精细化工工第三章-表面活性剂

1、第三章 表面活性剂,3.1 概述 3.2 阴离子表面活性剂 3.3 阳离子表面活性剂 3.4 两性离子表面活性剂 3.5 非离子表面活性剂,3.1 概述,一、表面活性剂的定义及基本性质 1、定义：能大幅度降低体系表面张力的物质叫表面活性剂。 表面张力作用于液体表面单位长度上使表面收缩的力。,表面活性剂具有双亲结构，分子由亲水基和亲油基组成。亲油基一般为长链烃基，亲水基种类繁多，如羧酸盐、硫酸盐、磺酸盐、磷酸盐、季铵盐。,2、基本性质 表面活性剂的结构：,表面活性剂的基本性质： 1）表面定向：表面活性剂溶液较稀时，其分子在溶液表面形成定向排列。 2）形成胶束：随表面活性剂浓度提高，溶液中开始形成

2、胶束。 3）临界胶束浓度：指表面活性剂形成胶束的最低浓度。 4）多功能性：发泡、分散、乳化、润湿、去污、杀菌等。,临界胶束浓度时溶液性能的变化,表面活性剂的临界胶束浓度一般在0.02-0.04%左右，使用表面活性剂时，其浓度要大于临界胶束浓度，否则，其性能不能充分发挥。,1、阴离子表面活性剂主要有四大类：,羧酸盐型 R-COONa 硫酸酯盐型 R-OSO3Na 磺酸盐型 R-SO3Na 磷酸酯盐型 R-OPO3Na,2、阳离子表面活性剂,二、表面活性剂的分类,3、两性表面活性剂 在水溶液中呈两性状态，随介质不同显示不同活性，主要有：,氨基酸型： R-NHCH2CH2COOH 甜菜碱型 ： RN

3、+(CH3)2CH2COO-,4、非离子表面活性剂 在水中不会离解成离子，因分子中的氧与水形成氢键而溶于水中。主要有：,聚乙二醇型： R-O(CH2CH2O)nH 多元醇型： R-COOCH2C(CH2OH)3,HLB是表示表面活性剂的亲水性、疏水性好坏的指标。 HLB值越大，亲水性越强；HLB值越小，亲油性越强。,三、表面活性剂的物化性质1、亲水亲油平衡值HLB及其实用意义,表面活性剂的HLB有两种较为简单的表示方法: 表面活性剂的亲水性亲水基的亲水性憎水基的憎水性 表面活性剂的亲水性亲水基的亲水性/憎水基的憎水性 前一种方法属差值法， 而后一种方法属比值法。,差值法：HLB值的计算公式：

4、HLB=7+（亲水基的HLB）+（亲油基的HLB）,一些基团的 HLB 值(戴维斯法),比值法可由以下公式计算：,MB为亲水基部分的相对分子质量；M为表面活性剂的相对分子质量。,这一计算方法最早用于聚乙二醇型和多元醇型的非离子型表面活性剂的 HLB 值。石蜡完全没有亲水基，其 HLB 值为0，而完全为亲水基的聚乙二醇的 HLB 值为20，故非离子型表面活性剂的 HLB 值介于 020 之间。,HLB值能指出每一种活性剂的大致适用于何种用途，故具有一定的实际意义，下列表举 HLB 值与其适应性的数据以供参考。,HLB与用途形态的关系,2、胶束与胶束量,胶束量表面活性剂分子量缔合度 其中：胶束量构

5、成一个胶束的分子量； 缔合度缔合成一个胶束的分子个数,3、表面活性剂的溶解性与温度的关系,（1）克拉夫特点 对离子型表面活性剂，溶解度随温度升高而增大达到某一温度时溶解度突然增大，这个突变点的温度叫克拉夫特点。,（2）浊点： 对聚乙二醇型非离子表面活性剂，其亲水性依赖于氢键的作用，温度升高，氢键减弱，外观由透明变浑浊。这一开始变混浊的温度的叫浊点。 克拉夫特点是离子型表面活性剂使用的下限温度，浊点是非离子型表面活性剂使用的上限温度。,思考题: 1、表面活性剂主要有哪些类别？分别写出其结构式说明。 2、表面活性剂的基本性质有哪些？ 3、什么是克拉夫特点、浊点？,将油脂和碱液放入皂化釜，加热煮沸进

6、行皂化反应，皂化后转入盐析池，加入食盐以降低脂肪酸钠在水中的溶解度，使之与含甘油的水相分离。,3.2 阴离子表面活性剂,肥皂作为洗涤剂的特点：无毒、安全有效； 缺点： （1）在冷水中溶解度差，在酸性介质中会生成不溶性的脂肪酸； （2）不耐硬水，在硬水中会形成不溶性的金属皂，如：RCOOCa、RCOOMg，它们无去污能力，且会沉积在衣服上使 衣服变黄。,原料脂肪酸来自于油脂水解产物或一些低品质油脂，此法生产的皂质量比前法好且稳定。,二、N-酰基氨基羧酸盐,为了克服肥皂不耐硬水的缺点，开发了一批以脂肪酸为疏水基，通过各种桥接成份与羧基连接的羧酸盐型表面活性剂，该类产品由蛋白质水解产物氨基酸和脂肪酰

7、氯反应制得，作为表面活性剂的重点产品有：,N-酰基多缩氨基酸钠,1、N-酰基谷氨酸钠：,其水溶液的PH值为5-6.5，刺激性极低，耐硬水性好，常用于高档皮肤、毛发及婴幼儿洗护产品中。,2、 N-酰基多缩氨基酸钠（雷米邦A） 具有很好的钙皂分散力、去污力及乳化能力，大都用作纺织印染工业的洗净剂、乳化剂。适于于洗涤羊毛，也可用于化妆品中。,谷氨酸,三、聚醚羧酸盐 R(OCH2CH2)nOCH2COONa，是聚乙二醇型非离子表面活性剂进行阴离子化后的产品，主要用作润湿剂、钙皂分散剂及化妆品中。,以高级醇聚氧乙烯醚非离子表面活性剂为原料，与氯乙酸钠反应或丙烯酸钠反应，均可制得这种产品。,思考题 4、写

8、出油脂皂化生产肥皂的反应式，肥皂作为洗涤剂使用有哪些优、缺点？,高级醇及其它含-OH的化合物均可硫酸化生成硫酸酯。含双键的烯烃也可硫酸化生成硫酸酯，经中和后得到各种硫酸酯盐型表面活性剂。,3.2.2 硫酸酯盐型阴离子表面活性剂,（3）热稳定性较差，在强碱或强酸介质中易于水解； （4）不同的碳链长度其产品性能有差异。,工艺路线：由原料醇的制备、硫酸化及中和三个工序。,1、原料高级醇的制备,（1）齐格勒法制备高级醇： A、三乙基铝的制备,一、高级醇硫酸酯盐（FAS）特点：,（1）具有良好的洗净力、乳化力，泡沫丰富，易于生物降解。 （2）在硬水中不产生沉淀；,C、高级三烷基铝氧化得醇化铝,D、醇化铝

9、水解得高碳醇,B、链增长反应生成高级三烷基铝,（2）羰基合成法制高级醇 烯烃、H2和CO在Co催化剂存在下高温、高压下进行羰基合成生成醛、醛加氢还原为高级醇。,此法制得的是直链和支链伯醇的混合物。,（3）液蜡氧化制仲醇 液蜡主要由正构烷烃构成，用硼酸、硼酸酐或氧化硼进行C6-C20正构烷烃的氧化，得到C11-C15的仲醇。,2、高级醇的硫酸化 硫酸化试剂：工业上一般采用SO3、H2SO4、发烟硫酸、氨基磺酸，实验室多采用氯磺酸。,此硫酸化反应热效应很大，放出的热量需及时移走，否则会生成许多副产物，采用降膜式硫酸化反应器；为防反应过于激烈，一般要用空气把SO3稀释到3-5%。其工艺流程见磺化章节

10、。,（1）SO3硫酸化工艺,因副反应随T的升高而加快，可通过物料循环降低反应温度或快速移去反应生成的HCl来抑制。,雾化法连续硫酸化流程：,原料高级醇和氯磺酸配比1：1.02，循环比1：100，反应生成的HCL由水流泵抽出，反应热由石墨冷却器移走。,（3）氨基磺酸硫酸化工艺 氨基磺酸是一种温和的硫酸化剂，副反应少，由于价格较贵，其应用受到限制。其反应：,3、高级醇硫酸酯的中和,高级醇硫酸酯不稳定，在酸性条件下高温易水解，硫酸化后要立即中和，可采用间歇中和也可连续中和，其连续中和流程：,二、醇醚硫酸酯盐 醇醚硫酸酯盐具有优良的抗硬水性和生物降解性，其它各种性能与高级醇硫酸酯盐相近。,中和泵的作用

11、:（1）循环大量被中和的物料； （ 2）使硫酸酯和NaOH均匀混合。,三、醇和醇醚硫酸酯盐的应用： 1、化妆品及民用洗涤剂 （1）洗发香波（常用十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、两性离子表面活性剂。） （2）餐具洗涤剂（如醇醚硫酸酯盐、烷基硫酸酯盐） 2、医药制剂： 具有杀菌作用的十二烷基硫酸钠应用较广。,思考题： 5、高级醇的硫酸化工艺主要有几种？画出雾化法连续硫酸化的流程示意图，并说明各设备的作用。 6、醇醚硫酸酯盐和高级醇硫酸酯盐比较有什么特点？写出醇醚硫酸酯盐的制备反应。 7、醇醚硫酸酯盐和高级醇硫酸酯盐的主要用途有哪些？,3.2.3 磺酸盐型阴离子表面活性剂 主要有烷基苯磺酸盐、烷基

12、磺酸盐、-烯烃磺酸盐。,一、烷基苯磺酸盐（LAS） 烷基苯磺酸盐的生产路线有多条，如下图示：,1、烷基苯的制备 （1）烷基化剂的制备 烷基化剂可以用正构烷烃、 -烯烃和四聚丙烯，现在工业上主要是以煤油中提取的正构烷烃作烷基化剂。 从煤油中提取正构烷烃的方法有两种：,生产过程可分为三部分： 烷基苯的制备 烷基苯的磺化 烷基苯磺酸的中和。,A、尿素络合法 机理：尿素能与含6个C以上的正构烷烃络合为六面体结晶，形成直径为0.55nm、内壁为六方晶格的孔道，只有小于0.55nm的正构烷烃能被吸附进入晶格中，从而与其它烃类分离。,B、分子筛提蜡法 选用5A分子筛， 5A分子筛的孔径为0.5-0.55nm

13、，它只能吸附正构烷烃，不能吸附尺寸较大的非正构烷烃。,（2）烷基苯的制备 正构烷烃可通过氯化法和脱氢法制得烷基苯。, 氯化法：,B、烷基化反应：,副反应：,氯化法的工艺流程：,C、分离净制 为分层分离过程，烷基化产物中含有苯、乙苯、多乙苯、烷烃及AICI3的络合物，其中AICI3的络合物不溶于烃化液，因其密度较烃化液大而沉于下层从而与上层的烃化液分层分离。,D、脱苯 利用蒸馏将烃化液中的苯蒸出返回反应器循环使用。,E、分馏 利用精馏分离出轻组分烷烃和重组分多烷基苯。 F、精制 除去茚满、萘满等不饱和杂质，避免产品着色和异味。, 脱氢法 此法生产的烷基苯质量比氯化法好，且不存在使用氯气及副产盐酸

14、的问题。其工艺流程如下：,A、加氢精制 煤油经选择性加氢精制，除去所含的S、N、O、双键、金属、卤素、芳烃等杂质。,B、分子筛提蜡： 利用5A分子筛吸附从煤油中提取出正构烷烃。,D、烷基化 采用HF为催化剂进行烷基化，特点：HF对烃类有一定的溶解度，它既是催化剂又是溶剂，不易引起副反应，缺点：HF价贵，腐蚀性强。 E、精馏：回收未反应的苯和烷烃循环使用，得到纯度高的烷基苯。,C、烷烃脱氢： 烷烃脱氢制取烯烃。,各种常见的磺化剂,（3）烷基苯的磺化, 磺化反应的基本规律,主反应：,SO3是一种极强的磺化剂，反应剧烈，放热量很大，且SO3在磺化中易氧化分解，故需用惰性气体对SO3进行稀释，且需有专

15、门措施移走反应热。,副反应：A、生成砜,用浓硫酸作磺化剂时，反应生成水，为使反应顺利进行需将水不断除去；用烟酸作磺化剂，反应易控制，但生成硫酸与磺酸的混酸，后处理麻烦。,反应温度过高或反应时间过长时易生成砜，砜无表面活性。,B、生成砜酐 以SO3为磺化剂，当SO3过量或温度过高时都易生成砜酐。,中和前需加水以水解磺酸酐，以防产生泛酸现象。,C、生成多磺酸 使用强氧化剂且磺化时间过长时，会出现过磺化生成多磺酸。,D、氧化副反应 SO3、发烟硫酸和硫酸都具有氧化作用，苯环被氧化生成醌，会影响产品色泽。, 用发烟硫酸磺化工艺 包括磺化和烷基苯磺酸的后处理两个工序。,A、磺化： 烷基苯和发烟硫酸从高位

16、槽按1：1.1-1.2（W）的配比进入磺化反应泵，进入后被高速叶轮分散，烷基苯和发烟硫酸充分混合完成反应，反应热由经冷却器的循环混酸带走。,老化器的作用： 将物料在老化器内停留一段时间，以使未磺化的烷基苯完成磺化。,B、烷基苯磺酸的后处理（分酸） 由于磺化反应生成硫酸，故中和前必须先分酸。 分酸目的：减少中和时的耗碱量，通过分酸部分杂质随酸带出，从而改善了单体色泽。 分酸原理： 磺化后的混酸中所含硫酸的浓度为98%，它与烷基苯磺酸的互溶度较大无法分离，加水后，硫酸比烷基苯磺酸更易溶于水，当硫酸浓度稀释至76-78%时，两者互溶度最小，可分层分离。, 用SO3磺化工艺,流程中采用膜式反应器，其结

17、构：,特点：A、不生成水，无大量废酸；B、磺化能力强，反应快；C、成本低；D、产品质量高，杂质少。,（4）烷基苯磺酸的中和,原理：,流程有主浴式外循环连续中和和主浴式内循环连续中和两种。 主浴式外循环连续中和：, 主浴式内循环连续中和,（5）烷基苯磺酸盐的应用 民用洗涤剂 烷基苯磺酸盐几乎在所有的洗涤剂中都可采用。如洗衣粉、 餐洗剂、炉灶清洁剂、地毯清洁剂等。 工业用表面活性剂 可用作VC、苯乙烯等乳液聚合的乳化剂；发泡剂、纺织用抗静电剂、工业用清洗剂等。 农业应用 可用作化肥的防结块剂、农药配制中的乳化剂。,思考题： 8、从煤油中提取正构烷烃有哪两种方法？简述其原理。 9、画出由正构烷烃制备

18、烷基苯的流程方框图(氯化法、脱氢法)，说明各工序的原理和作用。 10、写出烷基苯磺化过程的主副反应。 11、用发烟硫酸磺化后为什么要分酸？分酸原理是什么？ 12、设计一条以煤油为起始原料制备烷基苯磺酸钠的工艺路线，用方框图表示，并写出各步骤的原理及主要反应。,二、烷基磺酸盐（SAS）,常用的生产方法有磺氯化法和磺氧化法。,1、磺氯化法,烷烃的磺氯化是由烷烃与SO2和Cl2反应生成磺酰氯，然后用碱中和得烷基磺酸盐.,反应机理： 烷烃的磺氯化为游离基反应，可用紫外线引发自由基。,为抑制氯化反应的发生，必须使SO2过量，另外在较高温度下磺酰氯易分解：,反应温度一般控制在30左右。,工艺流程,采用鼓泡

19、塔反应器，物料通过外循环进行冷却；脱气塔塔底吹入空气，以除去溶解在反应液中的HCl和SO2气体，然后进中和器中和。,（1）反应机理：,2、磺氧化法,为一自由基反应，机理如下：,生成的过氧化物在反应温度下十分稳定，当它与水和SO2 进行光化-水解时生成高碳烷基磺酸. 在反应器中加入水的作用：,（1）中间体过磺酸与水的反应比系统中其它组分要快得多，过磺酸与水和SO2进行光化水解时生成高碳烷基磺酸：,（2）水可将反应器出口物料中的烷基苯磺酸萃取出来，不溶于水的烷烃循环使用。,2、工艺流程,SO2, 烯烃的磺化,三、 烯烃磺酸盐（AOS）,1、AOS的合成反应： 包括 烯烃的磺化和水解两步,磺内酯不溶

20、于水，无表面活性，采用碱性水解使其变为具有表面活性的羟基磺酸盐和烯基磺酸盐。,水解反应,A、1.3和1.4磺内酯的水解：,2、生产流程,B、二磺内酯的水解,二磺内酯,思考题： 13、写出烯烃磺化的主、副反应及酯的水解反应。 14、烯烃磺酸盐有哪些特点？其主要用途有哪些?,3、 烯烃磺酸盐的应用,AOS是一种生物降解性好的产品，4天内即可完全被微生物降解，而LAS（烷基苯磺酸钠）一个月后仍有30%有机碳存在，AOS毒性低，刺激性小，可用于个人卫生用品中，由于AOS在水中表现出良好的去污力和起泡力，在液体洗涤剂如餐具洗涤剂、洗发膏液中都得到了广泛应用。特别是它在无磷洗涤剂中的优秀表现（对硬水不敏感

21、），使其可能成为无磷洗涤剂中LAS的主要替代产品。,3.2.4、磷酸酯盐型阴离子表面活性剂,主要有高级醇磷酸酯盐和聚氧乙烯醚磷酸酯盐。,一、高级醇磷酸酯盐,其化学结构主要有以下两种类型：,单酯二钠盐易溶于水，双酯单钠盐较难溶于水，实际使用的产品都是二者的混合物.,其制备反应：,单酯和双酯的比例与系统中水的含量有关，ROH/P2O5的比值也影响产物组成。,二、聚氧乙烯醚磷酸酯盐,由长链醇的聚氧乙烯醚或烷基酚的聚氧乙烯醚经磷酰化反应生成的一类重要的含磷阴离子表面活性剂。,其结构式：,三、磷酸酯盐型表面活性剂的应用,1、润湿和去污剂 各种磷酸酯的铵盐都具有高润湿性，且对硬水稳定，有些聚氧乙烯醚的磷酸

22、酯盐可作为优质洗涤剂的成分。,3、乳化剂 烷基、烷基聚氧乙烯基、烷基苯基磷酸酯都是优良的油溶性乳化剂，已用于化妆品工业；聚氧乙烯化磷酸酯可用作乳液聚合的乳化剂。,2、助洗剂和螯合剂 作助洗剂可提高合成洗涤剂的去污力，作螯合剂可代替三聚磷酸钠与水中的钙、镁离子形成络合物。,3.3 阳离子表面活性剂 工业上应用广泛的阳离子表面活性剂是含N阳离子型，主要是胺盐和季铵盐两种。,3.3.1 胺盐型阳离子表面活性剂 其憎水基的C数在12-18之间，带有憎水基R的胺类一般难溶于水，用酸中和后形成的胺盐易溶于水。可离解出带有憎水基的阳离子，呈现表面活性。,伯胺盐 R-NH2HCl 仲胺盐 R-NH(CH3)H

23、Cl 叔胺盐 R-N(CH3)2HCl 常用的酸有盐酸、甲酸、乙酸、氢溴酸、硫酸等,一、高级伯胺( RCH2NH2) 的制备,脂肪酸法 ：以 RCOOH为起点 高级醇法 ：以 ROH为起点,1、脂肪酸法,3、脂肪醇法,我国目前生产高级伯胺多采用此种方法。,二、高级仲胺的制取,1、伯胺与环氧乙烷或环氧丙烷反应制叔胺,三、高级叔胺的制备,2、脂肪酸与低级胺反应生成叔胺,非对称高级叔胺通常有一个C8以上的长碳链和两个短碳链构成。,3、非对称高级叔胺的制备,常用的合成路线：,（2）脂肪伯胺在甲醛存在下加氢,（1）脂肪伯胺与甲酸、甲醛混合物反应,季铵盐一般具有如下分子结构：,3.3.2 季铵盐型阳离子表

24、面活性剂,一、直链烷基季铵盐 1、单长链烷基季铵盐 其结构为：,（1）由伯胺制备：,125、3h,(2) 由叔胺制备：,应用：单长链烷基季铵盐可作染料固色剂、消毒杀菌剂、矿物浮选剂、纤维处理剂、护发素等。,洁尔灭,烷基三甲基季铵甲基硫酸酯,2、双长链烷基季铵盐 制备反应：,典型产品：双-十八烷基二甲基氯化铵，具有优良的柔软性、杀菌性和抗静电性。,亲水部分和疏水部分通过酰胺、酯、醚等基团连接，由于这些“桥基”的存在，使季铵盐的物理性质和应用性能有很大的改善。典型产品：匀染剂PC,二、桥链型季铵盐,三、阳离子表面活性剂的应用,阳离子表面活性剂很少作清洗剂使用，因织物表面带有负电荷，使用阳离子表面活

25、性剂时，由于静电引力，表面活性剂的亲水基会吸附在基质表面，亲油基朝向水相，使基质疏水。,2、织物柔软剂 衣服重复洗涤时，其微小纤维断裂和拆散，静电使变干的微纤维与纤维束垂直，柔性变差，阳离子表面活性剂吸附在织物表面，减少了静电积累，使得微纤维躺倒与纤维束平行，从而使表面绒毛变得柔软。,1、抗静电剂 阳离子表面活性剂吸附在纤维表面形成定向吸附膜，中和了纤维表面带有的负电荷，减少了因摩擦产生的自由电子，具有较好的抗静电性。,主要用途：,3、杀菌剂 阳离子表面活性剂可定向吸附在细菌半透膜与空气接触的界面上，从而阻止了细菌的呼吸，切断了其营养来源。,4、个人卫生护理用品 用作发用调理剂，头发带有负电荷

26、，阳离子表面活性剂的亲水基吸附在头发上，起到电性中和的作用，其亲水基吸附在头发表面，疏水基远离头发表面,形成定向排列的保护膜，使头发不缠结易梳理。,思考题： 15、阳离子表面活性剂有哪些类型？其主要用途有哪些？应用原理各是什么？ 16、举例说明单长链烷基季铵盐、双长链烷基季铵盐及桥链式季铵盐的结构。,3.4 两性离子表面活性剂,分子中同时能携带正、负两种电荷的表面活性剂，它们在不同PH范围内可能携带不同性质的离子电荷。特征：能给出和接收质子。,两性离子表面活性剂的酸碱性,两性离子表面活性剂既能释放一个H+，又能接受一个H+，其离子性视溶液的PH值而定，在碱性溶液中呈阴离子活性，在酸性溶液中呈阳

27、离子活性，在中性溶液中呈两性离子活性，如-氨基丙酸，,PH=2酸性液 PH=7内盐 PH=11碱性液,一、氨基酸型两性离子表面活性剂,其制备方法： 由脂肪胺与氯乙酸钠直接合成,由脂肪胺与丙烯酸甲酯反应制得,典型产品：Tego51：,Tego类商品对葡萄球菌、大肠杆菌具有优良的杀菌效果，且毒性低。,二、甜菜碱型两性离子表面活性剂 甜菜碱（最初从植物甜菜中分离而得）其结构：,典型产品：十二烷基二甲基甜菜碱、十八烷基二甲基甜菜碱. 合成方法：,甜菜碱型两性离子表面活性剂：甜菜碱中甲基被长链烷基取代后的产物。,这类制品性能柔和，配伍性强，刺激性低，可用于各种个人卫生用品中。,其特点：（1）在任何PH值

28、下都能溶于水; （2）不会因温度升高而混浊； （3）水溶液的渗透性好、泡沫性强、去污力好; （4）分散性好；成本高。,三、咪唑啉型两性表面活性剂,具有极好的生物降解性，能迅速完全降解，刺激性极小，发泡性很好，多用于化妆品中。典型产品：,1-烷基-2-羟乙基-2羧乙基咪唑啉，其结构式：,其合成通常采用两步法,（1）脂肪酸与多胺缩合成咪唑啉,（2）咪唑啉与氯乙酸钠进行烷基化反应,四、磷酸酯型两性表面活性剂,目前应用较广的磷酸酯型两性表面活性剂是卵磷酯，这类表面活性剂在自然界所有生命有机体中都可以发现，其中来源最广的是大豆和蛋黄中。通式如下：,五、两性表面活性剂的应用,1、在洗涤剂工业的应用： 洗涤

29、剂中主要成分多为阴离子表面活性剂，它们对皮肤的刺激性较强，洗净力和起泡力也不够理想，两性表面活性剂恰好弥补了以上缺点。,2、在化妆品工业的应用： 两性离子表面活性剂用于化妆品工业具有其它类型的表面活性剂所没有的独特的优异性能： （1）有良好的配伍性：由于两性离子表面活性剂分子结构的特殊性，与其它离子型或非离子型表面活性剂配伍时性能良好，具有很好的协同作用；,（2）安全性：两性离子表面活性剂毒性低，对皮肤和眼睛刺激性小，是配制洗发香波和婴幼儿香波的理想原料； （3）稳定性：两性离子表面活性剂不象其它离子表面活性剂那样对PH变化十分敏感，它能在广泛的PH范围内使用。 3、在纤维工业的应用（作抗静电

30、剂、柔软剂） 4、在食品工业的应用（作食品添加剂） 5、在医药工业的应用（作乳化剂、润湿剂、杀菌消毒剂）,思考题： 17、两性离子表面活性剂有哪些类型？请各举一例说明其结构。 18、写出十二烷基二甲基甜菜碱的合成反应式，简述其主要用途。 19、简述两性离子表面活性剂的主要用途。,3.5 非离子表面活性剂,特点：,1、离子型在水溶液中离解，离解后可能与其它物质反应而沉淀。 非离子型在水溶液中不会电离， 不受酸、碱影响，稳定性强； 2、在各种溶剂中均有较好的溶解性； 3、亲水性是通过氧原子与水分子的氢键结合，温度升高到某值后，出现浑浊； 4、通常是低熔点液体或蜡状物，很难复配成粉状。,类别：按亲水

31、基结构的不同可分为聚氧乙烯型和多元醇型：,聚氧乙烯型,脂肪醇聚氧乙烯醚 烷基酚聚氧乙烯醚 脂肪酸聚氧乙烯酯 脂肪胺、脂肪酰胺与环氧乙烷的加成物 聚环氧丙烷与环氧乙烷的加成物,多元醇型,甘油脂肪酸酯 季戊四醇脂肪酸酯 山梨醇及失水山梨醇脂肪酸酯 蔗糖脂肪酸酯,3.5.1 聚氧乙烯型非离子表面活性剂,通式：RO(CH2CH2O)nH ，靠分子中的氧原子与水中的氢形成氢键，使化合物具有水溶性。,聚氧乙烯链的两种状态：,在水中亲水性的氧被置于链的外侧，其整体恰似一个亲水基。,制备方法主要有以下两种：,直接氧化法:,氯醇法（氯乙醇由乙烯与次氯酸反应制备）,原料环氧乙烷的制备,脂肪醇聚氧乙烯醚的合成有以下

32、三种方法： （1）溴代烷与聚乙二醇单钠盐醚化,一、脂肪醇聚氧乙烯醚（AE）,（2）对甲苯磺酸烷酯与聚乙二醇醚化,（3）脂肪醇与环氧乙烷醚化,方法（1）、（2）用于制备均一分子量分布的脂肪醇聚氧乙烯醚；方法（3）适用于工业化生产。,二、烷基酚聚氧乙烯醚（OP）,通式：,1、烷基酚聚氧乙烯醚的制备,它对酸、碱及氧化剂都较稳定，不易水解，成本也较低；广泛用于纺织工业、民用及工业洗涤剂；缺点是生物降解性较差。,2、烷基酚聚氧乙烯醚的主要品种 乳化剂OP-4、乳化剂OP-7、乳化剂OP-9、乳化剂OP-10； 匀染剂OP-12、匀染剂OP-15、匀染剂OP-20、匀染剂OP-30。,烷基酚聚氧乙烯醚经生

33、化处理后，聚氧乙烯链能逐步降解，但烷基酚却能够重新形成，随着废水经处理排出后，对自然环境造成污染，使寄居在河流沉积物中的有机体中毒。我国的洗衣粉国家标准GB1317l-1997就提出禁止烷基酚聚氧乙烯醚的使用。,由于脂肪酸来源广而丰富、成本低、工艺简单；且具有低泡和生物降解性好的特点，而得到了广泛的应用；其缺点：酯键较醚键稳定性差；溶解度小.,1、脂肪酸聚氧乙烯酯的生产方法,（1）脂肪酸与环氧乙烷的酯化,通式：,三、脂肪酸聚氧乙烯酯,此法生成的产物通常是单酯、双酯和聚乙二醇的混合物，副反应很多，一般较少采用。,（2）脂肪酸与聚乙二醇进行酯化反应,单酯和双酯的得率取决于反应物的配比，过量的聚乙二醇有利于单酯的生成，过量的脂肪酸有利于双酯的生成。,3.5.2 多元醇型非离子表面活性剂,结构： R-COOCH2C(CH2OH)3,特点:其亲油基上带有多个羟基，依靠羟基与水的亲和力而具有双亲结构；主要用作乳化剂和纤维柔软剂；因其毒性低，也常用于食品、医药、化妆品等中；,一、甘油和季戊四醇的脂肪酸酯 可由甘油、季戊四醇和脂肪酸直接酯化而得到单酯、双酯和三酯的混合物，工业上更常见的是采用酯交换法。,1、直接酯化法,棕榈酸 季戊四醇,月桂酸,月桂酸单甘油酯,2、酯交换法,月桂酸单甘油酯,二、失水山梨醇的脂肪酸酯,失水山梨醇的脂肪酸酯是多元醇酯表