第5章阳离子表面活性剂.ppt剖析课件

7/29/2022表面活性剂应用导论表面活性剂应用导论第五章第五章轻化工程专业轻化工程专业丁斌丁斌第第5 5章章 阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂5.1 5.1 阳离子表面活性剂概述阳离子表面活性剂概述5.2 5.2 阳离子表面活性剂的性质阳离子表面活性剂的性质5.3 5.3 几种阳离子表面活性剂几种阳离子表面活性剂5.4 5.4 阳离子表面活性剂的应用阳离子表面活性剂的应用5.1 5.1 阳离子表面活性剂概述阳离子表面活性剂概述 阳离子表面活性剂是具有阳离子亲水基团的表阳离子表面活性剂是具有阳离子亲水基团的表面活性剂面活性剂依据亲水基结构分类：依据亲水基结构分类：(1)(1)胺盐型胺盐型 (2)(2)季铵盐型季铵盐型 (3)(3)杂环型杂环型 (4)(4)鎓盐型鎓盐型(1)(1)胺盐型胺盐型 该类产物是脂肪胺与无机酸形成的盐，该类产物是脂肪胺与无机酸形成的盐，只溶于酸性只溶于酸性溶液中，在酸性条件下具有表面活性，溶液中，在酸性条件下具有表面活性，而在碱性条件下而在碱性条件下，胺盐与碱作用生成游离胺而使其溶解度降低失去表面，胺盐与碱作用生成游离胺而使其溶解度降低失去表面活性，因此它的使用范围受到一定的限制。

活性，因此它的使用范围受到一定的限制代表品种结构式：代表品种结构式：5.1 5.1 阳离子表面活性剂概述阳离子表面活性剂概述R-NH2HCl伯胺盐 CH3|R-N-HCl仲胺盐|H CH3|R-N-HCl叔胺盐|CH3(2)(2)季铵盐型季铵盐型 季铵盐与胺盐不同，它在碱性和酸性介质中都能溶季铵盐与胺盐不同，它在碱性和酸性介质中都能溶解，且离解为带正电荷的表面活性离子解，且离解为带正电荷的表面活性离子季铵盐洗涤能力差，但杀菌能力强季铵盐洗涤能力差，但杀菌能力强，在阳离子表面，在阳离子表面活性剂中的地位最为重要，产量也最大活性剂中的地位最为重要，产量也最大代表品种结构式：代表品种结构式：5.1 5.1 阳离子表面活性剂概述阳离子表面活性剂概述 R1|R2-N+-CH3 X-|R35.1 5.1 阳离子表面活性剂概述阳离子表面活性剂概述(3)(3)杂环型杂环型 杂环类阳离子表面活性剂是分子中除碳、氢原子外，杂环类阳离子表面活性剂是分子中除碳、氢原子外，还含有其它原子，且呈环状结构的化合物还含有其它原子，且呈环状结构的化合物这类表面活性剂有：这类表面活性剂有：吗啉型吗啉型吡啶型吡啶型5.1 5.1 阳离子表面活性剂概述阳离子表面活性剂概述(3)(3)杂环型杂环型咪唑啉型咪唑啉型哌嗪型哌嗪型喹啉型喹啉型5.1 5.1 阳离子表面活性剂概述阳离子表面活性剂概述(4)(4)鎓盐型鎓盐型 按照携带正电荷的原子不同，如按照携带正电荷的原子不同，如P P、AsAs、S S、I I 等，等，阳离子表面活性剂还包括鏻盐、锍盐、碘鎓和鉮盐化合阳离子表面活性剂还包括鏻盐、锍盐、碘鎓和鉮盐化合物等。

物等鏻盐化合物鏻盐化合物 该类阳离子表面活性剂该类阳离子表面活性剂具有良好的杀菌性能具有良好的杀菌性能，主要，主要用作乳化剂、杀虫剂、杀菌剂等此外，用作乳化剂、杀虫剂、杀菌剂等此外，四羟甲基氯化四羟甲基氯化鏻还具有优良的阻燃性能，可作为织物阻燃整理剂鏻还具有优良的阻燃性能，可作为织物阻燃整理剂CH2OH|HOH2C-P+-CH2OH Cl-|CH2OH5.1 5.1 阳离子表面活性剂概述阳离子表面活性剂概述锍盐化合物锍盐化合物 锍盐化合物可溶于水，具有除草、杀灭软体动物、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，杀菌和杀真菌等作用，是有效的杀菌剂是有效的杀菌剂，而且对皮肤的，而且对皮肤的刺激小，因此使用性能优于传统的季铵盐化合物刺激小，因此使用性能优于传统的季铵盐化合物氧化锍衍生物氧化锍衍生物是锍盐型阳离子表面活性剂中性能十是锍盐型阳离子表面活性剂中性能十分优异的品种，它在阴离子洗涤剂和传统的松香皂配方分优异的品种，它在阴离子洗涤剂和传统的松香皂配方中均能保持良好的杀菌性中均能保持良好的杀菌性5.1 5.1 阳离子表面活性剂概述阳离子表面活性剂概述碘鎓化合物碘鎓化合物 碘鎓碘鎓化合物的优点是同阴离子型洗涤剂和肥皂具有化合物的优点是同阴离子型洗涤剂和肥皂具有较好的相容性，抗微生物效果好，而且对次氯酸盐的漂较好的相容性，抗微生物效果好，而且对次氯酸盐的漂白作用有较好的稳定性。

其结构通式为白作用有较好的稳定性其结构通式为邻碘联苯邻碘联苯亚碘酰联苯亚碘酰联苯联苯碘鎓硫酸盐联苯碘鎓硫酸盐5.1 5.1 阳离子表面活性剂概述阳离子表面活性剂概述鉮盐化合物鉮盐化合物 鉮盐型阳离子表面活性剂的性质与鏻盐化合物近似鉮盐型阳离子表面活性剂的性质与鏻盐化合物近似，其化学通式为，其化学通式为第第5 5章章 阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂5.1 5.1 阳离子表面活性剂概述阳离子表面活性剂概述5.2 5.2 阳离子表面活性剂的性质阳离子表面活性剂的性质5.3 5.3 几种阳离子表面活性剂几种阳离子表面活性剂5.4 5.4 阳离子表面活性剂的应用阳离子表面活性剂的应用5.2 5.2 阳离子表面活性剂的性质阳离子表面活性剂的性质 在阳离子表面活性剂中，应用最广泛的是季铵盐型，在阳离子表面活性剂中，应用最广泛的是季铵盐型，且具有代表性，因此，这里仅讨论季铵盐型阳离子表面且具有代表性，因此，这里仅讨论季铵盐型阳离子表面活性剂结构与性能的关系活性剂结构与性能的关系1)(1)溶解性溶解性(g/100/100ml)R的碳数的碳数水中水中95%乙醇中乙醇中117084125075751352811426.774.51516.174160.8562170.4872180.1052.6190.09654 随着碳链长度的增加，随着碳链长度的增加，其水溶性和醇溶性均呈下降其水溶性和醇溶性均呈下降趋势。

趋势碳原子数碳原子数151515个的个的水溶性急剧下降水溶性急剧下降5.2 5.2 阳离子表面活性剂的性质阳离子表面活性剂的性质(1)(1)溶解性溶解性 疏水性烷基的个数、链上的取代基的性质对表面活疏水性烷基的个数、链上的取代基的性质对表面活性剂的溶解性能也有影响：性剂的溶解性能也有影响：含有单个长链时含有单个长链时(R(R1 1)，能溶于极性溶剂，但不溶，能溶于极性溶剂，但不溶于非极性溶剂；而含有两个长链时于非极性溶剂；而含有两个长链时(R(R1 1，R R2 2)，几乎不溶，几乎不溶于水，但溶于非极性溶剂于水，但溶于非极性溶剂当烷基链上带有亲水性或不饱和基团时，能增加当烷基链上带有亲水性或不饱和基团时，能增加其水溶性其水溶性5.2 5.2 阳离子表面活性剂的性质阳离子表面活性剂的性质(2)Krafft(2)Krafft 温度点温度点 离子型表面活性剂在低温时溶解度较低，随着温度离子型表面活性剂在低温时溶解度较低，随着温度的升高溶解度增大，当达到某一温度以后其溶解度突然的升高溶解度增大，当达到某一温度以后其溶解度突然迅速增加，该温度即迅速增加，该温度即KrafftKrafft点或临界溶解温度点或临界溶解温度(CST)(CST)。

KrafftKrafft点是离子型表面活性剂单体、胶束和未溶点是离子型表面活性剂单体、胶束和未溶解的表面活性剂固体共存的三相点解的表面活性剂固体共存的三相点阳离子表面活性剂的阳离子表面活性剂的KrafftKrafft点是表征其在水溶液中点是表征其在水溶液中溶解性能的特征指标：溶解性能的特征指标：KrafftKrafft点越高，表面活性剂越难溶，溶解度越低；点越高，表面活性剂越难溶，溶解度越低；Krafft Krafft点越低，表面活性剂越易溶，溶解度越高点越低，表面活性剂越易溶，溶解度越高5.2 5.2 阳离子表面活性剂的性质阳离子表面活性剂的性质(2)Krafft(2)Krafft 温度点温度点 Krafft Krafft点与疏水碳链长度的关系点与疏水碳链长度的关系 通常，通常，KrafftKrafft点与表面活性剂疏水基碳链的长度呈点与表面活性剂疏水基碳链的长度呈线性关系线性关系，并可表示为：，并可表示为：Krafft 点点 a+bna，b-常数；常数；n-碳链所含碳原子的个数碳链所含碳原子的个数依此式：依此式：碳链越长，碳链越长，n值越大，则值越大，则KrafftKrafft点越高，点越高，溶解度越低。

溶解度越低5.2 5.2 阳离子表面活性剂的性质阳离子表面活性剂的性质(2)Krafft(2)Krafft 温度点温度点 Krafft Krafft点与疏水碳链长度的关系点与疏水碳链长度的关系 同系物的碳氢链越长其同系物的碳氢链越长其KrafftKrafft点的温度越高点的温度越高通过通过KrafftKrafft点可以衡量表面活性剂的溶解性能点可以衡量表面活性剂的溶解性能5.2 5.2 阳离子表面活性剂的性质阳离子表面活性剂的性质(2)Krafft(2)Krafft 温度点温度点 Krafft Krafft点与成盐的配对阴离子的关系点与成盐的配对阴离子的关系如，配对阴离子对十六烷基吡啶如，配对阴离子对十六烷基吡啶KrafftKrafft点的影响：点的影响：配对阴离子配对阴离子XKrafftKrafft点点/Cl17Br28I45 按照按照 Cl Cl、BrBr、I I的次序，的次序，表面活性剂的表面活性剂的KrafftKrafft点温度升点温度升高，由此可知，其溶解性能将高，由此可知，其溶解性能将按此顺序依次降低按此顺序依次降低5.2 5.2 阳离子表面活性剂的性质阳离子表面活性剂的性质(3)(3)表面张力表面张力 季铵盐型表面活性剂烷基碳数与表面张力的规律：季铵盐型表面活性剂烷基碳数与表面张力的规律：R R的碳数的碳数(0.1%(0.1%溶液溶液)(0.01%(0.01%溶液溶液)867.572.3964.372.21060.671.91153.970.91247.668.71343.667.11443.662.41543.553.91643.543.71743.243.21843.043.41943.043.6随着烷基碳链长度的随着烷基碳链长度的增加，表面活性剂的表增加，表面活性剂的表面张力逐渐下降。

面张力逐渐下降表中：表中：-表面张力，表面张力，mN/mmN/m5.2 5.2 阳离子表面活性剂的性质阳离子表面活性剂的性质(3)(3)表面张力表面张力 分子结构相同时，表面张力与溶液的浓度有关分子结构相同时，表面张力与溶液的浓度有关:溶液浓度溶液浓度(mol/L)(mol/L)(mN/m)0.00269.80.00559.40.0141.30.02538.00.0431.30.0535.00.135.6分子结构相同时，溶液浓分子结构相同时，溶液浓度升高，表面张力逐渐降低；度升高，表面张力逐渐降低；溶液浓度升高到一定值时溶液浓度升高到一定值时(如如0.04 mol/L)0.04 mol/L)之后，表面之后，表面张力反而略有升高张力反而略有升高5.2 5.2 阳离子表面活性剂的性质阳离子表面活性剂的性质(4)(4)临界胶束浓度临界胶束浓度CMCCMC 季铵盐型表面活性剂烷基碳数与季铵盐型表面活性剂烷基碳数与CMCCMC的规律：的规律：随着烷基碳数增加，临界胶束浓度随着烷基碳数增加，临界胶束浓度CMCCMC降低CMCCMC：1.51.51010-2-2 mol/L mol/LCMCCMC：7.87.81010-3 -3 mol/Lmol/L5.2 5.2 阳离子表面活性剂的性质阳离子表面活性剂的性质(4)(4)临界胶束浓度临界胶束浓度CMCCMC 季铵盐型表面活性剂烷基碳数与季铵盐型表面活性剂烷基碳数与CMCCMC的规律：的规律：同系物随其碳氢链增长，临界胶束浓度同系物随其碳氢链增长，临界胶束浓度CMCCMC降低。

降低CMCCMC：3.53.51010-3-3 mol/L mol/LCMCCMC：9.29.21010-4 -4 mol/Lmol/。