新第一章 表面活性剂概述
表面活性剂概述、结构特点、分类
03 亲水基团的性质和数量对表面活性剂的离子类型、 溶解度和性能有重要影响。
连接基团
01
连接基团是连接疏水基团和亲水基团的桥梁，通常为
碳链或芳香环。
02
连接基团的性质和长度对表面活性剂的聚集状态和性
能有重要影响。
03
连接基团的设计和优化是表面活性剂分子设计中的关
短链表面活性剂
疏水基团较短的表面活性剂，具有较 低的表面张力和较好的润湿性。
长链表面活性剂
疏水基团较长的表面活性剂，具有较 高的表面张力和较好的渗透性。
按亲水基团分类
羧酸盐型
以羧酸及其衍生物作为亲水基团的表面活性剂， 具有较好的耐酸、耐硬水能力。
硫酸酯盐型
以硫酸酯作为亲水基团的表面活性剂，具有较好 的耐碱、耐硬水能力。
磺化法
用浓硫酸或氯磺酸等强酸处理有机物，引入磺 酸基团，形成表面活性剂。
酯化法
通过醇和酸的酯化反应，生成酯类表面活性剂。
绿色合成方法
生物发酵法
利用微生物发酵产生表面活性剂，具有环保、可持续 的优点。
酶催化法
利用酶催化反应合成表面活性剂，选择性高、条件温 和。
绿色氧化还原法
利用环保的氧化剂和还原剂合成表面活性剂，减少对 环境的污染。
亲水亲油平衡值（HLB）
总结词
亲水亲油平衡值是衡量表面活性剂亲水性和亲油性平衡程度的指标。
详细描述
HLB值越大，表面活性剂的亲水性越强；反之，HLB值越小，表面活性剂的亲油性越强。选择合适的 HLB值的表面活性剂对于发挥其应用性能至关重要。
泡沫性能与去污力
总结词
泡沫性能和去污力是衡量表面活性剂在 洗涤、清洁等领域应用效果的性能参数 。
表面活性剂概述PPT课件
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3
课程简介
包括：表面活性剂概述、表面活性剂作 用原理、表面活性剂的功能与应用、 阴离子表面活性剂、阳离子表面活性 剂、两性表面活性剂、非离子表面活 性剂、特殊类型的表面活性剂、表面 活性剂的复配
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4
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5
第一章 表面活性剂概述
主要内容 表面活性剂的分类 表面活性剂的国内外发展状况
掌握：表面活性剂的定义、分类方法； 了解表面活性剂的发展状况
样一类物质，在加入量很少时即能明 显降低溶剂（通常为水）的表面（或 界面）张力，改变物系的界面状态， 能够产生润湿，乳化、起泡、增溶及 分散等一系列作用，从而达到实际应 用的要求。
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8
表面活性剂达到一定浓度后可缔合形成胶 团，从而具有润湿或抗粘、乳化或破乳、 起泡或消泡以及增溶、分散、洗涤、防腐、 抗静电等一系列物理化学作用及相应的实 际应用，成为一类灵活多样、用途广泛的 精细化工产品
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11
实验二
有孔纸片托水
材料：瓶子一个、大头针一个、纸片一张，有色 水一满杯
操作：
1、在空瓶内盛满有色水。 2、用大头针在白纸上扎许多孔。 3、把有孔纸片盖住瓶口。 4、用手压着纸片，将瓶倒转，使瓶口朝下。 5、将手轻轻移开，纸片纹丝不动地盖住瓶口，而
且水也未从孔中流出来。
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12
双联型
传统型
双联型表面活性剂与传统
表面活性剂的结构见图 双联型表面活性剂结构示意图
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22
双联型表面活性剂中连接基可以是亲水性， 也可以是亲油性；可以是烷烃，也可以是 芳环。双联型表面活性剂具有多种类型， 包括阴离子、非离子、阳离子型。与传统 表面活性剂相比，双联型表面活性剂具有 很高的表面活性，其水溶液具有特殊的相 变行为及流变性，已广泛引起化学界及工 业界的关注，是发展前景广阔的新型表面 活性剂。
表面活性剂
第一章 表面活性剂概述一、表面张力和表面活性剂液体的表面有自动收缩的倾向，表现在当重力可以忽略时液体总是趋向于成球形。
液体表面自动收缩的力源于分子在液体内部和表面所受引力场的不同，如图所示。
空气分子在液体内部和表面所受引力示意图液体内部，每个分子所受周围分子的作用力是对称的，而气/液界面上液体分子所有液相分子的引力比气相分子对它的引力强，分子所受的力是不对称的，结果产生了表面分子受到指向液体内部并垂直于界面的引力。
因此，表面上的分子有向液体内部迁移的趋势，使得液体表面有自动收缩的现象，这种引起液体表面自动收缩的力即表面张力（用γ表示）。
任何液体，在一定条件下均有一定的表面张力，如在20℃下，水的表面张力为72.75mN/m ，液体石蜡为33.1mN/m ，乙醚为17.1mN/m 。
溶液和纯液体不同，它含有溶剂和溶质两种不同的分子。
将各种物质分别溶解于水中，测定不同浓度（c ）下水溶液的表面张力（γ），结果如图所示。
不同物质水溶液的表面张力1是随溶质浓度增大表面张力稍显增加且接近于直线，如氯化钠、硫酸钠、氢氧化钾、硝酸钾、氯化铵等无机物类，蔗糖、甘露醇等多羟基有机物溶于水时也是此种情况；2是表面张力随溶质浓度增大而逐渐降低，绝大部分醇、醛、脂肪酸等有机化合物溶于水时是这种情况；3是表面张力在低浓度时随溶质浓度增加而急剧下降，达到一定浓度后缓慢下降或不再下降，当溶质中含有某些杂质时，可能出现表面张力最低值（图中虚线）如肥皂、高级脂肪醇硫酸盐或磺酸盐、烷基苯磺酸盐等水溶液均属这类情况。
上述物质1无表面活性，称非表面活性物质；物质2和3能降低水的表面张力，具有表面活性，称表面活性物质。
但后两类物质的表面活性又不相同，通常将物质3称表面活性剂，即在水中加入少量时就能够显著降低其表面张力，改变体系的界面状态，从而产生润湿、乳化、发泡、增溶等作用，以达到实际应用的要求。
因此，表面活性剂是一类易吸附集于界面、并对界面性质及相关工艺过程产生明显影响的物质。
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。
表面活性剂 1 概述、结构特点、分类
Peregal
失水山梨醇油酸酯
司潘－80
Span－80
V．氟表面活性剂
疏水部分碳氢链上的氢原子全部或部分被氟原子取代
全氟辛酸钠
C7F15COONa
1、高热稳定性 2、高化学稳定性 耐强酸、强碱、强氧化剂 3、高表面活性 4、既憎水又憎油 5、合成较困难，对环境污染大
VI．硅表面活性剂
(CH3)3Si－CH2CH2COONa
表面活性剂分子自水中逃逸的趋势 根源于两亲结构而 产生的疏水作用 外部 → 表面吸附 内部 → 缔合体
胶束
三、表面活性剂的分类
亲水部分+亲油部分
饱和碳氢链：如饱和脂肪酸系列
疏水部分
不饱和碳氢链：如油酸系列衍生物 非离子型 阴离子 离子型 阳离子 两性离子
亲水部分
特种表面活性剂：氟表面活性剂、硅表面活性 剂、高分子表面活性剂、生 物表面活性剂 新型表面活性剂：Bola型、Gemini型表面活性剂
第六章 表面活性剂
（Surfactant）
第一节 表面活 性剂概述
一、表面活性剂的定义
水溶液的表面张力曲线
表面活性物质 表面活性剂 表面活性剂：在很低浓度（1%以下）即能大 大降低溶剂的表面张力，或液液界面张力的化 学物质。
二、表面活性剂的结构特点
两亲分子
亲水基或憎油基：容易与水接近的原子团，即极性 部分，或称亲水部分 憎水基或亲油基：不易与水分子接近的原子团（如 碳氢链），即非极性部分，或称 疏水部分
I．阴离子表面活性剂 A：羧酸盐：RCOOM，钠盐： 肥皂:脂肪酸钠 无毒，可再生， 易水解，与Ca2+↓、Mg2+↓ (硬水)
COONa
松香酸钠： 水溶性好，可抗硬水
第1章_表面活性剂.
表面活性剂的分子结构与 亲水疏水性关系
有些表面活性剂是优良的洗涤剂，去污能力好，却不适合做 乳化剂？
有些表面表面活性剂适合于做乳化剂，但湿润性能却不理想？
表面活性剂的用途主要取决于表面活性剂的性质，而其 性质又由他的结构所决定，表面活性剂是由亲水基和 疏水基两部分组成的，所以表面活性剂的性质就取决 于这两部分基团的种类、原子种类、结构和电性等。
H L B X a H L B a X b H L B b
将 40% 的 C8H17O(C2H4O)6H 与 60% 的 C12H25SO4Na 的 混合，求混合溶液的HLB值。
已知: HLB(-SO4Na)=38.7, HLB (-CH3,-CH2)=-0.475
1.以符号表示： 最强亲水性：HH
表面活性剂的亲水基
(2) 胺盐及季铵盐：包括伯胺盐，仲胺盐，叔胺盐 及季铵盐；
(3) 不离解的羟基（-OH，一般为多个羟基），如 “斯盘”（Span）；
(4) 醚链（-O-，与水形成氢键而具有亲水性，一般 为多个），如渗透剂JFC，其分子式 RO(CH2CH2O)nH（R为C8～C13烷基）。
表面活性剂的亲水基
界面吸附(interface absorbent)溶于液体中的物质，被吸附 于液体的表面，溶液表面层的浓度大于溶液内部的浓度， 这种现象称为界面吸附。
各种表面现象：
θ
θ
不润湿
润湿
去污、乳化、分散等性能都与润湿现象密切相关。
凸面（储汞）
凹面（储水） 附加压力总是指向曲率中心一边
毛细管下降
毛细管上升
HLB=Σ(亲水基团 HLB)+Σ(亲油基团HLB)+7
CH3(CH2)10COOK
表面活性剂的概述
伯胺盐 仲胺盐
叔胺盐
季胺盐
R-NHCH2-CH2COOH 氨基酸型
两性表面活性剂
CH3 | R-N+-CH2COO| CH3
甜菜碱型
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
第7章 非离子表面活性剂 第8章 特殊类型的表面活性剂 第9章 表面活性剂的复配
4
第1章 表面活性剂概述
1.1 1.2 1.2 1.3 1.4 概念 表面活性剂的性质与作用 表面活性剂的分类 表面活性剂的国内外发展状况 重要应用举例
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1.1 概念 —
物质的相
相是指具有相同成分及相同物理、化学
性质的均匀物质部分。
有固、液、气三相。 特征：相与相之间存在明显的界面。
6
1.1 概念—界面和表面
界面是指物质的相与相之间的交界面（约几个分子厚度
的过渡区）。若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。
严格讲表面应是液体和固体与其饱和蒸气之间的界面，但
习惯上把液体或固体与空气的界面称为液体或固体的表面。 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。
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1.1 概念—表面和界面
常见的界面有：1.气-液界面 2.气-固界面
8
1.1 概念—表面和界面
3.液-液界面 4.液-固界面
5.固-固界面
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1.1 概念 —界面和表面现象
界面现象是指物质在界面上发生的物 理化学现象。而表面现象是指液 / 气、固 / 气界面上发生的物理化学现象。 如毛细现象、润湿作用、液体过热、 蒸气过饱和、吸附作用等。
第1章 表面活性剂概述
四、举例：表面活性剂在纳米材料制备技术 中的应用 1.纳米技术 2.表面活性剂的作用：控制纳米微粒的大小、 改善纳米微粒表面性能、控制纳米材料结 构
第三节 新型表面活性剂
• 一、现在研究比较多的表面活性剂有： • 1.生物表面活性剂 • 具有由于化学合成表面活性剂的物化性质。其开发始于 20世纪60年代中期。具有选择性好，用量少，无毒，能 够被完全生物降解，不对环境造成污染。 • 2.Ｇｅｍｉｎｉ型表面活性剂。 孪连表面活性剂。分子 的形状如同连体的孪生婴儿。高表面活性和低的ｃｍｃ 和Ｋｒａｆｆｔ Ｐｏｉｎｔ。 • 3.传统表面活性剂的改性 • 带甲基支链的疏水基代替直链疏水基，使高级醇硫酸酯 盐型（ＡＳ）烷基苯磺酸盐型（ＬＡＳ）的Ｋｒａｆｆ ｔ Ｐｏｉｎｔ明显下降。改善了冷水溶解性。
• 2.生产和消费的表面活性剂品种：以阴离子为主， 占55%；非离子次之，35%；阳离子和两性表面 活性剂占10% • 3.使用范围包括的三个部分：家用、个人护理用、 工业与公共设施用 • 家用占总消费量的一半以上。 • 工业用表面活性剂所占比例的大小，从一个侧面 反映了这个国家工业的发达程度，并为工业发展 提供条件并起促进作用。 • 表面活性剂在发达国家工业用占整个应用的 一半 以上 • 美国 工业用占44%，且以阴离子为主，占65% • 西欧 43%， 阴 ，占50%以上 • 日本 上世纪90年代末 75%以上，以阴为主， 50%以上，
三、表面活性剂的发展动向 • 1.绿色标记产品 • 绿色产品：原指由天然再生资源加工，对人体刺 激小，易生物降解的产品。典型代表：ＡＰＧ • 21世纪的表面活性剂正朝着安全、温和及易生物 降解的方向发展。“绿色”标记产品，最早由美 国制造商提出的，以后得到公众舆论的支持。 • ２.推进表面活性剂合成过程中化学反应的绿色化 • 提高反应的选择性、采用环境友好的高效催化剂、 改进工艺（用三氧化硫磺化代替发烟硫酸磺化）、 催化剂的选择、原料的绿色化（再生资源的利用） 等。
第一章表面活性概论
一些液体的表面张力
液体 全氟戊烷 全氟庚烷 全氟环己烷 正己烷 正庚烷 正辛烷 水 水 水 温度／℃ 20 20 20 20 20 20 20 25 30 表面张力(mN/m) 9.89 13.19 15.70 18.43 20.30 21.8 72.8 72.0 71.2 液体 三氟甲烷 乙醚 甲醇 乙醇 硝基苯 苯 苯 甲苯 四氯化碳 温度/℃ 25 25 20 20 20 20 30 20 22 表面张力(mN/m) 26.67 20.14 22.50 22.39 43.35 28.22 27.56 28.52 26.76
= 2γ l
（肥皂膜有两个表面） 肥皂膜有两个表面）
F 肥皂膜
γ
△G=2γl△d=γ△A
表面自由能(Surface Free 表面自由能 Energy)
使液体表面积增大的过程是克服液相分子吸引力, 使液体表面积增大的过程是克服液相分子吸引力 使体相 分子转移到表面相的过程，需要环境对体系做功。 分子转移到表面相的过程，需要环境对体系做功。以可逆方 式做功最少，称之为表面功： 式做功最少，称之为表面功：
(1) 脂肪醇聚氧乙烯醚 脂肪醇聚氧乙烯醚 (2)烷基酚聚氧乙烯醚 (2)烷基酚聚氧乙烯醚
表面活性剂概述
表面活性剂概述
1.表面活性剂的概念
使液体表面张力降低的性质即为表面活性。
表面活性剂是指那些具有很强表面活性、能使液体的张力显著下降的物质。
2.表面活性剂的结构特征
表面活性剂分子一般由非极性烃链和一个以上的极性基团组成，烃链长度一般在8个碳原子以上，极性基团可以是解离的离子，也可以是不解离的亲水基团。
极性基团可以是羧酸及其盐、磺酸及其盐、硫酸酯及其可溶性盐、磷酸酯基、氨基或胺基及它们的盐，也可以是羟基、酰胺基、醚键、羟酸酯基等。
如肥皂是脂肪酸类
(R-COO-)表面活性剂，其结构中的脂肪酸碳链(R-)为亲油基团，解离的脂肪酸根(COO-)为亲水基团。
表面活性剂概述及表面活性剂作用原理
25
1.1.4 按表面活性剂的特殊性分类
氟表面活性剂
元素表面活性剂
硅表面活性剂
元素表面活性剂是指碳氧链上的 氢（碳）原子被其它元素所代替， 而显现出与普通表面活性剂不同 的性能
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高分子表面活性剂
1.天然高分子表面活性剂 阿拉伯树胶、皂、蛋白质（大豆蛋白、牛乳）
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香水
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1 消毒杀菌 2 腈纶匀染剂 3 抗静电剂 4 矿物浮选剂 5 相转移催化剂 6 织物柔软剂
食品加工 印染 金属加工 电镀 采矿 采油
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3．耐硬水、低温洗涤效果好，浓缩的表面活性剂洗涤用品 是一个发展方向，这包括浓缩洗衣粉和浓缩液体洗涤剂。
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第二章 表面活性剂的作用原理
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2.1 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。
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2.2.4 胶束的作用
乳化作用 泡沫作用 分散作用 增溶作用 催化作用
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表面活性剂概论
表面活性剂的应用1、什么是表面活性剂？表面活性剂是活跃于表面和界面，具有较高的降低表界面张力的能力和效率；在一定浓度以上的溶液中能形成有序组合体，从而具有一系列如（润湿、分散、乳化和洗涤）等应用功能的物质。
表面活性剂的这些功能和特性不仅在生产和生活中有重要应用，而且与生命本身活动密切相关，成为研究生命现象的奥秘和发展仿生技术及其重要的体系，因而受到广泛的重视。
2、表面活性剂一般结构3、效能（能力）与效率表面活性剂的效能：指的是表面活性剂降低表面活性剂至最低值的能力，效能的量度为cmc 时的表面张力。
表面活性剂的效率：是指降低溶剂的表面张力至一定值时，所需的表面活性剂浓度。
效率的量度是C20，指降低20mN/m表面张力所需的表面活性剂的浓度4、HLB（Hydrophile Lyophile Balance）亲水亲油平衡值表面活性剂的亲水亲油性质可以用一个HLB值定量表示，HLB在实际应用过程是选择表活重要的依据。
表面活性剂的HLB的范围为1~40由小到大亲水性增大。
HLB范围用途1~3 消泡剂3~6 W/O乳化剂7~9 润湿剂8~18 O/W乳化剂13~15 洗涤剂15~18 增溶剂1.表面和界面表面：物体与空气/饱和蒸汽等相接触的表面界面：两相物质间的接触层，即物质相与相之间的分界面称为界面。
包括气液、气固、液液、固固和固液五种。
其中包含气相的界面叫表面，包括液体表面、固体表面。
2.表面张力的产生•体相内部每个分子所受其周围分子作用力对称。
•气液界面上液体分子所受液相分子的引力比气相分子对它的引力强，结果产生了表面分子受到指向液体内部并垂直于界面的引力。
表面的分子有向液体内部迁移的趋势，产生液体表面有自动收缩现象。
这种引起液体表面自动收缩的力就称之为表面张力。
（如右图)3.表面自由能•为使液体增加单位表面所需做的可逆功，或恒温恒压条件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系内部同量分子所具有的自由能过剩值。
表面活性剂-概论(第一章,第二章)
1.3 表面活性剂的结构与分类
1.3.1 表面活性剂的结构 表面活性剂的分子结构包括长链疏水基团和亲水性离子 基团或极性基团两个部分。由于它的分子中既有亲油基又 有亲水基，所以，也称双亲化合物。通常，表面活性剂分 子的两个部分的基团是不对称的。疏水基可以有许多不同 结构，例如，直链、支链、环状等；亲水基也有各种不同 原子团，可以位于疏水基链末端，也可以移向中间任一位 臵，可大可小，也可以有几个亲水基。
表面活性剂化学及工艺学
Surface active agent －SAA Surfactant Tenside
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！－－Clint
第一章 概 论
1.1 表面活性剂的定义
表面活性剂:是指在加入很少量时就能显著降低溶液 起泡、增溶等一系列作用，以达到实际应用要求的物
H2O H2 O H2O
O
CH2 CH2 O H2O CH2 CH2
O
CH2 CH2
O
CH2 CH2 CH2
CH2 CH2 O H2O
CH2 CH2 O H2O
聚氧乙烯链中氧与水分子形成氢键
B）Krafft点（K. P. 点）：离子型表面活性剂的溶 解度随温度的增加而增加，溶解度随温度变化 的转折点即为Krafft点（临界溶解温度）。
2.4.1 润湿作用
定义：一滴液体滴在某种固体表面上，很容易铺展开
来，使表面润湿，叫作该液体对固体有润湿作用。
2.4.1 润湿作用
接触角：固、液、气三相交 界处，自固-液界面经过液体
内部到气-液界面的夹角叫作
接触角，以θ表示。 接触角与三相交界处固-气、 固-液、液-气表面张力之间 有如下关系(杨氏方程)：
第1章表面活性剂概述-上
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表面活性剂化学
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1.3 表面活性剂的应用
1. 在食品工业中的应用
表面活性剂在食品工业中是作为 添加剂、加工助剂或清洁剂
它的种类和性质有严格的法规限制 1988年，世界卫生组织(WHO)和粮农组织共同批 准在食品中允许使用的表面活性剂有
——英国著名界面化学家Ckint
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表面活性剂化学
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目录
第1章 表面活性剂概述 第2章 表面与界面的性质 第3章 表面活性剂在溶液界面上的吸附 第4章 表面活性剂在固液界面上的吸附 第5章 表面活性剂的结构与性能 第6章 表面活性剂在溶液中的自聚 第7章 表面活性剂的功能与应用 第8章 表面活性剂的应用 第9章 表面活性剂的复配
家庭用品
分为衣用、厨房用、餐具用、居室用、卫生间用、消 毒用和硬表面用……
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表面活性剂化学
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选择表面活性剂的几个问题
去污性能好 加工时工艺上易于处理 经济性 对人体和环境安全
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表面活性剂化学
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去污性能方面 应考虑如下一些因素
污垢去除能力 污垢分散性 污垢抗沉积性 抗硬水性 泡沫特性
吸附性 溶解性 润湿性 气味、色泽 贮存稳定性等
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表面活性剂化学
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功能性洗涤剂
加酶 漂白 抗静电 杀菌
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表面活性剂化学
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化学洗涤剂是人类健康的大敌
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1g H2O
呈一球形水滴 10-7 m微小质点
表面积 (m2)
4.84×10-4 6000
表面能(J)
3.5×10-5 434
表面现象涉及的范围很广：自然现象、工农业生产过 程、生理现象、科学研究、多相催化甚至日常生活
常见的表面现象有：
●在光滑玻璃上的微小汞滴会自动呈球形 ●脱脂棉易于杯水润湿 ●水在玻璃毛细管中会自动上升 ●固体表面会自动的吸附其他物质 ●微小的液滴易于蒸发 ●微小晶体溶解度大等等
占市场 份额 （％）
29.0 21.5 31.2 18.3
占市场 份额 （％）
26.9 20.4 33.3 19.4
占市场 份额 （％）
24.8 19.2 35.2 20.8
合计
930
100.0
1080
100.0
1250
100.0
28
1.3.2 我国表面活性剂工业的现状及发展趋势
• 我国表面活性剂始于20世纪50年代末60年代初。1958年 中科院植物保护研究所开发成功我国第一个表面活性剂 蓖麻油聚氧乙烯醚，标志着我国表面活性剂工业的形成。 • “七五”和“八五”通过引进国外先进的三氧化硫连续 磺化装置、乙氧基化装置、油脂水解装置、以及脂肪醇、 脂肪胺和烷基酚的生产装置，使我国多种表面活性剂基 本原料的生产能力达到世界水平，解决了原料问题。 • 九十年代后品种的数量增长较快，从1990年的290种增 加至现在的2000多种。
表1-1 按亲水基结构分类的表面活性剂类型
亲水基团类型 羧酸盐型
磺酸盐型 硫酸酯盐型 单酯 磷酸酯 盐型 双酯
C12H25
亲水基团结构
COO-M+
SO3Na
表面活性剂实例
C17H35COONa
C12H25
C12H25
SO3 M
-
-
+
SO3Na
SO3Na
OSO3 M
+
C18H37OSO3Na
C12H25OPO 3Na2
23
1.3 表面活性剂的国内外发展状况
1.3.1 世界表面活性剂工业的发展状况 1.3.2 我国表面活性剂工业的现状及发展趋势
24
1.3.1 世界表面活性剂工业的发展状况
• 世界表面活性剂工业是在第二次世界大战期间， 由于制皂的油脂十分匮乏而得以发展。 • 二次世界大战之后形成了独立的工业体系，并 随着石油化学工业的发展而日趋完善，与合成 橡胶、合成纤维一起成为新兴的化工产品。 • 目前全世界表面活性剂的品种有6000多种，商 品牌号上万种，年产量接近1200万吨。
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。
谁见过没有皮的馒头?
• 界面：相与相之间的分界面
气/液 气/固
表面
• 界面
液/液 固/固 固/液
处于任何相态的任何物质的表面与其体相相比较, 二者在组成、结构、分子所处的能量状态和受力情 况等方面均有差别，由此而产生的各种物理和化学 现象称之为表面(界面)现象。
26
表面活性剂已成为精细化工的一个 重要分支，亦是精细化工的一个基础 学科。可应用于洗涤（工业和家用）、 纺织、印染、皮革加工、矿选、金属 加工、石油开采与精制、建筑、食品、 制药、造纸、油漆油墨、涂料等工业。
27
1.3.1 世界表面活性剂工业的发展状况
表1-2 世界各地表面活性剂的消费情况 1995年 消费量 （万吨） 北美 西欧 亚洲 其它 270 200 290 170 2000年 消费量 （万吨） 290 220 360 210 2005年 消费量 （万吨） 310 240 440 260
O O P OM OM
O P O
O OM
(C12H25O)2PO2Na
18
伯胺盐 胺盐 型 仲胺盐
NH 2. HX
C18H37NH2. HCl
C12H25 NH .HCl CH3
NH . HX
N
N
+
叔胺盐
季铵盐 鏻化合 物 鎓盐 型 鉮化合 物 锍化合 物 碘鎓 化合物 多羟基型 聚氧乙烯型
. HX
表面活性剂基础
• 1g 粉料 • 常规 • um • nm 表面积 15m2 90m2 180m2
• 1g粉料具有如此大的空间，其界面占据总 体积50％以上，奇特的表面效应
表面活性剂基础
物质的分散度可用比表面积来表示As
• 比表面积As反比于d；
• d↓，比表面积↑↑，表面原子所占百分数↑↑
• 颗粒尺寸小于 0.1微米时 ，表面效应将不容忽略
25
• 在品质、质量、产量等方面均得到了迅速发展 • 由于表面活性剂具有润湿、乳化、去污、分散 等特性，被称为工业味精。 • 目前全世界表面活性剂的品种有6000多种，商 品牌号上万种，年产量接近1200万它的应用领 域在不断的扩大。 • 表面活性剂作用：家用占50%，个人护理6%，工 业与公共设施用占40%-50%。 • 从品种上，世界表面活性剂以阴离子为主，其 次是非离子，阳离子和两性消费最小。 • 国外朝专用性和功能性发展。
• 杜巧云，葛虹. 表面活性剂基础及应用. 北京：中国石化出版社.1996
• 徐燕莉. 表面活性剂的功能. 北京：化学工业出版社. 2000
第一章：表面活性剂基础
1.1 1.2 1.3 表面活性剂概念 表面活性剂分类 表面活性剂国内外发展现状
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。
《表面活性剂化学》
主讲教师：李爱阳
Email:layllp@
主要参考:
表面活性剂应用原理，肖进新等, 化学工业出版社，2003
表面活性剂作用原理，赵国玺等, 中国轻工业出版社， 2003
表面活性剂-合成·性能·应用, 王培义等，化学工业出版社, 2007
其它参考：
• 曾毓华. 氟碳表面活性剂. 北京： 化学工业出版社. 2001 • 梁治齐. 功能性表面活性剂. 北京：中国轻工业出版社. 2002
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（4）生物表面活性剂 生物表面活性剂是细菌、酵母和真菌等微生物 代谢产物过程中产生的。 （5）冠醚型表面活性剂
烷基－12－冠－4
22
1.2.5
其它分类方法
按照表面活性剂的溶解性能可将其分为水溶性和油 溶性表面活性剂； 按照分子量可分为低分子和高分子表面活性剂； 按照应用功能可分为乳化剂、洗涤剂、润湿剂、发 泡剂、消泡剂、分散剂、絮凝剂、渗透剂及增溶剂等。
表面活性剂基础
• 【Eg】表面效应导致纳米金属特殊的光学性能 • 大块金属光泽、色泽：对可见光不同波长光反射与吸收 能力不同 • Cu—紫红；金—黄；铅—银白带蓝 • 各种纳米金属屑几乎全呈黑色 • 原因：强吸收率，低反射率导致粒子变黑
黄色大块金
黄绿色微米粒子
黑色纳米粒子
表面活性剂基础
• 【Eg】表面高活性导致纳米（超微）颗粒的
. X-
C12H25 N CH3 .HCl CH3
C12H25 CH3 + N CH3 .Cl CH3
P
+
. X-
CH 3
+
As
+
. X-
C12H25 P CH 3 CH3 + C8H17 As CH2 CH3
.Br -
. Br-
S
+
+
. X-
C12H25
CH3 + S CH3 . OSO3CH3
I
. XOH
+
I
C15H31COOCH 2
CH2OH C CH2OH CH2OH
(CHቤተ መጻሕፍቲ ባይዱCH2O)n
C9H19
O(CH2CH2O)nH
注：M＋为碱金属离子或铵离子，X为Cl、Br、I、CH3COO或HSO4等
19
1.2.3 按疏水基种类分类
（1）直链烷基：－CnH2n+1，n＝8～20；
（2）支链烷基：－CnH2n+1，n＝8～20； （3）烷基苯基： （4）烷基萘基： （5）松香衍生物； （6）高分子量聚氧丙烯基：－(OC3H7)n—； ，R＝CnH2n+1，n＝8～16； ，R＝CnH2n+1，n>3；
特点：表面结构复杂，性质相差悬殊，研究固体表面比研究
液体表面困难，难以定量描述。
表面活性剂基础
在一般的情况下，界面的质量和性质与体相相比可以忽略， 但当物质被高度分散时，界面的现象很明显。 对一定质量的物质而言，分散度越高，其表面积就越大，表 面效应也就越明显。 例如：石英的粉碎。1kg直径为10－2米变成10－9米，表面积 和表面能增加143倍。由于高分散系比低分散系能量高得多， 必然使物系由于分散度的变化而使性质方面有很大差别。 物理性质：熔点、沸点、蒸汽压、溶解度、吸附、润湿和烧 结等 化学性质：化学活性、催化、固相反应 等
表面活性剂基础
• 超微颗粒表面与大块物体不同： • 高倍率电子显微镜下：金-1nm，实时观察 • 无固定的形态，随时间变化会自动成各种形状 （如立方体、八面体，十面体，二十面体多孪 晶等），不同于一般固体、液体，是一种准固 体；在电镜电子束照射下，表面原子仿佛进入 了“沸腾”状态 • 大于10纳米后，微颗粒状态稳定
方向发展。对我国表面活性剂工业存在的问题和差距进行了分析,并提出 了相应的对策和措施。
2. 我国是表面活性剂进口大国,出口小国 我国每年进口大量表面活性剂, 2004 年进口206565 t, 用外汇31807 万美元, 2005 年达231151 t, 用外汇39041万美元;而出口却很少, 2005 年出口73191