《表面活性剂生产技术》PPT-项目1(第一章)

《精细化学品生产技术（四）》

——“表面活性剂生产技术”

课程基本概况教材名称：《表面活性剂》（教育部高职高专规划教材）参考书目：

[1]王培义,徐宝财,王军.表面活性剂——合成•性能•应用[M].北京：化学工业出版社，2007；[2]王世荣,李祥高,刘东志.表面活性剂制备技术与分析测试[M].北京：化学工业出版社，2006；[3]强亮生,王慎敏.精细化工综合实验[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，2004课程基本概况理论课时间和地点：时间：周一上午3,4节（单周）和周三上午1,2节

地点：5-503和5-307实验课时间和地点：时间：待定

地点：精细化工实训中心（行践楼二楼、三楼）上课时数：46（1～3，7~18周）（4~6周生产实习）课程性质：考试（第19周）一、贯穿项目提出贯穿项目：格润牌餐具洗涤剂的生产南京新世纪精细化学品公司需要完成格润牌餐具洗涤剂系列新产品的配制。工作任务：（1）手洗餐具洗涤剂的配制（2）机洗餐具洗涤剂的配制一、贯穿项目提出技术方案1（参考）：手洗餐具洗涤剂配方

序号原料比例（质量分数/%）备注1十二烷基苯磺酸钠16购买2脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠5购买3十二烷基二甲基甜菜碱6自制4十二烷基二甲基苄基氯化铵3自制5乙二胺四乙酸0.1购买6苯甲酸（钠）0.5购买7氯化钠1.0购买8香精适量购买9硫酸适量购买10去离子水/蒸馏水加至100购买一、贯穿项目提出技术方案2（参考）：机洗餐具洗涤剂配方

序号原料比例（质量分数/%）备注1十二烷基硫酸钠12自制2月桂醇聚氧乙烯醚8自制3脂肪酸烷醇酰胺6购买4十二烷基二甲基苄基氯化铵3自制5乙二胺四乙酸0.1购买6乙醇0.2购买7甲醛0.2购买8香精适量购买9硫酸适量购买10去离子水/蒸馏水加至100购买二、贯穿项目分析问题1：什么是餐具洗涤剂？餐具洗涤剂目前主要有哪些品牌？——餐具洗涤剂又叫洗洁精，是无色或淡黄色透明液体，主要用于洗涤各种器具及食品上的污垢，通常去除油性污垢效果好。——目前常用品牌有多种：

二、贯穿项目分析问题2：餐具洗涤剂中常含有哪些组分？这些组分各起到什么作用？其中洗涤去污的主要成分是什么？——餐具洗涤剂由溶剂、表面活性剂和助剂组成。1）最常用的溶剂是水；2）餐具洗涤剂中通常加入多种表面活性剂，它们不同的作用特点构成了洗涤剂的优良性能；3）常用的助剂有香精、防腐剂、稳定剂、增稠剂、PH值调节剂等，它们赋予了洗涤剂的更为全面的优良品质。

二、贯穿项目分析问题3：什么是表面活性剂？（绪论）——表面活性剂：是指“在溶剂中加入很少量即能显著降低溶剂表面张力，改变体系界面状态的物质”。P1

——表面是指凝聚体与气体之间的接触面；界面是物质相与相之间的分界面。P1

——表面张力：是指作用于液体表面单位长度上使表面收缩的力，亦即引起液体表面自动收缩的力（N/m）。P1（图0-1）二、贯穿项目分析二、贯穿项目分析表面活性：若一种物质（A）能降低另一种物质（B）的表面张力，就说A对B有表面活性。P2（图0-2）表面活性剂：以较低的浓度就能显著降低溶剂的表面张力的物质。P2二、贯穿项目分析问题4：表面活性剂的分子结构有何特点？——表面活性剂分子具有“两亲性结构”（双亲性结构），是两亲化合物。分子一端是亲水基，它通常为带电的离子基团或不带点的极性基团，具有亲水性；另一端为疏水基（亦称憎水基、亲油基），它通常为长链烃基结构，具有疏水性。P3（图0-3）二、贯穿项目分析问题5：表面活性剂为何能降低溶剂的表面张力？——表面活性剂有两个最基本的功能：界面吸附和分子自聚。其中，界面吸附使得表面活性剂分子在溶剂表面定向排列成单分子膜，使接近表面的溶剂分子受力发生变化，溶剂表面自动向内部收缩的表面张力显著降低。

P3（插图）二、贯穿项目分析问题6：表面活性剂分子有哪些类型？1、按亲水基分类：阴离子型、阳离子型、两性离子型、非离子型、混合型表面活性剂五大类。P3-4，（图0-4）离子型非离子型阳离子型阴离子型两性型表面活性剂二、贯穿项目分析（1）阴离子型：溶于水后，亲水基（极性基）带负电。①

羧酸盐RCOO－

例如：肥皂中的表面活性成分硬脂酸钠等②磺酸盐R-SO3－

例如：洗衣粉中的十二烷基苯磺酸钠(ABS)等③硫酸酯盐R-OSO3－

④

磷酸酯盐R-OPO32－二、贯穿项目分析（2）阳离子型：溶于水后，亲水基（极性基）带正电。具有易吸附于一般固体表面及杀菌性两个特点①伯胺盐

R-NH3＋

②季铵盐

CH3|例如C16H33-N+-CH3Br－

|CH3十六烷基溴化铵(俗称1631)③烷基吡啶盐例如C12H25(NC5H5)+

季胺盐水溶液具有强杀菌性，常用作消毒、杀菌剂二、贯穿项目分析（3）两性型：溶于水后，分子中有两个亲水基，一个带正电，一个带负电。带正电的通常是氨基和季铵基，带负电的主要是羧基和磺酸基。①氨基酸型R-NH2CH2-CH2COO－

洗涤性能良好，常作为特殊洗涤剂②甜菜碱型

CH3

R-N+-CH2COO-CH3

去污力强，对纤维有保护作用③卵磷脂类属天然表面活性剂，常用作食品添加剂二、贯穿项目分析（4）非离子型：溶于水后，分子不离解成离子，亲水基（极性基）不带电。亲水基多为聚氧乙烯基构成，由所含氧乙烯基数目控制其亲水性。①脂肪醇聚氧乙烯醚R-O-(CH2CH2O)nH

俗称平平加系列，具良好湿润性能②烷基酚聚氧乙烯醚R-(C6H4)-O(C2H4O)nH

俗称OP系列，化学性质稳定，抗氧化性能强③聚氧乙烯烷基酰胺R-CONH(C2H4O)nH 常用作起泡剂、增粘剂

④多元醇型具有低毒的特点，广泛用于医药工业、食品工业以及生化实验二、贯穿项目分析（5）混合型：溶于水后，分子中有两种亲水基，一个带电，一个不带电。

如：醇醚硫酸盐R(C2H4O)nSO4Na二、贯穿项目分析2、按疏水基分类（P4）（1）碳氢类：疏水基为碳氢基团（2）氟类：疏水基为全氟化或部分氟化的碳氟链（3）硅类：疏水基为硅烷基链或硅氧烷基链（4）聚氧丙烯类3、其他分类方法（P4）（1）按应用功能分：分为乳化剂、洗涤剂、起泡剂、润湿剂、分散剂、铺展剂、渗透剂、加溶剂等。（2）按溶解特性分：水溶性的和油溶性的。（3）按分子量大小分：低分子的和高分子的二、贯穿项目分析问题7：表面活性剂有何应用？P5-10——表0-1我国表面活性剂产量统计——表0-2我国表面活性剂品种数量统计——表0-3表面活性剂的应用表面活性剂广泛应用于洗涤剂、纺织、食品、皮革、造纸、塑料、橡胶、农药、冶金、矿业、医药、建筑、化妆品等工业。素有“工业味精”之美称。作业一、餐具洗涤剂中常含有哪些组分？二、关于表面活性剂P10:1-51、什么是表面和表面张力？2、什么是表面活性？3、什么是表面活性剂？4、表面活性剂的分子结构有何特点？5、表面活性剂分为哪些类型？二、贯穿项目分析问题8：表面活性剂有哪些功能作用？（第一章）表面活性剂在溶液中的状态溶液性质的突变性：较低浓度时，表面活性剂溶液的表面张力随其浓度的增加而显著降低，但当浓度增加到一定值时，表面张力几乎不再随浓度的增加而降低。P11（图1-1）表面活性剂在溶液中的状态临界溶解温度（克拉夫特点）：离子型表面活性剂在水中的溶解度随温度的上升逐渐增加，当达到某一特定温度时，溶解度急剧陡升，该温度称为临界溶解温度（Krafftpoint），以Tk表示。P12（表1-1一些离子型表面活性剂的克拉夫特点）表面活性剂在溶液中的状态表面活性剂的浊点：非离子表面活性剂在水中的溶解度随温度上升而降低，当升至某一温度，溶液出现浑浊，经放置或离心可得到富胶团和贫胶团两个液相，这个温度称为该表面活性剂的浊点（Tp）。P12可逆性——冷却后恢复均相。（表1-2一些非离子表面活性剂的浊点）出现浊点的原因：非离子表面活性剂通过它的极性基与水形成氢键，而温度的升高不利于氢键的形成；当温度升高到一定程度，非离子表面活性剂与水的结合减弱，水溶性降低，溶液出现浑浊。表面活性剂在溶液中的状态临界胶团（束）浓度

(CMC)P12(CriticalMicelleConcentration)

在表面张力对浓度绘制的曲线上会出现转折。继续增加活性剂浓度，表面张力不再降低。(图1-2）表面活性剂溶液中开始形成胶团的最低浓度称为临界胶团浓度（临界胶束浓度）。CMC表1-3一些表面活性剂的临界胶团浓度（水溶液）P13表面活性剂在溶液中的状态图1-3表面活性剂浓度变化和表面活性剂活动情况的关系（a）极稀溶液，表面张力下降不多（b）稀溶液，表面张力急剧下降，形成小胶团（c）饱和吸附溶液，表面张力降至最低，形成球状胶团（CMC）（d）浓溶液，表面张力几乎不再下降，胶团数和聚集数增多胶团（束）的结构、大小和形状离子型表面活性剂胶团：包括内核和外层（与扩散层构成扩散双电层），带电。P16非离子型表面活性剂胶团：包括内核和外层（无扩散双电层），不带电。胶团（束）的结构、大小和形状胶团的聚集数n：缔合成一个胶团粒子的表面活性剂分子或离子的平均数目。它用来衡量胶团的大小。（表1-4一些表面活性剂的胶团聚集数）P17胶团（束）的结构、大小和形状P18表面活性剂液晶表面活性剂液晶：含有水合物的表面活性剂结晶。它具有晶体和流体的性质。P18-19三种溶致液晶：层状胶团叠合而成长棒状胶团平行排列而成椭球形或短棒状胶团立方点阵排列而成表面活性剂的润湿作用（P19）润湿作用：指固体表面上的一种流体（如空气）被另一种与之不相混溶的流体（如水或水溶液）所取代的过程。润湿剂：广义上指能增强水或水溶液取代固体表面空气能力的物质。三类润湿过程：接触润湿（沾湿）浸入润湿（浸湿）铺展润湿（铺展）表面活性剂的润湿作用沾湿：沾湿指液体与固体接触，变液-气界面和固-气界面为固-液界面的过程。（图1-7）Wa越大，固-液结合越牢。Wa