精细化工工艺学第三表面活性剂讲课文档.ppt

精细化工工艺学第三表面活性剂第一页，共九十七页亲油基亲水基不同溶质对表面张力的影响，见图c123cmc无机酸、碱、盐有机表面活性剂为何表面活性剂会降低表面张力？第二页，共九十七页2.1.2 表面活性剂的特点表面活性剂的特点临界胶束浓度临界胶束浓度(cmc)：表面活性剂开始形成胶束的浓度为临界胶束浓度 达到cmc时，表面活性剂已在溶液的界面上排列成单分子膜，此时表面张力降至最低点此后活性物浓度的增高对于表面张力和使用性能的影响不大第三页，共九十七页渗透力表面张力 CMC表面活性剂浓度去污力起泡力溶液性质图3-2 表面活性剂浓度与溶液性质的关系第四页，共九十七页2.1.3 表面活性剂的分类表面活性剂的分类通常按离子类型分类：在水中能电离而生成离子的叫离子表面活性剂；不能电离的叫非离子表面活性剂，占总量非离子表面活性剂，占总量1/4在离子表面活性剂中，亲水基团带有负电荷的叫阴离子阴离子表面活性剂，占总量表面活性剂，占总量2/3；亲水基团带有正电荷的叫阳离子表面活性剂，占总量阳离子表面活性剂，占总量6%视溶液酸碱度不同而离解成阴离子或阳离子的则称为两两性表面活性剂，占总量性表面活性剂，占总量3%。

第五页，共九十七页阴离子表面活性剂 1、烷基苯磺酸盐、烷基苯磺酸盐第六页，共九十七页用于制造洗涤剂的烷基苯中烷链长度一般为C10C13链较短者溶解度大，可用于配置液体洗涤剂，用于洗衣粉时，多为C12C13 烷基苯烷基苯磺酸钠亲水基团为磺酸基与疏水基团烷基苯间连接是C-S键，因而他的耐水解稳定性很好，在热的酸或碱中很稳定第七页，共九十七页2、仲烷烃磺酸盐（、仲烷烃磺酸盐（SAS） SAS有与LAS类似的发泡性和洗涤效果，且水溶性好其主要用途是复配成液体洗涤剂，如液体家用餐具洗涤剂SAS的缺点是，用它作为主要成分的洗衣粉发粘、不松散因此只用于液体配方中 第八页，共九十七页3、-烯烃磺酸盐（烯烃磺酸盐（AOS）AOS与LAS的性能相似但对皮肤的刺激性稍弱，生化降解的速度也稍快由于它的生成工艺简便，原料成本低廉，因此，AOS一直有很大的吸引力AOS的主要用途是配制液体洗涤剂和化妆品 第九页，共九十七页4 4、脂肪醇硫酸盐（、脂肪醇硫酸盐（FASFAS） 又叫烷基硫酸盐这类活性剂中最重要的品种是基于椰子油的C12C14和基于牛油的C16C18烷基硫酸盐，如十二烷基硫酸盐（月桂醇硫酸盐）它们的抗硬水性较好，但耐水解能力较差，尤其在酸性介质中，易水解成脂肪醇与硫酸盐。

FAS的主要用途是配制液状洗涤剂、餐具洗涤剂、各种香波、牙膏、纺织用润湿和洗净剂以及化学工业中的乳化聚合此外，粉状的FAS可用于配制粉状清洗剂、农药用润湿粉剂 第十页，共九十七页5、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐（AES）脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐又称脂肪醇硫酸盐由于分子中加入了乙氧基使其具有很多优点，如抗硬水性强，泡沫适中而稳定，溶解性好缺点是在酸性和强碱性条件下不稳定，易于水解AES采用C12C14的椰油醇为原料，有时也用C12C16醇，与24分子环氧乙烷缩合再进一步进行硫酸化，中和可用氢氧化钠、氨或乙醇胺第十一页，共九十七页非离子表面活性剂 非离子表面活性剂因在水中不电离以及能够精细地改变分子结构而具有独特的性质非离子表面活性剂去除油性污垢的能力很强，而且具有防止污垢在合成纤维表面再沉积的能力它们的临界胶束浓度也比离子型表面活性剂低一到二个数量级第十二页，共九十七页1、脂肪醇聚氧乙烯醚（、脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO） 脂肪醇聚氧乙烯醚是近代非离子型表面活性剂中最重要的一类产品目前几乎在 各类洗涤剂中，都或多或少用到这类表面活性剂第十三页，共九十七页2、烷基酚聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚 （OP）烷基酚聚氧乙烯醚在非离子型表面活性剂中仅次于AEO，占第二位。

其中最重要的是壬基酚聚氧乙烯醚，商品牌号为乳化剂OP系列产品它具有优良的洗涤性能，价格较低缺点是生物降解性差，对鱼类有毒性 3、脂肪酸烷醇酰胺、脂肪酸烷醇酰胺这是由脂肪酸和乙醇胺缩合制得的一类非离子表面活性剂最常用的品种是月桂酸单乙醇酰胺和月桂酸二乙醇酰胺前者的水溶性较差，主要在液体类产品中用作增稠剂；后者常用作稳泡剂和助洗剂第十四页，共九十七页阳离子表面活性剂 所有工业上的阳离子表面活性剂都是有机氮化合物的衍生物它们大致可分为两类：一类是胺盐型阳离子表面活性剂；另一类则是季铵盐型阳离子表面活性剂，在化合物本身的分子中带有正电荷阳离子表面活性剂很少作清洗用主要用作抗静电剂，织物的柔软剂此外，阳离子表面活性剂也可用于防霉和杀菌苯扎氯铵苯扎氯铵(洁尔灭洁尔灭)苯扎溴铵苯扎溴铵(新洁尔灭新洁尔灭)等等第十五页，共九十七页两性表面活性剂两性表面活性剂 两性表面活性剂基本不刺激皮肤和眼睛在相当宽的pH值范围内都有良好的表面活性作用与阴离子、阳离子、非离子型表面活性剂都可以兼容用作洗涤剂、乳化剂、润湿剂、发泡剂、柔软剂和抗静电剂卵磷脂：卵磷脂：氨基酸型和甜菜碱型：氨基酸型和甜菜碱型：氨基酸型：氨基酸型：R-NH+2-CH2CH2COO Tego甜菜碱型：甜菜碱型：R-N+(CH3)2-COO。

第十六页，共九十七页2.1.4 表面活性剂的理化特性表面活性剂的理化特性1、亲水亲油平衡值、亲水亲油平衡值HLB(Hydrophile-Lipophile Balance Number) 表面活性剂的应用性能取决于分子中亲水和亲油两部分的组成和结构，这两部分的亲水和亲油能力的不同，就使它的应用范围和应用性能有差别表面活性剂分子中亲水基的强度与亲油基的强度之比值，就称为亲水亲油平衡值，简称HLB值石蜡石蜡HLB值值=0，聚氧乙烯，聚氧乙烯HLB值值=20（非离子型）（非离子型）油酸油酸HLB值值=1，油酸钾，油酸钾HLB值值=20，十二烷基硫酸钠，十二烷基硫酸钠HLB值值=40（阴阳离子型）（阴阳离子型）第十七页，共九十七页格里芬格里芬(Griffin) 算法算法:HLB=7+(各个基团的各个基团的HLB值值)戴维斯（戴维斯（Davies）算法）算法: 第十八页，共九十七页2、胶束与胶束量、胶束与胶束量 胶束量=表面活性剂分子量*缔合度缔合度：缔合成一个胶束的分子数3、表面活性剂溶解性与温度的关系、表面活性剂溶解性与温度的关系 克拉夫特点：对离子型表面活性剂而言，溶解度突然增大的温度点浊点：表面活性剂溶液由透明变浑浊的温度点。

一个是下限温度，一个是上限温度一个是下限温度，一个是上限温度第十九页，共九十七页1.增溶：增溶：CCMC （ HLB1318）2.乳化：乳化：HLB：3-8 W /O 型乳化剂：聚山梨酯型乳化剂：聚山梨酯Tween；一价皂；一价皂HLB：8-16 O/W型乳化剂：脂肪酸山梨酯型乳化剂：脂肪酸山梨酯Span；二价皂；二价皂3.润湿：（润湿：（HLB：7-9）4.助悬：助悬：5.起泡和消泡起泡和消泡6.消毒、杀菌消毒、杀菌7.去污剂去污剂8.柔软平滑、抗静电、匀染、固色、防水、防腐蚀等柔软平滑、抗静电、匀染、固色、防水、防腐蚀等2.1.5 表面活性剂的应用性能表面活性剂的应用性能第二十页，共九十七页洗涤原理：洗涤原理：1.污垢的来源污垢的来源2.污垢与织物的附着方式污垢与织物的附着方式 3.去污机理去污机理 影响去污作用的因素影响去污作用的因素 ：1.表面活性剂结构表面活性剂结构 2.水的硬度水的硬度 3.机械作用机械作用 4.织物类型织物类型 5.温度温度 6.泡沫泡沫第二十一页，共九十七页2.2 阴离子表面活性剂2.2.1 羧酸型阴离子表面活性剂羧酸型阴离子表面活性剂一、肥皂一、肥皂一般为钠盐叫做硬肥皂；其钾盐叫做软肥皂 。

主要成分都是硬脂酸钠，其分子式是C17H35COONa 第二十二页，共九十七页制备原理制备原理原料选择原料选择 根据肥皂的成分，从脂肪酸部分来考虑，饱和度大的脂肪酸所制得的肥皂比较硬；反之，不饱和度较大的脂肪酸所制得的肥皂比较软 肥皂的主要原料是熔点较高的油脂一般说来，脂肪酸的碳链太短，所做成的肥皂在水中溶解度太大；碳链太长，则溶解度太小 肥皂中含C16C18脂肪酸的钠盐为最多，通常牛油或棕榈油与椰子油混用 第二十三页，共九十七页生产工艺生产工艺精炼 皂化 盐析 洗涤 碱析 整理 成型 1、间歇皂化工艺、间歇皂化工艺2、连续皂化工艺、连续皂化工艺油脂 水解 中和 离心 真空出条 碱液12吨吨/小时小时 连续皂化工艺连续皂化工艺第二十四页，共九十七页2、多羧酸皂、多羧酸皂 主要用作润滑油添加剂、防锈剂等，常见产品为烷基琥珀酸（丁二酸）系列产品3、松香皂、松香皂 分子式C19H29COOH，本身没有洗涤作用，但有优良的乳化力和起泡力，与肥皂复配使用4、N-酰基氨基羧酸盐酰基氨基羧酸盐 脂肪酰氯与氨基酸反应得到，优点：低毒、低刺，用于洗护用品、牙膏、食品等 雷米邦（Lamepon、613）用作洗手液等，由皮、毛发水解再与油酰氯反应得到，分子式C17H33CO(NHCHCO)nONa 。

第二十五页，共九十七页5、L一吡咯烷酮羧酸钠一吡咯烷酮羧酸钠(PCANa）人体皮肤中起保湿作用的物质称为天然保湿因子(NMF)，其关键成分即为PCANa，它可以增强皮肤的柔性和弹性，使皮肤富有光泽主要用于日化产品，尤其是高级化妆品的保湿制备方法（干法热解）制备方法（干法热解）第二十六页，共九十七页是阴离子表面活性剂中最主要的产品，占80，是国内产量最大的表面活性剂优点：稳定性好，耐酸性好，去污力强，起泡性好2.2.2 磺酸盐型阴离子表面活性剂磺酸盐型阴离子表面活性剂1、烷基苯磺酸盐（、烷基苯磺酸盐（LAS）洗衣粉的主剂，稳定性好，耐酸性好，去污力强，起泡性好主要以直链烷基苯磺酸盐(LAS,linear alkylbenzene sulfonate)为主 第二十七页，共九十七页生产工艺流程生产工艺流程煤油分子筛尿素络合正构烷烃烷基苯-烯烃四聚丙烯烷基苯磺酸磺化NaOH中和烷基苯磺酸钠烷基苯磺酸钠第二十八页，共九十七页Step1: 烷基苯的制备烷基苯的制备正构烷烃的获得，以煤油路线为主，有尿素络合法和分子筛提蜡法1）正构烷烃的获得）正构烷烃的获得（2）烷基化反应制取烷基苯）烷基化反应制取烷基苯氯化法和脱氢法两种为主氯化法：氯化法：先生成氯代烷烃，再与苯进行傅-克烷基化反应得到烷基苯，氯化法成本低，但产品色泽深，三废多。

脱氢法：脱氢法：正构烷烃脱氢为单烯烃，在HF催化下与苯进行烷基化，脱氢法质量好，但技术复杂第二十九页，共九十七页Step2: 烷基苯的磺化烷基苯的磺化磺化剂：浓硫酸、发烟硫酸、三氧化硫、氯磺酸等浓硫酸：酸耗大，转化率较低，污染较大发烟硫酸：酸耗大，成本高，污染大氯磺酸：反应定量，转化率高，成本高，但副产盐酸污染大三氧化硫：转化率高，无废酸，污染少，含盐低，质量好，成本低，可连续化易产生副反应，工艺要求严格1）磺化反应基本规律）磺化反应基本规律 生产砜、砜酐、多磺酸、醌及焦油状黑色硫酸酯等，过程中应尽力避免过热第三十页，共九十七页2）发烟硫酸磺化）发烟硫酸磺化有间歇式和连续式两种，以连续为主，酸耗大，成本高，污染大已基本不用 3）三氧化硫磺化）三氧化硫磺化主要包括三部分：三氧化硫制取、磺化、尾气处理三氧化硫制取三氧化硫制取技术要点：空气干燥，需经冷却脱水、吸附脱水使露点降低到-40以下第三十一页，共九十七页三氧化硫磺化三氧化硫磺化气液非均相反应，扩散速度扩散速度是主要控制因素，反应强放热，散热散热是关键主要反应器：多釜串联与膜式两种多釜串联工艺简单，易操作，但对热敏性差的原料不合适膜式以降膜为主，有多管式和双膜缝隙式两种类型。

多管式以意大利Mazzoni公司为代表，双膜缝隙式则以日本狮子公司为龙头核心工艺参数：三氧化硫浓度35，反应温度40 左右尾气处理尾气处理分离后回用第三十二页，共九十七。