02-3 表面活性剂-分类-化学结构与性能-亲油基原料

n
时
的质量百分数
17
表 2-1 一些官能团的HLB值
苯环-C6H5的HLB = 3.5个-CH218
（四）HLB值的应用与范围
HLB and Use of Surfactants
消泡剂Antifoamer
W/O乳化剂Water-in-Oil Emulsifiers
1-3
3-8
润湿、渗透剂Wetting and spreading agents 7-10 O/W乳化剂Oil-in-Water Emulsifiers 去污剂Detergents 增溶剂Solubilizers 8-18 13-16 15-40
第二章 表面活性剂
Chapter2 Surfactant 第一节 特点及分类 第二节 亲油基原料
Chemical Engineering Department
第一节 特点及分类
二、表面活性剂的分类
阴离子型表面活性剂 阳离子型表面活性剂 两性离子型表面活性剂 非离子型表面活性剂 特殊类型表面活性剂
3
Polyoxyethylene lauryl ether 月桂醇聚氧乙烯醚
思考下述双亲
分子结构的表面 活性剂中，极性 的亲水基还是非 极性亲油基结构 变化较大？
与亲油基直 接相连的亲 水基结构为 分类依据
分类依据
O O S O Na O
Sodium Dodecylsulfate (SDS)，十二烷基硫酸钠
冠醚表面活性剂
亲水基团是环状冠醚的表面活性剂
R
O O
O
反应性表面活性剂
含可反应基团（如乙烯基）的表面活性剂
H2C
C H
(CH2)n
COO Na
11
含氟表面活性剂
结构特点：亲油基碳氢链中H原子被F原 子部分或全部取代后形成碳氟链。
CH3 Rf -CONHC3H6N+CH2COOCH3
CH3 C7F15CONHC3H6N+ CH3 CH3 Cl-
亲油基原料结构要求：长碳链，带可反应官能团
直链烷基苯 烷基苯酚
C8H17 OH
辛基酚
C9H19 OH
C12H25
壬基酚 聚氧乙烯醚
n H2C O
n H2C O H C CH3
环氧乙烷（强亲水基原料）
环氧丙烷（弱亲水基原料）
CH2
O CH2CH2
O CHCH2 CH3
n
n
聚氧丙烯醚
24
小 结 Summary
W/O型
Water oil
oil
O/W型
20
常用表面活性剂的HLB值
21
（五）HLB值的控制与调节
离子型表面活性剂 方法：增减亲油基碳数，调整亲水基种类 非离子型表面活性剂 方法：增减聚氧乙烯链长 或-OH数
CH2-CH2-O
n
Span-20
Tween-20
22
第三节 表面活性剂的亲油基原料
R1
R
C N
CH2 CH2 CH2-COO
R2
HO-H2CH2C
R2 N
d+
O
d-
H
酸性介质
R1
N R3
OH
阳离子型
9
R3
4．非离子型表面活性剂
与亲油基直 接相连的
R-COO
R
CH2 HC
O-CH2-CH2
O
n OH
OH
多元醇脂肪酸酯类
OH
HO OH
CH2-O-CO-R
2
表面活性剂类型判断?
O O S O Na O
阴离子型表面活性剂
Sodium dodecylsulfate (SDS)，十二烷基硫酸钠
+ N Br溴化十六烷基吡啶
O O O O OCH 2CH2N(CH 3)3+ P OO
阳离子型表面活性剂
两性表面活性剂
(Lecithin，卵磷脂)
O
O
O
O
OH
非离子型表面活性剂
生物表面活性剂
糖脂类：亲水基为糖
磷脂类：亲水基为磷酸基
13
吐温80应用举例
Ozsoy等研究了吐温（tweens80）作为鼻腔粘膜促透剂对环丙 沙星的吸收，结果发现可明显促 进以羟丙基纤维素(HPC)和羟丙 甲基纤维素为载体的环丙沙星的 生物利用度，分别由48.7%和 45.54%增加到63.54%和 55.72%。 药理作用：改变粘膜脂质双分子结构，增加粘膜吸收面积等 非离子表面活性剂：吐温 80; 聚氧乙烯山梨醇酐酯
CH3
CH3
CH3 R
R2 N
R2
氧化胺类
R1
d+
O
d-
H
酸性介质
R1
N R3
OH
R3
8
3．两性离子型表面活性剂
与亲油基直 接相连的亲 水基结构为 判断依据
氨基酸类 甜菜碱类
R-NH-CH2-CH2-COOH R-NH2-CH2-CH2-COO
CH3 R N CH3 CH2COO
N
咪唑啉类 氧化胺类
CH3-CH2CH2(CH2)n-CH3
CH3-CH2-CH2-C14H27-COOH
CH3-CH2-CH2-C14H27-COO K
CH3-CH2-CH2-C9H19-OSO3 Na
15
十二烷基硫酸钠＝40
（二）HLB值的意义
HLB数值越大，表面活性剂的亲水性越强
判断正确与否：
亲油性表面活性剂的HLB较低，亲水性 表面活性剂的HLB较高； HLB值大的表面活性剂易溶于有机溶剂；
表面活性剂的类型及分类依据 含氟、含硅表面活性剂
◆结构特点，表面活性
HLB值的含义： 表面活性剂的亲油基原料
与碳氢表面活性剂表面活性相比较
C7H15COONa 表面吸附量(10-10 mol/cm2) 2.82[1] C7F15COONa 2.85[2]
表面张力(mN/m)
CMC(mol/L)
44.5[1]
0.25[1]
26[2]
0.034[2]
[1] 侯震山, 李之平, 汪汉卿，化学研究与应用，2000，12(1)，39~42 [2] 朱瑶，赵国玺，贺绍光，日用化学工业，1998，3，1~3 12
表面活性剂的合成过程
制备亲油基原料
引入亲水基
亲油基原料结构要求：长碳链，带可反应官能团
脂肪醇 脂肪胺 脂肪酸甲酯 脂肪酸
R-CH2-OH
R-CH2-NH2
石油原 料路线 天然油 脂原料
可含奇数碳，支链， 饱和碳链 偶数碳，直链， 可含不饱和键
23
R-COO-CH3
R-COOH
表面活性剂的亲油基原料
不电离，分子状态存在
4:非离子表面活性剂
5
表面活性剂类型判断 !
span60 磷脂酰乙醇胺
span80
非 离 子 型
H3C
(CH2)10
CH2
SO3 Na
阴离子型
十二烷基苯磺酸钠
CH3 N Cl CH3
CH3-CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2-CH2 CH3-CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2-CH2
CH2CH2OH
CH2CH2
10
5．特殊类型表面活性剂
元素表面活性剂 聚合物表面活性剂
含有重复的亲水基、亲油基结构单元
C7F15COONa
含有氟、硅、硫和硼等元素的表面活性剂
H2C-HC H2 C H C CH2-CH n COO Na COO Na
O O O
COO Na
生物表面活性剂
磷脂、糖脂类等
两性表面活性剂
6
阳离子型
双癸烷基二甲基苄基氯化铵
1．阴离子型表面活性剂
与亲油基直 接相连的亲 水基结构为 判断依据
羧酸盐 磺酸盐
R-CH2-COONa
烷基苯磺酸盐
R
R
SO3 Na
SO3 Na
烷基萘磺酸盐
硫酸酯盐 磷酸酯盐
R-OSO3 Na
O R-O OM O-R P
O R-O OM OM
7
P
磷酸双酯盐
H2C OH 甘油脂肪酸（单）酯
失水山梨醇脂肪酸（单）酯
O O C d R
醚酯类
HO CH2-CH2-O b
O
O-CH2-CH2 OH c CH2 O-CH2-CH2 O-CH2-CH2 OH a
n=a+b+c+d
Tween
O
醇酰胺类
R
脂肪醇酰胺
N CH2CH2OH
R
O
脂肪醇聚氧乙烯醚酰胺
N CH2CH2 O-CH2-CH2 O-CH2-CH2 nOH nOH
19
乳化剂——能够促进形成稳定乳液的物质， 大多是表面活性剂。
加入乳化剂
Oil
搅拌
搅拌停止
Water oil oil oil oil
oil
water
乳化作用的产生：在油水界面吸附形成单 分子膜，降低表面张力，阻止液滴碰撞聚结。
吸附情况
H2O
不凝聚分层
oil
oil
oil
乳液 稳定 存在
Oil
H2O
+ N Br溴化十六烷基吡啶
O O O O OCH 2CH2N(CH 3)3+ P OO
(Lecithin，卵磷脂)
O
O
O
O
OH
Polyoxyethylene lauryl ether 月桂醇聚氧乙烯醚
4
二、表面活性剂的分类