醇类表面活性剂

十六醇6mol环氧乙烷加成物的 cmc 1.0×10-6 mol /L
原因： 1.非离子表面活性剂不电离，不带电荷，没有静电排斥，
易形成胶束； 2.亲水部分体积较大，只有氢键作用，与溶剂的作用力
较弱，易形成胶束。
规律： 疏水基增加，亲水性下降，cmc降低；反之亦反。
2.4 表面张力
1.亲水基的影响 相同加成数时，含量越高，表面张力降低，趋近不变。 相同含量时，EO（环氧乙烷）加成数越低，表面张
非离子表面活性剂
1 非离子表面活性剂概述 2 醇类非离子表面活性剂的性质
1 非离子表面活性剂概述
非离子表面活性剂定义 是指在水溶液中不电离出任何形式的离子，亲水基主
要由具有一定数量的含氧基团(一般为醚基或羟基)构成， 靠与水形成氢键实现溶解的表面活性剂。
也即： 非离子表面活性剂在水溶液中不是解离状态，故不以
疏水基 浊点/℃
月桂胺 98
月桂醇 月桂酸酯
88
32
2.影响非离子型表面活性剂浊点的因素
(2)疏水基碳链的长度 疏水基碳链越长，浊点越低，亲水性越差。
疏水基 浊点/℃
月桂醇 88
十四醇 78
十六醇 74
十八醇 68
2.影响非离子型表面活性剂浊点的因素
(3)亲水基的影响 浊点随环氧乙烷加成数(聚氧乙烯链长)增加而升高。
HLB=E/5 E-加成环氧乙烷的质量分数
2.多元醇型非离子表面活性剂HLB值的计算公式
H L 21 B 0 SA
S-多元醇酯的皂化值:完全皂化1g油脂所需氢氧化钾 的毫克数。皂化值是酯值与酸值的总和。
A-原料脂肪酸的酸值:又称酸价,中和1g天然脂肪中的 游离酸所需消耗氢氧化钾的毫克数。
不同HLB值的表面活性剂应用性能：
• 表面活性剂按极性基团的解离性质分类 • 1、阴离子表面活性剂：硬脂酸，十二烷基
苯磺酸钠
• 2、阳离子表面活性剂：季铵化物 • 3、两性离子表面活性剂：卵磷脂，氨基酸
型，甜菜碱型
• 4、非离子表面活性剂：脂肪酸甘油酯，脂 肪酸山梨坦（司盘），聚山梨酯（吐温）
• 非离子表面活性剂主要是醇类表面活性剂
• （4）糖酯 葡萄糖、蔗糖等均具有多外羟 基,可与月桂酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸等 酯化而得到糖酯。由于糖类具有较多的羟 基,因此,可以酯化成水溶性产品。糖酯大都 无味、无臭。糖酯有较低的临界胶束浓度 (CMC)和较好降低表面张力的能力,其起泡 性较低。糖酯生物降解完全,对人体无毒、 无刺激性,可用作食品和医药用乳化剂。
2.1 HLB值
1. HLB值-亲水亲油平衡值 HLB值显示了表面活性剂分子中亲水的和亲油的两个
相反的基团的大小和力量的平衡，表示表面活性剂亲水 性的大小。
HLB数值从1～40。非离子表面活性剂的HLB值范围 是1～20。HLB值越大，表面活性剂的亲水性越强；反 之亲水性越弱，亲油性越强。
HLB值大多可查表或根据公式计算。但也有一些含有 氧化丙烯、氧化丁烯及含氮、硫原子等的非离子型表面 活性剂的HLB值不能算出，离子型表面活性剂亦不易处 理。因此，对于这类表面活性剂，HLB值必须进行实验 测定或估算。
见下表，表面活性剂在水中的状态及对应的HLB值范 围
使用HLB值应注意以下各点： 1.不同HLB值的表面活性剂具有不同的应用范围 2.不同的被分散或被乳化物质具有不同的HLB值
1.聚乙二醇型非离子表面活性剂 HLB值的计算公式 HLB=亲水基团质量/表面活性剂的质量×100/5
=亲水基的质量/(亲水基质量+亲油基质量)× 100/5 进一步简化为
RCONHCH2CH2OH
RCO N
CH2CH2OH CH2CH2OH
(4)脂肪酸聚氧乙烯酯
RCOO (CH2CH2O)nH
如，油酸酯 R=C17H33， 硬脂酸酯 R=C17H35
(5)聚氧乙烯烷基胺
结构通式
(CH2CH2O)xH RN
(CH2CH2O)yH
(6)多元醇表面活性剂 主要是脂肪酸与多羟基物作用而生成的酯，如 单硬脂酸甘油酯 C17H35COOCH2
• （5）山梨醇酯 山梨醇酯经分子内失水生 成失水山梨醇酯,具有优异的乳化性能和油 剂性能。用作医药、化妆品或食品报导化 剂,合成树脂用润滑剂、防蚀剂、消泡剂,乳 化聚合用稳定剂及亲油性报导化分散剂等 。
1.2 醇类非离子表面活性剂分类
• 1.2.3聚氧乙烯型：这种类型的表面活性剂 又称聚乙二醇型，是环氧乙烷与含有活泼 氢的化合物进行加成反应的产物，属于醚 类；包括高级醇环氧乙烷加成物，烷基酚 环氧乙烷加成物，脂肪酸环氧乙烷加成物 ，高级脂肪酰胺环氧乙烷加成物。
• 聚乙二醇型非离子表面活性剂品种多、产 量大，是非离子中的大类。这类表面活性 剂的亲水性，是靠分子中的氧原子与水中 的氢形成氢键、产生水化物而具有的。聚 乙二醇链有两种状态，在无水状态时为锯 齿型，而在水溶液中主要是曲折型。
• 无水时的状态
水溶液中的状态
• 当它一旦在水中成为曲折型时，亲水性的 氧原子即被置于链的外侧，憎水性的-CH2基位于里面，因而链周围就变得容易与水 结合。此结构虽然很大，但其整体恰似一 个亲水基。因此，聚乙二醇链显示出较大 的亲水性。分子中环氧乙烷的聚合度越大 ，即醚键-O-越多，亲水性越大。
离子形式存在，称之为非离子表面活性剂
1.1 非离子表面活性剂的特性
非离子表面活性剂的特性
1.稳定性高，不易受强电解质无机盐类存在的影响； 2.不易受Mg2+、Ca2+的影响，在硬水中使用性能好； 3.不易受酸碱的影响； 4.与其他表面活性剂的相容性好； 5.在水和有机溶剂中皆有较好的溶解性能； 6.产品大部分为液态和浆态，使用方便； 7.存在浊点，即，随着温度的升高，很多种类的非离
浊点是非离子表面活性剂的一个重要指标，可用来表示 非离子表面活性剂的亲水性的大小。
浊点愈高，愈不易自水中析出，亲水性愈好。非离子表
面活性剂在低于浊点时，在水中才有较大的溶解度。
无水时的状态
水溶液中的状态
2.影响非离子型表面活性剂浊点的因素 (1)疏水基的种类
亲油性越大，浊点越低，亲水性越差。 浊点降低，亲水性降低，水溶性降低。
CHOH
CH2OH
季戊四醇酯
失水山梨醇酯
CH2OH C17H35COOCH2 C CH2OH
CH2OH
O C17H35COOCH2HC CH2
HOHC C CHOH H OH
(7)聚醚型表面活性剂-(聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚)
通式：
HO(CH2CH2O)b(CHCH2O)a(CH2CH2O)cH CH3
亲油 | 亲水
HLB值 0 1 3 6 7 8 10 12 13 15
18 20
| |消泡| — |
石蜡 W/O乳化剂
| 润湿剂 |—增溶剂——| |
|去污|
聚乙二醇
|—— 渗透作用 ———|
| ——— O/W 乳化剂 ————|
2.2 浊点及亲水性
1.浊点的意义
温度升高到一定程度时，非离子表面活性剂就会从溶液 中析出，使原来透明的溶液变浑浊，此时的温度称为非离 子表面活性剂的浊点 。
应用： 新型的优良乳化剂、增溶剂，是目前能应用于静脉注射乳
剂的一种合成的乳化剂。
(8)其它类型表面活性剂（聚醚型）
①高级硫醇聚氧乙烯醚型
RS (CH2CH2O)n H
②冠醚
2 醇类非离子表面活性剂的性质
2.1 HLB值 2.2 浊点及亲水性 2.3 临界胶束浓度 2.4 表面张力 2.5 润湿性 2.6 起泡性和洗涤性
是各种不同分子量的聚氧乙烯(亲水基)与聚氧丙烯
(亲油基)的嵌段共聚物，其中a≥15,(CH2CH2O)b+c含 量
占20%～90%。
本品又称泊洛沙姆(poloxamer)，商品名普郎尼克(Pluronic)。
性质： 淡黄色液体或固体，分子量1000～14000，HLB 0.5～30，
具有乳化、润湿、分散、起泡和消泡等多种优良性能，但增溶 能力较弱。
• （2） 甘油酯 有单酯、双酯、三酯。单甘 油酯HLB低,在水中不会溶解,可形成W/ O型 乳液。高纯度单甘油酯可作食品添加剂和 食品乳化剂。C8～C12的三甘油酯具有耐 氧化、溶解力好、粘度低特点,被用作食品 香料的溶剂和香料保香、增香剂,化妆品用 油剂。
• （3） 新戊基型多元醇脂 由于新戊基多元 醇的立体障碍大的结构,提高了耐热性和润 溶性,同时还有低温流动性,常用于机械油、 引擎油、工业用的各种润滑剂。
(2)烷基酚聚氧乙烯醚
R
O ( CH2CH2O)n H
n=130 R=C10 C18
OP系列，如壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10):
C9H1 9
O ( C H2C H2O)1 0H
(3)聚氧乙烯烷基酰醇胺
RCONH(CH2CH2O)nH
RCO N
(CH2CH2O)xH (CH2CH2O)yH
当x、y、n均为1时，则称为尼诺尔
3.水数
将1.0g非离子表面活性剂溶于30mL二氧六环中，向 得到的溶液中滴加水直到溶液浑浊，这时候所消耗的水 的体积(mL)叫水数。
水数上升，亲水性增强。
2.3 临界胶束浓度
非离子表面活性剂的 CMC（临界胶束浓度） 较低，比 阴离子低1→2个数量级。如
Байду номын сангаас
十六烷基硫酸钠的
cmc 5.8×10-4 mol /L
力越低。
2.疏水基的影响
疏水基种类不同，其溶液的表面张力不同。如
疏水基 异辛基酚 月桂酸
油醇 聚氧丙烯
γ/(mN/m) 29.7
32.0
37.2
45.2
3.温度的影响 通常，温度升高，表面张力下降。
2.5 润湿性
脂肪醇碳数
10
12
14
EO加成数 2.9 8.8 19.1 4.4 11.2 23.5 4.9 13.9 26.4
• 1.2.2多元醇
• 蔗糖酯：HLB（5~13）O/W乳化剂、分散 剂
• 脂肪酸山梨坦（Span） ：W/O乳化剂
• 聚山梨酯（Tween） ：O/W乳化剂
• 包括：由含多个羟基的多元醇与脂肪酸进 行酯化反应而生成的酯类，此外，还包括 由带有NH2或NH基的氨基醇以及带有-CHO基 的糖类与脂肪酸或酯进行反应制得的非离 子表面活性剂。由于它们在性质上很相似 ，故统称之为多元醇型非离子表面活性剂 。除此之外，通常还将多元醇与脂肪酸形 成的酯类再与环氧乙烷加成的产物也归为 此类。
含量/% 0.03 0.05 2.0 0.05 0.09 3.5 0.21 0.4 6.25
疏水性能增强，润湿性降低。 亲水性能增强，润湿性降低。
子表面活性剂变得不溶于水。
正是这些特点决定了非离子型表面活性剂在某些 方面比离子型表面活性剂优越
醇类非离子表面活性剂
第三组 组长：张欣 组员：张欣，刘栋 林文文， 吴远鹏 ， 卢梦哲
1.2 醇类非离子表面活性剂 分类
• 1.2.1脂肪酸甘油酯：单硬脂酸甘油酯；
• HLB （亲油亲水平衡值）为3~4，主要用作 W/O型乳剂辅助乳化剂。
以月桂醇聚氧乙烯醚为例：
n
45
6
7
8
9
10
11
12
浊点/℃ 7.0 31.0 51.6 67.2 79.0 87.8 94.8 100.3 》100
2.影响非离子型表面活性剂浊点的因素
(4)添加剂的影响
向非离子型表面活性剂的溶液中： 添加非极性物质，浊点会升高； 芳香族化合物或极性物质，浊点会下降； 加入NaOH等碱性物质时，会使浊点急剧下降。
1.2 醇类非离子表面活性剂分类
• 1.2.4.聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物（聚醚型表 面活性剂）：能耐受热压灭菌和低温冰冻 ，静脉乳剂的乳化剂
• 主要的是聚乙二醇型和多元醇型两大类。 如：
(1)脂肪醇聚氧乙烯醚
系聚乙二醇与脂肪醇缩合而成的醚。
通式：
RO (CH2CH2O)n H n=130 R=C10 C18
• 按多元醇的种类可分为：
• 甘油脂肪酸酯、季戊四醇脂肪酸酯、山梨 醇脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯、蔗糖 脂肪酸酯、烷基醇酰胺，等。
• （1） 乙二醇酯 根据其酯化度和PEG聚合 度的不同,表面活性和亲水性大小HLB有所 变化,可用于印染用增粘剂,各种乳化剂或香 波用的珠光剂等。PG酯多用作食品添加剂 和糕点起泡剂。
表面活性剂
• 表面活性剂，是指具有固定的亲水亲油基 团，在溶液的表面能定向排列，并能使表 面张力显著下降的物质。表面活性剂的分 子结构具有两亲性：一端为亲水基团，另 一端为憎水基团；亲水基团常为极性的基 团，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及 其盐，也可是羟基、酰胺基、醚键等；而 憎水基团常为非极性烃链，如8个碳原子以 上烃链。表面活性剂分为离子型表面活性 剂和非离子型表面活性剂等。