表面活性剂第二章

第二章表面活性剂概述应用化学08松教（2334）[e-mail]2011-03-05上堂课的回顾表面活性剂——结构特征——不对称双亲结构亲水基——亲水性亲油基——疏水性熵驱动——ΔG＝ΔH－TΔS≤0表面活性——表（界）面吸附和胶束化吸附——降低表面张力、润湿、乳化分散、洗涤等；胶束化——增溶勘误——page5:表2-1聚氧乙烯基——亲水基电子作业格式:邮件主题——表面活性剂习题；附件采用word文档(版本)，附件名——“专业××××-No××××××-姓名(第×章×-×)”第二章思考题1、表面活性剂按疏水基分类有哪几种？它们分别有什么特征？2、表面活性剂按亲水基分类有哪几种？它们分别有什么特征？3、除了传统意义上的表面活性剂之外，还有哪些表面活性剂？它们分别有什么特征？§1、表面活性剂的分类一、以表面活性剂的疏水基分类——三大类：1、碳氢链（R一般C8-C20）（1）碳氢链的分类a.烷基(Alkyl)常见的例如：十二烷基（月桂基）dodecyl（lauric）十四烷基（肉豆蔻基）tetradecyl（myristic）十六烷基（棕榈基）cetyl（palmitic）十八烷基（硬脂基）octadecyl（stearic）CH3-(CH2)n-COOMeb.链稀基（Alkenyl)——有双键，易诱导极化。亲水性高于同碳原子数的烷基。例如:硬脂酸与油酸（9-十八烯酸oleicacid），CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOMe亚油酸（9,12-十八二烯酸linoleicacid）CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOMe亲水性逐个增加。又例如，6个碳的苯环的疏水性只相当于3.5个亚甲基。CH3(CH2)11-C6H4-SO3NaR=C15.5c.含极性基烃——同上，亲水性高于同碳原子数的烷基。例如，蓖麻油酸(ricinoleicacid)12-羟基-9-十八烯酸的亲水性高于油酸。CH3(CH2)5CHCH2CH=CH(CH2)7COOMeOH（2）碳氢疏水链对表面活性剂的影响a.碳氢疏水基的链长(HydrophobicGroup)碳氢疏水基愈长，则在水中的溶解度愈小，在有机溶剂中的溶解度愈大；引起紧密聚集；增加吸附与胶束化倾向；提高熔点；增加对反离子的敏感性（b）支链与不饱和度的影响（BranchingandUn-saturation）增加支链与不饱和度溶解度增大；降低熔点降低；引起疏松聚集与抑制液晶形成;不饱和组分易氧化和变色;有支链组分生物降解性下降。（c）芳环（脂环）的影响AromaticNucleus增加在极性界面的吸附；降低生物降解性；引起界面膜疏松（脂环更甚）。（d）聚氧丙烯链(PolyoxypropyleneChainH(OC3H6)x-)增加在极性界面的吸附；增加在有机溶剂的溶解度。2、含硅烷（silane）常见的是硅氧烷（siloxane）。一般含硅烷的疏水性强于碳氢链，降低表面张力的能力更强。3、含氟碳链碳氢链的氢部分或全部被氟取代。例如，CF3(CH2)6CH2-和CF3(CF2)6CF2-。全氟碳链的疏水性最强，不仅疏水，而且疏油。4、常见的疏水基（HydrophobicGrougs）(1)直链烃(C8-C20)(2)支链烃(C8-C20)(3)长链(C8-C15)烷基苯基(R-C6H4-)(4)烷基萘基(RC3)(R-C10H8-)(5)松香衍生物（脂肪环）(6)高分子量的聚环氧丙烯基(7)木质素衍生物(8)聚硅氧烷(9)部分或全氟代烃其它OthersurfactantsContinue表面活性剂离子型表面活性剂非离子表面活性剂阴离子型表面活性剂Anionics两性离子型表面活性剂Zwitterionics阳离子型表面活性剂Cationics复合型表面活性剂Double-HydrophilicGroupSurfactants多元醇表面活性剂PolyalcoholNonionics聚氧乙烯醚表面活性剂PolyoxyethylenatedNonionics二、以表面活性剂的亲水基分类（1）阴离子型表面活性剂ANIONICS——表面活性片段是阴离子RCOO-Na+(soap).RC6H4SO3-Na+(alkylbenzenesulfonate).脂肪酸盐CarboxylicAcidSalts磺酸盐SulfonicAcidSalts硫酸酯盐SulfuricAcidEsterSalts磷酸酯盐PhosphoricandPoly-phosphoricAcidEsters羧酸盐(CarboxylicAcidSalts)[CH3(CH2)nCOO-Me+]肥皂Soaps牛脂（animalfat）椰子油(SodiumandPotassiumSaltsofCoconutOil)妥尔油酸(by-productofpapermanufactureisamixtureoffattyacidsandrosinacids松香酸)其它N-月桂酰肌氨酸钠RCON(CH3)CH2COO-Na+乙酰化多酞全氟羧酸磺酸盐（SulfonicAcidSalts）[CH3(CH2)nC6H4SO3Me]直链烷基苯磺酸盐LinearAlkylBenzeneSulfonates(LAS)烷基苯磺酸盐(HigherAlkylbenzenesulfonates)异丙基苯磺酸盐(Cumene-sulfonates)木质素磺酸盐(Ligninsulfonates)石油磺酸盐(PetroleumSulfonates)N-乙酰基牛磺酸盐(N-Acyl-n-Alkyltaurates),RCON(R')CH2CH2SO3-M+SAS仲烷基磺酸盐(Secondaryn-lkanesulfonates)R1(R2)CH-SO3MeAOS-烯烃磺酸盐(-OlefinSulfonates)磺基丁二酸酯（SulfosuccinateEsters）ROOCCH2CH(SO3-M+)COOR烷基萘磺酸盐(Alkylnaphthalenesulfonates)萘磺酸盐的甲醛缩合物脂肪酸亚乙基磺酸盐（Isethionates）RCOOCH2CH2SO3-M+硫酸酯盐SulfuricAcidEsterSalts烷基硫酸盐(SulfatedLinearPrimaryAlcohols)(AS)[CH3(CH2)nOSO3Me]硫酸化油脂SulfatedTriglycerideOilsProducedbysulfationofhydroxygroupand/ordoubleboudinfattyacidportionofthetriglyceride(Iodinevalues碘值：40-140).Mainlycastoroil蓖麻油used(12-hydroxyoleicacid),butalsofishoils,tallow牛脂,spermoils鲸油.磷酸或多磷酸酯盐PhosphoricandPoly-phosphoricAcidEsters（2）阳离子型表面活性剂CATIONICS——表面活性片段是阳离子长链胺及其盐Long-ChainAminesandTheirSalts；二胺、多胺及其盐DiaminesandPolyaminesandTheirSalts；季铵盐QuaternaryAmmoniumSalts;氧化胺AmineOxides长链胺及其盐Primaryamines[CH3(CH2)11-17NH2],Secondary[R1(R2)NH],Tertiaryamines[R1(R2)NR3].二胺、多胺及其盐forexample:[CH3(CH2)nN(CH3)1-2H]HCl季铵盐四烷基氯化铵（R2N+(CH3)2Cl-）咪唑啉（Imidazoliniumsalts）氧化胺(AmineOxides)Table1-1SomeUsesofCationicsResultingfromTheirAdsorptionontoSolidSubstratesSubstrateUseNaturalandsyntheticfibersFabricsofteners,antiststics,textilesauxiliariesFertilizersAnticakingagents（抗粘结剂）WeedsHerbicides（除草剂）AggregatesAdhesionpromotcrsinasphaltMetalsCorrosioninhibitors（防腐剂）PigmentsDispersants（分散剂）PlasticsAntistatics（抗静电剂）Skin,kcratinToiletries.hairconditioners（调理剂）OresFlotationagents（浮选剂）MicroorganismsGermicides（杀菌剂）（3）两性离子型表面活性剂ZWITTERIONICS(AMPHIONICS)——表面活性片段是两性离子forexample,RN+H2CH2COO-(long-chainaminoacid),RN+(CH3)2CH2CH2SO3-(sulfobetaine).弱碱型：例如氨基酸型[CH3(CH2)nNH2CH2CH2COO]强碱型：例如甜菜碱型[CH3(CH2)nN(CH3)2CH2COO]pH-SensitiveZwitterionics:weakacid&weakbaseweakacid&strongbasestrongacid&weakbasepH-InsensitiveZwitterionicsstrongacid&strongbaseweakacid&weakbase1、-N-AlkylaminopropionicAcid,RN+(H2)CH2CH2COO-IEPatpH~4.Verysolubleinaqueoussolutionsofstrongacidsandalka1ies,eveninthepresenceofelectrolyteslikeNaCl.Solubilityislowinmostorganicsolvents,includingethanolandisopropylalcohol.Adsorbfromaqueousso1utionontoskin,textiles,fibers,andmetals.2、烷基亚氨基二丙酸盐（N-Alkyl--iminodipropionicAcids）,IEP,pHl.7-3.5.Moresolubleinwaterthancorrespondingmono-propionicacidderivatives.Showveryloworderofskinandeyeirritation.MayberemovedfromsubstratesontowhichtheyhaveadsorbedatpHsbelowtheiriso-electricpointsbyraisingthepH.Uses.Fabricsofteners.3、Imidazolinecarboxlates,RfromRCOOHofcommerciallyavailablefattyacids.WhenR'isHtheyareampholytic（两性）.Compatib1ewithanionics,cationics,andnonionics,solubleinwaterinthepresenceofhighconcentrationsofelectrolytes,acids,andalkalies.WhenR'containsasecondcarboxylicacidgroup,productsshowaveryloworderofskinandeyeirritation.Uses.Cosme