表面活性剂参考答案

磺酸基数目增加，亲水性大大增加，破坏 了原有的亲水亲油平衡， 去污力显著下降， 所以生产上尽量避免生成。综上所述，烷 基苯磺酸钠的结构以C11－C13的直链烷基， 苯环接在第3、4碳原子上，磺酸基为对位 其洗涤性能最好。 5.液相分子筛提取正构烷烃的基本原理。 答：应用分子筛吸附和脱附的原理，将煤 油中正构烷烃和其它非正构烷烃分离提纯 的方法，称为分子筛提蜡法。分子筛是一 种高效能、高选择性的吸附剂，用于筛分 洗涤剂用烷烃的分子筛有 5A 和 10A 两种， 前者用于分离正构烷烃和杂烃，后者则用 来分离正构烷烃中的极性物。 煤油馏分中， 正构烷烃分子的横向直径小于 4.9Å，而其 它非正构烷烃的分子直径大于 5.6Å，5A 分子筛孔径为 4.9－5.6Å，因此采用 5A 分 子筛可将正构烷烃吸附在分子筛内，而不 被吸附的杂烃排斥在分子筛外。然后通过 脱附，回收被分子筛吸附的正构烷烃，作 为生产烷基苯的原料正构烷烃。利用 10A 分子筛是利用它对极性不同的有机物的吸 附能力不同而进行分离的。10A 分子筛孔 径为 9－10Å， 正构烷烃及杂质都可进入筛 孔内，但大部分杂质，如有机酸、胶质、 氮和硫的化合物以及芳烃等物质的极性均 比正构烷烃强，所以利用 10A 分子筛可选 择地将这些物质吸附在分子筛上，从而达 到进一步分离精制正构烷烃的目的。 6.烷基苯与 SO3 的磺化有何特点？针对这 些特点如何设计或选择磺化反应器？ 答： （1）三氧化硫磺化反应属气液接触非 均相反应。反应主要发生在液体表面或气 体溶解在液体中进行。这样，磺化总的反 应速度是由扩散速度和反应速度决定的。 在大多数情况下，扩散速度是主要控制因 素。 （2） 该磺化反应属强放热、 瞬间反应。 故大部分反应热是在反应的初始阶段放出 的，所以如何控制反应速度，迅速移走反 应热是生产控制的关键。 （3）反应前后粘 度急剧增加。反应体系粘度增加势必给物 料间的传质和传热带来困难，使之局部过 热或过磺化。 同时， 磺酸粘度与温度有关， 温度过低，粘度增加。因此，控制反应温 度不能过低。（4）在反应过程中，副反应 极易发生。以上特点正是我们考虑磺化反 应器的设计和磺化工艺控制的依据。 总之， 磺化反应要求投料比、气体浓度和反应温 度稳定；物料停留时间短；气一液接触效 果好；及时排除反应热。 7.AOS 的合成机理，该类产品的主要优缺 点。 答：α－烯烃与SO3之间的反应属亲电加成 反应，其反应历程符合马尔柯夫尼柯夫规 则，即SO3分子中带正电性的S原子加成到 α －烯烃分子中显负电性的含氢较多的双 键碳原子上，生成末端磺化物。α－烯烃的 磺化首先生成两性离子中间体，两性离子 中间体可以发生正碳离子的转移，消除质 子后，异钩化成烷基键内部双键位置不同 的烯基磺酸；随着正碳离子的转移处于合 适的位置时，两性离子中间体环化，形成 相应的磺内醋， 如β－磺内酯、 γ－磺内酯、 δ－磺内酯等。β－磺内酯因环的张力大， 不稳定，很快便消失，转变为两性离子中 间体，因此β－磺内醋几乎不存在。六元以 上的环因不稳定亦很少存在。主要以五元 环的γ －磺内酯和六元环的 δ－磺内酯的形 式存在。依据上述磺化机理，得到一系列 的磺化产物。用反应式表示如下：
蜡氧化制仲醇：原料为正构烷烃（石蜡） ， 石蜡氧化法制得的主要是仲醇，虽然由仲 醇制得的表面活性剂不如由伯醇制得的产 品性能好，但由于原料便宜，工艺比较简 单，仍然受到一定的重视。④油脂或脂肪 酸加氢还原制醇：所用原料为天然油脂或 合成脂肪酸。 10. 齐格勒法合成醇的基本原理及工艺流 程。 答：齐格勒法合成醇，是在齐格勒法制 α －烯烃基础上，在制得高级烷基铝后，不 交换成高碳烯烃，而直接进行氧化反应， 三烷基铝被氧化成三烷氧基铝化合物，经 水解生成偶碳直链的醇， 称为 Alfol 醇。 反 应过程如下： 齐格勒法 （Ziegle） 合成脂肪醇由以下四个 步骤组成： ①两步法制取三乙基铝。 铝粉、氢气首先在三乙基铝存在下生成二 乙基铝化合物：
Al(C2H5)3 + nC2H4 C2H4R1 Al — C2H4R2 C2H4R3
OR4 Al — OR5 OR6
③氧化反应得到醇化铝。
C2H4R1 Al — C2H4R2 C2H4R3 ＋ 3/2 O2
④醇化铝水解得到醇。
OR4 2Al —OR5 + 3H2SO4 OR6 R4OH Al2(SO4)3 + R5OH R6OH
△ H＝－117.2kJ/mol~－146kJ/mol
产物进一步加氢还原即可得到相应的醇。 其主要反应如下：
RCH2CH2CHO R - CH - CCHCH2OH CH3
第五章 非离子表面活性剂 1.非离子表面活性剂(n-SAA)的结构特点 及分类； 答：非离子表面活性剂就是在水溶液中不 会离解成带电的离子，而是以分子或胶束 状态存在的一类活性物） 。 非离子表面活性 剂的疏水基是由含活泼氢的高碳脂肪醇、 烷基酚、脂肪酸、脂肪胺等提供，其亲水 基是由含能和水形成氢键的醚基、自由羟 基的化合物如环氧乙烷、多元醇、乙醇胺 等提供。由于羟基和醚键的亲水性较弱， 要达到一定的亲水性，一般需要有多个羟 基和醚键。 羟基和醚键越多， 亲水性愈强， 反之，亲水性愈弱。因此，根据疏水基碳 链的长短和结构的差异，以及亲水基的数 目，可人为地控制非离子表面活性剂的性 质与用途。非离子表面活性剂，特别是含 有醚基或酯基的非离子表面活性剂，在水 中的溶解度随温度的升高而降低，开始是 澄清透明的溶液，当加热到一定温度，溶 液就变混浊，溶液开始呈现混浊时的温度 叫做浊点。 非离子表面活性剂的种类繁多， 按亲水基的种类及结构的不同，主要分为 聚氧乙烯型、多元醇型、烷醇酰胺型及聚 醚型等。 2. AEO、OP、Span、Tween、APG、6501 等产品的化学名称及化学结构式； 答： AEO:脂肪醇聚氧乙烯醚 RO(CH2CH2O)n H OP：烷基酚聚氧乙烯醚，
催化剂
新洁尔灭：十二烷基二甲基苄基溴化铵 CH3
C12H23— N— CH2
+ Br
CH3 Velan P.F：十六烷氧基氯化甲基吡啶
+
C16H33OCH2
C17H35CONHCH2
N
＋ N
Cl
Cl
-
-
RCH=CH2 + CO + H2
RCH2CH2CHO + R - CH - CHO CH3
Zelan A （美国杜邦公司产品）
C2H5 C!7H33CONHCH2CH2NH C2H5 + CH3COO -
RCONHCH2CH2CH2 N + CH2COO CH3
CH3
_
最典型的磺酸甜菜碱为：
R CH3 ＋ N CH3 CH2 n SO 3 n=2~3
—
羧酸咪唑啉两性表面活性剂结构通式
二乙基铝与乙烯反应生成三乙基铝： Al(C2H5)3 Al(C2H5)2H + C2H4 用一步法也可合成三乙基铝，但副产物太 多。②链增长反应生成三烷基铝。
Al + 3/2 H2 + 2Al(C2H5)3 3Al(C2H5)2H
在纤维表面形成亲油膜而具有憎水作用， 4.BS－12、 BS－12K 的化学名称及结构式； 由于分子是定向排列的，能显著降低纤维 磺基甜菜碱、羧基咪唑啉、卵磷脂的结构 表面的静摩擦系数。（2）抗静电作用。由 通式。 于阳离子表面活性剂在固体表面形成一层 答：BS-12:N-十二烷基二甲基甜菜碱 CH3 连续的吸附膜，活性的极性基团产生离子 BS-12: N－十二烷基二甲基甜菜碱 C12H23— N＋— CH2COO－ 导电和吸湿导电，起到抗静电作用。在合 CH3 成纤维和其它合成材料的加工和使用中有 BS-12K: 月 桂 酰 胺 丙 基 二 甲 基 甜 菜 碱 广泛的应用。（3）杀菌作用。阳离子表面 活性剂可透过细胞膜与蛋白质作用，并抑 制细菌的呼吸作用和糖解作用，使细菌死 亡。（4）匀染剂。利用阳离子表面活性剂 和阳离子染料在纤维上的竞争吸附，可将 其作为匀染剂，在印染过程中主要作用有 匀染、移染和扩散。（5）其它作用。可作 矿石浮选剂、头发调理剂、沥青乳化剂、 金属防腐剂等。 3.比较胺盐和季铵盐在结构和性能上的差 异。 答： 胺盐微弱碱的盐， 对 PH 值非常敏感， 在碱性条件下，它可生成不溶于水的胺， 且没有带正电荷的活性物；但在酸性条件 下，则可形成溶于水的胺盐。季铵盐属强 碱盐，在酸碱溶液中均能溶解，并离解为 带正电荷的脂肪链阳离子，在溶液界面上 具有很强的吸附力，被广泛用作织物柔软 剂，抗静电剂、杀菌剂、矿石浮选剂等。 4.Spamine A、 新洁尔灭、 Velan P. F、 Zelan A 及 Cationic Aminine 220 的化学名称及 结构式。 答：apamine A：N，N－二乙基－2－油酰 胺基乙二胺乙酸盐
第一章 绪论 1.表面活性剂的结构特点及分类方法。 答：表面活性剂的分子结构包括长链疏水 基团和亲水性离子基团或极性基团两个部 分。由于它的分子中既有亲油基又有亲水 基，所以，也称双亲化合物。表面活性剂 一般按离子的类型分类，即表面活性剂溶 于水时，凡能离解成离子的叫做离子型表 面活性剂，凡不能离解成离子的叫做非离 子型表面活性剂。而离子型表面活性剂按 其在水中生成的表面活性离子种类，又可 分为阴离子、阳离子和两性离子表面活性 剂三大类。此外还有一些特殊类型的表面 活性剂，如元素表面活性剂、高分子表面 活性剂和生物表面活性剂等。 2.请解释表面张力、表面活性剂、临界胶 束浓度、浊点、Krafft 点等概念。 答：表面张力是指垂直通过液体表面上任 一单位长度、与液体面相切的，收缩表面 的力。表面活性剂是指在加入很少量时就 能显著降低溶液的表面张力，改变体系界 面状态，从而产生润湿、乳化、起泡、增 溶等一系列作用，以达到实际应用要求的 物质 。 表面活性剂在水溶液中形成胶团的最低浓 度，称为临界胶团浓度或临界胶束浓度。 浊点（C. P 值） ：非离子表面活性剂的溶解 度随温度升高而降低，溶液由澄清变混浊 时的温度即浊点。临界溶解温度（ krafft 点） ： 离子型表面活性剂的溶解度随温度的 升高而增加，当温度增加到一定值时，溶 液突然由浑浊变澄清，此时所对应的温度 成为离子型表面活性剂的临界溶解温度。 3.表面活性剂有哪些基本作用？请分别作 出解释。 答：1）润湿作用：表面活性剂能够降低界 面张力，使接触角变小，增大液体对固体 表面的润湿的这种作用。2）乳化作用：表 面活性剂能使互不相溶的两种液体形成具 有一定稳定性的乳状液的这种作用。3)分 散作用：表面活性剂能使固体粒子分割成 极细的微粒而分散悬浮在溶液中的这种作 用，叫作分散作用。4）起泡作用：含表面 活性剂的水溶液在搅拌时会产生许多气泡， 由于气体比液体的密度小，液体中的气泡 会很快上升到液面，形成气泡聚集物（即 泡沫） ，而纯水不会产生此种现象，表面活 性剂的这种作用叫发泡作用。 5） 增溶作用： 表面活性剂在溶液中形成胶束后，能使不 溶或微溶于水的有机化合物溶解度显著增 加的这种作用称作表面活性剂的增溶作用。 6）洗涤去污作用：洗涤去污作用实际上是 由于表面活性剂能够吸附在固液界面上， 降低表面张力并在水溶液中形成胶团，从 而产生的润湿、渗透、乳化、分散等各种 作用的综合效果。 第二章 阴离子表面活性剂 1.阴离子表面活性剂的定义及分类。 答：定义：在水中能够离解出具有表面活 性的阴离子的一类表面活性剂叫做阴离子 表面活性剂。阴离子表面活性剂按亲水基 不同可分为：羧酸盐型、磺酸盐型、硫酸 （酯）盐型和磷酸（酯）盐型等。 2.盐析沸煮法生产 RCOONa 的生产工艺 过程。 答：盐析沸煮法生产脂肪酸钠盐的工艺主 要分皂化、盐析、碱析和整理四个步骤： 1) 皂化 在皂化釜中加入油脂和稍过量的 碱液， 用水蒸气加热进行皂化反应得皂胶。 2)盐析 在皂胶中加入食盐或浓盐水，使皂 胶中的水、 甘油和色素„磷脂等杂质分离出 来，获得较纯净的皂胶。废液送甘油回收 装置。3)碱析 在皂胶中加入一定量的碱液， 加热使未完全皂化的油脂皂化，并降低皂 胶中无机盐及其它杂质的含量，进一步析 出甘油，同时进一步净化皂胶。4)整理 调 整碱析后皂胶那水分、脂肪酸及电介质含 量，并最后排出皂胶中的杂质，以获得质 量纯净、合乎规格的皂基。 S 的主要生产工艺路线。 答：烷基苯磺酸钠（ LAS）的主要生产工 艺路线如下：