第三章表面活性剂资料.
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
精细化工工艺
第三章 表面活性剂
3.1 概述
3.2 阴离子表面活性剂
3.3 阳离子表面活性剂 3.4 两性离子表面活性剂 3.5 非离子表面活性剂
精细化工工艺
3.1 概述
一、表面张力 1. 界面： 相与相之间的分界面。 2. 表面： 有一相为气相的界面。 3. 表面张力：作用在液体表面单位长度上使表面 收缩的力。（通常以“σ”表示）
（3）溶液呈中性，不损织物，广泛用作家庭及工业洗涤剂；
（4）分子中含酯键，热稳定性差，在强酸或强碱中易水解。
精细化工工艺
三、磺酸盐型SAA （一）烷基苯磺酸盐（ABS） 1. 工艺路线 ①煤油
分子筛法 尿素络合法
正构烷烃 正构烯烃
烷基化
②石蜡 ③乙烯 ④丙烯
ຫໍສະໝຸດ Baidu
α-烯烃 四聚丙烯
烷 基 苯
磺化剂
烷 基 苯 磺 酸
精细化工工艺
2. 皂类
（2）皂类性质 去污性： ①饱和皂的最佳去污温度为80-90℃ ②不饱和皂的最佳去污温度为20-30℃ ③在硬水中去污性下降（形成难溶的钙 镁盐，使有效-COO-浓度降低。）
精细化工工艺
2. 皂类
（2）皂类性质
起泡性：
①C10-C12饱和皂泡沫粗大，容易生成，但不稳定；
②碳链越长，泡沫越细小持久，但不容易生成；
精细化工工艺
二、硫酸酯盐型SAA
2. 高级醇的制备方法 （1）以天然油脂为原料 RCOOCH2 RCOOCH + CH3OH RCOOCH2 CH2OH RCOOCH3 + CHOH CH2OH
H2
RCH2OH + CH3OH
精细化工工艺
2. 高级醇的制备方法
（2）齐格勒法
Al(C2H5)3 + 3nC2H4
1. 分类： 根据亲水基与亲油基的连接方式不同
直接连接：R-COO- （皂类） 间接连接：R-COO-
精细化工工艺
一、羧酸盐型SAA
2. 皂类 （1）合成反应
RCOOCH2 RCOOCH RCOOCH2 + 3NaOH 3RCOONa + CH2OH CHOH CH2OH
天然油脂： 高级脂肪酸甘油酯（室温下为液体者称 为油，室温下为固态者称为脂）
正构烷烃
HF
烷基苯
正构烯烃
精细化工工艺
二、表面活性剂
5. SAA的分类 油溶性SAA 水溶性SAA 离子型SAA
非离子型SAA
阴离子型 阳离子型 两性离子型
溶解性不同
是否解离
离子类型不同
精细化工工艺
二、表面活性剂
6. 克拉夫特点(krafft点)：使离子型表面活性剂溶解度急剧增大时的 温度。
S C14 C10 C12 C16
③不饱和皂起泡性差，且不持久； ④高分子环烷酸皂泡沫小、持久、易生成。
精细化工工艺
2. 皂类 （3）皂类的生产工艺（传统工艺） 油脂 碱液 皂化釜
加热煮沸
皂化
盐析池
上层：肥皂 下层：甘油
盐析
特点：设备简单，制备容易；但生产周期长。
改进工艺：采用ZnO、石灰作为催化剂，高压水 解油脂后，再与碱中和，提高反应速率。
Al[(CH2CH2)nC2H5]3
Al[O(CH2CH2)nC2H5]3
RC2H4OH + Al2(SO4)3
精细化工工艺
2. 高级醇的制备方法
（3）羰基合成法
H2、CO [Co(CO)4]2
RCH=CH2
RCHCH3 + RCH2CH2CHO H2 RCHCH3 + RCH2CH2CH2OH CH2OH
精细化工工艺
2. 皂类
（4）其他皂类 多羧酸皂、松香皂 （5）适用环境 适合在中性和碱性中使用。（在强酸溶液中，会 游离出-COOH，使有效-COO-浓度下降。）
精细化工工艺
一、羧酸盐型SAA 3. R-与-COO-间接相连的产品
（1）N-酰基氨基羧酸盐：
RCON(CONR2)nCOONa R1
精细化工工艺
3.1 概述
二、表面活性剂
在低浓度时能使液体表面张力急剧下降的物质。 1. 定义： σ
① ①无机盐、酸、碱等 ②短链极性有机物（有机酸、 醇、醛等） ③长链极性有机物（肥皂等）
③
②
c
Surface Active Agent （SAA）
精细化工工艺
二、表面活性剂
2. 结构特点： 具有双亲结构 亲水基：-OH、-SO3H、 -COOH、聚氧 乙烯链等 亲油基： -R 3. 临界胶束浓度（cmc） 表面活性剂分子或离子在溶液中形成胶束的最低浓度。
★当SAA的亲水基相同时，
随着C数的延长，其krafft 点逐渐升高。
T
7. 浊点： 使非离子表面活性剂溶液突然变浑浊的温度。 8.应用：起泡、消泡、乳化、分散、增溶、洗净、润湿、渗透等。
精细化工工艺
3.2 阴离子表面活性剂 根据亲水基不同分为四类：
-COO-、-OSO3-、-SO3-、-OPO3一、羧酸盐型SAA
碱
中和
精细化工工艺
1. 工艺路线
（1）正构烷烃的提取
①尿素络合法： 尿 素 正构烷烃 （四面体）
尿 素 （六方晶格） 尿素
正构烷烃
加热
加合物 纯加合物
②分子筛提蜡法： 选用高选择性的多孔吸附剂，通过吸附、 脱附过程，提纯正构烷烃。
精细化工工艺
1. 工艺路线 （2）烷基苯的制备 氯化法 卤代烃
AlCl3
精细化工工艺
二、表面活性剂
4. HLB值： 表面活性剂的亲水亲油平衡值 规定：通常以石蜡的HLB=0，油酸的HLB=10，油酸钾
的HLB=20，十二烷基磺酸钠的HLB=40为基准，其他
SAA的HLB通过实验直接或间接测知。
◆显然，HLB值越大，则亲水性越强。 ◆亲水性SAA：HLB>10
亲油性SAA：HLB<10
精细化工工艺
二、硫酸酯盐型SAA 3. 硫酸化工艺 （1） SO3的酸化工艺 燃硫法、液态SO3减压、加热发烟硫酸
（2） 氯磺酸的硫酸化工艺
ROH ClSO3H 烷基硫酸盐 （3） 氨基磺酸的硫酸化工艺 中和釜 反应釜 冷却器 脱气锅
精细化工工艺
二、硫酸酯盐型SAA
4. 性质 （1）具有良好的洗净力、乳化力，泡沫丰富，生物降解性好； （2）水溶性和去污力均比肥皂好，在硬水中不产生沉淀；
（2）聚醚羧酸盐
R-(OC2H4)nOCH2COONa
精细化工工艺
二、硫酸酯盐型SAA
1.合成路线
H2SO4 ①ROH + SO3 H2SO4· nSO3 ②ROH +ClSO3H
ROSO3H + NaOH ③ROH +H2NSO3H
ROSO3H ROSO3H+HCl
ROSO3Na + H2O ROSO3NH4
第三章 表面活性剂
3.1 概述
3.2 阴离子表面活性剂
3.3 阳离子表面活性剂 3.4 两性离子表面活性剂 3.5 非离子表面活性剂
精细化工工艺
3.1 概述
一、表面张力 1. 界面： 相与相之间的分界面。 2. 表面： 有一相为气相的界面。 3. 表面张力：作用在液体表面单位长度上使表面 收缩的力。（通常以“σ”表示）
（3）溶液呈中性，不损织物，广泛用作家庭及工业洗涤剂；
（4）分子中含酯键，热稳定性差，在强酸或强碱中易水解。
精细化工工艺
三、磺酸盐型SAA （一）烷基苯磺酸盐（ABS） 1. 工艺路线 ①煤油
分子筛法 尿素络合法
正构烷烃 正构烯烃
烷基化
②石蜡 ③乙烯 ④丙烯
ຫໍສະໝຸດ Baidu
α-烯烃 四聚丙烯
烷 基 苯
磺化剂
烷 基 苯 磺 酸
精细化工工艺
2. 皂类
（2）皂类性质 去污性： ①饱和皂的最佳去污温度为80-90℃ ②不饱和皂的最佳去污温度为20-30℃ ③在硬水中去污性下降（形成难溶的钙 镁盐，使有效-COO-浓度降低。）
精细化工工艺
2. 皂类
（2）皂类性质
起泡性：
①C10-C12饱和皂泡沫粗大，容易生成，但不稳定；
②碳链越长，泡沫越细小持久，但不容易生成；
精细化工工艺
二、硫酸酯盐型SAA
2. 高级醇的制备方法 （1）以天然油脂为原料 RCOOCH2 RCOOCH + CH3OH RCOOCH2 CH2OH RCOOCH3 + CHOH CH2OH
H2
RCH2OH + CH3OH
精细化工工艺
2. 高级醇的制备方法
（2）齐格勒法
Al(C2H5)3 + 3nC2H4
1. 分类： 根据亲水基与亲油基的连接方式不同
直接连接：R-COO- （皂类） 间接连接：R-COO-
精细化工工艺
一、羧酸盐型SAA
2. 皂类 （1）合成反应
RCOOCH2 RCOOCH RCOOCH2 + 3NaOH 3RCOONa + CH2OH CHOH CH2OH
天然油脂： 高级脂肪酸甘油酯（室温下为液体者称 为油，室温下为固态者称为脂）
正构烷烃
HF
烷基苯
正构烯烃
精细化工工艺
二、表面活性剂
5. SAA的分类 油溶性SAA 水溶性SAA 离子型SAA
非离子型SAA
阴离子型 阳离子型 两性离子型
溶解性不同
是否解离
离子类型不同
精细化工工艺
二、表面活性剂
6. 克拉夫特点(krafft点)：使离子型表面活性剂溶解度急剧增大时的 温度。
S C14 C10 C12 C16
③不饱和皂起泡性差，且不持久； ④高分子环烷酸皂泡沫小、持久、易生成。
精细化工工艺
2. 皂类 （3）皂类的生产工艺（传统工艺） 油脂 碱液 皂化釜
加热煮沸
皂化
盐析池
上层：肥皂 下层：甘油
盐析
特点：设备简单，制备容易；但生产周期长。
改进工艺：采用ZnO、石灰作为催化剂，高压水 解油脂后，再与碱中和，提高反应速率。
Al[(CH2CH2)nC2H5]3
Al[O(CH2CH2)nC2H5]3
RC2H4OH + Al2(SO4)3
精细化工工艺
2. 高级醇的制备方法
（3）羰基合成法
H2、CO [Co(CO)4]2
RCH=CH2
RCHCH3 + RCH2CH2CHO H2 RCHCH3 + RCH2CH2CH2OH CH2OH
精细化工工艺
2. 皂类
（4）其他皂类 多羧酸皂、松香皂 （5）适用环境 适合在中性和碱性中使用。（在强酸溶液中，会 游离出-COOH，使有效-COO-浓度下降。）
精细化工工艺
一、羧酸盐型SAA 3. R-与-COO-间接相连的产品
（1）N-酰基氨基羧酸盐：
RCON(CONR2)nCOONa R1
精细化工工艺
3.1 概述
二、表面活性剂
在低浓度时能使液体表面张力急剧下降的物质。 1. 定义： σ
① ①无机盐、酸、碱等 ②短链极性有机物（有机酸、 醇、醛等） ③长链极性有机物（肥皂等）
③
②
c
Surface Active Agent （SAA）
精细化工工艺
二、表面活性剂
2. 结构特点： 具有双亲结构 亲水基：-OH、-SO3H、 -COOH、聚氧 乙烯链等 亲油基： -R 3. 临界胶束浓度（cmc） 表面活性剂分子或离子在溶液中形成胶束的最低浓度。
★当SAA的亲水基相同时，
随着C数的延长，其krafft 点逐渐升高。
T
7. 浊点： 使非离子表面活性剂溶液突然变浑浊的温度。 8.应用：起泡、消泡、乳化、分散、增溶、洗净、润湿、渗透等。
精细化工工艺
3.2 阴离子表面活性剂 根据亲水基不同分为四类：
-COO-、-OSO3-、-SO3-、-OPO3一、羧酸盐型SAA
碱
中和
精细化工工艺
1. 工艺路线
（1）正构烷烃的提取
①尿素络合法： 尿 素 正构烷烃 （四面体）
尿 素 （六方晶格） 尿素
正构烷烃
加热
加合物 纯加合物
②分子筛提蜡法： 选用高选择性的多孔吸附剂，通过吸附、 脱附过程，提纯正构烷烃。
精细化工工艺
1. 工艺路线 （2）烷基苯的制备 氯化法 卤代烃
AlCl3
精细化工工艺
二、表面活性剂
4. HLB值： 表面活性剂的亲水亲油平衡值 规定：通常以石蜡的HLB=0，油酸的HLB=10，油酸钾
的HLB=20，十二烷基磺酸钠的HLB=40为基准，其他
SAA的HLB通过实验直接或间接测知。
◆显然，HLB值越大，则亲水性越强。 ◆亲水性SAA：HLB>10
亲油性SAA：HLB<10
精细化工工艺
二、硫酸酯盐型SAA 3. 硫酸化工艺 （1） SO3的酸化工艺 燃硫法、液态SO3减压、加热发烟硫酸
（2） 氯磺酸的硫酸化工艺
ROH ClSO3H 烷基硫酸盐 （3） 氨基磺酸的硫酸化工艺 中和釜 反应釜 冷却器 脱气锅
精细化工工艺
二、硫酸酯盐型SAA
4. 性质 （1）具有良好的洗净力、乳化力，泡沫丰富，生物降解性好； （2）水溶性和去污力均比肥皂好，在硬水中不产生沉淀；
（2）聚醚羧酸盐
R-(OC2H4)nOCH2COONa
精细化工工艺
二、硫酸酯盐型SAA
1.合成路线
H2SO4 ①ROH + SO3 H2SO4· nSO3 ②ROH +ClSO3H
ROSO3H + NaOH ③ROH +H2NSO3H
ROSO3H ROSO3H+HCl
ROSO3Na + H2O ROSO3NH4