表面活性剂化学第二

2.1 表面活性剂分类
表面活性剂通常采用按化学结构来分类，分 为离子型和非离子型两大类，离子型中又可分为 阳离子型、阴离子型和两性型表面活性剂。 阳离子型
1.离子型
表面活性剂 2.非离子型
阴离子型 两性型
RCOONa 阴离子表面活性剂 阴离子表面活性剂 R-SO3Na
羧酸盐 磺酸盐
R-OSO3Na 硫酸酯盐 R-OPO3Na2 磷酸酯盐
• (2) 容易吸附于一般固体表面。这主要是由于 水介质中的固体表面（固 - 液界面）一般是负 电性，如硅胶、活性炭等，所以正表面活性离 子容易被吸附在固体表面上于是有了某些特殊 用途。
• 3. 非离子表面活性剂 • 与离子表面活性剂相比，非离子表面活性剂 具有以下特性： • (1) 不离解，不受酸、碱、盐影响，耐硬水性 好，稳定性高。 • (2)与其它表面活性剂相容性好。
• (4) 阴离子表面活性剂在水中的溶解度随温度 变化与一般无机盐有些相似，即随温度升高而 增大；但有一个特点，即溶解度随温度的变化 存在明显地转折点，这一点的突变温度称为克 拉夫特点(Krafft Point)。 2、阳离子表面活性剂 阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂相比， 具有以下两个显著特性： • (1) 优异的杀菌性（主要是季胺盐类）。杀菌 能力主要决定于它对细胞的渗透性和对蛋白质 的沉淀能力。
有关表面活性剂领域简介 化学科学部“十一 五”优先发展领域
（1）新的合成策略、概念与方法 （2）化学反应过程、调控及实验与理论 （3）分子聚集体的构筑、有序结构和功能 （4）复杂化学体系理论与计算方法 （5）分析测试原理和检测新技术、新方法 （6）生命体系的化学过程与功能调控 （7）绿色化学与环境化学中的关键科学问题 （8）材料科学中的关键化学问题 （9）能源和资源中的基本化学问题 （10) 化学工程中的关键科学问题
R-NH2· HCl 伯胺盐
CH3 | R-N-HCl | H CH3 | R-N-HCl | CH3 仲胺盐
阳离子表面活性剂
叔胺盐
CH3 | R-N+-CH3Cl| CH3
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季胺盐
R-NHCH2-CH2COOH 氨基 酸型 两性表面活性剂
CH3 | R-N+-CH2COO- 甜菜碱型 | CH3
• 参考书目： • （1）肖进新等，表面活性剂应用原理 • 化工出版社，2003 • （2）赵国玺等，表面活性剂作用原理 • 中国轻工业出版社， 2003 • 考试形式：开卷 • 要求：有目的的学 • 带开拓思维的学
第二章 表面活性剂的结构和性能
表面活性剂的化学结构虽有其共性（两亲结 构），但由于表面活性剂的亲水基有非离子、 阴离子、阳离子以及两性等不同类型，疏水基 也有脂肪基、芳香基、环烷基和直链烃、支链 烃、多链烃等不同种类，故其性质也各有所异。 此外，表面活性剂疏水链的长短，亲水基和疏 水基的比例，分子形状，分子的大小，都影响 表面活性剂的性质。因此，有必要了解表面活 性剂的结构与性能的关系。
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 R2N-(C2H4O)nH 聚氧乙烯烷基胺
非离子表面活性剂
R-CONH(C2H4O)nH 聚氧乙烯烷基酰胺
R-COOCH2(CHOH)3H 多元醇型
2.2 各类表面活性剂特性
1、阴离子型表面活性剂 与其它表面活性剂相比，阴离子表面活性剂一 般具有以下特性： • (1) 一般情况下，与阳离子表面活性剂配伍性 差，易沉降或浑浊，但在某特定条件时也可极 大提高表面活性。 • (2) 抗硬水性能差，对硬水敏感性 RCOO- > ROPO32- > ROSO3- > RSO3-。 • (3) 羧酸盐在酸中易析出自由羧酸，硫酸盐在 酸中可发生自催化作用而迅速分解。
CH2OH O H H H O OH H O R n H OH
• (3)在一般固体表面上不易发生强烈吸附。 • (4)具有高表面活性，其水溶液的 低，cmc小， 胶团聚集较大，增溶作用强。具有良好乳化力 和去污力。 • (5) 不带电，不与蛋白质结合；毒性低，对皮 肤刺激性小。 • (6) 即聚氧乙烯型非离子表面活性剂的物化性 质强烈依赖于温度，存在浊点现象。 • X射线结果表明聚氧乙烯链具有“之”字形和 直角折线形相重叠的结构。
•
CH2 CH2 O
聚氧乙烯的两种结构
CH2 CH2 O CH2 CH2 O CH2 O CH2
•
CH2 O CH 2 CH2 CH2
(a) 锯齿形（无水状态）
CH2 CH2 O O CH 2 O CH2 CH2
CH 2 CH 2 CH 2
O
O
CH2 CH2 O
CH 2 CH2 O
CH2 CH 2 CH 2 CH 2 O O
• 冠醚 • 所谓冠醚型非离子表面活性剂，是以 多个醚键结合成大环为亲水基的表面活 性剂，其性质类似非离子表面活性剂， 但又是具有独特性质的新型表面活性剂。 可依据冠醚环的大小与不同离子半径的 金属离子相结合，形成可溶于有机溶剂 相的络合物的特性，因此常作为相转移 催化剂。根据聚氧化乙烯数的多少可分 为四冠、六冠、八冠等。如：
•
（b）婉曲形 （水溶液中）
•
和离子型表面活性剂相反，聚氧乙烯 链的非离子型表面活性剂一般在温度低 时易溶解于水中成为澄清的溶液，温度 升高到一定程度后(对每一个表面活性剂 不同)，表面活性剂将在水中浑浊、析出、 分层。其产生的原因是非离子表面活性 剂溶于水时，水分子以氢键与聚氧乙烯 醚的氧原子连结，此时水分子的氢原子 连到醚键氧原子的“自由电子对”上。 通过羟基和醚键中的氧原子与水形成氢 键而溶于水，故亲水性不强。
• 冠醚分子结构
O C12H25 O O
n-C12H25 O O R1 N O O O O N R2 N O O O O O O N
O O
R O O
• 烷基糖苷(APG) • APG（Alkyl Polyglycoside）是由糖的半缩 醛羟基和醇羟基在酸性催化剂作用下脱水而生 成的化合物。一般情况下，烷基多苷的聚合度 n在1.1～3的范围，R为C8～C16的烷基。