阳离子、两性离子、非离子表面活性剂课件.ppt

1、 第三章第三章 阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂 刘程刘程化学与材料工程学院化学与材料工程学院n几乎所有的阳离子表面活性剂都是含氮化合物，即胺盐和季铵盐n阳离子表面活性剂溶于水时，其亲水基带正电荷。2.6.12.6.1阳离子表面活性剂的应用特点阳离子表面活性剂的应用特点 n不适用于洗涤不适用于洗涤 一般一般纤维织物和固体表面均带有负电荷纤维织物和固体表面均带有负电荷，当使用阳离，当使用阳离子表面活性剂时，它吸附在基质和水的表面上，由于阳离子表面活性剂时，它吸附在基质和水的表面上，由于阳离子表面活性剂与基质间具有强烈的静电引力，亲油基朝向子表面活性剂与基质间具有强烈的静电引力，亲油基朝向水相，使

2、基质疏水，因此，不适用于洗涤；水相，使基质疏水，因此，不适用于洗涤；n杀菌作用显著杀菌作用显著 很稀的溶液（很稀的溶液（1/10000-1/1000001/10000-1/100000）即有杀菌效果，这是由）即有杀菌效果，这是由于细菌被强力吸附后，于细菌被强力吸附后，阻止了细菌的呼吸作用和糖解作用阻止了细菌的呼吸作用和糖解作用所所致致 具有良好的具有良好的抗静电作用抗静电作用 当阳离子表面活性剂吸附吸在纤维表面，形成一定向当阳离子表面活性剂吸附吸在纤维表面，形成一定向吸附膜后，中和了纤维表面的负电荷，减少了因摩擦产生吸附膜后，中和了纤维表面的负电荷，减少了因摩擦产生的自由电子，因而，具有良好的

3、抗静电作用；的自由电子，因而，具有良好的抗静电作用；广泛应用于纤维的柔软整理剂广泛应用于纤维的柔软整理剂阳离子表面活性剂能显著阳离子表面活性剂能显著降低纤维表面的摩擦系数降低纤维表面的摩擦系数，具有，具有良好的柔软平滑性能；良好的柔软平滑性能；阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂不能与肥皂等阴离子表面活性剂混不能与肥皂等阴离子表面活性剂混用用，否则将引起阳离子活性物沉淀而失效。，否则将引起阳离子活性物沉淀而失效。胺盐型阳离子表面活性剂胺盐型阳离子表面活性剂 ammonium cationic surfacantsn胺盐型阳离子表面活性剂制备：胺盐型阳离子表面活性剂制备：有机胺（高级伯胺、仲胺和叔胺

4、）与酸（盐酸、醋酸、有机胺（高级伯胺、仲胺和叔胺）与酸（盐酸、醋酸、钾酸、氢溴酸、硫酸等）制得。钾酸、氢溴酸、硫酸等）制得。CH3+.CH3 CH3COO-C12H25N +CH3COOH C12H25N-H CH3CH3（十二烷基二甲基叔胺醋酸盐）（十二烷基二甲基叔胺醋酸盐）应用：应用：可在可在酸性介质中酸性介质中作乳化、分散、润湿剂，也用作矿物作乳化、分散、润湿剂，也用作矿物浮选剂、颜料粉末表面憎水剂。浮选剂、颜料粉末表面憎水剂。缺点：缺点：当溶液当溶液pHpH7 7时时，胺易从水中游离析出，从而失，胺易从水中游离析出，从而失去表面活性去表面活性季铵盐型阳离子表面活性剂季铵盐型阳离子表面活

5、性剂 n季铵盐与胺盐的区别季铵盐与胺盐的区别:n季铵盐是强碱的盐，无论季铵盐是强碱的盐，无论在酸性还是碱性在酸性还是碱性溶液中均可溶解溶液中均可溶解，并解离成带正电荷的铵，并解离成带正电荷的铵根离子。根离子。n胺盐为弱酸的盐，对胺盐为弱酸的盐，对pHpH较为敏感，在碱性较为敏感，在碱性条件下则游离成不溶于水的胺，而失去表条件下则游离成不溶于水的胺，而失去表面活性。面活性。长碳链季铵盐咪唑啉季铵盐吡啶季铵盐（R1=C8C26，R2=C8C26或CH3，X=X=Cl或Br）n如十二烷基三甲基氯化铵（防粘剂如十二烷基三甲基氯化铵（防粘剂DTDT或或12311231），合成如下：），合成如下：C12H

6、25NH2+3CH3ClC12H25N(CH3)3.ClC12H25N(CH3)2+CH3ClC12H25N(CH3)3.Cl代表产品：代表产品：十二烷基三甲基溴化铵（阳离子表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵（阳离子表面活性剂12311231）；）；十八烷基三甲基氯化铵（阳离子表面活性剂十八烷基三甲基氯化铵（阳离子表面活性剂18311831）；）；十六烷基三甲基溴化铵（阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（阳离子表面活性剂16311631）。）。n如烷基二甲基叔胺与氯化苄反应制得。如烷基二甲基叔胺与氯化苄反应制得。代表产品：代表产品：十二烷基二甲基苄基氯化铵（十二烷基二甲基苄基氯化铵（122712

7、27）国内商品明为国内商品明为12271227或洁尔灭，是消毒杀菌剂，也用于聚丙或洁尔灭，是消毒杀菌剂，也用于聚丙烯腈染色的缓染剂。烯腈染色的缓染剂。若阴离子为溴时则为新洁尔灭若阴离子为溴时则为新洁尔灭，是一种很，是一种很强的阳离子杀菌剂。强的阳离子杀菌剂。-Cl.CH3 RN +ClCH2-R-N-CH2-+CH3CH3CH3n4 4、烷基吡啶盐烷基吡啶盐 n 由吡啶与由吡啶与C C2 2-C-C1818的卤代烷在的卤代烷在130-150130-150下反应，蒸出水下反应，蒸出水及未反应的吡啶，制备得到。及未反应的吡啶，制备得到。+.Cl-RX+NRNe.g十六烷基氯化吡啶、十六烷基溴化吡啶

8、十六烷基氯化吡啶、十六烷基溴化吡啶可用作染色助剂和可用作染色助剂和杀菌剂。杀菌剂。十八酰胺甲基氯化吡啶十八酰胺甲基氯化吡啶是常用的纤维防水剂。是常用的纤维防水剂。两性离子表面活性剂 两性表面活性剂的特性n1.能给出和接收质子，当当PH低于等电点低于等电点时，时，多呈阳离子性多呈阳离子性；当；当PH高于等电点时，高于等电点时，多呈阴离子性多呈阴离子性。n2.几乎可以同其他所有类型的表面活性剂几乎可以同其他所有类型的表面活性剂进行复配，且一般都会产生加和增效作用。进行复配，且一般都会产生加和增效作用。n3.毒性和刺激性非常小，可用于化妆品及毒性和刺激性非常小，可用于化妆品及洗发香波中。洗发香波中。

9、4.具有极好的具有极好的耐硬水性耐硬水性和和耐高浓度电解质耐高浓度电解质，甚至在海水中也可以有效地使用甚至在海水中也可以有效地使用。5.对植物纤维有益的对植物纤维有益的柔软平滑性和抗静电柔软平滑性和抗静电性。性。6.具有良好的乳化性和分散性。具有良好的乳化性和分散性。7.可以吸附在带有负电荷或正电荷的物可以吸附在带有负电荷或正电荷的物质表面上，质表面上，而不产生憎水薄层而不产生憎水薄层，因此，因此有很好的润湿性和发泡性。有很好的润湿性和发泡性。8.具有一定的杀菌性和抑霉性。具有一定的杀菌性和抑霉性。9.有有良好的生物降解性良好的生物降解性。氨基酸型两性离子表面活性剂是一种优良的杀菌剂 甜菜碱型

10、两性离子表面活性剂n 甜菜碱型两性离子表面活性剂是指甜菜碱中的甲基被长链烷基取代后的产物，即:n 式中R为C1218。这类化合物是由季铵盐型阳离子部分和羧酸盐型阴离子部分构成的。特点n在任何PH值下多能溶于水，既使在等电点下也不会发生沉淀；n不会因温度升高而混浊（非离子表面活性剂）；n水溶液的渗透性好、泡沫性强、去污力好n分散性好n因此应用颇广，可作为洗涤剂、染色助剂、柔软剂、抗静电剂和杀菌剂等。杀菌力不及阳离子活性剂，在酸性溶液中对绿脓杆菌有作用，但对金黄葡萄球菌及大肠杆菌则以碱性时的杀菌力较强。目前这一产物的成本还较高，因此仅用于某些特殊场合.十二烷基二甲基甜菜碱然后再与NaOH作用，生成

11、烷基甜菜碱 两性表面活性剂的应用n1.洗涤剂及香波组分：安全性好，毒性低，对皮肤和眼睛的刺激性小可用于婴儿用品中。n2.杀菌性：可用于外科手术、医疗器械等的消毒。n3.纤维柔软剂：可用于天然纤维也可用于合成纤维，不影响纤维的色光、不易使之泛黄，不产生污染。n4.缩绒剂：羊毛织成呢后，需要进行缩绒以使织物在长度和亮度上达到一定程度的收缩，同时使其增加厚度及保暖性。n还可以作为抗静电剂、金属防锈剂、电镀助剂等。第七章 非离子表面活性剂 非离子表面活性剂的应用起始于20世纪30年代，开始只用作纺织助剂。60年代由于织物中合成纤维的比例上升，表面活性剂要软性化，而非离子表面活性剂能适应这些变化，因此其

12、产品产量增长迅速。第一节概述非离子表面活性剂特点：1.离子型在水溶液中离解，离解后可能与其它电离物质反应而沉淀。非离子型在水溶液中不会电离，不受酸、碱影响，稳定性高；2.在各种溶剂中均有较好的溶解性；3.亲水性是通过氧原子与水分子的氢键结合（不强），温度升高到某值后，出现浑浊。非离子表面活性剂的合成n非离子表面活性剂的亲油基原料是具有活泼氢原子的疏水化合物如脂肪醇、脂肪酸、脂肪胺等。n亲水基原料有环氧乙烷，多元醇和氨基醇等。非离子表面活性剂可以根据亲水基种类的不同分为聚乙二醇型和多元醇型。（一）、脂肪醇聚氧乙烯醚 脂肪醇聚氧乙烯醚alkyl alcohol polyoxyethylene et

13、her(AEO)是非离子表面活性剂中的主要品种之一。在工业及民用方面应用极为广泛。它具有生物降解性能良好，溶解度高，耐电解质，能低温洗涤，泡沫低等特点。（三）、脂肪酸聚氧乙烯酯 脂肪酸聚氧乙烯酯中的酯键比起醚键就显得较不稳定，在热水易水解，在强酸或强碱中稳定性也差，溶解度也比醚类为小。但由于脂肪酸来源比较容易，成本低，工艺简单，具有低泡，生物降解好等特点，应用较广。二、多元醇型非离子表面活性剂（一）、甘油和季戊四醇的脂肪酸脂 脂肪酸的甘油单脂或双脂，亲油性强，比较难溶于水，主要用作水油型乳化剂，可作食品、化妆品的乳化剂及纤维柔软剂等。季戊四醇脂肪酸酯同样难溶于水，作为油溶性乳化剂使用。（二）、

14、山梨醇及失水山梨醇的脂肪酸酯 1.span 失水山梨醇脂肪酸酯也称山梨醇酐烷基酯，商品名为司盘(span)。山梨醇可由葡萄糖加氢制得，是具有六个羟基的多元醇。由于分子中没有醛基，所以对热和氧稳定。与脂肪酸反应不会分解或着色。失水山梨醇酯不溶于水，很少单独使用，但与其它水溶性表面活性剂复配，具有良好的乳化力，尤其与失水山梨醇脂肪酸酯聚氧乙烯醚（）复配最为有效。它是在失水山梨醇的单酯、双酯、三酯上加成60100 分子环氧乙烷后得到的产品，水溶性和分散性较好。这类产品的商品名为吐温（）。吐温型产品根据所用脂肪酸的种类和所接环氧乙烷的数目不同而有不同的品种。目前在医药、化妆品和硅油中用作乳化剂。一般认

15、为不宜用于食品中。（三）、蔗糖脂肪酸酯 蔗糖脂肪酸酯是糖基脂肪酸酯(简称糖酯)的一种。糖基脂肪酸酯的糖源有：葡萄糖、蔗糖、棉籽糖、木糖等。脂肪酸可为：月桂酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、蓖麻酸等。糖酯中具有八个以上羟基的产品(如蔗糖酯)，其水溶水溶性良好，乳化分散性强，生物降解完性良好，乳化分散性强，生物降解完全，全，去污性能优良对人体无毒、无对人体无毒、无刺激性，可供食品及医药用乳化剂刺激性，可供食品及医药用乳化剂。（五）、烷基糖苷 烷基糖苷(简称APG)是糖类化合物和高级醇的缩合反应产物。其较典型的结构式为n兼具阴离子表面活性剂的许多特点，不仅表面活性高，起泡稳泡力强，去污性能优良，而且与其他表面活性剂配伍性极好，在浓电解质中仍能保持活性。n此外，APG对皮肤眼睛刺激很小，口服毒性低，易生物降解，因而可用作洗涤剂，乳化剂，增泡剂，分散剂等。n被誊为能满足工业上各种要求、又不存在卫生环保问题的新一代世界级表面活性剂。表面活性剂的发展现状n2009年阴离子型表面活性剂产量占比仍为最大，为56；非离子表面活性剂，占35%；阳离子和两性离子表面活性剂合占10%。