《表面活性劑生產(chǎn)技術(shù)》-項目1(第一章)課件

1、精細化學(xué)品生產(chǎn)技術(shù)（四）“表面活性劑生產(chǎn)技術(shù)” 課程基本概況教材名稱：表面活性劑（教育部高職高專規(guī)劃教材）參考書目： 1王培義, 徐寶財, 王軍.表面活性劑合成性能應(yīng)用M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007； 2王世榮, 李祥高, 劉東志. 表面活性劑制備技術(shù)與分析測試M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006； 3強亮生, 王慎敏. 精細化工綜合實驗M. 哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2004課程基本概況理論課時間和地點： 時間：周一上午3,4節(jié)（單周）和周三上午1,2節(jié) 地點：5-503和5-307實驗課時間和地點： 時間：待定 地點：精細化工實訓(xùn)中心（行踐樓二樓、三樓）上課時數(shù)：46（13，71

2、8周）（46周生產(chǎn)實習(xí)）課程性質(zhì)：考試（第19周）一、貫穿項目提出貫穿項目：格潤牌餐具洗滌劑的生產(chǎn) 南京新世紀(jì)精細化學(xué)品公司需要完成格潤牌餐具洗滌劑系列新產(chǎn)品的配制。工作任務(wù)： （1）手洗餐具洗滌劑的配制 （2）機洗餐具洗滌劑的配制一、貫穿項目提出技術(shù)方案1（參考）：手洗餐具洗滌劑配方 序號原料比例（質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%）備注1十二烷基苯磺酸鈉16購買2脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉5購買3十二烷基二甲基甜菜堿6自制4十二烷基二甲基芐基氯化銨3自制5乙二胺四乙酸0.1購買6苯甲酸（鈉）0.5購買7氯化鈉1.0購買8香精適量購買9硫酸適量購買10去離子水/蒸餾水加至100購買二、貫穿項目分析問題1：什么是餐具洗

3、滌劑？餐具洗滌劑目前主要有哪些品牌？ 餐具洗滌劑又叫洗潔精，是無色或淡黃色透明液體，主要用于洗滌各種器具及食品上的污垢，通常去除油性污垢效果好。 目前常用品牌有多種： 二、貫穿項目分析問題2：餐具洗滌劑中常含有哪些組分？這些組分各起到什么作用？其中洗滌去污的主要成分是什么？ 餐具洗滌劑由溶劑、表面活性劑和助劑組成。 1）最常用的溶劑是水； 2）餐具洗滌劑中通常加入多種表面活性劑，它們不同的作用特點構(gòu)成了洗滌劑的優(yōu)良性能； 3）常用的助劑有香精、防腐劑、穩(wěn)定劑、增稠劑、PH值調(diào)節(jié)劑等，它們賦予了洗滌劑的更為全面的優(yōu)良品質(zhì)。 二、貫穿項目分析二、貫穿項目分析表面活性：若一種物質(zhì)（A）能降低另一種物

4、質(zhì)（B）的表面張力，就說A對B有表面活性。P2（圖0-2）表面活性劑：以較低的濃度就能顯著降低溶劑的表面張力的物質(zhì)。 P2二、貫穿項目分析問題4：表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)有何特點？表面活性劑分子具有“兩親性結(jié)構(gòu)”（雙親性結(jié)構(gòu)），是兩親化合物。分子一端是親水基，它通常為帶電的離子基團或不帶點的極性基團，具有親水性；另一端為疏水基（亦稱憎水基、親油基），它通常為長鏈烴基結(jié)構(gòu)，具有疏水性。P3（圖0-3）二、貫穿項目分析問題6：表面活性劑分子有哪些類型？1、按親水基分類：陰離子型、陽離子型、兩性離子型、非離子型、混合型表面活性劑五大類。 P3-4，（圖0-4 ）離子型非離子型陽離子型陰離子型兩性型表面活

5、性劑二、貫穿項目分析（1）陰離子型：溶于水后，親水基（極性基）帶負(fù)電。 羧酸鹽 RCOO 例如： 肥皂中的表面活性成分硬脂酸鈉等 磺酸鹽 R-SO3 例如： 洗衣粉中的十二烷基苯磺酸鈉(ABS)等 硫酸酯鹽 R-OSO3 磷酸酯鹽 R-OPO32二、貫穿項目分析（3）兩性型：溶于水后，分子中有兩個親水基，一個帶正電，一個帶負(fù)電。帶正電的通常是氨基和季銨基，帶負(fù)電的主要是羧基和磺酸基。 氨基酸型 R-NH2CH2-CH2COO 洗滌性能良好，常作為特殊洗滌劑甜菜堿型 CH3 R-N+-CH2COO- CH3 去污力強，對纖維有保護作用卵磷脂類 屬天然表面活性劑，常用作食品添加劑二、貫穿項目分析（

6、4）非離子型：溶于水后，分子不離解成離子，親水基（極性基）不帶電。親水基多為聚氧乙烯基構(gòu)成，由所含氧乙烯基數(shù)目控制其親水性。脂肪醇聚氧乙烯醚 R-O-(CH2CH2O)nH 俗稱平平加系列，具良好濕潤性能烷基酚聚氧乙烯醚 R-(C6H4)-O(C2H4O)nH 俗稱 OP系列，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，抗氧化性能強聚氧乙烯烷基酰胺 R-CONH(C2H4O)nH 常用作起泡劑、增粘劑 多元醇型 具有低毒的特點，廣泛用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)以及生化實驗二、貫穿項目分析（5）混合型：溶于水后，分子中有兩種親水基，一個帶電，一個不帶電。 如：醇醚硫酸鹽 R(C2H4O)nSO4Na二、貫穿項目分析2、按疏水基分類

7、（P4）（1）碳氫類：疏水基為碳氫基團（2）氟類：疏水基為全氟化或部分氟化的碳氟鏈（3）硅類：疏水基為硅烷基鏈或硅氧烷基鏈（4）聚氧丙烯類3、其他分類方法（P4）（1）按應(yīng)用功能分：分為乳化劑、洗滌劑、起泡劑、潤濕劑、分散劑、鋪展劑、滲透劑、加溶劑等。（2）按溶解特性分：水溶性的和油溶性的。（3）按分子量大小分：低分子的和高分子的二、貫穿項目分析問題7：表面活性劑有何應(yīng)用？ P5-10表0-1 我國表面活性劑產(chǎn)量統(tǒng)計表0-2 我國表面活性劑品種數(shù)量統(tǒng)計表0-3 表面活性劑的應(yīng)用 表面活性劑廣泛應(yīng)用于洗滌劑、紡織、食品、皮革、造紙、塑料、橡膠、農(nóng)藥、冶金、礦業(yè)、醫(yī)藥、建筑、化妝品等工業(yè)。素有“工

8、業(yè)味精”之美稱。作業(yè)一、餐具洗滌劑中常含有哪些組分？二、關(guān)于表面活性劑 P10:1-51、什么是表面和表面張力？2、什么是表面活性？3、什么是表面活性劑？4、表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)有何特點？5、表面活性劑分為哪些類型？表面活性劑在溶液中的狀態(tài)溶液性質(zhì)的突變性：較低濃度時，表面活性劑溶液的表面張力隨其濃度的增加而顯著降低，但當(dāng)濃度增加到一定值時，表面張力幾乎不再隨濃度的增加而降低。P11 （圖1-1）表面活性劑在溶液中的狀態(tài)臨界溶解溫度（克拉夫特點）：離子型表面活性劑在水中的溶解度隨溫度的上升逐漸增加，當(dāng)達到某一特定溫度時，溶解度急劇陡升，該溫度稱為臨界溶解溫度（Krafft point），以Tk

9、表示。P12（表1-1 一些離子型表面活性劑的克拉夫特點）表面活性劑在溶液中的狀態(tài)臨界膠團（束）濃度 ( CMC ) P12 (Critical Micelle Concentration) 在表面張力對濃度繪制的曲線 上會出現(xiàn)轉(zhuǎn)折。繼續(xù)增加活性劑濃度，表面張力不再降低。(圖1-2） 表面活性劑溶液中開始形成膠團的最低濃度稱為臨界膠團濃度（臨界膠束濃度）。CMC表1-3 一些表面活性劑的臨界膠團濃度（水溶液） P13表面活性劑在溶液中的狀態(tài)圖1-3 表面活性劑濃度變化和表面活性劑活動情況的關(guān)系（a）極稀溶液，表面張力下降不多（b）稀溶液，表面張力急劇下降，形成小膠團（c）飽和吸附溶液，表面張力

10、降至最低，形成球狀膠團（CMC）（d）濃溶液，表面張力幾乎不再下降，膠團數(shù)和聚集數(shù)增多膠團（束）的結(jié)構(gòu)、大小和形狀離子型表面活性劑膠團：包括內(nèi)核和外層（與擴散層構(gòu)成擴散雙電層），帶電。 P16非離子型表面活性劑膠團：包括內(nèi)核和外層（無擴散雙電層），不帶電。膠團（束）的結(jié)構(gòu)、大小和形狀膠團的聚集數(shù)n：締合成一個膠團粒子的表面活性劑分子或離子的平均數(shù)目。它用來衡量膠團的大小。（表1-4 一些表面活性劑的膠團聚集數(shù)）P17膠團（束）的結(jié)構(gòu)、大小和形狀P18表面活性劑液晶表面活性劑液晶：含有水合物的表面活性劑結(jié)晶。它具有晶體和流體的性質(zhì)。 P18-19三種溶致液晶：層狀膠團疊合而成長棒狀膠團平行排列而

11、成橢球形或短棒狀膠團立方點陣排列而成表面活性劑的潤濕作用 （P19）潤濕作用：指固體表面上的一種流體（如空氣）被另一種與之不相混溶的流體（如水或水溶液）所取代的過程。潤濕劑：廣義上指能增強水或水溶液取代固體表面空氣能力的物質(zhì)。三類潤濕過程：接觸潤濕（沾濕） 浸入潤濕（浸濕） 鋪展?jié)櫇瘢ㄤ佌梗┍砻婊钚詣┑臐櫇褡饔谜礉瘢赫礉裰敢后w與固體接觸，變液-氣界面和固-氣界面為固-液界面的過程。（圖1-7）Wa越大，固-液結(jié)合越牢。Wa 0，即自發(fā)沾濕。氣體系自由能的降低值黏附功圖1-7 沾濕過程表面活性劑的潤濕作用浸濕浸濕功黏附張力Wi 越大，浸濕能力越強。Wi 0，即自發(fā)浸濕。浸濕指固體進入液體而產(chǎn)生固

12、-氣界面變?yōu)楣?液界面的過程。 （圖1-8）表面活性劑的潤濕作用鋪展鋪展指液體在固體表面取代空氣并展開的過程（固-氣界面被固-液界面取代，同時液體鋪展開形成新的氣-液界面）鋪展系數(shù)S0，即自發(fā)鋪展對于同一體系，WaWiS，若S0，則WaWi0，故凡能自發(fā)鋪展的體系，必能浸濕和沾濕。圖1-9表面活性劑的潤濕作用接觸角與潤濕方程接觸角：在氣、液、固三相交界處，自固-液界面經(jīng)液體內(nèi)部到氣-液界面之間的夾角，通常用q表示。圖1-10潤濕方程（楊氏方程）：q 越小，潤濕性越好 2013.03.11表面活性劑的潤濕作用楊氏方程：固體表面性質(zhì)對潤濕作用的影響：（1）固體表面能愈高，即s-g越大，愈易潤濕。（

13、2）高能表面（100mN/m，如無機固體），易被液體潤濕；低能表面（0.1um分散相、內(nèi)相、不連續(xù)相分散介質(zhì)、外相、連續(xù)相乳化作用有何應(yīng)用？微乳狀液：介于乳狀液和腫脹膠團溶液之間的均一透明體系，液珠直徑在0.010.1um。P25表面活性劑的乳化作用親水親油平衡值（HLB）：乳狀液的破乳：使乳狀液發(fā)生油水分層。有物理法（電沉降、超聲、過濾、加熱等）和化學(xué)法（加入無機酸、高價金屬鹽等）。HLB=親水基值/親油基值HLB值越高，表面活性劑的親水性越強；HLB值越低，表面活性劑的親油性越強。HLB=040. 一般：HLB10，多為O/W型的乳化劑.表1-8 不同HLB值的應(yīng)用范圍P28P30表面活性

14、劑的加溶作用加溶作用：在臨界膠團濃度以上時，表面活性劑的膠團能增加在溶劑中原本不溶或微溶物的溶解度。（圖1-16）正膠團（在水相中的膠團）能加溶不溶或微溶于水的油類；反膠團（在油相中的膠團）能加溶水或極性溶劑.加溶方式：（圖1-17）P31加溶作用有何應(yīng)用？例如，常溫下，乙苯基本不溶于水，但在100mL0.3mol/L的十六酸鉀水溶液中可溶解3g。(a)(b)(c)(d)分別為加溶于膠團內(nèi)核、膠團表面活性劑分子間、膠團表面、膠團的極性基層。表面活性劑的加溶作用腫脹膠團溶液:含有加溶物的膠團或反膠團溶液，膠團直徑小于0.01um 。微乳狀液：介于乳狀液和腫脹膠團溶液之間的均一透明體系，液珠直徑在

15、0.010.1um。P37 圖1-18含有油、水、表面活性劑的混合體系有三種:乳狀液、微乳液和腫脹膠團溶液表1-12 乳狀液、微乳液、腫脹膠團溶液的性質(zhì)比較P35表面活性劑的分散作用分散作用：P37 廣義上是指一種或幾種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)中形成分散體系的作用。通常多指固體物質(zhì)粉碎并分散于介質(zhì)中的作用。表面活性劑的分散作用：P39 表現(xiàn)為三個方面，即 使固體粒子潤濕；促進粒子團分散或碎裂；防止固體微粒重新聚集。絮凝作用：P39 在體系中加入有機高分子絮凝劑，它通過自身的極性基或離子基團與質(zhì)點形成氫鍵或粒子對，加上范德華力而吸附在質(zhì)點表面，并在質(zhì)點間進行橋聯(lián)，形成體積龐大的絮凝沉淀而與水溶液分離

16、。分散劑分散作用有何應(yīng)用？絮凝作用有何應(yīng)用？表面活性劑的洗滌作用洗滌作用：將浸在某種介質(zhì)（一般為水）中的固體表面的污垢去除的過程。洗滌過程：物品 污垢 洗滌劑 物品 洗滌劑 污垢 （浸泡洗滌漂洗）洗滌劑的兩種基本作用：去除污垢和防止污垢再沉積。污垢類型：油性污垢、固體污垢、混合污垢、特殊污垢。污垢黏附類型：機械黏附、靜電力黏附（正負(fù)電荷吸引）、化學(xué)結(jié)合力黏附（形成氫鍵或離子鍵）、分子間力黏附（范德華力或氫鍵）P41表面活性劑的洗滌作用液體污垢的去除：（1）去除機理：即“卷縮”機理，洗滌液優(yōu)先潤濕固體表面，使原先鋪展的油膜（完全潤濕）卷縮成油珠（不潤濕或完全不潤濕）。圖1-21 （ 不是接觸角）

17、（2）若90180,則油污不能自發(fā)脫離表面，但可被液流水力沖走。圖1-22（ 為接觸角）（3）若 90，即使有液流水力，油污也難以被沖干凈。圖1-23（ 為接觸角）P42表面活性劑的洗滌作用固體污垢的去除： 去除機理：表面活性劑吸附于質(zhì)點（即固體污垢）及固體表面，不僅降低了黏附功（即降低了固體污垢與固體表面的黏附強度），同時也可能增加質(zhì)點與固體表面的界面電勢，由于同電荷相斥，使質(zhì)點更易于除去。Wa = s1w + s1w s1s2 s1w + s1w s1s2 固體-水溶液、質(zhì)點-水溶液、固體-質(zhì)點的界面自由能P43表面活性劑的洗滌作用不同類型表面活性劑對固體污垢的作用特點：（1）陰離子表面活

18、性劑通常會提高質(zhì)點與固體表面的界面電勢，從而減弱了它們之間的黏附力，有利于污垢去除，且不易再沉積。（2）非離子表面活性劑雖不能改變界面電勢，但被吸附后常在表面上形成空間阻礙，有利于防止污垢再沉積。（3）陽離子表面活性劑使界面電勢降低或消除（陽離子吸附于負(fù)電表面），一般不能用作洗滌劑。（4）兩性離子表面活性劑吸附后易于使污垢分散和懸浮，不易再沉積，洗滌效果較好，近年來發(fā)展迅速。表面活性劑的洗滌作用影響表面活性劑洗滌作用的因素：P45（1）表面張力：降低有利（2）吸附作用：吸附有利（表面活性劑對污垢的吸附）（3）疏水鏈長：鏈長有利（圖1-24）（4）乳化與起泡：乳化有利，起泡無直接關(guān)系（5）加溶作用：影響不大表面活性劑和助洗劑： P46（1）表面活性劑：10%30%（熟悉常用的產(chǎn)品類型）（2）助洗劑：30%80%（熟悉主要功能）作業(yè)一、陰離子表面活性劑主要有哪幾種類型？二、關(guān)于十二醇硫酸鈉合成方案的制訂（要求列出參考文獻）：1、它屬于哪一類陰離子表面活性劑？2、它的別名有哪些？3、它的化學(xué)性質(zhì)是什么？4、它的性能特點及用途是什么？5、請制訂十二醇硫酸鈉的合成方案：（1）反應(yīng)方程式（2）儀器和藥品（3）操作步驟（4）注意事項參考文獻格式格式：1作者.書名M.版本號（初版不寫）. 出版地：出版社,出版年. 起始