家用化学品第一部分.ppt
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1、家用化学品 教师:李龙章(化学学院)。电话:89562446(小灵通)。E-mail:。,讲课内容(1/2):第1章 表面活性剂 第2章 洗涤用品 第3章 化妆品,第1章 表面活性剂1.1 表面(界面)张力和表面活性剂1.1.1 表面和界面表面:LG,SG。界面:LS,LL,SS。1.1.2 表面(界面)张力物质总是力图保持最小的表面(界面),这样能量最低。增加单位面积的表面(界面)所需要的能量(J/m2),或阻止液膜收缩在单位长度上需要的力(N/m),叫做表面张力(r)。例如:液体(20):水 辛烷 汞 r(J/m2):0.0728 0.0218 0.485温度升高时,表面张力减小。|,1.
2、1.3 表面活性剂 a类物质称为表面活性剂,简写为SAA(Surface Active Agent)。有机双亲分子,同时具有亲水基和亲油基:例:CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OSO3-十二烷基硫酸钠(脂肪醇硫酸钠),习 题1-1 为什么液体总是力图保持最小的表面或界面?1-2 什么叫做表面张力?1-3 什么叫做表面活性剂?分子结构有什么特点?,1.2 表面活性剂的分类和各类特点,品种举例通常按有效部分所带的电荷分类:阴离子,非离子,两性离子,阳离子。|,1.2.1 阴离子SAA特点:泡沫丰富,去污力强,价廉;有的在酸(中)性条件下活性差,有的在硬水中性
3、能欠佳甚至生成沉淀。(1)脂肪酸钠(肥皂有效成分)R-COONa(R-为长碳链烷基,下同。)(2)脂肪醇硫酸(酯)钠(K12)C12H25OSO3Na(3)脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)C12H25O(CH2CH2O)nSO3Na(通常n3)(4)烷基苯磺酸钠(ABS),1.2.2 非离子SAA特点:不受无机盐、硬水、pH影响,去污力强,使用浓度小。泡沫少,价略高。一般具有浊点,升温时溶解度减小。(1)二乙醇脂肪酰胺(6501)(2)烷基酚聚氧乙烯醚(TX,OP)(3)脂肪醇聚氧乙烯醚(AEOn),1.2.3 两性SAA特点:有良好的去污、起泡、乳化能力,在硬水及酸碱性溶液中性能好,抗静电,
4、防腐蚀,有温和的杀菌力,刺激性低。价高。(1)十二烷基甜菜碱(BS-12)(2)两性咪唑啉,1.2.4 阳离子SAA特点:去污力差,甚至起反作用,在水溶液中容易与阴离子SAA生成沉淀,价高。主要用于消毒灭菌,抗静电,匀染,柔软,缓蚀,消泡,选矿。(1)烷基三甲基氯化铵(1231、1631、1831)(2)十二烷基二甲基苄基氯化铵(1227,洁尔灭),习 题1-4 表面活性剂通常依据什么分成哪几种类型?1-5 各类表面活性剂的特点?1-6 每类表面活性剂各举出至少一个品种例。|,1.3 SAA水溶液1.3.1 表面吸附与胶团化,Gibbs 吸附公式:a:SAA有效浓度(活度);R:气体常数;T:
5、温度;r:表面张力。1875年由Gibbs理论推导提出,1930年Mc Bain刮片法证实。达到一定浓度时,SAA单分子缔合成胶团:,1.3.2 临界胶团浓度CMCCritical Micel l Concentration,形成胶团的最小浓度。浓度达到CMC时形成胶团,同时SAA溶液的许多性质都有突变。测定r等曲线,其转折点处浓度即为CMC。通常在10-6-10-2M。|,1.3.3 胶团形状、聚集数及其影响因素 聚集数:胶团内单体数,用光散射法测定。以下因素使聚集数增大:增大SAA浓度;SAA分子亲油基增大;添加某些别的有机物;添加无机盐;升温(对于非离子型)。|,1.3.4 胶团的加溶作
6、用在浓度很低(但大于CMC)的SAA水溶液中,另一种不溶于水的有机物溶解形成稳定均相溶液。与乳化分散,溶剂溶解不同因为胶团内是SAA的亲油基而不是水。例:乙苯在0.3M十六酸钾水溶液中可溶3克/100mL。|,以下因素有利于加溶:SAA分子碳链长;被加溶物分子小或极性强;升温(非离子SAA须在浊点以下。)|,习 题1-7 什么叫做表面活性剂水溶液的表面吸附和胶团化?1-8 什么叫做SAA的CMC?怎样测定?1-9 什么叫做胶团加溶作用?为什么SAA胶团有加溶作用?|,1.4 添加剂或另一种SAA对SAA活性的影响1.4.1 无机盐使SAA的活性提高:CMC,r,rmnimum。经验公式:lgC
7、MC=A-Blgc,A、B为常数,C/为无机盐浓度。|,1.4.2 阴离子与非离子SAA混用(1)阴离子中添加少量非离子 CMC,r。|,(2)非离子中添加少量阴离子浊点升高且模糊。CMC,r,rmnimum。因为SAA大多在浓度大大于 CMC使用,即ab段,所以这属于不合理配方。|,1.4.3 阳离子与阴离子SAA混用通常会生成沉淀而失效。在不沉淀时活性比单一的强,r和CMC都比单一的低。实用中很少采用这样的配方。|,习 题1-10 添加无机盐对SAA的活性有什么影响?1-11 为什么非离子SAA中添加少量阴离子SAA属于不合理配方?|,第2章 洗涤用品2.1 SAA的洗涤作用2.1.1 污
8、垢的种类液体:动植物油,矿物油,液态有机物。固体:带正、负静电的细小微粒。特殊:蛋白质、糖、淀粉、人体分泌物。|,2.1.2 液体污垢(油污)的去除 平衡时有:r SO=r SW+r WOCOS 水(1)水90时,r SO r SW+r WO在W相SAA作用下,r SW,r WO达到r SO=r SW+r WO时(1)式中水=0结果是油污自动卷缩脱离衣物表面。,水不能达到0但90时,在SAA和机械力作用下油污每次脱除大部分,成为水不变的相似形,直到脱净:|,当90水180时,每次油污脱除极少,靠SAA的加溶作用使油污脱除。液、固、特殊污垢,从纤维脱除后,还要靠SAA及无机助剂乳化或分散,抗再沉
9、淀剂(如CMCNa)防止再沉积而有利于乳化或分散。|,2.1.3 固体污垢的去除 单位面积能量变化 G=r S1W+r S2W-r S1S2 水中的SAA使 r S1W,r S2W,因此G更负或减小,容易脱除。|,2.1.4 特殊污垢的去除 先经相应的酶分解,再由SAA去除。|,2.1.5 去污力的测定用特定的人工污垢将白布涂黑,与0.2%洗涤剂水溶液一起放入去污机,在43C 旋转1.0h。用白度计测布的白度(反射率)读数。,习 题2-1 根据表面(界面)张力的变化说明SAA在去除液、固、特殊污垢的作用。2-2 为什么洗涤时除SAA外还要使用助剂和酶?2-3 怎样测定洗涤剂的去污值R和相对去污
10、值P?|,2.2 无机洗涤助剂2.2.1 三聚磷酸钠(五钠)Na5P3O10作用:自身具有一定去污力并能提高SAA的去污力;消除水的硬度;保持洗涤水溶液的碱性;分散污垢;防洗衣粉结块。,缺点:使江河水过肥,水中植物有机物增加,含氧量减少。解决办法:1、不用五钠,多用SAA。洗涤剂成本增大。2、用五钠的代用品,性价比难赶上五钠。我国禁磷政策:因为禁磷会增加洗涤成本,现国家不禁磷,某些地区自订法规禁磷。焦磷酸钾作用与五钠相同,价比五钠高,水溶性比五钠好,用于液体洗涤剂。|,2.2.2 硅酸钠Na2SiO3XH2O,实际上是偏硅酸钠,水溶液叫做水玻璃。作用:自身具有一定去污力;保持洗涤水溶液的碱性;
11、消除水中的Fe3+;缓蚀;喷粉法制洗衣粉时降料液粘度。缺点:易沉积在纤维上使衣物变硬。|,2.2.3 碳酸钠Na2CO3 XH2O作用:维持碱性,消除水的硬度。缺点:碱性太强,对纤维有一定损伤。在洗衣粉中用量不能太大。国家制定的洗衣粉标准规定0.1%水溶液25 pH不大于10.5。|,2.2.4 硫酸钠Na2SO4,元明粉;Na2SO410H2O,芒硝。作用:增加SAA活性;降低洗衣粉成本(芒硝很便宜);防洗衣粉结块;喷粉法制洗衣粉时降低料液粘度。|,习 题2-4 三聚磷酸钠在洗衣粉中有什么作用?有什么缺点?2-5 硅酸钠和碳酸钠用作洗涤助剂有什么作用和缺点?2-6 硫酸钠用作洗涤助剂有什么作
12、用?|,2.3 有机洗涤助剂2.3.1 抗污垢再沉淀剂吸附在纤维和污垢周围,防止洗下的污垢再沉淀。目前使用的主要品种是羧甲基纤维素钠,即CMC-Na。|,2.3.2 荧光增白剂荧光物质。吸收紫外线,将其转变成可见蓝紫色。蓝色作为微黄色的补色,可使织物表面的微黄色消失(白处更白),并使有色部分更鲜艳,即“增蓝加白”。|,2.3.3 酶制剂蛋白酶,脂肪酶,淀粉酶。催化分解相应的有机物。洗涤时,衣物在45浸泡2h,可使酶充分发挥作用。|,2.3.4 其他助溶剂,漂白剂,抑菌剂,增稠剂。|,习 题2-7 抗污垢再沉淀剂、荧光增白剂、酶制剂的作用原理?|,2.4 肥皂和香皂有效成分是脂肪酸钠RCOONa
13、,R为长碳链烷基。|,2.4.1 脂肪酸钠的制备原料是动植物油脂:猪牛羊油,棉籽油,花生油,豆油,棕榈油,椰子油。等等。通常采用多种油脂配方而成的混和油脂。水解后加入饱和盐水并加热,分层得RCOONa。再加碱液水解残留的少量油脂。调整好水分和盐的含量,得脂肪酸钠,称为皂基。|,2.4.2 肥皂的制备将皂基加热熔化,加入纯碱,硅酸钠,磷酸钠,滑石粉,稍冷后压制成块,包装得肥皂成品。肥皂中RCOONa约占一半(43%),其余是助剂和填料。滑石粉(填料)的作用是增加肥皂的硬度和降低成本。洗深色衣服时滑石粉容易填塞微量在纱线之间形成不易察觉的极微小的白色斑点。|,2.4.3 香皂制法与肥皂相同。但选同
14、色浅的油脂,如牛羊油和椰子油。仔细除去皂基中的苛性碱(NaOH)。加入彩色色素(有时不加)和气味很好的香精。RCOONa含量比肥皂高(83%)。|,2.5 洗衣粉2.5.1 理化指标和使用性能GB/T 13171-2004,洗衣粉,规定:(含磷普通(HL-A)型)外观,表观密度 略总活性物含量%10总磷含量(以P2O5计)%8.0游离碱含量(以NaOH计)%8.0 pH值(0.1%水溶液,25)10.5相对标准粉灰分沉积值 2.0相对标准粉去污值 1.0|,2.5.2 标准洗衣粉配方(GB/T 13174-2003)十二烷基苯磺酸钠 15三聚磷酸钠 17硅酸钠 10碳酸钠 3CMC-Na 1硫
15、酸钠 58与商品实用粉相比,标准粉中没有酶,香精,荧光增白剂,漂白剂。标准粉的用途决定了它不需要这几种成分。|,2.5.3 洗衣粉生产工艺(1)高塔喷雾干燥法基本物料与水配成固含量约60%的料浆。自塔顶喷雾,与塔内上升的热空气逆行降下,到塔底时已经烘干。再加入酶,香精,CMC-Na,荧光增白剂。产品为空心粒状,表观密度小,速溶性好,配方不受限制。但设备大,投资大,耗能多。大厂多用此法生产。|,(2)附聚成型法液体原料(主要是烷基苯磺酸)滴加到搅拌着的纯碱等粉状原料中,中和的同时形成颗粒。颗粒在滚动中再吸附粉料而增大。造粒比喷雾法差,为实心球,比重大。设备简单,投资少,耗能少。|,2.5.4 皂
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