阳离子型表面活性剂
阳离子表面活性剂 (2)
脂肪腈用金属镍作催化剂加氢还原,可得到伯胺、仲胺和叔胺 RCN + 2H2 → RCH2NH2 2RCN + 4H2 → <RCH2>2NH + NH3 3RCN + 6H2 → <RCH2>3N + 2NH3
如果需制取不饱和碳链的脂肪胺〔如十八烯胺〕,则氢化 反应可在有氢饱和的醇中进行.
C 1H 6 3 3
C3H
N +C3XC H-
石油醚溶剂
l
C3H
加压 80oC 1h
. C3H
C 1H 6 33 N+C3HX C3H
பைடு நூலகம்
表活剂 1631
5.2.2 含杂原子的季铵盐
5.2.2.1 含氧原子 5.2.2.2 含氮原子 5.2.2.3 含硫原子
含酰氨基的 5.2.2.1 含氧原子
含醚基的
吗啉环、吡啶环、咪唑环、哌嗪环、喹啉环
缓蚀剂、纤维柔软剂、抗静电剂等
鎓盐型 鎓盐类阳离子表面活性性剂是指季铵盐阳离子表面活性剂中 的亲水基团N原子为其它可携带正电荷的元素 如：P、As、S、I 等时的表面活性剂.
杀虫剂、杀菌剂、阻燃剂
5.1.2 阳离子表面活性剂的性质
溶解性
R1 |
R2-N+-CH3 X- 季铵盐
胺盐型：长链烷基伯胺盐、仲胺盐、叔胺盐型
高级伯、仲、叔胺与酸中和便成为胺盐 伯胺盐 R-NH2HCl 仲胺盐 R-NH<CH3>HCl 叔胺盐 R-N<CH3>2HCl 常用的酸有盐酸、甲酸、乙酸、氢溴酸、硫酸等
5.2.5.1 长链烷基伯胺盐酸盐
合成： RNH2+HCl→RNH2·HCl
表面活性剂的分类方法
表面活性剂的分类方法表面活性剂的分类方法有以下几种：1、按表面活性别在水溶液中能否解离及解离后所带电荷类型分为非离子型、阴离子型、阳离子型和两性离子性；2、按表面活性剂在水和油中的溶解性可分为水溶性和油溶性表面活性剂；3、按分子量分类，可将分子量大于104者称为高分子表面活性剂，分子量在103~104者称为中分子量表面活性剂及分子量在102~l03者称为低分子量表面活性剂。
在这些分类方法中常用的是按表面活性剂在水溶液中能否解离及解离后所带电荷类型来分类。
1、阴离子表面活性剂阴离子型表面活性既是具有阴离子亲水性基团的表面活性剂。
它们在整个表面活性剂生产中占有相当大的比重，据统计，世界表面活性剂总产量的40%属于这一类2、阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂正好与阴离子表面活性剂结构相反。
如图所示，其亲水基一端是阳离子，故常称之为“逆性肥皂”或“阳性皂”。
阳离子表面活性剂水溶液，大多呈酸性。
而阴离子表面活性剂水溶液，一般为中性或碱性，与前者正好相反。
这是因为在中和时，各自的酸碱强度不同而造成的。
3、两性表面活性剂广义地说，所谓两性表面活性剂，是指同时具有两种离子性质的表面活性剂。
然而，通常所说的两性表面活性剂，是指由阴离子和阳离子所组成的表面活性剂。
换言之，单就两性表面活性剂结构来讲，在憎水基一端既有阳离子(+)也有阴离子(-)，是两者结合在一起的表面活性剂甜菜碱型表面活性剂两性表面活性剂主要由氨基酸型和甜菜碱型两类其中的甜菜碱型表面活性剂，加水能呈透明溶液，泡沫多去污力好。
可看成是两性表面活性剂的代表。
甜菜碱型两性表面活性剂与氨基酸型两性表面活性剂最大的差别是前者无论是在酸性、中性或碱性都易溶于水。
即使在等电点也无沉淀，且在任何pH值时均可使用。
4、非离子型表面活性剂非离子型表面活性剂在水溶液中不电离，其亲水基主要是由具有一定数量的含氧基团成。
正是这一特点决定了非离子型表面活性剂在某些方面比离子型表面活性剂优越。
表面活性剂的分类方法
表面活性剂的分类方法表面活性剂的分类方法有以下几种：1、按表面活性别在水溶液中能否解离及解离后所带电荷类型分为非离子型、阴离子型、阳离子型和两性离子性；2 、按表面活性剂在水和油中的溶解性可分为水溶性和油溶性表面活性剂；3 、按分子量分类，可将分子量大于104 者称为高分子表面活性剂，分子量在103~104 者称为中分子量表面活性剂及分子量在102~l03 者称为低分子量表面活性剂。
在这些分类方法中常用的是按表面活性剂在水溶液中能否解离及解离后所带电荷类型来分类。
1、阴离子表面活性剂阴离子型表面活性既是具有阴离子亲水性基团的表面活性剂。
它们在整个表面活性剂生产中占有相当大的比重，据统计，世界表面活性剂总产量的40% 属于这一类2、阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂正好与阴离子表面活性剂结构相反。
如图所示，其亲水基一端是阳离子，故常称之为“逆性肥皂”或“阳性皂”。
阳离子表面活性剂水溶液，大多呈酸性。
而阴离子表面活性剂水溶液，一般为中性或碱性，与前者正好相反。
这是因为在中和时，各自的酸碱强度不同而造成的。
3、两性表面活性剂广义地说，所谓两性表面活性剂，是指同时具有两种离子性质的表面活性剂。
然而，通常所说的两性表面活性剂，是指由阴离子和阳离子所组成的表面活性剂。
换言之，单就两性表面活性剂结构来讲，在憎水基一端既有阳离子(+) 也有阴离子(-) ，是两者结合在一起的表面活性剂甜菜碱型表面活性剂两性表面活性剂主要由氨基酸型和甜菜碱型两类其中的甜菜碱型表面活性剂，加水能呈透明溶液，泡沫多去污力好。
可看成是两性表面活性剂的代表。
甜菜碱型两性表面活性剂与氨基酸型两性表面活性剂最大的差别是前者无论是在酸性、中性或碱性都易溶于水。
即使在等电点也无沉淀，且在任何pH 值时均可使用。
4、非离子型表面活性剂非离子型表面活性剂在水溶液中不电离，其亲水基主要是由具有一定数量的含氧基团成。
正是这一特点决定了非离子型表面活性剂在某些方面比离子型表面活性剂优越。
阳离子型表面活性剂
结束
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、胺盐型阳离子表面活性剂
制备工艺：有机胺（伯胺、仲胺和叔胺）与酸 （盐酸或醋酸）中和制得。
RNH 2
R RN+ H 3 A HA R R1 R1 N+ H 2 A -
R1
R1 R
NH
N
R2
R
N+ H AR2
结束
• 中和试剂：
– HCl
例：
HCOOH CH3COOH HBr HF
CH3 + C 12 H25 N-H . CH 3COO CH3
• 合成方法：
RCOOH + NH2CH2CH2NHR R CH2CH2NH2 酰化 -H2O RCONHCH2CH2NHR N RC N R
结束
+ RCON
-H2O
结束
长碳链季胺盐 • 制备：叔胺与烷基化剂经季铵化反应制得 • 烷基化剂： –氯甲烷
氯苄
硫酸二甲酯
例如：烷基二甲基叔胺与氯化苄反应。
RN CH3 CH3 + ClCH 2CH3 + R-N-CH 2CH3 . Cl-
结束
HN
咪唑啉铵盐
• 结构式：
N RC N R + Cl -
N
imidazoline
CH3 C12 H25 N + CH 3COOH CH 3
（十二烷基二甲基叔胺醋酸盐）
应用：可在酸性介质中作乳化、分散、润湿剂，也用作
矿物浮选剂、颜料粉末表面憎水剂。
特点：当溶液pH＞7时，胺易从水中游离析出，从而失
去表面活性。
结束
二、季铵盐型阳离子表面活性剂
• 结构式：R1R2N+R3R4
阳离子表面活性剂
阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂是一类广泛应用于各个领域的化学物质。
它们具有非常好的表面活性和溶剂性能，能够降低液体的表面张力并提高液体的湿润性。
阳离子表面活性剂具有许多独特的特性和功能，广泛应用于日常生活和工业生产中。
首先，阳离子表面活性剂在日常生活中扮演着重要的角色。
它们被广泛应用于洗涤剂、香波、护发素等日常清洁用品中。
由于阳离子表面活性剂能有效地去除污渍和油脂，使得清洁用品更加具有清洁力和去污能力。
此外，阳离子表面活性剂还可以增加香波和护发素的润滑性，使头发更加柔软顺滑。
因此，阳离子表面活性剂在日常生活中起到了至关重要的作用。
其次，阳离子表面活性剂在纺织和染料工业中也扮演着重要角色。
由于阳离子表面活性剂具有良好的分散性和吸附性能，它们被广泛应用于纺织品的染色和整理过程中。
阳离子表面活性剂能够使染料均匀分散在纺织品上，并提高染料的吸附性能，使得纺织品的颜色更加鲜艳持久。
此外，阳离子表面活性剂还能够改善纺织品的手感，使其更加柔软舒适。
此外，阳离子表面活性剂还广泛应用于农业领域。
它们被用作农药增效剂和农田土壤调理剂。
阳离子表面活性剂能够增加农药在植物表面的吸附和渗透性，提高农药的利用效率。
同时，阳离子表面活性剂还能够改善土壤的性质，增加土壤的保水和肥力，提高农作物的产量和质量。
因此，阳离子表面活性剂对于农业的发展和提高农作物产量起着重要作用。
此外，阳离子表面活性剂还被广泛用于医药领域。
它们被用作眼药水、喉喷剂和乳膏等药物的基础成分。
由于阳离子表面活性剂具有良好的渗透能力和湿润性，能够快速渗透到皮肤表面或黏膜部位，使药物更好地发挥作用。
同时，阳离子表面活性剂还可以增加药物的溶解度和稳定性，提高药物的生物利用度。
因此，阳离子表面活性剂在医药领域中起到了关键作用。
总之，阳离子表面活性剂是一类非常重要的化学物质，它们在日常生活和工业生产中起着至关重要的作用。
它们被广泛应用于清洁用品、纺织品、农业和医药领域。
表面活性剂的作用原理
疏水基团
疏水基团是表面活性剂分子中 与水分子排斥的部分，通常为 非极性烃基，如烷基、芳基等。
疏水基团的作用是与油污、油 脂等有机物结合，形成胶束或 乳浊液，从而将油污、油脂等 从表面分离。
疏水基团的性质决定了表面活 性剂的油溶性、去污能力和乳 化性能。
亲水亲油平衡值（HLB）
HLB值是衡量表面活性剂分子中亲水基团和疏水 基团平衡程度的数值。
04
表面活性剂的实际应用
洗涤剂
总结词
表面活性剂在洗涤剂中起到关键作用，能够降低水的表面张力，使污渍与织物 分离，从而达到清洁效果。
详细描述
洗涤剂中的表面活性剂能够降低水的表面张力，使水能够更好地渗透到纤维中， 将污渍从织物上彻底清洁掉。此外，表面活性剂还能包裹污渍，使其在洗涤过 程中容易随水流走，从而达到清洁效果。
的特性，两性离子型表面活性剂具有较好的适应性，应用范围广泛。
02
表面活性剂的分子结构与性质
亲水基团
亲水基团是表面活性剂分子中能 够与水分子结合的部分，通常为 极性基团，如羟基、羧基、氨基
等。
亲水基团通过与水分子结合，使 表面活性剂分子在水中溶解并分 散，形成单分子膜，降低水的表
面张力。
亲水基团的数量和性质决定了表 面活性剂的亲水性、溶解度和稳
详细描述
在制药领域中，表面活性剂可以作为药物载体，将药 物包裹在稳定的胶束中或形成脂质体，从而提高药物 的稳定性和生物利用度。在生物技术领域中，表面活 性剂可以作为生物传感器的敏感膜材料，检测生物分 子或细胞的存在和活性。此外，表面活性剂还可以用 于制备纳米材料和自组装膜等先进材料。
THANKS感谢观看 Nhomakorabea表面活性剂的作用原理
• 表面活性剂的定义与分类 • 表面活性剂的分子结构与性质 • 表面活性剂的作用原理 • 表面活性剂的实际应用
阳离子表面活性剂的分类
这类表面活性剂具有较高的表面 活性和稳定性，因此广泛应用于 工业清洗、农药和石油开采等领
域。
然而，石油来源的阳离子表面活 性剂对环境的影响较大，且资源
有限。
合成阳离子表面活性剂
合成阳离子表面活性剂是通过化学合成方法制备的，如十二烷基二甲基苄基氯化铵 和十六烷基三甲基溴化铵等。
杀菌性
由于季铵盐具有杀菌作用，季铵盐型 阳离子表面活性剂通常具有一定的抗 菌性能。
刺激性
季铵盐型阳离子表面活性剂对皮肤的 刺激性相对较大，使用时需谨慎。
稳定性
季铵盐型阳离子表面活性剂具有较好 的热稳定性和化学稳定性。
04 应用领域
天然阳离子表面活性剂的应用领域
天然阳离子表面活性剂主要来源于动植物提取物，如胆汁酸 盐、蛋白质等。它们在食品、化妆品和制药等领域有广泛应 用，如乳化剂、发泡剂和润湿剂等。
按亲油基分类
烃基阳离子表面活性剂
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
含氮阳离子表面活性剂
亲油基为烃基，如长链烷基季铵盐。
亲油基含有氮原子，如咪唑啉季铵盐。
含氧阳离子表面活性剂
亲油基含有氧原子，如醚基季铵盐。
按阳离子类型分类
单链阳离子表面活性剂
分子中只有一个阳离子基团，如氯化胆碱。
双链阳离子表面活性剂
分子中含有两个阳离子基团，如二甲基二烯丙基氯化铵。
阳离子表面活性剂的分 类
目录
Contents
• 分类依据 • 具体分类 • 各类阳离子表面活性剂的特点 • 应用领域 • 发展趋势与展望
01 分类依据
按来源分类
天然阳离子表面活性剂
来源于自然界，如植物、动物或矿物 中的天然成分，如胆汁酸盐、皂角苷 等。
阳离子表面活性剂
表面活性剂阳离子表面活性剂●带正电荷,起表面活性作用的是阳离子。
●其分子结构主要部分是一个五价氮原子，所以也称为季铵化合物。
其特点是水溶性大，在酸性与碱性溶液中较稳定，具有良好的表面活性作用和杀菌作用。
●常用品种有苯扎氯铵(洁尔灭)和苯扎溴铵(新洁尔灭)等。
●本类因有很强的杀菌作用，故主要用于皮肤、粘膜、手术器械等的消毒。
某些品种如苯扎氯铵，可作为抑菌剂用于眼用溶液。
两性离子表面活性剂●结构中同时具有正电荷和负电荷基团,在不同pH值介质中可表现出阳离子或阴离子表面活性剂的性质。
●卵磷脂是天然的两性离子表面活性剂。
主要来源于大豆和蛋黄。
●氨基酸型：R-NH+2-CH2CH2COO－甜菜碱型：R-N+(CH3)2-COO-。
在碱性水溶液中呈阴离子表面活性剂的性质，具有很好的起泡、去污作用；在酸性溶液中则呈阳离子表面活性剂的性质，具有很强的杀菌能力。
临界胶束浓度表面活性剂在溶液中超过一定浓度时会从单体（单个离子或分子）缔合成为胶态聚合物，即胶束（或称胶团）。
开始形成胶束的浓度称为临界胶束浓度(critical micelle concentration) ，用CMC表示。
当溶液中形成胶束后溶液的性质如渗透压、浓度、界面张力、摩尔电导等都存在突变现象（一）胶束的形成、大小与形状胶束的形成:在临界胶束浓度时水分子的强大凝聚力把表面活性剂分子从其周围挤开，迫使表面活性剂分子的亲油基和亲水基各自互相接近，排列成亲油基在内、亲水基在外的球形缔合体，即胶束。
因此胶束的形成并不是由于亲油基和水分子间的斥力或亲油基彼此间的Vander waals引力所致，而是受水分子的排挤所致若在表面活性剂浓溶液中加入适量的非极性液体，则可形成亲水基指向胶束内，烃链指向非极性液体的胶束，称为反胶束。
胶体粒子范围（1～100nm）临界浓度通常在0.02%～0.5%左右Krafft点和浊点●Krafft点：离子表面活性剂在水中的溶解度随温度升高至某一温度时，其溶解度急剧升高，该温度称为Krafft点。
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表面活性剂分类 极性基团（亲水） 表面活性剂分子 非极性烃链（疏水）
O C OH
H2 H2 H2 H2 H2 H2 C C C C C C C C C C C C C H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2 硬脂酸
H2 C C H2
H2 C C H2
按离子类型
阳离子型 1.离子型 阴离子型 两性型
表面活性剂
2.非离子型
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
阳离子表面活性剂
R-NH2· HCl CH3 | R-N-HCl | H CH3 | R-N-HCl | CH3 CH3 | R-N+-CH3Cl| CH3
伯胺盐 仲胺盐
• 对于聚氧乙烯非离子型表面活性剂，其公式为：
HLB E 5
式中： E—活性剂分子中氧化乙烯的质量百分数。
• 这些计算都不准确，现在用了一些试验的方法，如乳化法 等。 • 在表面活性剂有关书籍或手册中可以查到某活性剂的HLB。
• 把表面活性剂的结构分解为一些基团，每 个基团对HLB值均有各自的贡献，通过实验 测得各基团对 HLB 值的贡献，称做“基团 数”，其中亲水基的为正值，亲油基的为 负值，然后，将各亲水、亲油基的HLB基团 数代入下式中，即可计算出离子型表面活 性剂的HLB值。
R-O-(CH2CH2O)nH
脂肪醇聚氧乙烯醚
R-(C6H4)-O(C2H4O)nH
烷基酚聚氧乙烯醚
非离子表面活性剂
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
(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
洗涤性能良好，常作为特殊洗涤剂 (2)甜菜碱型
CH3
R-N+-CH2COOCH3
去污力强，对纤维有保护作用
----由于其特殊结构，具有许多优异性能， 如良好的去污、起泡和乳化性能，耐硬水性 好，对酸碱和多种金属离子都比较稳定，具 有抗静电、杀菌、防腐蚀等使用性能，特别 是其极低毒性和无刺激性以及良好的生物降 解性能，使其在日用化学品应用中前景广阔。 同时在纺织、印染、化纤、除锈方面都有相 当用途。
气-液界面
气-固界面
液-液界面
液-固界面
固-固界面
气相
↙ ↘ ↓ ↑ ↖ ↗ ←→ ↙ ↘ ↓
↙ ↘ ↓
液相
（ a）
（ b）
亲水基团
疏水基团
表面活性剂分子
• 石蜡分子上没有亲水基，因此石蜡的HLB=0；
• 油酸分子上只有一种弱的亲水基—羧基，其HLB=1
• 聚乙二醇分子上完全是亲水基，因此其HLB=20；
模块一 表面活性剂
指甲油
香水
表面张力与表面活性
当任意两相接触时, 两相之间决非是一个没有 厚度的纯几何面,而是一个具有相当厚度的过渡 区, 这一过渡区通常称之为界面。 若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。 但由于历史的原因, 这两个概念常常混用。 常见的界面有：气-液界面，气-固界面，液 -液界面，液-固界面，固-固界面。
• 式中，Wi、HLBi——分别为混合表面活性剂中i 组分的质量和百分比浓度。
表面活性剂概述
表面活性剂的HLB与应用的对应关系 表面活性剂在水中的性 质 不分散 分散不好 不稳定乳状分散体 稳定乳状分散体 半透明至透明的分散体 透明溶液 HLB 用 途
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
(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
W/O型乳化剂
润湿剂 洗涤剂 O/W型乳化剂
增溶剂
甘油三酯的结构示意图
磷脂的内盐部分具有亲水性，脂肪酸长链烃基部分 具有疏水性，因此磷脂是天然的表面活性剂，它在 生物体内能使油脂乳化，有助于油脂的运输、消化
和吸收。
表面活性剂一词来自英文Surfactant。
它实际上是短语Surface（表面） Active（活性） Agent（添加剂）的缩合词。 表面活性剂是这样一种物质，它活跃于表面和界面 上，具有极高的降低表、界面张力的能力和效率。
• 所以对于非离子型表面活性剂，其HLB=0～20；
• 对于离子型表面活性剂，规定油酸钠＝ 18 ，油酸
钾＝20,十二烷基硫酸钠=40。
•
所以对于阴、阳离子型表面活性剂，其
HLB=0～40；
• 对于一些非离子型表面活性剂，Griffin给出了一些经验公
式：
S 对于多元醇脂肪酸酯，其公式为： HLB 20 (1 ) A 式中： S—酯的皂化值； A—脂肪酸的酸值。
叔胺盐
季胺盐
伯胺盐 R-NH3＋ 季铵盐
例如
CH3 | C16H33-N+-CH3Br－ | CH3
十六烷基溴化铵(俗称1631) 吡啶盐 例如 C12H25(NC5H5)+
R-N+HCH2-CH2COO-H
氨基酸型
两性表面活性剂
CH3 | R-N+-CH2COO-H | CH3
甜菜碱型
(1) 氨基酸型 R-NH2CH2-CH2COO－
在一定浓度以上的溶液中形成分子有序组合体，从
而具有一系列应用功能。
降低表面张力为正吸附，溶质在溶液
表面的浓度大于其在溶液本体中的浓度 此溶质为表面活性物质 增加表面张力为负吸附，溶质在溶液 表面的浓度小于其在溶液本体中的浓度 此溶质为表面惰性物质 溶入少量就能显著降低表面张力的物 质也称表面活性物质或表面活性剂。
HLB值 7 (亲水基基团数 ) (亲油基的基团数 )
• 混合表面活性剂的HLB值
• 当多种表面活性剂混合时，其 HLB 值具有 加合性，即有：
HLB值 mix
n WA HLBA WB HLBB ...... Wi HLBi xi HLBi WA WB ...... Wi i 1