第二章表面活性剂
第二章表面活性剂基本要求：了解什么是表面活性剂、其特点，分类、性质、合成方法，特点和应用范围。
重点：掌握各种表面活性剂的分类方法。
难点：懂得各种表面活性剂的特性。
学时：3学时第一节表面张力与表面活性剂一、表面张力液体的表面张力来源于物质的分子或原子间的范德华力。
范德华引力包括取向力、诱导力和色散力，是永远存在于分子或原子间的一种作用力。
它是一种吸引力，作用范围约有几个埃。
范德华引力中最重要的是色散力。
取向力存在于极性分子之间；诱导力存在于极性分子之间或极性分子与非极性分子之间；而色散力无论是极性分子或非极性分子都有。
所以表面张力是分子间吸引力的一种量度。
接触角由于界面张力的影响，在暴露于空气中的固体表面上，液滴形成如图2-1所示的形状。
二、表面活性剂作为表面活性剂，必须是少量的溶入液体中就能显著降低液体的表面张力和界面性质的化合物。
临界胶束浓度表面活性剂水溶液在很低的浓度范围内是以单个有机离子或分子分散的。
从某一浓度开始，加入的表面活性剂则以由多个离子或分子缔合而成的胶束分散于水中。
表面活性剂开始形成胶束的浓度为临界胶束浓度，简称CMC。
当溶液浓度低于CMC时，由于表面活性剂分子的界面吸附和在界面上定向排列，溶液的表面张力随浓度的增高而迅速降低，其使用性能亦相应地提高。
直至达到CMC时，表面活性剂已在溶液的界面上排列成单分子膜，此时表面张力降至最低点。
此后活性物浓度的增高对于表面张力和使用性能的影响不大，如图2-3所示。
因此CMC是反映表面活性剂的一个重要指标。
亲水亲油平衡值HLB表面活性剂的应用性能取决于分子中亲水和亲油两部分的组成和结构，这两部分的亲水和亲油能力的不同，就使它的应用范围和应用性能有差别。
表面活性剂分子中亲水基的强度与亲油基的强度之比值，就称为亲水亲油平衡值，简称HLB值。
HLB值的表示方法有两种：一种是以数值表示，数值为零的亲水性最小（亲油性最强），数值为40的亲水性最强，大多数表面活性剂的HLB值在20以下；另一种则粗略地以符号表示，以HH、H、N、L、LL等分别表示其亲水性强、较强、中等和亲油性略强、亲油性强等性质。
HLB值极高和极低，对降低表面张力的作用是有限的，但对调配乳化体系有影响。
HLB值越大，其亲水性越好。
一般情况如表2-2。
第二节表面活性剂的分类和应用性能一、表面活性剂的分类表面活性剂的性能取决于其亲水基和亲油基的构成，但亲水基在种类和结构上的改变较亲油基的改变对表面活性剂的影响大。
因此，最常用的分类方法是按分子结构中亲水基团的带电性分为阴离子、阳离子、非离子和两性表面活性剂四大类，然后在每一类中再按官能团的特征加以细分。
二、表面活性剂的应用性能1.洗涤2.乳化一种液体以微滴状态均匀分散在另一液相所成的物系称为乳（浊）液。
分层的液体混合物变成乳液的现象称为乳化。
乳化可使物料分布均匀并充分地接触，因此在化妆品、洗涤剂、食品、医药、纺织、印染、农药、水性涂料、高分子合成等方面有广泛而重要的应用。
3.分散4.增溶第三节阴离子表面活性剂亲水基团带有负电荷的表面活性剂称为阴离子表面活性剂。
肥皂也是一种阴离子表面活性剂，但由于习惯上已把它与合成表面活性剂分为两大类，所以在这里不讨论它。
一、烷基苯磺酸盐烷基苯磺酸盐不论从生成量或消耗量来说都仅次于肥皂，而在合成表面活性剂中占第一位。
早期生成的烷基苯磺酸盐采用石油化工提供的原料丙烯进行齐聚生成四聚丙烯，与苯发生付－克反应得到支链十二烷基苯。
再进行磺化而成。
这种烷基苯磺酸盐的结构如下，简称TPS:TPS在40年代及50年代是一种当时认为新型的表面活性剂。
它具有良好的发泡能力及洗涤功能。
石油化工又可提供大量丙烯原料，因此发展非常迅速。
合成洗涤剂的发展也带来了新问题，因为大量的TPS随污垢一起排入下水道，进入江、河、湖泊、海洋。
这样很快就出现表面活性剂的环境污染问题。
遗憾的是带支链的TPS的生化降解性很差。
因此到1964年就被直链十二烷基苯磺酸钠（LAS）所取代。
LAS的主要优点是烷基中没有支链，这种结构与天然油脂中的憎水端烷基类似，有良好的生化降解性。
随着LAS代替TPS，水面上的泡沫也就基本消失。
二、仲烷烃磺酸盐（SAS）仲烷烃磺酸盐是较新的商品表面活性剂，是二氧化硫商品表面活性剂。
由二氧化硫及空气作用于C14～C18的正烷烃制得。
其通式为：这一反应与用硫酸酯化明显不同，称为氧磺化。
SAS有与LAS类似的发泡性和洗涤效果，且水溶性好。
SAS目前只在西欧生产，其主要用途是复配成液体洗涤剂，如液体家用餐具洗涤剂。
这一工艺方法最早是由德国赫斯脱公司开发的。
商品牌号为Hastapm SAS60，该产品中含有60％的有效成分。
SAS的缺点是，用它作为主要成分的洗衣粉发粘、不松散。
因此只用于液体配方中。
三、α-烯烃磺酸盐（AOS）α-烯烃磺酸盐是采用石蜡油裂解或齐格勒乙烯齐聚法制得的。
总体来说，AOS与LAS的性能相似。
但对皮肤的刺激性稍弱，生化降解的速度也稍快。
由于它的生成工艺简便，原料成本低廉，因此，AOS一直有很大的吸引力。
从生产技术上考虑，过去对工艺的控制有一定的困难。
近年来通过设备结构的改进已基本上解决了问题。
从1980年开始AOS的生产和应用均有上升的趋势。
AOS的主要用途是配制液体洗涤剂和化妆品。
四、脂肪醇硫酸盐（FAS）脂肪醇硫酸盐从1930年开始就有商品生产。
现在FAS已成为相当重要的表面活性剂之一。
目前约有40％的椰油醇用于生成FAS。
除此之外，增塑剂醇和牛油醇硫酸盐虽也有生成，但产量远不如椰油醇硫酸盐产量大。
FAS的主要用途是配制液状洗涤剂、餐具洗涤剂、各种香波、牙膏、纺织用润湿和洗净剂以及化学工业中的乳化聚合。
此外，粉状的FAS可用于配制粉状清洗剂、农药用润湿粉剂。
五、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐（AES）脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐又称脂肪醇硫酸盐。
以往，AES一直是单独地与LAS复配用于配制香波、和轻垢洗涤剂，例如餐具洗涤剂。
这是由于它不刺激皮肤并可反复产生泡沫。
当然产生泡沫并不一定是洗涤剂有效的唯一标志，但过去一般人的概念却经常把是否有泡沫作为衡量相应效能的指标。
现在AES也逐步进入重垢洗涤剂的领域。
这是由于在洗衣粉或洗涤剂之类的配方中已出现了降低磷酸盐含量的倾向。
AES可认为是家用洗涤剂配方中最重要的表面活性剂之一，它很可能会大量与非离子表面活性剂复配后使用。
在可预见的未来一段时间内，AES将是市场需求增长最快的一种阴离子表面活性剂。
六、酯、酰胺的磺酸盐其中较重要的品种有丁二酸双酯磺酸盐、N-甲基牛磺酸盐。
两者都是较重要的纺织印染助剂。
渗透剂T为淡黄至棕黄色粘稠液体，可溶于水。
由于分子内有酯键故不耐酸、强碱。
它的渗透性快速均匀，润湿性、乳化性、起泡性均良好。
主要用途有：不需漂白的原棉制品用它处理后，可不经煮练，直接染色；采用渗透剂T可练、漂、染一起进行；此外，也可用作农药乳化剂等。
七、磷酸酯磷酸酯阴离子表面活性剂是磷酸单酯和双酯。
烷基磷酸酯不耐酸、硬水，它的钙和镁盐是不溶的。
酸式磷酸盐在水中的溶解度较低，但其碱金属盐的溶解度则较大。
它们的表面活性作用很好。
为改善其性能R基亦可用聚氧乙烯醚基。
磷酸酯阴离子表面活性剂由于价格高并有上述局限性，所以只在一些特殊的情况下使用。
其最主要的用途是与其它表面活性剂复配成合成纤维纺丝用的油剂。
在这种用途中磷酸酯盐起平滑、抗静电和抱合作用。
八、其它阴离子型表面活性剂第四节非离子表面活性剂这类表面活性剂在分子中不含离子键，它的亲水性是靠多个聚氧乙烯链基－(OCH2CH2)n－OH或多个羟基以及酰胺基等基团的作用。
非离子表面活性剂有优异的润湿和洗涤功能，可与阴离子和阳离子表面活性剂兼容，又不受硬水中钙、镁离子的影响。
由于有上述优点，非离子表面活性剂从70年代起发展得很快。
目前，从世界范围看，非离子型表面活性剂的增长速度最快，已超过阴离子型表面活性剂而跃居首位。
它的缺点是通常都是低熔点的蜡状物或液体，所以很难把它们复配成粉状。
尽管近年来发展了用它来复配成低泡洗衣粉，但手感还是发粘。
另一个缺点是温度增高或增加电解质浓度时，聚氧乙烯醚链的溶剂化效应会下降，有时会产生沉淀。
一、脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）脂肪醇聚氧乙烯醚是近代非离子型表面活性剂中最重要的一类产品。
在最近十年内，AEO产量的增长速度非常快，其原因主要有：家用重垢洗涤剂消耗量很大、生化降解性优良、价格低廉，几乎是所有表面活性剂中价格最低者，大量消耗于加工AES。
由于AEO的应用性能在很大程度上取决于聚氧乙烯醚的聚合度n，所以如何使得到的产品中n的分布曲线最窄，是AEO生产中提高产品质量的关键。
AEO的物理性能使之不利于复配成洗衣粉，但却是液状洗涤剂的理想原料，它对各种纤维都有较LAS为佳的去垢能力，特别适用于由化纤织物上洗去人体排泄出的油脂污垢。
在国外AEO的主要用途是作合成洗涤剂。
国内的商品牌号为平平加系列产品，除部分用于复配液状洗涤剂外，主要在印染行业中作匀染剂、脱色剂，在毛纺工业中作原毛净洗剂，而在化纤工业中作纺丝油剂。
根据国外的预测，今后一段时间内，AEO还会继续增长，并有可能成为家用洗涤剂中的主导品种。
二、烷基酚聚氧乙烯醚烷基酚聚氧乙烯醚从它的物理和应用性能来看基本上与AEO类似。
三、羧酸酯1.脂肪酸羧酸酯脂肪酸甘油单脂或双酯都不是纯品，而是随工艺条件变化有不同组分比的混合物。
一般都采用脂肪酸与甘油在碱催化剂作用下加热到180～250℃反应制得。
它的应用性能有乳化、分散、增溶和润湿。
在食品工业中常用它作烘烤制品（如烤面包）时的脱模剂，以及制备各种冷饮制品的乳化剂，在化妆品方面用它作乳膏的基质，在金属加工中可作润滑和缓蚀剂。
与脂肪酸甘油酯相似，脂肪酸聚乙二醇酯也是多组分的混合物，并含有未酯化的聚乙二醇。
脂肪酸聚乙二醇酯的性能与脂肪酸的碳链有关，但更重要的是聚乙二醇的分子量。
它的主要用途是在纺织工业中当采用油剂时作为乳化剂使用。
2.脂肪酸失水山梨醇酯失水山梨醇由山梨醇脱水而成，它是以下两种化合物的混合体：在工业生产中脂肪酸失水山梨醇酯是用山梨醇直接在225～250℃下用酸催化使脂肪酸与反应中生成的失水山梨醇酯化而成。
产品是单、双、三酯的混合物。
商品牌号为乳化剂－S系列产品。
乳化剂－S不溶于水但溶于许多矿物和植物油中。
是水－油型乳化剂，主要用于纤维、农业、医药、食品、化妆品以及在石油工业中作乳化剂。
脂肪酸失水山梨醇聚氧乙烯醚主要用于复配成纺织油剂以及金属切削用冷却润滑剂。
3.天然油脂聚氧乙烯醚在这一类产品中占主导地位的是蓖麻油聚氧乙烯醚，食品牌号为乳化剂EL。
乳化剂EL采用蓖麻油为原料，利用蓖麻油中含有的羟基与环氧乙烷发生氧乙基化反应。
主要用途有配制纺丝用油剂以及油脂的乳化剂。
《表面活性剂化学》第二章习题
第二章表面活性剂的类型一、选择题1. 阴离子型表面活性剂在水中电离后，其亲水端通常是以下哪类官能团？（）A. 羧酸基B. 硫酸基C. 磷酸基D. 季铵基2. 以下哪种物质是常见的阴离子型表面活性剂？（）A. 十二烷基硫酸钠(SDS)B. 十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)C. 聚氧乙烯(20) 脂肪醇醚(Brij 58)D. 氨基酸型两性表面活性剂3. 阳离子型表面活性剂的主要应用领域不包括以下哪项？（）A. 洗发水B. 纺织品柔软剂C. 消毒剂D. 油田开采4. 下列哪种表面活性剂在分子结构上同时具有阳离子和阴离子特性？（）A. 肥皂B. 季铵盐C. 氨基酸型表面活性剂D. 烷基硫酸盐5. 非离子表面活性剂的亲水性主要来源于以下哪种结构？（）A. 羟基B. 羧基C. 硫酸酯基D. 聚氧乙烯链二、填空题1. 阴离子型表面活性剂在水中电离产生______，其亲水基团通常是______，如______。
2. 阳离子型表面活性剂在水中电离产生______，其亲水基团通常是______，如______。
3. 两性表面活性剂具有______和______两种性质，其分子结构中通常含有______和______基团，例如______。
4. 非离子表面活性剂在水中不电离，其亲水基团通常是______或______，常见的非离子表面活性剂有______和______。
5. 特种表面活性剂是指具有特殊______或______的表面活性剂，如______和______，它们在特定应用领域具有重要作用。
三、简答题1. 简述阴离子型表面活性剂的主要特点，并举例说明其在家庭洗涤剂中的应用。
2. 解释阳离子型表面活性剂在水中电离的过程，并讨论其在个人护理产品中的作用。
3. 两性表面活性剂与阴离子型和阳离子型表面活性剂相比，有哪些独特性质？请举例说明两性表面活性剂在化妆品中的应用。
4. 非离子表面活性剂为何在高温和硬水中比离子型表面活性剂更为稳定？请举例说明非离子表面活性剂在食品工业中的应用。
第二章表面活性剂(共56张PPT)
C14H29SO4Na 30
C16H33SO4Na 45 C18H37SO4Na 56
活性剂
C10H21CHC6H4SO3Na | CH3
表面活性剂：是这样一种物质，当它的加入量很小时，就能使溶 剂（一般为水）的表面张力或液液界面张力显著降低，改变体系 的界面状态；当它达到一定浓度时，在溶液中缔合成胶团，从而 产生润湿或反润湿、乳化或破乳、起泡或消泡、以及加溶等一系 列作用，以达到实际应用的要求。
是一类即使在很低浓度时也能显著降低表（界）面张力的物质。
6.8
=CH-
-0.475 -0.475 -0.475
2.4
-(C3H5O)-(氧丙烯基) -0.15
2.1
-CP2-
1.9
-CF3-
-0.87 -0.87
例：计算月桂酸钠的HLB值 CH3（ CH2）10-COONa
解：-CH3：， -CH2- ： -COONa：19.1
HLB=7+∑(亲水基团基数)-∑(亲油基团基数) HLB= 7 + 19.1-（-0.475）×
第二章 表面活性剂
第一节 表面活性剂基本概念
一、表面张力
界面上的分子与体相内部分子所处的
状态不同。受力状态不同。
图2—1 液相内部和液-气界面的
分子所受作用力的示意图
表面张力：液体表面任意单位长度上的
收缩力称为表面张力，单位为N·m-1
。
从能量上看，表面分子比内部分 子具有更高的能量。
要使体系的表面积增加，就必须对体系 做功。
团具有的亲水亲油平衡值。 表示表面活性剂的亲水疏水性能。
HLB值大，亲水性强，亲油性弱； HLB值小，亲油性强，亲水性弱。
（1）HLB值的规定
第二章 表面活性剂水溶性表面活性剂油溶性表面活性剂离子型表(与“表面”有关优秀PPT)
C H 3 R N + C H 3 C3 S H4 O
C H 3
第33页，共36页。
C H 3
+ R N
H 3C C l
C H 3
C H 3 R N + C H 3 C l-
C H 3
十二烷基三甲基氯化铵（防黏剂DT）
H3C
60~80℃
R Br +
N CH3
H3C
加压
CH3
+
-
RN
CH3 Br
CH3
AES泡沫丰实，对水硬度不敏感，有良好的生物降 解性，不刺激皮肤，与非离子表面活性剂有良好的复配 性能，是家用洗涤剂中最重要的表面活性剂之一，可广 泛地用来配制香波、餐具洗涤剂、洗衣粉等。
+
R O H nH 2C C2H
O
R O C2H C2H nO H
ClS 3HO R O C2H C2H nOS 3HO NaO RHO C2H C2H nOS 3NO a
脂肪伯胺也可以从脂肪酸，氨，氢直接在催化剂上反应 得到。
+ + RCON O H 3 H H 2
+ RC 2H N H 2 H 2 O
第31页，共36页。
➢季铵盐型阳离子表面活性剂
亲水基为季铵阳离子的表面活性剂
R1
R
N+
R2
R3
季铵盐是由叔胺和烷基化试剂反应而成，常见的烷基
化试剂有卤代烷 硫酸二甲酯 环氧乙烷等。
2 2 剂，头发调理剂，化妆品用乳化剂，矿石浮选剂和杀菌剂等。
3
24
第二节 化学结构与性能
二是表面张力降低能达到的最大程度，称为表面活性剂表面张力降低的能力。
第二章表面活性剂
O CH2OOCR
OH OH
(2) 聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯类
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 R2N-(C2H4O)nH 聚氧乙烯烷基胺
非离子表面活性剂
R-CONH(C2H4O)nH 聚氧乙烯烷基酰胺
R-COOCH2(CHOH)3H 多元醇型
（四）非离子型表面活性剂
1.多元醇型
(1) 脱水山梨醇脂肪酸酯类（Span， 司盘） 其系列品种有 OH
HLB值计算
(1) 对非离子型表面活性， 可能过经验式求得:
非离子表面活性剂的HLB具有加和性。
HLBab=(HLBa×Wa+HLBb×Wb)/(Wa+Wb)
(2)理论计算法：如果HLB值是由表面活性剂分
子中各种结构基团贡献的总和，则每个基团 对HLB值的贡献可用数值表示，此数值称为 HLB基团数(group number)。
2.外加电解质对cmc值的影响
在表面活性剂溶液中加入强电解质能降低cmc值，一般对离 子型表面活性剂的影响尤其显著。
3.外加有机物对cmc值的影响比较复杂。
一般长链的极性有机物对表面活性剂的cmc值的影响显著。 例如醇、酸、胺等化合物随烃链增长，使离子型表面活性剂 的cmc值减小，而醇类对非离子型表面活性剂的cmc值影响 恰好相反。
第一节 表面活性剂分类
离子型表面活性剂
常用的离子型表面活性剂分类如下： （一）阴离子表面活性剂 1.高级脂肪酸盐：RCOO－M＋, 如硬脂酸钠、钙、 镁等。 2.硫酸盐：ROSO3－M＋，如十二烷基硫酸钠、 十六醇硫酸钠等。 3.磺酸盐：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。
第2章_表面活性剂的作用原理[表面活性剂化学-天大]
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温度升高，表面张力(界面张力)下降。当达到临界 温度Tc时，界面张力趋向于零。
16
2.1.1 表面张力和表面自由能 —表面张力及其影响因素
（3）压力的影响
表面张力一般随压力的增加而下降。因为压力增加，气相 密度增加，表面分子受力不均匀性略有好转。另外，若是气相 中有别的物质，则压力增加，促使表面吸附增加，气体溶解度 增加，也使表面张力下降。
在没有外力的影响或影响不大时，液 体总是趋向于成为球状。即使施加外 力后能将水银珠压瘪，一但外力消失， 它便会自动恢复原状。
如水面漂浮物、空气中的气泡、叶子 上的露珠。
6
现象3：
在金属线框中间系一线圈，一起浸 入肥皂液中，然后取出，上面形成 一液膜，见a图。 如果刺破线圈中央的液膜，线圈内 侧张力消失，外侧表面张力立即将 线圈绷成一个圆形，见b图，
这时
f ＝ 2 γl
l是滑动边的长度，因膜有两个面，所以边 界总长度为2l，比例系数γ表示垂直通过液面上
任一单位长度，与液面相切的收缩表面的力， 简称为表面张力，其单位通常为mN/m。
液体的表面张力
13
2.1.1 表面张力—表面张力的能量表达
由于表面层分子的受力情况与本体中不同，因此如果要把 分子从内部移到界面，或可逆的增加表面积，就必须克服系统 内部分子之间的作用力，对系统做功。 温度、压力和组成恒定时，可逆地使表面积增加dA所需要 对系统作的功，称为表面功。用公式表示为：
a. 溶液表面表面活性剂分子的定向排列
b. 溶液内部表面活性剂胶束的形成
表面活性剂分子在表面的吸附和胶束形成示意图
34
2.2 表面活性剂胶束
2.2.1 胶束的形成 2.2.2 临界胶束浓度 2.2.3 胶束的形状和大小 2.2.4 胶束作用简介
第二章 表面活性剂-2_表面活性剂的性质
精细化学工艺学主讲教师：张心亚华南理工大学化学与化工学院二O二一年三月1表面活性剂基础——表面活性剂的胶束化性质232.2表面活性剂在溶液中的性质目录①水体系——胶束重点难点②油体系——反胶束③油水混合体系——乳液重点42.2表面活性剂在溶液中的性质一、水溶液——胶束（micelle ）表面活性剂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。
胶束2.2表面活性剂在溶液中的性质一、水体系——胶束（micelle ）1912年英国胶体化学家McBain等首次提出了胶束假说。
1988年美国密歇根大学直接观察到表面活性剂水溶液中胶束的存在。
52.2表面活性剂在溶液中的性质6一、水体系——胶束（micelle）2.2表面活性剂在溶液中的性质7一、水体系——胶束（micelle ）临界胶束浓度——CMC （Critical Micelle Concentration表面活性剂在溶液中开始形成胶束的最低浓度。
2.2表面活性剂在溶液中的性质8一、水体系——胶束（micelle ）胶束形状2.2表面活性剂在溶液中的性质9一、水体系——胶束（micelle ）胶束量胶束量＝表面活性剂的分子量×缔合度缔合度：胶束中表面活性剂的分子个数胶束数量——形成胶束的表面活性剂的平均数目，即聚集数n 来衡量。
一般表面活性剂亲油端的碳链越长，胶束聚集数会增加。
胶束结构示意图2.2表面活性剂在溶液中的性质10一、水体系——胶束（micelle ）胶束结构疏水内核亲水外壳疏水内核亲水外壳双电层2.2表面活性剂在溶液中的性质11一、水体系——胶束（micelle ）胶束的微观结构球形胶束2.2表面活性剂在溶液中的性质12胶束形状一、水体系——胶束（micelle）棒状胶束2.2表面活性剂在溶液中的性质13胶束形状一、水体系——胶束（micelle）2.2表面活性剂在溶液中的性质14胶束形状一、水体系——胶束（micelle）层状胶束2.2表面活性剂在溶液中的性质15胶束形状一、水体系——胶束（micelle）脂质双层与细胞膜2.2表面活性剂在溶液中的性质16胶束形状一、水体系——胶束（micelle）2.2表面活性剂在溶液中的性质17二、油体系——反胶束表面活性剂在油中达到一定浓度时，自发形成的有序聚集体。
第2章表面活性剂
二、非离子型
(一)阴离子型表面活性剂
• 带负电荷的表面活性剂称为阴离子型表面 活性剂。起表面活性作用的是阴离子。 1．肥皂类 又分为碱金属皂、碱土金属皂、 有机胺皂 。一般用在外用制剂中。 2．硫酸化物 有十二烷基硫酸钠（SDS， 又称月桂醇硫酸钠）、十六烷基硫酸钠 主要作为外用软膏的乳化剂。 3．磺酸化物 十二烷基苯磺酸钠、二辛基 琥珀酸磺酸钠 ， 常用的洗涤剂
• 表面张力是物质的特性，其大小与温度和 界面两相物质的性质有关。 • 液-液 • 液-固
液体的铺展
• 液体和液体的接触 • 一滴液体在另一种不相溶的液体表面上，是成为 球状，还是形成薄膜状呢？ • S=σ底-（σ铺+σ底· 铺） • S是铺展系数，σ底是底层液体的表面张力， σ铺是铺展液体的表面张力， σ底· 铺是两液间的界面张力。
表面活性剂的亲水基是聚氧乙烯基， 位于外侧的氧原子与水形成氢键，由于分 子的热运动，开始时溶解度随温度的升高 而增大，当温度高达昙点后，氢键受到破 坏，溶解度急剧下降，出现混浊或沉淀。 有的含有聚氧乙烯基的表面活性剂没有昙 点，如 PluroniC F68 极易溶于水，甚至达 到沸点时也不产生混浊，没有起昙现象。
第一节 概述
• 液滴呈球状，表面光滑，这是由于液体的 表面张力所致。表面张力指使液体紧张的 力，它是收缩的，是物体的表面积最小， 物体处于最稳定状态。 • 我们吹泡泡，是克服液滴的表面张力，使 肥皂泡变大。 • 肥皂泡变大了，表面积就变大了，物体处 于不稳定的状态，所以，肥皂泡越大就越 容易破裂。破裂的肥皂泡，重又回到液滴 的球状，趋于最稳定状态。
精细化学品化学第二章表面活性剂
+ 甲醇溶剂 加热
RN
C H3 C H3
2C O2
+2 H2O
高级烷基胺与低级卤代烷得反应
C16H33
CH3
N
+ CH3 CXl-
石油醚溶剂
C16H33
CH3
加压 80oC 1h
. CH3
N+ CH3 X CH3
3、6、2、2 含杂原子得季铵盐
1 含氧原子 含酰氨基得 含醚基得
2 含氮原子
特点:就是亲水得季铵阳 离子与烷基疏水基就是 通过酰胺键、酯键、醚 键或硫醚等基团相连接
60-80oC
CH3
C12H25
十二烷基三甲基溴化铵
CH3
醇介质
C16H33 X + N CH3
回流
CH3
C16H33
十六烷基三甲基溴化铵
. CH3
N+ CH3
Br- 溴
X
CH3
. CH3
N+ CH3 X CH3
2 高级烷基叔胺与低级卤代烷得反应
C12H25
CH3
加热
N
+ CH3 CXl-
CH3
加压
氨基酸型 R-NH2CHCHCOOH 甜菜碱型 RN+(CH3)2CH2COO-
非离子表面活性剂
在水中不会解离成离子:
聚乙二醇型(聚氧乙烯型)
多元醇型
R-O(CH2CH2O)nH R-COOCH2C(CH2OH)3
3、3 亲水亲油平衡值 HLB(hydrophile-lipophile balance)
2 可以和所有其她类型得表面活性剂复配 3 毒性低、对皮肤眼睛刺激性小 4 耐水硬性和耐高浓度电解质性 5 良好得生物降解性
表面活性剂第二章
性质：具有良好的渗透、润湿、乳化、分散、增溶、起泡、去
污等作用。是合成洗涤剂的主要成分之一。
阴离子表面活性剂
种
名称
典型结构式
缩写
类
烷基硫酸盐 烷基苯硫酸盐
肥皂 α烯基磺酸盐 羟基烷基磺酸盐
R 1-C H (-R 2)-S O 3N a
SA S
R -C 6H 4-S O 3N a， R = C 10~13
亲油基——亲油性原子团。与油接触相互吸引， 与水接触相互排斥。也叫憎水基。
常见有：直链烷基 c: 8～20 -c-c-c-c-c
支链烷基 c: 8～16
＞
烷基苯基
一般可从石油化工或油脂产品中获得。 亲水基——易溶于水或易被水所润湿的原子团。
常见有：羧基 磺酸基 硫酸酯基 醚基 氨基
羟基 磷酸酯基
非离子表面活性剂
聚乙二醇型 R－O（CH2CHH22OO）nHH2O H2O
(脂肪醇聚氧乙烯醚型） 多元醇型 R－COOCH2C－CCHH2O2OHH
CH2OH CH2CH2OH 烷基醇酰胺型 RCON CH2CH2OH 烷基多苷
非离子表面活性剂
名称
典型结构式
烷基聚氧乙烯醚，（烷基聚乙 二醇醚，脂肪醇聚乙二醇醚）
-COO- -SO3-
-OSO3- -O-
-N R′
R′′
-OH –OPO3-
常见表面活性剂表示符号： 亲油基
亲水基
———————
O OO
其它： ——O—— ——O——O—— 如图肥皂——脂肪酸钠的分子结构图
CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2 COONa
2. 分类
离子型表面活性剂——表面活性剂溶于水时，凡能电离生成 离子的叫离子型表面活性剂。
【大学】表面活性剂(5)
2.3 阳离子表面活性剂
2.3.1阳离子表面活性剂的概述 • 阳离子表面活性剂主要是含氮的有机胺衍
生物，由于分子中的氮原子含有孤对电子， 故能以氢键与酸分子中的氢结合，使氮基 带上正电荷。因此，他们在酸性介质中才 具有良好的表面活性剂；而在碱性介质中 容易析出而失去表面活性，除了含氮阳离 子表面活性剂外，还有一部分含硫、磷、 砷等元素的阳离子表面活性剂。
亲核加成反应, 反应中叔胺的氮原子上有一 对孤对电子, 它易进攻环氧树脂的环氧基团, 使之发生开环加成反应:
.
.
环氧树脂与十六叔胺在酸性介质中的反应方程式如下:
.
2.3.4 阳离子表面活性剂的应用特点
• 与各种类型表面活性剂相比，阳离子表面活
性剂的调整作用最突出，杀菌作用最强，尽
管有去污力差，起泡性差，配伍性差、刺激
性大，价格昂贵等缺点。
• 阳离子表面活性剂不直接与阴离子表面活性
剂配伍，只能作为调理剂组分或杀菌剂来使
用。阳离子表面活性剂在液体洗涤剂中作为
辅助表面活性剂（配方用量很少的调理剂组
分）一般用于较高档次产品，主要用于洗发
香波。作为调整剂组分在高档次液体洗涤剂
洗发香波中不是其他类型表面活性剂所能替
代的。
.
•HLB值是用来衡量表面活性剂分子中的亲水基团和亲油基 团对整个分子所做贡献大小的物理量，是选择表面活性剂的 一个经验值。
•将表面活性剂分子结构分解为一些基团，每一基团对HLB 值均有确定的贡献。由实验可测得各种基团的HLB值，将基 团的HLB值带入公式即可计算表面活性剂分子的HLB值。
HLB=7+∑(亲水基团数) － ∑(亲油基团数)
•HLB值越大，亲水性越大； HLB值越小，亲油性越大。