂是人们最早开始合成和使用的阴离子表面活性，也是最常用和产量最大的品种。它具有安全、无毒的特点，在冷水中溶解度差，其钙皂和镁皂在水中不溶解，因此，肥皂常常与钙皂分散剂复配使用，以改善肥皂在硬水中的洗涤去污能力。 烷基醚羧酸盐（AEC） 烷基醚羧酸盐的典型品种是聚醚羧酸盐，它与肥皂的差别仅在烷基与羧酸基间插入了一个聚氧乙烯链基。聚醚羧酸盐的结构决定它兼具非离子及阴离子表面活性剂的性能，因此是一种多功能表面活性剂品种，它也拥有多种应用领域，如化妆品及个人保护用品、洗涤剂、纺织、塑料、造纸等方面。 N-酰基氨基酸盐 该类产品是由蛋白质水解产物氨基酸和脂肪酰氯反应而合成的，因脱脂能力很差而适于洗涤丝毛，由于结构和蛋白质相似，具有低刺激性、低毒性，因而也可用于化妆品等。二、 阳离子型表面活性剂1、高级脂肪酸胺盐 高级脂肪酸胺盐包括伯、仲、叔胺盐，它们可以单独作为产品使用，但主要作为表面活性剂中间原料出售。 高级脂肪伯胺和烷基丙二胺主要用于金属缓蚀剂，它们在油田再生工艺和金属表面清洗中起很重要的作用。高级脂肪酸胺也可作为某些矿物浮选时的捕集剂使用。此外，N-烷基丙二胺、醚胺，可用于建筑工业中的沥青乳化剂、防水处理剂等。2、长碳链季铵盐 单长碳链烷基季铵盐 单长碳链烷基二甲基季铵盐的典型品种是由二甲基烷基胺同苄基氯或苄基溴反应得到的二甲基烷基苄基铵卤化合物，可用于广泛用做杀菌剂、消毒剂，国内医药上广泛应用的有十二烷基二甲基苄基氯化铵（洁尔灭或1227）、十二烷基二甲基苄基溴化铵（新洁尔灭）、十二烷基二甲基苯氧乙基溴化铵（消毒宁）。 单长碳链烷基季铵盐类阳离子表面活性剂还可做直接染料固色剂、有机土复盖剂、防锈剂和矿物浮选剂、沥青乳化剂、纤维处理剂及化妆品、护发素等。 双长碳链烷基季铵盐 双长碳链烷基季铵盐是由脂肪醇与甲胺采用常压一步法反应制成双长碳链烷基叔胺后，再用氯甲烷加压反应生成双烷基二甲基氯化铵而完成的。 由于双长碳链烷基季铵盐比单长碳链烷基季铵盐多了一个长碳链烷基，增强了亲油性，所以在抗静电、柔软性方面的用途更为广泛。 双烷基二甲基氯化铵是季铵盐类中产量较大的品种之一，其中二（氯化牛脂基）二甲基氯化铵作为阳离子型织物柔软剂，已使用30多年，另一个典型品种双十八烷基二甲基氯化铵（DODMAC），作为织物柔软剂具有优良的柔软性、抗静电性和一定的杀菌能力，在工业和民用上都有大量应用。3、咪唑啉季铵盐 咪唑啉季铵盐在阳离子表面活性剂中仅次于长碳链季铵盐，占第二位。主要用途与长碳链季铵盐相似，也是做柔软剂、抗静电剂、防锈剂等。 咪唑啉季铵盐合成工艺路线比较简单，主要是由脂肪酸及其酯和多元胺的脱水酯合、闭环合成。其实原料脂肪酸大多采用动物油脂（如牛油、猪油）中制得的加氢牛油酸，近年来也在开发有油酸制成的咪唑啉季铵盐。多元胺采用羟乙基胺，N-羟乙基乙二胺，多乙烯多胺，烷基化剂可以是硫酸二甲酯、冰醋酸、溴乙烷、苄基氯等。4、胺氧化物 氨氧化物是一种具有弱阳离子型的表面活性剂，它是采用脂肪叔胺为原料，用双氧水进行氧化而成。 氨氧化物的发泡能力强，不刺激皮肤，主要用来代替脂肪醇酰胺配制家用餐具液状洗涤剂。其与阴离子表面活性剂复配不仅能增加系统的黏度，降低系统的表面张力，起到增泡和稳泡的作用，还可以缓解阴离子表面活性剂（如AES）对皮肤的刺激性。5、间接连结型阳离子表面活性剂 由酰胺基连接的阳离子表面活性剂 这类表面活性剂的合成方法较多，有脂肪酰氯和胺的缩合，脂肪酰胺和胺的缩合，高级脂肪胺与酰氯缩合及脂肪酰胺和甲醛反应等方法。 这类表面活性剂的典型品种是Sapamine型，它是由脂肪酰氯与取代乙二胺反应生成酰胺基，再经成盐或季胺化得到产品。 由醚基连接的阳离子表面活性剂 醚基铵盐类表面活性剂主要用作柔软防水剂、消毒杀菌级、分散剂、润湿剂、乳化剂等。酰基季铵盐一般是由含醚基的具有烷化能力的烷化剂和叔胺反应合成。 其中以环氧氯丙烷连接的醚基季铵盐可用作净洗剂、润湿剂、乳化剂和分散剂。以氯化基连接的醚基季铵盐主要用作杀菌、消毒剂。高级醇氯甲基化合物与吡啶反应得到的醚基基铵盐可作为防水剂使用，商品名是Velan。 由酯基连接的阳离子表面活性剂 这类表面活性剂的合成主要是通过脂肪酸氯或脂肪酸和含有羟基的胺类反应来完成的。三、 两性表面活性剂1、 咪唑啉型两性表面活性剂 咪唑啉型两性表面活性剂品种较多，可分为羧酸衍生物、硫酸酯衍生物、磺酸衍生物和磷酸酯衍生物等，其中最常用的是在咪唑啉环上带有-羟乙基的品种，其合成反应基本上与合成咪唑啉季铵盐阳离子表面活性剂的反应类型相似，不同点在于最后季铵化时所用的烷化剂，这些烷化剂可以是氯乙酸钠、丙烯酸酯、3-氯-2-羟基丙磺酸、硫酸、磷酸酯卤化物等。咪唑啉型两性表面活性剂最突出的优点是具有极好的生物降解性能，而且能迅速完全的降解，它对皮肤和眼睛的刺激性极小，发泡性很好，因此较多的应用在化妆品助剂、香波、纺织助剂等方面。2、 甜菜碱型两性表面活性剂 天然甜菜碱是三甲胺乙内酯，最早是把结构类似于天然甜菜碱的化合物命名为甜菜碱系两性表面活性剂。3、 氨基酸型两性表面活性剂 氨基酸型两性表面活性