第六章表面活性剂
表面活性剂PPT课件
应用：HLB1.8~3.8，因其亲油性较强，一般用作水/油乳剂的
乳化剂。用于搽剂，软膏，亦可作为乳剂的辅助乳化剂。
Span -20
-40
-60
65 -80 -85
脂肪酸 单月桂 单棕榈 单硬脂 三硬脂 单油 三油
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④聚山梨酯(polysorbate)：吐温[Tweens]
④应用：代替配皂洗涤皮肤；有一定刺激性，用于外用
软膏的乳化剂。
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3、磺酸化物：
①通式：R·SO3-M+ ②分类：脂肪族磺酸化物，如二辛玻珀酸脂磺的钠；
烷基芳基磺酸化物，如十二烷基苯磺酸钠，常用洗涤剂； 烷基苯磺酸化物；胆酸盐，如牛磺胆酸钠。
③性质：水溶性, 耐酸、钙、镁盐性比硫酸化物差, 不
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⑤聚氧乙烯脂肪酸酯：卖泽类[Myrj]
系聚乙二醇与长链脂肪酸缩合而成的酯。
通式：R·COO·CH2(CH2O CH2)nCH2·OH 因n不同，产品常用的有：
Myri-45 -49 -51 -52
-53
应用：具有较强水溶性，乳化能力强，作增溶剂和油/水
型乳化剂。 常用的有polyoxyl 40 stearate(聚氧乙烯40硬脂 酸酯)。
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3、常用品种 ①脂肪酸甘油酯
主要有脂肪酸单甘油酯和脂肪酸二甘油酯。
性质：不溶于水，在水、热、酸、碱及酶等作用下易水解
成甘油和脂肪酸。
应用：HLB3~4，表面活性弱，主要用作W/O型辅助乳化
剂。
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•
②蔗糖脂肪酸酯：简称蔗糖酯
简称蔗糖酯， 是蔗糖和脂肪酸反应生成的一大类化合物，
第六章 表面活性物质,表面活性剂
6）聚氧乙烯烷基胺
x、y较小时，不溶于水而溶于油，但因有机胺结构， 可溶于低pH值的酸性水溶液。也因于此，它同时具有非 离子及阳离子活性剂的一些特性，如耐酸，不耐碱，可 杀菌等。x、y数目较大时，非离子特性上升，阳离子特 性下降，可与阴离子表活剂混合使用，常用于人造丝生 产中，改进纤维丝的强度，并保持喷丝孔结。
的洗涤剂、乳化。
4）苯酚聚氧乙烯醚（P型表活剂），n=1-30 5）Pluronic型表面活性剂 聚丙二醇与环氧乙烷加成物，最初以“聚醚”的商品 名出现，故称之为聚醚型非离子表面活性剂。
工业上习惯于用4个数字表示这一类活性剂，如 “2070”其分子式中a=c=53，b=34，4个数字中的头丙位 数20代表分子量约为2000，后两位数70代表聚氧乙烯部分 的分子量，占整个分子量的70%。
④磷酸酯盐 与硫酸酯盐相似，但有单酯盐和双酯盐两种。如：
用途：乳化剂，抗静电剂及抗蚀剂
优点：低泡，抗电解质及抗硬水性较强,
应用不多，生产较少。
2、阳（或正）离子表面活性剂 铵 盐 型
通式：[RNH3]+·CL- 或 RNH2·HAc
用途：酸性介质中作乳化、分散、润湿剂、浮选剂。
局限性：PH较高时（pH>7），自由胺易析出，失去表面活性
如月桂醇聚氧乙烯醚的合成
由于这类表面活性剂的亲油基不同，种类较多，可进一 步分类： 1）脂肪醇聚氧乙烯醚，R―O(C2H4O)nH 平平加型Perqqal R中的C原子数8-18 n=1-45 稳定性较好，较易生物降解，较好的水溶性，润滑性好。
2）脂肪酸聚氧乙烯酯RCOO(C2H4O)nH
制备：a与EO缩合 b与聚乙二醇脂化
第六章 表面活性物质
物质溶于水后，对水的表面张力的影响大致有三种情 况，如图6-1所示：
两性表面活性剂
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表面活性剂化学
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6.3.3 硫酸酯甜菜碱的合成
CH 3 R N+ (C H2)n O S O3
CH 3
N=2-3
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表面活性剂化学
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1 叔胺 + 氯醇
引入羟基 再硫酸酯化
CH 3
HSO3Cl，2NaOH
R N +Cl(CH2)nOH
CH 3
CH 3
R N+ (C H2)n O S O3
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表面活性剂化学
14
6.3 两性表面活性剂的合成
6.3.1 羧酸甜菜碱的合成
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表面活性剂化学
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1 氯乙酸钠法
叔胺 + 氯乙酸钠
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表面活性剂化学
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2 卤代烷和氨基酸钠 3 卤代烷和氨基酸酯 4 α-溴代脂肪酸与叔胺 5 烷基氯甲基醚与氨基酸 6 不饱和羧酸与叔胺
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表面活性剂化学
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3 高级脂肪胺 + 氯乙酸钠 R - NH2 + ClCH2COONa
NaOH R – N+H – CH2 – COO - Na
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表面活性剂化学
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6.4 两性表面活性剂的应用
6.4.1 洗涤剂及香波组分 6.4.2 杀菌剂 6.4.3 纤维柔软剂 6.4.4 缩绒剂 6.4.5 抗静电剂
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表面活性剂化学
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5 “八重美白” 的诱惑
最近有的电视广告在不停地播出几分钟就能让人 看到肤色神奇变白的产品：
染整助剂 第六章 表面活性剂化学结构和性能的关系
（三）疏水基与表面活性剂性能的关系
1、疏水基的疏水性
全氟烃基＞硅氧烷基＞一般碳氢链基 脂肪族烷烃≥环烷烃＞脂肪族烯烃＞脂肪基芳香烃 ＞芳香烃＞带弱亲水基的烃基
2、 疏水基长度的影响
在同一品种的表面活性剂中，随疏水基碳链增长， 其溶解度、cmc减小，降低表面张力的能力增大。
3、疏水基支链的影响
分子大小相同，一般有分支结构的表面活性剂不易形成胶 团，其cmc比直链者高，但有分支者降低表面张力的能力较强， 即γcmc低。 有分支者具较好的润湿、渗透性能，但去污性能较差。
(CH2)7COOK
混合表面活性剂
HLB＝ WaHLBa+WbHLBb
Wa+Wb
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练
习
1、判断下列表面活性剂属哪种类型，并计算HLB值。
C16H33SO3Na C12H25 N(CH3)2 HCl
C12H25OSO3Na
2、30％的Tween20(HLB值为16.7)与63％的Span20 (HLB值为8.6)混合的表面活性剂的HLB值为多少？
（二）亲水基与表面活性剂性质关系
1、亲水基类型与表面活性剂性质的关系
不同亲水基对表面活性剂性能的影响主要在溶解性、化学稳定性、 生物降解性、安全性（毒性）、温和性（刺激性）等方面。
2、亲水基大小与表面活性剂性质关系 3、亲水基位置与表面活性剂性质的关系
亲水基类型与表面活性剂性质的关系
溶解性
离子型表面活性剂水溶性随温度升高而增加，具Krafft点； 非离子表面活性剂水溶性随温度升高而减小，具浊点。
4、疏水基数目的影响
季铵盐正离子表面活性剂中烷基链数目的影响与疏水链分支的 情况相似。
（四）表面活性剂分子大小与其性质的关系
-两性表面活性剂
6.4.6 金属防锈 6.4.7 电镀助剂
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表面活性剂化学
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伪科学的美容概念炒作
1 “纯天然”型
膏霜类化妆品是油与水的乳化体，无论是天然油脂还是 矿物油脂都是碳、氢、氧的化合物，只是结构不同而已。
其实说到本源都是天然的，矿物油是从天然石油中分 离出来的，植物油也是从天然果实中分离的。
CH 3
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表面活性剂化学
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2 卤代烷 + 羟基叔胺
引入羟基 再硫酸酯化
C1 2H2 5
CH2Cl
SO3 酯化
C1 2H2 5
CH 3 + N C H2C H2 OH
CH3
CH3 CH2 N+ CH2CH2OSO3
CH3
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表面活性剂化学
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6.3.4 含磷甜菜碱的合成
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表面活性剂化学
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7 表面活性剂结构对钙皂分散力的影响
钙皂分散力 (lime soap disporsing rate , LSAD) 钙皂分散分散指数
100g油酸钠 在 硬度333mg/L的硬水中维持分散，
恰好无钙皂沉淀发生的分散剂的质量（g）
8 去污力
烷基链为12-16个碳原子是去污效果最佳。
由于粒度的提高，使铺展后的着色层变得非常地薄，很 多细小的粉粒进入角质细胞之间的缝隙中，简单的清洗不 能去除，而且呈现出不同以往的白色感觉。
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表面活性剂化学
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6 酸性的才是健康的
健康皮肤的pH是4.5～6.5
1. 通常测定皮肤pH的方法是用pH试纸擦拭唇沟处汗液， 通过比色即可检出。一般的，中性皮肤的pH值为5～ 5.6，干性皮肤的pH值为4.5～5，油性皮肤的pH值为 5.6～6.6。 ？？？？？？
各种非离子表面活性剂质量指标
第六章各种非离子表面活性剂质量指标低泡洗涤剂用表面活性剂XP\XL系列一、产品组成：异构十碳醇的聚氧乙烯醚结构为：RO(CH2CH2O)xHR = C10H21x = 3, 5, 7, 8, 9, 10, 14二、用途该系列产品为低泡洗涤剂产品用单体，泡沫低、具有良好的洗净性能。
用户可根据产品浊点不同来选择，满足配制需要。
洗涤性好；浊点低，消泡、抑泡性好。
三、包装及储运铁桶包装，每桶净重200kg。
运输时注意轻装、轻卸、防淋，储存于阴凉、通风干燥处，储存期1年，一年后复检合格仍可使用。
供应商：巴斯夫化学13碳异构醇醚TO系列一、TO 类型是非离子表面活性剂，由饱和的十三碳异构醇加工而成。
用于清洗、去污的非离子表面活性剂，也可用于相关的化学及工业领域，对环境无毒害。
结构式：RO(CH 2 CH 2 O)x HR = iso-C 13 H 27x = 3, 5, 6, 6.5, 7, 8, 10, 12, 15 或20 数字代号指示乙氧化程度。
二、Lutensol TO类型属于非离子表面活性剂，主要应用于清洁，清洗行业，也适用于其它相关的化学及工业领域，具有优秀的表面活性。
在清洁、净洗领域的应用涉及家庭、工业及公共设施。
由于是非离子表面活性剂，Lutensol TO 类型产品能够和其它非离子、阴离子和阳离子活性剂及助剂复配使用，并与烷基磺酸盐等产品有良好的兼容性。
三、包装及储运镀锌铁桶或塑料桶包装，每桶净重200kg。
运输时注意轻装、轻卸，储存于阴凉、通风干燥处，储存期1年。
一年后，复检合格仍可使用。
供应商：巴斯夫、陶氏化学、沙索表面活性剂蓖麻油聚氧乙烯醚系列一、产品组份蓖麻油与环氧乙烷的加成缩和物。
二、结构式：RO—（CH2CH2O）m—OH ，R=蓖麻油三、质量指标项目EL-10 EL-20 EL-30 EL-40外观淡黄色液体淡黄色液体淡黄色粘稠液体淡黄色液体至膏状物羟值（mgKOH/g）55—60 90—100 70—80 58—68酸值(mgKOH/g) ≤2 ≤2 ≤1.0 ≤1.0浊点(1%水溶液) -- -- -- ≥85PH(1%水溶液) 5—7 5—7 5—7 5—7水份（%）≤0.5 ≤0.5 ≤0.5 ≤0.5四、用途本品为淡黄色透明油状液体，溶于乙醇、油酸、矿物油、甲乙酮、三氯乙烯，部分溶于硬脂酸丁酯、花生油，可分散于水中，耐硬水、酸和无机盐，具有优良的乳化、抗静电性能。
大学表面活性剂复习资料（考试用）
大学表面活性剂复习资料（考试用）表面活性剂化学复习资料名词解释题目第一章表面活性剂的概述1.表面：液体或固体和气体的接触面。
（物质和它产生的蒸汽或者真空接触的面）2. 界面：液体与液体，固体与固体或液体的接触面。
（物质相与相之间的分界面称之为界面）3. 表面张力：指垂直通过液面上任一单位长度、与液面相切的收缩表面的力（N/m）。
4. 表面自由能：指液体增加单位表面上所需做的可逆功，或恒温恒压下增加单位表面积时体系自由能的增值，或单位表面上的分子比体相内部同分子量所具有的自由能过剩值，称为表面自由能（J/m2）。
5. 表面活性：在液体中加入某种物质使液体表面张力降低的性质叫表面活性。
如肥皂中的脂肪酸钠，洗衣粉中的烷基苯磺酸钠等。
6. 表面活性剂：是指在某液体中加入少量某物质时就能使液体表面张力急剧降低，并且产生一系列应用功能，该物质即为表面活性剂。
第二章表面活性剂的作用原理1. 吸附：表面上活性剂这种从水内部迁至表面，在表面富集的过程叫吸附。
2. 低表面能固体：表面活性剂的表面能<100mJ/m2的物质3. 高表面能固体：表面活性剂的表面能>100mJ/m2的物质。
4. 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。
（2）反胶束：表面活性剂在有机溶剂中形成极性头向内，非极性头尾朝外的含有水分子内核的聚集体，称为反胶团。
（3）临界胶束浓度：表面活性剂溶液的表面张力随着活性剂浓度的增加而急剧地降低，但是当浓度增加到一定值后，表面张力随溶液浓度的增加而变化不大，此时表面活性剂从分子或离子分散状态缔合成稳定的胶束，从而引起溶液的高频电导、渗透压、电导率等各种性能发生明显的突变，这个开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度(CMC)。
（4）亲水-亲油平衡值（HLB）：系表面活性剂中亲水和亲油基团对油或水的综合亲合力，是用来表示表面活性剂的亲水亲油性强弱的数值。
第6章--(新)两性表面活性剂
• 当介质的pH值小于4，即低于等电点时，呈现阳离子表面活性剂的特 征，泡沫量和溶解度也较高
6.2.4 在基质上的吸附量及杀菌性 与pH值的关系
• 在pH值低于等电点的溶液中，显示阳离子表面活性剂的特 征，在羊毛和毛发上的吸附量大，亲合力强，杀菌力也比 较强
N H 2R
N-烷基-β-氨基丙酸
N-烷基-α-亚氨基羧酸
R2
4. 氧化胺型 R1 N+ O-
R3
6.2 两性表面活性剂的性质
6.2.1 两性表面活性剂的等电点 6.2.2 临界胶束浓度与pH值的关系 6.2.3 pH值对表面活性剂溶解度和发泡性的影响 6.2.4 在基质上的吸附量及杀菌性与pH值的关系 6.2.5 甜菜碱型两性表面活性剂的临界胶束浓度与碳
2
• 两性表面活性剂的等电点可以反映该活性剂正、负电荷中 心的相对解离强度
- 若pI＜7.0，表明负电荷中心解离强度大于正电荷中心解离强度 - 若pI＞7.0，表明正电荷中心离解强度较大
• 实例：β-N-烷基氨基羧酸型两性表面活性剂在酸性和碱 性介质中呈现如下的电离平衡：
H
H
R N H C H 2 C H 2 C O O
咪唑啉型
R-NH-CH2CH2COOH
R-N+(CH3)2-CH2COO¯
H2 C N CH2 R C N (CH2)3COO
CH2CH2OH
R-NHCH2CH2CH2SO3Na
R-N+(CH3)2-CH2CH2CH2SO3¯
H2 C
N RC
CH2 N+ CH2CH2OH (CH2)3SO3-
3. 硫酸酯盐型：－OSO3M
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2021/2/20
表面活性剂的基本性质
表面活性剂分子结 构的特点是具有不 对称性，即由一亲 水基和另一憎水基 （或称亲油基）组 成。例如棕榈酸钠 （C15H31COONa） 的结构可分为如图 12-31所示的亲水基 和憎水基部分：
4）生物表面活性剂
是由生物体系新陈代谢产生的两亲化合物，其亲水基主要 有磷酸根、多羟基基团，憎水基由脂肪烃链构成。其应用 前景广阔。 5)Gemini型 两头基间连接一亚甲基。
2021/2/20
吉布斯吸附等温式
• 由于表面吸附，造成 在溶液与气相的交界 处存在着一个浓度和 性质与两体相不同的 表面薄层，它的组成 和性质是不均匀的。 此表面层也可理解为 是两体相的过渡区域。 如图（a）所示。
吉布斯吸附等温式
根据公式
由于表面相 SS 无体积但有表面，因此
在恒定所有强度量的条件下积分上式得：
2021/2/20
吉布斯吸附等温式
上式微分后相减，可得：
在恒温条件下，上式可写成： 或
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吉布斯吸附等温式
若定义"表面过剩" Γi ： 其涵义为单位表面上吸附的 i 物质的量。以此定义代入式
第六章 表面活性剂
表面活性 溶液至少由两种分子组成。由于溶 质分子与溶剂分子之间的作用力与 纯液体不同，因此，溶液的表面张 力除与温度、压力、溶剂的性质有 关外，还与溶质的性质和浓度有关。 实验表明，水溶液表面张力随浓度 变化规律大致有如右图所示的三种 类型。图中 γ0为纯水在测定温度下 的表面张力
2021/2/20
溶液的表面张力与表面活性
类型1：溶液表面张力随溶液浓度增加而线性增大。多数无
机盐。（如 NaCl，NH4Cl）、酸、碱及蔗糖、甘露醇等 多羟基有机物的水溶液属于这一类型。这类物质常称为
“非表面活性物质”。其特点是dd c 0
类型2：溶液表面张力随溶液浓度增加而逐渐降低。这种类
型的例子包括大多数低分子量的极性有机物。如醇、醛、
2021/2/20
吉布斯吸附等温式
吉布斯从另一角度定义了 表面相，他将表面相理想 化为一无厚度的几何平面 SS,如图（b）所示，即将 表面层与本体相的差别， 都归结于发生在此平面内 。
根据这个假设，吉布斯应用。热力学方法导出了 等温条件下溶液表面张力随组成变化关系，称 为"吉布斯吸附等温式"
2021/2/20
酸、酯、胺及其衍生物。由于水溶性有机化含物一般含有
一个极性基（如 OH 基或 COOH 基）和一个非极性碳氢
基团。这类分子倾向于聚集在表面层，它们的取向是把极
性部分指向体相溶液中的极性水分子，非极性部分朝向气
相。这种类型的数学特征是
d
dc
0,
d 2
dc2
0
2021/2/20
溶液的表面张力与表面活性
十二烷基硫酸钠是硫酸酯盐的典型代表。它具有良好的 乳化和起泡性能。 磺酸盐类表面活性剂主要有：烷基苯磺酸盐、烷基磺酸 盐、烷基萘磺酸盐。
2021/2/20
常用表面活性剂类型
阳离子表面活性剂
R-NH2·HCl 伯胺盐
CH3 | R-N-HCl
仲胺盐
|
H
CH3 | R-N-HCl
叔胺盐
|
CH3 CH3 |
2021/2/20
6.1表面活性剂分类
表面活性剂的种类繁多，但其性质之差异主要取决于 亲水和亲油基团的性质特别是亲水基团的性质。因此通常 采用按化学结构的分类方法将其分为离子型和非离子型两 大类，离子型中又可分为阳离子型、阴离子型和两性型表 面活性剂。显然阳离子型和阴离子型的表面活性剂不能混 用，否则可能会发生沉淀而失去活性作用。
类型3：这种类型的特点是；当浓度增加时，γ迅速下降 并很快达最低点，此后溶液表面张力随浓度变化很小。 达到最低点时的浓度一般在1%以下。在水中加入高直 碳链的有机酸以及烷基磺酸盐（RCOO-Na+和R-SO3Na+）等属这种类型。
2021/2/20
溶液的表面张力与表面活性
溶质使溶剂表面张力降低的性质称为表面活性，具有表面 活性的溶质称为表面活性物质（如类型2和类型3）。由 于类型3表面活性物质具有在低浓度范围内显著降低表 面张力的特点，这类物质也称为表面活性剂。
烷基酚聚氧乙烯醚
R2N-(C2H4O)nH
聚氧乙烯烷基胺
R-CONH(C2H4O)nH
聚氧乙烯烷基酰胺
R-COOCH2(CHOH)3H
多元醇型
2021/2/20
一些特殊类型的表面活性剂
1）氟表面活性剂 是指表面活性剂碳氢链中的氢原子被氟原子所取代。其特 点是： 当憎水基的碳数相同，亲水基的分子相同时，其憎水憎 油性均比碳氢链强； 表面活性很高，不但会显著降低水的表面张力，也能降 低其他有机溶剂的表面张力； 化学性质极其稳定，耐强酸、强碱、高温，与强氧化剂 不起作用。可作镀铬槽中的铬酸雾防逸剂，作油类火灾 的灭火剂，作防水、防油的纺织品、纸张及皮革的表面 涂敷剂。如 C F 3 C F 2 6 C O O K , C F 3 C F 2 8 C F 2 S O 3 N a
2021/2/20
一些特殊类型的表面活性剂
2）硅表面活性剂
其特点是憎水性突出、表面活性高，可作拒水处理剂和消 泡剂。如硅油、硅树脂（玻璃胶的主要成分）。
3）高分子表面活性剂
属天然高分子物质，可用于食品工业、水处理、制药等。 可分为离子型（如海藻酸钠、壳聚糖（阳离子型）、甲基 纤维素（非离子型）、水溶性蛋白质（如蛋清）。
R-N+-CH3Cl- 季胺盐
|
CH3
2021/2/2HCH2-CH2COOH 氨基酸 型
CH3 |
R-N+-CH2COO| CH3
甜菜碱型
2021/2/20
常用表面活性剂类型
非离子表面活性剂
R-O-(CH2CH2O)nH
脂肪醇聚氧乙烯醚
R-(C6H4)-O(C2H4O)nH
表面活性剂
1.离子型 2.非离子型
阳离子型 阴离子型 两性型
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常用表面活性剂类型
RCOONa 羧酸盐
阴离子表面活性剂
R-OSO3Na 硫酸酯盐 R-SO3Na 磺酸盐 R-OPO3Na2 磷酸酯盐
如肥皂一般是含碳14～18个的羧酸盐，这类表面活性剂
一般不适用于硬水、酸性溶液和海水。