表面活性剂化学第1章

1、,表面活性剂化学,刘晓非,第1章 绪论 第2章 表面活性剂的作用原理 第3章 表面活性剂的功能和应用 第4章 阴离子表面活性剂 第5章 阳离子表面活性剂 第6章 两性表面活性剂 第7章 非离子表面活性剂 第8章 特殊类型的表面活性剂 第9章 表面活性剂的复配,目 录,第1章 绪论,1.1 表面活性剂的定义,表面活性剂是这样的一种物质，在加入量很少时就可以明显地降低溶剂(通常为水)的表面(或界面)张力，改变体系的界面状态，从而产生润湿、乳化、起泡、增溶及分散等一系列作用，从而达到实际应用的需要。 工业味精,1.2 表面活性剂的分类,1.2.1 按离子类型分类,非离子型表面活性剂 (脂肪醇聚氧乙烯

2、醚) 离子型表面活性剂 阴离子型表面活性剂 (十二烷基苯磺酸钠) 阳离子型表面活性剂 (苄基三甲基氯化铵) 两性表面活性剂 (十二烷基甜菜碱),脂肪醇聚氧乙烯醚,脂肪醇聚氧乙烯醚(AE)，又称为聚乙氧基化脂肪醇。是非离子表面活性剂中发展最快、用量最大的品种。这种类型的表面活性剂是用脂肪醇与环氧乙烷通过加成反应而制得的，用以下通式表示：R-O-(CH2CH2O)n-H。,用途,1.洗涤行业 作为非离子表面活性剂，起乳化，发泡、去污作用。是洗手液、洗衣液、沐浴露、洗衣粉、洗 洁精、金属清洗剂的主要活性成分。 2.纺织印染行业 作为纺织印染助剂，起乳化作用：乳化硅油 渗透剂 匀染剂 丙纶油剂 3.造

3、纸行业行业 作为脱墨剂，毛毯净洗剂，脱树脂剂。 4.其他如农药乳化剂，原油破乳剂，润滑油乳化剂等,阴离子型表面活性剂,阴离子表面活性剂英文化学术语： An-ionic surfactant. 表面活性剂的一类。在水中解离后，生成憎水性阴离子。如脂肪醇硫酸钠在水分子的包围下，即解离为ROSO2-O-和Na+两部分，带负电荷的ROSO2-O-，具有表面活性。 阴离子表面活性剂分为羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐和磷酸酯盐四大类，具有较好的去污、发泡、分散、乳化、润湿等特性。广泛用作洗涤剂、起泡剂、润湿剂、乳化剂和分散剂。产量占表面活性剂的首位。不可与阳离子表面活性剂一同使用，在水溶液中生成沉淀而失去效力。

4、,阳离子型表面活性剂,阳离子表面活性剂，是其分子溶于水发生电离后，与亲油基相连的亲水基是带正电荷的表面活性剂。亲油基一般是长碳链烃基。亲水基绝大多数为含氮原子的阳离子，少数为含硫或磷原子的阳离子。分子中的阴离子不具有表面活性，通常是单个原子或基团，如氯、溴、醋酸根离子等。阳离子表面活性剂带有正电荷，与阴离子表面活性剂所带的电荷相反，两者配合使用一般会形成沉淀，丧失表面活性。它能和非离子表面活性剂配合使用。,两性表面活性剂,两性表面活性剂，是指同时具有阴、阳两种离子性质的表面活性剂。从它的结构来看，与憎水基团相连接的既有阳离子，也有阴离子 它是一种温和性的表面活性剂。两性表面活性剂分子与单一的阴

5、离子型、阳离子型不同，在分子的一端同时存在有酸性基和碱性基。酸性基大都是羧基、磺酸基或磷酸基，碱性基则为胺基或季铵基，能与阴离子、非离子型表面活性剂混配，能耐酸、碱、盐以及碱土金属盐。 蛋黄里的卵磷脂是天然的两性表面活性剂。现在常用的人工合成两性表面活性剂，其阴离子部分大多是羧酸基，也有少数是磺酸基。其阳离子部分大多是胺盐或季胺盐。由胺盐构成阳离子部分的叫氨基酸型；由季胺盐构成阳离子部分的叫甜菜碱型。,1.2.2 按亲水基的种类分类,羧酸盐型表面活性剂 磺酸盐型表面活性剂 硫酸酯盐型表面活性剂 磷酸酯盐型表面活性剂,胺盐型表面活性剂 季铵盐型表面活性剂 鎓盐型表面活性剂,多羟基型表面活性剂 聚

6、氧乙烯型表面活性剂,阴离子型表面活性剂,阳离子型表面活性剂,非离子型表面活性剂,1.2.3 按疏水基的种类分类,直链烷基型表面活性剂 支链烷基型表面活性剂 烷基苯基型表面活性剂 烷基萘基型表面活性剂 松香衍生物型表面活性剂 高分子量聚氧丙烯基型表面活性剂 长链全氟代烷基型表面活性剂 聚硅氧烷基型表面活性剂,1.2.4 按表面活性剂的特殊性分类,碳氟表面活性剂 含硅表面活性剂 高分子表面活性剂 生物表面活性剂 冠醚型表面活性剂,1.2.5 按表面活性剂的溶解性分类,水溶性表面活性剂 油溶性表面活性剂,1.2.6 按表面活性剂的应用分类,乳化剂、洗涤剂、润湿剂、发泡剂、消泡剂、分散剂、絮凝剂、渗透

7、剂、增溶剂,1.3 表面活性剂的发展状况,表面活性剂发展于制皂工业，迄今已有6000多个品种， 年产量超过1000万吨。,阴离子型表面活性剂应用最多， 其次为非离子型表面活性剂， 阳离子和两性表面活性剂应用较少。,当今，全世界表面活性剂产量已超过1500万吨，品种逾万种。而我国表面活性剂产量由2001年的67万吨增长至2007年的360万吨。目前合成的表面活性剂近6000种。随着表面活性剂的发展和整个工业水平的提高，表面活性剂已从日常生活中的家用洗涤剂与个人护理用品，进入了国民经济各个领域，如新型材料、能源工业、环境工程、冶金、机械、电子、农业等各个领域，它是一种负载“功能型”化工材料。,表面

8、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。,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。其中合成洗涤剂的生产量从1980年的40万吨上升到1995年的230万吨，净增4.7倍，并以年平均增长率大于

9、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，其中合成洗涤剂将达到65.5万吨。,世界表面活性剂的发展呈平衡而缓慢地增长，但各地区发展很不平衡。北美和西欧主导着全球表面活性剂的发展潮流，但其市场渐趋饱和，年增长率在2%以下；亚洲和其它地区发展较快，年增长率在4%以上。目前，全世界表面活性剂产量近1000万t，市场销售额约100亿美元，其中北美所占份额最大，为39.4%，欧洲次之，占28.18%，日本第三，占18.1%，东南亚10.6%，其他地区占3.8%。在表面活性剂中，阴离子表面活性剂占主导地位，约占表面活性剂总消费量的55%，非离子表面活性剂35%，阳离子表

10、面活性剂和两性表面活性剂合占10%。其中用于家庭洗涤剂的占61%，用于个人护理占8%，用于工业及公共设施清洗占6%，用于工业加工助剂占25%,工业用表面活性剂所占比例的大小，从一个侧面反映了这个国家工业的发达程度，并为工业发展提供条件并起促进作用。 表面活性剂在发达国家工业用占整个应用的一半以上，美国离子表面活性剂工业用占64%，且以阴离子为主，家庭用占36%；西欧家庭用占43.4%，阴离子表面活性剂为主，工业应用占56.6%；日本工业应用占69.8%，以阴离子表面活性剂为主，家庭用占30.2%；我国工业用占37.3%，家庭用占62.7%。,我国表面活性剂工业现状,在表面活性剂领域，我国的研究

11、开发能力和产业化基础都还比较薄弱，与国外水平差距很大，尤其在高新技术领域差距更大，这主要表现为产品品种单一落后，生产规模小，产品配套能力差，缺少系列化产品的研究开发能力。由于产品的质量和性能不能满足许多高新技术产品的要求，缺少能够带动相关行业发展的表面活性剂及助剂的研究开发和生产能力，客观上阻碍了我国精细化工行业的健康发展。虽然我国对表面活性剂及助剂行业投入了大量的建设改造资金，但原来产品结构性缺陷仍未得到有效的改善，具体表现为产品品种少、档次低。,如非离子表面活性剂目前占主导地位的仍然是脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯酯、聚氧乙烯聚氧丙烯二醇醚等，其中许多都是国外20世纪的

12、主导产品，有些品种早已淘汰，如壬基酚聚氧乙烯醚系列产品由于不易生物降解，会造成环境污染，在民用洗涤产品中已不再使用。我国表面活性剂行业的现状从表3中可以略见一斑。目前我国液体洗涤剂和洗衣粉等行业所用的醇醚基本为引进装置生产，产品结构和技术都较落后，这一方面是由于宏观调控造成投产时间集中，使企业开工不足，造成不堪还贷重负的局面，另一方面科研开发及成果工程化能力薄弱也是一个主要因素。,80年代后期，我国阳离子表面活性剂像雨后春笋般蓬勃发展，虽然生产规模不大，但品种很多。目前全国有阳离子表面活性剂的生产企业300多家，总能力在1000kt/a以上，但实际年产量不足20kt。LAS、SES是阴离子表面

13、活性剂中产量最大的两种产品，占阴离子表面活性剂的70%以上，特别是LAS在我国的用量占表面活性剂总用量的60%以上。 我国现有78家工厂(不含5ki/a以下的企业)可生产这两种产品，总生产能力已达1000kt/a，形成了严重的供大于求的市场态势，很多工厂开工不足，造成严重亏损。,国内工业表面活性剂可生产的品种约1000种，经常生产的主要品种已达300余种。其中阴离子型为80-90种，非离子型为140-150种，阳离子型为30-40种，两性型为6-8种 在产品结构上，我国表面活性剂以阴离子和非离子为主，高档次的阳离子和两性型表面活性剂匮乏，在产量、品种和份额上都低于美国、日本等国家。,表面活性剂的消费,中国的表面活性剂工业已进入世界消费大国的行列，但绝非消费强国。目前，中国人均消费表面活性剂年消费量只有0.38kg，仅仅是世界平均消费水平（1.71kg）的22%，而目前美国人均年消费量为15.2kg，日本为10.0kg，德国为14.9kg。,我国表面活性剂的应用,国内表面活性剂的应用领域很广阔，主要用在纺织、石油、化肥农药、轻工及建材等行业。纺织工业是我国工业表面活性剂应用最为广阔的领域，所用的品种已超过200种，其中纺织印染助剂，国内自给率可达80%。,据不完全统计，我国有15大类