《新型表面活性剂》PPT课件

1、表面活性剂,1.1阳离子Gemini表面活性剂（QASCn-Cn）,1.1.1合成原料以脂肪胺、三聚氯氰、乙二胺、N,N二甲基1,3丙二胺和氯化苄为原料合成了三种不同碳链长度（n=6、8、12）的阳离子Gemini表面活性剂（QASCn-2-Cn）分子结构以脂肪胺、三聚氯氰、乙二胺、N,N二甲基1,3丙二胺和氯化苄为原料合成了三种不同碳链长度（n=6、8、12）的阳离子Gemini表面活性剂（QASCn-2-Cn）1.1.2分子结构,1阳离子表面活性剂,1.1.3合成路线三聚氯氰作为一种有机中间体在农药、染料等领域有着广泛的应用，分子中的三个氯原子具有较高的反应活性，可以与羟基、氨基等含活泼氢

2、化合物发生反应。而且通过调节反应温度和pH值可以控制三个氯原子的反应程度，实现逐步取代，通过三聚氰胺这一特性将三聚氯氢和长碳链脂肪胺反应制备单疏水链段，然后再与乙二胺反应制备Gemini疏水链段，最后再与N,N-二甲基-1,3-丙二胺和苄基氯反应制得阳离子Gemini表面活性剂。,1.1.4应用领域和性能Gemini表面活性剂是指一类分子中含有两个或两个以上亲水亲油基团的表面活性剂。从分子结构上看，Gemini表面活性剂相似于两个单链表面活性剂的聚结，故又称为“二聚表面活性剂”或“孪连型表面活性剂”。与传统表面活性剂相比，Gemini表面活性剂具有优良的水溶性、润湿性、钙皂分散性和更低的临界胶

3、束浓度。阳离子Gemini表面活性剂作为双子表面活性剂的重要组成之一，目前主要是含氮型双季铵盐型的Gemini表面活性剂，因其卓越的吸附性能，独特的聚集行为和特殊的聚集体结构，引起了科研工作者的广泛关注。随着疏水碳链长度的增长，对应产物的CMC逐渐降低，说明随着碳链长度的增长，表面活性剂的疏水作用增加，更易在溶液中形成胶束。由于QASCn-2-Cn中N原子的三角锥型结构，导致两条疏水链不平行，这就使分子间两条疏水链之间的相互作用增强，导致其在界面层形成一层膜。,1.2全氟丁基阳离子表面活性剂的合成与表面性能1.2.1合成原料全氟丁基磺酰氟与N，N二甲基1，3丙二胺为原料，合成全氟丁基磺酰胺，再

4、与烷基二溴季铵盐化，成功得到了4种全氟丁基型阳离子表面活性剂。1.2.2合成路线,以短碳链的全氟丁基磺酰氟为原料，与N，N二甲基1，3丙二胺反应得到全氟丁基磺酰胺，再与烷基二溴季铵盐化，得到双子型阳离子表面活性剂。其合成工艺如下:,1.2.3应用领域和性能：这种表面活性剂具有高表面活性、高化学稳定性、高热稳定性、既憎水又憎油，适用于强酸性环境并且不易受盐度环境的干扰，加盐还能明显改善表面活性剂的性能、降低该表面活性剂的CMC。该氟表面活性剂由于氟碳链短，可避免其对环境的有害影响，从而作为全氟辛基磺酸或全氟辛酸类衍生氟表面活性剂的替代品。这种物质由于碳氟链短但是表面活性高，所以符合当今氟表面活性

5、剂的发展方向。,1.3.1合成原料以价廉易得的甲胺盐酸盐和溴代烷（1，3二溴丙烷，1，4-二溴丁烷和1，6一二溴己烷）为原料，采用分步法成功制得一系列三个头基和三条疏水尾基三聚季铵盐阳离子表面活性剂12-n-12-n-123Br(n=3，4，6)。1.3.2合成路线（1）N-甲基十二胺(RNHMe)的合成在三颈烧瓶中加入甲胺盐酸盐33.5g(500mmoL)，按n(甲胺盐酸盐)：n(Na0H)=2：1加入NaOH，异丙醇200mL，搅拌下回流反应，析出大量胺后开始滴加n-溴代十二烷n(甲胺盐酸盐)：n(n一溴代十二烷)=1：5-1：8，滴毕，回流反应15h18h。蒸除异丙醇，冷却至室温，搅拌下

6、用5molL。1NaOH溶液中和至白色沉淀完全消失；分液，水相用二氯乙烷(3-620mL)萃取，合并有机相，用无水MgSO4。干燥，旋干溶剂，减压蒸馏收集馏分得无色油状液体RNHMe。,1.3.三聚阳离子表面活性剂的合成,(2)溴代烷基十二烷基二甲基溴化铵(12-n-Br)的合成在三颈烧瓶中加入RNMe210.6g(50mm0L)，乙腈60mL，N2保护，搅拌下于35一45滴加l，3一二溴丙烷304g(15mmoL，约1.5h)，回流反应15h-18h。冷却，蒸除溶剂，用乙醚(或丙酮)沉淀，过滤，滤饼干燥得白色粉末溴代丙基十二烷基二甲基溴化铵(12-3-Br)。用类似方法合成白色粉末溴代丁基十

7、二烷基二甲基溴化铵(12-4-Br)和溴代己基十二烷基二甲基溴化铵(12-6-Br)。(3)12-n-12-n-123Br的合成三颈烧瓶中加入RNHMe2.0g(10mmmoL)，异丙醇20mL，NaOH(或Na2C03)10nunol，N2保护，回流状态下边搅拌边滴加12-n-Br8.7g(21mmoL)的异丙醇(20mL)溶液(约2h-3h)，回流反应3d。冷却，蒸除溶剂，用丙酮沉淀，过滤，滤饼用热丙酮洗涤两次，干燥得白色粉末12-n-12-n-123Br。,三聚阳离子表面活性剂12-n-12-n-123Br(n=3，4，6)d的合成方程式,1.3.3应用领域及性能同双子(二聚)表面活性剂

8、相比，三聚表面活性剂具有更加优异的性能(1)更高的表面活性；(2)更低的临界胶束浓度(CMC)；(3)更低的Kraffle点；(4)与其它表面活性剂具有更好的配伍性能，能产生更好的协同效应；(5)具有良好的钙皂分散性能；(6)具有更好的润湿性能等。但是三聚表面活性剂的合成较为困难，且操作繁琐，耗时较长，收率很低。,2阴离子表面活性剂,2.1高级脂肪酸盐系肥皂类，通式：(RCOO-)nMn，如硬脂酸钠、镁等。分类：一价金属皂(钾、钠皂)；二价或多价皂(铅、钙、铝皂)；有机胺皂(三乙醇胺皂)。性质：具有良好的乳化能力，易被酸及多价盐破坏，电解质使之盐析。应用：具有一定的刺激性，只供外用。,这类表面

9、活性剂起表面活性作用的部分是阴离子。,2.2硫酸化物：通式：ROSO3-M+硫酸化油,高级脂肪醇硫酸酯类。分类：硫酸化油，如硫酸化蓖麻油，俗称土耳其红油；高级脂肪醇硫酸酯，如十二烷基硫酸钠（SDS），又称月桂醇硫酸钠（SLS）。性质：可与水混溶，为无刺激的去污剂和润湿剂；乳化性很强，稳定、耐酸、钙，易与一些高分子阳离子药物发生作用产生沉淀。应用：代替肥皂洗涤皮肤；有一定刺激性，用于外用软膏的乳化剂。,2.3.磺酸化物：通式：脂肪族磺酸化物RSO3-M+和烷基芳基磺酸化物RC6H5SO3M分类：脂肪族磺酸化物，如二辛基琥珀酸磺酸钠（阿洛索-OT）、二己基琥珀酸磺酸钠；烷基芳基磺酸化物，如十二烷基

10、苯磺酸钠（常用洗涤剂）；胆酸盐，如牛磺胆酸钠、甘胆酸钠。性质：水溶性及耐酸、耐钙、镁盐性比硫酸化物差，但不易水解。应用：用作胃肠脂肪的乳化剂和单脂肪酸甘油酸的增溶剂；较好的洗涤剂。,十二烷基苯磺酸钠分子结构：制备方法：由直链烷基苯（LAB）用三氧化硫或发烟硫酸磺化生成烷基磺酸，再中和制成。应用领域与性能：烷基苯磺酸钠是中性的，对水硬度较敏感，不易氧化，起泡力强，去污力高，易与各种助剂复配，成本较低，合成工艺成熟，应用领域广泛，是非常出色的阴离子表面活性剂。,3两性表面活性剂,3.1去氢枞酸甜菜碱类两性表面活性剂松香是自然界极其丰富的可再生的林产化工资源，以从岐化松香中提取的去氢枞酸为原料，合成

11、了N-(3-去氢枞酰氧基-2-羟基)丙基-N，N-二甲基羧甲基甜菜碱和N-(3-去氢枞酰氧基-2-羟幕)丙摹-N，N-二甲基(2-羟基)磺丙基甜菜碱这两种甜菜碱类两性表面活性剂在相当宽的pH值范围内均有良好的表面活性，同时具有复配性好、毒性低、刺激小、生物降解度高等优点。,合成路线,3.2新型咪唑啉型两性表面活性剂,该表面活性剂是一种新型的咪唑啉两性表面活性剂，其原料易得，合成工艺简单，操作方便。由测试结果可看出，该表面活性剂具有较高的表面活性和较好的润湿能力，是一种性能良好的水溶性表面活性剂。把制得的该表面活性剂用于皮革加脂剂中，可使皮革丰满、柔软，初步显示出其良好的应用性能，但还有待进一步

12、开发研究。,合成路线,4非离子表面活性剂,4.1烷基多苷型非离子表面活性剂（APG）APG有许多卓越的性能,除具有优良的表面活性、泡沫力、润湿力、洗涤力等众所周知的功能特性外,它还具有优良的温和性和高度的生物降解性。APG有保护皮肤和头发的作用,主要用于个人护理用品配方中,如香波、浴液和头发调理剂等。APG的性能也适合配制硬表面清洗剂和洗衣用洗涤剂。C12-C14烷基多苷在一些特殊配方,特别是微乳状液中作乳化剂,C16-C18APG与脂肪醇掺和在O/W乳化体中有自乳化作用。APG有很好的润湿和渗透性质,它是非离子表面活性剂,对高浓度电解质不敏感,并且APG与聚氧乙烯型非离子表面活性剂不同的是它没有浊点,因此适合农业应用。,4.2N-烷酰基-N-甲基葡萄糖胺(MeGA),N-烷酰基-N-甲基葡萄糖胺有极好的表面活性,可用于重垢液体洗涤剂中代替LAS和AE,MeGA与AES复配使用有非常好的效果。,MeGA-12的合成分成两步进行。第一步是甲胺与葡萄糖的醛基进行还原性烷基化反应。该反应也可用由谷物淀粉得到的葡萄糖浆代替葡萄糖,用阮莱镍作催化剂进行氢化反应。第二步反应是仲胺基多元醇与月桂酸甲酯进行酰化反应,将副产物甲醇不断蒸出,生成五羟基酰胺,如图所示。,4.3固醇衍生类非离子表面活性剂,植物固醇具有消炎和止痒两种功效。因