第一章 表面活性剂绪论
基本概念： (1)表面张力
表面张力是指作用于液体表面单位长度上使表面收缩的力（N/m） (2)表面活性物质
能使水的表面张力明显降低的溶质称为表面活性物质。 (3)表面活性剂
表面活性剂是指在加入少量时就能显著降低溶液表面张力并改变体系界面状态的物质 。 (4)表面活性剂有效值
能够把水的表面张力降低到的最小值。显然，能把水的表面张力降得愈低，该表面活性剂愈有效。 (5) C20
C20 ：降低溶液表面张力 20mN·m-1 时所需的表面活性剂浓度,该值愈小表明表面活性剂在界面的吸附能力愈强。 (6)cmc
临界胶束浓度简称CMC.表面活性剂在溶液中开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。 (7)胶束
两亲分子溶解在水中达一定浓度时，其非极性部分会互相吸引，从而使得分子自发形成有序的聚集体，使憎水基向里、亲水基向外，减小了憎水基与水分子的接触，使体系能量下降，这种多分子有序聚集体称为胶束。 随着亲水基不同和浓度不同，形成的胶束可呈现棒状、层状或球状等多种形状。 (8)胶束聚集数
胶束聚集数：指缔和成胶束的表面活性剂分子或离子的数量，可度量胶束的大小。 疏水性↑，胶束聚集数↑
胶束聚集数=胶束量（胶束的分子量）/表面活性剂的分子量 (9)Krafft 点
Krafft 点：1%的表面活性剂溶液加热时由浑浊变澄清，溶解度急剧增加时的温度。 Krafft 点低，表面活性剂的低温水溶性越好； 离子型表面活性剂通常在Krafft 点以上使用 (10)浊点
浊点：1%的聚氧乙烯型非离子表面活性剂溶液加热时，溶液由澄清变浑浊时的温度。 非离子型表面活性剂通常在浊点以下使用 浊点越高，溶解度越好，使用范围越广 2 基本数值 (1)水在20℃时的表面张力为72.8mN/m 3 重要关系 (1)表面张力的影响因素及其一般规律 影响表面张力的因素——分子间力有关
温度对表面张力的影响：随温度升高，分子间力降低，液体的表面张力降低；
压力对表面张力的影响：随压力升高，气相密度升高，液体表面的内向合力降低，液体的表面张力降低； (2)cmc的影响因素及其一般规律 内因：
(1)碳氢链的长度：碳数↑，cmc↓ (2)碳氢链的分支：分支↑， cmc↑
(3)极性基团位置：极性基团居中，cmc↑ (4)碳氢链中引入双键、极性基团， cmc↑
(5)疏水链的性质：CH链→CF链， cmc↓
(6)亲水基团的种类： n-SAA < 温度：ionic-SAA在其Krafft point 以上使用 nonionic-SAA在其cloud point 以下使用 无机强电解质：加入使ionic-SAA的cmc↓,对nonionic-SAA影响不大 无机盐和有机添加剂：影响胶束的形状 (3)表面活性剂结构与性能关系的一般规律 γ极性的碳氢化合物＞γ非极性碳氢化合物； γ芳环或共轭双键化合物＞饱和碳氢化合物； 同系物中相对分子质量较大者表面张力较高 4 表面活性剂的分类方法及其主要类型 表面活性剂分类方法有多种，根据来源可分为天然表面活性剂与合成表面活性剂； 根据溶解性质可分为水溶性表面活性剂与油溶性表面活性剂； 根据极性基团的解离性质分为离子型表面活性剂与非离子型表面活性剂两大类； 再根据离子型表面活性剂所带电荷，又分为阳离子、阴离子、两性离子表面活性剂。 按亲水基进行分类的常用表面活性剂如下： （一）阴离子表面活性剂 1.高级脂肪酸盐 通式：RCOO－M＋, 如硬脂酸钠、钙、镁等。 2.硫酸盐 通式：ROSO3－M＋，如十二烷基硫酸钠、十六醇硫酸钠等。 3.磺酸盐 烷基磺酸盐通式：RSO3－M＋，如二己基琥珀酸磺酸钠。 烷基苯基磺酸盐通式：RC6H5SO3－M＋，如十二烷基苯磺酸钠等。 4.胆盐 如甘胆酸钠、牛胆磺酸钠等。 （二） 阳离子表面活性剂 具有易吸附于一般固体表面及杀菌性两个特点 （1）伯胺盐 R-NH3＋ (2)季铵盐 季胺盐水溶液具有强杀菌性，常用作消毒、杀菌剂 (3) 吡啶盐 （三）两性表面活性剂 （1）氨基酸型 R-NH2CH2-CH2COO－ 洗涤性能良好，常作为特殊洗涤剂 (2)甜菜碱型 去污力强，对纤维有保护作用 (3)磷脂类 属天然表面活性剂，常用作食品添加剂 （四）非离子表面活性剂 （1）脂肪醇聚氧乙烯醚 R-O-(CH2CH2O)nH 俗称平平加系列，具良好湿润性能 (2)烷基酚聚氧乙烯醚 R-(C6H4)-O(C2H4O)nH 俗称 OP系列，化学性质稳定，抗氧化性能强 (3)聚氧乙烯烷基酰胺 R-CONH(C2H4O)nH 常用作起泡剂、增粘剂 (4)多元醇型 主要是失水山梨醇的脂肪酸酯及其聚氧乙烯加成物Span类 及 Tween类表面活性剂即属此类 具有低毒的特点，广泛用于医药工业、食品工业以及生化实验 第二章 阴离子型表面活性剂 1阴离子表面活性剂的主要类型，化学通式 阴离子表面活性剂溶于水时，能解离出发挥表面活性部分的带负电基团（阴离子或称负离子）。 阴离子表面活性剂按亲水基团分为脂肪羧酸酯类R-COONa，脂肪醇硫酸酯类R-OSO3Na，磺酸盐类R-SO3Na，磷酸酯类R-OPO3Na。 2阴离子表面活性剂的一般特性 (1)溶解度随温度的变化存在明显的转折点，即在较低的一段温度范围内随温度上升非常缓慢，当温度上升到某一定值时其溶解度随温度上升而迅速增大，这个温度叫做表面活性剂的克拉夫特点，(Krafft point)，一般离子型活性剂都有Krafft点； (2)一般情况下与阳离子表面活性剂配伍性差、容易生成沉淀或变为浑浊，但在一些特定条件下与阳离子表面活性剂复配可极大地提高表面活性； (3)抗硬水性能差，对硬水的敏感性．羧酸盐＞磷酸盐＞硫酸盐>磺酸盐； (4)在疏水链和阴离子头基之间引入短的聚氧乙烯链可极大地改善其耐盐性能； (5)在疏水链和阴离子头基之间引入短的聚氧丙烯链可改善其在有机溶剂中的溶解性（但同时也降低了其生物降解性能）； (6)羧酸盐在酸中易析出游离羧酸，硫酸盐在酸中可发生自催化作用迅速分解。其它类型阴离子表面活性剂在一般条件下是稳定的； (7)阴离子表面活性剂是家用洗涤剂、工业清洗剂、润湿剂等的重要组分。 3烷基苯磺酸盐结构与性能的关系一般规律 （1）溶解度 碳数↑，链长↑溶解度↓ 烷基链↑，cmc ↓ 烷基链↑，Krafft 点↑ （2）表面张力 十四烷基苯磺酸钠的最低 其次是十二烷基苯磺酸钠 碳链↑表面张力↓ 但16n、18n的表面张力↑ 在cmc下，2-丁基辛基苯磺酸钠（12v）的表面张力最低 烷基有支链，表面张力低 （3）润湿力 正十烷基苯磺酸钠的润湿时间最短，润湿力最好，十二、十四烷基次之，十六、十八烷基的润湿力差 直链烷基苯磺酸钠的碳数↑润湿力↓ （4）起泡性 十四烷基苯磺酸钠的起泡性最好，其次是十二烷基的 十八烷基苯磺酸钠因溶解度低，起泡性差 （5）洗净力 随着直链烷基中碳原子数增多，表面活性剂的洗净力逐渐提高：十八烷基苯磺酸钠的洗净力最高 十二烷基苯磺酸钠的各种异构体中，正十二烷基苯磺酸钠的洗净力最高 4写出LAS、AOS、SAS、AES、AS的化学名称及其相应的结构通式 LAS——烷基苯磺酸钠 CnH2n+1- -SO3Na AOS——α-烯烃磺酸盐 RCH=CH(CH2)nSO3Na SAS——烷基磺酸盐 RSO3Me AES——脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐 R-O(CH2CH2O)nSO3M AS——脂肪醇硫酸酯盐 R-O-SO3M 5画出发烟硫酸对烷基苯的泵式连续磺化工艺流程图；指出各位号的名称，主要设备的作用；工艺条件的主要控制参数 烷基苯用发烟硫酸磺化时，多采用泵式连续磺化工艺，主要设备：反应泵、冷却器、老化器和循环管。 烷基苯和发烟硫酸由各自的贮罐进入高位槽，分别经流量计按适当的比例与循环物料一起进入磺化反应泵。 泵内两相充分混合并发生反应，使磺化基本完成。 反应物料大部分经冷却器循环回流，另一部分经盘管式老化器进一步完成磺化反应，产物送去分酸和中和。 6指出烷基苯磺酸的后处理中分酸的目的、原理及主要控制参数；使中和顺利进行的主要因素及条件 烷基苯磺酸的后处理：分酸和中和 分酸目的：分离产物中的烷基苯磺酸和硫酸（废酸）；分出废酸，提高烷基苯磺酸的含量和产量；除去杂质，提高产品质量；减少下一步中和时碱的用量。 分酸原理：硫酸比烷基苯磺酸易于溶解于水，向磺化产物中加入少量水，降低硫酸和烷基苯磺酸的互溶性，利用硫酸相密度比磺酸相密度大的性质进行分离。 中和工艺的影响因素主要有：工艺水的加入量，电解质加入量，中和温度和pH的控制，此外，两相能否充分混合也是一个重要条件。 碱的浓度：适当，过高产生“结瘤现象” 温度：40~50℃，温度↑粘度↓，但超过某一温度后，温度↑粘度↑ 无机盐：使烷基苯磺酸钠胶体结构紧密，改善溶液的流动性 良好的传质条件和足够的传热面积：保证中和反应放出的热量及时移出。 7对照多釜串联三氧化硫磺化工艺，指出各位号名称，主要工艺参数；位号5、6、12的作用 第一釜反应温度45℃，物料停留时间15分钟；中和值控制在80-90mgNaOH/g。 第二釜反应温度55℃，物料停留时间8分钟；中和值控制在120-150mgNaOH/g。 5——进行补充磺化反应 6——进行分酸处理 12——进行尾气处理 8 膜式反应器适合于哪些类型阴离子表面活性剂的生产？ 膜式反应器可用于AOS、LAS、 AES、AS的生产，磺化温度因原料不同而异 10 对照TO反应器(双膜式P85)制取磺化或硫酸化产物的流程，指出各位号的名称 11 写出水-光氧磺化、氯磺化生产烷基磺酸的主要反应方程式，画出其工艺流程，分别指出其影响反应的主要因素 16 在LAS、AOS和SAS的生产过程中都涉及加水，从合成原理分别说明加水的作用。 第三章 非离子型表面活性剂