2019年-含氟表面活性剂合成工艺及应用-PPT精选文档
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表面活性剂PPT幻灯片课件
第2章 表面活性剂
冰淇淋是我们最喜爱的食物；有了洗涤剂我们 的生活才能如此美好。若没有表面活性剂，这两样 东西都不会有，这真是太可悲了。
但是，如果真的没有了表面活性剂，也不会有 人为没有冰淇淋和洗涤剂而哭泣。因为没有表面活 性剂，人也没有了。
——英国著名界面化学家Ckint
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2.1 表面活性剂概述
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。
两个特性： 1. 在各种界面上的定向吸附； 2. 溶液内部形成胶束，从而具有一系列应用功能。
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2.1 表面活性剂概述 2.1.2 表面活性剂分子的结构特点 表面活性剂分子有两种不同性质的基团所组
成，一种是非极性的亲油基团，另一种是极 性的亲水基团。
ONa
RO-P=O 单酯盐
ONa O
RO RO
P
Байду номын сангаас
O ONa
双酯盐
性质与硫酸酯盐相近，抗电解质、硬化能力较强，洗净能力 好，为低泡性表面活性剂。可作为净洗剂、润湿剂、乳化剂、 抗静电剂和抗蚀剂。缺点：污染环境、影响水质
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2.4 阳离子表面活性剂
分为两类：
（1）胺盐类表面活性剂，可由高级胺(C12-18，伯、仲、 叔）用盐酸或醋酸处理而得：
性剂（阴离子、阳离子和两性表面活性剂）。 (b) 不能电离的叫非离子型表面活性剂。
2.按分子量大小：
（a）低分子量表面活性剂：1000以下； （b）中高分子量表面活性剂：1000以上； （C）高分子表面活性剂：10000以上。
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2.2 表面活性剂的分类
3. 按工业用途分类：
渗透剂、润湿剂、乳化剂、分散剂、起泡剂、消泡剂、 净洗剂、杀菌剂、匀染剂、缓染剂、柔软剂、平滑剂、 抗静电剂、防锈剂等。
冰淇淋是我们最喜爱的食物；有了洗涤剂我们 的生活才能如此美好。若没有表面活性剂，这两样 东西都不会有，这真是太可悲了。
但是，如果真的没有了表面活性剂，也不会有 人为没有冰淇淋和洗涤剂而哭泣。因为没有表面活 性剂，人也没有了。
——英国著名界面化学家Ckint
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2.1 表面活性剂概述
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。
两个特性： 1. 在各种界面上的定向吸附； 2. 溶液内部形成胶束，从而具有一系列应用功能。
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2.1 表面活性剂概述 2.1.2 表面活性剂分子的结构特点 表面活性剂分子有两种不同性质的基团所组
成，一种是非极性的亲油基团，另一种是极 性的亲水基团。
ONa
RO-P=O 单酯盐
ONa O
RO RO
P
Байду номын сангаас
O ONa
双酯盐
性质与硫酸酯盐相近，抗电解质、硬化能力较强，洗净能力 好，为低泡性表面活性剂。可作为净洗剂、润湿剂、乳化剂、 抗静电剂和抗蚀剂。缺点：污染环境、影响水质
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2.4 阳离子表面活性剂
分为两类：
（1）胺盐类表面活性剂，可由高级胺(C12-18，伯、仲、 叔）用盐酸或醋酸处理而得：
性剂（阴离子、阳离子和两性表面活性剂）。 (b) 不能电离的叫非离子型表面活性剂。
2.按分子量大小：
（a）低分子量表面活性剂：1000以下； （b）中高分子量表面活性剂：1000以上； （C）高分子表面活性剂：10000以上。
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2.2 表面活性剂的分类
3. 按工业用途分类：
渗透剂、润湿剂、乳化剂、分散剂、起泡剂、消泡剂、 净洗剂、杀菌剂、匀染剂、缓染剂、柔软剂、平滑剂、 抗静电剂、防锈剂等。
表面活性剂生产工艺设备最终版.ppt
演示课件
吊链式输送机
演示课件
是由装有滚轮 的吊挂式的工 字梁轨道组成 的，其占地面 积很小，适用 性广，尤其在 需要浸入溶液 中操作的生产 中特别方便。
斗式提升输送机
演示课件
由立式输送带 与数目不等的 装料斗所组成。 主要用于在垂 直方向上或大 坡度的方向上 输送颗粒状和 粉状的物料。 例如输送煤粉 和小矿石。
演示课件
4. 物料与产品的分离
在表面活性剂生产中，时常需要把不同形态的物料与 产品分离开。例如把固体悬浮物从液体中除去，把固体中 的水分分离掉等等。 (1)沉降分离设备：澄清设备和沉淀浓缩设备两大类。
①澄清没备 澄清设备是使固体浓度比较小的料液中 的悬浮粒子沉降下去，从而得到澄清的液体，其主要设备 是沉降槽，它有不同的形状。
演示课件
2. 物料的输送
（1）固体物料的输送设备 带式输送机
演示课件
适用于输送细散的物料和包装好的产品。有金属链条式与橡
胶皮带式的输送机。其优点是输送能力强，操作连续，动作
平稳，摩擦损失小，动力消耗较低，对物料的损伤小，安装
维修比较方便。
演示课件
螺旋输送机
利用螺旋的旋转以推动运
送固体物料。适用于输送 硬度不太大，摩擦力较小 的粉状或块状物料。其优 点是容易密闭运行，防止 粉尘污染，占地面积小， 便于操作与管理。缺点是 运行阻力大，设备的磨损 快，耗能较大。
演示课件
锤式破碎机
机壳内的重锤对物料进行猛烈迅速的冲击使之粉碎主轴 上装有钢质圆盘，圆盘上又装有固定的或可摆动的硬钢 锤头。主轴转动时，锤头在各种不同位置上以很大的离 心力锤击，把物料击碎。演示课件
球磨机
利用下落的钢球、鹅卵石等研磨体的冲击作用以及研磨 体与球磨机内壁的研磨作用将物料粉碎、研磨和混合。
精细化工生产技术之表面活性剂(ppt 125页)
2.3.4 阴离子表面活性剂生产 技术
1）空气干燥 2）三氧化硫制取过程 3）三氧化硫磺化的工艺流程与设备
用于三氧化硫磺化的设备及工艺流程有多釜串联及 膜式反应器两种。 多釜串联的连续化工工艺流程如下图：
2.3.4 阴离子表面活性剂生产 技术
2.3.4 阴离子表面活性剂生产 技术
膜式反应器工艺流程如下图：
2.3.3 主要品种及生产工艺
2.脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐（AES） 结构通式为
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐大量用于制备液体洗涤剂 、洗发香波、餐具洗涤剂，也可用于乳胶发泡剂、纺织 工业助剂与聚合反应的乳化剂。
2.3.4 阴离子表面活性剂生产 技术
（一）直链烷基苯磺酸钠 直链烷基苯的磺化 （1）用发烟硫酸生产直链烷基苯生产操作过程图如下：
磺化产物: 一：磺化剂，工业生产中常用的磺化剂是硫酸、发烟硫酸、 三氧化硫、氯磺酸和氨基磺酸，有时也用到亚硫酸盐等 二：芳环上的取代磺化 （1）反应历程：芳烃的磺化主要是用硫酸、发烟硫酸或三 氧化硫来进行，用这些磺化剂进行的磺化反应是典型的亲电 取代反应。
2.3.1 磺化反应
2.3.1磺化反应
（2）磺化反应影响因素： 1）被磺化物结构的影响 2）磺化剂的影响
2.3.1 磺化反应
向有机化合物分子中的碳原子上引入磺基（-SO3H）的 反应称作“磺化”，生成的产物是磺酸（R-SO3H，R表示烃 基），磺酸盐（R-SO3M，M表示NH4或金属离子）或磺酰氯 （R-SO2CL）磺化产物中最重要的是阴离子表面活性剂，特 别是洗涤剂，例如十二烷基苯磺酸钠。
2.3.1 磺化反应
（4）氧化胺类化学结构通式为
2.1.2 表面活性剂的分类
4.非离子型表面活性剂 （1）聚氧乙烯醚类化学结构通式为
表面活性剂的基本应用PPT课件
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二.SAA结构特征
分子中具有两亲结构 ——极性基团：
亲水基团
——非极性基团 （长链烃基）： 亲油基/疏水基
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所以因为表面活性剂的这种分子结构，使得其具有一部分溶于水， 而另一部分则易于从水中逃离的双重性质。
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三.SAA种类
按离子类型分类：即按在水溶液中能否解离及解离后的离子
类型（亲水基）结构
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4. 塑料皮革工业：作为新型皮革加脂剂，有专利报道用于热塑 性树脂的抗静电，有抗氧化、抗老化特性。
5. 涂料及冶金工业：在形成涂料或胶黏剂用乳液中的功能及对 胶乳粒度、凝结和稳定性的良好作用；低碳醇磷酸酯是湿法冶金 中重要的萃取剂之一
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2.阳离子SAA
定义：
在水溶液中电离时，亲水基团带正电的SAA。其疏水基与阴离子 表面活性剂相似。
多元醇
烷基酚聚 氧乙烯
聚氧烯烃 整体共聚 物
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4.两性表面活性剂
定义：通常把亲水基结构中同时含有阴阳离子的表面活性剂称为
两性表面活性剂。
说明：它在酸、碱溶液中，可分别离解成阳离子或阴离子，是近
年来发展速度最快的一类表面活性剂。除了有良好的表面活性、去 污、乳化、分散、润湿作用外，同时具备杀菌、抗静电、柔软等特 性，并有相容性好，易于生物降解的优点，因此在民用和工业应用 日趋扩大。
但目前价格高是其缺点
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分类
甜菜碱系
咪唑啉系
两性表面活性剂
氨基酸系 卵磷脂类
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甜菜碱系
其通式为：
一般R=C12~C18，这种化合物如水能成透明溶液，泡沫多，去污 好，对纤维有保护作用，是两性表面活性剂的代表。
我国含氟中间体PPT课件
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3-氯-4-氟苯胺
合成路线众多，按起始原料分有邻二氯苯法、对硝基氯苯法、 对硝基苯胺法、氟苯法等，目前国内主要采用邻二氯苯法，以邻 二氯苯为原料经过硝化、氟置换、催化加氢还原得到。3-氯-4氟苯胺是重要医药中间体，主要用于合成第三代喹诺酮药物代表 产品氟哌酸，近年来我国3-氯-4-氟苯胺与氟哌酸发展迅速，年 生产能力近10000t/a，已经成为世界主要生产国与供应国，另 外3-氯-4-氟苯胺还可以合成除草剂、植物生长调节剂等。主要 生产厂家有江苏暨阳化工有限公司、江苏东亚化工厂、天津市西 丽化工厂、浙江三门解氏化学工业有限公司、扬中实验化工厂、 浙江东港化工工贸有限公司等十余家企业生产。
草胺，以及含氟中间体，如1-（4-氟苯基）哌嗪、6-氟喹哪啶、
对氟苯酚等。国内主要生产厂家有浙江联化科股份有限公司、江
苏武进振华化工厂、扬中实验化工厂、辽宁天合精细化工股份有
限公司、浙江三门解氏化学工业公司等十余家企业，目前年生产
能力超过5000t以上，国内大量出口，今后发展重点的是扩大规
模、改善工艺与增加出口。
2）卤素交换反应主要是指在取代的芳香族化合物中，用金属氟化物或者 氟化氢来取代芳香族化合物中另一个卤素或者除氢和氨基以外的其他基 团，该法可以同时引进多个氟原子，特别适合多氟芳香酸的合成。目前 卤素交换法研究主要集中在反应所用溶剂、催化剂、氟化剂等方面。
3） 芳香族化合物可以用氟直接氟化，但氟化反应产物比较复杂，而且 氟化对反应设备的要求也非常高。对于芳环上侧链三氟甲基的合成也有 文献报道用氯气、氟化氢混合一步直接氟氯化合成芳香族侧链三氟甲基 化合物，但是由于反应不易控制，目前工业化生产较少。尽管直接氟化 法虽然难度比较大，但直接氟化法路线短、工艺简单，所以仍然备受学 术界和工业界的关注。
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DF-134阳离子表面活性剂
项目
单 位 031 041 检测依据
检测单位
含量
%
99.0 99.69 Jy/T024-2019 武汉大学测试中心
Fe
微克/克 208.7 148.5 Jy/T023-2019
Ni
微克/克 <4 <4
熔点
℃
260 261
表面张力 mN/m 17.6 15.4
2.1.1 电解氟化法
美国3M公司早在1950年将Simons电解氟化法实现
工业化生产，此法工艺路线中，将碳氢链烷基的酰氯或
磺酰氯，由电解出来的元素氟直接将碳氢链烷基的氢及
酰氯或磺酰氯中的氯，氟化成或全氟烷基酰氟或磺酰氟
产物。我公司在原长江化工厂FC-80生产的基础上，用
电解氟化法直接氟化生产全氟辛基磺氟，
DF-134全氟辛基磺酰基季胺碘化物 阳离子表面活性剂的合成
2.2.1 N-全氟辛基磺酰基胺的合成 C8F17SO2F+8F17SO2HN(CH2)3N(CH3)2 将0.1kgmol的全氟辛基磺酰氟在搅拌下,滴加于溶
有0.2kgmol的二甲胺基丙胺的溶液中,使其生成黄色的 固体,并且继续搅拌一昼夜,然后除去溶剂,充分洗净剩下 固体,再用甲基环己烷进行重结晶.即得到了N-全氟辛基 磺酰基胺产品.
第一部分 前 言
含氟表面活性剂 (简称：FS)是近年 来逐步商品化的一种特殊性能的表面活 性剂。与普通表面活性剂不同之处， FS主要以全氟烷基或全氟烯基或部份 氟化了的烷基等作为表面活性剂中的疏 水基部份，再按需要引入亲水基团，根 据亲水基团性质的不同分别制得阴离子 型、阳离子型、非离子型及两性型等不 同系列的FS产品。
一、 FS的特性
有研究表明，FS的高表面活性是由于其分子间 的范德华引力小造成的，活性剂分子从水溶液中移至 溶液表面所需的张力小，导致了活性剂分子在溶液表 面大量的聚集，形成强烈的表面吸附而这类化合物不 仅对水的亲和力小，而且对碳氢化合物的亲和力也较 小，因此形成了既憎水又憎油的特性，但它对油／水 界面的界面张力作用能力不强，如将FS与碳氢表面 活性剂复配使用，利用FS能选择性地吸附在水的表 面，使表面张力降低,而碳氢表面活性剂能吸附在油 ／水界面上，使界面张力降低，这样就必定会提高水 溶液的润湿性能。
C8H17SO2Cl+HF----------C8F17SO2F+H2
电解氟化法生产 全氟辛基磺酰氟最大的优点是只
需一步反应,而最显著的缺点则是氟化产率低,成本高,因
此提高产率,降低成本成了自产业化以来研究的热点.经
过多年的努力,我们也只能一公斤初始原料得到0.6-0.8公
斤产品.
2.2 FS的生产工艺
2.1长碳链氟化物的制备
2.1.1电解氟化法 生产代表厂家：美国3M公司 ，大日本油墨公司及东北肥料，武汉德孚经济发 展公司（武汉长江化工厂）等。
2.1.2调聚法 生产代表厂家：美国杜邦公司， 瑞士汽巴—嘉基，日本旭硝子公司及日本大金公 司，上海有机所等。
2.1.3齐聚法 生产代表厂家：英国ICI公司，日 本ネオス（Neos）公司，上海有机所等
二、 FS的生产工艺
按前面所述，FS与碳氢表面活性剂的差别 主要在于疏水基部份，因此在制备过程中也主 要分成二部分进行。首先是制得有一定结构的 长碳链氟化物，其碳原子数一般在6～12个即 可，然后根据其化学性质，与碳氢表面活性剂 的制备一样依次引入连接基及各种亲水基团， 完成FS的最终合成。
目前工业化生产长碳链氟化物的方法基本 上可归纳为以下三条路线。
2. 2 FS的生产工艺
2.2.2 季胺碘化物的合成 C8F17SO2HN(CH2)3N(CH3)2+CH3I------
C8F17SO2HN(CH2)3N(CH3)3I 在溶剂存在下,将N-全氟辛基磺酰基胺与过量
的碘甲烷进行足时的回流反应,过后,除去溶剂,再将 固体生成物溶解在乙醇中,把它注入大量的醚中,过 滤结晶体,进行干燥便得到全氟辛基磺酰基季胺碘化 物-----DF-134阳离子表面活性剂.
一、 FS的特性
FS在有机溶剂中也显示出良好的表面活性，特别是引 入了N一取代的全氟辛酰胺类，它能使碳氢烃类溶剂降低表 面张力至5～15达因／厘米.
FS所体现出的优良的热稳定性及化学惰性，主要是由 于氟碳链憎水基取代碳氢链的憎水基后，由于C—F键的键 能(116千卡／摩尔)大于C—H键的键能(99．5千卡／摩尔) ，因 此C—F键要比C—H键稳定，不易断裂。又由于氟原 子取代氢原子后，因氟原子的体积比氢原子大,使得C—C键 因氟原子的屏蔽作用而得到保护，所以原来键能不太高的 C—C键也稳定了，使得FS具有碳氢表面活性剂所不及的化 学稳定性及热稳定性。例如：C8F17SO3K的使用温度可在 300℃左右，且C8F17SO3K与硝酸,过氧化氢等氧化剂以 及与联氨等还原剂反应时，也表现相当稳定.
含氟表面活性剂 合成工艺及应用
武汉市德孚经济发展有限公司 周涛 2019年9月
摘要
以氟原子取代了普通表面活性剂中烷基疏水基 团上的氢原子，得到一类具有特殊性能的含氟表 面活性剂（FS），在其水溶液中具有很高的表面 活性，显现出“三高”“两憎”的特性，使其成 为工业领域里，特殊场合应用中发挥出极其重要 作用的一类特殊功能表面活性剂，文章对产品特 性和部分工业领域中的用途作了简要叙述，并以 DF-134阳离子表面活性剂为例，将FS含氟表面 活性剂的合成工艺进行了阐述。
一、 FS的特性
由于FS结构上的特殊性，以氟原子取代了普通表面 活性剂中疏水基团上的氢原子，把C—H键的结构转变为 C—F键，因此它显示出氟碳烃所特有的一些优良性能， 同时具备既憎水又憎油的特性。
FS的高表面活性，取决于其分子中碳氟键所具有 的极强的疏水性及较低的分子内聚力。它能使水的表面张 力降到很低的数值，而使用的浓度却很小。一般碳氢链的 表面活性剂使用浓度在0．1～1％之间，此时水溶液的表 面张力只能降到30~35达因／厘米，而碳氟链表面活性 剂的用量在0．005～0．1％时，就能使水溶液的表面张 力降至20达因／厘米以下。