第5章-1表面活性剂总结
表面活性剂化学知识点
表⾯活性剂化学知识点表⾯活性剂化学第⼀讲表⾯活性剂概述1、降低表⾯张⼒为正吸附，溶质在溶液表⾯的浓度⼤于其在溶液本体中的浓度，此溶质为表⾯活性物质。
增加表⾯张⼒为负吸附，溶质在溶液表⾯的浓度⼩于其在溶液本体中的浓度，此溶质为表⾯惰性物质。
2、表⾯张⼒γ：作⽤于单位边界线上的这种⼒称为表⾯张⼒，⽤γ表⽰，单位是N·m -1。
影响纯物质的γ的因素(1) 物质本⾝的性质（极性液体⽐⾮极性液体⼤，固体⽐液体⼤）(2) 与另⼀相物质有关。
纯液体的表⾯张⼒是指与饱和了其本⾝蒸汽的空⽓之间的界⾯张⼒。
(3)与温度有关：⼀般随温度升⾼⽽下降． (4)受压⼒影响较⼩．3、表⾯活性剂的分⼦结构特点 “双亲结构”亲油基：⼀般是由长链烃基构成，以碳氢基团为主亲⽔基：⼀般为带电的离⼦基团和不带电的极性基团疏⽔基的疏⽔性⼤⼩：脂肪烷基＞脂肪烯基＞脂肪烃-芳基＞芳基＞带有弱亲⽔基的烃基。
相同的脂肪烃疏⽔性强弱顺序：烷烃＞环烷烃＞烯烃＞芳⾹烃。
从HLB 值考虑，亲⽔基亲⽔性的⼤⼩排序：－SO4Na 、－SO3Na 、－OPO3Na 、－COONa 、—OH 、—O － 4、离⼦表⾯活性剂（⼀）阴离⼦表⾯活性剂：起表⾯活性作⽤的部分是阴离⼦。
1）⾼级脂肪酸盐：①通式：(RCOO)n-Mn+脂肪酸盐②分类：⼀价⾦属皂(钾、钠皂)；⼆价或多价皂(铅、钙、铝皂)；有机胺皂(三⼄醇胺皂) ③性质：具有良好的乳化能⼒，易被酸及多价盐破坏，电解质使之盐析。
④应⽤：具有⼀定的刺激性，只供外⽤。
2）硫酸化物：①通式：R-OSO3-M+②分类：硫酸化油(硫酸化蓖⿇油称⼟⽿其红油)；⾼级脂肪醇硫酸脂(⼗⼆烷基硫酸钠) 。
③性质：可与⽔混溶，为⽆刺激的去污剂和润湿剂；乳化性很强，稳定、耐酸、钙，易与⼀些⾼分⼦阳离⼦药物发⽣沉淀。
④应⽤：代替肥皂洗涤⽪肤；有⼀定刺激性，主要⽤于外⽤软膏的乳化剂。
有时也⽤于⽚剂等固体制剂的润湿剂或增溶剂。
3）磺酸化物：①通式：R·SO3-M+②分类：脂肪族磺酸化物，如⼆⾟玻珀酸脂磺酸钠；烷基芳基磺酸化物，如⼗⼆烷基苯磺酸钠，常⽤洗涤剂；烷基苯磺酸化物；胆酸盐，如⽜磺胆酸钠。
【表面活性剂-课件】第5章 表面活性剂结构与性能的关系
28
3．HLB与PIT的关系
PIT：相转型温度，phase inversion temperatures
在低温下可以形成O／W型乳状液的非离子 表面活性剂，随着温度升高，其溶解度减 少，HLB值下降，最后到达某一温度而使 乳状液从原来的O／W型转变成W／O型。 这一温度称为相转型温度PIT。
2021/7/18
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5.2.2 亲水基的相对位置和性能的关系
亲水基位置不同对表面活性剂性能有很大的影响。亲水基在分 子末端和在分子中间的，不同浓度区域有不同的表面张力关系。
亲水基在碳氢链端点者，降低表面张力的效率较高但能力却较 低，故在溶液浓度较稀时的表面张力比亲水基在链中间者低，
但在浓度较高时，亲水基在链中间的化合物降低表面张力的能 力则较强。
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优点：一般的表面活性剂，特殊、新型结构的表 面活性剂，都可以采用乳化法测出HLB值，可以得 到可靠的结果。
缺点：实验测量操作复杂、烦琐，时间长、费时。
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2．浊点法、浊数法、相转变温度法
浊点法的原理： 聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂 的HLB值与浊点温度之间有一定的关系，通过测定 浊点可以计算出HLB值。
亲水基的位置：可以位于疏水基链末端，也可在中间任一位置， 可大可小，也可以有几个亲水基。
亲水基的变化多，但相对于疏水基来讲，亲水基的结构对表面 活性剂性能的影响较小。 不同亲水基对表面活性剂性能的影响主要在溶解性、化学稳定 性、生物降解性、安全性、温和性等。
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离子型
阴离子型 阳离子型 两性型
HLB值存在3个缺点：
• ①没有考虑油与水溶液本身性能，对任何体系HLB值是相同的。
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 。
第5章_阳离子表面活性剂[表面活性剂化学-天大]
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RCN
RCN + 2H2
150℃，136大气压 莫尼镍催化加氢
RCH2NH2
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得到的伯胺再与甲酸和甲醛溶液反应得到 二甲基烷基胺：
甲醇溶剂 加热 CH3 CH3 + 2CO2 + 2H2O
RNH2 + 2HCHO + 2HCOOH
R N
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其反应历程如下：
缩合 脱水
RCH2NH2 + HCHO
到一定数值时又随溶液浓度的升高而增加。
十六烷基三甲基氯化铵的表面张力与浓度的关系 [C16H33－N+(CH3)3]•Cl－
溶液浓度（mol/L） 表面张力γ（mN/m）
0.002
69.8
0.005
59.4
0.01
41.3
0.025
38.0
0.04
31.3
0.05
35.0
0.1
35.6
19
(4) 临界胶束浓度
结构通式 [C12H25－N+(CH3)3]•X－ X Cl Br Cl Br [C16H33－N+(CH3)3]•X－
O Cl Cl Cl Cl Cl
商品名称 乳胶防粘剂DT 1231阳离子表面活性剂 纤维柔软剂CTAC 1631阳离子表面活性剂
主要应用 浮选剂、杀菌剂 抗静电剂、杀菌剂 纤维柔软剂 纤维柔软剂、直接 染料固色剂
胺盐型阳离子表面活性剂主要品种及实例
表面活性剂类型 伯胺盐 仲胺盐
叔胺盐
结构通式 RNH2•HCl R1NHR2•HCl
R1NR2(R3)•HCl
实例
C18H37NH2· HCl 十八烷基胺（硬脂胺）盐酸 盐
表面活性剂应用导论第5章阳离子表面活性剂
5.1 阳离子表面活性剂概述
②锍盐化合物
锍盐化合物可溶于水，具有除草、杀灭软体动物、
杀菌和杀真菌等作用，是有效的杀菌剂，而且对皮肤的
刺激小，因此使用性能优于传统的季铵盐化合物。
氧化锍衍生物是锍盐型阳离子表面活性剂中性能十
分优异的品种，它在阴离子洗涤剂和传统的松香皂配方
中均能保持良好的杀菌性。
R1
+
γ(0.01%溶液) 72.3 72.2 71.9 70.9 68.7 67.1 62.4 53.9 43.7 43.2 43.4 43.6
CH3
+ R N CH2
Cl-
CH3
①随着烷基碳链长度的 增加，表面活性剂的表 面张力逐渐下降。
表中： γ-表面张力，mN/m
5.2 阳离子表面活性剂的性质
(3)表面张力 分子结构相同时，表面张力与溶液的浓度有关:
季铵盐分子中所含的主要是吗啉环、 吡啶环、 咪 唑啉环、 哌嗪环、 喹啉环，等。
主要用作：
湿润剂、洗涤剂、杀菌剂、缓蚀剂、纤维柔软剂、 助染色剂、抗静电剂、分散剂、起泡剂，等。
5.3 几种阳离子表面活性剂
(4)含杂环的季铵盐 ①含有吗啉环的季铵盐
+ C16H33 N
O· HCl ·(SO3OCH3)-
Krafft点可以衡量表面活性剂的溶解性能。
5.2 阳离子表面活性剂的性质
(2)Krafft 温度点 ②Krafft点与成盐的配对阴离子的关系
如，配对阴离子对十六烷基吡啶Krafft点的影响：
+ C16H33 N
X-
配对阴离子X
Cl Br I
Krafft点/℃
17 28 45
按照 Cl、Br、I的次序，表 面活性剂的Krafft点温度升高， 由此可知，其溶解性能将按此 顺序依次降低。
第五章 表面活性物质
5.4 表面活性剂的胶束作用
5.4.4 胶束形成热力学
胶束形成过程是自发过程，胶束体系是热力学稳定性体系。
(1) 相分离模型
胶束的形成 ① 非离子型
新相的形成
动态平衡
aN
am
Kp
=
am aNj
VG0 -RT ln KP
=
-RT
ln
am aNj
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5.4.4 胶束形成热力学
每摩尔表面活性剂形成胶束时的自由能变化
种类 A B C
HLB a b c
质量 x y z
5.6.3 HLB值的应用
增溶作用 HLB = 15～18 消泡作用 HLB = 1～3 根据HLB值可推测表活剂的可能用途 可根据HLB值选择合适的表面活性剂
27
第五章 表面活性物质
5.7 不溶物的表面膜
- 不溶性物质 (表活剂如R-COOH) 在水表面形成的单分子膜
n = nα+ nβ 但 nα ≠ cα·Vα，浓度不均匀。
7
5.3.1 表面过剩-吸附
α 相溶质的摩尔数 nα β 相溶质的摩尔数 nβ
界面相中溶质过剩量 ns = n-(nα + nβ)
单位面积的表面上过剩 (吸附量):
= ns
A
A -界面相的截面积
一般气相浓度＜＜液相浓度
nα + nβ ≈ nα
5.3.3 Gibbs吸附公式的应用
考察表面活性剂在界面相中的状态 ♦ 测定表活剂分子在界面上占据的面积
由σ ~ c 曲线 → Г ~ c 曲线
Гm
Гm单分子层饱和吸附量
cc 1
m Km
表面活性剂， Гm 近似看作表面浓度:
《药剂学》——表面活性剂(知识点梳理与总结、思维导图)(供本科期末考和349药学综合考研)
4表面活性剂表面现象与表面张力液体铺展一种液体，另一种液体，分子间相互作用，覆盖，液膜油脂性软膏润湿液体在固体表面，自发铺展，界面现象杨式方程//接触角减小，自由能下降//<90,浸润；=0，完全；>90，不；=180，完全不崩解剂吸附液—气，降表面张力：表面活性剂>普通极性有机物>无机电解质固液：非极性优先吸附影响因素：比表面积、介质、pH、温度、溶质溶解度掩味；增溶促吸收；疗效下降表面活性剂明显下降亲水基：中间润湿强，末端去污强种类阴离子型去污、毒性较大高级脂肪酸盐硬脂酸、油酸、月桂酸碱金属皂可溶，钠钾盐硬脂酸、月桂酸（O/W，HLB15-18，乳膏制备）多价金属不溶，钙镁盐W/O硬脂酸钙，片剂润滑，软膏有机胺O/W，硬脂酸三乙胺硬脂酸盐外用乳膏，固体制剂增溶月桂醇硫酸钠又称十二烷基硫酸钠SDS /SLS，HLB40，润湿，不可用于静注月桂醇硫酸镁润湿，乳化十二烷基富马酸钠磺酸盐牛黄胆酸钠，促吸收阳离子型季铵型，毒性大，苯扎氯铵（洁尔灭）、苯扎溴铵（新洁尔灭）两性离子型磷脂类磷酸基团+季铵碱基——长烃链甘磷、鞘胺醇磷注射用乳化剂，制备脂质微粒球蛋白易溶于水，乳化强合成两性离子表面活性剂氨基酸型、甜菜型非离子型性质稳定、毒性低、溶血作用小增溶、分散、乳化聚乙二醇型（PEG、聚氧乙烯型）聚乙二醇脂肪醇醚/烷基酚醚西土马哥1000、苄泽Brig、乳化剂OP、平平加O—20蓖麻油聚氧乙烯醚（CremophorEL)——紫杉醇增溶O/W聚氧乙烯脂肪酸酯卖泽Myrij聚乙二醇—15—羟基硬脂酸酯（Solutol HS15）——HLB14-16，疏水性药物增溶（维生素K1注射液浓度达5%以上）O/W聚氧乙烯聚氧丙烯共聚物泊洛沙姆Poloxamer,商品名普朗尼克Pluronic两端亲水、中间疏水/乳化、润湿、分散O/W，可静脉注射多元醇型脂肪酸+多元醇脂肪酸山梨坦失水山梨醇脂肪酸酯SpanSpan20、40—— O/WSpan60——W/O聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯聚山梨酯Tweens溶血20>60>40>80O/W高分子表面活性剂降低表面张力弱，渗透性差乳化、分散强PEG嵌段共聚物性质表面张力影响效率——水表面张力降低20mN/m所需要表面活性剂浓度的负对数PC20，PC20升高，效率增大表面老化——取得恒定表面过剩浓度或稳定表面张力的时间与程度电解质、温度等能影响定向排列，从而影响老化形成胶束CMC接近CMC——球、类球>20%——圆柱、六角束状>10CMC——棒、板层（双分子层）CMC测定表面张力法、电导法、光散射法、燃料法、增溶法、荧光探针法影响胶束形成因素表面活性剂分子结构疏水基原子数+，CMC-碳数相同，支疏水基原子个数+，CMC-碳数相同，支链>直链引入极性基团CMC+，越靠近中央CMC+亲水基聚氧乙烯链+，CMC+疏水基相同，离子型>非离子型约100倍种类碳数相同，支链>直链反离子缔合，CMC显著降低电解质离子型CMC显著降低非离子型疏水基盐溶CMC+，盐析CMC-H+浓度pH肥皂类pH-，CMC-强酸性阴离子表面活性剂SDS pH-，CMC-两性离子、聚乙二醇型表面活性剂pH-，CMC+醇大量乙醇CMC-碳原子多长链醇使CMC+温度非离子型温度+，水合作用减弱，CMC-离子型温度+，解离度+，缔合-，CMC+温度对溶解特性影响Kra 点离子型，温度下限对应CMCKra 高，亲油，低亲水昙点聚氧乙烯型氢键断裂、可逆现象泊洛沙姆188、108等常压下观察不到浊点HLB油水综合亲和力，1-40，HLB+，亲水性+亲油性取决于碳氢链长短不含疏水基聚乙二醇HLB20，无亲水基石蜡HLB0HLB=20*亲水基质量/(亲水基质量+亲油基质量）聚乙二醇和多元醇类非离子表面活性剂HLB=（聚乙二醇质量分数+多元醇质量分数）/5离子型HLB=7+亲水基HLB和-疏水基HLB和非离子型有加和性(HLB=HLBa.Wa+HLBb.Wb)/（Wa+Wb）毒性阳>阴>非两性<阳离子型溶血聚山梨酯毒：烷>芳>脂>吐应用增溶［15-18］增溶能力用最大增溶浓度MAC表示，＞MAC变成热力学不稳定体系‖非离子型，吐温，卖泽表面活性剂结构与性质同系物碳氢键⇧，CMC⇩，MAC⇧支链MAC⇩离子型表面活性剂增溶极性有机物，碳氢键接近或大于极性有机物，MAC⇩⇩对烃类与极性有机物，非＞阳＞阴药物结构与性质同系物链长⇧，MAC⇩碳氢数相同，带环化合物，不饱和MAC＞饱和多环化物相对分子量⇧MAC⇩极性大胶束栅栏层增溶，MAC更大添加剂无机盐使CMC⇩，MAC⇧栅栏层致密性⇧，MAC⇩，非离子型影响小添加烃类非极性有机化合物，栅栏层变大，极性有机物MAC⇧添加极性有机物，非极性烃MAC⇧温度离子型，温度⇧，极性与非极性物MAC⇧非离子型，影响与增溶质相关润湿［7-9］非离子型表面活性剂乳化［3-8‖8-18］离子型——外用乳膏两性——口服乳剂非离子型——口服乳剂，部分注射乳助悬与分散形成水化膜，液固表面张力⇩颗粒间斥力⇧增加介质黏度起泡与消泡【1-3】阴——起泡阴合用醇，醇酰胺——起泡稳定消泡HLB1-3去污［13-15］消毒杀菌复配阴阳，阴非，阳非，阴两性离子型—非离子型⇨高表面活性，高浊点，高表面张力，用于洗涤润湿非阴＞非阳以上内容整理于幕布文档。
表面活性剂知识点总结(1)
知识点回顾第1章：绪论1 表面活性剂的定义：指能显著降低水的表面张力的一类物质。
从结构上看均为两亲分子，即同时具有亲水的极性基团和憎水的非极性基团。
亲水基团进入水中，憎水基团企图离开水而指向空气，在界面定向排列。
2 表面活性剂的特征：降低表面张力（能力和效率）；在界面形成定向单层；超过临界浓度后形成胶束；亲水-亲油平衡值（HLB）；一般分子量为300-1000。
3 表面张力、克拉夫点、浊点的定义表面张力：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克拉夫点：离子型表面活性剂在温度较低时溶解度很小，但随温度升高而逐渐增加，当到达某一特定温度时，溶解度急剧陡升，把该温度称为克拉夫点浊点：浊点是非离子表面活性剂均匀胶束溶液发生相分离的温度4 典型表面活性剂的命名、代号与结构式，比如1831,1227，BS12，LAS，SAS，AS，AEO，AES等。
5 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。
按结构组合分为普通型、双子（Gemini）型、Bola型、星型等。
6 表面活性剂绿色化四大要素：原料绿色化（采用无毒无害原料，提高制造过程及产品安全性）、制备工艺绿色化（采用原子经济反应实现制造过程零排放，减少反省步骤缩短制备流程，减少过程排放）、产品性能绿色化（改变分子结构提高安全性能，开发新型温和活性剂）、应用过程绿色化（微乳农药，微乳炼油替代消耗臭氧层物质及非臭氧层有机溶剂的水基清洗剂）。
举例阐述四大要素所代表的实际意义。
7 我国表面活性剂行业的现状与发展方向。
第2章：表面活性剂的作用原理1 表面张力的表达方式（力学和能量角度）和测定方法。
力学：f=2γl能量：dG=γdA测定方法：滴重法（滴体积法）、毛细管上升法、环法、吊片法、最大气泡压力法、滴外形法2 影响表面张力的因素：分子间作用力、温度、压力。
3 临界胶束浓度的测定方法。
第5章阳离子表面活性剂
表5-5 十六烷基三甲基氯化铵的表面张力与浓度的关系
[C16H33－N+(CH3)3]•Cl－
溶液浓度（mol/L） 0.002 0.005 表面张力（mN/m） 69.8 59.4
0.01 41.3
0.025 38.0
0.04 31.3
0.05 35.0
0.1 35.6
5.1.2.4 临界胶束浓度
第5章 阳离子表面活性剂
5.1 阳离子表面活性剂概述 5.2 阳离子表面活性剂的合成 5.3 阳离子表面活性剂的应用
5.1 阳离子表面活性剂概述
. R1
R2 N R4 X R3
• 在水溶液中呈现正电性，形成带正电荷的表面活性离子 • 主要用途:杀菌剂、纤维柔软剂和抗静电剂等 • 与阴离子和非离子表面活性剂相比，使用量相对较少 • 我国阳离子表面活性剂的研发和使用起步较晚，但发展速
表面活性剂类型结构通式实例37nhhcl十八烷基胺硬脂胺盐酸nhhcl双十八烷基胺盐酸盐37nchhclnn二甲基十八胺盐酸盐胺盐型阳离子表面活性剂主要品种及实例季铵盐型阳离子表面活性剂是最为重要的阳离子表面活性剂品种既可溶于酸性溶液又可溶于碱性溶液具有一系列优良的性质而且与其他类型的表面活性剂相容性好结构通式十八烷基二甲基苄基氯化铵缓染剂dc37ch吡啶型咪唑型哌嗪型喹啉型鏻盐化合物该类阳离子表面活性剂具有良好的杀菌性能主要用作乳化剂杀虫剂和杀菌剂等
RN
+ 2CO2
CH3
CH3
加热
RN
+ CH3Cl
CH3 R N CH3 ·Cl
CH3
CH3
+ 2H2O
• 反应历程：
缩合
脱水
RCH2NH2 + HCHO
表面活性剂工作总结
表面活性剂工作总结
表面活性剂是一类具有特殊化学结构的化合物，能够在界面降低表面或界面张力，并且能够改善物质的分散性、乳化性、润湿性和起泡性。
在工业生产和日常生活中，表面活性剂被广泛应用于清洁剂、乳化剂、润滑剂、防锈剂等领域。
在本文中，我们将对表面活性剂的工作原理和应用进行总结。
首先，表面活性剂的工作原理主要是通过分子在界面降低表面或界面张力来实
现的。
当表面活性剂溶解在水中时，分子的疏水部分会朝向水相，而亲水部分会朝向空气相或油相，从而形成分子膜。
这种分子膜能够降低界面的张力，使得液体能够更容易地与固体或气体接触，从而改善物质的分散性和润湿性。
此外，表面活性剂还能够形成微乳液或胶束结构，从而实现乳化和分散功能。
其次，表面活性剂在清洁剂中的应用是其最常见的用途之一。
表面活性剂能够
降低水的表面张力，使得水能够更容易地渗透到污垢表面，并且能够将污垢包裹在胶束结构中，从而实现清洁效果。
此外，表面活性剂还能够起到润滑作用，使得清洁过程更加顺畅和高效。
另外，表面活性剂还在农业、医药、化工等领域有着广泛的应用。
在农业领域，表面活性剂可以作为农药的增效剂，提高农药的渗透性和吸收性，从而提高农药的效果。
在医药领域，表面活性剂可以用于制备药物的乳剂、凝胶等制剂。
在化工领域，表面活性剂可以用于制备润滑剂、防锈剂等产品。
总的来说，表面活性剂在各个领域都有着重要的应用价值，其工作原理主要是
通过降低表面或界面张力来实现的。
随着科技的不断发展和创新，相信表面活性剂在未来会有更广阔的应用前景。
第5章 阳离子表面活性剂
+
CH2CH2 O . HCl . CH3OSO2O
.
_ Cl
. Cl
_
C11H25
+ N
. Cl
_
式中，R是含8~22个碳原子的烷基；R/是低级烷基或苄基
含吡啶环的季铵盐
纤维防水剂、染色助剂和杀菌剂。
CnH 2n+1 + N
. Cl
_
C17H35CONHCH2
+ N
. Cl
_
n=12或16，X为Cl或Br 或 ， 为 或
C2H5 C17H33CONHCH2CH2 N C2H5 + (CH3O)2SO2 C17H33CONHCH2CH2 CH3 N + CH3
NaOH
C2H5
3C17H33COCl + H3PO4
C 2 H5 C17H33CONHCH2CH2 N C2H5
. CH3SO4_
CH3
表面活性剂Sapamine MS 表面活性剂 色必明
方法二：脂肪酸和伯胺直接进行N-酰化反应。
2C17H35COOH
140~170 C , N2 + H2NCH2CH2NHCH2CH2NH2 _ 2H2O
O
CH2
CH O
CH2Cl
O
C17H35CO CONHCH2CH2NHCH2CH2NHCOC17H35
110~120 C
+ _ C17H35CONHCH2CH2NHCH2CH2NHCOC17H35 . Cl CH2 HC O CH2
R1 RX + N R2 R3 R
R1 N R2 R
3
.
_ X
（1）十二烷基三甲基溴化铵 ）
表面活性剂化学第五章阳离子表面活性剂
CH3
C18H37 N CH2
Cl
CH3
（3）杂环型
主要有吗啉环、吡啶环、咪唑环、哌嗪环、 喹啉环等。
P111 表5-2 （4）鎓盐型
包括鏻盐、锍盐、碘盐和鉮盐等。大多具有杀 菌、抑菌性能，可广泛用作杀菌剂。
5.1.2 阳离子表面活性剂的性质 1.溶解性
一般水溶性较好，但随烷基链长度的增加，水 溶性呈下降趋势。P112 表5-3 疏水烷基的个数和链上的取代基对SA的溶解性 也有影响。
5-6 c) 临界胶束浓度
随着烷基碳链的增加，临界胶束浓度降低。表5-7
5.2 阳离子表面活性剂的合成 合成阳离子表面活性剂的主要反应是N-烷基 化反应。叔胺与烷基化试剂作用，生成季铵盐 的反应也叫季胺化反应。 5.2.1烷基季铵盐 烷基季铵盐的合成方法主要有三种。 ① 高级卤代烷与低级叔胺反应
② 高级烷基胺和低级卤代烷反应 ③ 甲醛-甲酸法制得
八胺为主的牛脂胺，可由松香酸制取廉价的松香胺。
(2)脂肪醇法
脂肪醇和氨在380～400℃和12.16～17.23MPa下反应， 可制得伯胺。
ROH + NH3 → RNH2 + H2O 高碳醇与氨在氢气和催化剂存在下，也能发生上述反应， 使用催化剂，可将反应温度和压力降至150℃和10.13Mpa。 伯胺大量用于浮游选矿剂和纤维柔软剂。如C8～C18伯胺， 椰子油、棉子油，牛脂等制得的混合胺以及它们的醋酸盐均 为优良的浮选剂。用作纤维柔软剂的伯胺结构复杂一些，多 为含酰胺键的亚乙基多胺化合物。
2020/3/18
靳有才
R1
X-
R2 N
R4
R3
5.1 阳离子表面活性剂概述
阳离子表面活性剂在水溶液中呈现正电性，形 成携带正电荷的表面活性离子。阳离子SA的亲 水基由带正电荷的基团构成。常称为阳性皂和逆 性肥皂。
第五章--表面活性剂
表面活性剂
5.1 概 述
5.1.1什么是表面活性剂
溶质的浓度对溶剂表面张力的影响有三种：
1）物质的加入会使溶剂表面张力略微升高，属于此类物 质的强电解质有无机盐、酸、碱等；
2）物质的加入会使溶剂的表面张力逐渐下降，如低碳醇、 羧酸等有机化合物； 3）物质少量加入就会使溶剂表面张力急剧下降，但降到 一定程度后，就变得很慢或几乎不下降。
1）高级脂肪醇与环氧乙烷加成物
ROH+ nCH2 CH2 O
NaOH Cat.
R O (CH2CH2O)n H
所用脂肪醇有：月桂醇、十六醇、油醇、鲸蜡醇等
2）烷基酚和环氧乙烷的加成物
R OH + nCH2 CH2 O R O (CH2CH2O)n H
所用烷基酚有：壬基酚、辛基酚、辛基甲酚等
3）脂肪酸与环氧乙烷的加成物
单酯盐 O
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
5.1.3.2 阳离子表面活性剂
这类表面活性剂分为两类： （1）铵盐类表面活性剂，可由高级胺 (C12-18，伯、仲、叔）用盐酸或醋酸处 理而得：
特点：水溶性好，发泡能力强，去污力强；毒性低，对皮肤刺 激性小，有良好的生物降解性和抗微生物能力，优良的抗静电 性和柔软平滑性，与其它表面活性剂相容性好。但是价格较贵。
CH3 R N CH 2 COOCH3
+
5.1.3.4
非离子表面活性剂
亲水基为羟基－OH和醚键－O－
由于亲水性较弱，必须由几个羟基或醚键才能发挥
（1）按工业用途分类：
表面活性剂工作总结
表面活性剂工作总结
表面活性剂是一类能够降低液体表面张力的化学物质，广泛应用于日常生活和
工业生产中。
它们在清洁剂、洗涤剂、化妆品、药品、农药等领域发挥着重要作用。
在工作中，表面活性剂具有以下特点和作用。
首先，表面活性剂能够降低液体的表面张力，使得液体能够更容易地与其他物
质接触和扩散。
这使得表面活性剂在清洁剂和洗涤剂中能够更好地渗透到污垢表面，起到更好的清洁效果。
其次，表面活性剂还能够使液体形成乳液或者泡沫，这使得它们在洗涤和清洁
过程中能够更好地包裹污垢颗粒，并且在洗涤过程中更容易被冲洗掉。
此外，表面活性剂还具有分散、乳化、增稠、抗静电等功能，使得它们在不同
的工业领域中有着广泛的应用。
在工作中，我们需要注意表面活性剂的使用方法和剂量，以免对环境和人体造
成危害。
同时，需要根据不同的应用场景选择合适的表面活性剂类型，以确保其具有最佳的效果。
总的来说，表面活性剂在工作中发挥着重要的作用，它们能够提高清洁剂和洗
涤剂的效果，使得化妆品和药品更容易被吸收，同时也在工业生产中发挥着不可替代的作用。
因此，我们需要充分了解表面活性剂的特性和作用，以确保其安全有效地应用在工作中。
表面活性剂的结构特点及分类
润湿性能
总结词
表面活性剂能够改善液体的润湿性能，使其更好地与固体表面接触。
详细描述
表面活性剂能够降低界面张力，使得液体更好地渗透到固体表面，从而提高润湿效果。
乳化性能
总结词
表面活性剂能够将两种不混溶的液体混合在一起，形成稳定的乳浊液。
详细描述
表面活性剂分子能够吸附在两种液体的界面上，形成稳定的乳化膜，防止液体分离，从而实现乳化效 果。
表面活性剂的应用
工业清洗
用于清洗机械、设备、管道等表面的油污和 杂质。
农药
作为农药的辅助剂，提高农药的附着力和渗 透力，从而提高药效。
化妆品
用于制作洗发水、沐浴露、护肤品等，起到 保湿、滋润、清洁等作用。
油气开采
作为乳化剂和破乳剂，用于提高采油采气效 率。
02
表面活性剂的结构特点
亲水基团
亲水基团是表面活性剂分子中与水分子相互作用的部分，通常为极性基团，如羟基、 羧基、氨基等。
地降低油水界面张力。
疏水基团的性质和数量对表面 活性剂的溶解度、润湿性、乳
化性等性能有重要影响。
连接基团
01
连接基团是连接亲水基团和疏水基团的桥梁，通常为碳链或碳 氧链。
02
连接基团的长度和性质对表面活性剂的性能有重要影响，如降
低表面张力、润湿性、乳化性等。
连接基团的数量和排列方式也会影响表面活性剂的性能。
新型绿色表面活性剂的研究与开发
随着环保意识的提高，新型绿色表面活性剂的研究与开发越来越受到重视。
新型绿色表面活性剂主要包括天然表面活性剂、生物表面活性剂和可降解 表面活性剂等。
这些新型绿色表面活性剂具有低毒或无毒、可生物降解、环境友好等特点， 在化妆品、食品、医药等领域有广泛的应用前景。
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。
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增溶量：100mL已标定的浓度的表面活性剂溶液中，滴加被
增溶物，当达饱和开始析出时的物质的量（mol） 在表面活性剂溶液中，上述四种形式的胶束增溶作用对被增
溶物的增溶量是不相同的，按下列顺序递减：
（4）﹥（2）﹥（1）﹥（3） 1 非极性分子在胶束内的增溶 2 在表面活性剂分子间的增溶 3 在胶束表面的吸附增溶 4 聚氧乙烯基间的增溶
分散体系：热力学不稳定体系 不稳定性：大的相界面和界面能 类似乳状液 界面减少的趋势
分散的质点具有较高的自由能，所以有聚集的倾向。 粒子碰撞加速聚集。粗分散体系尤为明显。 稳定性： 加入可降低界面能的表面活性剂
加入高分子表面活性剂，形成外层亲液层
加入电解质使界面电荷密度增大，如同电荷的加入。
颜料的制作：加入钛酸丁酯
液的影响出发，判断乳状液的类型。该理论1957年由Davies提 出，在乳化剂、油、水一起摇荡时，油相与水相都破裂成液滴 ，最终成为何种乳液取决于两类液滴的聚结速度。
影响乳状液稳定性的因素
（1）表面张力 （2）界面膜的强度 （3）界面电荷 （4）黏度
是热力学上的不稳定体系。为了降低体系的能量，液滴间有 自发并聚的倾向，因此低油-水界面张力有助于体系的稳定。
固-液分散的三个阶段：
粉末润湿 固体粒子团簇破碎和分散 防止再凝聚
破乳剂 气液分离器 气体
加热器
沉液罐 电场
水
水
油罐
乳化和破乳的应用
农药生产、金属加工、沥青乳化 食品 化妆品 医药 原油开采
第三节 增溶作用
或微溶性物质在胶束溶液中的溶解度可显著增加并形成透明
胶体溶液，这种作用即增溶作用。
s / 溶解度
增溶作用： 在水溶液中达到临界胶束浓度后，一些水不溶性
例如：
如：烷基萘磺酸盐、磷酸酯，烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚
（1）矿物的泡沫浮选 （2）金属的防锈与缓蚀 （3）织物的防水防油处理 （4）在农药中的应用 （5）在活性水驱油中的应用 （6）皮革加工中应用 （7）其他：废纸脱墨等
第二节 乳化作用
乳液：一种或多种液体以液珠形式分散在与它不相混溶的液体 中构成的分散体系，乳液的液珠直径一般都大于0．1μ m，属粗 分散体，由于体系呈现乳白色而被称为乳液。 大量的表面活性剂和助表面活性剂的存在使油-水界面张力 降至极低，因此微乳液是热力学上的稳定体系。 组成：分散相、分散介质和表面活性剂（乳化剂）
油 水
水包油型(O/W)
强烈振荡
油包水型(W/O)
乳状液的类型和鉴别 1 水包油 O/W 2 油包水 W/O 3 套圈型
这种类型的乳状液较少见，一 般存在于原油中，套圈型乳状 液的存在给原油的破乳带来了 很大的困难。
如牛奶 如原油
鉴别方法：
稀释法
染料法 电导法 滤纸湿润法
利用乳状液能够与其外相液体混溶的特点，以 水或油性液体稀释乳状液便可以确定其类型。 例如，牛奶能够被水稀释，但不能与植物油混 溶，可见牛奶是O/W型乳液
称为分散作用
分散体系的分类
按分散相粒子的直径的大小分散系可分为粗分散系、胶体分散 系和分子分散系。
类型
粒子直径nm
性质 质点粒子不能透过滤纸、扩 散慢、多相很不稳定 质点能透过滤纸透不过半透 膜、扩散慢、多相或单相不 稳定 质点能透过滤纸和半透膜、 扩散快、单相稳定
实例
粗分散系 胶体分散 系 分子分散 系
原油的w／o型乳状液的破坏以除去水为破乳
物理法 ： 离心法 电沉积法 超声波法 过滤法 化学法：主要通过改变乳液的类型或界面性质，降低 乳液的稳定性使其破乳。破乳剂
顶替作用 湿润作用 絮凝作用 破坏界面膜
破坏界面膜
电化学脱水工艺 乳化液
原油透过岩石窄隙与水混合，又经 过喷油嘴、输油泵的搅拌作用，形成了 W/O乳液。一般含水量在 10％ 以上。 除了静置分离外，还必须添加破 乳剂，并结合高压电场作用来净化原油 ，使其含水量小于 1％。
沾湿现象发生的条件为
γs-g + γl-g - γs-l ≥ 0
大气中的露珠附着在植物的叶子上，雨滴粘附在塑 料雨衣上等，均是粘湿过程。
（2）浸湿 浸湿是指固体浸入液体中的过程，其实质是固-气界面被 固-液界面所代替 浸湿功: 等温、等压条件下，将具有单位表面积的固体可逆
地浸入液体中所作的最大功称为浸湿功，它是液体在固体表
戊醇与水的界面张力很低，却不能形成稳定的乳液；
羧甲基纤维素和羧甲基淀粉的钠盐，不能有效地降低油水界面 张力，却有很强的乳化力，能使油水形成稳定的乳液。 其原因是高分子化合物能吸附于油-水界面上形成结实的界面 膜而阻止了液滴间并聚。 界面膜的强度和密度程度是决定乳状液稳定性的重要因素之一。 使用足量的乳化剂，形成高强度的界面膜。 选择适宜分子结构的乳化剂，通常直链型乳化剂分子在界面 上的排列比带有支链的乳化剂更为紧密，界面膜更加致密，有 利于乳状液的稳定。
增溶作用的方式 （1）非极性分子在胶束内核的增溶 非极性有机物，饱和脂肪烃、环烷烃以及苯。 被增溶的物质完全处于一个非极性环境中， 增溶后胶束体积变大。
（2）在表面活性剂分子间的增溶 分子结构与表面活性剂相似的极性有机化合物，如长链的醇、
胺、脂肪酸和极性燃料等两亲分子
栅栏之间。 增溶后胶束并不变大。
增溶作用的应用
乳液聚合 开采石油 胶片生产
洗涤剂
化妆品香精
第四节 分散与凝聚
油墨、墨水、改字液 感光材料 纳米材料 凝聚作用 分散作用
废水、污水处理
分散剂（dispersant） 絮凝剂（flocculant）
分散作用及分散相
一种或几种物质分散在另一种物质中所形成的系统称为分
散系。
分散系中被分散的物质称为分散相。 分散系中容纳分散相的物质称为分散介质。 一种或几种物质分散在另一种物质中形成分散体系的作用
S≥0
接触角与杨氏方程
接触角：气、液、固三相交界处的气-液界面与固-液界 面夹角。θ=0，完全润湿 接触角的示意图
杨氏方程：
sg-sl=lgcosθ Wa=lg(cos1)
Wi=lgcosθ
Ws=lg(cosθ-1）
θ
=0 0<θ<90 0≤θ<180
类型
铺展 浸湿 沾湿
180
完全不润湿
影响乳状液类型的主要因素
相体积 乳化剂的分子结构和性质 乳化器的材质 两相的聚结速度
乳状液量多的一相为外相？
95%内相体积的乳状液
水相
类型 O/W W/O W/O来自25.98%-74.02%
<25.98% 》74.02
O/W
两相的聚结速度理论
聚结速度理论从组成乳状液的两种液滴的聚结速度对乳状
（3）在胶束表面的吸附增溶
既不溶于水、也不溶于油的小分子极性有机化合物在胶束
表面的增溶，苯二甲酸二甲酯等 吸附于胶束表面区域或是靠近胶束表面分子“栅栏”的区域 完成的。
（4）聚氧乙烯链间的增溶
以聚氧乙烯基为亲水基团的非离子表面活性剂，被增溶物包
藏在胶束外层的聚氧乙烯链中。
被增溶物主要是较易极化的碳氢化合物，如苯、乙苯、苯酚 等短链芳香烃类化合物
>500
泥浆 牛奶 金溶胶 硅酸溶 胶 蔗糖、氯化钠 溶液
1-500
<1
分散体系的分类
分散相 分散介质 体系名称与实例
液
固 气 液 固 气
气
气 液 液 液 固
气溶胶
云雾
烟尘 泡沫
液溶胶
牛奶 石油中的水 溶胶：油漆 涂料 固体泡沫：馒头、泡沫塑料
液
固
固
固
固溶胶
硅凝胶
固体悬浮体：合金
分散体系的稳定性
中性洗涤剂
亲水基位置
位于分子中间时湿润性能比较强 位于分子末端时去污能力比较强
（1）分子结构
亲油基
有分支结构的湿润性和渗透性的较好 去污能力较差
（2）性质
分子量
分子量小的的湿润性和渗透性的较好
分子量大的洗涤、分散、乳化能力较好
较好的润湿剂要有良好的扩散性与渗透性 目前用作润湿剂的主要是阴离子型和非离子型！
C/%
室温下苯在水中的溶解度很小，每100g水只能溶解0.07g苯， 但在10%的油酸钠水溶液中，苯的溶解度达到7g/100g，增加 了100倍，这是通过油酸钠胶束的增溶作用实现的。
名称 增溶 溶解 乳化 被增溶物进入胶束 溶解在溶剂中
不同 单相均匀体系
不连续 不稳定体系
没有两相界面存在。是热力学稳定体系，溶液的其他 物理性质没有明显改变。
表面活性剂的润湿作用主要表现在两方面
（1）在固体表面发生定向吸附
（2）改变液体的润湿能力
1、提高液体的润湿能力（在水中加入表面活性剂降低 表面张力，使水在固体发生铺展）---润湿剂 2、改变固体表面的润湿性质（极性基团吸附在固体表 面，非极性基团朝向气体形成定向排列吸附层，反润 湿作用）---防水剂 荷叶表面
乳状液的不稳定性
（1）分层 （2）变型
如牛奶的分层 O/W-----W/O 或W/O---O/W
（3）破乳
乳状液完全破坏
絮凝 聚结
因素： 电解质、电场、温度
破乳：消除乳状液的稳定化条件，使乳状液发生破坏.
方法：机械法、物理法和化学法。
化学法破乳-改变乳状液的类型或界面性质，使它变得不稳定 而发生破乳等。 例如:蒸汽机冷凝水的o／w型乳状液的破坏以除去油为破乳；
乳液的黏度受乳液内外相的黏度、内相的体积分数、液 珠的粒径及乳化剂的性质等的影响。当内相的相体积分数小 于50％时，乳液的黏度可应用Einstein公式
η=η0(1+2.5Φ)
η，η0， Φ分别为乳液及分散介质的黏度和分散相的体积分 数