第2章-1-表面活性剂-杜可杰(第二章)
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第二章表面活性剂PPT课件
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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 性剂分子中亲水基与亲油基的之间在大小和力量上 的平衡关系，就称为亲水亲油平衡值，简称HLB值。 HLB,即亲水亲油平衡值,是衡量表面活性剂在溶液中的 性质的一个定量指标,是表明表面活性剂亲水能力的 一个重要参数.
其表面活性好，单酯类产品性能温和，对皮 肤刺激性低，双酯类产品渗透力强，应用领 域广。
MS除大量用于日用化工领域作为发泡剂和清 洁剂外，还在涂料合成、印染工业、医药、 造纸、皮革加工等领域广泛使用。
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2）高级脂肪酸酯磺酸盐 （MES）
MES是用天然油脂制得的一种磺酸盐类表 面活性剂，其合成是以脂肪酸或天然油脂经 过酯化或酯交换制得脂肪酸甲酯或乙酯，再 与一定浓度的SO3磺化后，经NaOH 中和而成。
2）阳离子表面活性剂 阳离子表面活性剂以胺系为主。
3）两性表面活性剂 是指由阳离子和阴离子部分组成的表面活性剂。
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4）非离子型表面活性剂
在水中不电离，其亲水基主要是由一定数量的 含氧基团（一般为醚基和羟基）构成。
5）新型和特殊类型表面活性剂 结构性能特殊，类别较多，有氟系列、硅系列、 含硼系列、聚合物等表面活性剂。
R1 常用的氨基酸原料是肌氨酸和蛋白质水解物， 脂肪酰氯则多为月桂酰氯、肉豆蔻酰氯、棕 榈酰氯、硬脂酰氯及油酰氯。著名的产品是 商品名为雷米邦的N-油酰基多缩氨基酸钠， 其去污力和乳化力强，在纺织印染、丝毛加 工业中用作洗净剂和乳化剂等。
生产方法：蛋白质水解得到含多缩氨基酸钙， 加纯碱使钙盐沉淀过滤。油酰氯的制备，油 酸与三氯化磷反应。油酰氯与蛋白质的缩合。
表面活性剂对两液滴之间交互作用的影响的数值研究
摘要在这篇论文中，我们通过水平集方法（level-set）和浸界面方法（IIM）来研究含表面活性剂的两液滴在二维伸张流的条件下的数值结果。
我们发现表面活性剂在两液滴的相互作用中扮演了非常重要的角色。
在实践中，我们发现两液滴之间的最小距离是表面活性剂的覆盖率和毛细系数的一个非单调方程。
这种非单调性是由沿着液滴交界面的马拉贡尼（Maragoni）力引起的，而在不含表面活性剂的液滴中这种现象不会发生。
我们同时也发现表面活性剂对两液滴的旋转角度也有重要的影响。
含表面活性剂的两液滴在非单调条件下的融合现象在里尔（Leal）和相关研究者的大量实验中也可得出。
尽管我们是在二维中开展的研究，但是我们认为表面活性剂对两液滴的影响在三维中也有相类似的数值结果。
关键词：表面活性剂；表面张力；水平集方法；浸界面方法。
IAbstractIn this paper,we numerically investigate the effects of surfactant on drop-drop interactions in a2D extensionflow using a coupled level-set and immersed interface approach.Wefind that surfactant plays a critical and nontrivial role in drop-drop inter-actions.In particular,wefind that the minimum distance between the drops is a non-monotone function of the surfactant coverage and Capillary number.This non-monotonic behavior,which does not occur for clean drops,is found to be due to the presence of Maragoni forces along the drop interfaces.We also found that the rotation angle of surfactant on the two droplets have important influence.This suggests that there are non-monotonic conditions for coalescence of surfactant-laden drops,as observed in recent experiments of Leal and co-workers.Although our study is two-dimensional,we believe that drop-drop interactions in three-dimensionalflows should be qualitatively similar as the Maragoni forces in the near contact region in3D should have a similar effect.Key words:Surfactants;surface tension;level-set method;immersed interface method.II目录第一章引言 (1)第二章理论知识 (2)2.1Level-Set的数学表示 (2)2.2Level-Set的图形示范 (2)第三章构想 (5)3.1量纲方程 (5)3.2无量纲化 (6)3.3界面表现 (9)第四章数值方法 (10)第五章数值结果 (14)5.1两液滴之间的距离 (14)5.2两液滴的旋转角度 (15)5.3表面活性剂在液滴上的分布及液滴的运动过程 (17)总结与展望 (25)参考文献 (26)致谢 (30)III第一章引言表面活性剂通常用来阻止液滴融合的发生。
第二章表面活性剂在溶液表界
但是，在实际应用中，吸附速度有时具有决定性的作用。 例如在泡沫生成和涂膜过程中新表面不断生成，表面活性 剂逐步吸附到表面上，相应地降低表面张力使液膜容易生 成；所形成的吸附膜能防止液膜收缩和破裂，使泡沫稳定、 涂布均匀。
如果吸附速度缓慢，赶不上液膜扩展和破裂的速度，则不 能发挥表面活性剂的效能。因此，需要研究非平衡情况下 的溶液表面性质和吸附速度的规律。
（四） 表面活性剂分子在表面的吸附状 态及表面吸附层的结构
由吸附分子所占的平均面积(式2.20)与自分 子结构计算出来的分子大小相比较，即可 推测吸附分子在表面上的排列情况、精密 程度和定向情形，进而推测表面吸附层的 结构。
以SDS为例。从分子结构计算，SDS分子平躺时占有面积 1nm2以上，直立则占有约0.25nm2，而用上述方法从实验 测定SDS在25oC、0.1mol/L NaCl溶液中不同浓度时的吸 附分子平均占有面积得知：在SDS浓度分别为3.210-5和 8.010-4 mol/L时，其分子面积分别为1.0和0.34 nm2。因 此可以推测，在溶液浓度较大（如>3.210-5 mol/L）时， 吸附分子不可能在表面上成平躺状态。而当浓度达到 810-5 mol/L时，吸附分子只能是相当紧密的直立定向排 列。只有在浓度很稀时，才有可能采取较为平躺的方式存 在于界面上。
表面活性剂溶液的许多功能，例如它的起泡和消 泡作用、润湿和铺展作用、雾化作用等，都依赖 于它降低表面张力的能力和形成的表面吸附膜的 强度。
1 表面吸附与水表面张力的降低
表面活性剂在溶液表面吸附最直接的结果是降低 了水的表面张力。
一般来讲，表面吸附量越大，表面张力降低越多。 但这并非一一对应的关系。 表面活性剂降低水表面张力的能力可以用临界胶
如果吸附速度缓慢，赶不上液膜扩展和破裂的速度，则不 能发挥表面活性剂的效能。因此，需要研究非平衡情况下 的溶液表面性质和吸附速度的规律。
（四） 表面活性剂分子在表面的吸附状 态及表面吸附层的结构
由吸附分子所占的平均面积(式2.20)与自分 子结构计算出来的分子大小相比较，即可 推测吸附分子在表面上的排列情况、精密 程度和定向情形，进而推测表面吸附层的 结构。
以SDS为例。从分子结构计算，SDS分子平躺时占有面积 1nm2以上，直立则占有约0.25nm2，而用上述方法从实验 测定SDS在25oC、0.1mol/L NaCl溶液中不同浓度时的吸 附分子平均占有面积得知：在SDS浓度分别为3.210-5和 8.010-4 mol/L时，其分子面积分别为1.0和0.34 nm2。因 此可以推测，在溶液浓度较大（如>3.210-5 mol/L）时， 吸附分子不可能在表面上成平躺状态。而当浓度达到 810-5 mol/L时，吸附分子只能是相当紧密的直立定向排 列。只有在浓度很稀时，才有可能采取较为平躺的方式存 在于界面上。
表面活性剂溶液的许多功能，例如它的起泡和消 泡作用、润湿和铺展作用、雾化作用等，都依赖 于它降低表面张力的能力和形成的表面吸附膜的 强度。
1 表面吸附与水表面张力的降低
表面活性剂在溶液表面吸附最直接的结果是降低 了水的表面张力。
一般来讲，表面吸附量越大，表面张力降低越多。 但这并非一一对应的关系。 表面活性剂降低水表面张力的能力可以用临界胶
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综述
+
NaHSO3
RO
R
H13C6
CH CH3
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强酸 、强碱。它的渗透性快速均匀，润湿性、 乳化性、起泡性均良好。渗透剂T主要应 用于织物的快速渗透，另外也可以做为农 药的乳化剂。
脂肪酰胺磺酸盐（胰加漂T）
脂肪酰胺磺酸盐的代表性产品为N-油酰基-N甲基牛磺酸钠，商品名为胰加漂T。
第二章
表面活性剂
杜淼
山东教育学院化学与化工系
表面活性剂是一类具有双亲结构的有 机化合物，量很少时即 能大大降低溶液表面张力，改变体系界面 状态，从而产生润湿、乳化、起泡以及增 溶等一系列作用，有“工业味精”之美称 。
第一节
表面活性剂的特点及分类
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，生成的产物磺酸（R-SO3H
）、磺酸盐（R-SO3M）或磺酰氯（R-SO2Cl）。
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 。
烷基苯磺酸盐
扫描黄皮41图3-5
表面活性剂的生物活性 表面活性剂的生物降解
第三节
脂肪醇 脂肪胺 脂肪酸甲脂 脂肪酸 直链烷基苯 烷基苯酚 环氧乙烷 环氧丙烷
表面活性剂的亲油基原料
第四节
阴离子表面活性剂
一、磺酸盐型阴离子表面活性剂
磺酸盐由于磺基硫原子与碳原子直接 相连，较硫酸酯盐更稳定，在酸性溶液中 不发生水解，加热时也不易分解。广泛应 用于洗涤、染色、纺织行业，也常用作渗 透剂、润滑剂、防锈剂等工业助剂。
在加入很少量时就能显著降低溶液表面张力 、改变体系界面状态的物质，称为表面活性剂。 一、表面活性剂的特点 1、双亲性 亲水基 亲油基 2、溶解性 3、表面吸附性 4、界面定向排列 5、形成胶束
第2章-1-表面活性剂-杜可杰(第二章)
酸值
中和1g油脂中游离脂肪酸所需氢氧化钾的质量（mg） 称为酸值。酸值的高低，表示油脂中游离脂肪酸含 量的多少。它是鉴别油脂质量好坏的重要指标。油 脂酸败越甚，其酸值越高。
皂化值
完全皂化1g油脂所用氢氧化钾的质量（mg）称为该 油脂的皂化值。普通油脂的皂化值为180-200。皂化 值可以说明脂肪中脂肪酸碳链的长短。脂肪酸碳链 越短，皂化值越高。油脂中不皂化物含量越高，皂 化值越低。
油脂的皂化
油脂的碱性水解称作皂化。不可逆反应。 皂化反应时，碱作催化剂，常使用过量的碱，则脂 肪酸与碱生成金属盐，水解平衡被彻底破坏，油脂 完全水解。油脂可以完全水解并转化成脂肪酸盐和 甘油。皂化反应以水作介质时，反应速率较慢，常 需要几十个小时才能皂化完全。若用95％乙醇作反 应介质，则需要30min即可皂化完全。如用一缩二 乙二醇或二甘醇一甲醚则只需要数分钟即可皂化完 全。 高级脂肪酸盐是肥皂的主要成分
可可豆中提取的食用油
半固态油脂： 乳脂、猪脂、椰子油、棕榈油等 液态油脂： 油酸(芝麻油、花生油等）
亚麻酸 亚油酸
（2）油脂的组成
R1 R2 R3相同-同酸甘油脂 不同——异酸甘油脂 此外，还含有磷脂、维生素、脂肪醇、醛等 大多数为含偶数C的直链单羧酸基脂肪酸。 常见天然油脂的组成见表2-1
油脂的物理化学性质
生物质资源
生物质是地球上最广泛存在的物质，它包括所有动物植物 和微生物以及由这些有生命物质派生排泄和代谢的有机质 为了缓解未来能源与环境的双重压力，世界各国都十分重 视生物质资源的开发和利用，生物质作为石油煤炭等化石 资源的理想替代品已引起了全球的广泛重视
生物质表面活性剂
具有表面活性的天然产物及其改性物，或 微生物作用合成的表面活性物的总称
第2章_表面活性剂的作用原理ppt课件
HLB的计算和测定是阅历性的，但有时 有一定规律。
石油＝0,油酸＝1,油酸钾＝20,十二烷基 硫酸钠＝40.其它：经过乳化实验对比乳 化效果，分别排于 1-40之间
2.作用
〔1〕 HLB可作为选择和运用外表活性 剂的一个定量目的
〔2〕根据外表活性剂的HLB值，也可 以推断某种外表活性剂可以顺应何种 用途，或用于设计合成新的外表活性 剂的计算目的。
实践上是溶解到了胶束当中。
5.催化作用：外表活性剂胶束的直径多 为3-5纳米，与酶类似，可起到催化剂 的作用。
外表活性剂运用实例
增溶、乳化、分散 发泡与消泡 水泥减水剂 粉体资料的外表改性
第三节 外表活性剂构造与性能的关系
外表活性剂的化学构造〔亲水基种类、 亲油基种类、亲水性〔HLB〕、分子 形状、分子量〕决议其性质，而性质 决议其运用。
二、外表活性与外表活性剂
纯液体的外表张力在恒温恒压下是定值， 而溶液的外表张力那么随溶液的组成 不同而不同。经过实验人们发现，各 种物质的水溶液的外表张力与浓度的 关系主要有以下三种情况：
γ
1
2
3
CMC C Critical micelle
1.稍有上升，co无nce机ntr盐ati〔on 氯化钠、硫酸钠〕及多羟基 有机物〔蔗糖、甘露醇〕
三、亲水基团的影响
外表活性剂的亲水基团会影响其溶解度， 从而影响构成胶束的难易。溶解度越大， 临界胶束浓度越高。溶解度越小，临界 胶束浓度越小。故亲水基团会对外表活 性剂的外表活性产生影响。
亲水基亲水性大小顺序
SO3Na (磺酸基)- 、SO4Na〔硫酸 基〕、-N+〔季铵阳离子〕 〉-PO4Na、-COONa(磷酸基、羧酸基) >-O-、-OH〔醚键、羟基〕
特殊类型的表面活性剂杜可杰PPT课件
能不太高的碳碳键的稳定性提高，因此具有良好的化学 稳定性和热稳定性
图5-1 氟原子在碳-碳上的立体效应
5.1.1.2 溶解性
• 由全氟甲基或全氟亚甲基形成的化合物分子间作用力非常 弱，不溶于普通的有机溶剂
• 碳氟链为疏水疏油基 • 例如甲烷在水中的溶解度是四氟甲烷的7倍。
5.1.1.3 表面活性
• 碳氟链的憎水性比碳氢链强，碳氟表面活性剂的表面活性 强于常规的碳氢链表面活性剂
• 非离子型 ：CF3(CF2)nCH2O(CH2CH2O)mH
5.1.3 碳氟表面活性剂的应用
• 特点：
– 具有很高的表面活性 – 具有很高的热稳定性和化学稳定性 – 与其它表面活性剂的配伍性好 – 容易产生加合增效作用
• 应用：
– 在高效灭火剂中的应用 – 在电镀方面的应用 – 在织物整理方面的应用 – 作为高聚物添加剂的应用 – 在感光材料中的应用
ROH 酯化
LiAlH4
CnF2n+1COOR 还原
R CnF2n+1CH2OH
氧乙基化 mCH2CH2
O
CnF2n+1CH2O(CH2CH2O)mH
OH 水解
CnF2n+1SO3-
A
CnF2n+1SO2F
B
H2NC3H6N(C2H5)2
酰化
CnF2n+1SO2NHC3H6N(C2H5)2
季铵化 RX
• 一般碳氢表面活性剂的表面张力在30～40mN/m范围内，而 碳氟表面活性剂的表面张力大部分在15～20mN/m之间，有 的甚至可达12mN/m
5.1.1.4 临界胶束浓度
• 碳氟表面活性剂临界胶束浓度比结构相似的碳氢表面活性 剂低10～100倍
图5-1 氟原子在碳-碳上的立体效应
5.1.1.2 溶解性
• 由全氟甲基或全氟亚甲基形成的化合物分子间作用力非常 弱，不溶于普通的有机溶剂
• 碳氟链为疏水疏油基 • 例如甲烷在水中的溶解度是四氟甲烷的7倍。
5.1.1.3 表面活性
• 碳氟链的憎水性比碳氢链强，碳氟表面活性剂的表面活性 强于常规的碳氢链表面活性剂
• 非离子型 ：CF3(CF2)nCH2O(CH2CH2O)mH
5.1.3 碳氟表面活性剂的应用
• 特点：
– 具有很高的表面活性 – 具有很高的热稳定性和化学稳定性 – 与其它表面活性剂的配伍性好 – 容易产生加合增效作用
• 应用：
– 在高效灭火剂中的应用 – 在电镀方面的应用 – 在织物整理方面的应用 – 作为高聚物添加剂的应用 – 在感光材料中的应用
ROH 酯化
LiAlH4
CnF2n+1COOR 还原
R CnF2n+1CH2OH
氧乙基化 mCH2CH2
O
CnF2n+1CH2O(CH2CH2O)mH
OH 水解
CnF2n+1SO3-
A
CnF2n+1SO2F
B
H2NC3H6N(C2H5)2
酰化
CnF2n+1SO2NHC3H6N(C2H5)2
季铵化 RX
• 一般碳氢表面活性剂的表面张力在30～40mN/m范围内，而 碳氟表面活性剂的表面张力大部分在15～20mN/m之间，有 的甚至可达12mN/m
5.1.1.4 临界胶束浓度
• 碳氟表面活性剂临界胶束浓度比结构相似的碳氢表面活性 剂低10～100倍
【大学课件】表面活性剂P82
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1.5.1 表面活性剂胶束
1. 胶束的形成
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，
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当吸附达到一定程度后，吸附量不再增加，趋
于恒定，此值称为饱和吸附量，用Γ∞表示。此时， 再增加表面活性剂，表面活性剂则于“胶束” 的形
式存在。此时，表面活性剂在水溶液中的性质发生 质变。常见的有球形、棒型、层状、长栅状。
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固-固界面
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表面分子与体相内部分子所处的状态不同，
ex:在液相（水）与气相中，水分子内部受到
周围水分子的作用力是对称的，其合力为零，
水分子在液体内部移动不需要做功；而表面分
子，液相分子对它的作用力远大于稀疏气体对
这种多分子h有wttwp.:d/序/ow 聚集体称为胶束。
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1.4.4 按表面活性剂的特殊性分类
1.元素表面活性剂
氟表面活性剂 硅表面活性剂
元素表面活性剂 是指碳氧链上的氢（碳）
第二章表面活性剂翟彦青
具有两亲结构的有机化合物
亲 油 基
亲水基
亲 油 基
亲水基
亲 油 基
亲 油 基
亲水基
亲水基
亲
油 基
亲水基
亲 油
亲水基
基
亲
油
基
亲水基
1.2 表面活性剂分类
分类方法有以下几种：
1、按表面活性剂在水溶液中能否解离及解离后所带电荷 类型分为：在水中能电离生成离子的叫离子表面活性剂； 不能电离的叫非离子表面活性剂。在离子表面活性剂中， 亲水基团带有负电荷的叫阴离子表面活性剂；亲水基团 带有正电荷的叫阳离子表面活性剂。视溶液酸碱度不同 而离解成阴离子或阳离子的则称为两性表面活性剂。
亲水性大小可以用亲水亲油平衡值表示。
2.憎水基与性质之间的关系
按经验可将憎水性强弱排列如下：脂肪族烷 烃基≥环烷烃基≥脂肪族烯烃基≥脂肪族芳香烃 基≥芳香烃基≥带弱亲水基的烃基。
在选择乳化剂进行乳化时，除应考虑HLB外， 还应考
R－ＣＨ２－ＣＨ２－ＣＯＯＮａ
长度不 少于8个 碳原子
亲油的非极 亲水的极性
性烃链
基团
双亲性分子结构
羧酸磺酸 硫酸及其 盐或羟基 酰胺基等
亲水基团和亲油基团
亲水基是易溶于水或易被水润湿的原子团， 磺酸基、羧基、硫酸酯基、羟基、氨基、磷酸 酯基、聚氧乙烯基等；
亲油基又称疏水基或憎水基，由烃链-(CH2)n组成，链有长有短，有的具有支链，或者被杂 原子或环状原子团所中断： -(CH2)n-O-(CH2)m-， -(CH2)n-Ph-
表面活性剂浓度变大
C < CMC
分子在溶液表面 定向排列，表面 张力迅速降低
C ＝ CMC
溶液表面定向排 列已经饱和，表 面张力达到最小 值。开始形成小 胶束
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碳链越长，双键越少，异构化越少，则凝固点越高；
溶解度
在20℃时，油脂在100g溶剂中溶解的最大克数称为 油脂在该溶剂中的溶解度。油脂不溶于水，可溶于 大多数的有机溶剂，蓖麻油因含有大量羟基酸，不 溶于煤油、石油醚等直链烃类，而与芳香族溶剂可 任意互溶，还可以溶于酒精
沸点和蒸气压
沸点和蒸气压是油脂最重要的物理常数之一。脂肪 酸及其酯类的沸点是按下列顺序排列的：甘油三酯 ＞甘油二酯＞甘油一酯＞脂肪酸＞脂肪酸的低级一 元醇酯。 甘油酯的蒸气压总是大大低于脂肪酸的蒸气压。
C15H31COOH C19H39COOH C7H15COOH
硬脂酸 山嵛酸 癸酸
C17H35COOH C21H43COOH C9H19COOH
（2）不饱和脂肪酸
① 油酸组 含有一个双键，双键的位置多在9位，此类不饱 和酸在脂肪中分布甚广。如癸烯酸，亦叫羊油酸。 ②亚油酸组 含有两个双键的不饱和酸，在动植物油中的含量 较多，分布较广的是十八碳原子的亚油酸。 ③ 亚麻酸组 含有三个双键的不饱和酸属于亚麻酸组，多数为 十八个碳原子，代表性的是亚麻酸和桐酸。
2.3 脂肪酸甲酯
直接酯化
酯交换法
酯交换法
浊点
是非离子表面活性剂的一个特性常数，其受表面活性剂分
子结构和共存物质的影响。表面活性剂的水溶液，随着温
度的升高会出现浑浊现象，表面活性剂由完全溶解转变为 部分溶解，其转变时的温度即为浊点温度。
浊点
(1)油类、清漆等液体样品在标准状态下冷却至开始出现混 浊的温度为其浊点。混浊是由于水分或固体从样品中析出 。燃料油、润滑油等的浊点越低，则其所含的水分或固体 石蜡越少。
油脂的氧化 油脂的氧化反应十分复杂，可分为 化学氧化 用于制备其他的油脂 化工产品 空气氧化 造成油脂酸败，直接影 响着油脂的品质及应用。
自动氧化、光氧化、酶促氧化等
油脂的异构化 顺反异构 位臵异构 常见的天然不饱和脂肪酸，绝大多数是顺式结构， 在光、热、各种催化剂（如硫、硒、碘、硫醇、亚 硝酸）及还原镍等作用下，顺式可转变成反式，此 反应叫反化反应。反化反应的催化剂以亚硝酸产生 的氧化氮和硫醇效果较好。硒和还原镍不仅会催化 反化反应同时也会引起位臵异构。
脂类的关键成分。其中能为人体吸收、利用的只有偶数
碳原子的脂肪酸。 发现双键所在的位臵影响脂肪酸的营养价值，因此现在 又常按其双键位臵进行分类。并以其第一个双键出现的 位臵的不同分别称为ω－3族、ω－6族、ω－9族等不饱和 脂肪酸
天然脂肪酸
非必需脂肪酸是机体可以自行合成，不必依靠食物供应
的脂肪酸，它包括饱和脂肪酸和一些单不饱和脂肪酸。
脂肪醇经乙氧基化生产醇醚(AE)、AE经磺化 中和生产醇醚硫酸盐 (AES)。全世界脂肪醇的57%是由脂肪酸甲酯生产的，43%由脂肪 酸生产
2.3 脂肪酸甲酯
生物柴油 优点：
具有优良的环保特性
含硫量低
低温启动性能：和石化柴油相比，生物柴油具有良好的发 动机低温启动性能，冷滤点达到-20℃
生物柴油的润滑性能比柴油好：可以降低发动机供油系统
表面活性剂原料与中间体
杜可杰
版权所有
2.1. 天然动植物油脂 2.2. 脂肪酸 2.3. 脂肪酸甲酯 2.4. 脂肪醇
2.5. α-烯烃及内烯烃 2.6. 高碳脂肪胺 2.7. 烷基苯 2.9. 环氧乙烷 2.8. 烷基酚 2.10. 环氧丙烷
表面活性剂亲油基部分的原料
矿物质（化石）资源 石油 煤 天然气 可再生资源的生物质资源 纤维素、木质素、淀粉、甲壳素、油脂和松脂 等
（5）其它天然羧酸
主要是松香酸和胆汁酸。
松香酸
脂肪酸工业用途
脂肪酸可用于丁苯橡胶生产中的乳化剂和其它表面 活性剂、润滑剂、光泽剂；还可用于生产高级香皂、 透明皂、硬脂酸及各种表面活性剂的中间体
2.3 脂肪酸甲酯
黄色澄清透明液体，精馏后为无色
磺化中和
脂肪酸甲酯磺酸盐(MES)
脂肪酸甲酯
加氢
脂肪醇
酯值
酯值是指皂化1g油脂中所含酯类物质所需要的氢氧 化钾的质量（mg）。中性油脂的皂化值等于酯值， 油脂中含有游离脂肪酸时，酯值等于皂化值减去酸 值。
碘值、介电常数、折射率等
油脂的化学性质
油脂的化学性质是组成油脂的各种甘油三酯的化学 性质的综合表现，油脂中含量较少的非甘油三酯的 其他类酯，对其性质也有一定影响。油脂的化学性 质中比较重要的有加氢、水解和皂化、酯交换、氧 化酸败等。
石蜡氧化法
羰基合成法 齐格勒法
科赫法等，
主要生产长碳链脂肪酸外，还副产仲醇、C1～4脂肪酸和芒硝
（硫酸钠
油脂水解
油脂水解
工业上油脂水解工艺
油脂水解合成脂肪酸 高压法：水解为可逆反应
油脂水解得到的天然脂肪酸
（1） 饱和脂肪酸
月桂酸
C11H23COOH
豆蔻酸
C13H27COOH
棕榈酸 花生酸 辛酸
2.2 脂肪酸
分类：
短链脂肪酸
中链脂肪酸 长链脂肪酸 饱和脂肪酸
碳链上的碳原子数小于6
碳链上的碳原子数小于6-12 大于12
单不饱和脂肪酸
多不饱和脂肪 碳氢链有二个或二个以上不饱和键 植物油，如花生油、玉米油、豆油、坚果油（即阿甘油）、 菜籽油等多为不饱和脂肪酸
天然脂肪酸
自然界不饱和脂肪酸约有40多种不同的脂肪酸，它们是
不同——异酸甘油脂
此外，还含有磷脂、维生素、脂肪醇、醛等 大多数为含偶数C的直链单羧酸基脂肪酸。 常见天然油脂的组成见表2-1
油脂的物理化学性质
纯净的油脂在熔融状态下是无色、无味的液体，凝固时 为白色蜡状固体。天然油脂大部分呈浅黄色至棕黄色并 有一定的气味。各种气味一般是由非酌成分引起的，如 椰子油的香气来源于含有的壬基甲酮，菜籽油、芥籽油 因含有硫代葡萄糖苷会产生辛辣味和臭味，氧化酸败也 会产生臭味。天然油脂的颜色是其所含类胡萝卜素物质 所致。
脂肪醇为具有8至22碳原子链的脂肪族的醇类。脂肪醇
通常具有偶数的碳原子和一个连接于碳链末端的羟基。
通式为ROH。以脂肪醇为原料，制出了多种具有各种 优异性能的表面活性剂。
脂肪醇的来源
2.1 天然动植物油脂
天然油脂：
表面活性剂的主
自然界动植物中直接提取的油脂
动物油脂:牛蹄油,牛脂,羊脂,猪脂,马脂,鱼油,羊毛脂等 植物油脂:蓖麻油，菜子油，米糠油，豆油，花生油，棕 榈油与棕榈仁油等
微生物油脂：
根据碘值的不同分类:
不干性油脂：碘值＜100
半干性油脂： 100-13100g物质中
油脂的氢化
在催化剂作用下，油脂的不饱和双键加氢。氢化是 一种有效的油脂改性手段，能够提高油脂熔点，改 变塑性，增强抗氧化能力，并能防止回味，有很高 的经济价值。
油脂的水解
油脂在较高的温度、压力、催化剂作用下，可以水 解而生成甘油和游离脂肪酸。油脂的水解反应是分 步进行的，即先水解成甘油二酯，再水解成甘油一 酯，最后水解成甘油和脂肪酸。油脂水解反应是脂 肪酸酯化反应的逆反应。用无机酸、碱、酶及金属 氧化物作催化剂可加快油脂的水解速率。酸值变大 是油脂已发生水解反应的标志。
（3）含有羟基的脂肪酸
天然存在较多的是蓖麻油酸：
12-羟基-9-十八烯酸
（4）奇数碳脂肪酸和支链脂肪酸 Weitkamp及其合作者于1947年第一次发现了天然 存在的奇数碳脂肪酸。某些天然脂肪中含有支链脂 肪酸，如羊毛脂中。可分为两组：异构酸（烃链末 端是异丙基）和反异构酸（烃链末端是仲丁基）。
所能吸收(加成)碘的克数。主要用于油脂、脂肪酸、蜡及
聚酯类等物质的测定。不饱和程度愈大，碘值愈高。
根据存在状态和脂肪酸组成的不同分类:
固态油脂：可可脂、羊脂、牛脂等
可可豆中提取的食用油
半固态油脂： 乳脂、猪脂、椰子油、棕榈油等 液态油脂： 油酸(芝麻油、花生油等） 亚麻酸
亚油酸
（2）油脂的组成
R1 R2 R3相同-同酸甘油脂
生物质资源
生物质是地球上最广泛存在的物质，它包括所有动物植物
和微生物以及由这些有生命物质派生排泄和代谢的有机质
为了缓解未来能源与环境的双重压力，世界各国都十分重 视生物质资源的开发和利用，生物质作为石油煤炭等化石 资源的理想替代品已引起了全球的广泛重视
生物质表面活性剂
具有表面活性的天然产物及其改性物，或 微生物作用合成的表面活性物的总称 特点： 可再生性 低毒性 生物降解性 卵磷脂、胆甾醇、羊毛脂、茶皂素白质苷类糖 类及烷基多苷等，在医药、食品化妆品及洗涤 用品等方面应用广阔
2.2 脂肪酸
是指一端含有一个羧基的长的脂肪族碳氢链，是有机物， 直链饱和脂肪酸的通式是C(n)H(2n+ 1)COOH， 低级的脂肪酸是无色液体，有刺激性气味， 高级的脂肪酸是蜡状固体，无可明显嗅到的气味。
脂肪酸是最简单的一种脂，
它是许多更复杂的脂的组成成分。脂肪酸在有充足氧供给 的情况下，可氧化分解为CO2和H2O，释放大量能量，因 此脂肪酸是机体主要能量来源之一。
而必需脂肪酸为人体健康和生命所必需，但机体自己不 能合成，必须依赖食物供应，它们都是不饱和脂肪酸， 均属于ω－3族和ω－6族多不饱和脂肪酸。 存在于深海鱼的鱼油
天然脂肪酸
DHA即不饱和脂肪酸二十二碳六烯酸 _脑黄金 有六个双键的多元不饱和脂肪酸（C22H32O2），是一种 Ω-3必需脂肪酸
合成
生产合成脂肪酸的方法有
色泽、气味、熔点和凝固点、酸值、皂化值、碘值、
醋值 与脂肪酸组成和性质密切相关
色泽
所有的油脂大都含有天然色素，如胡萝卜素、 叶黄素、叶绿素等，所以油脂常带有特定色泽。 作为制取脂肪酸的原料是不希望带有颜色的， 在油脂水解之前应进行脱色处理。
熔点和凝固点
天然油脂是甘油三酯等的混合物，不是纯物质，由 于各种甘油三酯的熔点高低不同，熔点及凝固点是 一个温度范围。一般熔点和凝固点最高在40-55℃之 间 脂肪酸碳链长短、不饱和度、异构化程度等有关。 反之凝固点越低。对同分异构体而言，反式比顺式 凝固点高