表面活性剂第二章

在中性溶液中呈非离子表面活性。
阳离子、两性表面活性剂
种类 阳离子 表面活 性剂 两性离 子表面 活性剂 名称 卤化烷基季铵盐 卤化烷基吡啶 卤化烷氧基羟丙基 季铵盐 卤化烷基铵盐 甜菜碱

典型结构式
R N (CH3 )3 X R (C 2 H 5 N ) X
R O CH 2CH(OH)CH 2 N(CH3 )3 X
一方面，把亲水基留在水中，而把憎水基伸向空气 另一方面，让表面活性剂分子的憎水基相互靠在一 起以尽量减少憎水基 和水的接触面积。 这样，前者就可使表面活性剂分子吸附于水面形成定 向排列的单分子膜， 后者就可使表面活性剂分子形成 胶束。 临界胶束浓度 ------------- 指表面活性剂分子或离子在溶 液中开始成胶束的最底浓度。 用符号： cmc （或CMC ）表示
名称 烷基聚氧乙烯醚， （烷基聚乙 二醇醚，脂肪醇聚乙二醇醚） 烷基酚聚氧乙烯醚 聚氧乙烯烷醇酰胺 烷基聚氧乙烯、 聚氧丙烯嵌段 聚合物 脂肪酸聚氧乙烯酯 多羟基表面活性剂， （多羟基 物与脂肪酸酯化物） 烷基多苷 典型结构式 R-O-(CH2CH2O)nH R-C6H4-O-(CH2CH2O)nH RCONH(C2H4O)nH， RCON(C2H4O)n(C2H4O)mH， RCONHC2H4OH RO(C3H6O)m(C2H4O)nH RCOO-(CH2CH2O)nH C11H23COOC6H11O4, (失水山梨醇单月桂酸酯) APG 缩写 AEO APEO FAA FEP
结果：克拉夫特点为各种 离子型表面活性剂的特征 常数，并随烃链的增长而 增加。
温度
临界溶解温度（Krafft温度）
图 2-1
十二醇硫酸钠/水体系在 Krafft 温度附近的相图
非离子型表面活性剂（特别有C2H4O者）：在低温时易 与水混溶，温度升到一 定值后，则其析出、分层，出 现浑浊，这一析出、分层，并发生浑浊对应的温度点称 为该表面活性剂的浊点。 浊点—非离子型表面活性剂溶液由透明变浑浊，和由浑 浊变透明的平均温度 称做浊点。 产生浊点的原因：
溶 液通常呈中性或碱性，故一般情况下，阳离子表面活性剂不能与阴
离子表面活性剂配合使用。
(Ⅲ) 两性离子表面活性剂
这类表面活性剂是指由阴、阳两种离子所组成的表面 活性剂。
即：两性离子表面活性剂的亲水基是由带有正电荷和负电荷的两部分有机地
结合起来而构成的。 因此，它在水中同时带有正负电荷呈两性状态。
在酸性溶液中呈阳离子表面活性，在碱性溶液中呈阴离子表面活性，
常见表面活性剂表示符号：
———————
亲油基
亲水基
O
O O
其它： ——O—— ——O——O—— 如图肥皂——脂肪酸钠的分子结构图
CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2 COONa
2. 分类
离子型表面活性剂——表面活性剂溶于水时，凡能电离生成 离子的叫离子型表面活性剂。
非离子型表面活性剂——表面活性剂溶于离子表面活性剂
仲胺盐 R—N· HCl H CH3 叔胺盐 R—N· HCl CH3
季胺盐型阳离子表面活性剂 CH3
R—N CH3 · Cl CH3
性质：工业上直接利用其表面活性的不多，而是利用其派生的性质。
常用作：纤维柔软剂、抗静电剂、矿物浮选剂、杀菌剂等。 注意：阳离子表面活性剂的水溶液通常呈酸性，阴离子表面活性剂的水
浊点变化规律
（3）电解质的加入一般使浊点降低。 电解质缔合水分能力较强，减少了有机相内的 水分，削弱了水分子与醚氧原子之间的氢键力， 使表面活性剂的聚集性增加，浊点降低。 一般水合阴离子的作用大于水合阳离子；含相 同电荷的离子，水合半径小的比大的更容易降 低浊点。 高氯酸盐、硫氰化钠可增强胶束聚集相的水合 作用，使溶解性增大，浊点升高。
H2O H O H O 2 2 CH3CH2-----CH2 OSO3－ + Na ＋ H2O H2O H2O H2O
羧酸盐型
RCH2－COOM
R－SO3M
硫酸酯盐型 R－OSO3M
阴离子表面活性剂
磺酸盐型
R－C6H5SO3M
磷酸酯盐型 R－OPO3M M——为 Na+ K+ NH4+ 等阳离子
性质：具有良好的渗透、润湿、乳化、分散、增溶、起泡、去 污等作用。是合成洗涤剂的主要成分之一。
（Ⅱ）阳离子型表面活性
这类表面活性剂溶于水后生成离子，其亲水基团为 带 带有正电荷的原子团。 如：
CH3CH2----CH2
H2O H2O CH3 H2 O CH3 H2O H2O 溶于水 N－CH3 Cl CH3CH2----CH2 N＋－CH3 ＋ Cl－ CH3 H2O H O CH3 2 H2 O H 2 O 伯胺盐 R—NH2· HCl CH3
2.2 表面活性剂的性质

表面张力曲线 临界胶束浓度
Critical Micelle Concetration, cmc

临界溶解温度（Krafft点）

非离子表面活性剂的浊点
低聚阳离子活性剂表面张力曲线

表面活性剂——把那些加入少量就能显 著降低表面张力的物质称为表面活性剂
在水溶液中表面活性剂趋于稳定的方法：



R N H 2X

R N(CH3 ) 2 CH 2COO
性质：这类表面活性剂毒性较小，杀菌力强，对皮肤无刺激作用，对环境
污染很小，是将来发展的方向。
（Ⅳ）非离子型表面活性剂
这类表面活性剂溶于水后不解离成离子，因而不带电荷，但同样具有亲 水基和亲油基。 CH3CH2-----CH2 O（CH2CH2O）nH 溶于水 H2O H2O H2O
在一定条件下（温度、离子强度等），表 面活性剂的cmc一定。

三、表面活性剂的溶解性
表面活性剂在水中溶解性的一般规律：在一定温度下，溶解度随着亲油基 的碳链增长而降低。对亲油基链长一定的，则因表面活性剂的类型不同 溶解度也不相同。 离子型表面活性剂：在低温时溶解度小，随着温度升高，溶解度逐渐增大， 但到达某一温度点时，溶解度急剧增加，有一明显突变点，该温度点称 为克拉夫特点（Kraft point) 克拉夫特点（临界溶解温度）— 指表面活性剂的溶解度突然急剧增大对 溶解度 如图所示： C14 C16 C18 应的温度点。
阴离子表面活性剂
种 类 名称 烷基硫酸盐 烷基苯硫酸盐 肥皂 α 烯基磺酸盐 羟基烷基磺酸盐 阴 离 子 表 面 活 性 剂 典型结构式 R1-CH(-R2)-SO3Na R-C6H4-SO3Na， R=C10~13 R-CH2-COONa， R=C10~16 R1-CH2-CH=CH-(CH2)n-SO3Na， R2-CH2-CH(OH)-(CH2)m-SO3Na R1=C8~12，n=1-3；R2=C7~13，n=1-3 脂肪醇硫酸盐 脂肪醇醚硫酸盐， 烷基醚硫酸盐 R-CH2-O-SO3Na， R=C11~17 R1(R2)-CH-CH2-O-(CH2CH2O)nSO3Na， R1=H，n=1-4 α 磺基脂肪酸甲酯 醇醚羧酸盐 壬基酚聚氧乙烯醚 羧酸盐 R-CH-(SO3Na)-COOCH3 R=C14~16 R-O-(CH2CH2O)n-CH2COONa C9H19-C6H4-O-(CH2CH2O)nCH2COONa SES,M ES AEC APEC FAS FES, AES 缩写 SAS LAS AOS
特殊及生物表面活性剂
种类 名称 含氟 活性剂 特殊表面 活性剂 含硅 活性剂 阳离子 阴离子 非离子 阳离子 阴离子 非离子 生物表面 活性剂 糖酯 脂多糖 典型结构式 CF3(CF2)6CONH(CH2)3N+(CH3)3ICF3(CF2)6CF2SO3Na C6F13(CH2CH2O)nH [C18H37N+(CH3)2-Si(C2H5)2-(CH3)2 C18H37N+]2+·2Cl(C2H5)3Si(CH2)nCOOH (CH3)3Si-[O-Si(CH3)2]mCH2(C2H4O)n CH3 鼠李糖酯、海藻糖单酯 脂多糖 Emulsan
常见有：直链烷基 c: 8～20 -c-c-c-c-c 支链烷基 c: 8～16 ＞ 烷基苯基



一般可从石油化工或油脂产品中获得。 亲水基——易溶于水或易被水所润湿的原子团。 常见有：羧基 磺酸基 硫酸酯基 醚基 氨基 羟基 磷酸酯基 -COO- -SO3-OSO3- -O-N
R′ R′′
-OH –OPO3-

典型结构式
Br (CH3 )2 N(R1) (CH2 )n (R1) N(CH3 )2 Br

ROCH2CH（OCH2COONa）CH2-Y-CH2 （OCH2COONa）CHCH2OR R-CH(CH2O(C2H4O)n)-Z-(CH2O(C2H4O)n)CH-R
连接基团-Y-可以是-O-、-OCH2CH2O-、-O(CH2CH2O)2-、 -O(CH2CH2O)3-等亲水性烷氧基链。 连接基团-Z-为-O-Ph-O-基团。
影响浊点的因素
（ 1）对一定疏水基，乙氧基在表面活性剂中的 含量越大，则越易于溶解，浊点越高。
（ 2）在相同乙氧基数下，疏水基中碳原子数越
多，则浊点越低，显示溶解性变小。 如含 6 个乙氧基的癸基、十二烷基、十六烷基 聚 氧 乙 烯 醚 ， 其 浊 点 分 别 为 60℃ 、 40℃ 、 32℃。
表面活性剂在水中的存在方式
（2）胶束的结构


离子表面活性剂胶束具有扩 散双电层结构。内核由疏水 基构成；表面由极性基团、 与极性基团结合的反离子和 水化水共同组成的双电层的 固定层（Stern层）构成。其 表面因分子热运动而变化不 定，如变形虫。在此界面区 域之外，还有一反离子扩散 层，由未与胶束极性基团结 合的其余反离子组成。 纳米反应器