【大学课件】表面活性剂P94.ppt

第二章 表面活性剂,http:/,表面活性剂,4 阴离子表面活性剂亲水性基团是阴离子的表面活性剂叫阴离子型表面活性剂。它们在整个表面活性剂生产中占有较大的比重，世界表面活性剂总产量的40%属于这一类。主要有以下类型：,表面活性剂,特性：（1）溶解度随温度的变化存在明显的转折点，即在较低的一段温度范围内溶解度随温度上升非常缓慢，当温度上升到某一定值时溶解度随温度上升而迅速增大，这个温度叫做表面活性剂的克拉夫点（Krafft point)。一般离子型表面活性剂都有Krafft点。（2）一般情况下与阳离子表面活性剂配伍性 差，容易生成沉淀或使溶液变得浑浊，但在一些特定条件下与阳离子表面活性 剂复配可极大地提高表面活性。（3）抗硬水性能差，对硬水的敏感性表现出羧酸盐 磷酸盐硫酸盐 磺酸盐的变化顺序。（4）在疏水链和阴离子头基之间引入短的聚氧乙烯链可极大地改善其耐盐性能。,表面活性剂,（5）在疏水链和阴离子头基之间引入短的聚氧丙烯链可改善其在有机溶剂中的溶解 性，但同时也降低了其生物降解性。（6）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迅速分解，其 他类型阴离子表面活性剂在一般条件下是稳定的。（7）阴离子表面活性剂是家用洗涤剂、工业洗涤剂、干洗剂和润湿剂的重要成分。,表面活性剂,4.1 羧酸盐表面活性剂代表：硬脂酸钠（十八酸钠）溶液呈碱性，主要用于制皂类洗涤剂，在化妆品中也可用作乳化剂。制备方法：水解法和中和法工业生产流程：皂化、盐析、碱析、整理、调和。,表面活性剂,4.2 磺酸盐表面活性剂4.2.1概述结构上由连接基团苯环、非极性亲油基团和离子性的亲水磺酸盐基团基团构成。黄色油状体，经纯化可以形成六角形或斜方形薄片状结晶，具有微毒性；对水硬度较敏感；不易氧化；起泡力强，去污力高，烷基苯磺酸钠易与各种助剂复配，成本较低，合成工艺成熟，应用领域广泛，是非常出色的表面活性剂。烷基苯磺酸钠对颗粒污垢，蛋白污垢和油性污垢有显着的去污效果，对天然纤维上颗粒污垢的洗涤作用尤佳，去污力随洗涤温度的升高而增强，对蛋白污垢的作用高于非离子表面活性剂，且泡沫丰富。,表面活性剂,缺点：耐硬水较差：去污性能可随水的硬度而降低，因此以其为主活性剂的洗涤剂必须与适量整合 剂配用。脱脂力较强：手洗时对皮肤有一定的刺激性，洗后衣服手感较差，宜用阳离子表面活性剂作柔软剂漂洗。为了获得更好的综合洗涤效果，LAS常与AEO等非离子表面活性剂复配使用。通常工业上生产的以及人们使用的烷基苯磺酸钠并不是单一的组分，因为：原料的合成工艺不同，使得烷基取代基的链长以及所含支链的情况不同。磺酸基和烷基链相连的位置不同。磺酸基进入苯环的个数不同，例如多磺化。,表面活性剂,烷基苯磺酸钠类表面活性剂主要有两类产品：（1）烷基上带有分支，用ABS表示，这类表面活性剂不易生物降解，环境污染较为严重，目前很多品种已被禁止使用和生产。（2）直链烷基苯磺酸盐，用LAS表示。我国目前基本上生产和使用的都是直链烷基苯磺酸盐。LAS溶于水后呈中性，对水的硬度较敏感，对酸碱水解的稳定性好，不易氧化。表面活性作用表现为起泡能力强、去污能力高，易与各种助剂复配，兼容性好，且成本较低，合成工艺成熟，因此应用领域广泛。,表面活性剂,4.2.2 合成方法合成路线：烷基苯磺酸钠的生产路线有多种，如下图所示。,烷基苯磺酸钠生产工艺路线,表面活性剂,（1）烷基苯的合成 烷基苯的四条原料路线中以煤油路线应用最多。煤油来源方便，成本较低，工艺成熟，产品质量也好。正构烷烃获得方法天然煤油中正构烷烃仅占30左右，将其提取出来的方法有两种：尿素络合法和分子筛提蜡法。尿素络合法：尿素络合法是利用尿素能和直链烷烃及其衍生物形成结晶络合物的特性而将正构烷与支链异构物分离的方法。分子筛提蜡法：应用分子筛吸附和脱附的原理，将煤油馏分中的正构烷烃与其它非正构烷烃分离提纯的方法称为分子筛提蜡。分子筛是一种高效能高选择性的超微孔型吸附剂。它能选择性地吸附小于分子筛空穴直径的物质。,表面活性剂,烷基苯制备方法氯化法：卤代烃为烷基化试剂，此法是将正构烷烃用氯气进行氯化，生成氯代烷。氯代烷在催化剂三氯化铝存在下与苯发生烷基化反应而制得烷基苯。脱氢法：烯烃为烷基化试剂，此法是美国环球油品公司（UOP）开发并于1970年实现工业化的一种生产洗涤剂烷基苯的方法。由于其生产的烷基苯内在质量比氯化法好，又不存在使用氯气和副产盐酸的处理与利用问题，因此在许多国家被推广。反应历程为亲电反应；常用催化剂为B酸（如硫酸）和L酸（如三氯化铝）；影响因素有原料配比、温度、压力和催化剂用量等。,加氢精制,分子筛脱腊,烷基脱氢,烷基化,精馏,精制油,正构烷烃,单烯烃,烷烃化物,氢气,煤油,脱腊油,循环烷烃,烷基苯,重烷基化 物,HF 苯,回收苯,脱氢法生产烷基苯流程简图,表面活性剂,（2）磺化磺化试剂有硫酸、发烟硫酸、三氧化硫、氯磺酸、氨基磺酸和亚硫酸盐等。反应原理：磺化剂的影响三氧化硫作磺化剂时，反应几乎是定量进行，反应过程中不生成水，不产生废酸，磺化能力强，反应速率快，产品的质量好。但由于放热集中，因此常将三氧化硫用空气稀释到浓度为3-5%后使用。以硫酸作磺化剂时，磺化反应可逆，且有水生成；在实际生产中常常使用高于理论量的磺化剂。,表面活性剂,表面活性剂,温度的影响温度对磺化反应有双重影响。温度低影响反应速率，但可避免副反应的发生，有利于反应的正向进行；提高温度能降低反应物的黏度，提高反应速度，但太高会引起副反应的发生及多磺化物、砜及树脂物的生成。温度也影响磺基进入芳环的位置和异构体的生成比例。在苯环上有供电基时，低温有利于磺酸基进入邻位，高温有利于磺酸基进入对位或有利于磺酸基进入更稳定的间位。一般情况下，用发烟硫酸作磺化剂时，精烷基苯磺化温度宜控制在35-40，粗烷基苯则为45-50。用三氧化硫作磺化时，适宜的反应温度为30-50。,表面活性剂,反应时间烷基苯磺化时间越长，反应越完全。但是烷基苯磺化反应速度比较快，在一般的磺化条件下，用发烟硫酸磺化3-5min，烷基苯的磺化率可达95%以上。延长磺化时间，对转化率的影响不显著，反而会增加副反应，产品颜色变深，中和时不皂物的含量增高。为了使磺化后未反应的烷基苯继续磺化，在实际生产上，往往将磺化物放置一段时间，工业上称之为老化。在老化时间内，不加入任何反应物，仅在缓和的条件下使未反应物继续反应。,表面活性剂,烷基苯三氧化硫磺化工艺过程示意图,表面活性剂,主要反应条件（1）三氧化硫体积分数为5.25.6；（2）三氧化硫与被磺化物摩尔比为（1.0 1.03）:1；（3）磺化温度3553；（4）三氧化硫停留时间小于0.2s；（5）磺化收率95；（6）老化、水解收率98。,表面活性剂,（3）分酸原理：利用硫酸比烷基苯磺酸更易溶于水的性质，通过向磺化产物中加入少量水来降低硫酸和烷基苯磺酸的互溶性并借助它们之间的密度差来进行分离。分酸效果的好坏，与磺化产物中硫酸的浓度有关；实践证明，当硫酸含量为76-78%时，烷基苯磺酸和硫酸的互溶度最小。分酸的温度对烷基苯磺酸与硫酸之间的密度差有一定的影响。温度升高时，两者的密度差增大。随着温度的升高，磺酸相与硫酸相的密度差逐渐增大。但温度太高时，会导致烷基苯磺酸的再磺化，并使烷基磺酸的产品色泽加深。因此，分酸过程较为适宜的温度为40-60。此时，所分出的烷基苯磺酸的中和值为每克产品消耗氢氧化钠160-170mg，而分出的废酸中和值为每克消耗氢氧化钠620-638mg，硫酸的含量为76-78%，分离效果比较理想。,表面活性剂,（4）中和 将烷基苯磺酸转化为烷基苯磺酸钠的过程，可采用间歇法、半连续法或连续法的工艺流程。中和部分含如下两个反应：烷基苯磺酸与碱中和的反应与一般的酸碱中和反应有所不同，它是一个复杂的胶体化学反应。,表面活性剂,中和产物，工业上俗称单体，它是由烷基苯磺酸钠(称为活性物或有效物)、无机盐(如芒硝、氯化钠等)、不皂化物和大量水组成。单体中除水以外的物质含量称为总固体。为了获得良好的中和效果和性能良好的高质量产品，在中和时应特别注意选择适宜的工艺条件。碱的浓度中和时碱的浓度过高，会由于强电解质的凝结作用而使表面活性剂单体由隐凝结剧变为显凝结，从而形成米粒状沉淀，这种现象叫做“结瘤现象”。避免这种情况发生的最主要方法是选择适当的碱浓度。,表面活性剂,中和温度中和温度对体系的黏度和流动性均有影响。在一定的温度范围内，溶液黏度随温度的升高而下降；但超过某一温度后，又随温度的升高而升高，即存在一个最佳值。实践表明中和温度一般应控制在40-50为好。无机盐,表面活性剂,4.2.3 结构与性能的关系（1）溶解性对于直链烷基苯磺酸钠，烷基取代基的碳原子数越少，烷基链越短，疏水性越差，在室温下越容易溶解在水中。反之，碳原子数越多，烷基链越长，疏水性越强，越难溶解。（2）表面张力随着直链烷基苯磺酸钠烷基碳原子数的增加，表面张力值呈下降趋势。这里所指的表面张力是表面活性剂浓度高于CMC时溶液的表面张力。（3）润湿性能随着直链烷基苯磺酸钠烷基碳原子数的增加，表面活性剂的润湿力呈下降趋势。,表面活性剂,（4）起泡能力随着直链烷基苯磺酸钠烷基碳原子数的增加，表面活性剂的起泡力增加。（5）洗涤能力随着直链烷基中碳原子数增多，表面活性剂的洗净力逐渐提高。,表面活性剂,4.2.4 应用,表面活性剂,表面活性剂,4.2.5 其他磺酸盐表面活性剂（1）琥珀酸磺酸盐顺丁烯二酸酐与各种羟基（胺基）化合物反应引入疏水链，然后再与亚硫酸钠或亚硫酸氢钠加成制得。三大特点：结构可变性强；表面活性好（27-35mN/m），对皮肤刺激性低；工艺简单、原料丰富、成本低、无三废。应用：乳化、润湿和渗透。制备工艺：酯化（酰胺化）和磺化两个步骤。,表面活性剂,（2）-烯烃磺酸盐（AOS）由a-烯烃与强磺化剂直接反应得到的阴离子表面活性剂。优点：生物降解性能好；能在硬水中去污；起泡性好；对皮肤刺激性小；生产工艺流程短；使用的原料简单易得。AOS已开始用于低磷或无磷洗涤剂中。AOS与酶有良好的协同作用，是制造加酶粉状洗涤剂的良好原料，以其配制的洗衣粉具有优良的性能，易保存，不吸潮，流动性好。,表面活性剂,（3）烷基磺酸盐烷基磺酸盐(SAS)表面活性与烷基苯磺酸钠相接近，它在碱性、中性和弱酸性溶液中较为稳定，在硬水中具有良好的润湿、乳化、分散和去污能力，易于生物降解。其生产方法主要有磺氯化法和磺氧化法。（4）烷基萘磺酸盐（5）木质素磺酸盐,表面活性剂,4.3 硫酸酯盐高级醇及其它含-OH的化合物均可硫酸化生成硫酸脂。含双键的烯烃也可硫酸化生成硫酸脂，经中和后即得到各种硫酸脂盐型表面活性剂。硫酸酯盐表面活性剂的化学通式为ROSO3M，其中M可以是Na、K或乙醇胺等，烃基R中的碳原子数一般为8-18。主要性能：具有良好的发泡能力和洗涤性能，在硬水中稳定，其水溶液呈中性或微酸性，主要用于洗涤剂中。主要品种：高级脂肪醇硫酸酯盐 高级脂肪醇醚硫酸酯盐,表面活性剂,4.3.1 高级脂肪醇硫酸酯盐（1）概述长链烷基的高级脂肪醇与硫酸、发烟硫酸、氯磺酸及三氧化硫等硫酸化试剂反应便可制得高级脂肪醇硫酸酯盐（AS）。当原料高级醇的碳原子数为12-18时，表面活性剂的性能最佳。十二烷基硫酸钠即为这类表面活性剂的主要代表产品之一。,表面活性剂,十二烷基硫酸钠又名月桂醇硫酸钠，俗名K12，FAS-12，有液体状和粉状两种形式。液体状产品为无色至淡黄色浆状物，粉状产品为纯白色且有特征气味的粉末；突出的性能是易溶于水，在硬水中的起泡力强，而且泡沫细腻丰富，稳定持久，具有较强的去污能力；主要用作起泡剂、洗涤剂、乳化剂及某些有色金属选矿时的起泡剂和捕集剂等。缺点：亲水基和亲油基由酯键相联接，与磺酸盐型表面活性剂比较，热稳定性较差，在强酸或强碱介质中易于水解。高级醇硫酸酯盐作洗涤剂时会受硬水影响而降低效能，需添加相当量的整合剂。,表面活性剂,（2）制备工艺醇的获得制备高级醇硫酸脂盐的原料一高级醇是表面活性剂工业的一种重要亲油基原料，在多种表面活性剂的合成中存所应用，包括阴离子、非离子和阳离子等等。其产品应用于各个领域。高级醇的工业生产方法有如下几种。a、脂肪酸、脂肪酸脂还原生产高级醇；b、动植物蜡中提取高级醇；c、利用脂肪酸工业副产的二级不皂化物提取高级醇；d、齐格勒法制备高级醇；e、羰基合成法制高级醇；f、液腊氧化制仲醇。,表面活性剂,表面活性剂的制备脂肪醇硫酸酯盐的制法是将脂肪醇经硫酸化后用碱中和。R-OH+H2SO4 R-OSO3H+H2O R-OSO3H+NaOH R-OSO3Na+H2O硫酸化试剂三氧化硫硫酸和发烟硫酸氯磺酸氨基磺酸,表面活性剂,三氧化硫与其他硫酸化试剂相比：化学计算简单，价格低廉，活性高，能定量反应。但硫酸化设备比较复杂，需要有适当的膜式反应器。硫酸和发烟硫酸使用比三氧化硫方便，可作为液体计量送入反应系统，反应比较缓慢，易于控制。缺点：是平衡反应，需要使用过量的酸，反应结束时留下大量废酸需要处理和循环使用。,表面活性剂,氯磺酸 优点：操作方便，可以液体形式使用，无需稀释。与三氧化硫或硫酸相比，制得的产品颜色比较浅。反应完全，反应不可逆，基本上按化学计量进行。缺点：反应放出氯化氢，需要一套氯化氢吸收系统，排出的氯化氢对设备腐蚀严重。氨基磺酸温和的硫酸化试剂。价格较贵，仅在需要特殊质量的制品时才使用。主要用于硫酸化脂肪醇和烷基酚的聚氧乙烯化合物，很少用于其他原料。优点是能保存双键，而且能保存易与试剂起反应的其他活性基团。,表面活性剂,4.3.2 高级脂肪醇醚硫酸酯盐高级脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐（AES）的简称；它是由高级脂肪醇和环氧乙烷加成后再经硫酸化制得；此类表面活性剂中性能较好的如月桂醇聚氧乙烯醇硫酸酯钠，该产品的水溶性优于十二烷基硫酸钠，而且具有较好的钙皂分散能力和抗盐能力，低温下透明，适宜制造透明液体香波。通常环氧乙烷加成数n为2-4，由于亲水性的醚键的存在使表面活性剂的水溶性大大提高，在硬水中的起泡性也非常好。,表面活性剂,十二醇聚环氧乙烷醚硫酸钠（AES）无水粘稠液体，在酸性和中性介质中易水解，不受钙镁离子影响（聚环氧乙烷醚基），价格较LAS低，去污力较强。制备方法：三氧化硫氯磺酸氨基磺酸应用：洗涤、润湿、助染、医药,表面活性剂,4.4 磷酸酯盐4.4.1 概述结构上有单酯盐和双酯盐两种。常用的磷酸酯盐：烷基磷酸单、双酯盐和脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸单、双酯盐和烷基酚氧乙烯醚单、双酯盐。,表面活性剂,烷基磷酸双酯盐的表面活性高于烷基磷酸单酯盐。表现在：双酯钠盐的cmc大大低于单酯盐，双酯盐的表面张力也比单酯盐低。去污力：双酯盐较单酯盐更好；起泡性：两种磷酸酯盐均很差；实际使用的产品都为两者的混合物；,表面活性剂,4.4.2合成路线：工业上采用脂肪醇和五氧化二磷反应制取烷基磷酸酯，反应式如下：P2O5+4ROH 2(RO)2PO(OH)+H2O P2O5+2ROH+H2O 2RORO(OH2)P2O5+3ROH(RO)2PO(OH)+ROPO(OH2)反应产物是单酯和双酯的混合物。单酯和双酯的比例与原料中的水分含量以及反应中生成的水量有关，水量增加，产物中的单酯含量增多，脂肪醇碳数较高，单酯生成量也较多。,表面活性剂,醇和P2O5的摩尔比对产物组成也有影响，二者的摩尔比从2：l改变到4：l，产物中双酯的含量可从35%增加到65%。用这种方法制得的产品成本较低。焦磷酸和脂肪醇用苯作溶剂，在20进行反应，可制得单烷基酯。用三氯化磷和过量的脂肪醇反应，可制得纯双烷基酯。脂肪醇和POCl，(亚磷卤氧化物)反应，也可制得单酯或双酯。,表面活性剂,4.4.3性能与用途磷酸酯盐表面活性剂一般较少单独使用，大多数是作为各种用途的配合成分使用。磷酸酯盐对硬表面有极好的洗涤性能，可用于金属洗净和电镀；易溶于有机溶剂，可与溶剂配合用作干洗剂；还可用作乳化剂、增容剂、抗静电剂和抗蚀剂和合成树脂、涂料等的分散剂等。,表面活性剂,十二烷基聚环氧乙烷磷酸酯（AEPS）单烷基和双烷基型主要用于化纤工业、金属加工工业、化妆品工业、洗涤剂工业和造纸工业。合成方法：五氧化二磷法三氯氧磷法,表面活性剂,4.5 阴离子表面活性剂的生物降解性将表面活性剂逐步转化为对环境无害的小分子（如二氧化碳、氨气、水等）的过程称为表面活性剂的降解。分为三步：初级降解次级降解最终降解影响因素：本身结构和外部环境（微生物、光源、氧化剂、温度、浓度、pH值等）。阴离子表面活性剂中烷基磺酸盐最易降解，含有支链的不易降解（支链越长越难）。,表面活性剂,5 阳离子表面活性剂在水溶液中呈现正电性，形成带正电荷的表面活性离子。主要用途：杀菌剂、纤维柔软剂和抗静电剂等。与阴离子和非离子表面活性剂相比，使用量相对较少我国阳离子表面活性剂的研发和使用起步较晚，但发展速度较快。,表面活性剂,5 阳离子表面活性剂易于与带负电荷的纺织品、金属、玻璃、塑料、矿物、动物或人体组织结合，吸附能力强，吸附在以上表面上形成亲油性膜或产生阳电性，广泛用作防水剂、柔软剂、抗静电剂、固色剂等。苄基季铵化阳离子表面活性剂具有较强的杀菌消毒作用，还可作为金属防腐剂、矿石浮选剂、沥青乳化剂等。阴离子表面活性剂降解能力一般较弱，但是与其他表面活性剂复配后，降解能力一般会增强。,表面活性剂,5.1 主要类型（1）胺盐型是伯胺盐、仲胺盐和叔胺盐表面活性剂的总称。它们的性质极其相似，且很多产品是伯胺与仲胺的混合物。伯胺盐RNH2HCl，仲胺盐R1NHR2HCl，叔胺盐R1NR2(R3)HCl。（2）季铵盐型是最为重要的阳离子表面活性剂品种。既可溶于酸性溶液，又可溶于碱性溶液，具有一系列优良的性质，而且与其他类型的表面活性剂相容性好。,表面活性剂,（3）杂环型,吗啉型,吡啶型,咪唑型,哌嗪型,喹啉型,表面活性剂,（4）鏻盐型具有良好的杀菌性能。主要用作乳化剂、杀虫剂和杀菌剂等。由带有三个取代基的膦与卤代烷反应制得。,十二烷基二甲基苯基溴化鏻,表面活性剂,（5）锍盐化合物可溶于水，具有除草、杀灭软体动物、杀菌和杀真菌等作用，对皮肤的刺激小。是有效的杀菌剂。可通过硫醚与卤代烷反应制得。,表面活性剂,5.2 性质5.2.1 溶解性一般情况下水溶性很好。随着烷基碳链长度的增加，水溶性呈下降趋势。疏水性烷基链的个数和链上的取代基对溶解性能也有影响。,烷基二甲基苄基氯化铵的溶解性,表面活性剂,带有C15以下烷基链的活性剂易溶于水，而C15以上的则水溶性较低，难溶于水。单长链烷基季铵盐能溶于极性溶剂，但不溶于非极性溶剂。双长链烷基季铵盐几乎不溶于水，而溶于非极性溶剂。季铵盐的烷基含不饱和基团时，能增加它们的水溶性。TK a+bn a,b是常数，n为碳链所含碳原子的个数。根据上述关系式，碳链越长，n值越大，则Krafft 点越高。,表面活性剂,5.2.2 表面活性随着烷基碳链长度的增加，表面张力逐渐下降。,烷基二甲基苄基氯化铵的表面张力,表面活性剂,5.2.3 CMC烷基碳链长度增加，临界胶束浓度降低。,几种季铵盐型表面活性剂的临界胶束浓度,表面活性剂,5.3 合成合成阳离子表面活性剂的主要反应是N-烷基化反应，其中叔胺与烷基化试剂作用，生成季铵盐的反应也叫做季铵化反应。5.3.1烷基季铵盐的合成烷基季铵盐的合成方法主要有三种：由高级卤代烷与低级叔胺反应制得由高级烷基胺和低级卤代烷反应制得甲醛-甲酸法,表面活性剂,（1）高级卤代烷与低级叔胺卤离子的影响：当烷基相同时，卤代烷的反应活性顺序为：RI RBr RCl烷基链的影响:卤原子相同时，烷基链越长，反应活性越弱。,表面活性剂,（2）高级烷基胺与低级卤代烷反应由高级脂肪族伯胺与氯甲烷反应先生成叔胺，再进一步经季铵化反应得到季铵盐。,乳胶防粘剂DT,纤维柔软剂CTAC,表面活性剂,（3）甲醛-甲酸法 以椰子油或大豆油等油脂的脂肪酸为原料，经脱水、催化加氢还原制得脂肪族伯胺。伯胺再与甲酸和甲醛溶液反应得到二甲基烷基胺。叔胺与氯甲烷反应便可制得烷基季铵盐阳离子表面活性剂。,表面活性剂,5.3.2 含杂原子季铵盐（1）含酰胺基的季铵盐,表面活性剂,（2）含苯环的季铵盐合成中引入芳环的主要方法：用氯化苄作烷基化试剂与叔胺反应。洁尔灭：十二烷基二甲基苄基氯化铵，又叫1227阳离子表面活性剂。性质：易溶于水，呈透明溶液状。用途：主要用于外科手术器械、创伤的消毒杀菌和农村养蚕的杀菌。合成：,表面活性剂,5.3.3 含杂环的季铵盐（1）含有吗啉环的季铵盐先在特定的化合物中引入吗啉环，再经季铵化反应制得。,表面活性剂,（2）含吡啶环的季铵盐可以用作分散剂、润湿剂和固色剂。其代表品种：,氯化十二烷基吡啶,氯化十六烷基吡啶,溴化十六烷基吡啶 氯化硬脂酰甲胺基吡啶,表面活性剂,卤代烷与吡啶或烷基吡啶在加热条件下反应。溴代十六烷与吡啶在140150下反应5小时生成溴化十六烷基吡啶，冷却后得到肥皂样的无色块状产品。,表面活性剂,（3）含咪唑啉环的季铵盐合成方法：成环和季铵化成环,表面活性剂,季铵化实例：以十四酸为原料，经成环并与氯化苄反应成盐制得的产品是一种强力杀菌剂,表面活性剂,5.3.4 胺盐型（1）脂肪胺盐盐酸（或其他酸）中和烷基胺得到的产物。（2）乙醇胺盐制备方法：卤代烷与单乙醇胺或二乙醇胺反应脂肪胺与氯乙醇反应脂肪胺与环氧乙烷反应将以上反应得到的胺与酸中和。（3）聚乙烯多胺脂肪胺与丙烯腈反应生成N-丙腈基烷胺，再加氢还原。卤代烷与乙二胺、二乙三胺、三乙四胺等反应脂肪胺与次乙基亚胺环反应,表面活性剂,5.4 应用5.4.1 消毒杀菌剂阳离子表面活性剂最突出的特点具有消毒杀菌作用，常用于医药、原油开采等的消毒杀菌。代表品种如洁尔灭，即十二烷基二甲基苄基氯化铵。其10%的水溶液的杀菌能力相当于苯酚杀菌能力的5060倍，因此被广泛用作外科手术和医疗器械等的消毒杀菌剂。5.4.2 抗静电剂高分子材料大多是电的不良导体，但又容易产生静电而不能传导，生成的静电给使用和加工带来困难。阳离子表面活性剂可以将其分子的非极性部分吸附于高分子材料上，极性基则朝向空气一侧，形成离子导电层，从而使电荷得以传导起到抗静电的作用。,表面活性剂,5.4.3 腈纶匀染剂腈纶（聚丙烯腈）分子的主链上往往含有少量的衣康酸或乙烯磺酸之类的化学组分，它们使纤维带有一定的负电荷。在用阳离子染料染色时，纤维与染料之间产生较强的电荷作用，如果染料的吸附和上染速度太快，容易将织物染花。因此在染色初期需要加入阳离子表面活性剂，抢先占领染席，然后随温度的升高，染料再缓慢地把表面活性剂取代下来，达到匀染的目的。,表面活性剂,5.4.4 矿物浮选剂矿物浮选中常用的阳离子捕获剂主要是脂肪胺及其盐、松香胺、季铵盐、二元胺及多元胺类化合物胺类阳离子表面活性剂，如正十四胺、十六胺等是有色金属氧化矿、石英矿、长石、云母等硅铝酸盐和钾盐的捕获剂伯、仲、叔胺及季铵盐都可以作铬铁矿的捕获剂。5.4.5 织物柔软剂柔软剂通过化学和物理吸附在织物上，降低织物表面的静电积累，改善纤维纤维间的相互作用，使微纤维躺倒与纤维束平行，消除了“倒勾”，并且通过覆盖和润滑纤维束，减少了纤维间的摩擦，得到了更柔软，易弯曲的纤维。,表面活性剂,5.4.6相转移催化剂相转移催化是指用少量试剂作为一种反应物的载体，将此反应物通过界面转移至另一相，使非均相反应顺利进行。此种试剂在反应中无消耗，其实际是起催化剂的作用，通常称为相转移催化剂。作为相转移催化剂的阳离子表面活性剂以季铵盐为主，还有叔胺和聚醚等。实例：四正丁基氯化铵、三正辛基甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵和苄基三乙基氯化铵。,表面活性剂,6 两性表面活性剂广义地说：所谓两性表面活性剂，是指同时具有两种离子性质的表面活性剂。（可以有非离子成分）通常所说的两性表面活性剂，是指由阴离子和阳离子所组成的表面活性剂。换言之，单就两性表面活性剂结构来讲，在亲水基一端既有阳离子(+)也有阴离子(-)。6.1 分类按亲水基团分类：羧酸盐型磺酸盐型硫酸酯盐型磷酸酯盐型,表面活性剂,按结构可以分为甜菜碱、氧化铵和氨基酸。,表面活性剂,6.2 特性（1）具有等电点,pH 4,pH=4,pH 4,阳离子表面活性剂,阴离子表面活性剂,表面活性剂,（2）可以和所有其他类型的表面活性剂复配；（3）毒性低、对皮肤眼睛刺激性小；（4）耐水硬性和耐高浓度电解质性；（5）良好的生物降解性；（6）由于两性离子型表面活性剂中同时含有阴离子和阳离子基团，因而它的溶解度受电解质和pH范围的限制较少，甚至少于非离子表面活性剂所受的影响。而含弱碱性氮者，在其等电点附近，由于受离子基团间的相互作用而出现最低溶解度。,表面活性剂,6.3 合成6.3.1 羧酸甜菜碱的合成（1）氯乙酸钠法（2）卤代烷和氨基酸钠（酯）（3）-溴代脂肪酸与叔胺（4）烷基氯甲基醚与氨基酸（5）不饱和羧酸与叔胺,表面活性剂,6.3.2 磺酸甜菜碱的合成（1）叔胺+氯乙基磺酸钠（2）叔胺+环氧乙烷+SO2,表面活性剂,（3）叔胺+磺酸内酯（4）叔胺+氯代丙烯+亚硫酸氢钠,表面活性剂,6.3.3 硫酸酯甜菜碱的合成,表面活性剂,6.3.4 氨基酸（1）高级脂肪胺+丙烯酸甲酯（2）高级脂肪胺+丙烯腈（3）高级脂肪胺+氯乙酸钠,表面活性剂,6.4 应用（1）洗涤剂及香波组分两性表面活性剂是配制洗发香精和婴儿香波的理想原料；用于配制泡沫浴和浴波，洗手液和卸装制品的配制，染发剂，汤发剂，定型剂品的配制，洗面奶，洁面乳和润肤霜的制备，（2）杀菌消毒（3）纤维柔软剂（4）缩绒剂（5）抗静电剂（6）金属缓蚀剂（7）电镀助剂,表面活性剂,7 非离子型表面活性剂非离子型表面活性剂在水溶液中不电离。其亲水基主要是由具有一定数量的含氧基团（醚基或羟基）与水构成氢键实现溶解的一类表面活性剂。主要特点：（1）第二大类，产量仅次于阴离子表面活性剂；（2）稳定性高，不受酸、碱、盐影响，耐硬水性强；（3）与其他表面活性剂相容性好，复配性能好；（4）不易在固体表面发生强烈吸附；（5）高表面活性，增溶、乳化、去污能力强；（6）起泡力差，主要用于低泡产品；（7）呈液态或浆状，低毒，刺激小。,表面活性剂,7.1 脂肪醇聚氧乙烯基醚 AEO,表面活性剂,乳白色或米黄色软膏状，遇冷即冷冻。易溶于水，在硬水、酸液或碱液中不起变化而很稳定，是一种优良扩散剂。有很强的扩散能力。对各种纤维无结合能力，所以应用后亦易洗去。有润湿力，并能发生泡沫。对直接染料和还原染料有很高的亲和力，起缓染作用；有剥色能力。缺点：起泡力差和只能制成液体或半固体状。,表面活性剂,7.2 烷基酚聚氧乙烯基醚OP-10n=16 油溶性 n 8 水溶性，浊点50oCn=89 润湿性、去污力、乳化性能皆佳 n 10 润湿性、去污力下降，浊点升高耐酸碱、耐高温、耐氧化，不易生物降解。,表面活性剂,7.3 聚乙二醇脂肪酸酯R-COO-(CH2CH2O)n-H（1）脂肪酸与环氧乙烷反应（2）脂肪酸与聚乙二醇反应（3）酯交换不耐酸碱、不耐高温。低泡，易生物降解。用作乳化剂、分散剂、染色助剂、纤维整理剂。,表面活性剂,7.4 脂肪酰醇胺,表面活性剂,7.5 聚氧乙烯基烷基胺,表面活性剂,7.6 聚醚以丙二醇为起始原料的聚氧丙烯-聚氧乙烯共聚物，聚氧丙烯段呈现疏水性，聚氧乙烯段呈现亲水性。属于高分子表面活性剂。毒性和起泡性均较低。具有强乳化力，可用作低泡洗涤剂、乳化剂、消泡剂及织物匀染剂、抗静电剂、金属切削冷却液、润滑剂和粘结剂。,表面活性剂,7.7多元醇脂肪酸酯（1）脂肪酸失水山梨醇酯,山梨醇,1，4失水山梨醇,表面活性剂,单酯,双酯,三酯,Span系列,抗静电剂、润滑剂,表面活性剂,Twen系列,表面活性剂,（2）脂肪酸甘油酯和季戊四醇酯酯化，氢氧化钠为催化剂，200反应3-4h。,表面活性剂,（3）蔗糖脂肪酸酯酯交换直接酯化主要用于食品和化妆品,