新第一章 表面活性劑概述課件

《表面活性劑化學(xué)》Email:主要參考:表面活性劑應(yīng)用原理，肖進新等,化學(xué)工業(yè)出版社，2003表面活性劑作用原理，趙國璽等,中國輕工業(yè)出版社，2003表面活性劑-合成·性能·應(yīng)用,

王培義等，化學(xué)工業(yè)出版社,2007

其它參考：曾毓華.氟碳表面活性劑.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2001

梁治齊.功能性表面活性劑.北京：中國輕工業(yè)出版社.2002

杜巧云，葛虹.表面活性劑基礎(chǔ)及應(yīng)用.北京：中國石化出版社.1996

徐燕莉.表面活性劑的功能.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2000第一章：表面活性劑基礎(chǔ)1.1表面活性劑概念1.2表面活性劑分類1.3表面活性劑國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀界面：相與相之間的分界面界面氣/液氣/固液/液固/固固/液表面誰見過沒有皮的饅頭?

處于任何相態(tài)的任何物質(zhì)的表面與其體相相比較,二者在組成、結(jié)構(gòu)、分子所處的能量狀態(tài)和受力情況等方面均有差別，由此而產(chǎn)生的各種物理和化學(xué)現(xiàn)象稱之為表面(界面)現(xiàn)象。1gH2O表面積(m2)表面能(J)呈一球形水滴4.84×10-43.5×10-510-7m微小質(zhì)點6000434

表面現(xiàn)象涉及的范圍很廣：自然現(xiàn)象、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程、生理現(xiàn)象、科學(xué)研究、多相催化甚至日常生活

常見的表面現(xiàn)象有：●在光滑玻璃上的微小汞滴會自動呈球形●脫脂棉易于杯水潤濕●水在玻璃毛細管中會自動上升●固體表面會自動的吸附其他物質(zhì)●微小的液滴易于蒸發(fā)●微小晶體溶解度大等等表面活性劑基礎(chǔ)表面：把一個相和它本身蒸汽接觸的分界面稱之。界面：把一相與另一相(結(jié)構(gòu)不同)接觸的分界面稱之。特點：表面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，性質(zhì)相差懸殊，研究固體表面比研究液體表面困難，難以定量描述。

習(xí)慣上把液-氣界面、固-氣界面稱為液體表面和固體表面。表面可以由一系列的物理化學(xué)數(shù)據(jù)來描述（表面積、表面組成、表面張力、表面自由能、熵、焓等），表面與界面的組成和結(jié)構(gòu)對其性能有著重要的影響。

1.1表面活性劑概念1g粉料表面積常規(guī)15m2um90m2nm180m21g粉料具有如此大的空間，其界面占據(jù)總體積50％以上，奇特的表面效應(yīng)表面活性劑基礎(chǔ)超微顆粒表面與大塊物體不同：高倍率電子顯微鏡下：金-1nm，實時觀察無固定的形態(tài)，隨時間變化會自動成各種形狀（如立方體、八面體，十面體，二十面體多孿晶等），不同于一般固體、液體，是一種準(zhǔn)固體；在電鏡電子束照射下，表面原子仿佛進入了“沸騰”狀態(tài)大于10納米后，微顆粒狀態(tài)穩(wěn)定表面活性劑基礎(chǔ)【Eg】表面高活性導(dǎo)致納米（超微）顆粒的迅速氧化燃燒/甚至空氣中自燃防止：通過表面包裹防止自燃Li粉廠突然自燃表面活性劑基礎(chǔ)利用表面活性，超微顆?？沙蔀樾乱淮咝Т呋瘎?貯氣材料/低熔點材料

表面界面效應(yīng)十分重要表面活性劑基礎(chǔ)表面與界面起突出作用的新型材料，如薄膜、多層膜、超晶格、超細微粒與納米材料等發(fā)展如日中天新物理現(xiàn)象、新效應(yīng)巨大應(yīng)用潛力表面活性劑基礎(chǔ)1.2表面活性劑的分類171.2.1表面活性劑按離子類型分類表面活性劑離子型非離子型陰離子型:陽離子型:兩性型:十二烷基苯磺酸鈉

芐基三甲基氯化銨

十二烷基甜菜堿1.2.2按親水基的結(jié)構(gòu)分類18表1-1按親水基結(jié)構(gòu)分類的表面活性劑類型親水基團類型親水基團結(jié)構(gòu)表面活性劑實例羧酸鹽型磺酸鹽型硫酸酯鹽型磷酸酯鹽型單酯雙酯

1.2.3按疏水基種類分類（1）直鏈烷基：－CnH2n+1，n＝8～20；（2）支鏈烷基：－CnH2n+1，n＝8～20；（3）烷基苯基：，R＝CnH2n+1，n＝8～16；（4）烷基萘基：，R＝CnH2n+1，n>3；（5）松香衍生物；（6）高分子量聚氧丙烯基：－(OC3H7)n—；（7）長鏈代烷基：－CnF2n+1，n＝6～10；（8）聚硅氧烷基：20

1.2.4按表面活性劑的特殊性分類（1）碳氟表面活性劑CF3(CF2)6COONa全氟代辛酸鈉（2）含硅表面活性劑（3）高分子表面活性劑 分子量高于1000的表面活性劑,主要類型有聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯等21

按照表面活性劑的溶解性能可將其分為水溶性和油溶性表面活性劑；按照分子量可分為低分子和高分子表面活性劑；按照應(yīng)用功能可分為乳化劑、洗滌劑、潤濕劑、發(fā)泡劑、消泡劑、分散劑、絮凝劑、滲透劑及增溶劑等。231.2.5其它分類方法

1.3表面活性劑的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r1.3.1世界表面活性劑工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r1.3.2我國表面活性劑工業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢24在品質(zhì)、質(zhì)量、產(chǎn)量等方面均得到了迅速發(fā)展由于表面活性劑具有潤濕、乳化、去污、分散等特性，被稱為工業(yè)味精。目前全世界表面活性劑的品種有6000多種，商品牌號上萬種，年產(chǎn)量接近1200萬它的應(yīng)用領(lǐng)域在不斷的擴大。表面活性劑作用：家用占50%，個人護理6%，工業(yè)與公共設(shè)施用占40%-50%。從品種上，世界表面活性劑以陰離子為主，其次是非離子，陽離子和兩性消費最小。國外朝專用性和功能性發(fā)展。2627

表面活性劑已成為精細化工的一個重要分支，亦是精細化工的一個基礎(chǔ)學(xué)科?？蓱?yīng)用于洗滌（工業(yè)和家用）、紡織、印染、皮革加工、礦選、金屬加工、石油開采與精制、建筑、食品、制藥、造紙、油漆油墨、涂料等工業(yè)。1.3.1世界表面活性劑工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r28表1-2世界各地表面活性劑的消費情況1995年2000年2005年消費量（萬噸）占市場份額（％）消費量（萬噸）占市場份額（％）消費量（萬噸）占市場份額（％）北美27029.029026.931024.8西歐20021.522020.424019.2亞洲29031.236033.344035.2其它17018.321019.426020.8合計930100.01080100.01250100.0（1）表面活性劑的品種少，產(chǎn)量低，不能滿足國內(nèi)需求（2）人均消費水平低，美國13.9Kg日本9.7Kg中國0.5Kg（3）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理,高檔產(chǎn)品少，低檔產(chǎn)品多（4）工業(yè)應(yīng)用比例偏低（5）基礎(chǔ)理論研究比較薄弱，缺乏復(fù)配和深加工技術(shù)的理論指導(dǎo)，生產(chǎn)工藝落后30主要差距：31

（1）調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)；（2）加強應(yīng)用基礎(chǔ)理論研究。復(fù)配、新產(chǎn)品開發(fā)；（3）將應(yīng)用基礎(chǔ)研究與應(yīng)用開發(fā)有機結(jié)合起來；（4）積極開發(fā)專用化和功能化表面活性劑。提高產(chǎn)品檔次和性能；（5）大力開發(fā)綠色表面活性劑和生物表面活性劑。具有高活性，生物降解好、低毒、無刺激、可再生，綠色產(chǎn)品；

今后我國表面活性劑的發(fā)展主要有以下幾方面：表面活性劑的發(fā)展

我國表面活性劑“十一五”發(fā)展規(guī)劃(黃洪周,全國工業(yè)表面活性劑中心,遼寧大連)摘要:介紹我國表面活性劑工業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展現(xiàn)狀、以及發(fā)展特點。我國表面活性劑產(chǎn)量已居世界第二位,全行業(yè)裝備水平有了較大提高,且能生產(chǎn)50大系列所有常規(guī)表面活性劑,目前正在向綠色化、多功能、專用化方向發(fā)展。對我國表面活性劑工業(yè)存在的問題和差距進行了分析,并提出了相應(yīng)的對策和措施。2.我國是表面活性劑進口大國,出口小國我國每年進口大量表面活性劑,2004年進口206565t,用外匯31807萬美元,2005年達231151t,用外匯39041萬美元;而出口卻很少,2005年出口73191t,創(chuàng)匯僅8387萬美元,出口量是進口量的1/3,出口額是進口額的不到1/5。

存在問題和差距1.我國現(xiàn)在是表面活性劑生產(chǎn)大國,但不是強國表面活性劑人均擁有量盡管由1994年的0.138kg/a上升到2005年的2.3kg/a,但與世界表面活性劑強國相比,仍有較大差距,如我國表面活性劑人均擁有量是美國的1/13,不到日本的1/4。3.表面活性劑原料短缺,仍需大量進口4.產(chǎn)品和裝備更新?lián)Q代任務(wù)仍很繁重大型乙氧基化裝置已進口11套,大型磺化裝置進口60套5.缺乏國際競爭力,市場占有率低無跨國公司6.科研項目多,對外公開成果少,產(chǎn)業(yè)化更少如何發(fā)展我國表面活性劑工業(yè):1.調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),降低生產(chǎn)成本是我國大宗表面活性劑生產(chǎn)企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急發(fā)展磺化、乙氧基化、烷基化、聚醚合成，充分利用現(xiàn)有裝置開發(fā)新產(chǎn)品，生產(chǎn)需求量大及性能好的產(chǎn)品。國外，烷基酚醚產(chǎn)量逐漸降低而我國的能力尚不能滿足國內(nèi)需求，但在考慮相關(guān)項目時應(yīng)充分注意其環(huán)境制約因素。2.加強應(yīng)用基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究是促進新型表面活性劑產(chǎn)業(yè)化的重要途徑3.