第9章 表面活性劑

第九章非離子表面活性劑9.1概述9.2性能與應(yīng)用9.3聚氧乙烯型非離子SAa9.4多元醇型非離子SAa

9.5含氮的非離子SAa9.6聚醚—聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚合物9.7烷基糖苷（APG）9.1概述

(1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)親水基主要是由具有一定數(shù)量的含氧基團(tuán)（一般為醚基和羥基）構(gòu)成在某些方面比離子型表面活性劑優(yōu)越：◆在溶液中不是離子狀態(tài),所以穩(wěn)定性高;

◆不易受強(qiáng)電解質(zhì)的影響,不易受pH值的影響;

◆與其他類(lèi)型表面活性劑相容性好。9.1概述

(2)分類(lèi)聚氧乙烯型多元醇型烷基醇酰胺氧化叔胺聚醚烷基多苷…9.2性能與應(yīng)用性能：高表面活性臨界膠束濃度低于離子型表面活性劑膠束聚集數(shù)大，加溶作用強(qiáng)具有良好的洗滌、乳化、潤(rùn)濕、分散、洗滌、抗靜電、柔軟、殺菌、潤(rùn)滑、緩蝕、防銹、勻染、拔染、染料固色等作用泡沫適中9.2性能與應(yīng)用應(yīng)用：用作洗滌劑、乳化劑、分散劑、加溶劑、浮選劑、柔軟劑、抗靜電劑、防水劑等廣泛用于洗滌劑、化妝品、紡織、食品、醫(yī)藥、農(nóng)藥、建筑、采礦、石油、化工等工業(yè)領(lǐng)域9.3聚氧乙烯型(1)乙氧基化反應(yīng)機(jī)理:通常被看作是親核取代反應(yīng)（SN2）9.3聚氧乙烯型(2)聚氧乙烯鏈長(zhǎng)分布環(huán)氧乙烷在堿或酸催化下加成反應(yīng)的機(jī)理有差別但有一點(diǎn)是共同的，即加成作用是分步進(jìn)行的，每一步加成一個(gè)環(huán)氧乙烷分子反應(yīng)的最終產(chǎn)物為RX(CH2CH2O)nH。其中的n有一定的分布，所以聚氧乙烯非離子表面活性劑是含有一定分布的聚氧乙烯鏈長(zhǎng)的同系物這類(lèi)表面活性劑的性質(zhì)不僅與其所含的聚氧乙烯平均數(shù)n有關(guān)，而且與聚氧乙烯鏈長(zhǎng)的分布有關(guān)9.3聚氧乙烯型(3)主要類(lèi)型、合成方法及用途①脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）AEO3，AEO9，平平加，滲透劑JFC表面活性劑第二大品種2009年：中國(guó)AEO產(chǎn)能60萬(wàn)噸，產(chǎn)量31.9萬(wàn)噸

①脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）a.合成方法b.性質(zhì)與用途穩(wěn)定性較高，易生物降解；溶解范圍可以從油溶性到水溶性：溶解性取決于環(huán)氧乙烷加成的摩爾數(shù)，溶解性隨EO含量的增加而明顯提高含1～5摩爾EO的產(chǎn)品是油溶性的，EO摩爾數(shù)增到7～9，能在水中分散或溶解R也有影響①脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）親水性的大小用濁點(diǎn)表示,

如:①脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）醇醚濁點(diǎn)（℃）C12(EO)744C12(EO)1073.5C12(EO)15>100C18(EO)1055C18(EO)1579C18(EO)20>100SAa商品名HLB值聚氧乙烯（23）月桂醇醚Brij3516.9聚氧乙烯（20）鯨蠟醇醚Brij5815.7聚氧乙烯（2）硬脂醇醚Brij724.9聚氧乙烯（21）硬脂醇醚Brij72115.5聚氧乙烯（10）油醇醚Brij96/9712.4聚氧乙烯（20）油醇醚Brij98/9915.3b.性質(zhì)與用途最大的用途在配制家用和工業(yè)用的洗滌劑上此外，廣泛用于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域①脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）EO數(shù)

性質(zhì)及典型用途379152040液體，不溶于水；W/O乳化劑，油溶性洗滌劑，合成纖維油劑組分，消泡劑，制備AES膏狀，分散于水；油溶性洗滌劑，分散劑，乳化劑蠟狀，溶于水；洗滌劑，加溶劑，分散劑，乳化劑，脫墨劑蠟狀，易溶于水；洗滌劑，加溶劑，勻染劑，O/W乳化劑固體，易溶于水；勻染劑，O/W乳化劑，金屬清洗劑，滲透劑片狀固體，易溶于水；勻染劑，緩染劑，O/W乳化劑，潤(rùn)濕劑，滲透劑，洗滌劑②烷基酚聚氧乙烯醚（APE）OP-10，TX-10，NP-10…a.合成9.3聚氧乙烯型R一般為8～9個(gè)C的烷基②烷基酚聚氧乙烯醚（APE）b.性質(zhì)

化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，不怕強(qiáng)酸、強(qiáng)堿當(dāng)環(huán)氧乙烷分子數(shù)n為1～6時(shí)，為油溶性，不溶于水；n>8時(shí)，則得到可溶于水的化合物n=8～10時(shí)，水溶液的表面張力較低，較強(qiáng)的潤(rùn)濕性，較好的去污力和乳化性能c.

用途工業(yè)上，壬基酚、辛基酚醚的產(chǎn)量最大根據(jù)EO加成摩爾數(shù)的多少，可發(fā)揮各自的潤(rùn)濕性、滲透性、乳化性、分散性、去污性等優(yōu)良性能曾大量用于洗滌劑配方中，但因其生物降解性差，用量正逐漸減少②烷基酚聚氧乙烯醚（APE）②烷基酚聚氧乙烯醚（APE）EO數(shù)

典型用途236910152030消泡劑、破乳劑、石油分散劑、油溶性洗滌劑油溶性洗滌劑，分散劑，乳化劑造紙機(jī)械毛毯洗滌劑，紙張脫墨劑農(nóng)藥乳化劑，紡織加工整理劑，制革工業(yè)潤(rùn)濕劑輕垢型和重垢型洗滌劑，酸洗和堿洗潤(rùn)濕劑分散劑，合成橡膠乳液聚合的乳化劑高濃度電解質(zhì)潤(rùn)濕劑，合成膠乳穩(wěn)定劑醋酸乙烯乳液聚合乳化劑、勻染劑、鈣皂分散劑③脂肪酸聚氧乙烯酯

a.合成9.3聚氧乙烯型存在酯基，在酸、堿性溶液中易水解洗滌作用遠(yuǎn)不及肥皂與醇醚和烷基酚醚相比，滲透性和洗滌性都較差主要用作乳化劑、分散劑、柔軟劑、纖維油劑及染色助劑等9.3聚氧乙烯型③脂肪酸聚氧乙烯酯b.性質(zhì)及應(yīng)用

④脂肪胺聚氧乙烯化合物

a.合成9.3聚氧乙烯型9.3聚氧乙烯型④脂肪胺聚氧乙烯化合物

b.性質(zhì)及用途具有非離子與陽(yáng)離子SAa的性質(zhì)，隨著聚氧乙烯鏈的增長(zhǎng)，逐漸由陽(yáng)離子型向非離子型轉(zhuǎn)化當(dāng)氧乙烯基數(shù)目較少時(shí)，不溶于水而溶于油。溶于酸性水溶液中，有一定殺菌作用。用無(wú)機(jī)酸中和時(shí)，它們會(huì)增加水溶性，用有機(jī)酸中和則會(huì)增加油溶性常用于人造絲生產(chǎn)中，可以使再生纖維素絲的強(qiáng)度得到改進(jìn)，并保持噴絲孔的清潔，不使污垢沉積⑤烷醇酰胺聚氧乙烯化合物a.合成b.性質(zhì)及用途可改善烷醇酰胺的水溶性用于香波,浴液,液體洗滌劑9.3聚氧乙烯型⑥脂肪酸酯聚氧乙烯化合物甘油酯，F(xiàn)MEE，TWEEN…a.合成實(shí)例b.性質(zhì)及用途可改善單甘酯的水溶性用做洗滌劑，乳化劑，潤(rùn)濕劑，加溶劑等用于香波，浴液，液體洗滌劑，化妝品等9.3聚氧乙烯型⑦油脂聚氧乙烯化合物某些天然油脂結(jié)構(gòu)中的羥基，經(jīng)適當(dāng)?shù)木垩跻蚁┗?，制成有良好性能的表面活性劑如聚氧乙烯化的蓖麻油，是一種良好的乳化劑9.3聚氧乙烯型9.3聚氧乙烯型(4)生產(chǎn)工藝聚氧乙烯型非離子SAa的生產(chǎn)工藝目前有多種:間歇式工藝PRESS工藝BUSS回路工藝管式工藝

間歇式乙氧基化流程

1-催化劑貯罐2-反應(yīng)器3-接收器4-冷卻、加熱系統(tǒng)5-催化劑輸送泵6-循環(huán)泵Press第二代乙氧基化流程

BUSS回路反應(yīng)器9.4多元醇類(lèi)非離子SAa

用多元醇與脂肪酸反應(yīng)生成的酯作疏水基，其余未反應(yīng)的羥基作親水基的一類(lèi)表面活性劑從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，是多元醇的部分脂肪酸酯，及它們的環(huán)氧乙烷化合物具有良好的乳化性能和對(duì)皮膚的滋潤(rùn)性能，故常用于化妝品生產(chǎn)中是重要的食品乳化劑制造這類(lèi)表面活性劑的親油基原料是脂肪酸；其親水基原料是多元醇親水基原料主要有：二元醇：乙二醇三元醇：甘油四元醇：季戊四醇赤蘚醇9.4多元醇類(lèi)非離子SAa

五元醇：木糖醇六元醇：山梨醇蔗糖也是常用的親水基原料9.4多元醇類(lèi)非離子SAa

(1)甘油脂肪酸酯、季戊四醇脂肪酸酯

①合成：9.4多元醇類(lèi)非離子SAa

9.4多元醇類(lèi)非離子SAa

工業(yè)上用此法制得的產(chǎn)品都是混合物，其中都含有雙酯、三酯、四酯(1)甘油脂肪酸酯、季戊四醇脂肪酸酯②性質(zhì)及用途常溫下為蠟狀固體加水即乳化，能溶解于乙醇單甘油酯對(duì)人體無(wú)害，廣泛用作食品、化妝品、醫(yī)藥的乳化劑季戊四醇硬脂酸酯，既可用作乳化劑，也可用作人造纖維和合成纖維的柔軟劑，以及用作油劑復(fù)合材料9.4多元醇類(lèi)非離子SAa

(2)失水山梨醇酯及其聚氧乙烯化合物山梨醇C6H8(OH)6是由葡萄糖加氫制得，來(lái)源廣泛,是生產(chǎn)表面活性劑的重要原料失水山梨醇脂肪酸酯（商品名Span）及其環(huán)氧乙烷化合物（商品名Tween）是重要的商品表面活性劑9.4多元醇類(lèi)非離子SAa

山梨醇(2)失水山梨醇酯及其聚氧乙烯化合物山梨醇與脂肪酸直接反應(yīng)的過(guò)程中既發(fā)生分子內(nèi)的失水形成醚鍵，也發(fā)生酯化反應(yīng)，得到失水山梨醇酯SpanSpan不溶于水，溶于有機(jī)溶劑，分為單酯、雙酯、三酯等9.4多元醇類(lèi)非離子SAa

9.4多元醇類(lèi)非離子SAa

倍半酯是單酯和雙酯的混合物+Span的合成9.4多元醇類(lèi)非離子SAa

先酯化后醚化：先醚化后酯化：Tween的合成對(duì)Span進(jìn)行聚氧乙烯化，可得到Tween9.4多元醇類(lèi)非離子SAa

其中：n=x+y+zSpan和Tween代表商品：9.4多元醇類(lèi)非離子SAa

SAa商品名HLB值單月桂酸失水山梨醇酯Span-208.6單棕櫚酸失水山梨醇酯Span-406.7單硬脂酸失水山梨醇酯Span-604.7單油酸失水山梨醇酯Span-804.3聚氧乙烯（20）單月桂酸失水山梨醇酯Tween-2016.7聚氧乙烯（20）單棕櫚酸失水山梨醇酯Tween-4015.6聚氧乙烯（20）單硬脂酸失水山梨醇酯Tween-6014.9聚氧乙烯（20）單油酸失水山梨醇酯Tween-8015.09.4多元醇類(lèi)非離子SAa

性質(zhì)及應(yīng)用：Span不溶于水，Tween的水溶性能良好Span可作乳化劑，廣泛用于冰激凌、面包、糕點(diǎn)、起酥油的乳化、防老化和改善品質(zhì)，還可作巧克力、速溶可可、牛奶等的分散劑Tween用作乳化劑、加溶劑、柔軟劑、平滑劑、潤(rùn)濕劑及清洗劑等Span與Tween復(fù)配，廣泛用于食品、藥品、化妝品中(3)蔗糖脂肪酸酯

①合成酯交換法：9.4多元醇類(lèi)非離子SAa

(3)蔗糖脂肪酸酯

①合成酰氯酯化法：直接脫水法：9.4多元醇類(lèi)非離子SAa

(3)蔗糖脂肪酸酯

②性質(zhì)和用途蔗糖酯無(wú)毒、無(wú)刺激，生物降解性好，可作食品添加劑具有優(yōu)良的洗滌、殺菌作用蔗糖酯因結(jié)構(gòu)不同有廣泛的HLB值范圍，可作多種體系的乳化劑用于食品、化妝品、洗滌劑等行業(yè)，廣泛用作乳化劑、分散劑、淀粉防老化劑等因制造工藝復(fù)雜，目前價(jià)格比較高，使它的應(yīng)用受到一定的限制9.4多元醇類(lèi)非離子SAa

9.5含氮的非離子SAa(1)脂肪酸烷基醇酰胺

由脂肪酸、脂肪酸甲酯、油脂等和醇胺反應(yīng)制得是一類(lèi)特殊的非離子表面活性劑與多元醇脂肪酸酯的不同在于酯鍵為酰胺鍵所取代，故具有良好的耐水解性能(1)脂肪酸烷基醇酰胺①合成，如尼納爾(Ninol)復(fù)合物，具有非常好的水溶性除胺基可與脂肪酸反應(yīng)生成烷基醇酰胺外醇羥基亦可與脂肪酸反應(yīng)生成酯(1)脂肪酸烷基醇酰胺含有烷基醇酰胺(50％)，胺的單酯和雙酯(10％)、酰胺的單酯和雙酯(10％)二乙醇胺的分子間縮合可生成N,N-二(2-羥乙基)哌嗪，占1％左右為提高產(chǎn)品中的有效成分，可采用等摩爾的脂肪酸甲酯和醇胺反應(yīng)，烷醇酰胺含量可達(dá)95％

6501的合成:用椰子油等油脂和醇胺反應(yīng)(1)脂肪酸烷基醇酰胺②性質(zhì)及應(yīng)用(a)烷基醇酰胺有許多特殊性質(zhì)，沒(méi)有濁點(diǎn)(b)在洗滌劑和個(gè)人衛(wèi)生用品的配方中作增稠劑、增泡劑和穩(wěn)泡劑(c)具有防止污垢再沉積的能力，與洗滌劑配方中的表面活性劑組分復(fù)配時(shí)具有良好的增效性(1)脂肪酸烷基醇酰胺②性質(zhì)及應(yīng)用(d)對(duì)動(dòng)植物油脂和礦物油均有很強(qiáng)的脫脂力，濃度較高時(shí)，脫脂力尤強(qiáng)。在紡織工業(yè)中常用作羊毛清洗劑，在金屬加工中作表面除油、脫脂清洗劑，具有防銹性(e)對(duì)纖維的吸附性強(qiáng)，洗后手感好，有一定的抗靜電作用，可作纖維處理劑的組分(f)對(duì)電解質(zhì)很敏感，如對(duì)鹽、對(duì)酸很敏感。但可加入陰離子表面活性劑及調(diào)整pH值而得到克服(1)脂肪酸烷基醇酰胺(2)氧化胺結(jié)構(gòu)通式為：R、R’、R”可以是脂基、芳基、雜環(huán)等9.5含氮的非離子SAa(2)氧化胺氧化胺的合成用過(guò)氧化氫法，如OA-12有文獻(xiàn)報(bào)道可用空氣或氧氣使叔胺氧化性能與應(yīng)用：(2)氧化胺氧化胺是有極性的非離子表面活性劑，在水溶液中，依溶液pH的不同，可顯示非離子性質(zhì)，也可以顯示離子性質(zhì)。表面活性與其烷基鏈的碳數(shù)有關(guān)，R為C10~16時(shí)有較好的表面活性，大于C16溶解性較差，小于C10會(huì)失去表面活性。性能與應(yīng)用：(2)氧化胺由于氧化胺分子中具有配位鍵，盡管其偶極極性較小，等電點(diǎn)現(xiàn)象不明顯，但仍能形成正、負(fù)電荷中心，故也將其劃歸為兩性表面活性劑范疇在堿性或中性條件下與陰離子、非離子、陽(yáng)離子、兩性離子表面活性劑都能很好的復(fù)配，顯示協(xié)同效應(yīng)性能與應(yīng)用：(2)氧化胺易溶于極性溶劑，無(wú)濁點(diǎn)；有優(yōu)良的泡沫性能，是有效的起泡劑和穩(wěn)泡劑去污力較差，其本身不作洗滌劑的必要組分，但可作洗滌助劑；具有增稠作用，是有效的增稠劑具有調(diào)理作用、抗靜電作用，用于香波配方中的調(diào)理劑；無(wú)毒，對(duì)皮膚溫和無(wú)刺激性，常用于浴液、泡沫劑配方中還可與兩性、非離子、季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑復(fù)配制成消毒劑9.6聚醚——聚氧乙烯聚氧丙烯

嵌段聚合物一類(lèi)較新的非離子表面活性劑。是引發(fā)劑、環(huán)氧丙烷、環(huán)氧乙烷的嵌段共聚物。由于引發(fā)劑的種類(lèi)不同，共聚方式及次序各異，嵌段聚醚的性能各不一樣，且品種繁多，用途廣泛。

種類(lèi)按其聚合方式可分為:整嵌雜嵌全雜嵌9.6聚醚——聚氧乙烯聚氧丙烯

嵌段聚合物聚醚類(lèi)非離子SAa整嵌型聚醚：引發(fā)劑上先加成一個(gè)氧化烯烴形成聚氧烯烴，然后再加入另一種氧化烯烴，又形成另一種聚氧烯烴，循環(huán)下去如REP，RPE，REPE，RPEP…其中：R為單官能團(tuán)引發(fā)劑:醇、酸、硫醇、胺和酰胺等

P為聚氧丙烯鏈——憎水基

E為聚氧乙烯鏈——親水基聚醚類(lèi)非離子SAa雜嵌型聚醚：引發(fā)劑中先加入一種氧化烯烴，再加入兩種氧化烯烴混合物，或次序相反全雜嵌型聚醚：一定比例的兩種氧化烯烴混合物加至引發(fā)劑中，再加入不同比例的氧化烯烴混合物聚醚類(lèi)非離子SAa

破乳劑SP-169

C18H37O(C3H6O)a(C2H4O)b(C3H6O)cH原油的破乳劑,用量為原油的十萬(wàn)分之一聚醚類(lèi)非離子SAa丙二醇聚醚：Pluronic（普魯洛尼克）聚醚類(lèi)非離子SAa丙二醇聚醚分子量：1000~16000HLB值：L101(1)，F(xiàn)38(30)Pluronic中POE(聚氧乙烯)含量增大時(shí)，親水性能增加POE含量小，分子質(zhì)量亦小時(shí)，滲透能力增大，起泡能力減小而當(dāng)POE含量大，分子質(zhì)量亦大時(shí)，滲透能力下降，起泡能力升高聚醚類(lèi)非離子SAaPluronic在水溶液中，于一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)（40～90％）其聚氧乙烯部分形成氫鍵而配位，故具有生成凝膠的性質(zhì)Pluronic具有良好的乳化能力，常用于乳狀液聚合中當(dāng)其聚氧丙烯的分子量達(dá)900以上，POE含量為40～60％時(shí)，具有良好的洗滌能力；用于洗滌時(shí)它起保護(hù)膠體和抗再污染作用乙二醇聚醚（PluronicR）分子量：2000~9000HLB值：2~33具有良好的分散作用、乳化作用、潤(rùn)濕作用、洗滌作用、加溶作用…聚醚類(lèi)非離子SAa乙二胺聚醚：Tetranic分子量：2000~