表面活性剂基础
表面活性剂的介绍与分析方法
表面活性剂的介绍与分析方法摘要:近年来,随着石油化工的高速发展,为表面活性剂的合成提供了丰富的原料,是表面活性剂的产量和品种迅速增长,成为国民经济的基础工业之一。
由于表面活性剂具有润湿、乳化、分散、增溶、起泡、消泡、均染、洗涤、抗静电、防腐、杀菌等一系列独特的作用和功能,表面活性剂对改进生产工艺、提高产品质量、降低成本、节约能源、提高生产率、增加附加值等方面发挥了巨大作用,因此有“工业味精”和“工业催化剂”之称。
关键字:表面活性剂;一、简介自然界存在着大量既亲水又亲油的所谓“两亲性”分子。
这类物质通常都具有亲水性链段和亲油性链段两个部分,从而使其具有“两亲”功能。
1930年Freundlich 将加入少量时就能使水的表面张力或者液-液界面张力大为降低的两亲物质称作表面活性剂。
随着人们对这种“两亲”结构物质研究的深入,表面活性剂这一概念从降低表面张力这一表面现象扩展到所有表面性能上,将少量使用即可使表面或界面的一些性质(如乳化、增溶、分散、渗透、润湿)发生显著变化的物质都叫表面活性剂。
近年来,随着石油化工的高速发展,为表面活性剂的合成提供了丰富的原料,是表面活性剂的产量和品种迅速增长,成为国民经济的基础工业之一。
由于表面活性剂具有润湿、乳化、分散、增溶、起泡、消泡、均染、洗涤、抗静电、防腐、杀菌等一系列独特的作用和功能,表面活性剂对改进生产工艺、提高产品质量、降低成本、节约能源、提高生产率、增加附加值等方面发挥了巨大作用,因此有“工业味精”和“工业催化剂”之称。
随着经济和科学技术的发展,表面活性剂的应用领域从日用化学工业扩展到食品、农业、环保、医药、石油加工、采矿等一切生产及技术领域。
值得一提的是,两亲分子的设计赋予表面活性剂新的功能及应用,成为解决许多实际问题的钥匙。
二、特点及分类1常见表面活性剂的种类任一种表面活性剂的分子都是由两种不同性质的基团所组成,非极性的亲油基团和极性的亲水基团。
也就是说,表面活性剂既具有亲水性,又具有亲油性,形成一种所谓“两亲结构”的分子,如图1-1所示。
表面活性剂的作用及其应用
表面活性剂的作用及其应用表面活性剂作为一种重要的化学物质,在日常生活中扮演着非常重要的角色,从洁面用品到食品添加剂,从农业杀虫剂到制药原料,表面活性剂无处不在,可谓是现代生活的必备品。
那么,表面活性剂到底是什么,它在哪些方面具有重要的作用呢?本文将从理论和实践两个方面来对表面活性剂进行探究。
一、表面活性剂的理论基础表面活性剂,又称表面活性分子,是一类分子结构具有亲水和疏水两种不同区域的化合物。
它们的分子结构中包含着两个部分,一部分是亲水性较强的“头部”(或称为“极性基团”),这个部分可以与水形成氢键相互作用,因此也被称为水溶性基团;另一部分则是亲水性较弱的“尾部”(或称为“非极性基团”),它们可用于与非极性物质作用。
表面活性剂的这种分子结构使得它们在水中可以形成胶束,即亲水性的“头部”朝向水相,而疏水性的“尾部”则朝向胶束内部,从而使胶束能够承载疏水性物质,如油脂、污垢等,同时也能够稳定乳液和泡沫等。
二、表面活性剂的作用1. 清洁剂由于表面活性剂具有胶束形成的特性,因此它们能够将非极性化合物包裹在胶束内部,使之分散在水中,从而改善了清洁效果。
此外,表面活性剂还具有增溶作用,能够促进清洁剂中的成分相互混合并均匀分布,进一步提高清洁效果。
2. 食品添加剂在食品制造过程中,表面活性剂被广泛应用于乳化、泡沫化和增稠等方面。
例如,在乳制品生产中,表面活性剂被用于稳定脂质和水相之间的界面,从而防止乳化液“分层”;在烘焙食品中,表面活性剂则被用于增强面团的韧性,使得制成的蛋糕、面包等食品口感更好。
3. 医药制剂表面活性剂在医药制剂中也被广泛应用。
例如,在磺胺类抗生素中,表面活性剂被用于促进药物的溶解和吸收;在麻醉剂中,表面活性剂则被用于稳定药物的微小颗粒,从而使麻醉剂更加稳定和有效。
三、表面活性剂的应用1. 洗涤剂洗涤剂是应用最广泛的表面活性剂制品之一。
洗涤剂常常包括清洁剂、润滑剂、增稠剂等多种成分,这些成分的共同作用可以有效地去除污垢和油脂,保护被清洗物品的表面,并且具有增进清洁效果的作用。
表面活性剂知识总结
1、浊点(Cloud point),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(CP) 是非离子表面活性剂(NS) 均匀胶束溶液发生相分离的温度,是其非常重要的物理参数。
2、根据中华人民共和国国家标准,每100 克样品中环氧乙烷基中氧的含量称为环氧值。
3、红外光谱是物质定性的重要方法之一。
其在化学领域中主要用于分子结构的基团表征,除具有高度的特征性,还有分析时间短、需要的试样量少、不破坏试样、测定方便等优点。
它的解析能够提供许多关于官能团的信息,可以帮助确定部分乃至全部分子类型及结构。
4、质谱分析是将样品转化为运动的带电气态离子,与磁场中按质荷比(m/z)大小分离并记录的分析方法。
质谱分析法是近代发展起来的快速、微量、精确测定相对分子质量的方法。
但是,质谱分析法对样品有一定的要求。
其对盐的耐受能力较低,包括大分子盐(低聚合物)、小分子盐(有机盐、无机盐)等。
盐类由于在电喷雾系统中有强烈的竞争性离子化作用,导致较强的离子抑制效应,使得待测物的灵敏度明显降低。
其次,盐类的存在将产生一系列的离子加合峰,使谱图的解析复杂化。
此外,太多的盐类容易腐蚀和污染质谱系统硬件,需要及时清洗,严重时甚至导致硬件损坏。
5、氢原子具有磁性,如电磁波照射氢原子核,它能通过共振吸收电磁波能量,发生跃迁。
用核磁共振仪可以记录到有关信号,氢原子在分子中的化学环境不同,而显示出不同的吸收峰,峰与峰之间的差距被称作化学位移。
利用化学位移,峰面积和积分值等信息,进而推测其在碳骨架上的位置。
在核磁共振氢谱图中,特征峰的数目反映了有机分子中氢原子在化学环境的种类;不同特征峰的强度比及特征峰的高度比反映了不同化学环境下氢原子的数目比。
6、正交实验法就是利用排列整齐的表-正交表来对试验进行整体设计、综合比较、统计分析,实现通过少数的实验次数找到较好的生产条件,以达到最高生产工艺效果,这种试验设计法是从大量的试验点中挑选适量的具有代表性的点,利用已经造好的表格—正交表来安排试验并进行数据分析的方法。
油田化学-表面活性剂基础
增溶作用 活性剂使难溶的固体或液体的溶解度显著增加的作 用。具有增溶作用的活性剂叫增溶剂。
例:在50℃时,煤油在水中的溶解度很小,但在 100mL 20% OP-10水溶液中却可溶解10.2mL。
润湿反转作用
活性剂使固体表面的润湿性向相反方向转化的作用 。能使固体表面润湿性发生反转的活性剂叫润湿反 转剂或润湿剂。
事实上,表面活性剂常常并不单独只表现一种作 用,而往往在一个过程中同时表现多种作用。
例如:(1)当活性剂水溶液从砂岩表面将油膜洗 下来时,这种洗净作用常包括(2)活性剂将砂岩表 面反转为亲水表面;(3)当油膜脱落时,活性剂可 将它乳化在水中,使它不易再粘回到砂岩表面;(4 )而且当活性剂浓度足够高时,有些油还可增溶在 活性剂胶束中而被带走。
HLB值是一个相对的数值,可以在选择一定标准 的基础上,由实验测定,也可以按照经验公式计算
HLB值可作为选用表面活性剂的参考依据
表 活性剂的HLB值与应用的关系
活性剂的HLB值
应用
1.5-3
3—6 7~18 12~15 13~15 15~18
消泡剂 油包水型乳化剂 水包油型乳化剂,起泡剂
润湿剂 洗净剂 增溶剂
浊点反映非离子表面活性剂亲水性大小,亲水性越 大的,浊点也越高。
为保证非离子表面活性剂处于良好的溶解状态,一 般应控制在其浊点以下使用浊点;而非离子表面活 性剂浊点越,其使用的温度范围越广。
表面活性剂的作用
起泡作用 活性剂使泡沫易于产生并在产生后有一定稳定性的作用,防 止气泡破裂和防止气泡合并。具有这种作用的活性剂叫起泡 剂。起泡剂的作用是由于它在气泡的气液界面上吸附大大降 低了表面张力引起的。
1)阴离子型 羧酸类,硫酸盐类,烷基磷酸类,烷基芳香磺酸类。
表面活性剂在电镀
定义
电镀是一种利用电解原理在金属表面 沉积金属或合金的过程。
原理
通过电解作用,将阳极的金属溶解并 沉积在阴极的基材表面,形成一层金 属镀层。
电镀的种类和用途
镀锌
用于提高钢铁制品的耐腐蚀性。
镀金
用于电子和航空航天领域,提高导电性和抗 氧化性。
镀铬
用于提高金属表面的硬度和耐磨性。
电镀合金
用于制造具有特殊性能的金属材料,如不锈 钢。
表面活性剂在电镀中的未来展望
技术创新
随着科技的不断进步,表面活性剂在电 镀中的应用将更加广泛和深入,未来将 会有更多的新型表面活性剂和绿色表面 活性剂涌现。
VS
产业应用
随着环保政策的加强和产业升级的需要, 表面活性剂在电镀产业中的应用将更加广 泛和重要,未来将会有更多的产业应用场 景出现。
THANK YOU
不当的表面活性剂可能导致电 镀溶液不稳定,加速溶液老化, 影响电镀效果和产品质量。
05
表面活性剂在电镀中的研究进 展
新型表面活性剂的开发与应用
新型表面活性剂
随着科技的发展,新这些新型表面活性剂具 有更高的表面活性、更低的毒性和更好的环境友好性。
清洗表面
表面活性剂能够有效地去除金属表面 的油脂、污垢和氧化物,为电镀提供 清洁的基底。
润湿和分散
表面活性剂能够降低溶液与金属表面 的界面张力,使液体更好地润湿金属 表面,同时将溶液中的固体颗粒分散 开,防止沉淀。
表面活性剂在电镀液中的作用
稳定电镀液
表面活性剂可以作为络合剂或稳定剂,稳定电镀液中的金属离子,防止其发生 沉淀或水解。
电镀过程中的影响因素
电流密度
电流密度的大小直接影响电镀层的厚度和质 量。
精细化学品分析PPT课件
(1)试管 (2)精密温度计 (3)恒温控制水浴锅
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§1-2 表面活性剂的理化性质分析 1. 阴离子型表面活性剂水中溶解度的测定 1.4 克拉夫特温度测定
1.4.5 测定步骤
(1)试样制备 称取试样,其量相当于待测表面活性剂
的某一质量分数[通常为1~50 %],精确至0.01 g,配成约100 mL溶液。
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§1-2 表面活性剂的理化性质分析 1. 阴离子型表面活性剂水中溶解度的测定 1.4 克拉夫特温度测定
1.4.3 试 剂
蒸馏水 或纯度与 蒸馏水相 当的水。
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蒸馏装置示意图
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§1-2 表面活性剂的理化性质分析 1. 阴离子型表面活性剂水中溶解度的测定 1.4 克拉夫特温度测定
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§1-2 表面活性剂的理化性质分析
1. 阴离子型表面活性剂水中溶解 度的测定
1.1 表面活性剂的溶解度主要取决于 ?
(1) 溶液的温度
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§1-2 表面活性剂的理化性质分析
1. 阴离子型表面活性剂水中溶解度的测定 1.1 表面活性剂的溶解度主要取决于
烷基磺酸盐的溶度与温度的关系
§1-2 表面活性剂的理化性质分析 1. 阴离子型表面活性剂水中溶解度的测定 1.4 克拉夫特温度测定
1.4.2 测定原理
(1)对已
加热时溶液由浊变清; ? ——温度测量滞后
冷却时溶液由清变浊。 ? ——过饱和
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§1-2 表面活性剂的理化性质分析
待溶液一变清,记录此时温度t1;再缓慢冷却 之,同时用温度计搅拌溶液,待溶液一变浊,
4精细化工-表面活性剂-合成
C12H25OSO3H + NaOH
SO3 + NaOH NaHSO4
C12H25OSO3Na + H2O
(2)氯磺酸作硫酸化剂
优点: 设备投资费小 操作方便。氯磺酸硫酸化剂以液体形式使用,无须稀 释,且能制得比三氧化硫硫酸化颜色较浅的产品。 氯磺酸硫酸化反应完全,反应中有氯化氢逸出,因此, 以不可逆方式按化学计量进行。 缺点: 反应放出的氯化氢需要一套氯化氢吸收系统,且对设 备腐蚀严重。 该反应是放热反应,但放出的热量与排放的气体是不 平衡的。当加入20% 的酸时,便有60%的热放出,因 为氯化氢与醇反应生成氯醇同时放热,因而使反应的 总放热增加。
有机硅类: 主要以二甲基二氯硅烷为原料制成的聚二甲基硅 氧烷及其衍生物。
亲水基引入联结到疏水基上,即生成表面活性剂。
2.5.2 阴离子型表面活性剂
阴离子表面活性剂的制备大多采用疏水基物料与 无机药剂直接反应得到。 例如: 油脂的苛性碱皂化,
烷烃的磺酰氯化,
烯烃、烷基苯、脂肪酸的三氧化硫磺化,
其最突出的性能是在硬水中起泡力强,泡沫细腻 丰富,稳定持久,并具有较强的去污能力。
最主要的应用是作为牙膏的起泡剂及某些有色金 属选矿的的起泡调和捕集剂。 还可作为温和的去污起泡活性成分在各类香波。 泡沫浴剂、块状洗涤剂、剃须膏、洗发膏等日用 化工制品中广泛使用。
在各类重垢洗涤剂制品中、十二烷基硫酸钠常 与十二烷基苯磺酸钠等复配使用,二者最适宜 的比例为1:3,可发挥较强的去重垢特性和携 污作用。 例如,在地毯清洗剂、餐具洗涤剂和 硬表面清洗剂中应用。 此外,十二烷基硫酸钠还可作为医药制品的崩 解剂、药膏的乳化剂、氯乙烯乳液聚合的乳化 剂或悬浮聚合用助分散剂及合成橡胶工业聚合 乳化剂,以及合成纤维纺丝的抗静电剂等。 在农药润湿粉剂、印染扩散剂、匀染剂中它也 有使用。
表面活性剂的化学原理
表面活性剂的化学原理表面活性剂是一类广泛应用于日常生活和工业生产中的化学物质。
它们具有降低液体表面张力和增强液体与固体或气体的相互作用能力的特性。
本文将介绍表面活性剂的化学原理,包括其结构、作用机制和应用领域。
一、表面活性剂的结构表面活性剂分为两个部分:亲水基团和疏水基团。
亲水基团是具有亲水性的部分,通常是由含氧、氮或硫等原子组成的极性基团。
疏水基团是具有疏水性的部分,通常是由长链烷基或芳香基等非极性基团组成。
这种结构使得表面活性剂既能与水相互作用,又能与油脂等疏水物质相互作用。
二、表面活性剂的作用机制表面活性剂在液体表面形成一个分子层,称为吸附层。
吸附层的形成是由于表面活性剂分子的亲水基团与水分子形成氢键,同时疏水基团与空气或油脂分子相互作用。
这种吸附层能够降低液体表面的张力,使液体更容易湿润固体表面。
表面活性剂还能够形成胶束结构。
当表面活性剂的浓度超过临界胶束浓度时,表面活性剂分子会自组装形成胶束。
胶束是由亲水基团朝向水相,疏水基团朝向内部形成的微小球状结构。
胶束能够包裹住油脂等疏水物质,使其分散在水相中,从而实现乳化、分散和溶解等作用。
三、表面活性剂的应用领域1. 清洁剂:表面活性剂是清洁剂中的主要成分,能够降低水的表面张力,使水更容易湿润和渗透,从而提高清洁效果。
例如,洗衣液、洗洁精等清洁剂中都含有表面活性剂。
2. 个人护理产品:表面活性剂能够使洗发水、沐浴露等个人护理产品产生丰富的泡沫,提供良好的清洁和洗净效果。
3. 化妆品:表面活性剂在化妆品中起到乳化、分散和稳定等作用。
例如,乳液、面霜和化妆品中的乳化剂和分散剂都是表面活性剂。
4. 农药和农业助剂:表面活性剂可以提高农药的润湿性和渗透性,增强其吸附和渗透作用,提高农药的效果。
5. 石油和化工工业:表面活性剂在石油开采、油田注水、油水分离等过程中起到重要作用。
此外,表面活性剂还广泛应用于润滑剂、防锈剂、乳化剂等领域。
总结:表面活性剂是一类具有降低液体表面张力和增强液体与固体或气体相互作用能力的化学物质。
除胶剂主要成分及原理
除胶剂主要成分及原理
除胶剂是一种以表面活性剂为基础,经过特殊工艺制成的新型环保清洗剂。
它能与各种类型的油漆、涂料、胶水等材料表面产生一层或多层薄膜,将其粘附在被清除物表面上。
这层薄膜具有较强的渗透性,可以将被清除物表面上的胶质溶解,从而达到除胶目的。
该产品的主要作用是去除各种油漆、涂料、胶水等材料上所残留的胶状物,使之脱离被清除物表面。
主要成分:
1.表面活性剂:为水溶性高分子化合物,是一种优良的乳化剂,能使胶状物分散成直径较小而极易脱落的乳液粒子,从而将胶状物从被清除物表面分离开来。
2.有机溶剂:以各种醇类、醚类或脂类为基础物质,具有良好的溶解能力,使被清除物表面的胶质溶解后形成一层均匀透明的薄膜。
3.其他助剂:除胶剂中还含有一些表面活性剂,如苯酚、石油醚、甲苯等。
它们可以增加除胶剂在被清除物表面上的渗透能力,并能在被清除物表面形成一层均匀透明的薄膜,从而将胶状物从被清除物表面分离开来。
—— 1 —1 —。
表面活性剂
十二烷基硫酸钠:十二烷基硫酸钠(K12 化学式:C12H25―OSO3Na 分子量:平均M=288别名:椰油醇(或月桂醇)硫酸钠、K12、发泡剂等。
性能:白色或淡黄色粉状,溶于水,对碱和硬水不敏感。
具有去污、乳化和优异的发泡力。
是一种无毒的阴离子表面活性剂。
其生物降解度>90%。
用途:用作乳化剂、灭火剂、发泡剂及纺织助剂。
也用作牙膏和膏状、粉状、洗发香波的发泡剂。
作用原理十二烷基苯磺酸钠是一种性能优良的合成阴离子表面活性剂,它比肥皂更易溶于水,是一种黄色油状液体。
易起泡由于它的泡沫粘度低所以泡沫易于消失。
它有很好的脱脂能力并有很好的降低水的表面张力和润湿、渗透和乳化的性能。
它的化学性质稳定,在酸性或碱性介质中以及加热条件下都不会分解。
与次氯酸钠过氧化物等氧化剂混合使用也不会分解。
它可以用烷基苯经过磺化反应制备,原料来源充足,成本低,制造工艺成熟,产品纯度高。
因此自1936年由美国国家苯胺公司开始生产烷基苯磺酸钠以来,迄今历经60多年一直受到使用者的欢迎和生产者的重视,成为消费量最大的民用洗涤剂,在工业清洗中也得到广泛应用。
其不足之处是用它洗过的纤维手感不好。
皮肤与它长时间接触会受到刺激。
它易在洗涤物体表面形成吸附膜残留在物体上,这种吸附膜在低温下不易被水冲洗去除。
它起泡性好,因此在不希望产生泡沫的情况下又是不受欢迎的。
十二烷基苯磺酸钠特别容易与其他物质产生协同作用(把两种物质混合后能产生比原来各自性能更好的使用效果叫协同作用),因此它常与非离子表面活性剂和无机助洗剂复配使用,以提高去污效果。
它在硬水中不会像肥皂那样生成钙皂沉淀,但生成的烷基苯磺酸钙不易溶于水,只能分散在水中使它的洗涤能力降低。
使用时如果与三聚磷酸钠等络合剂复配,把钙、镁离子络合,就可以在硬水中使用而不影响它的洗涤效果。
支链结构的烷基苯磺酸钠由于难被微生物降解,对环境污染严重,所以从60年代中期,逐渐被直链烷基苯磺酸钠代替。
十二烷基苯磺酸钠阴离子型表面活性剂。
表面活性剂基础知识
表面活性剂基础知识一、表面活性剂的定义在染整工艺的很多部门,表面活性剂是不可缺少的助剂,其优点是使用量少,收获大。
所谓表面活性剂是指在液体中加入很少量时就能降低溶剂的表面张力,显示出润湿、乳化、分散、净洗、增溶、消泡、发泡等作用的物质,如肥皂、洗涤液、去油灵、匀染剂O等。
通常把能使溶剂的表面张力降低的性质称为表面活性。
二、表面活性剂的结构特征不论表面活性剂属于何种类型,它们的分子结构中都有一共同特点,即表面活性剂分子都是两亲化合物。
分子结构有两部分组成,一部分易溶于水,具有亲水性的极性基团,称为“亲水基”或叫“憎油基”;另一部分则不溶于水易溶于油中,具有亲油性的非极性基团,称为“亲油基”或叫“憎水基”。
表面活性剂这种结构可用图4-1来表示。
图4-1 表面活性剂的结构特征表面活性剂的亲油基一般由长链烃基组成,其中碳链的长度一般为10—20碳原子组成,结构上差别较小;而亲水性基团的种类较多,差别较大,常见的亲水性基团有磺酸基—SO3H、硫酸酯基—OSO3H、羟基—OH、羧基—COOH等。
总之,表面活性剂分子是由较短的极性基和较长的碳链组成。
这就是表面活性剂的结构特征。
例如洗衣粉和肥皂是比较常见的表面活性剂,从结构上看,它们都有亲水性的极性基团—COONa和—SO3Na,也有非极性的亲油性基团—C6H4—C12H25和—C17H25。
表4-1 表面活性剂分类羧酸盐RCOOMM阴离子型硫酸酯盐ROSO磺酸盐RSO3M磷酸酯盐ROPO3M伯胺盐 RNH 2 HX .仲胺盐 CH 3.阳离子型叔胺盐 R-N HX CH 3.CH 3表面活性剂R-N CH 3.CH 3CH 3+X氨基酸型 RNHCH 2CH 2COOH两性型 咪唑啉 R C N N-CH 2CH 2COO CH 2R'--+甜菜碱型 R N CH 2COO +CH 3CH 3聚乙二醇型 RO(CH 2CH 2O)n H (聚氧乙烯型)非离子型多元醇型C RCOOCH 2CH 2OHCH 2OH CH 2OH 醇酰胺型RCON (CH 2CH 2O)n H (CH 2CH 2O)n H三、表面活性剂的分类表面活性剂溶于水后,按电离和不电离分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂。
表面活性剂在三次驱油中的应用
碱可以与原油中的酸性物质反应,生成表面活性剂和聚合物可以增稠驱替液, 提高洗油效率。同时,聚合物还可以起到调剖作用,扩大波及范围。
低浓度表面活性剂驱油技术
总结词
该技术利用低浓度的表面活性剂实现三次驱油,具有成本低、环保性好的优点。
详细描述
低浓度表面活性剂可以在较低的浓度下发挥较好的驱油效果,同时减少了对环境 的污染。此外,低浓度表面活性剂还可以与其他化学剂复配使用,进一步降低成 本和提高采收率。
提高采收率。
在三次驱油过程中,表面活 性剂可以扩大波及体积,提 高驱替效率,从而提高采收
率。
表面活性剂的应用需要根据油 田的实际情况进行优化,包括 驱替前的预处理、驱替过程中
的配方优化等方面。
03
表面活性剂在三次驱油 中的实际应用
聚合物微球/表面活性剂复合驱油技术
总结词
该技术结合了聚合物微球和表面活性剂的优点,通过提高采收率、降低油水界面张力、改善流度比等手段,实现 三次驱油。
问题。
技术发展趋势与展望
1 2 3
新型表面活性剂的开发
针对现有表面活性剂的不足,开发出稳定性好、 降低界面张力能力强、吸附损失小的新型表面活 性剂是未来的研究重点。
纳米技术在地层中的运用
利用纳米材料如纳米颗粒、纳米膜等改善地层岩 石表面的润湿性,降低油水界面张力,提高原油 采收率。
智能调驱技术的研究
改变岩石润湿性
表面活性剂能够改变岩石的润 湿性,使岩石由亲油性变为亲 水性或由亲水性变为亲油性。
改变岩石润湿性有助于提高油 珠在岩石表面的粘附力或降低 油珠粘附力,使油珠更容易被 水相带走。
选择合适的表面活性剂种类和 浓度,可以实现对岩石润湿性 的有效调控。
表面活性剂产品与测试标准(2)
非离子表面活性剂分类
乳化剂产品一览
产品名称 成分 B165 B22 BL38 BM-18 BM-12 EM-2 单硬脂酸甘油酯,聚氧乙烯(100)硬脂酸酯 聚氧乙烯(22)烷基甲基葡萄糖干倍半硬脂酸酯 丙烯酸共聚物 丙烯酸酯,乙烯基异癸酸酯共聚物 聚氧乙烯(8)二甲基硅氧烷 聚甘油硬脂酸酯,聚甘油油酸酯 乳化剂类型 非离子 非离子 非离子 非离子 非离子 非离子 功能 水包油乳化剂 水包油乳化剂 水包油乳化剂 高分子乳化,增 稠,悬浮剂 硅油包水乳化剂 油包水乳化剂
包油型乳液及膏霜的新型天然乳化剂-"Arlamol"2121,这种失水山梨醇硬脂
酸酯和蔗糖椰油酸酯的混合物的出现是天然及绿色原料应用的巨大进步,它
不含氧化乙烯,具有良好的生物降解性能,且性质非常温和。人体斑贴试验 结果表明,它不会导致皮肤及眼睛的刺激同时证明不具有潜在的致敏性。
"Arlamol"2121是与流行的市场的趋势相适应的一种天然、纯净、非动物性测
二、表活原料之乳化剂系列
--------非离子型
乳化剂概念
乳化剂是乳浊液的稳定剂,是一类乳化作用突出的表面活性剂。分子中同时具有亲水基和亲油 基,它聚集在油/水界面上,可以降低界面张力和减少形成乳状液所需要的能量,从而提高乳 状液的能量。 乳化剂的作用是: 当它分散在分散质的表面时,形成薄膜或双电层,可使分散相带有电荷, 这样就能阻止分散相的小液滴互相凝聚,使形成的乳浊液比较稳定。 乳化剂分类: 上述皆为非离子型表面活性剂
异壬酸异壬酯 c12-15醇苯甲酸酯
酯类
酯类 酯类
极性
极性 极性
HD
C8 GTCC
异构十六烷
椰油醇辛酸酯 三辛酸甘油酯
表面活性剂复习资料
表面活性剂复习资料一、名词解释1.表面活性:因溶质在表面发生吸附(正吸附)而使溶液表面张力降低的性质。
2.表面:把一个相和它本身蒸汽接触的分界面称之。
3.界面:把一相与另一相(结构不同)接触的分界面称之。
4.表面(界面)现象: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。
5.表面张力: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,其单位为mN/m.。
6.表面活性剂:能吸附在表(界)面上,在加入量很少时即可显著改变表(界)面的物理化学性质,从而产生一系列的应用功能.7.吸附:表面活性剂从水内部迁至表面,在表面富集的过程8.表面过剩:其意义是若自1cm2的溶液表面和内部各取一部分,其中溶剂的数目一样多,则表面部分的组分i比内部所多的摩尔数,记为Γi (1)。
9.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,以减少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。
10. 双水相体系;是指某些物质的水溶液在一定条件下自发分离形成的两个互不相溶的水相。
11.表面能小于100mJ/m2的固体称为低表面能固体,聚合物和固态有机物。
12.无机固体和金属的表面能多大于100mJ/m2,称为高表面能固体。
13. 临界胶束浓度;表面活性剂溶液中开始形成胶束的最低浓度称为,简写为cmc)。
14.亲水-亲油平衡值(HLB值);亲水基和疏水基之间在大小和力量上的平衡程度的量度。
15.krafft点:离子型表面活性剂,在温度较低时,表面活性剂的溶解度一般都较小,当达到某一温度时,表面活性剂的溶解度突然增大,这一温度被称为krafft点16.浊点;即一定浓度的非离子表面活性剂溶液在加热过程中,活性剂突然析出使溶液浑浊的温度点。
表面活性剂基础知识详解
表面活性剂基础知识详解1、表面张力分子在液体表面相对高速运动,分子之间存在内聚力,表面分子向本体进行收缩,我们把液体表面任意单位长度的收缩力称为表面张力,单位为N•m-1。
2、表面活性和表面活性剂将能降低溶剂表面张力的性质称为表面活性,而具有表面活性的物质称为表面活性物质。
把能在水溶液中分子发生缔合且形成胶束等缔合体,并具有较高的表面活性,同时还具有润湿﹑乳化﹑起泡﹑洗涤等作用的表面活性物质称为表面活性剂。
3、表面活性剂的分子结构特点表面活性剂是一种具有特殊结构和性质的有机化合物,它们能明显地改变两相间的界面张力或液体(一般为水)的表面张力,具有润湿﹑起泡﹑乳化﹑洗涤等性能。
就结构而言,表面活性剂都有一个共同的特点,即其分子中含有两种不同性质的基团,一端是长链非极性基团,能溶于油而不溶于水,亦即所谓的疏水基团或憎水基,这种憎水基一般都是长链的碳氢化合物,有时也为有机氟﹑有机硅﹑有机磷﹑有机锡链等。
另一端则是水溶性的基团,即亲水基团或亲水基。
亲水基团必须有足够的亲水性,以保证整个表面活性剂能溶于水,并有必要的溶解度。
由于表面活性剂含有亲水基和疏水基,因而它们至少能溶于液相中的某一相。
表面活性剂的这种既亲水又亲油的性质称为两亲性。
4、表面活性剂的类型表面活性剂是一种既有疏水基团又有亲水基团的两亲性分子。
表面活性剂的疏水基团一般是由长链的碳氢构成,如直链烷基C8~C20,支链烷基C8~C20,烷基苯基(烷基碳原子数为8~16)等。
疏水基团的差别主要是在碳氢链的结构变化上,差别较小,而亲水基团的种类则较多,所以表面活性剂的性质除与疏水基团的大小﹑形状有关外,主要还与亲水基团有关。
亲水基团的结构变化较疏水基团大,因而表面活性剂的分类一般以亲水基团的结构为依据。
这种分类是以亲水基团是否是离子型为主,将其分为阴离子型﹑阳离子型﹑非离子型﹑两性离子型和其他特殊类型的表面活性剂。
5、表面活性剂水溶液的特性①表面活性剂在界面上的吸附表面活性剂分子中具有亲油基和亲水基,为两亲分子。
褚泰伟应用化学基础-第三章 表面活性剂应用基础
18
饱和吸附量大小对应用起很大作用:
当表面活性剂饱和吸附量大时,其分子排 列紧密,表面活性剂在溶液表面形成的表面膜 的强度增大。
用这类表面活性剂作为乳化剂形成乳液或 作为起泡剂所形成的泡沫,稳定性都会增加。
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(1) 桨型均质搅拌机
图5.1 桨型均质搅拌机的各种桨板形状
31
(2) 螺旋型均质搅拌机
螺旋型均质搅拌机的结构比较简单,造价低,易操作。适 用于低粘度液体的搅拌及使固体物料溶解时所需要的搅拌。
(3) 涡轮型搅拌机
涡轮型搅拌机和桨型搅拌机相似,只是在涡轮叶片形状 和液体的流动方式上有所不同。涡轮型搅拌机的涡轮叶片形 状的设计比较复杂,如图6.6所示。涡轮型搅拌机的适用范围 广泛,特别是对于气一液物料的搅拌,要求将气相吸入液相 中进行搅拌时,使用涡轮型搅拌机的效果良好。
3
3.1.2 表面活性剂化学结构特征与 分类 表面活性剂由非极性的亲油基团和 亲水的极性基团两部分组成,其亲 油(疏水)基可以是一个或多个, 亲水基也可以是一个或多个。具有 这类化学结构特征的化合物,人们 习惯于按其溶于水所显示的化学特 征来加以分类
4
表面活性剂分类
表面活性剂通常采用按化学结构来分类,分 为离子型和非离子型两大类,离子型中又可分为 阳离子型、阴离子型和两性型表面活性剂。
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制备乳状液的常用装置:
实验室制备乳状液的常用装置为电动搅拌器、小型均质 器、高剪切乳化机。制备乳状液的工业生产设备有六种类型:
其一是简单混和器,包括推进式、窝轮式、桨式和板框式等 搅拌器;
非离子型表面活性剂微乳的基础研究
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表面活性剂
表面活性剂定义: 是指在加入少量时能显著降低表面张力并 改变体系界面状态的物质,具有亲水亲油的性质, 能起乳化、分散、增溶、洗涤、润湿、发泡、保 湿、润滑、杀菌、柔软、拒水、抗静电、防腐蚀 等一系列作用。
表面活性剂与表面张力 1.表面张力 界面:物质相与相的分界面。一般有:液—气、 液—固、液—液、固—气、固—固等五种界面。 由两相组成的系统有一个界面;两相以上的系统 可以是多个界面。 表面:由于人的眼睛通常看不见气相,所以经 常把有气相组成的界面(即液—气、固—气界面) 叫做表面。 表面现象:如清晨草尖上的露珠、落下的雨滴、 水中的油珠、毛细管的虹吸。 表面张力:是作用于液体表面单位长度上使表 面收缩的力(mN/m)。
不同 HLB 值范围的表面活性剂所适用的场合 HLB 值范围 适用的场合 3 ~6 油包水型乳化剂 7 ~9 润湿、渗透 8~15 水包油型乳化剂 13~15 洗涤 15~18 增溶
对于离子型表面活性剂,可根据亲油基碳数 的增减或亲水基种类的变化来控制HLB值;对非 离子型表面活性剂,则可采取亲油基上连接的聚 环氧乙烷链长或羟基数的增减,来任意细微调节 HLB值。
表面活性剂溶解性与温度的关系: (1)临界溶解温度 (一般对离子型表面活性剂而言) 在低温时,表面活性剂一般都很难溶解。 如果增加水溶液的浓度,达到饱和态,饱和了 的表面活性剂便会从水中析出。但是,如果加 热水溶液,达到某一温度时,其溶解度会突然 增大。这个使表面活性剂的溶解度突然增大的 温度点,称之为克拉夫点(Kraft Point),也称 之为临界溶解温度。
乳状液是高度分散的不稳定体系,因为它 有巨大的界面,所以整个体系的能量增大了。为 了提高乳状液的稳定性,其中可采用的一种方法 是加入表面活性剂。因加入表面活性剂,可降低 两相界面的张力,促使乳液稳定。
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表面活性剂基础洗涤产品中常常会用到很多非离子表面活性剂,本文详细介绍了洗涤产品中常用的一些非离子表面活性剂的性能和用途。
在工业及公共设施洗涤剂中,非离子表面活性剂中不少品种是作为主洗涤剂使用的,大部分品种是作为助剂和助洗剂使用的。
(1)脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)性能:AEO 中烷基链长不同,其亲油性不同。
EO 数不同则水溶性不同。
例如,椰油醇的产品可以作洗涤剂,而C18 醇的产品只能作乳化剂、匀染剂。
天然醇比合成醇的产品去污性和乳化性要好,而合成醇的产品相对的水溶性好(奇碳原子的作用)。
加入EO 数越多,产品的水溶性越强。
EO 数在6 以下时的AEO 为油溶性,超过6 即为水溶性产品。
EO 越多,产品的浊点也越低。
①脂肪醇聚氧乙烯(3)醚(AEO3,乳化剂FO 或MOA-3),在25℃时为液态,具有乳化、匀染、渗透等作用。
在液体洗涤剂中可以作为辅助成分使用,或单独用作匀染剂、纺织油剂等。
②脂肪醇聚氧乙烯(5)醚(AEO5,润湿剂JFC),使用C7-C9 的合成醇,EO 数为5。
在常温下为液体,具有很好的润湿和渗透作用。
主要用于纺织印染、造纸等行业,作为匀染剂、渗透剂、润湿剂,工业洗涤的辅助成分。
③脂肪醇聚氧乙烯(7)醚(AEO7,乳化剂MOA-7),使用C12-C16 的椰子油醇,EO 数为7,浅黄色液体。
有良好的润湿性、发泡性、去污力和乳化力。
有较高的去脂能力一抗硬水力。
可广泛用于各种洗涤剂(如金属清洗剂、纤维用洗涤剂)及其他助剂。
④脂肪醇聚氧乙烯(9)醚[AEO(9),平平加9],选用C12-C16 椰子油醇,EO 数为9,是最常用的洗涤剂主成分,具有去污、乳化、去脂、缩绒、润湿作用。
广泛用作主洗涤剂。
尤其适合洗涤合成纤维等非极性基质及其他硬表面。
用于纺织印染工业作脱脂剂、缩绒剂、乳化剂等。
⑤脂肪醇聚氧乙烯(10)醚(AEO-10),使用C12-C18 脂肪醇,EO 数为10。
产品溶于水,具有良好的润湿、乳化、去污、脱脂和耐硬水性能。
可用于洗涤剂工业、纺织工业作洗涤剂、润湿剂、纺织油剂成分及农药乳化剂等。
⑥脂肪醇聚氧乙烯(15)醚(平平加15,AEO-15,OS-15)。
产品具有优良的乳化、分散和去污性能。
主要用作纺织印染业的匀染剂。
也用于工业洗涤剂,如金属加工清洗剂。
还用作化妆品、农药、油墨的乳化剂。
⑦脂肪醇聚氧乙烯(22)醚(AEO-22 匀染剂O):具有优良泡沫、高分散力可防止染色时染料沉淀,也可用作洗涤成分使用。
⑧油醇聚氧乙烯(5,10)醚(油酰醇醚-5 或-10):产品外观为白或微黄液体至蜡状物。
有特殊刺激性气味,EO 越高产品越粘稠。
产品具有乳化力、分散力、去污力等。
用于特殊场合的洗涤剂、乳化剂等。
(2)烷基酚聚氧乙烯醚(TX-10,OP-10,OΠ-10)烷基酚聚氧乙烯醚是以烷基酚为亲油基,与环氧乙烷缩合而成。
其中的亲油基可以是苯酚、甲苯酚、萘酚等,最有使用价值的是壬基酚。
接环氧乙烷的平均数也不同。
以壬基酚为例,接4 个EO 时还不溶于水,加到6-7 个EO 时,产品在室温下完全溶于水,与8-12 个EO 缩合的产品则具有非常优良的润湿性、渗透力和洗涤能力,乳化能力和低泡效果都是该产品的宝贵性能。
EO 缩合到15 以上时,产品则失去渗透力和洗涤能力,只作特殊乳化剂和分散剂使用。
性能:化学稳定性高,耐强酸、强碱,具有很好的的润湿力、渗透力、去污力和较强的乳化力。
另外具有的低泡性、抗静电性、抗硬水性以及良好的配伍性,也是其广泛使用的优良性能。
用途:广泛用于工业及公共设施洗涤剂。
如金属酸洗剂、碱性洗涤剂、金属水基清洗剂、灶具或厨具洗涤剂、纺织工业洗涤剂、匀染剂和各种硬表面清洗剂等。
(3)脂肪酸聚氧乙烯(10)酯(乳化剂SE-10)性能:脂肪酸聚氧乙烯(10)酯的渗透力和去污力不如脂肪醇和烷基酚的产品强,主要作为乳化剂、分散剂、纤维油剂、染色助剂使用。
其化学稳定性也较差,在强酸或强碱条件下易水解,性能显著下降。
产品不溶于水,可分散在水中,起增稠、柔软和润湿作用。
用途:化妆品、鞋油乳化剂,化纤抗静电剂,柔软平滑剂,液体洗涤剂用增稠剂,染色助剂等。
(4)脂肪胺聚氧乙烯醚(匀染剂AN)性能:这类表面活性剂同时具有非离子和阳离子特性,在各种pH 下都可以使用,并表现为非离子(碱性或中性溶液中)或阳离子(在酸性溶液中)特性,具有优良的乳化力、缓蚀性能、防污作用。
用途:在纺织工业中主要用作染色助剂。
也常用在人造丝生产中,不但可以增强纤维丝的强度,还可保持喷丝孔的清洁,防止污垢的沉积。
在石油炼制工业中使用可以抑制酸气对金属设备的腐蚀,提高设备利用率。
在工业洗涤剂中可以作助剂成分。
(5)烷基醇酰胺聚氧乙烷醚性能:烷醇酰胺本身就是一种典型的非离子表面活性剂,具有优良的发泡、稳泡和去污能力。
只是1∶1 型的水溶性较差。
缩合EO 后,提高了产品的洗涤去污能力,强化了稳泡的发泡力,同时具有增溶和增稠的作用。
与其他非离子表面活性剂比较,它的配伍性很好,不但与各种离子型和非离子型表面活性剂相容,与很多无机助剂也有良好的相容性。
钙皂分散力强,生物降解性也好,对皮肤温和、无毒、低刺激。
用途:这是一种新型优良洗涤原料。
可以用于个人卫生制品、洗发香波、硬表面清洗剂、手洗餐具洗涤剂。
在其他制剂中作为发泡剂、稳泡剂、脂肪和醚化油的增溶剂。
(6)嵌段聚氧乙烯-聚氧丙烯醚(PO-EO 共聚物)对于这种表面活性剂,下面可以列举几种具有应用价值的聚醚品种来描述其性能和用途。
①丙二醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚(破乳剂PE)性能:破乳剂PE 有多型号:2010-2090。
随着分子质量的增加,外观从液体到固体,水数值或HLB 值由大到小变化,浊点由低到高变化,性能不同,用途也不同,从破乳剂到乳化剂,消泡剂到洗涤剂有很多品种。
用途:产品主要用作破乳剂、乳化剂和消泡剂。
用在原油脱盐、脱水,配制各种低泡洗涤剂,用作扩散剂等。
工业洗涤剂中消泡同时去污。
液体产品在重垢污斑的洗涤中可以作为去油组分使用。
②丙三醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚(消泡剂PPE)性能:产品为微黄色透明液体,具有良好的消泡性能,无毒性。
低分子量产品具有良好的润湿作用,可作为低泡洗涤成分。
高分子量产品作消泡剂、凝聚剂等。
用途:可以用作味精及医药工业的消泡剂,还可用于配制金属加工用冷却润滑剂,低泡洗涤剂。
③丙三醇聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段式共聚物(GPE 消泡剂)性能:与PPE 的不同在于EO/PO 的排列不同。
环氧丙烷(PO)为起始嵌段环氧乙烷(EO)为末端嵌段物。
在分子量较低而EO 含量相对高时,产品为水溶性,可作为低泡洗涤剂,EO 较低时则具有最好的润湿性。
分子量较高时,可作消泡剂、絮凝剂等。
用途:主要用于味精、医药行业作为消泡剂使用。
也可用于工业洗涤剂,具有低泡沫和高耐碱性。
还可作腐蚀抑止剂、破乳剂、絮凝剂等。
④乙二胺聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段式聚醚性能:以乙二胺为起始物,即合成了四官能团的产物,PO 为起始段,EO 为末端,PO 的总摩尔质量至少在500g/mol 作为亲油基,相对分子质量为550-30000。
其中EO占10%-80%。
四官能团的EO/PO 嵌段共聚物呈碱性,它比双官能团的产物具有更高的热稳定性和化学稳定性。
通过改变EO/PO 嵌段物的位置、数量,可以得到性质差别很大的产物。
它可以作为去污去油力强的洗涤剂,也可以作为高效消泡剂、破乳剂、增稠剂等。
用途:可与各种离子或非离子表面活性剂配伍制成低泡洗涤剂、耐碱润湿剂、增溶性去油剂、低刺激性餐具洗涤剂、破乳剂或乳化剂。
⑤聚硅氧烷聚醚共聚物性能:A、抑泡和消泡作用,是含硅聚醚的一大特点,可以用作消泡剂、抑泡剂,这在工业洗涤和工业生产中是十分有用的。
B、润湿和润滑作用,这是一般表面活性剂不具备的,可以用于需要滑爽、保湿的产品中。
C、乳化和破乳作用,在不同场合选用不同结构的产品进行复配即可。
D、柔软和抗静电作用,这是个洗涤剂和纺织工业生产中都是必要的。
用途:用于洗发香波、沐浴液、硬表面洗涤剂、纺织助剂及油剂等产品中。
(7)烷基醇酰胺烷基醇酰胺是非离子表面活性剂中使用年代久远,品种和数量较多的一大类。
可直接用作工业洗涤剂,或者在洗涤剂中作为增泡剂、稳泡剂、防锈剂、增稠剂、增溶剂来使用。
如下面列举的几种较典型本类表面活性剂。
①椰油脂肪酸单乙醇酰胺(1∶1 型)外观为固体,不溶于水,与其他表面活性剂配伍后可成为透明液体。
它具有稳泡、增粘、润湿、去污和抗硬水能力,生物降解率高达97.3%。
用途:可以用于肥皂粉和洗衣粉中,起去污、抗硬水和稳泡作用。
在工业洗涤剂中可以用作去污、润湿、增稠等成分。
②椰油脂肪酸二乙醇酰胺(1∶1 型和1∶2 型)性能:主要是稳泡和去污。
在液体产品配方中它可以增稠。
另外还具有防锈作用,在个人卫生用品中还可以起到调理、柔顺作用。
1∶2 型产品可以直接作为液体洗净剂,水溶性双1∶1 型好。
用途:在各种洗涤剂中作为泡沫改善剂使用,可以稳泡、发泡。
在液体洗涤剂中,兼有增稠作用;制作乳化产品时作为油性原料的乳化剂。
由于产品还具有抗静电调理作用,适合配制纤维用洗涤调理剂。
在金属洗涤剂中使用可起到防锈作用。
1∶2 型产品可直接用作洗涤剂。
③高碳脂肪酸二乙醇酰胺性能:具有配液体洗涤剂良好的增稠性;加入可增溶的其他表面活性剂时通过配伍可以改进它的相容性。
用途:主要用于液体洗涤剂,起增稠作用,同时还可稳泡,不像酯类增稠剂有消泡作用。
(8)烷基聚葡萄糖苷(烷基多苷APG)性能:烷基多苷是一种非离子表面活性剂,它类似于葡萄糖酯。
由于结构中烷基链长度和葡糖聚合度可以在一定范围内选择,可以得到类似于脂肪醇聚氧乙烯醚系列产品的性能。
烷基多苷的主要特性包括:易生物降解,良好的粘膜相容性、口腔毒性及代谢作用。
成为化妆品、食品和餐洗业的首选原料。
由于它降低表面及界面张力的能力很大,又具有丰富、细腻而稳定的发泡力,较强的去污力,所以特别适用于配制洗涤用品。
它对酸、碱、盐介质都很稳定,同各种表面活性剂配伍性好,更适合工业及公共设施洗涤剂使用。
它还具有杀菌性、提高酶活性等特殊性能。
用途:主要用于碱性、酸性或中性硬表面洗涤剂、奶瓶、啤酒瓶清洗剂,工业洗涤剂,个人卫生洗涤剂,餐具及奶品工业洗涤剂。
(9)多元醇酯类性能:多元醇酯类表面活性剂属于非离子表面活性剂。
由于亲油基很强,亲水基为残余羟基,所以这类产品大都不溶于水或亲水性很差,主要用作油溶性乳化剂,皮肤或纤维的润滑剂。
它们在洗涤剂中主要作为助剂来用。
用途方面现就几个著名品种介绍如下:①乙二醇单硬脂酸酯或双硬脂酸酯、聚乙二醇双硬脂硬脂酸酯:乙二醇的硬脂酸酯或者制成单酯,或者制成双酯,都是白至浅黄色蜡状固体。
具有珍珠光泽,对水溶液体系有增稠作用、调理作用、抗静电作用以及消泡作用。