4-2表面活性剂_精细化工3.

肥皂的起源：据史料记载，大约在公元前3000年的时候，人们将1份油和5份碱性植物灰混合制成清洁剂，在欧洲关于肥皂起源的传说很多，一说古罗马的高卢人，每遇节日便将羊油和山毛榉树灰溶液搅成稠状，涂在头发上，梳成各种发型。一次，节日突遇大雨，发型淋坏了，人们却意外发现头发变干净了。又传说，罗马人在祭神时，烧烤的牛羊油滴落在草木灰里，形成了“油脂球”。妇女们洗衣时发现，沾了“油脂球”的衣服更易洗干净。这都说明了人们用动物脂肪与草木灰（碱）皂已有千年历史。一、肥皂可以用来去油污1.肥皂的去污原理亲水基－－COONa或－COO▔是极性基团，易溶于水而不易溶于油，具有亲水性；憎水基－烃基－R，不易溶于水而易溶于油（有机溶剂），具有亲油性质；2、在盛有少量水的试管中滴加几滴植物油，震荡后静止，观察水与油的混溶情况，在水与油的混和溶液中加入适量的肥皂水震荡后静止，观察水与油的混溶情况。3、结合图4—14和图4—15，描述肥皂的去污原理1、在烧杯中加入一定量的水，取一枚针放在一片滤纸上，并将它们一起轻轻放在水面上，观察现象；用滴管滴加肥皂水，观察这枚针的变化。表面活性剂能够在很大程度上降低水的表面活度。使其表面张力减小。荷叶上的水珠水上的水黾所谓表面张力，举个例子，你滴一滴水在桌子上，可以明显地看到其形成一个半球状，中心部位明显高于两端，这个使水滴不向外扩散的力就是表面张力。图4—15肥皂去污原理示意图图4—14水包油示意图肥皂去污是高级脂肪酸钠起作用。从结构上看，它的分子可以分为两部分，一部分是极性的—COONa，或—COO-，它可以溶于水，叫亲水基；另一部分是非极性的链状的烃基—R，这一部分不溶于水易溶于油，叫做憎水基。憎水基具有亲油的性质。润湿作用：使附着在衣物或器皿上的油污易于分散到水中乳化作用：使油污在水中被肥皂乳化形成小滴，加之同性电荷的排斥作用，使油污脱离附着物而悬浮于水中起泡作用：使油污和其他固体污垢更易被吸附而脱离附着物在洗涤的过程中，污垢中的油脂跟肥皂接触后，高级脂肪酸钠分子的烃基就插入油污内。而易溶于水的羧基部分伸在油污外面，插入水中。这样油污就被包围起来。再经摩擦、振动，大的油污便分散成小的油珠，最后脱离被洗的纤维织品，而分散到水中形成乳浊液，从而达到洗涤的目的。⒈实验室制肥皂。⑴把动物脂肪或植物油NaOH溶液按一定比例放在皂化锅内，加热、搅拌使之发生皂化反应；往锅内加入食盐，使生成物高级脂肪酸钠从甘油和水的混合物中分离析出（盐析）；集取浮在液面的高级脂肪酸钠，加入填充剂，进行压滤、干燥、成型，就制成成品肥皂；下层液体经分离提纯后，便得到甘油。⒉肥皂的生产原理实验4—1工业制皂原理1．合成洗涤剂的组成：由憎水基和亲水基组成，如：(CH2)nCH3SO3Na十二烷基苯磺酸钠(CH2)nCH3SO3Na烷基磺酸钠憎水基亲水基二、合成洗涤剂在第一次世界大战期间，德国就开始制造烷基苯基磺酸盐以代替肥皂。1930年，美国NationalAniline公司正式将烷基苯磺酸钠作为廉价的合成洗涤剂销售。这种产品，在第二次世界大战后的1945～1950年间迅速普及。在日本，利用硬性型ABS（带支链的烷基苯磺酸盐）的合成洗涤剂的产量，在1963年已超过肥皂。但是随着合成洗涤剂消费量的增加，引起了河川发生泡沫等污染水质的问题。因而改用对微生物降解性良好的软性型LAS（直链烷基苯磺酸盐）。1、确定合适的碳链长度12—182、选择不含支链的烃基3、合理的配方肥皂合成洗涤剂原料动、植物油脂（属于生物质原料，成本较高，但可再生）石油产品（属于化石原料，价格便宜，但不能再生）分子结构水溶液PH8-9会造成某些人群过敏5-9比较适中在酸性水中洗涤效果降低洗涤效果不受影响在硬水中与钙、镁离子反应生成沉淀，不易形成泡沫，洗涤效果降低洗涤效果不受影响生物降解性可被微生物讲解无支链的可被微生物降解，有支链的不易被微生物降解⒉肥皂和合成洗涤剂的比较⒉合成洗涤剂与肥皂的比较⑴肥皂不适合在硬水中使用，而洗涤剂使用不受限制；⑵合成洗涤剂洗涤能力强，可以用于机洗；⑶合成洗涤剂的原料便宜。⑷合成洗涤剂的危害：由于其稳定性，在自然界中不易被细菌分解，造成水体污染。尤其含磷洗涤剂造成水体富营养。合成洗涤剂三、精细化学品及其生产特点精细化学品的定义和分类一.精细化学品的定义日本：把凡具有专门功能、研究开发、制造及应用技术密集度高，配方技术左右着产品性能，附加价值高，收益大，批量小，多品种的化工产品称为精细化学品。中国：一般指深度加工的，技术密集度高和附加价值大的具有特定应用性能和特定用途的化学品，其多数产品为品种多、更新快、规模小，利润高。第一章绪论三.精细化工精细化学品（FineChemicals）生产工业的简称精细化学品按用途可归纳为：医药、农药、合成染料、有机颜料、涂料、表面活性剂、粘接剂、催化剂、添加剂、食品和动物饲料添加剂、塑料、合成纤维和橡胶用添加剂、香料、化妆品、生化酶、无机精细化学品等18类。二.精细化学品的分类可以有结构分类和功能分类两种方法，目前国内外统一的分类原则是以产品本身具有的特定功能来分类。随着科学技术的进步，精细化工行业将越分越细，越分越多。1.精细化学品具有品种多、批量小、产值高等特点批量小、品种多精细化工产品本身的用量不大。药的服用量以毫克计；食品添加剂的用量只是百万分之几；染料是织物质量的3-5%对每一个精细化工部门来说，产品的品种通常会很多。如染料：不同化学结构的品种为5232个。小批量、多品种的特点决定了精细化工产品的生产通常采用间歇反应为主，采用批次生产。用量小而效益显著若在人造卫星的结构中采用结构胶粘剂代替金属焊接，节省一公斤金属，就有近十万元的经济效益。在聚氯乙烯塑料中，采用耐温增塑剂代替普通增塑剂就可提高400C的使用温度。在灭火中的应用表面活性剂在消防灭火中的应用是用作泡沫灭火剂。对于木材、原棉等固体物的火灾，由于表面活性剂的渗透和润湿作用，使水易于透入燃料体内部而起到阻止火继续燃烧。对于油类等液体物的火灾，由于表面活性剂能加速油的乳化或凝胶化，以及灭火剂迅速在燃料油的表面上铺展开来，形成隔离膜，而起到灭火作用。泡沫灭火剂生成的泡沫是由泡沫灭火剂中高起泡能力的表面活性剂的作用形成的。近年来开发出一系列对皮肤有各种有益功能的霜膏，在配方中增添了各种有效成分，能促进皮肤新陈代谢和再生，解脂及增加皮肤蛋白，促进血液循环，防止皮肤变色，抑制皮肤病变，促使皮肤恢复正常生理功能，赋予皮肤柔软和缓解日晒红斑等。这类护肤霜受到从事各行业人们的喜爱。制备护肤霜所用的乳化剂通常采用复配型的，既有良好的乳化性能，对皮肤的刺激性又小。常用的表面活性剂主要是非离子表面活性剂。在化妆品中的应用•石油产品添加剂之一——助燃剂•助燃剂或促燃剂是当今所研究的节油剂中的一种最主要的成分。由于它的作用，燃料雾化更好，燃料的气化率及扩散性提高，燃料的发火点降低，燃烧速度加快、燃烧效率增大、输出功率提高。•总之，助燃剂能使燃料燃烧得更充分，从而降低燃料消耗，达到节能目的，井减轻废气对环境的污染。在石油工业中的应用•织物的退浆、煮练和漂白加工过程统称为织物的前处理。•染料从染液向纤维表面和内部转移的过程大致分为3个阶段：吸附、扩散、固着。•染色助剂在染色中起着十分重要的作用。表面活性剂是品种最多、使用最广泛的一类染色助剂，它在染色中主要用作渗透剂、分散剂、匀染(缓染)剂以及固色剂、皂洗剂等。在纺织工业中的应用•抗静电剂•聚烯烃、聚苯乙烯、聚酰胺、聚氯乙烯等塑料制品的表面，常因在成型过程中与模具或设备表面分开而积有静电，给人们生活增添了危害。消除塑料表面静电的方法中最普通的是使用抗静电剂。塑料包装材料常用的抗静电剂主要是表面活性剂。•表面活性剂型抗静电剂，其分子中的亲油部分牢固地吸附在塑料的表面，亲水部分从空气中吸收水分，从而在塑料表面形成薄薄的导电层，起到消除静电的作用。在包装中的应用•由于应用对象的特殊性，很难采用单一的化合物来满足各种特定的要求，需要多种组分配合起来才能达到目的。•如：洗涤剂就需要有乳化润湿作用的表面活性剂、柔软平滑剂、抗静电剂等。大量采用复配技术表面活性剂复配的原则是：通过几种表面活性剂的混合复配，可使制剂或配方的效果更好，各类表面活性剂之间具有较好的配伍性，或者说相容性。在实际使用的配方中，复配体系成功的关键就是利用表面活性剂之间的良好的协同效应。而这可通过理论预测来优选配方。例如在离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂复配体系中，离子表面活性剂和非离子表面活性剂在溶液中可形成混合胶束，产生协同增效作用，提高表面活性，降低表面活性剂用量，阴离子表面活性剂有利于最大限度的增溶。表面活性剂复配体系时，必须要考虑到其混合胶束的溶液特性以及它们相互作用的机理，这将为复配提供很大的帮助。⒉精细化工具有技术密集、附加值高等特点●研究开发是指从制定具体的研究目标开始直到技术成熟进行投产前的一段过程。●开发一种新药需要5-10年，投资需2000万美元，达年销售额的14%。●一般精细化工产品研究开发投资占年销售额的6-7%是正常现象。●成功率较低：染料的专利开发中成功率通常只是0.1-0.2%.⑴研究开发阶段投资高原料多、反应复杂、中间过程反应条件控制要求严格。⑵生产工艺流程长如：感光材料的成色剂合成单元反应多达十几步，最后产率有时会低于20%。在制药工业中，除采用合成原料外，还要采用天然产物，或是用生化方法得到的半人工合成中间体。由于精细化工产品是根据具体应用对象而设计的，它们的要求经常会发生变化。•一旦有新的要求提出，就必须按照新要求来重新设计结构，或对原有的化学结构进行改进，其结果就会产生新产品。•大量的基础研究工作产生的新化学品也不断地需要寻求新的用途。技术密集的特点反映在精细化工产品的生产中是技术保密性、专利垄断性强。厂家通过自己拥有的技术开发得到的技术进行生产，并以此为手段在国内及国际市场上进行激烈竞争。⑶技术保密性、专利垄断性强附加价值：指在产品的产值中扣除原材料、税金、设备和厂房的折旧费后剩余部分的价值。指当产品从原材料开始经加工到生产出产品的过程中实际增加的价值。包括利润、工人劳动、动力消耗以及技术开发等费用。一个新药约需5～10年时间,耗资2000万美元,这种研究是必需的,但风险较大。3.我国目前最有发展前景的几类精细化学品以下8类精细化学品有着广阔的发展前景：具有发展前途的精细化学品食品添加剂饲料添加剂表面活性剂水质稳定剂皮革用化学品造纸用化学品纤维素衍生物农副产品为原料的化工产品水果、蔬菜保鲜剂等营养抗氧剂，饲料蛋白和矿物质植物油为原料的工业表面活性剂磷(铝)系水处理剂高中档皮革的添加剂发散剂和高吸水性树脂等羧乙基纤维素等淀粉衍生物等