精細化學表面活性劑第1頁/共132頁第一章概述對基本化學工業生產的初級或次級化學品進行深入加工而取得的具有特定功能、特定用途，小批量、高純度的化學品特點：具有特殊功能；研究開發、制造及應用技術密集度高；配方技術能左右產品性能；附加值高，收益大，小批量，多品種的化學商品.第2頁/共132頁概述西方國家分為：通用化學品和專用化學品，其中專用就指精細化學品。化學型：純度高化學品（如化學試劑）精細化學品

功能型：專用化學品（如洗發香波）第3頁/共132頁概述按美國Kline分類法，化工產品分為兩大類別：通用化學品HeavyChemicals和專用化學品Specialtychemicals精細化學品Finechemicals第4頁/共132頁精細化學品與通用化學品的區別通用化學品是指從廉價易得的天然資源開始經一次或數次化學加工制成的最基本的化工原料，它用途廣泛、生產批量大，通常以其主要成分的化學名稱來命名的化學品。有應用廣、產量大，但附加值低等特點。精細化學品以通用化學品為起始原料，合成工藝步驟繁多、反應復雜、產量小而產值高，具有特定應用性能的產品。有特定功能的小批量、高價值、高純度的化學品。___生產屬性、經濟屬性、商業屬性不同。第5頁/共132頁精細化學品的特點小批量，多品種（國外表面活性劑就達5000多種）；生產工藝精細、技術密集性高（成功率較低、時間長、耗資較大，如開發一種新藥需5-10年，耗資2000萬)；綜合生產流程和多功能生產裝置大量采用復配技術（紡絲油劑組分包括分散劑、防沉淀劑、防凍劑、防腐劑等）附加值高、利潤大、投資收率高產品更新換代快第6頁/共132頁精細化學品分類二十世紀六十年代日本首先把精細化工列為一個產業部門；1984年精細化工年鑒中把精細化學品分為35個類別：第7頁/共132頁精細化學品分類1醫藥，2獸藥，3農藥，4合成染料，5涂料，6有機顏料，7油墨，8黏合劑，9催化劑，10試機，11香料，12表面活性劑，13合成洗滌劑，14化妝品，15感光材料，16橡膠助劑，17增塑劑，18穩定劑，19塑料添加劑，20石油添加劑21飼料添加劑，22食品添加劑，23高分子凝聚劑，24工業殺菌防霉劑，25芳香消臭劑，26紙化學品，27汽車化學品，28脂肪酸及其衍生物，29稀土金屬化合物，30電子材料，31精細陶瓷，32功能樹脂，33生命體化學品，34化學促進生命物質，35盥洗衛生用品。第8頁/共132頁精細化學品分類1985年又增加了16類，酶、火藥與推進劑、非晶態合金、儲氫合金、無機纖維、碳黑、皮革用化學品、溶劑與中間體、纖維化學用品、混凝土添加劑、水處理劑、金屬表面處理劑、保健食品、潤滑劑、合成沸石、成像材料。較重要的有，黏合劑、農藥、生化酶、醫藥、功能高分子、香料、涂料、催化劑、化妝品、表面活性劑、染料、感光材料。第9頁/共132頁我國對精細化學品分類（1986）(1)農藥；(2)染料；(3)涂料(包括油漆和油墨)；(4)顏料；(5)試劑和高純物；(6)信息用化學品(包括感光材料、磁性材料等能接受電磁波的化學品)；(7)食品和飼料添加劑；(8)粘合劑；(9)催化劑和各種助劑；(10)化學藥品(原料藥)和日用化學品；(11)功能高分子材料(包括功能膜、偏光材料等)。第10頁/共132頁從生產角度可將精細化學品劃分為兩類一是以分子水平合成、提純為主，結合少量的復配增效技術得到的有特定功能的化學品，如農藥、染料、顏料、試劑和高純物、信息化學品、食品和飼料添加劑、催化劑和各種助劑、化學藥品和日用化學品、功能高分子材料等；二是以配方技術為主要生產手段，使具有特定功能的化學品，如涂料、洗滌劑、化妝品、香料、黏合劑等。第11頁/共132頁精細化學品作用、發展趨勢與人們生活息息相關，與社會發展關系密切，經濟建設中不可缺少的一個重要組成部分。增進和賦予各種結構材料以特性增進和保障農、林、牧、漁業的豐收豐產豐富和改善人們的生活

促進和推動科學技術的進一步發展高經濟效益

第12頁/共132頁發展趨勢品種門類繼續增加，能源、食品、信息、醫用發展速度領先，增長率為其它業近倍，精細化率提高過半，大力采用高新技術，重點在生命科學、材料科學、能源科學和空間科學領域開發研究。

第13頁/共132頁我國目前最有發展前景的幾類精細化學品

食品添加劑，主要是水果、蔬菜保鮮劑，品質改良劑，防毒抗氧劑等；飼料添加劑，營養抗氧劑、飼料蛋白、礦物質表面活性劑，主要是以植物油為原料的工業表面活性劑水質穩定劑，磷系水處理劑、鋁系水處理劑皮革用化學品造紙用化學品，聚丙烯酰胺，聚醋酸乙烯母液和消泡劑、脫墨劑、高吸水性樹脂等纖維素衍生物農副產品為原料的化學品

第14頁/共132頁主要參考書精細化學品化學，程鑄生主編精細化學品化學，閆鵬飛等,化工出版社無機精細化學品的制備和應用，熊家林等日用化學品，徐寶財編精細化學品化學，張先亮等編著第15頁/共132頁1簡述精細化學品的概念和特點。2精細化學品的發展趨勢是什么？思考題第16頁/共132頁第二章表面活性劑一、概述加到溶劑中能大大降低溶劑的表面張力，能夠使體系的表面狀態發生明顯的改變，這種物質稱之為表面活性劑，如硬脂酸鈉、烷基苯磺酸鈉；乙醇等也可使溶劑表面張力降低而不改變表面狀態，所以不是表面活性劑。第17頁/共132頁一、概述性質特征：雙親媒性、溶解性、界面吸附、界面定向排列、生成膠束、多種功能性第18頁/共132頁二、表面活性劑結構類型具有兩親性結構化合物(如：R-COONa)親油基親水基親水基親水基親水基親水基親水基親水基親油基親油基親油基親油基親油基親油基第19頁/共132頁二、表面活性劑結構類型離子型：陰離子型、陽離子型、兩性離子非離子型：聚氧乙烯型、多元醇脂、烷醇酰胺、聚醚第20頁/共132頁表面活性劑分類

親水基親油基第21頁/共132頁陰離子表面活性劑羧酸鹽型R-COONa硫酸鹽型R-OSO3Na磺酸鹽型R-SO3Na磷酸鹽型R-OPO3Na

Na+第22頁/共132頁陽離子表面活性劑胺鹽型離子表面活性劑伯胺鹽R-NH2HCl仲胺鹽R-NH(CH3)HCl叔胺鹽R-N(CH3)2HCl季銨鹽型離子表面活性劑

R-N（CH3）3Cl第23頁/共132頁兩性型氨基酸

RCH(-NH3+)(-COO－)十二烷基甜菜堿C12H25N+(CH3)2(CH2COO－)第24頁/共132頁非離子表面活性劑

在水中不會離解成離子聚乙二醇型R-O(CH2CH2O)nH多元醇型R-COOCH2C(CH2OH)3第25頁/共132頁三、表面活性劑的有關參數表面張力表活劑在溶液中狀態非離子表活劑“濁點”

（Cloudpoint）

Krafft點

臨界膠束濃度（Criticalmicelleconcentration）

親水－親油平衡值(HLB值)第26頁/共132頁1表面張力（Surfacetension）

處于界表面上的分子所受的作用力是不對稱的。而這種不對稱的合力就是界面張力對液-氣、固-氣、表面而言就稱之為表面張力。液體表面有自動收縮的縱向，當重力可以忽略時，液體總是趨向于形成球形，這就是表面張力作用的結果。

第27頁/共132頁表面活性（Surfaceactivity）

溶質使溶劑表面張力降低的性質稱之為表面活性。

表面活性劑定義為：活躍于表面和界面上具有極高的降低表面、界面張力的能力和效率的一類物質；其在一定濃度以上的溶液中能形成分子有序組合體，從而具有一系列應用功能。

第28頁/共132頁2表活劑在溶液中狀態在溶液表面吸附狀態表面飽和吸附量與分子結構有關直鏈～支鏈，離子型～非離子型，…吸附量與應用關系:如吸附量大，起泡、成膜穩定支鏈、氟烷基、有機硅疏水基多用于破乳和消泡劑。表活劑降低張力的能力（效能）和效率第29頁/共132頁3.濁點（Cloudpoint）定義：將一定濃度（0.5~5%，通常為1%溶液）的非離子表面活性劑加熱到某一溫度時，溶液產生渾濁現象，冷卻后又呈透明，將這一開始變渾濁的溫度稱為濁點。第30頁/共132頁濁點與非離子表面活性劑的結構有一定關系，通常聚氧乙烯醚鏈愈長，濁點也愈高；憎水基中碳原子數愈多，則濁點愈低。濁點還受其他因素影響。加入鹽、堿、芳香族和極性脂肪族物質可使濁點下降，加入非極性液體和陰離子表面活性劑可使濁點顯著提高。第31頁/共132頁4.Krafft點

離子型表面活性劑的溶解濃度在溫度升至一定值時會陡然上升，這個溫度就叫做該表面活性劑的Krafft點。第32頁/共132頁5.臨界膠束濃度（Criticalmicelleconcentration）

開始形成膠團時的表面活性劑的濃度稱之為臨界膠束濃度，簡稱cmc。～Krafft相關溶液性質發生突變時表面活性劑的濃度稱之為臨界膠束濃度～lgc當溶液達到臨界膠束濃度時，溶液的表面張力降至最低值

疏水基團結構強烈影響cmc值第33頁/共132頁（1）生成膠束當表面活性劑溶質濃度達到一定時，它的分子會產生聚集而生成膠束，這種濃度的臨界值稱為臨界膠束濃度(CriticalMicelleConcentration,簡稱CMC)。

第34頁/共132頁第35頁/共132頁(2)膠團化作用表面活性劑在達到臨界膠束濃度(CMC)后，許多分子締合成膠團。在溶液中，膠團與分子或離子處于平衡狀態。右圖為球形膠束模型：其結構包括有膠束中心核、平衡離子和周圍的水層。水溶液中的離子膠團有擴散雙電層，而非離子膠團不存在擴散雙電層。

球形膠束模型

第36頁/共132頁6.表面活性劑的HLB值

表面活性劑分子中親水基的強度與親油基的強度之比值，就稱為親水親油平衡值，簡稱HLB值。是一項衡量表面活性劑效率的重要指標。兩種方法表示：

表面活性劑的親水性=親水基的親水性-憎水基的憎水性

另一種：

表面活性劑的親水性=親水基的親水性/憎水基的憎水性多用后一種表示第37頁/共132頁格里芬(Griffin)提出HLB(hydrophile-lipophilebalance對于聚乙二醇型和多元醇型非離子表面活性劑的HLB值計算公式為:

石蠟完全沒有親水性，HLB=0；完全是親水基的聚乙二醇HLB=20，所以非離子型表面活性劑介于0～20之間。第38頁/共132頁戴維斯（Davies）曾嘗試把HLB數目作為結構因子的總和來處理親

水

基

團HLB值親

水

基

團HLB值

-SO4Na38.7

-CH}-0.475

-COOK21.1

-CH2-

-COONa19.1

-CH3

-N（叔胺）9.4

=CH-

酯（失水山梨醇環）6.8

衍生的基團數目：

酯（自由的）2.4

-(CH2-CH2-O)-0.33

-COOH2.1

-(CH2-CH2-CH-O)--0.15

-OH（自由的）1.9表面活性劑HLB值，即：HLB=7+Σ(各個基團的HLB值)

-O-1.3

-OH（失水山梨醇環）0.5第39頁/共132頁下表是表面活性劑HLB值與性質的對應關系：

HLB值加水后的性質應用1～4不分散W/O乳化劑3～6分散得不好6～8不穩定乳狀分散體系潤濕劑8～10穩定乳狀分散體系

10～13半透明至透明分散體O/W乳化劑14～18透明溶液增溶洗滌第40頁/共132頁四、表面活性劑的應用潤濕和滲透作用乳化－破乳作用分散作用起泡－消泡作用洗滌作用其它的特別應用：柔軟整理劑、抗靜電劑、殺菌、均染劑

第41頁/共132頁4.1潤濕和滲透作用接觸角與潤濕，不同界面的表面張力作用潤濕：固體表面上的氣體（或液體）被液體或另一種液體取代的現象。

接觸角：達平衡時，在氣，液，固三相交界處，氣-液界面和固-液界面之間

的夾角稱為接觸角。(圖中角

θ)第42頁/共132頁接觸角公式：如圖(1)θ=0·

完全潤濕,鋪展(2)θ<90·可以潤濕(3)θ>90·不能潤濕

第43頁/共132頁在油水兩相體系中，加入表面活性劑在強烈攪拌下，油層被分散，表面活性劑的憎水端吸附到油珠的界面層，形成均勻的細液滴乳化液，這一過程稱為乳化。分為油/水乳化液和水/油乳化液兩種。

4.2乳化作用第44頁/共132頁4.2乳化作用O/W，W/O>1m乳白，1~0.1淡藍，微乳0.1~0.05半透明，<0.05m透明表活劑降低表面能形成界面膜起穩定作用離子型增加穩定性乳液介質粘度和穩定性第45頁/共132頁乳化、分散、增溶第46頁/共132頁相轉變溫度與乳化劑的選擇PIT,多數乳化劑在較低溫度下為O/W型，高溫下轉變為W/O型，乳液由O/W型轉變為W/O型時的溫度（PIT）。如何測定PIT？如何選用乳化劑和配制條件？等量水油法，3~5%乳化劑O/W保存溫度低于PIT10~40℃，制備溫度低2~4℃第47頁/共132頁選擇乳化劑的基本原則：1表面活性劑活性高2在兩相界面能形成緊密結構的面膜3油溶性乳化劑和水溶性的配合使用更穩定4HLB值原則5PIT原則影響因素？第48頁/共132頁破乳有物理方法:

電沉降、超聲、過濾、加熱物理化學方法降低膜強度其中加入表面活性劑方法，用新SAA取代原SAA，SAA間形成復合物，加一反應物，加電解質第49頁/共132頁增溶作用增溶與膠束有關，由于膠束的存在而使難溶物溶解度增加的現象統稱為增溶現象。第50頁/共132頁4.3分散作用固體顆粒（0.1～數十m）粉碎或分散到液相中去；廣泛用于涂料、油墨、塑料、橡膠及印染工業。第51頁/共132頁4.4起泡－消泡作用氣泡穩定因素：1、降低表面張力；2、泡沫膜有一定強度和彈性；3、要有適當的表面粘度第52頁/共132頁礦物浮選第53頁/共132頁洗滌是表面活性劑的最主要功能。工業上生產的各種表面活性劑最大的消耗部門是家用洗衣粉、液狀洗滌劑和工業清洗劑。洗滌去污作用是由于表面活性劑降低了表面張力而產生的潤濕、滲透、乳化、增溶、分散等多種性能綜合的結果。被沾污物放入洗滌劑溶液中，先充分潤濕、滲透，使溶液進入油污內部，污垢容易脫落，然后洗滌劑將脫落下來的油污乳化，分散于溶液中，經清水漂洗而除去。

4.5洗滌作用第54頁/共132頁4.5洗滌作用織物－污垢＋表活劑

織物－SAA＋污垢－SAA洗滌去污是由于表活劑降低表面張力而產生潤濕、滲透、乳化、分散、增溶等作用的綜合結果，所以一種洗滌效果好并非各項性能都好，而是它的綜合協同效應強。用于洗滌的表活劑有兩類：陰離子型和非離子型第55頁/共132頁配制洗滌劑選用表面活性劑的原則陰離子型、非離子型適合，陽離子型不宜使用能發揮協同增效作用的復合型比單一型好在溶解度允許范圍內，洗滌能力隨疏水基增大而增強疏水鏈碳數相同時，直鏈比支鏈的好。非離子型表面活性劑濁點稍高于溶液溫度時可達到最佳洗滌效果聚氧乙烯型非離子表面活性劑，隨聚氧乙烯鏈增長（溶解度增大）洗滌能力而降低兩性表面活性劑和天然表面活性劑對皮膚刺激小，易降解，越來越受歡迎。第56頁/共132頁4.6其它的特別應用：柔軟整理劑、抗靜電劑、殺菌、均染劑……第57頁/共132頁五、常見表面活性劑介紹

1.磺酸鹽①十二烷基苯磺酸鈉LAS②烷基磺酸鹽C12～C20仲烷基磺酸鈉SAS③α－烯基磺酸鹽AOSC12～C18第58頁/共132頁①LAS烷基苯磺酸鈉到目前為止仍然是產量最大的陰離子表面活性劑，在合成洗滌劑中占第一位，在家用洗衣粉中占主導地位，分子式為：CnH2n+1—C6H4—SO3Na。烷基為C12~C14時洗滌性能最好，其中以C12烷基的成品去污力最強。苯環上磺化反應產物是鄰、對位的混合物，而又以對位產物居多，且對位產物的洗滌性能優于鄰位產物。第59頁/共132頁①LAS的主要性能如下：

（1）主要優點在于烷基中沒有支鏈，有良好的生化降解性。（2）能溶于水，對水硬度不敏感，對酸堿水解的穩定性好。（3）對氧化劑十分穩定，可適用于目前流行的加氧化漂白劑的洗衣粉配方。（4）發泡能力強，可與助洗劑進行復配，兼容性好。（5）成本低，質量穩定。第60頁/共132頁烷基芳基磺化用硫酸或發煙硫酸高溫磺化是可逆反應，溫度越高，水解速度越快。

第61頁/共132頁②烷基磺酸鈉（SAS）

烷基磺酸鈉（SAS）是較新的商品表面活性劑。其分子通式為：

烷烴一般為碳原子數14~18的正烷烴。SAS有與LAS類似的發泡性能和洗滌效能，水溶性好，有很好的生物降解性。SAS的缺點是，用它作為主要組分的洗衣粉發粘，不松散。因此，其主要用途是復配成液體洗滌劑，如家用餐具洗滌劑。

第62頁/共132頁烷基磺酸鈉的生產方法主要生產方法為磺氧化法和磺氯化法。磺氧化工藝產物中以仲烷基磺酸為主，伯烷基磺酸僅占2%，在反應過程中，磺酸基可能會出現在直鏈烷烴基上任何一個位置，其反應式為：

第63頁/共132頁磺氯化法則伯烷基磺酸鹽和二磺酸鹽含量都較高，直鏈烷烴的磺氯化反應如下：第64頁/共132頁③

α-烯烴磺酸鈉（AOS）

α-烯烴磺酸鈉（AOS）是表面活性劑的主要品種之一。其主要由烯基磺酸鹽（約55%）、羥基磺酸鹽（約37%）和二磺酸鹽（約8%）所組成。AOS中的烯基磺酸鹽和羥基磺酸鹽在性能上有互補性，兩種成分復合時的性能優于單一組分，使AOS在很多應用中無需添加其他陰離子表面活性劑進行復配。AOS具有良好的生物降解性，對硬水不敏感，對人體皮膚刺激性小。廣泛應用于復配家用洗滌劑、餐具洗滌劑、洗發香波、液體肥皂等領域。

第65頁/共132頁AOS所用原料α-烯烴可由乙烯聚合及蠟裂解法制備。AOS工業生產條件及工藝流程如下：

第66頁/共132頁烯烴的硫酸化烯烴的硫酸化是親電加成反應。烯烴首先加H+生成碳正離子中間體，再與硫酸反應生成一仲烷基酸性硫酸酯和二仲烷基硫酸酯。另外還發生生成仲醇、二仲醇基醚和聚合物等副反應。（如磺化油AH的生產）第67頁/共132頁2.硫酸酯鹽類R－OSO3MC10～C18①脂肪醇硫酸鹽，C12H25OSO3NaK12②脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽RO(CH2CH2O)n－SO3MAESn:2～4C12H25O(CH2CH2O)3SO3H?N(C2H4OH)3③硫酸化油硫酸化蓖麻油（土耳其紅油）第68頁/共132頁第69頁/共132頁①脂肪醇硫酸鹽（FAS）

脂肪醇硫酸鹽（FAS）的分子式為ROSO3Na，現在已成為一類重要的表面活性劑。FAS比LAS有更好的生物降解性，有更強的洗滌、發泡和乳化性能。缺點是對硬水較敏感，在強酸和強堿條件下易水解。FAS的應用性能主要由脂肪醇中碳鏈的長度以及陽離子的性質來決定。在各種不同FAS中，碳鏈為C12~C14的發泡能力最強，其低溫洗滌性能也最佳。直鏈醇的硫酸鹽比仲醇或支鏈醇的硫酸鹽的潤濕性能低。FAS主要以椰油醇（C12~C18的直鏈脂肪醇）為原料，屬綠色表面活性劑。

FAS主要用于配制液狀洗滌劑，餐具洗滌劑，牙膏、香波和化妝品，紡織用潤濕和洗凈劑，化工中乳化聚合的添加劑。

第70頁/共132頁工業上，FAS通常用三氧化硫或氯磺酸將脂肪醇進行酯化，得到的脂肪醇硫酸單酯再用氫氧化鈉、氨或醇胺（常用乙醇胺或三乙醇胺）中和即得產品。主要的反應式如下：

第71頁/共132頁②脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽（AES）

脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽（AES）的分子式為RO（CH2CH2O）nSO3Na(n=2~6)。AES目前是僅次于LAS的第二大類表面活性劑，從上世紀70年代起，AES以驚人的速度迅速擴大生產量。AES的突出優點是：生物降解性能優異，對水硬度不敏感，產生泡沫大，不刺激皮膚，由于在脂肪醇分子中引入了環氧乙烷分子使成本有所降低。AES是一類高性能的表面活性劑，與LAS復配用于香波和輕垢洗滌劑如餐具洗滌劑，現在也在逐步進入重垢洗滌劑領域。AES可認為是家用洗滌劑配方中最重要的表面活性劑之一，它可能會大量與非離子表面活性劑復配后使用。在可預見的未來一段時間內，AES將是市場需求增長得最快的一種陰離子表面活性劑。

第72頁/共132頁③硫酸化油硫酸化蓖麻油（土耳其紅油）油醇與硫酸進行硫酸化及中和，與FAS的制法相似。其中，用氨基磺酸可以一步制得相應的硫酸銨鹽，而不需要進行中和操作，適用于小批量生產。它特別適合烷基酚聚氧乙烯醚硫酸鹽的合成，因為其他比較強的硫酸化劑可能導致苯環的磺化。第73頁/共132頁3.羧酸鹽類月桂酸C11H23COONa十二烷酸，椰子油、棕櫚核油、山蒼子核油豆蔻酸C13H27COONa十四烷酸棕櫚酸C15H31COONa十六烷酸，豬油、棕櫚油硬脂酸C17H35COONa十八烷酸，羊油、牛油花生酸C19H39COONa二十烷酸，花生油（含少量）第74頁/共132頁羧酸鹽型陰離子表面活性劑肥皂R-COOCH2CH2-OHR-COOCH+3NaOH3R-COONa+CH-OHR-COOCH2CH2-OH第75頁/共132頁其它羧酸皂松香皂C19H29COOHC19H29COONaN-酰基羧酸鹽

R-CONH（CONHR”）nCOONaR’聚醚羧酸鹽

R-（OC2H4）nOCH2COONa第76頁/共132頁不飽和酸油酸：9-十八烯酸，花生油、芝麻油、米糠油亞油酸：9,12-十八二烯酸，向日葵油、大豆油、棉子油亞麻酸：9,12,15-十八三烯酸，亞麻仁油蓖麻油酸：12-羥基,9-十八烯酸，蓖麻油桐酸：9,11,13-十八三烯酸，桐油芥酸：13-二十二烯酸，菜籽油第77頁/共132頁4.陽離子表面活性劑--胺鹽型四位數命名，如1231、1227、1631Br等第78頁/共132頁陽離子銨鹽類陽離子表面活性劑:廣泛用于殺菌劑、消毒劑；芐基季銨鹽陽離子表面活性劑有較強的殺菌消毒作用C12H25NH2+2CH3Cl+2NaOHC12H25N(CH3)2+NaCl+2H2OC12H25N(CH3)2+CH3ClC12H25N+(CH3)3+ClCH2C6H6C12H25N+(CH3)2CH2C6H6第79頁/共132頁陽離子表面活性劑特性：陽離子表面活性劑帶有正電荷，通常很多基質如紡織品、塑料、礦物質、人體皮膚等表面帶有負電荷，這樣它在這些基質上的吸附能力比陰離子和非離子表面活性劑強，所以它不適用于洗滌。然而這種特性決定了它的一系列特殊用途。首先是抗靜電性，這種特性在于電性的中和作用。其次是它在織物的表面吸附形成一層親油性膜，依靠這種作用產生的特殊用途之一就是織物的柔軟劑。另外，用芐基季銨化的陽離子表面活性劑具有殺菌、防霉和消毒作用，廣泛用作醫藥消毒劑。第80頁/共132頁（一）脂肪胺

包括脂肪伯胺、仲胺、叔胺。

脂肪伯胺是常用的金屬管道緩蝕劑、礦物浮選工藝中的捕集劑。

第81頁/共132頁除脂肪伯胺外，N-烷基丙二胺，還有類似的烷基醚胺，廣泛應用于建筑工業中的表面活性劑，如瀝青乳化劑、防水處理劑等。它們可由脂肪胺或醇與丙烯腈加成后再加氫還原而制備。第82頁/共132頁（二）季銨鹽

季銨鹽由脂肪叔胺進一步烷基化而成。常用的烷基化試劑是氯甲烷或硫酸甲酯。在工業上有實用價值的季銨鹽有下列三種：長碳鏈季銨鹽，咪唑啉季銨鹽和吡啶季銨鹽。

第83頁/共132頁季銨鹽陽離子的親水性要比脂肪胺大得多，它足以使表面活性作用所需的疏水端溶入水中。目前主要用作紡織柔軟劑、抗靜電劑、消毒殺菌劑、殺藻劑，制備有機膨潤土，在化學反應中作相轉移催化劑。

第84頁/共132頁（1）長碳鏈季銨鹽在長碳鏈季銨鹽中含至少一個長碳鏈烷基。按含長碳鏈烷基的個數可分為單、雙、三長碳鏈烷基季銨鹽，它們均可由相應的叔胺通過季銨化制得。在三種長碳鏈季銨鹽中，前兩種較為常用。例如：

第85頁/共132頁作為中間體的大多數長碳鏈烷基叔胺由天然油脂制得。以天然油脂為原料制備脂肪胺可分別直接用油脂，或采用由天然油脂加工而成的脂肪酸或脂肪醇來進行合成。下圖是一些合成路線。

第86頁/共132頁（2）咪唑啉季銨鹽

咪唑啉季銨鹽在陽離子表面活性劑中僅次于長碳鏈季銨鹽占第二位，主要用途與長碳鏈季銨鹽相似，用于纖維柔軟劑、抗靜電劑、防銹劑等。它的合成工藝比較簡單。高碳烷基咪唑啉季銨鹽主要由脂肪酸及其酯和多元胺經脫水縮合、閉環、甲基化三步合成。例如：

第87頁/共132頁其他雜環類陽離子表面活性劑尚有嗎啉類化合物，如N-烷基嗎啉，由長碳鏈伯胺與β,β′-二氯乙醚反應，然后再甲基化。

第88頁/共132頁5.兩性表面活性劑

兩性表面活性劑的特點在于分子內同時含有酸式和堿式親水性基團。它在酸性溶液中呈陽離子性，在堿性溶液中呈陰離子性，而在中性溶液中有類似非離子表面活性劑的性質。兩性表面活性劑是一類具有特殊用途的表面活性劑。根據陽離子活性基團的不同，大致可歸納為：

甜菜堿型

咪唑啉型

氨基酸型其中最主要的是咪唑啉系兩性表面活性劑，約占整個兩性表面活性劑產量的一半以上。在兩性表面活性劑中，一定含有以氮原子形成的陽離子（也包括游離氨基）。陰離子多數是羧基，有時也有用磺酸基或硫酸基。

第89頁/共132頁兩性型表面活性劑特點：對織物有優異的柔軟平滑性和抗靜電性；有一定的抗菌抑霉作用；有良好的乳化和分散作用；易與其它表面活性劑配伍，產生協同增效效應低毒性對皮膚、眼睛低刺激性耐硬水性甚至海水良好的降解性第90頁/共132頁（一）烷基甜菜堿型兩性表面活性劑從甜菜中提取的甜菜堿，是三甲基乙酸銨，不具備表面活性作用，當其中一甲基用長碳鏈（C12~18）替代后就可以有活性。烷基甜菜堿可由烷基二甲基胺與氯乙酸反應合成。常用十二碳烷基。先用氫氧化鈉將氯乙酸中和成鈉鹽，再加入等摩爾量的二甲基十二烷胺反應，即可制得30%左右的十二烷基二甲基甜菜堿(BS-12)溶液。第91頁/共132頁如果用羥乙基來代替甲基，則制得十二烷基二羥乙基甜菜堿。

第92頁/共132頁也可用氨基酸來制含酰氨基甜菜堿。

第93頁/共132頁（二）氨基酸型兩性表面活性劑

其最簡單的品種為烷基甘氨酸，由脂肪胺和氯乙酸直接合成。

兩性表面活性劑不刺激皮膚和眼睛，水溶性好，與其他類型表面活性劑兼容性好，洗滌力強，有殺菌作用，故用作洗滌劑、乳化劑、潤濕劑、發型劑、發泡劑、柔軟劑和抗靜電劑，也大量用于化妝品的配制中。第94頁/共132頁也可用脂肪胺與丙烯酸甲酯反應來引入羧基。

第95頁/共132頁非離子型①聚氧乙烯型②多元醇脂肪酸酯型，如：Span、Tween系列非離子表面活性劑有優異的潤濕和洗滌功能，同時與陰離子、陽離子表面活性劑兼容，又對硬水、pH值不敏感，是一類性能優良的表面活性劑。

6.非離子表面活性劑的性能和用途

第96頁/共132頁（1）脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）性能：AEO中烷基鏈長不同，其親油性不同。EO數不同則水溶性不同。

EO數在6以下時的AEO為油溶性，超過6即為水溶性產品。

平平加系列，如平平加9即AEO（9）廣泛用作主洗滌劑。平平加15，AEO-15，工業洗滌劑，如金屬加工清洗劑。還用作化妝品、農藥、油墨的乳化劑。

6.非離子表面活性劑的性能和用途

第97頁/共132頁聚氧乙烯基型非離子表面活性劑水溶性與聚氧乙烯醚基的數目有很大關系，一般來說，使其有良好水溶性的n值約為5~10。第98頁/共132頁脂肪醇聚氧乙烯醚合成第99頁/共132頁脂肪醇聚氧乙烯醚生產生產AEO的起始原料醇可用C10~C18的伯醇或仲醇。在進行脂肪醇氧乙基化反應時，溫度通常為130~180℃，壓力為0.2~0.5MPa，工業生產上采用氫氧化鈉、氫氧化鉀或甲醇鈉作催化劑。當用上述強堿作催化劑時，會導致產品中聚合度的寬分布。如果用堿土金屬的堿性鹽如醋酸鈣、醋酸鎂、氫氧化鋇等作催化劑，得到的分布較窄。當用酸性催化劑質子酸（如HF、H2SO4）或路易斯酸（如BF3）時，可得到窄分布產物，但缺點是副產物較多而且有腐蝕設備的問題，故在工業上較少采用第100頁/共132頁堿催化的作用是首先堿與脂肪醇反應離解出醇負離子，它再與環氧乙烷發生開環加成生成醚，然后發生鏈增長。由于伯醇與環氧乙烷的加成反應速度與鏈增長的速度接近，結果在最終產品中是包括有未乙氧基化的醇在內的，不同聚氧乙烯醚聚合度的混合物。

第101頁/共132頁非離子表面活性劑中僅次于AEO，占第二位。其中最重要的是壬基酚聚氧乙烯醚，商品牌號為乳化劑OP（如OP-10）系列產品。與AEO相比，生化降解性差，壬基酚為例，接4個EO時還不溶于水，加到6-7個EO時，產品在室溫下完全溶于水，與8-12個EO縮合的產品則具有非常優良的潤濕性、滲透力和洗滌能力，乳化能力和低泡效果都是該產品的寶貴性能。廣泛用于工業及公共設施洗滌劑。如金屬酸洗劑、堿性洗滌劑、金屬水基清洗劑、灶具或廚具洗滌劑、紡織工業洗滌劑、勻染劑和各種硬表面清洗劑等。

（2）烷基酚聚氧乙烯醚第102頁/共132頁分兩步合成：首先在三氟化硼等催化劑催化下，壬烯與苯酚發生付-克反應生成壬基酚；然后再與環氧乙烷發生乙氧基化反應。反應式如下：

（2）烷基酚聚氧乙烯醚制備第103頁/共132頁（3）脂肪酸酯類非離子表面活性劑脂肪酸來源廣泛而豐富，成本較低，脂肪酸酯有良好的生物降解性，脂肪酸酯類非離子表面活性劑屬綠色表面活性劑①脂肪酸甘油酯是脂肪酸多元醇的典型品種，由甘油和脂肪酸直接酯化而得到單酯、雙酯和三酯的混合物。硬脂酸甘油酯具有良好的乳化、分散、增溶和潤濕性能，主要用于制備各種冷飲制品的乳化劑，在化妝品方面用作乳膏的基質，在金屬加工中可作潤滑和緩蝕劑。第104頁/共132頁一般都采用脂肪酸與甘油在堿催化劑作用下加熱到180~250℃反應制得。為了獲得單酯含量高的產品，可采用分子蒸餾，單酯含量可達到90%以上。為制得高收率的單酯，也有用縮水甘油與脂肪酸反應。

第105頁/共132頁②脂肪酸聚氧乙烯酯

脂肪酸聚乙二醇酯具有低泡和生物降解性好的特點，廣泛應用于紡織工業油劑、抗靜電劑、柔軟劑等以及乳化劑。但由于在分子結構中存在酯鍵，對強酸、強堿不夠穩定，溶解度也不如醚類，其表面活性及去污力也不如醇醚和酚醚。如：脂肪酸聚氧乙烯（10）酯（乳化劑SE-10）用于化妝品、鞋油乳化劑，液體洗滌劑用增稠劑，染色助劑等。

第106頁/共132頁合成脂肪酸聚乙二醇酯的方法：（A）脂肪酸與環氧乙烷加成法：

副反應為：

因此，獲得的產物是單酯、雙酯和聚乙二醇的混合物。第107頁/共132頁（B）脂肪酸與聚乙二醇直接酯化：

反應為可逆反應。反應常采用酸性催化劑如硫酸、苯磺酸等。為了提高轉化率，必須及時排除反應生成的水。其他方法還有脂肪酸酐、脂肪酰氯與聚乙二醇反應。

合成脂肪酸聚乙二醇酯的方法：第108頁/共132頁（4）聚氧乙烯脂肪胺（勻染劑AN）以胺與環氧乙烷反應而制得的一種表面活性劑。具有非離子和陽離子型的性質，隨著聚氧乙烯鏈的增長，由陽離子向非離子型轉化。用途：在紡織工業中主要用作染色助劑。

第109頁/共132頁（5）烷基醇酰胺及聚氧乙烯脂肪酰胺

可直接用作工業洗滌劑，或者在洗滌劑中作為增泡劑、穩泡劑、防銹劑、增稠劑、增溶劑來使用。

①椰油脂肪酸單乙醇酰胺②椰油脂肪酸二乙醇酰胺

(6501,尼納爾)③

高碳脂肪酸二乙醇酰胺

主要用于液體洗滌劑，起增稠作用，同時還可穩泡，不像酯類增稠劑有消泡作用。

第110頁/共132頁在烷基醇酰胺這類產品中，二乙醇酰胺是最重要的品種。將脂肪酸與二乙醇胺（DEA）共熱到180℃，就發生酰胺化反應。脂肪酸與二乙醇胺的反應比較復雜，除酰胺化反應外，也會發生酯化反應，而酯再與過量的二乙醇胺經過一些中間產物或直接轉化為酰胺，因此產物是多組分的混合物。并且隨脂肪酸與二乙醇胺的摩爾比和反應條件不同而改變。第111頁/共132頁第112頁/共132頁烷基醇酰胺有良好的泡沫穩定作用和洗滌效能。常用于配制液狀洗滌劑、各種類型香波、干洗劑以及紡織、皮革工業中的洗凈劑等，還用作復配金屬清洗劑。將二乙醇酰胺與環氧乙烷反應，就得到聚氧乙烯脂肪酰胺。

由于在分子中引入了聚氧乙烯，因此它比烷基醇酰胺有更高的水溶解度，性能也更好一些。主要用來配制日用化工品，如洗滌香波。

第113頁/共132頁（6）多元醇酯類①乙二醇單硬脂酸酯或雙硬脂酸酯②丙二醇單埂脂酸酯、丙二醇藻酸酯③甘油單硬脂酸酯和雙硬脂酸酯因為無毒無味，允許作食品添加劑。④山梨醇脂肪酸酯類：商品名稱為司盤（Span）系列。第114頁/共132頁第115頁/共132頁第116頁/共132頁司盤(Span)及吐溫(Tween)系列商品牌號為乳化劑-Span系列。它們一般不溶于水，但溶于礦物油和植物油中，是水/油型乳化劑。失水山梨醇酯毒性低、無刺激，有利于人們的消化，因而廣泛用于合成纖維生產中的柔軟劑和潤滑劑，作醫藥、食品、化妝品的乳化劑。在工業生產中，脂肪酸失水山梨醇酯是用山梨醇直接在225~250℃下酸催化，使脂肪酸與反應中生成的失水山梨醇酯化而成。

第117頁/共132頁司盤(Span)及吐溫(Tween)系列失水山梨醇單月桂酸酯（Span-20）、失水山梨醇單棕櫚酸酯（Span-40）、失水山梨醇單硬脂酸酯（Span-60）、失水山梨醇單油酸酯（Span-80）。

Tween，在司盤系列產品中，分別縮合約20個環氧乙烷，就成為相應的吐溫系列。加EO-20提高了產品的親水性，它可以與司盤系列作為乳化劑對配伍使用，提高了乳狀液的乳化穩定性；同時還可以作為增溶劑、穩定劑、擴散劑、抗靜電劑、纖維潤滑劑、潤濕劑、柔軟劑使用。第118頁/共132頁Tween結構為：

式中w+x+y+z為加環氧乙烷的總摩爾數。

Tween可以由失水山梨醇酯在堿催化劑存在下，于130~170℃下和環氧乙烷直接合成。也可由多元醇先和環氧乙烷反應，然后再與脂肪酸反應來制備。

第119頁/共132頁（7）烷基聚葡萄糖苷（烷基多苷APG）是以葡萄糖和高碳脂肪醇縮合而成的。APG不僅表面活性高、泡沫多且穩定，去污和配伍性也很好，而且無毒、無刺激，生物降解快，原料為天然可再生資源，是重要的綠色表面活性劑，到20世紀90年代實現了大規模生產，是非常有發展前途的新一代表面活性劑。目前主要用于復配香波、化妝品、洗滌劑。

第120頁/共132頁（7）烷基聚葡萄糖苷（烷基多苷APG）易生物降解，良好的粘膜相容性、口腔毒性及代謝作用。成為化妝品、食品和餐洗業的首選原料。

它對酸、堿、鹽介質都很穩定，同各種表面活性劑配伍性好，更適合工業及公共設施洗滌劑使用。它還具有殺菌性、提高酶活性等特殊性能。

第121頁/共132頁烷基葡萄糖苷是葡萄糖半縮醛的羥基與脂肪醇反應生成具有縮醛結構的衍生物。它有α-和β-兩種異構體。

式中n表示葡萄糖單元個數，n=1為單糖苷，n≥2為多糖苷，通常n為1~3；R為C4~C16的烷烴。

第122頁/共132頁APG有多種合成方