表面活性劑
所屬分類：發(fā)布時間：2018-12-11 15:15
產(chǎn)品名稱:表面活性劑CAS:別名：表面活性劑TERIC168;表面活性劑英文名：SURFACTANT - 產(chǎn)品特性表面活性劑是一種吸附或分配在氣-液、液-液、液-固界面上，能顯著改變其界面性質(zhì)的物質(zhì)。表面活性劑的分子中既有親水性原子基團(tuán)，又有疏水性原子基團(tuán)，從而在稀溶液中能改變界面能，在水溶液中能使表面張力降低。例如，水在20℃的表面張力為7.32×10-4N/m，若加入0.1%的聚氧乙烯月桂醚，其表面張力降為2.4×10-4～2.6×10-4N/m。
表面活性劑最早是由肥皂開始的，其后作為紡織工業(yè)方面的染色助劑、精煉劑、整理劑得到發(fā)展。隨著工業(yè)的進(jìn)步，特別是由于防止公害和節(jié)能要求的日益迫切，表面活性劑已由過去的主要單純是紡織助劑發(fā)展到節(jié)能、防止公害、醫(yī)藥品、化妝品、食品、船舶、建筑、采礦、塑料、橡膠、石油開采、造紙、家庭用洗滌劑等領(lǐng)域，成為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、尖端科學(xué)技術(shù)和人民生活不可缺少的重要組成部分。在這些領(lǐng)域中，一般作為分散劑、乳化劑、絮凝劑、起泡劑、消泡劑、抗靜電劑、滲透劑、增溶劑等，其品種達(dá)數(shù)千種。
表面活性劑分子中的疏水基與親水基的組合方式極多，故表面活性劑的種類也多種多樣。疏水基最常用者為12～18個碳原子的烴類。因親水基對表面活性劑的性質(zhì)有極其顯著的影響，故常按親水基對表面活性劑進(jìn)行分類。因此，表面活性劑可分為離子型和非離子型兩大類。在其溶解于水時，凡能電離生成離子的表面活性劑稱離子型表面活性劑;凡不能電離、不能生成離子的表面活性劑稱非離子型表面活性劑。離子型表面活性劑又可按生成的親水基離子的種類分為陰離子型、陽離子型和兩性型表面活性劑。凡親水基顯示陰離子性的表面活性劑稱為陰離子型表面活性劑;親水基顯示陽離子性的稱陽離子表面活性劑;于同一分子中既有陽性親水基、又有陰性親水基，在介質(zhì)的某種pH范圍內(nèi)具有兩性離子結(jié)構(gòu)的表面活性劑，稱兩性表面活性劑;非離子型表面活性劑不具有在水溶液中離解的化學(xué)基，在水中不離解為離子，親水性部分多為含氧的原子團(tuán)，通常為聚氧乙烯鏈或羥基。此外，還有一些特殊結(jié)構(gòu)的活性劑，如含氟表面活性劑和含硅表面活性劑等。 - 分類在表面活性劑科學(xué)中廣泛采用的是按照它的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類。首先是按親水基的類型，即電性質(zhì)分為離子型和非離子型。離子型又分為陽離子型、陰離子型和兩性型。此外還有近年來發(fā)展較快的、即有離子型親水基、又有非離子型親水基的混合型表面活性劑。
1、陰離子表面活性劑的性能和價格都比較適宜，因此它的產(chǎn)量至今仍相當(dāng)大。陰離子表面活性劑包括一般的肥皂(高級脂肪酸的金屬鹽)、硫酸鹽、磺酸鹽和磷酸酯鹽等類型。
2、陽離子表面活性劑主要是由氮原子組成的陽離子，工業(yè)上所用的幾乎全為胺(銨)鹽，分胺鹽型和季銨鹽型兩大類，包括伯胺鹽、仲胺鹽和叔胺鹽，總稱之為胺鹽類；季銨鹽型與前者相比，無論制法和性質(zhì)都不相同，故另成一個類型。
3、兩性表面活性劑主要有羧酸鹽型和磺酸鹽型。羧酸鹽型還可分為氨基羧酸型和甜菜堿型兩種。
4、非離子型表面活性劑性能好，用途多，在數(shù)量上是僅次于陰離子型表面活性劑而被大量使用的品種。非離子型表面活性劑分聚乙二醇型和多元醇型兩類。
5、混合型表面活性劑分子中帶有兩種親水基團(tuán)，一個帶電，一個不帶電。最常用的是醇醚硫酸鹽R(C2H4O)nSO4Na及醇醚羧酸鹽R(C2H4O)nCH2COONa。
圖1為常用表面活性劑的分類、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用。 - 陰離子表面活性劑離子型表面活性劑之一。溶解在水中時可電離，具有表面活性的部分顯示出憎水性的陰離子作用。典型的陰離子表面活性劑有肥皂、烷基苯磺酸鹽、烷基磺酸酯鹽、烷基磺酸鹽、烷基硫酸鹽、含氟脂肪酸鹽、聚硅氧烷、脂肪醇硫酸鹽、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯、α-烯基磺酸鹽、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、烷基醇酰胺、烷基磺酸基乙酰胺、烷基琥珀酸酯磺酸鹽、醇胺烷基苯磺酸鹽、環(huán)烷酸鹽、烷基酚磺酸酯、聚氧乙烯單月桂酸酯等。陰離子表面活性劑通常在低溫下難溶，若溶液濃度繼續(xù)增加，將達(dá)到某一極限值，而后析出水合性的活性劑。若提高水的溫度，則在某一溫度下，由于膠束溶解，而使溶解度迅速增加，這時的溫度稱為突變點(diǎn)。這一特性是離子型表面活性劑所特有。陰離子型表面活性劑的親水基種類有限，但憎水基的種類繁多。重要的親水基原料有羧酸、磺酸酯、磺酸、磷酸酯等;憎水基原料有動植物油脂及其水解產(chǎn)物，如脂肪酸、高級醇及以石油化工為原料的合成醇、烷基苯、α-烯烴等，動植物油中有椰子油、蓖麻油、棉籽油、棕櫚油、抹香鯨油、牛油和魚油等，再者天然加工品的松香酸、環(huán)烷酸等使用的也不少。陰離子表面活性劑的滲透、潤濕、乳化、分散、增溶、發(fā)泡、去污、防靜電、平滑等作用均很好。
用途：在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。在日用化工中用于各種洗滌劑;在化妝品方面用于洗發(fā)香波、浴液、各類膏霜、牙膏等的發(fā)泡劑、分散劑和乳化劑;在食品方面用作乳化劑、消泡劑、分散劑、防腐劑、增溶劑、增稠劑、蛋白穩(wěn)定劑等; 飼料乳化劑、分散劑、穩(wěn)定劑;醫(yī)藥方面用作乳化劑、增稠劑、防腐劑、抗氧化劑等;在紡織業(yè)中作為油劑、染色助劑、漂染劑、柔軟加工劑;在農(nóng)藥方面用作乳化劑、噴灑劑、分散劑;在公路及城市道路建設(shè)中用作瀝青乳化劑，例如妥爾油磺酸鹽;土建方面用作水泥減水劑;油田開發(fā)中用作乳化劑、驅(qū)油劑、潤滑劑、固砂劑、堵水劑、破乳劑、緩蝕劑、降阻劑、降失水劑等;在石油產(chǎn)品中用作乳化劑、燃料添加劑;在高分子行業(yè)中，作為乳化聚合時的乳化劑、防靜電劑;金屬清洗劑;礦山浮選劑;廢水處理劑;電鍍液中的光亮劑、分散劑、點(diǎn)蝕防止劑，可加到鍍銅液和鍍鎳液中;其他如涂料、油墨、運(yùn)輸、拆船等行業(yè)均有應(yīng)用。 - 非離子表面活性劑非離子表面活性劑在水中不離解成離子狀態(tài)，其表面活性是由中性分子體現(xiàn)的。非離子表面活性劑由德國IG公司在30年代初首先投入生產(chǎn)。非離子表面活性劑的親油基是由含有活潑氫的化合物如高碳醇、烷基酚、脂肪酸、脂肪胺等提供的，親水基是由極性鍵如醚鍵、游離羥基、酯鍵組成。
在非離子表面活性劑中，聚乙二醇型非離子表面活性劑的獨(dú)特性質(zhì)，是它的水溶液在慢慢加熱至一定溫度時，成為乳白色的乳液，超過此溫度，水溶液仍不變成透明。這種表面活性劑水溶液開始變成乳白色的溫度稱為濁點(diǎn)。HLB越大，濁點(diǎn)越高。也就是說，親水性越大，濁點(diǎn)越高。因此，濁點(diǎn)是表示聚乙二醇型表面活性劑的親水性的重要指標(biāo)。如果在大幅度超過濁點(diǎn)的溫度下使用聚乙二醇型表面活性劑，則不能發(fā)揮這種表面活性劑所具有的性能，因此，必須十分注意使用溫度。
非離子表面活性劑，特別是聚乙二醇型非離子表面活性劑，可以任意選擇HLB，在廣闊的pH范圍內(nèi)，穩(wěn)定性良好。因此，除大量用作洗滌劑外，在許多工???上可作為乳化劑、滲透劑、消泡劑、增溶劑等使用。多元醇型非離子表面活性劑的毒性較小，乳化力好，較多地用于食品工業(yè)，這是它的特點(diǎn)。 - 特種表面活性劑特種表面活性劑是按親油基的結(jié)構(gòu)分類的，如以碳氟鏈為親油基的稱為氟碳表面活性劑，以聚硅氧烷為親油基的稱為硅表面活性劑，其他還有硼表面活性劑等。由于它們有一些獨(dú)特的性能，因而在某些領(lǐng)域得到專門的應(yīng)用，隨著合成技術(shù)的提高，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)饾u廣泛。
碳氟型表面活性劑，因?yàn)槭怯梅€(wěn)定的全氟烴基作疏水基，故同烴基相比，降低表面張力的能力大。一般的表面活性劑水溶液的表面張力降低限度為0.025N/m (25dyn/ cm)，而碳氟型表面活性劑則可達(dá)到 0.015N/m (15dyn/cm)左右，是已知的表面活性劑中降低表面張力最大的。碳氟型表面活性劑是石油類火災(zāi)有效的泡沫滅火劑，并可用作金屬電鍍液的添加劑、防水防油劑等。但由于價格貴、產(chǎn)量不大。碳氟型表面活性劑的一般制法有：電解氟化法、調(diào)聚反應(yīng)法、齊聚法，都可制成陰離子型、陽離子型和非離子型產(chǎn)品。
硅氧烷型表面活性劑和含鈦、錫等有機(jī)金屬表面活性劑，是在分子中含有硅(Si)、鈦 (Ti)、錫 (Sn) 等的表面活性劑。這些表面活性劑的開發(fā)時間不久。硅氧烷型表面活性劑是在50至60年代發(fā)現(xiàn)的，現(xiàn)在還在研究新化合物的合成、物性以及應(yīng)用。 - 兩性表面活性劑在同一分子中兼具陰離子、陽離子和非離子型的親水基，或在水中離解成陰離子和陽離子兩種親水基離子并起作用者，稱為兩性表面活性劑。但通常指后者，即同時帶陰離子和陽離子親水基的表面活性劑。從實(shí)用上說，通常采用的陽離子部分為胺鹽或季銨鹽型親水基，陰離子部分為羧酸鹽、磺酸鹽、磷酸鹽型親水基，特別是同一分子中兼含氨基和羧基的氨基酸型兩性表面活性劑，或者由季銨基和羧基構(gòu)成分子內(nèi)鹽的內(nèi)銨鹽型兩性表面活性劑。
兩性表面活性劑有兩種類型，其一是對pH 值比較敏感，另一種是在所有pH范圍都不敏感，前者的水溶液因pH不同解離程度各異，呈堿性時顯陰離子表面活性劑性質(zhì)，呈酸性時顯陽離子表面活性劑性質(zhì)，呈中性時顯非離子型表面活性劑性質(zhì)。陽離子型和陰離子型的平衡點(diǎn)稱為等電點(diǎn)，氨基酸型兩性表面活性劑在等電點(diǎn)時生成沉淀。與其相比，內(nèi)銨鹽型兩性表面活性劑在等電點(diǎn)時，仍具有較好的溶解度。其他如羥基咪唑啉型和N-烷基甜菜堿型等在酸性時是陽離子特性。又如在香波中使用的磺酸基甜菜堿和磷酸基甜菜堿兩性表面活性劑，在所有pH值下，呈陰離子性。蛋黃中的卵磷脂[1]為磷脂型兩性表面活性劑，是食品工業(yè)中可以使用的唯一的離子性表面活性劑。[1]基本不溶于水，具有優(yōu)良的油乳化性能。一般說，兩性表面活性劑毒性低，具有抗菌性，耐硬水性優(yōu)良，與各種表面活性劑有良好的相容性。因此，可作為安全性高的洗發(fā)用起泡劑、纖維洗滌劑、殺菌劑等。例如烷基(二氨基乙基)甘氨酸和二(烷基氨基乙基)甘氨酸是可以作為殺菌劑用氨基酸型兩性表面活性劑，又如季銨化脂肪酰胺甘氨酸，其性能溫和，幾乎無刺激性，可用于嬰兒香波中。月桂基咪唑鎓內(nèi)銨鹽[2]是洗發(fā)粉用的起泡劑。椰子酰胺丙基甜菜堿是一種兩性表面活性劑，可用于溫和香波和皮膚清潔劑。一般來說，很少單獨(dú)使用兩性表面活性劑，它們大多與脂肪醇硫酸鹽復(fù)配使用，以改善溶解性，減少刺激性，增大粘度，增大泡沫穩(wěn)定性。兩性表面活性劑也可用作合成纖維的抗靜電劑、金屬防銹劑等。因?yàn)槌杀据^高，使其用途受到一定限制。
圖2為兩性表面活性劑卵磷脂和月桂基咪唑鎓內(nèi)銨鹽的結(jié)構(gòu)式。 - 主要用途表面活性劑是在20世紀(jì)40年代隨石油化工的發(fā)展，與塑料、合成橡膠和合成纖維同時興起的一類新型化工產(chǎn)品。其作用是能明顯降低水與其他物質(zhì)的兩相間界面張力，產(chǎn)生潤濕或反潤濕、乳化或破乳、起泡或消泡以及加溶等作用。
表面活性劑在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及日常生活中有廣泛用途。在方鉛礦的浮選中，浮選劑中的表面活性劑(如黃原酸鈉)在方鉛礦表面被吸附，生成黃原酸鉛。酸基與固體表面的金屬結(jié)合，烴基尾巴朝外排列，使方鉛礦潤濕性降低，附在氣泡上浮起達(dá)到與脈面分離而富集的目的。它也是膠片生產(chǎn)的重要助劑，在生產(chǎn)感光膠片時加入這類助劑會改善乳劑的潤濕及鋪展性能，使照相乳劑以一定的速度和厚度均勻涂在片基上。它又是乳化劑的主要成分，在界面發(fā)生吸附，形成界面膜，保護(hù)分散相液珠，使碰撞時不聚集分層，因而得到穩(wěn)定的乳化液。常見的有乳化農(nóng)藥、乳化瀝青、高速切削潤滑液和乳化炸藥等。在日常生活中，洗衣粉是最常見的表面活性劑。利用其親油基團(tuán)使衣物上的油污逐漸卷縮成油珠，離開物品表面，進(jìn)而被分散、懸浮于介質(zhì)中，經(jīng)沖洗后除去。在農(nóng)業(yè)上將含有表面活性劑的葉肥施在作物的葉上，具有肥效快、成本低及增產(chǎn)效果顯著等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于茶葉、西瓜和葡萄等作物。由于作物葉面上有一層蠟狀物，水滴不易鋪展，加入這種葉肥后水珠在葉面上迅速鋪展，使水中的養(yǎng)分被作物吸收。兩相界面無處不有，凡有界面的地方都能用表面活性劑改變其界面性能，因此還能應(yīng)用于紡織、制藥、化妝品、食品、造船、土建、采礦以及民用洗滌等各行業(yè)，是許多工業(yè)部門必要的化學(xué)助劑，用量雖小，收效甚大。 - 化學(xué)性質(zhì) 本品為淡黃色液體。有臭味。相對密度1.09。溶于水。對酸堿均穩(wěn)定。具有較強(qiáng)的去污、滲透及發(fā)泡性能。
- 用途 本品用作洗滌劑、潤濕劑、起泡劑，油類增溶劑。亦可用作橡膠、紡織、印染、皮革、造紙、建筑瀝青等工業(yè)的乳化劑。
- 用途 用作乳化劑、起泡穩(wěn)泡劑、增稠劑、清洗添加劑等
- 生產(chǎn)方法 水-光磺氧化法 本制備方法包括：正構(gòu)烷烴的磺氧化，磺氧化產(chǎn)物的分離、中和，從中和產(chǎn)物中汽提原料油等工藝。
二氧化硫和氧由磺氧化反應(yīng)器底部的氣體分布器進(jìn)入，使其很好的頒在由正構(gòu)烷烴和水組成的液相中，控制反應(yīng)溫度在40℃以下。液體物料在反應(yīng)器中的停留時間為6～7min。反應(yīng)物料從反應(yīng)器底部進(jìn)入分離器，分出的油相返回反應(yīng)器。分出的磺酸液經(jīng)氣體分離器脫險二氧化硫后進(jìn)入蒸發(fā)器，分出硫酸相（下）、磺酸相（上）打入中和釜，用50%的氫氧化鈉中和。即得產(chǎn)品。
投料比：正構(gòu)烷烴：二氧化硫＝1︰（1.08～1.10)
液相（質(zhì)量比）：烷烴︰水＝1︰1
氣相（體積比）：二氧化硫︰空氣＝2.5︰1
氣流空速＝3.5～5.5 L/h·cm2
