表面活性劑的應(yīng)用進(jìn)展

1、化學(xué)前沿論文論文題目：表面活性劑的應(yīng)用與發(fā)展 學(xué) 院： 化學(xué)與化工學(xué)院專 業(yè)：化學(xué)班 級： 101A 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 2013年 6 月 7摘 要3前言3第一章表面活性劑的發(fā)展歷史4第二章 表面活性劑的應(yīng)用51.表面活性劑在日用品領(lǐng)域的應(yīng)用52.表面活性劑在選礦領(lǐng)域的應(yīng)用63.表面活性劑在農(nóng)藥領(lǐng)域的應(yīng)用64.表面活性劑在生物體中的重要作用8第三章表面活性劑的發(fā)展前景8結(jié)語9參考文獻(xiàn)10致謝11表面活性劑的應(yīng)用與進(jìn)展摘 要表面活性劑(surfactant)，是指具有固定的親水親油基團(tuán)，在溶液的表面能定向排列，并能使表面張力顯著下降的物質(zhì)。表面活性劑在日常生活或者工業(yè)生產(chǎn)中都有廣泛的應(yīng)用。隨

2、著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的新型表面活性劑被合成出來，并且廣泛的應(yīng)用于日用品、選礦、農(nóng)藥、制藥表面處理等領(lǐng)域。本文主要講述了表面活性劑的發(fā)展歷史、表面活性劑在現(xiàn)實(shí)生活生產(chǎn)中應(yīng)用以及表面活性劑的發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞：表面活性劑，應(yīng)用，進(jìn)展前言表面活性劑分子在結(jié)構(gòu)上具有共同的特點(diǎn)是都由非極性的憎水基與極性的親水基兩部分構(gòu)成，結(jié)構(gòu)與性能截然相反的分子碎片或基團(tuán)處于同一分子的兩端，并以化學(xué)鍵相連接，形成了一種不對稱的、極性的結(jié)構(gòu)。因而這類分子具有既親水，又親油，但又不是整體親水或親油的特性。同時(shí)，這種特性也決定了它在生活生產(chǎn)中的應(yīng)用。表面活性劑的分類按親水基生成的離子類型可將表面活性劑分為陰離子型、陽離子

3、型、兩性離子型和非離子型四大表面活性。表面活性劑的主要作用【1】有：潤濕作用，起泡作用，增溶作用，乳化作用。在工業(yè)生產(chǎn)或者生活中經(jīng)常利用這些性質(zhì)作用來為我們服務(wù)，比如農(nóng)藥中利用表面活性劑降低表面張力使其均勻的潤濕莊稼，能更好的起到殺蟲作用。第一章表面活性劑的發(fā)展歷史回顧表面活性劑的歷史，其實(shí)人類很早就開始使用使用表面活性劑，不過人們的對其認(rèn)識(shí)程度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及現(xiàn)在。公元前2500年1850年，人們用羊油和草木灰制造肥皂。早期，還有土耳其人用蓖麻油與硫酸反應(yīng)制造出土耳其紅油。這些都是先人們靠經(jīng)驗(yàn)與智慧生產(chǎn)出來的，而表面活性劑的真正騰飛階段是在近一個(gè)多世紀(jì)。19世紀(jì)初，出現(xiàn)了礦物原料制備洗滌劑。特別是

4、石油工業(yè)的發(fā)展促生了許多洗滌劑。石油硫酸（綠油）蠟和茶的磺化混合物石油磺酸皂（溶于酸中，呈綠黑色，用堿中和制得）。石油磺酸皂具有良好的水溶性，俗稱綠鈉。它是第一個(gè)礦物原料制得的洗滌劑，在表面活性劑的發(fā)展歷史上具有重要意義。兩次世界大戰(zhàn)在某種程度上極大的促進(jìn)了表面活性劑的發(fā)展。第一次世界大戰(zhàn)期間，油脂出現(xiàn)煤炭產(chǎn)量，煤化工業(yè)的發(fā)展使誕生了短鏈烷基、奈磺酸鹽類表面活性劑，如丙基奈磺酸鹽、丁基奈磺酸鹽。第一次世界大戰(zhàn)后,德國開發(fā)乙二醇衍生物，如聚乙二醇衍生物產(chǎn)品，聚乙二醇與各種有機(jī)化合物（包括醇、酸、酯、胺、酰胺等）結(jié)合，形成多種優(yōu)良性能的非離子表面活性劑。從此表面活性劑得到了長足的發(fā)展，現(xiàn)在在這領(lǐng)域

5、涌現(xiàn)出了許多新型的表面活性劑，比如碳氟表面活性劑、含硅表面活性劑、高分子表面活性劑、冠醚型表面活性劑、生物表面活性劑等。展望未來，表面活性劑將會(huì)被更加深入的研究，同時(shí)在我們的生活生產(chǎn)中也會(huì)更加廣泛的應(yīng)用表面活性劑，為我們帶來更多的便利。第二章 表面活性劑的應(yīng)用表面活性劑在平時(shí)生活中，在生產(chǎn)中，還有再有機(jī)生命體中都承擔(dān)著重要的作用。英國化學(xué)家Clint曾經(jīng)說過：“冰淇淋是我們最喜愛的食物；有了洗滌劑我們的生活才能如此美好。若沒有表面活性劑，這兩樣?xùn)|西都不會(huì)有。這真是太可悲了?！?但是，如果真沒有了表面活性劑，也不會(huì)有人為沒有冰淇淋和洗滌劑而哭泣。因?yàn)闆]有表面活性劑，人也不存在了。由此，可見表面活

6、性劑對我們的重要性。這一部分從表面活性劑在日用品、選礦、農(nóng)藥領(lǐng)域的應(yīng)用以及在生命體中的作用四個(gè)角度來介紹它的重要性。1.表面活性劑在日用品領(lǐng)域的應(yīng)用提到表面活性劑我們的第一反應(yīng)就是肥皂、洗潔精等日用品，確實(shí)，表面活性劑在日用品領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛而且較早應(yīng)用。合成洗滌劑是表面活性劑消費(fèi)最大的市場之一。由于表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)既具有親水基團(tuán)又有疏水基團(tuán)，根據(jù)相似相溶性，它能夠?qū)⑹杷鶊F(tuán)伸入油污內(nèi)，而親水基團(tuán)則暴露在極性溶劑中，經(jīng)過攪拌使油污分解達(dá)到去污的目的。這就是表面活性劑的去污原理。在洗滌方面的表面活性劑用量最多、最廣泛的是陰離子和非離子表面活性劑，陽離子和兩性表面活性劑只是在生產(chǎn)某些特殊類型和

7、功能的洗滌劑時(shí)才使用。主要品種【2】有LAS（指連烷基苯磺酸脂鹽）、AES（脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽）、MES（-磺酸脂肪酸脂鹽）、AOS（-烯基磺酸鹽）、烷基聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酰二乙醇胺、胺基酸型、甜菜堿型等。除此之外，表面活性劑廣泛用于各類化妝品中。比如作乳化劑、滲透劑、洗滌劑、柔軟劑、潤濕劑、殺菌劑、分散劑、增溶劑、抗靜電劑、染發(fā)劑等。非離子表面活性劑由于不刺激且和其他組分易相容，在化妝品中最常用，一般多為一些脂肪酸酯類和聚醚。2.表面活性劑在選礦領(lǐng)域的應(yīng)用選礦是表面活性劑的一個(gè)很重要的應(yīng)用。同時(shí)用表面活性劑選礦的歷史也相對來說比較悠久。自然界中除煤、石墨、硫磺、滑石和輝鉬

8、礦等礦物顆粒表面疏水、具有天然的可浮性外，大多數(shù)礦物均是親水的。加入表面活性劑，改變礦物顆粒的親水性而產(chǎn)生疏水性使之可浮。極性表面活性劑的親水基團(tuán)與礦物粒子吸附，疏水基團(tuán)暴露在水中其分子或離子呈定向排列形成疏水膜，從而使礦位具有可浮性。當(dāng)從選礦槽底部通以一定流速的氣體時(shí)，能夠使礦物粒子浮在液體表面上，因此達(dá)到分離的目的。貴州省內(nèi)的礦物種類繁多，全省已發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)110多種，其中有76種探明了儲(chǔ)量，有多種保有儲(chǔ)量排在全國前列。但是很多礦的品位比較低，比較難富集，開采的成本較大。也因此很多品位低的礦物被直接丟棄，這樣不僅大量的浪費(fèi)資源，而且還污染了環(huán)境。采用表面活性劑法進(jìn)行礦物浮選能夠有效的解決此問題

9、。比如，貴州境內(nèi)含量較多的磷礦。當(dāng)磷的品位低于30%時(shí)則開采成本比較大，有的品位稍低的甚至不能夠開采，因此改善采礦方法才是真正解決問題的關(guān)鍵。若能研究出浮選磷礦的廉價(jià)表面活性劑，那么就能夠?qū)⒌推肺坏牧椎V開采，不至于資源的浪費(fèi)。3.表面活性劑在農(nóng)藥領(lǐng)域的應(yīng)用中國作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)藥的使用的必可避免的。而如此龐大的農(nóng)藥使用量勢必會(huì)對環(huán)境造成傷害，如何高效、安全的使用農(nóng)藥就成了一個(gè)重要的研究方向，表面活性劑在農(nóng)藥的使用上起到了很重要的作用。我們知道農(nóng)藥的溶劑一般就是水，而水的表面張力比較大，常溫下達(dá)7.2×10-2N/m。如圖所示，當(dāng)潤濕角=0時(shí)，固體表面能夠被完全潤濕；當(dāng)潤濕角090時(shí)

10、，固體表面能被液體表面潤濕；當(dāng)潤濕角90時(shí)【3】，固體表面不能被潤濕。由于水的的表面張力比較大，角比較大，當(dāng)農(nóng)藥噴灑到葉子上時(shí)不能夠完全鋪展開來，這樣影響了農(nóng)藥的效率。為達(dá)到同樣的效果需要噴灑更多的農(nóng)藥，這樣對環(huán)境的傷害大為增加。利用表面活性劑能夠很好地解決這一問題。根據(jù)表面活性劑的定義就知道，它能夠使液體的表面張力減低，從而減小值，使農(nóng)藥能夠更好的在葉子上鋪展開來。然而并不是說表面活性劑的濃度越高越好，因此對表面活性劑與表面張力關(guān)系的研究具有生產(chǎn)制度意義。由圖可以看出在一定范圍內(nèi)表面張力隨表面活性劑的濃度增加而減小，但超過一臨界濃度后表面張力不再隨濃度的增加而減小，成了一條平行的直線。在實(shí)際

11、的生產(chǎn)過程中上圖具有指導(dǎo)意義。除此之外，表面活性劑還有増溶作用。很多合成的農(nóng)藥都是有機(jī)化合物，在水中的溶解性不大，需要用到增溶劑。而表面活性劑就是一種很好的增溶劑類型。由于表面活性劑的這兩個(gè)特性能夠同時(shí)的增加農(nóng)藥的利用效率，因此決定了它在農(nóng)藥領(lǐng)域中不可動(dòng)搖的地位。4.表面活性劑在生物體中的重要作用表面活性劑不僅僅只在日常生活中和生產(chǎn)中有應(yīng)用，其實(shí)它在生物體的也具有很重要的作用。在人體中肺是一個(gè)非常重要的器官，沒有肺也就我們也就不能存活。而肺的縮長和表面活性劑有著很大的關(guān)聯(lián)。表面活性劑能夠減小肺通氣中肺泡舒張阻力， 當(dāng)表面活性劑不足和過量是都影響肺泡的舒張程度，從而影響身體機(jī)能。我們知道到我們的

12、體內(nèi)有許多的生物膜，這些生物膜在物質(zhì)的交換中起著重要的作用，同時(shí)它也將一個(gè)一個(gè)的區(qū)域分隔開來使每個(gè)區(qū)域的環(huán)境都不一樣。由此看出，生物膜在生命體中起著基礎(chǔ)作用。生物膜是一種磷脂雙分子層，其結(jié)構(gòu)和層狀膠束一致，疏水基團(tuán)和疏水基團(tuán)相互靠近一起形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。除了在人體以外，在其他的生物體重也體現(xiàn)除了表面活性劑的重要作用，比如蝴蝶的翅膀上的表面上具有疏水基團(tuán)使其能在雨中飛舞、水黽能夠在水上游走等等。正如英國化學(xué)家Clint所說的，沒有表面活性劑我們也就不存在了。由此，我們也能看出表面活性劑在生命體中的重要作用。第三章表面活性劑的發(fā)展前景隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及人們對環(huán)境的重視程度的增加，表面活性劑將朝更

13、加“綠色”的方向進(jìn)行。表面活性劑要易于生物降解，原料可再生，廣泛使用后，對環(huán)境無污染，對人、畜安全溫和。未來的表面活性劑將朝高分子表面活性劑方向發(fā)展。所謂高分子表面活性劑是指相對分子質(zhì)量在千數(shù)以上且具有表面活性的物質(zhì)。高分子表面活性劑在分散穩(wěn)定性、凝聚功能、流變特性、成膜性、生物相容性以及粘結(jié)性等方面獨(dú)具優(yōu)勢今后研發(fā)重點(diǎn)是適用于海洋采油，稠油采油用破乳劑等。在將來，表面活性劑的另一個(gè)發(fā)展方向是特種表面活性劑。特種表面活性劑是指含氟、硅、硼等兩性表面活性劑。含氟表面活性劑與普通表面活性劑相比，突出的性能是高表面活性、高耐熱穩(wěn)定性、高化學(xué)惰性；既憎水又憎油。含氟表面活性劑無毒或毒性非常小，這也是它

14、的優(yōu)勢。 除此之外，生物表面活性劑也將是一個(gè)熱門的方向。考慮到環(huán)境因素，我國科研部門正在積極開發(fā)可降解的生物表面活性劑。如氨基酸型表面活性劑屬于以生物物質(zhì)為基礎(chǔ)的表面活性劑，可通過生物技術(shù)或化學(xué)方法使用可循環(huán)的原材料(氨基酸、糖類、植物油)來合成。表面活性劑將會(huì)被越來越深入的研究，朝著多功能、專用化方向不斷開發(fā)新用途。并且更加廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)、精細(xì)化工、醫(yī)療衛(wèi)生等行業(yè),與我們的日常生活密切相關(guān)。生物表面活性劑及其應(yīng)用研究將有廣闊的發(fā)展前景。結(jié)語本世紀(jì)中，表面活性劑工業(yè)將會(huì)獲得更加迅猛的發(fā)展，為我國走可持續(xù)發(fā)展道路帶來勃勃生機(jī)和活力。同樣，表面活性劑工業(yè)的發(fā)展，也面臨新的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。參考文獻(xiàn)1 傅獻(xiàn)彩, 沈文霞,