第4章 表面活性剂

4.2 表面活性剂结构和分类
4.2.2 按疏水基分类 一般规律
② 直链的烃基：较好的洗涤、乳化、分散性能 （正十二烷基苯磺酸钠）
带支链的烃基：较好的润湿与渗透性能 （四聚丙烯苯磺酸钠）
③ 亲水基在亲油基一端：乳化、洗涤性能好 亲水基在亲油基中间：润湿、渗透性能好
4.2 表面活性剂结构和分类
4.2.2 按疏水基分类 一、碳氢基
CH2 8
聚甲基硅氧烷
OH 有机硅表面活性剂
4.2 表面活性剂结构和分类
4.2.2 按疏水基分类 二、聚硅氧烷基（有机硅表面活性剂）
季铵盐含硅表面活性剂的杀菌能力很强，一般配成稀溶液， 就能杀死各种细菌例如革兰氏阴性细菌、葡萄球菌、真菌等。
硅氧烷表面活性剂具有化妆品配方要求的润滑性、光 泽、调理性、耐水性和特殊触感等良好特性，在这一领域具 有很好的应用前景。
4.2.2 按疏水基分类 亲油基的亲油性强弱顺序为：
全氟烃基＞硅氧烷基＞一般碳氢链基 z 直链烷基（C8~C20） 脂肪族烃基＞脂肪基芳烃＞芳烃基＞ z 支链烷基（C8~C20） 带弱亲水基的烃基 z 烷基苯基（烷基为C8~C16） z 烷基萘基（烷基碳原子数在3以上，且烷基数目一般为
两个） z 松香衍生物 z 高分子量聚氧丙烯基 z 长链全氟（或高氟代）烷基 z 全氟聚氧丙烯基（低分子量） z 聚硅氧烷基
磷脂类
4.2 表面活性剂结构和分类
三、两性表面活性剂
CH2-O-OCR1
CH-O-OCR2
CH3
CH2-O-P-O-CH2-CH2-N+-CH3
O
CH3
卵磷脂
4.2 表面活性剂结构和分类
4.2.1 按亲水基团离子性分类
三、两性表面活性剂
两性表面活性剂有洗涤性能，并有杀菌作用 主要用作：杀菌剂、织物后整理剂，也用于婴儿 香波，成人化妆品
CH3
CH3
二、聚硅氧烷基（有机H硅3C 表S面i 活O 性Si剂）O Si O Si CH3
CH3 CH3 CH3
CH3
13
CH2
CH3
CH3
H3C Si O Si O Si CH3
CH2
CH3 CH3 CH3
CH3 H3C Si O
CH3
CH3 Si O H
CH3 Si CH3 CH3
(RC=H－2)(3C-OH-2()C3OC-HOH22-C(CHH2C2CHH2O2O)Y)XH 或 (CH2CH2O)XCHH2
CH3
CH3
. X22-
C 鎓盐型
硫的鎓盐型阳离子活性剂
R1 通式： R2 S X
R3
C12H25 如： H3C S OSO2OCH3
H3C
极稀浓度下便能杀死大肠杆菌、霍乱菌和葡萄球菌
4.2 表面活性剂分类和结构
4.2.1 按亲水基团离子性分类 二、阳离子型表面活性剂
阳离子型表面活性剂主要用作： 杀菌剂、纤维柔软剂、抗静电剂、纤维匀染剂、金属 缓蚀剂、织物柔软剂、头发调理剂、防水剂等。
两性表面活性剂具较小的毒性和较大的杀菌力，在毒性及 杀菌性组合上更优于上述表面活性剂
甜菜碱类和咪唑啉类两性表面活性剂毒性和刺激性小、 杀菌力却较高 季铵类＞1%、十二烷基硫酸钠＞20%、聚氧乙烯醚类＞5%、 吐温类的刺激性很小
4.2 表面活性剂结构和分类
一些表面活性剂的半数致死量LD50（mg/kg小鼠）
阴离子型表面活性剂最主要的用途是制造各类洗涤剂
羧酸盐型 硬脂酸钠 C17H35COONa 皂类洗涤剂 化妆品中作乳化剂
磺酸盐型 十二烷基苯磺酸钠（LAS） CH3 (CH2)x CH CH2 (CH2)y CH3 x+y=6~9
C12H25
SO3Na
洗衣粉
LAS SO3Na
4.2 表面活性剂结构和分类
表面活性剂
4.1 经典的表面活性剂 —概念
4.2 表面活性剂结构和分类
4
4.3 表面活性剂的性能参数
4.4 胶束的形成与类型
4.5 表面活性剂的作用
4.6 表/界面活性聚合物
4.7 表面活性剂—聚合物体系
表面活性剂在各化工行业的分布
洗涤剂 皮革 纺织 矿业 化妆品 食品 金属 造纸 其他
表面活性剂
4.1 经典的表面活性剂 —概念
名称
口服
静脉注射
苯扎氯铵（洁尔灭）
350
30
氯化十六烷基吡啶
200
30
脂肪酸磺酸钠
1600~6500
60~350
蔗糖单脂肪酸酯 吐温20 吐温80
20000 >25000 >25000
56~78 3750 5800
Poloxamer188
15000
7700
聚氧乙烯甲基蓖麻油醚
6640
4.2 表面活性剂结构和分类
碳氟表面活性剂在6个碳原子的时候就有很好的表面活性 8~12个碳原子最佳
高熔点、高耐热稳定性、高化学惰性 疏水又疏油
“三高，二憎”
4.2 表面活性剂结构和分类
三、氟碳基（含氟表面活性剂）
1 高效灭火剂 与普通表面活性剂复配成“轻水”泡沫灭火剂。能在油面 上迅速铺展成膜，提高灭火性能，缩短灭火时间，抗复 燃型好。 2 铬酸雾抑制剂 利用其高化学稳定性，在镀铬池液面上形成致密、稳定 的泡沫层，有效阻止铬酸雾的逸出。 3 防水防油剂 用于既防水又防油的纺织品、纸张及皮革等。
4.2.1 按亲水基团离子性分类 一、阴离子型表面活性剂
阴离子型表面活性剂最主要的用途是制造各类洗涤剂
脂肪醇聚环氧乙烷醚琥珀酸单酯磺酸钠（AESM）
C12H25O(CH2CH2O)3OCCH2CHCOONa SO3Na
脱脂力很弱，常用于与人体皮肤接触的日化领域， 如婴幼儿香波、浴液、洗面奶等
磷酸盐型
名称
结构
羧酸盐 硫酸酯盐
Ｒ－ＣＯＯ－Ｎa＋（Ｋ＋、ＮＨ４＋） Ｒ－ＯＳＯ３－Ｎa＋（Ｋ＋、ＮＨ４＋）
烷基苯磺酸盐 R
SO3Na
磺酸盐 烷基萘磺酸盐
R
SO 3N a
磷酸 磷酸双酯盐 酯盐 磷酸单酯盐
OR OR
P
O
OM
OR
OM
P
O
OM
4.2 表面活性剂结构和分类
4.2.1 按亲水基团离子性分类 一、阴离子型表面活性剂
商品名称
组成
商品名称
组成
Span-20 失水山梨醇 Tween-20 Span-20 +
月桂酸单酯
环氧乙烷
Span-40 失水山梨醇 Tween-40 Span-40 +
棕榈酸单酯
环氧乙烷
Span-60 失水山梨醇 Tween-60 Span-60 +
硬脂酸单酯
环氧乙烷
Span-80 Span-85
壬基酚聚氧乙烯醚，OP
OP-10
4.2 表面活性剂结构和分类
多元醇型非离子表面活性剂
常用品种
(3) 脱水山梨醇脂肪酸酯类（司盘型：Span）
O CH2OOCR 脂肪酸根
HO
OH
OH
该表面活性剂为脂肪酸与山梨醇脱水而环合：
山梨糖醇（单酐、二酐）+ 脂肪酸 →山梨醇脂肪酸酯→失水（司盘）
主要用作医药、食品、化妆品的乳化剂，W/O型乳化剂
4.2 表面活性剂结构和分类
4.2.1 按亲水基团离子性分类
R-O-(CH2CH2O)nH 脂肪醇聚氧乙烯醚
R-(C6H4)-O(C2H4O)nH 烷基酚聚氧乙烯醚
四、非离子表面活性剂
R2N-(C2H4O)nH 聚氧乙烯烷基胺
R-CONH(C2H4O)nH 聚氧乙烯烷基酰胺
R-COOCH2(CHOH)nH 多元醇型
表面活性剂
碳氢基
疏
硅氧烷基 (有机硅 )
水
基 氟碳基
阴 离 子
阳 离 子
两 性
非 离 子
高 分 子
特 种
型
型
型
型
型
离子型(水中能电离)
4.2 表面活性剂结构和分类
4.2.1 按亲水基团离子性分类 一、阴离子型表面活性剂
pH>7: 通常显示负电性 pH<7: 不带电，失活性
类型 阴 离 子 表 面 活 性 剂
4.2 表面活性剂结构和分类
聚氧乙烯型非离子表面活性剂
常用品种
(1)脂肪醇聚氧乙烯醚 （AEO ，苄泽，平平加）
环氧乙烷+ 脂肪醇缩合成醚 R·O·（CH2OCH2）nH
AEO主要用作合成液体洗涤剂，O/W型乳化剂
4.2 表面活性剂结构和分类
聚氧乙烯型非离子表面活性剂
(2)烷基酚聚氧乙烯醚
常用品种
|
CH3 CH3 |
R-N+-CH3Cl- 季胺盐
|
CH3
4.2 表面活性剂结构和分类
4.2.1 按亲水基团离子性分类 其它阳离子表面活性剂
A 杂环类
主要有 咪唑啉 型、吡 啶季铵 盐型等
Baidu Nhomakorabea
4.2 表面活性剂结构和分类
4.2.1 按亲水基团离子性分类
其它阳离子表面活性剂
B 双季铵盐
2+
CH3
CH3
R N CH2CH2 N R
普通烷基链（直链/支链）、烷基苯基、烷基萘基、松香基、 聚氧丙烷基等。一个苯环相当于3～4个 CH2 基
CH3
OH
CH3
CH3
H3C
CH3
烷基苯
H3C
H3C
O
松香基
4.2 表面活性剂结构和分类
4.2.2 按疏水基分类
如果亲油基是含有F或Si、P和B等元素的表面活性剂，
则称为特种表面活性剂 。
CH3
CH3
大多用于洗发剂、护发素和调理香波中。它们能改善 头发的梳理性、光泽和触感。
4.2 表面活性剂结构和分类
4.2.2 按疏水基分类
三、氟碳基（含氟表面活性剂）
F—C键能高
化学稳定性、耐热稳定性能好
氟原子难极化
F—C极性小
CF3(CF2)7COOK
全氟壬酸钾
氟碳链即疏水又疏油 CF3(CF2)7SO3K
全氟辛磺酸钾
4.2 表面活性剂结构和分类
聚氧乙烯型非离子表面活性剂
(4) 聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯类 （吐温型：Tween）
Span + 环氧乙烷 → Tween
O CH2OOCR
常用品种
H(C2H4O)xO
O(C2H4O)yH
O(C2H4O)zH
O/W型乳化剂
4.2 表面活性剂结构和分类
几种Span与Tween的组成
4.2.1 按亲水基团离子性分类 一、阴离子型表面活性剂
阴离子型表面活性剂最主要的用途是制造各类洗涤剂 硫酸盐型 脂肪醇硫酸盐（FAS或AS） ROSO3-M+ 液状洗涤剂，餐具洗涤剂，牙膏、香波 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐（AES） RO（CH2CH2O）nSO3Na (n=2~6) 家用洗涤剂
4.2 表面活性剂结构和分类
几乎没有洗涤作用，日常生活中很少用于洗涤剂。
4.2 表面活性剂结构和分类
4.2.1 按亲水基团离子性分类
酸性溶液中呈阳离子性 碱性溶液中呈阴离子性
两性表面活性剂的等电点
三、两性表面活性剂
R-NHCH2-CH2COOH 氨基酸型
CH3 | R-N+-CH2COO| CH3
N
甜菜碱型
R C N CH2CH2OH 咪唑啉型 CH2COO-
4.2.2 按疏水基分类 一般规律
① C＞8时，表面活性随碳链的增长而提高 C=8～12时（碳链较短），润湿、渗透作用好 C=12～18时（碳链较长），洗涤、乳化分散作用好
烷基磺酸钠：C=14～18，洗涤剂 C<12时，润湿剂
聚氧乙烯醚：渗透剂JFC： C8～C13 乳化剂平平加：C12～C20
4.2 表面活性剂结构和分类
失水山梨醇 油酸单酯
失水山梨醇 油酸三酯
Tween-80
Span-80 + 环氧乙烷
常用品种
4.2 表面活性剂结构和分类
四、非离子表面活性剂 蔗糖脂肪酸酯
食品、化妆品
4.2 表面活性剂结构和分类
表面活性剂杀菌力、毒性、刺激性比较：
一般是阳离子型>阴离子型>非离子型 两性离子表面活性剂的毒性小于阳离子表面活性剂
工业清洗剂
4.2 表面活性剂结构和分类
4.2.1 按亲水基团离子性分类
pH<7: 氨基带正电 pH >7: 氨基不带电，失活
季铵盐在所有pH范围 均带电，保持活性
二、阳离子型表面活性剂
主要为含氮的 有机衍生物
R-NH2·HCl 伯胺盐
CH3 | R-N-HCl
仲胺盐
|
H
CH3 | R-N-HCl
叔胺盐
表面活性剂：能使水的表面张力明显降低的物质。表面
活性剂分子结构不对称，由亲水的极性基和亲油的非
极性基构成。
1930年Freundlich
· 结构：
· 特性：形成胶束，存在临界胶束浓度CMC值
表面活性1：使溶剂表面张力降低的性质。 所涉及的界面主要为气-液、液-液界面
界面活性2：当涉及到一相为固体的界面时,表面活性剂 的作用主要为润湿、分散、乳化作用
表面活性剂
4.2 表面活性剂结构和分类
极性头 亲水基团
8－18C 长链烷基等非极性基团 亲油基团
非极性烃链： 8个碳原子以上烃链 极性基团：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。
• 表面活性剂最重要的特点：头部基团的电性、链长、头部基 团的尺寸。
表面活性剂
4.2 表面活性剂结构和分类
4.2 表面活性剂结构和分类
4.2.2 按疏水基分类 关于碳氢基，聚硅氧烷基（有机硅表面活性 剂），氟碳基（含氟表面活性剂）三类表面活 性剂使用的问题：
碳氢、有机硅、氟碳疏水基降低水表面张力的 最低值分别为：25、20、15 mN/m
上述比较主要集中于表面活性1上，即降低水的表面 张力的能力，但当用于界面活性2，即润湿、分散、 乳化作用时未免是表面能越低越好。