第3章表面活性劑

1、第第3 3章章 表面活性劑表面活性劑3.1 3.1 概述概述3.2 3.2 表面活性劑物化性質(zhì)和功能應(yīng)用表面活性劑物化性質(zhì)和功能應(yīng)用3.3 3.3 陰離子表面活性劑陰離子表面活性劑3.4 3.4 陽(yáng)離子表面活性劑陽(yáng)離子表面活性劑3.5 3.5 兩性表面活性劑兩性表面活性劑3.63.6 非離子表面活性劑非離子表面活性劑3.7 3.7 新型表面活性劑新型表面活性劑2022-6-111 應(yīng)掌握的內(nèi)容應(yīng)掌握的內(nèi)容 1.1.表面活性劑的定義、結(jié)構(gòu)、性能及作用。表面活性劑的定義、結(jié)構(gòu)、性能及作用。 2.2.各類表面活性劑的特點(diǎn)、合成原理及應(yīng)用。各類表面活性劑的特點(diǎn)、合成原理及應(yīng)用。 3. 3.重點(diǎn)掌握重點(diǎn)

2、掌握LASLAS、十二烷基甜菜堿十二烷基甜菜堿、壬基酚聚氧乙烯醚壬基酚聚氧乙烯醚及及鄰苯二甲酸酯鄰苯二甲酸酯等的合成原理、工藝條件、工藝過程等的合成原理、工藝條件、工藝過程或流程示意圖、反應(yīng)設(shè)備?；蛄鞒淌疽鈭D、反應(yīng)設(shè)備。 學(xué)習(xí)中應(yīng)注意的問題學(xué)習(xí)中應(yīng)注意的問題 在學(xué)習(xí)過程中，從工程應(yīng)用的角度出發(fā)，加深對(duì)表在學(xué)習(xí)過程中，從工程應(yīng)用的角度出發(fā)，加深對(duì)表面活性劑作用原理及合成原理的理解。面活性劑作用原理及合成原理的理解。 學(xué)時(shí)安排學(xué)時(shí)安排 授課授課6 6學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第第3 3章章 表面活性劑表面活性劑 . .學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求2022-6-112第3章 表面活性劑1.1.界面界面是指物質(zhì)的相與相之間的交界面

3、。是一個(gè)具是指物質(zhì)的相與相之間的交界面。是一個(gè)具有相當(dāng)厚度的過渡區(qū)。有相當(dāng)厚度的過渡區(qū)。 表面表面-液相或固相與氣相的界面。液相或固相與氣相的界面。常見的界面有：常見的界面有：氣氣- -液界面，氣液界面，氣- -固界面，液固界面，液- -液界液界面，液面，液- -固界面，固固界面，固- -固界面。固界面。 3.1 3.1 概述概述一、一、 定義定義2022-6-113第3章 表面活性劑氣氣- -液界面液界面氣氣-固界面固界面 表面或界面的分子與內(nèi)部分子所處引力狀況表面或界面的分子與內(nèi)部分子所處引力狀況不同，因此表現(xiàn)出很多特殊的現(xiàn)象，此即為不同，因此表現(xiàn)出很多特殊的現(xiàn)象，此即為界面界面現(xiàn)象或表面

4、現(xiàn)象?，F(xiàn)象或表面現(xiàn)象。2022-6-114第3章 表面活性劑固固-固界面固界面2022-6-115第3章 表面活性劑l各種表面現(xiàn)象：各種表面現(xiàn)象：不潤(rùn)濕不潤(rùn)濕潤(rùn)濕潤(rùn)濕凸面（儲(chǔ)汞）凸面（儲(chǔ)汞）凹面（儲(chǔ)水）凹面（儲(chǔ)水）附加壓力總是指向曲率中心一邊附加壓力總是指向曲率中心一邊去污、乳化、分散等性能都與潤(rùn)濕現(xiàn)象密切相關(guān)。去污、乳化、分散等性能都與潤(rùn)濕現(xiàn)象密切相關(guān)。毛細(xì)管上升毛細(xì)管上升毛細(xì)管下降毛細(xì)管下降2022-6-116第3章 表面活性劑2.2.表面張力表面張力是影響表面現(xiàn)象的重要是影響表面現(xiàn)象的重要因素，指作用于液體表面單位長(zhǎng)因素，指作用于液體表面單位長(zhǎng)度上使表面收縮的力，單位為度上使表面收縮的力

5、，單位為mN mN m m1 1。原因：原因：從簡(jiǎn)單分子引力觀點(diǎn)來(lái)看，從簡(jiǎn)單分子引力觀點(diǎn)來(lái)看，是由于液體內(nèi)部分子與液體表面是由于液體內(nèi)部分子與液體表面層分子層分子( (厚度約厚度約10107 7cm)cm)的處境不的處境不同。液體內(nèi)部分子所受到的周圍同。液體內(nèi)部分子所受到的周圍相鄰分子的作用力是對(duì)稱的，互相鄰分子的作用力是對(duì)稱的，互相抵消，而液體表面層分子所受相抵消，而液體表面層分子所受到周圍相鄰分子的作用力是不對(duì)到周圍相鄰分子的作用力是不對(duì)稱的，其受到垂直于表面向內(nèi)的稱的，其受到垂直于表面向內(nèi)的吸引力更大，這個(gè)力即為表面張吸引力更大，這個(gè)力即為表面張力。其受到垂直于表面向內(nèi)的吸力。其受到垂直

6、于表面向內(nèi)的吸引力更大，這個(gè)力即為引力更大，這個(gè)力即為表面張力表面張力。 2022-6-117第3章 表面活性劑 3.3.表面活性劑表面活性劑 表面活性表面活性指溶質(zhì)能指溶質(zhì)能降低降低液液體表面張力的體表面張力的性質(zhì)。性質(zhì)。 表面活性劑表面活性劑(surfactant,(surfactant,簡(jiǎn)寫簡(jiǎn)寫為為SAASAA， ) ) 指具有指具有很強(qiáng)很強(qiáng)表表面活性，面活性，較低濃度較低濃度能能顯著降低顯著降低液體表面張力液體表面張力的的物質(zhì)物質(zhì)。 正吸附：正吸附：表面活性劑在溶液表表面活性劑在溶液表面層聚集的現(xiàn)象。面層聚集的現(xiàn)象。各種物質(zhì)水溶液濃各種物質(zhì)水溶液濃度度c c與表面張力與表面張力的關(guān)系的

7、關(guān)系/N.m-1c/mol.L-1無(wú)機(jī)鹽、酸、堿等無(wú)機(jī)鹽、酸、堿等低碳醇、羧酸等低碳醇、羧酸等肥皂、長(zhǎng)鏈烷基苯磺酸鈉肥皂、長(zhǎng)鏈烷基苯磺酸鈉2022-6-118第3章 表面活性劑4 4、表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 分子結(jié)構(gòu)具有兩親性分子結(jié)構(gòu)具有兩親性 含有非極性的親油基團(tuán)和極性的親水基團(tuán)，兩者含有非極性的親油基團(tuán)和極性的親水基團(tuán)，兩者均可以是一個(gè)或多個(gè)，簡(jiǎn)稱兩親性。表面活性劑的獨(dú)均可以是一個(gè)或多個(gè)，簡(jiǎn)稱兩親性。表面活性劑的獨(dú)特性能均來(lái)源于該種特殊的兩親性結(jié)構(gòu)。特性能均來(lái)源于該種特殊的兩親性結(jié)構(gòu)。非極性烴鏈（疏水基，親油基）：非極性烴鏈（疏水基，親油基）： 8 8個(gè)碳原子以上烴鏈個(gè)

8、碳原子以上烴鏈 極性基團(tuán)（疏油基，親水基）：羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺極性基團(tuán)（疏油基，親水基）：羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其鹽，也可是羥基、酰胺基、醚鍵等基及其鹽，也可是羥基、酰胺基、醚鍵等2022-6-119第3章 表面活性劑102022-6-1110第3章 表面活性劑二、二、2022-6-1111第3章 表面活性劑兩性離子型表面活性劑兩性離子型表面活性劑 羧酸鹽型：R-COONa 磺酸酯鹽型：R-OSO3Na 磺酸鹽型：R-SO3Na磷酸酯鹽型：R-OPO3Na伯胺鹽型：R-NH2HCI仲胺鹽型：R-NH(CH3)HCI叔胺鹽型：R-N(CH3)2HCI季胺鹽型：R-N(CH3)3C

9、I氨基酸型：R-NH2CHCHCOOH甜菜堿型：RN（CH3)2CH2COO-乙二醇型：R-O(CH2CH2O)nH多元醇型：R-COOCH2C(CH2OH)3陰離子型表面活性劑陰離子型表面活性劑陽(yáng)離子型表面活性劑陽(yáng)離子型表面活性劑非離子表面活性劑非離子表面活性劑2022-6-1112第3章 表面活性劑 元素表面活性劑元素表面活性劑是指碳氧鏈上的氫（碳）原子被是指碳氧鏈上的氫（碳）原子被其它元素所代替，而顯現(xiàn)出與普通表面活性劑不其它元素所代替，而顯現(xiàn)出與普通表面活性劑不同的性能同的性能硅表面活性劑硅表面活性劑氟表面活性劑氟表面活性劑元素表面活性劑元素表面活性劑元素表面活性劑高分子表面活性劑生物

10、表面活性劑冠醚型表面活性劑特種表面活性劑2022-6-1113第3章 表面活性劑3.2 3.2 表面活性劑的物化性能和功能應(yīng)用表面活性劑的物化性能和功能應(yīng)用表面活性劑產(chǎn)生的特殊作用主表面活性劑產(chǎn)生的特殊作用主要來(lái)源于要來(lái)源于兩個(gè)方面兩個(gè)方面： 1. 1.降低體系的表面張力；降低體系的表面張力； 2. 2.膠束的形成膠束的形成表面活性劑的表面活性劑的活性活性： A A、界面吸附、界面吸附 B B、定向排列、定向排列 C C、生成膠束、生成膠束 D D、雙親媒性、雙親媒性 2022-6-1114第3章 表面活性劑表面活性劑的基本功能表面活性劑的基本功能一、在表面（界面）一、在表面（界面）吸附成膜吸

11、附成膜（一般是單分（一般是單分子膜）；子膜）；二、在溶液二、在溶液內(nèi)部自聚內(nèi)部自聚，形成多種類型的分子，形成多種類型的分子有序組合體。有序組合體。 從這兩種基本功能出發(fā)，衍生出表面活性從這兩種基本功能出發(fā)，衍生出表面活性劑的其它多種應(yīng)用功能。劑的其它多種應(yīng)用功能。2022-6-1115第3章 表面活性劑3.2.1 3.2.1 表面活性劑的物化性能表面活性劑的物化性能膠束（膠束（micelles)micelles)：當(dāng)溶液內(nèi)表面活性劑分子數(shù)目不當(dāng)溶液內(nèi)表面活性劑分子數(shù)目不斷增加時(shí)，其疏水部分相互吸引，締合在一起，親水?dāng)嘣黾訒r(shí)，其疏水部分相互吸引，締合在一起，親水部分向著水，幾十個(gè)或更多分子締合在

12、一起形成締合部分向著水，幾十個(gè)或更多分子締合在一起形成締合的粒子，稱為膠束。的粒子，稱為膠束。 臨界膠束濃度（臨界膠束濃度（critical micell concentration, critical micell concentration, CMCCMC）：）：表面活性分子締合形成膠束的最低濃度。表面活性分子締合形成膠束的最低濃度。CMCCMC的大小與物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、組成有關(guān)。的大小與物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、組成有關(guān)。 1 1、臨界膠束濃度、臨界膠束濃度2022-6-1116第3章 表面活性劑表面活性的主表面活性的主要性質(zhì)：要性質(zhì)：v形成吸附膜形成吸附膜v形成膠束形成膠束空氣空氣(a) (a) 極稀溶液

13、極稀溶液水水(b) (b) 稀溶液稀溶液小型膠束小型膠束吸附于表面的表面吸附于表面的表面活性劑單分子膜活性劑單分子膜(c) (c) 臨界膠束濃度的溶液臨界膠束濃度的溶液(d) (d) 大于臨界膠束濃度的溶液大于臨界膠束濃度的溶液 表面活性劑的濃度變化與聚集態(tài)的關(guān)系表面活性劑的濃度變化與聚集態(tài)的關(guān)系2022-6-1117第3章 表面活性劑膠束結(jié)構(gòu)的變化形態(tài)膠束結(jié)構(gòu)的變化形態(tài)濃度濃度cmccmc，形成膠束，大小，形成膠束，大小1 1100nm100nm 單體單體二（三）聚體二（三）聚體膠團(tuán)膠團(tuán)棒狀膠團(tuán)棒狀膠團(tuán)棒狀六角團(tuán)棒狀六角團(tuán)H2OH2O層狀膠團(tuán)層狀膠團(tuán)1.0-3.5nm1.0-3.5nmH H

14、2 2OOH H2 2OOH H2 2OOH H2 2OOH H2 2OOH H2 2OOH H2 2OO水柱的六角堆積水柱的六角堆積H H2 2OO微乳狀液微乳狀液表面活性劑結(jié)晶表面活性劑結(jié)晶油油醇醇表面活性劑溶液中形成的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)表面活性劑溶液中形成的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)2022-6-1118第3章 表面活性劑2022-6-1119第3章 表面活性劑潤(rùn)濕作用潤(rùn)濕作用乳化作用乳化作用分散作用分散作用起泡與消泡起泡與消泡增溶作用增溶作用洗滌作用洗滌作用肥皂、洗滌劑肥皂、洗滌劑化妝品化妝品食品加工食品加工紡織工業(yè)紡織工業(yè)金屬加工金屬加工石油、建筑石油、建筑功能功能應(yīng)用應(yīng)用2022-6-1120第3章 表面活性

15、劑tCMCCMC的測(cè)定的測(cè)定1.1.表面張力法：表面張力法：以表面張力對(duì)濃度以表面張力對(duì)濃度的對(duì)數(shù)作圖，曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)即的對(duì)數(shù)作圖，曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)即為為CMCCMC值。適合于離子表面活性值。適合于離子表面活性劑和非離子型表面活性劑。劑和非離子型表面活性劑。2.2.電導(dǎo)法：電導(dǎo)法：以表面活性劑溶液的摩以表面活性劑溶液的摩爾電導(dǎo)率對(duì)濃度或濃度的平方爾電導(dǎo)率對(duì)濃度或濃度的平方根作圖，曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)即根作圖，曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)即CMCCMC值值。適合于離子表面活性劑。適合于離子表面活性劑。3.3.染料法：染料法：表面活性劑溶液增溶染表面活性劑溶液增溶染料前后吸收光譜的變化。料前后吸收光譜的變化。4.4.光散射法：

16、光散射法：膠束形成與散射光強(qiáng)膠束形成與散射光強(qiáng)度成正比度成正比。 庚基乙二醇十二烷基醚的表面庚基乙二醇十二烷基醚的表面張力與濃度的關(guān)系張力與濃度的關(guān)系 十二烷基磺酸水溶液的十二烷基磺酸水溶液的電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系2022-6-1121第3章 表面活性劑影響影響cmccmc的因素的因素 表面活性劑類型的影響表面活性劑類型的影響 碳?xì)滏湹拈L(zhǎng)度碳?xì)滏湹拈L(zhǎng)度 碳?xì)滏湹姆种細(xì)滏湹姆种?極性基團(tuán)的位置極性基團(tuán)的位置 碳?xì)滏溨衅渌〈挠绊懱細(xì)滏溨衅渌〈挠绊?疏水鏈的性質(zhì)疏水鏈的性質(zhì) 其他因素其他因素2022-6-1122第3章 表面活性劑2.2.親水親油平衡值：親水親油平衡值：H

17、LBHLB值值 (Hydrophile-Lipophile (Hydrophile-Lipophile Balance)Balance) 表面活性劑分子中親水和親油基團(tuán)對(duì)油或水的綜合親表面活性劑分子中親水和親油基團(tuán)對(duì)油或水的綜合親合力，是用來(lái)表示表面活性劑的親水親油性強(qiáng)弱的數(shù)值。合力，是用來(lái)表示表面活性劑的親水親油性強(qiáng)弱的數(shù)值。 親油親油 | 親水親水 HLBHLB值值 0 0 1 1 3 3 6 6 7 7 8 8 1010 12 12 13 1513 15 18 20 18 20 | |消泡消泡| | | 潤(rùn)濕劑潤(rùn)濕劑 |增溶劑增溶劑| | 石蠟石蠟 W/O乳化劑乳化劑 |去污去污| 聚乙

18、二醇聚乙二醇 | 滲透作用滲透作用 | | | O/W 乳化劑乳化劑 | |2022-6-1123第第3章章 表面活性劑表面活性劑HLBHLB值計(jì)算：值計(jì)算： (1)(1)多元醇型和聚乙二醇型非離子表面活性劑多元醇型和聚乙二醇型非離子表面活性劑Griffin（格里芬）（格里芬） ： HLB (2)(2)大多數(shù)多元醇脂肪酸酯：大多數(shù)多元醇脂肪酸酯： HLB20（1S/A） S為酯的皂化價(jià)，為酯的皂化價(jià)，A為脂肪酸的酸價(jià)。為脂肪酸的酸價(jià)。 (3)(3)混合表面活性劑混合表面活性劑： HLBab=(HLBaWa+HLBbWb)/(Wa+Wb) (4)(4)官能團(tuán)官能團(tuán)HLB計(jì)算法：計(jì)算法： HLB=

19、(親水基團(tuán)親水基團(tuán)HLB)+(親油基團(tuán)親油基團(tuán)HLB)+7 并不是所有表面活性劑并不是所有表面活性劑HLB值能用算式計(jì)算，須值能用算式計(jì)算，須用實(shí)驗(yàn)方法加以驗(yàn)證。用實(shí)驗(yàn)方法加以驗(yàn)證。5)(100親水基重量疏水基重量親水基重量2022-6-1124第第3章章 表面活性劑表面活性劑：PIT是指在某一特定的體系中，表面活性劑的親是指在某一特定的體系中，表面活性劑的親水、親油性質(zhì)達(dá)到平衡時(shí)的溫度。水、親油性質(zhì)達(dá)到平衡時(shí)的溫度。在等量的油和水中加入在等量的油和水中加入35的的SAA，配，配制成制成O/W型乳狀液，在不斷攪拌下緩慢加熱升溫，當(dāng)型乳狀液，在不斷攪拌下緩慢加熱升溫，當(dāng)體系由體系由O/W型轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

20、型轉(zhuǎn)變?yōu)閃/O時(shí)的溫度即為該體系的時(shí)的溫度即為該體系的PIT。：PIT與水相、油相性質(zhì)，溶液溫度，乳化劑與水相、油相性質(zhì)，溶液溫度，乳化劑用量等多種因素密切相關(guān)，與用量等多種因素密切相關(guān)，與HLB值也有一定關(guān)系。值也有一定關(guān)系。PIT相轉(zhuǎn)變溫度相轉(zhuǎn)變溫度-衡量表面活性劑親水親油衡量表面活性劑親水親油性的物理量性的物理量2022-6-1125第第3章章 表面活性劑表面活性劑 KrafftKrafft點(diǎn)：點(diǎn)：離子型離子型表面活性劑的溶解度隨溫度表面活性劑的溶解度隨溫度的增加而增加，的增加而增加，溶解度隨溫度變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)溶解度隨溫度變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)稱為稱為KrafftKrafft點(diǎn)點(diǎn)（臨界溶解溫度）（臨

21、界溶解溫度）。n 起曇與曇點(diǎn)：起曇與曇點(diǎn)：非離子表面活性劑非離子表面活性劑的溶解度隨溫的溶解度隨溫度升高而降低，溶液由澄清變混濁時(shí)度升高而降低，溶液由澄清變混濁時(shí)的現(xiàn)象稱為的現(xiàn)象稱為起曇，此時(shí)的溫度稱為濁點(diǎn)或曇點(diǎn)（起曇，此時(shí)的溫度稱為濁點(diǎn)或曇點(diǎn)（cloud cloud pointpoint）。）。3 3、克拉夫特點(diǎn)克拉夫特點(diǎn)KrafftKrafft點(diǎn)和濁點(diǎn)或曇點(diǎn)點(diǎn)和濁點(diǎn)或曇點(diǎn)溶解性溶解性2022-6-1126第第3章章 表面活性劑表面活性劑濁點(diǎn)和濁點(diǎn)和KrafftKrafft點(diǎn)皆反映溫度與表面活性劑之間的點(diǎn)皆反映溫度與表面活性劑之間的關(guān)系。關(guān)系。非離子表面活性劑的濁點(diǎn)和離子型表面活性劑的非離子

22、表面活性劑的濁點(diǎn)和離子型表面活性劑的KrafftKrafft點(diǎn)相比有所不同。點(diǎn)相比有所不同。離子型表面活性劑在溫度高于離子型表面活性劑在溫度高于KrafftKrafft點(diǎn)時(shí)，溶解點(diǎn)時(shí)，溶解度顯著增加。度顯著增加。非離子表面活性劑只有當(dāng)溫度低于濁點(diǎn)時(shí)，在水非離子表面活性劑只有當(dāng)溫度低于濁點(diǎn)時(shí)，在水中才有較大的溶解度。如果溫度高于濁點(diǎn)，非離子中才有較大的溶解度。如果溫度高于濁點(diǎn)，非離子表面活性劑就不能很好的溶解并發(fā)揮作用。表面活性劑就不能很好的溶解并發(fā)揮作用。濁點(diǎn)可表示非離子表面活性劑親水性的高低。濁點(diǎn)可表示非離子表面活性劑親水性的高低。濁點(diǎn)和濁點(diǎn)和KrafftKrafft點(diǎn)有何區(qū)別與聯(lián)系？點(diǎn)有何

23、區(qū)別與聯(lián)系？對(duì)于應(yīng)用而言，克拉夫特點(diǎn)是下限，而濁點(diǎn)是上限。對(duì)于應(yīng)用而言，克拉夫特點(diǎn)是下限，而濁點(diǎn)是上限。2022-6-1127第第3章章 表面活性劑表面活性劑3.2.2 3.2.2 表面活性劑的應(yīng)用表面活性劑的應(yīng)用 泡沫泡沫：氣：氣液液 乳化乳化：液：液液液 分散分散：固：固液液 增溶增溶：提高溶解度：提高溶解度 潤(rùn)濕和滲透潤(rùn)濕和滲透：液體迅速均勻地浸濕固體表：液體迅速均勻地浸濕固體表面面 由于用量小而又能起到顯著效果，表面活由于用量小而又能起到顯著效果，表面活性劑又被稱為性劑又被稱為“工業(yè)味精工業(yè)味精”。2022-6-1128第3章 表面活性劑一、潤(rùn)濕一、潤(rùn)濕定義：定義： 固體表面和液體接固

24、體表面和液體接觸時(shí)，原來(lái)的固觸時(shí)，原來(lái)的固- -氣界面氣界面消失，形成新的固消失，形成新的固- -液界液界面，這種現(xiàn)象稱面，這種現(xiàn)象稱潤(rùn)濕潤(rùn)濕。 固、液、氣三相固、液、氣三相交界處，自固交界處，自固- -液界面經(jīng)液界面經(jīng)過液體內(nèi)部到氣過液體內(nèi)部到氣- -液界面液界面的夾角叫作接觸角，以的夾角叫作接觸角，以表示。表示。表面活性劑能夠降低界面表面活性劑能夠降低界面張力，使接觸角變小，增張力，使接觸角變小，增大液體對(duì)固體表面的潤(rùn)濕大液體對(duì)固體表面的潤(rùn)濕作用作用。由接觸角由接觸角可以估計(jì)潤(rùn)濕可以估計(jì)潤(rùn)濕性的大小性的大小2022-6-1129第3章 表面活性劑2022-6-1130第3章 表面活性劑這種

25、能使液體濕潤(rùn)或能加速固體表面濕潤(rùn)的表這種能使液體濕潤(rùn)或能加速固體表面濕潤(rùn)的表面活性劑叫面活性劑叫做濕潤(rùn)劑做濕潤(rùn)劑潤(rùn)濕方面的應(yīng)用潤(rùn)濕方面的應(yīng)用1 礦物的泡沫浮選礦物的泡沫浮選2 金屬的防銹、緩蝕金屬的防銹、緩蝕3 織物的防水、防油處理織物的防水、防油處理4 農(nóng)藥中的應(yīng)用農(nóng)藥中的應(yīng)用2022-6-1131第3章 表面活性劑Solubilization 表面活性劑在水溶液中形成膠團(tuán)以后，使不溶于或微表面活性劑在水溶液中形成膠團(tuán)以后，使不溶于或微溶于水的有機(jī)化合物的溶解度顯著增加，這種作用稱為溶于水的有機(jī)化合物的溶解度顯著增加，這種作用稱為表面活性劑的表面活性劑的。 增溶作用與表面活性劑在水溶液中形成

26、膠團(tuán)有關(guān)，在增溶作用與表面活性劑在水溶液中形成膠團(tuán)有關(guān)，在cmccmc到達(dá)以前并沒有增溶作用，到達(dá)以前并沒有增溶作用，只有在只有在cmccmc以后增溶作以后增溶作用才明顯表現(xiàn)出來(lái)用才明顯表現(xiàn)出來(lái)而且表面活性劑濃度愈高，生成的而且表面活性劑濃度愈高，生成的膠團(tuán)數(shù)愈多，增溶作用愈強(qiáng)膠團(tuán)數(shù)愈多，增溶作用愈強(qiáng)。 與與普通溶解過程不同普通溶解過程不同的是，增溶后溶質(zhì)是以的是，增溶后溶質(zhì)是以分散在表面活性劑的溶液中，其溶液的沸點(diǎn)、凝固點(diǎn)和分散在表面活性劑的溶液中，其溶液的沸點(diǎn)、凝固點(diǎn)和滲透壓等沒有明顯的改變。滲透壓等沒有明顯的改變。 2022-6-1132第3章 表面活性劑增溶方式A、被增溶物進(jìn)入膠束內(nèi)、

27、被增溶物進(jìn)入膠束內(nèi)部部B、與表明活性劑分子并、與表明活性劑分子并列分布列分布C、吸附在增溶膠束表面、吸附在增溶膠束表面D、包裹在親水長(zhǎng)鏈內(nèi)、包裹在親水長(zhǎng)鏈內(nèi)2022-6-1133第3章 表面活性劑增溶作用的應(yīng)用增溶作用的應(yīng)用u洗滌去污（油垢）洗滌去污（油垢）u化妝品（香精、精油的增溶）化妝品（香精、精油的增溶）u醫(yī)藥（中藥的有效成分，藥劑的制備）醫(yī)藥（中藥的有效成分，藥劑的制備）u印染（勻染、緩染、固色）印染（勻染、緩染、固色）u乳液聚合乳液聚合u其它：農(nóng)藥、石油開采、膠片生產(chǎn)等其它：農(nóng)藥、石油開采、膠片生產(chǎn)等2022-6-1134第3章 表面活性劑三、 一種或多種液體以一種或多種液體以微滴狀

28、微滴狀分散到另分散到另一一種不相混溶種不相混溶的液體中所形成的多相的液體中所形成的多相分散體系分散體系，稱為稱為乳狀液乳狀液。 乳化劑乳化劑：除水相、油相外，加入的凡可以：除水相、油相外，加入的凡可以阻止分散相聚集而提高乳狀液穩(wěn)定的第三阻止分散相聚集而提高乳狀液穩(wěn)定的第三種物質(zhì)。種物質(zhì)。 形成穩(wěn)定乳化體的條件形成穩(wěn)定乳化體的條件：乳化劑的：乳化劑的HLBHLB值值= =被乳化物質(zhì)的被乳化物質(zhì)的HLBHLB值。值。 分散相分散相 (內(nèi)相、不連續(xù)相內(nèi)相、不連續(xù)相)分散介質(zhì)分散介質(zhì) (外相、連續(xù)相外相、連續(xù)相)水相水相 / 油相油相2022-6-1135第3章 表面活性劑2.2.乳化劑的乳化劑的作用

29、原理作用原理A A、降低界面張力、降低界面張力 當(dāng)水相與油相混合時(shí)，加入表面活性劑（乳化當(dāng)水相與油相混合時(shí)，加入表面活性劑（乳化劑）可降低油水的界面張力，分散成穩(wěn)定的乳劑。劑）可降低油水的界面張力，分散成穩(wěn)定的乳劑。 B B、形成牢固的乳化膜、形成牢固的乳化膜 乳化劑有規(guī)律地排列在液滴表面形成乳化膜，乳化劑有規(guī)律地排列在液滴表面形成乳化膜，可阻止液滴合并。乳化劑在乳滴表面上排列越整齊，可阻止液滴合并。乳化劑在乳滴表面上排列越整齊，乳化膜就越牢固，乳劑也就越穩(wěn)定。乳化膜就越牢固，乳劑也就越穩(wěn)定。 2022-6-1136第3章 表面活性劑乳狀液的油乳狀液的油/ /水界面示意圖水界面示意圖乳狀液乳狀

30、液水包油型乳狀液，以水包油型乳狀液，以O(shè)/W表示表示油包水型乳狀液，以油包水型乳狀液，以 W/O表示表示套圈型套圈型O/W/OW/O/W液珠大小液珠大小/m乳液外觀乳液外觀10.110.050.10.05乳白色乳狀液乳白色乳狀液藍(lán)白色乳狀液藍(lán)白色乳狀液灰色半透明液灰色半透明液透明液透明液分散相分散相連續(xù)相連續(xù)相2022-6-1137第第3章章 表面活性劑表面活性劑O/WO/W型型乳劑和乳劑和W/OW/O型型乳劑的區(qū)別乳劑的區(qū)別 O/WO/W型乳劑型乳劑W/OW/O型乳劑型乳劑外觀外觀乳白色乳白色油狀色近似油狀色近似稀釋稀釋可用水稀釋可用水稀釋可用油稀釋可用油稀釋導(dǎo)電性導(dǎo)電性導(dǎo)電導(dǎo)電不導(dǎo)電或不導(dǎo)

31、電或幾乎不導(dǎo)電幾乎不導(dǎo)電水溶性顏料水溶性顏料外相染色外相染色內(nèi)相染色內(nèi)相染色油溶性顏料油溶性顏料內(nèi)相染色內(nèi)相染色外相染色外相染色2022-6-1138第3章 表面活性劑影響乳狀液穩(wěn)定性的因素影響乳狀液穩(wěn)定性的因素有有兩相界面存在兩相界面存在是熱力學(xué)是熱力學(xué)不不穩(wěn)定體系穩(wěn)定體系 1 表面張力表面張力 2 界面膜的性質(zhì)界面膜的性質(zhì) 3 界面電荷界面電荷 4 乳狀液分散介質(zhì)的黏度乳狀液分散介質(zhì)的黏度 5 固體粉末的加入固體粉末的加入2022-6-1139第第3章章 表面活性劑表面活性劑增溶與乳化的區(qū)別增溶與乳化的區(qū)別是一種液相分散到另一液相中的得是一種液相分散到另一液相中的得到的到的不連續(xù)不連續(xù)、熱

32、力學(xué)不穩(wěn)定的多相體系熱力學(xué)不穩(wěn)定的多相體系。的到得是的到得是單相、均勻單相、均勻的的熱力學(xué)穩(wěn)定熱力學(xué)穩(wěn)定體系體系。2022-6-1140第3章 表面活性劑3 3、破乳、破乳破乳的定義破乳的定義：使穩(wěn)定的乳狀液的兩相達(dá)到完全分：使穩(wěn)定的乳狀液的兩相達(dá)到完全分離，成為不相溶的兩相的過程。離，成為不相溶的兩相的過程。一般破乳的方法一般破乳的方法： 物理化學(xué)方法：物理化學(xué)方法：物理化學(xué)破乳法關(guān)鍵在于物理化學(xué)破乳法關(guān)鍵在于改變?nèi)楦淖內(nèi)闋钜旱慕缑婺ば再|(zhì)以降低界面膜強(qiáng)度或破壞其界狀液的界面膜性質(zhì)以降低界面膜強(qiáng)度或破壞其界面膜面膜，從而使穩(wěn)定的乳狀液易于發(fā)生破乳。從而，從而使穩(wěn)定的乳狀液易于發(fā)生破乳。從而使穩(wěn)

33、定的乳狀液變得不穩(wěn)定。使穩(wěn)定的乳狀液變得不穩(wěn)定。 物理機(jī)械方法：電沉降法、加熱法、過濾法；物理機(jī)械方法：電沉降法、加熱法、過濾法；2022-6-1141第3章 表面活性劑4 4、表面活性劑在乳化方面的應(yīng)用、表面活性劑在乳化方面的應(yīng)用1. 1.在農(nóng)藥中的應(yīng)用在農(nóng)藥中的應(yīng)用2.2.在食品工業(yè)中的應(yīng)用在食品工業(yè)中的應(yīng)用3.3.在化妝品中的應(yīng)用在化妝品中的應(yīng)用4.4.在金屬加工中的應(yīng)用在金屬加工中的應(yīng)用5.5.乳化瀝青乳化瀝青6.6.在原油開采中的應(yīng)用在原油開采中的應(yīng)用7.7.在乳液聚合中的應(yīng)用在乳液聚合中的應(yīng)用2022-6-1142第3章 表面活性劑四、分散和絮凝作用四、分散和絮凝作用分散分散-將固

34、體以微小粒子形式分布于分散介質(zhì)中，將固體以微小粒子形式分布于分散介質(zhì)中，形成具有相對(duì)穩(wěn)定性體系的過程。形成具有相對(duì)穩(wěn)定性體系的過程。分散劑分散劑-可起到分散作用的表面活性劑?？善鸬椒稚⒆饔玫谋砻婊钚詣?。絮凝劑絮凝劑-用于使固體微粒從分散體系中聚集或用于使固體微粒從分散體系中聚集或絮凝的表面活性劑。絮凝的表面活性劑。應(yīng)用：染料、印染、陶瓷、涂料、超微粉制備、應(yīng)用：染料、印染、陶瓷、涂料、超微粉制備、農(nóng)藥、藥物。農(nóng)藥、藥物。1.1.定義定義2022-6-1143第3章 表面活性劑2.2.作用原理作用原理 分散作用分散作用原理：原理： 分散過程一般分為分散過程一般分為三個(gè)階段三個(gè)階段：由于表面活性劑

35、的加入，：由于表面活性劑的加入，降低了表面張力，加速了固體粒子的潤(rùn)濕、滲透，粒子團(tuán)降低了表面張力，加速了固體粒子的潤(rùn)濕、滲透，粒子團(tuán)的碎裂在縫隙中發(fā)生、表面活性劑在固體微粒表面吸附，的碎裂在縫隙中發(fā)生、表面活性劑在固體微粒表面吸附，增加了防止微粒重新聚集的能障，降低了粒子聚集的傾向，增加了防止微粒重新聚集的能障，降低了粒子聚集的傾向，提高了分散體系的穩(wěn)定性。提高了分散體系的穩(wěn)定性。 絮凝作用原理絮凝作用原理： 分散體系中固體微粒的絮凝包括兩個(gè)過程：分散體系中固體微粒的絮凝包括兩個(gè)過程：被分散粒子的被分散粒子的去穩(wěn)定作用（導(dǎo)致粒子間的排斥作用減弱）和去穩(wěn)定粒子去穩(wěn)定作用（導(dǎo)致粒子間的排斥作用減弱

36、）和去穩(wěn)定粒子的相互聚集的相互聚集。絮凝劑與固體質(zhì)點(diǎn)的結(jié)合方式既可以通過自絮凝劑與固體質(zhì)點(diǎn)的結(jié)合方式既可以通過自身的極性基或離子基與固體質(zhì)點(diǎn)形成氫鍵或離子對(duì)，也可身的極性基或離子基與固體質(zhì)點(diǎn)形成氫鍵或離子對(duì)，也可以通過范德華力以疏水基吸附固體微粒。以通過范德華力以疏水基吸附固體微粒。 2022-6-1144第3章 表面活性劑五、起泡和消泡作用五、起泡和消泡作用 打開啤灑、香檳瓶即有大量泡打開啤灑、香檳瓶即有大量泡沫出現(xiàn)等，液體泡沫。沫出現(xiàn)等，液體泡沫。 人們通常所說的泡沫多指人們通常所說的泡沫多指 面包、蛋糕等彈性大的物質(zhì)以及面包、蛋糕等彈性大的物質(zhì)以及泡沫塑料、餅干等為泡沫塑料、餅干等為固體

37、泡沫。固體泡沫。液體泡沫液體泡沫2022-6-1145第3章 表面活性劑ABC五、起泡和消泡作用五、起泡和消泡作用 對(duì)表面活性劑溶液進(jìn)行攪對(duì)表面活性劑溶液進(jìn)行攪拌，使空氣進(jìn)入溶液中，拌，使空氣進(jìn)入溶液中，從而被周圍的溶液包圍形從而被周圍的溶液包圍形成氣泡。疏水基伸向氣泡成氣泡。疏水基伸向氣泡的內(nèi)部，親水基向著液相的內(nèi)部，親水基向著液相的吸附膜。形成的泡由于的吸附膜。形成的泡由于溶液的浮力而上升到溶液溶液的浮力而上升到溶液的表面，最終逸出液面形的表面，最終逸出液面形成雙分子薄膜成雙分子薄膜-表面活性劑表面活性劑的這種作用叫的這種作用叫發(fā)泡作用發(fā)泡作用。 泡沫可以看成是一種由液泡沫可以看成是一種由

38、液膜隔開的氣泡聚集物。膜隔開的氣泡聚集物。2022-6-1146第3章 表面活性劑“泡泡”就是由液體薄膜包圍著氣體。就是由液體薄膜包圍著氣體。泡沫的形成及其穩(wěn)定性泡沫的形成及其穩(wěn)定性“泡沫泡沫”是氣體分散于液體中的分散體系。是氣體分散于液體中的分散體系。2022-6-1147第3章 表面活性劑 這些表面活性劑通常有較強(qiáng)的親水性這些表面活性劑通常有較強(qiáng)的親水性和較高的和較高的HLBHLB值，在溶液中可降低溶液的界值，在溶液中可降低溶液的界面張力而使泡沫穩(wěn)定，稱這些物質(zhì)為面張力而使泡沫穩(wěn)定，稱這些物質(zhì)為起泡起泡劑（劑（foaming agentfoaming agent）。）。 泡沫產(chǎn)生條件：泡沫

39、產(chǎn)生條件： 發(fā)泡性發(fā)泡性 高表面活性，易于發(fā)泡高表面活性，易于發(fā)泡 穩(wěn)泡性穩(wěn)泡性 易在氣液界面形成定向排列易在氣液界面形成定向排列的吸附膜，且可提高液膜的表面粘度，增的吸附膜，且可提高液膜的表面粘度，增加泡沫的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)泡沫的壽命加泡沫的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)泡沫的壽命 2022-6-1148第3章 表面活性劑1 表面張力表面張力2 界面膜的性質(zhì)界面膜的性質(zhì)3 表面張力的修復(fù)作用表面張力的修復(fù)作用4 表面電荷表面電荷5 泡內(nèi)氣體的擴(kuò)散泡內(nèi)氣體的擴(kuò)散泡沫的穩(wěn)定性與那些條件相關(guān)呢？泡沫的穩(wěn)定性與那些條件相關(guān)呢？1 降低局部表面張力降低局部表面張力2 破壞界面膜的彈性破壞界面膜的彈性 使其失去自動(dòng)修復(fù)作用使

40、其失去自動(dòng)修復(fù)作用3 降低膜黏度降低膜黏度4 固體顆粒固體顆粒總之：液膜的強(qiáng)度最重要。總之：液膜的強(qiáng)度最重要。消泡：消泡：2022-6-1149第3章 表面活性劑消消 泡泡 劑劑1 降低局部表面張力降低局部表面張力2 破壞界面膜的彈性破壞界面膜的彈性 使其失去自動(dòng)修復(fù)作用使其失去自動(dòng)修復(fù)作用3 降低膜黏度降低膜黏度4 固體顆粒固體顆粒1 天然油脂、礦物油天然油脂、礦物油2 固體顆粒固體顆粒3 合成表面活性劑合成表面活性劑消泡劑消泡劑是指能夠破除已經(jīng)存在的泡沫的物質(zhì)。是指能夠破除已經(jīng)存在的泡沫的物質(zhì)。抑泡劑抑泡劑是指能夠阻止泡沫的產(chǎn)生的物質(zhì)。是指能夠阻止泡沫的產(chǎn)生的物質(zhì)。2022-6-1150第

41、3章 表面活性劑起泡劑的工業(yè)應(yīng)用起泡劑的工業(yè)應(yīng)用 泡沫滅火劑泡沫滅火劑 礦石浮選礦石浮選消泡劑的工業(yè)應(yīng)用消泡劑的工業(yè)應(yīng)用 在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用 在輕工業(yè)中的應(yīng)用在輕工業(yè)中的應(yīng)用2022-6-1151第3章 表面活性劑洗滌劑中通常要加入多種洗滌劑中通常要加入多種輔助成分，輔助成分，增加對(duì)被增加對(duì)被清洗物體的潤(rùn)濕作用，又要有清洗物體的潤(rùn)濕作用，又要有起泡、增白、占起泡、增白、占領(lǐng)清潔表面領(lǐng)清潔表面不被再次污染等功能。不被再次污染等功能。六、洗滌和去污作用六、洗滌和去污作用 洗滌體系是復(fù)雜的多相分散體系，洗滌體系是復(fù)雜的多相分散體系，潤(rùn)濕、滲透、潤(rùn)濕、滲透、吸附、乳化、分散、增溶、解

42、吸、起泡吸附、乳化、分散、增溶、解吸、起泡等等的物等等的物理的化學(xué)的過程理的化學(xué)的過程2022-6-1152第3章 表面活性劑加入表面活性劑后，加入表面活性劑后，憎水基團(tuán)朝向織物表憎水基團(tuán)朝向織物表面和吸附在污垢上，面和吸附在污垢上，使污垢逐步脫離表面。使污垢逐步脫離表面。污垢懸在水中或隨泡污垢懸在水中或隨泡沫浮到水面后被去除，沫浮到水面后被去除，潔凈表面被活性劑分潔凈表面被活性劑分子占領(lǐng)。子占領(lǐng)。其中占主要成分的表面活性劑的去污過程可用其中占主要成分的表面活性劑的去污過程可用示意圖說明：示意圖說明：2022-6-1153第3章 表面活性劑 表面活性劑在洗滌劑中具有兩個(gè)基本表面活性劑在洗滌劑中

43、具有兩個(gè)基本作用：作用：1、 降低污垢與物體表面的結(jié)合力，具有降低污垢與物體表面的結(jié)合力，具有促使污垢脫離物體表面的能力；促使污垢脫離物體表面的能力；2、 具有防止污垢再沉積的功能。具有防止污垢再沉積的功能。表面活性劑在洗滌劑中的應(yīng)用表面活性劑在洗滌劑中的應(yīng)用2022-6-1154第3章 表面活性劑影響表面活性劑洗滌作用的因素影響表面活性劑洗滌作用的因素 1）表面或表面張力）表面或表面張力 2）表面活性劑在界面上的吸附狀態(tài)）表面活性劑在界面上的吸附狀態(tài) 3）表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)）表面活性劑的分子結(jié)構(gòu) 4）乳化與起泡作用）乳化與起泡作用 5）表面活性劑的增溶作用）表面活性劑的增溶作用 6）黏附強(qiáng)

44、度）黏附強(qiáng)度2022-6-1155第3章 表面活性劑3.3 陰離子表面活性劑陰離子表面活性劑 親水性基團(tuán)親水性基團(tuán)是是陰離子陰離子的表面活性劑叫陰的表面活性劑叫陰離子型表面活性劑。離子型表面活性劑。它們?cè)谡麄€(gè)表面活性劑生產(chǎn)中占有較大的比重，世界表它們?cè)谡麄€(gè)表面活性劑生產(chǎn)中占有較大的比重，世界表面活性劑總產(chǎn)量的面活性劑總產(chǎn)量的40%屬于這一類屬于這一類。具有較好的具有較好的去污去污、發(fā)泡發(fā)泡、分散分散、乳化乳化、潤(rùn)濕潤(rùn)濕等特性。廣等特性。廣泛用作泛用作洗滌劑洗滌劑、起泡劑起泡劑、潤(rùn)濕劑潤(rùn)濕劑、乳化劑乳化劑和和分散劑分散劑。一般不與一般不與陽(yáng)離子表面活性劑陽(yáng)離子表面活性劑一同使用，一同使用，在在水

45、溶水溶液液中生成中生成沉淀沉淀而失去而失去效力效力。2022-6-1156第3章 表面活性劑2022-6-1157第3章 表面活性劑 其后，表面活性劑的發(fā)展經(jīng)歷了數(shù)次變革。其后，表面活性劑的發(fā)展經(jīng)歷了數(shù)次變革。3030年代，年代，德國(guó)化學(xué)家廣泛進(jìn)行表面活性劑的研制，德國(guó)化學(xué)家廣泛進(jìn)行表面活性劑的研制，開創(chuàng)了近代表面開創(chuàng)了近代表面活性劑時(shí)期，并形成合成表面活性劑與肥皂相競(jìng)爭(zhēng)的局面。活性劑時(shí)期，并形成合成表面活性劑與肥皂相競(jìng)爭(zhēng)的局面。4040一一5050年代支鏈烷基苯磺酸鈉年代支鏈烷基苯磺酸鈉(TPS)(TPS)因優(yōu)良的洗滌性和耐因優(yōu)良的洗滌性和耐硬水性占據(jù)洗滌劑的主導(dǎo)地位；硬水性占據(jù)洗滌劑的主導(dǎo)

46、地位；隨后由于隨后由于TPSTPS難以生物降難以生物降解造成河流污染。解造成河流污染。在在19641964年被性能優(yōu)異的直鏈烷基苯磺酸年被性能優(yōu)異的直鏈烷基苯磺酸鈉取代。鈉取代。 本世紀(jì)初，肥皂對(duì)水質(zhì)硬度和酸度的敏感性引起人們本世紀(jì)初，肥皂對(duì)水質(zhì)硬度和酸度的敏感性引起人們的重視。這種缺點(diǎn)首先在紡織工業(yè)中產(chǎn)生強(qiáng)烈的反應(yīng)。的重視。這種缺點(diǎn)首先在紡織工業(yè)中產(chǎn)生強(qiáng)烈的反應(yīng)。1917年，德國(guó)化學(xué)家剛什爾成功地合成了烷基奈磺酸鹽，年，德國(guó)化學(xué)家剛什爾成功地合成了烷基奈磺酸鹽，它具有很高的發(fā)泡性和潤(rùn)濕性。它具有很高的發(fā)泡性和潤(rùn)濕性。雖然這種物質(zhì)還沒有達(dá)雖然這種物質(zhì)還沒有達(dá)到肥皂的洗滌功能，但為以后表面活性劑

47、的開發(fā)奠定了到肥皂的洗滌功能，但為以后表面活性劑的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。基礎(chǔ)。3.3.1 磺酸鹽型陰離子表面活性劑磺酸鹽型陰離子表面活性劑2022-6-1158第3章 表面活性劑 同硫酸酯鹽型陰離子表面活性劑相比，磺酸鹽型陰離同硫酸酯鹽型陰離子表面活性劑相比，磺酸鹽型陰離子表面活性劑由子表面活性劑由C-S鍵相連，因而對(duì)酸、熱等更穩(wěn)定。鍵相連，因而對(duì)酸、熱等更穩(wěn)定。哪個(gè)是硫酸酯鹽，哪個(gè)是磺酸鹽？哪個(gè)是硫酸酯鹽，哪個(gè)是磺酸鹽？2022-6-1159第3章 表面活性劑一、烷基苯磺酸鹽一、烷基苯磺酸鹽 十二烷基苯磺酸鈉十二烷基苯磺酸鈉簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱LAS，是一種黃色油狀液體，經(jīng)純化后可形成六角形，是一種黃色油狀液

48、體，經(jīng)純化后可形成六角形或斜方型薄片狀結(jié)晶。理想的或斜方型薄片狀結(jié)晶。理想的LAS結(jié)構(gòu)應(yīng)該是結(jié)構(gòu)應(yīng)該是C10C14的的直鏈烷基，苯環(huán)在烷基的第三或第四個(gè)碳原子上連接，親直鏈烷基，苯環(huán)在烷基的第三或第四個(gè)碳原子上連接，親水基為苯環(huán)對(duì)位水基為苯環(huán)對(duì)位單磺酸基團(tuán)單磺酸基團(tuán)。Na2022-6-1160第第3章章 表面活性劑表面活性劑 LAS溶于水后呈中性，對(duì)水的硬度較敏感，對(duì)溶于水后呈中性，對(duì)水的硬度較敏感，對(duì)酸堿水解的穩(wěn)定性好，不易氧化。酸堿水解的穩(wěn)定性好，不易氧化。表面活性作用表現(xiàn)為起泡能力強(qiáng)、去污能力高，表面活性作用表現(xiàn)為起泡能力強(qiáng)、去污能力高，易與各種助劑易與各種助劑復(fù)配復(fù)配，兼容性好，且兼容

49、性好，且成本較低，合成成本較低，合成工藝成熟，因此應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。工藝成熟，因此應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。烷基苯磺酸鹽是陰離于表面活性劑中最重要的一烷基苯磺酸鹽是陰離于表面活性劑中最重要的一個(gè)品種，產(chǎn)品占陰離子表面活性劑生產(chǎn)總量的個(gè)品種，產(chǎn)品占陰離子表面活性劑生產(chǎn)總量的90左右。其中烷基苯磺酸鈉是我國(guó)洗滌劑活性物的主左右。其中烷基苯磺酸鈉是我國(guó)洗滌劑活性物的主要成分。要成分。2022-6-1161第第3章章 表面活性劑表面活性劑一、烷基苯磺酸鹽一、烷基苯磺酸鹽烷基苯磺酸鈉的制取工藝路線烷基苯磺酸鈉的制取工藝路線 2022-6-1162第3章 表面活性劑LAS的合成方法：的合成方法： 如以正十二烯作原料為例，

50、反應(yīng)式 ：HCCH(CH2)y(CH2)xCH3H3C+HFor AlCl3HCH2C(CH2)y(CH2)xCH3H3CSO3 /or空氣發(fā)煙H2SO4HCH2C(CH2)y(CH2)xCH3H3CSO3HNaOHLAS反應(yīng)的第一步是反應(yīng)的第一步是付付-克克反應(yīng)，反應(yīng)，采用采用HF酸或無(wú)水酸或無(wú)水AlCl3作催化劑。作催化劑。第二步第二步磺化反應(yīng)用氣體磺化反應(yīng)用氣體SO3磺化的先進(jìn)工藝，磺化的先進(jìn)工藝，氣體氣體SO3用空氣稀用空氣稀釋到含量約為釋到含量約為3%5%。然后用。然后用NaOH水溶液中和磺化物料，最水溶液中和磺化物料，最后進(jìn)入噴霧干燥系統(tǒng)干燥。得到的產(chǎn)品為流動(dòng)性很好的粉末。后進(jìn)入噴

51、霧干燥系統(tǒng)干燥。得到的產(chǎn)品為流動(dòng)性很好的粉末。 2022-6-1163第3章 表面活性劑 生產(chǎn)過程可分為三部分：烷基苯的制備，烷基苯的磺化和烷基苯磺酸的中和。 1 1烷基苯的制備烷基苯的制備 烷基苯的四條原料路線中以煤油路線應(yīng)用最多。煤油來(lái)源方便，成本較低，工藝成熟，產(chǎn)品質(zhì)量也好。 天然煤油中正構(gòu)烷烴僅占30左右，將其提取出來(lái)的方法有兩種：尿素絡(luò)合法和分子篩提蠟法。2022-6-1164第3章 表面活性劑 烷基苯的制備烷基苯的制備：正構(gòu)烷烴可經(jīng)兩條途經(jīng)制得烷基苯：一正構(gòu)烷烴可經(jīng)兩條途經(jīng)制得烷基苯：一為為氯化法氯化法，一為，一為脫氫法脫氫法。氯化法氯化法 -將正構(gòu)烷烴用氯氣進(jìn)行氯化，生成將正構(gòu)烷

52、烴用氯氣進(jìn)行氯化，生成氯代烷。氯代烷在催化劑三氯化鋁存在下與苯氯代烷。氯代烷在催化劑三氯化鋁存在下與苯發(fā)生烷基化反應(yīng)而制得烷基苯。發(fā)生烷基化反應(yīng)而制得烷基苯。 脫氫法脫氫法- 此法是美國(guó)環(huán)球油品公司（此法是美國(guó)環(huán)球油品公司（UOP）開發(fā)并于開發(fā)并于1970年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的一種生產(chǎn)洗滌劑年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的一種生產(chǎn)洗滌劑烷基苯的方法。由于其生產(chǎn)的烷基苯內(nèi)在質(zhì)量烷基苯的方法。由于其生產(chǎn)的烷基苯內(nèi)在質(zhì)量比氯化法好，又不存在使用氯氣和副產(chǎn)鹽酸的比氯化法好，又不存在使用氯氣和副產(chǎn)鹽酸的處理與利用問題，因此在許多國(guó)家被推廣。處理與利用問題，因此在許多國(guó)家被推廣。 2022-6-1165第3章 表面活性劑氯 化烷

53、基 化分 離凈 制脫 苯分 餾精 制精 烷基 苯非 目 的 餾 分泥 腳AlCl3回 收 苯新 苯HCl至 鹽 酸 吸 收氯 氣正 構(gòu)烷 烴催化劑絡(luò)合物和重?zé)N催化劑絡(luò)合物和重?zé)N 氯化法生產(chǎn)烷基苯流程簡(jiǎn)圖氯化法生產(chǎn)烷基苯流程簡(jiǎn)圖2022-6-1166第3章 表面活性劑加加氫氫精精制制分分子子篩篩脫脫臘臘烷烷基基脫脫氫氫烷烷基基化化精精餾餾精制油精制油正構(gòu)正構(gòu)烷烴烷烴單烯烴單烯烴烷烴烷烴化物化物氫氣氫氣煤油煤油脫臘油脫臘油循環(huán)烷烴循環(huán)烷烴烷基苯烷基苯重烷基重烷基化化 物物HF 苯苯回收苯回收苯 脫氫法生產(chǎn)烷基苯流程簡(jiǎn)圖脫氫法生產(chǎn)烷基苯流程簡(jiǎn)圖2022-6-1167第3章 表面活性劑 2烷基苯的磺化

54、烷基苯的磺化 常用常用磺化劑有濃硫酸、發(fā)煙硫酸（磺化劑有濃硫酸、發(fā)煙硫酸（SO3H2SO4105酸酸-SO320%）、三氧化硫）、三氧化硫等。等。 以以濃硫酸濃硫酸作磺化劑，酸耗量大、產(chǎn)品質(zhì)量差，生成的作磺化劑，酸耗量大、產(chǎn)品質(zhì)量差，生成的廢酸多，效果很差。廢酸多，效果很差。 烷基苯的磺化一直采用烷基苯的磺化一直采用發(fā)煙硫酸發(fā)煙硫酸作為磺化劑。它的有作為磺化劑。它的有效利用率僅為效利用率僅為32，且產(chǎn)生廢酸。但其工藝成熟，產(chǎn)，且產(chǎn)生廢酸。但其工藝成熟，產(chǎn)品質(zhì)量較為穩(wěn)定，操作易于控制，至今仍有采用。品質(zhì)量較為穩(wěn)定，操作易于控制，至今仍有采用。 三氧化硫三氧化硫磺化，無(wú)廢酸生成，節(jié)約燒堿，降低成本

55、，磺化，無(wú)廢酸生成，節(jié)約燒堿，降低成本，三氧化硫來(lái)源豐富等優(yōu)點(diǎn)。因此，三氧化硫替代發(fā)煙三氧化硫來(lái)源豐富等優(yōu)點(diǎn)。因此，三氧化硫替代發(fā)煙硫酸作為磺化劑已成趨勢(shì)。硫酸作為磺化劑已成趨勢(shì)。 SO3磺化反應(yīng)是一個(gè)磺化反應(yīng)是一個(gè)瞬時(shí)快速放熱反應(yīng)瞬時(shí)快速放熱反應(yīng)，由于放熱集中，因此常將三氧化硫用空氣稀釋到濃度為三氧化硫用空氣稀釋到濃度為3-5%3-5%后使用 。 2022-6-1168第3章 表面活性劑表表 不同磺化劑對(duì)反應(yīng)的影響不同磺化劑對(duì)反應(yīng)的影響項(xiàng)目項(xiàng)目 磺化劑磺化劑H2SO4SO3H2SO4SO3沸點(diǎn)，沸點(diǎn)，2902903173174646磺化速度磺化速度慢慢較快較快瞬間完成瞬間完成磺化轉(zhuǎn)化率磺化轉(zhuǎn)

56、化率達(dá)到平衡，不完全達(dá)到平衡，不完全較完全較完全定量轉(zhuǎn)化定量轉(zhuǎn)化磺化熱效應(yīng)磺化熱效應(yīng)需加熱需加熱一般一般放熱量大，需冷卻放熱量大，需冷卻磺化物粘度磺化物粘度低低一般一般十分粘稠十分粘稠副反應(yīng)副反應(yīng)少少少少多，有時(shí)很高多，有時(shí)很高產(chǎn)生廢酸量產(chǎn)生廢酸量大大較少較少無(wú)無(wú)反應(yīng)器容積反應(yīng)器容積大大一般一般很小很小2022-6-1169第3章 表面活性劑磺化機(jī)理磺化機(jī)理一般認(rèn)為磺化反應(yīng)是一般認(rèn)為磺化反應(yīng)是親電取代反應(yīng)親電取代反應(yīng)，屬陽(yáng)離子，屬陽(yáng)離子反應(yīng)機(jī)理。磺化劑都是陽(yáng)離子，缺乏電子，很反應(yīng)機(jī)理。磺化劑都是陽(yáng)離子，缺乏電子，很容易進(jìn)攻具有親核性能的苯分子，在電子云密容易進(jìn)攻具有親核性能的苯分子，在電子云密

57、度大的地方，接受電子，形成共價(jià)鍵，和苯環(huán)度大的地方，接受電子，形成共價(jià)鍵，和苯環(huán)上的氫發(fā)生取代反應(yīng)。上的氫發(fā)生取代反應(yīng)。由于磺化劑的種類、被磺化對(duì)象的性質(zhì)和反應(yīng)由于磺化劑的種類、被磺化對(duì)象的性質(zhì)和反應(yīng)條件的影響，有的磺化劑條件的影響，有的磺化劑( (如發(fā)煙硫酸如發(fā)煙硫酸) )本身就本身就是很強(qiáng)的氧化劑，因此在是很強(qiáng)的氧化劑，因此在主反應(yīng)主反應(yīng)進(jìn)行的同時(shí)，進(jìn)行的同時(shí)，還有一系列二次副反應(yīng)還有一系列二次副反應(yīng)( (串聯(lián)反應(yīng)和平行串聯(lián)反應(yīng)和平行) )等副等副反應(yīng)發(fā)生反應(yīng)發(fā)生2022-6-1170第3章 表面活性劑 SOSO3 3磺化工藝磺化工藝主要工藝過程：主要工藝過程：vSO3的制取的制取v磺化磺

58、化v尾氣處理尾氣處理 SO3制取制?。喝N方法：三種方法液體液體SO3蒸發(fā)，蒸發(fā)，發(fā)煙硫酸蒸發(fā)，發(fā)煙硫酸蒸發(fā)，燃硫法燃硫法( (國(guó)內(nèi)常采用此法來(lái)生產(chǎn)國(guó)內(nèi)常采用此法來(lái)生產(chǎn)SO3 )。2022-6-1171第3章 表面活性劑2022-6-1172第3章 表面活性劑 SOSO3 3磺化工藝磺化工藝磺化反應(yīng)特點(diǎn)：磺化反應(yīng)特點(diǎn)：v氣液非均相反應(yīng)，主要發(fā)生在液體表面或內(nèi)部，氣液非均相反應(yīng)，主要發(fā)生在液體表面或內(nèi)部，擴(kuò)散速度是主要的控制因素?cái)U(kuò)散速度是主要的控制因素v反應(yīng)為強(qiáng)放熱瞬時(shí)反應(yīng)，特別都是在初始階段反應(yīng)為強(qiáng)放熱瞬時(shí)反應(yīng)，特別都是在初始階段 v主反應(yīng)伴隨有副反應(yīng)主反應(yīng)伴隨有副反應(yīng)v磺化產(chǎn)物粘度較大磺化產(chǎn)

59、物粘度較大 它屬于擴(kuò)散控制，因此它屬于擴(kuò)散控制，因此擴(kuò)散距離，氣流速度，氣擴(kuò)散距離，氣流速度，氣流分配的均勻程度以及迅速排除反應(yīng)熱的效流分配的均勻程度以及迅速排除反應(yīng)熱的效能能都都是影響磺化反應(yīng)的重要因素。是影響磺化反應(yīng)的重要因素。2022-6-1173第3章 表面活性劑磺化設(shè)備磺化設(shè)備單釜單釜 釜式釜式 多釜串聯(lián)（罐式）多釜串聯(lián)（罐式）SO3磺化磺化 升膜升膜 膜式膜式 降膜降膜此外，此外，TOTO反應(yīng)器反應(yīng)器（等溫反應(yīng)器）（等溫反應(yīng)器）- -一種環(huán)狀的多孔材料或是覆一種環(huán)狀的多孔材料或是覆蓋有多孔網(wǎng)的簡(jiǎn)單裝置，采用了二次保護(hù)風(fēng)，即在液膜和三蓋有多孔網(wǎng)的簡(jiǎn)單裝置，采用了二次保護(hù)風(fēng)，即在液膜和

60、三氧化硫氣流之間，吹入一層空氣流，使氣濃稀釋，并在主風(fēng)氧化硫氣流之間，吹入一層空氣流，使氣濃稀釋，并在主風(fēng)與物料間起隔離作用，使反應(yīng)速率減慢，延長(zhǎng)反應(yīng)段。與物料間起隔離作用，使反應(yīng)速率減慢，延長(zhǎng)反應(yīng)段。2022-6-1174第3章 表面活性劑T.OT.O反應(yīng)器反應(yīng)器2022-6-1175第3章 表面活性劑圖圖 烷基苯三氧化硫磺化工藝過程示意圖烷基苯三氧化硫磺化工藝過程示意圖n生產(chǎn)十二烷基苯磺酸的工藝流程生產(chǎn)十二烷基苯磺酸的工藝流程2022-6-1176第3章 表面活性劑 主要反應(yīng)條件主要反應(yīng)條件 （1 1）三氧化硫體積分?jǐn)?shù)為）三氧化硫體積分?jǐn)?shù)為5.25.25.65.6； （2 2）三氧化硫與被