非離子表面活性劑概要

1、2024/3/15,表面活性劑化學,1,第三章 表面活性劑的合成,第一節(jié) 陰離子表面活性劑第二節(jié) 陽離子表面活性劑 第三節(jié) 兩性離子表面活性劑 第四節(jié) 非離子表面活性劑第五節(jié) 特殊類型表面活性劑,一、概述,非離子型表面活性劑在水溶液中不電離,其親水基主要是由具有一定數(shù)量的含氧基團（醚基或羥基）與水構(gòu)成氫鍵實現(xiàn)溶解的一類表面活性劑,正是這一特點決定了非離子型表面活性劑在某些方面比離子型表面活性劑優(yōu)越,什么是非離子性

2、表面活性劑？,性能,(1)是表面活性劑家族第二大類，產(chǎn)量僅次于陰離子表面活性劑。 (2)由于非離子表面活性劑不能在水溶液中離解為離子，因此，穩(wěn)定性高，不受酸、堿、鹽所影響，耐硬水性強。 (3)與其它表面活性劑及添加劑相容性較好，可與陰、陽、兩性離子型表面活性劑混合使用。 (4)由于在溶液中不電離，故在一般固體表面上不易發(fā)生強烈吸附。 (5)非離子表面活性劑的物理化學性質(zhì)強烈依賴于溫度，隨溫

3、度升高，在水中變得不溶(濁點現(xiàn)象)。 但糖基非離子表面活性劑的性質(zhì)具有正常的溫度依賴性，如溶解性隨溫度升高而增加。,濁點非離子表面活性劑溫度較低時澄清透明，當加熱到溶液變渾濁時的溫度。原因：溫度——氫鍵,(6)非離子表面活性劑具有高表面活性，其水溶液的表面張力低，臨界膠團濃度低，膠團聚集數(shù)大，增溶作用強，具有良好的乳化力和去污力。 (7)與離子型表面活性劑相比，非離子表面活性劑一般來講起泡性能較差，因此適合

4、于配制低泡型洗滌劑和其它低泡型配方產(chǎn)品。 (8)非離子表面活性劑在溶液中不帶電荷，不會與蛋白質(zhì)結(jié)合，因而毒性低，對皮膚刺激性也較小。 (9)非離子表面活性劑產(chǎn)品，大部分呈液態(tài)或漿狀，這是與離子型表面活性劑不同之處。,非離子表面活性劑具有良好的洗滌、分散、乳化、增溶、潤濕、發(fā)泡、抗靜電、殺菌和保護膠體等多種性能，廣泛地應(yīng)用于紡織工業(yè)、造紙工業(yè)、食品工業(yè)、化妝品工業(yè)、洗滌工業(yè)、橡膠工業(yè)、塑料工業(yè)、涂料工業(yè)、醫(yī)藥和農(nóng)藥

5、工業(yè)上、化學肥料工業(yè)、金屬加工工業(yè)、礦業(yè)、建構(gòu)和環(huán)境保護等方面。 隨著脂肪醇自給能力的提高和環(huán)氧乙烷商品量的增加及其質(zhì)量的提高，非離子表面活性劑發(fā)展極為迅速，我國非離子表面活性劑的生產(chǎn)將會得到更快的發(fā)展。,用途與前景,2.多元醇型,,,分類,品種最多、產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣,結(jié)構(gòu)類型 凡有活性氫的化合物均可與環(huán)氧乙烷縮合制成聚乙二醇型非離子表面活性劑。這類表面活性劑的親水性，是靠分子中的氧原子與水中的氫形成氫鍵產(chǎn)生

6、水化物而具有的。兩種狀態(tài):在無水狀態(tài)時為鋸齒型，而在水溶液中主要是曲折型。,1.聚氧乙烯醚型,當它一旦在水中成為曲折型時，親水性的氧原子即被置于鏈的外側(cè)，憎水性的-CH2-基位于里面，因而鏈周圍就變得容易與水結(jié)合。此結(jié)構(gòu)雖然很大，但其整體恰似一個親水基。因此，聚氧乙烯鏈顯示出較大的親水性。分子中環(huán)氧乙烷的聚合度越大，即醚鍵-O-越多，親水性越大。,H2O,聚氧乙烯非離子表面活性劑根據(jù)疏水基的種類可分為長鏈脂肪醇聚氧乙烯、烷基酚聚氧乙烯醚

7、、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基酰胺等。 合成方法：聚氧乙烯非離子表面活性劑是用具有活潑氫原子的疏水性原料，在酸或堿催化劑參與下與環(huán)氧乙烷起加成反應(yīng)制得的。,a. 脂肪醇聚氧乙烯醚,C12H25OH,C14~C18常稱平平加,C12H25O-(CH2CH2O)n -H,C12~C13常稱AEO,C12H25OH,1 高碳醇的制備,2 環(huán)氧乙烷的制備,3 脂肪醇聚氧乙烯基醚的合成,C12H25O-(CH2CH2O)n

8、-H,實際上環(huán)氧乙烷的加成是逐漸進行的，首先加成1個環(huán)氧乙烷分子，繼而加成上第2個、第3個……當加成上10～15個后，則顯現(xiàn)出最佳的洗滌能力。常用的長鏈脂肪醇有月桂醇、油醇、棕櫚醇、硬脂醇、環(huán)己醇、萜烯醇等。 這類表面活性劑穩(wěn)定性高，生物降解性和水溶性均較好，具有良好的乳化、潤濕、滲透、分散和增溶的能力。常用于衣料用洗滌劑、洗發(fā)香波、浴用香波中。,乳白色或米黃色軟膏狀，遇冷即冷凍。,平平加：,易溶于水，在硬水、酸液或堿液

9、中不起變化而很穩(wěn)定，是一種優(yōu)良擴散劑。有很強的擴散能力。,對各種纖維無結(jié)合能力，所以應(yīng)用后亦易洗去。有潤濕力，并能發(fā)生泡沫。,對直接染料和還原染料有很高的親和力，起緩染作用；有剝色能力。,缺點：起泡力差和只能制成液體或半固體狀。,1 作擴散劑 2 勻染劑 3 剝色助劑 4 半防染劑,5 增艷劑 6 凈洗劑 7 防靜電劑 8 乳化劑,用途：,,,b. 烷基酚聚氧乙烯醚（APE）,壬基,酚,聚氧乙烯,醚,OP-10,,常

10、用的酚有辛基酚、壬基酚,n,n = 1~6 油溶性,n ＞ 8 水溶性，濁點＞50oC,n = 8~9 潤濕性、去污力、乳化性能皆佳,n ＞10 潤濕性、去污力下降，濁點升高,特點,烷基酚聚氧乙烯醚的制法與長鏈脂肪醇聚氧乙烯相似，其反應(yīng)式如下：,化學性質(zhì)穩(wěn)定,耐酸堿,耐高溫,耐氧化劑,不易生物降解

11、,它的需要量呈逐漸減少的趨勢，目前在家用洗滌用品中已較少使用，主要用在金屬的酸性洗滌劑和堿性洗滌劑中。,c. 脂肪酸聚氧乙烯酯,R-COO-(CH2CH2O)n-H,脂肪酸與環(huán)氧乙烷在催化劑存在下起加成反應(yīng)生成脂肪酸聚氧乙烯酯，反應(yīng)式如下：,另一種方法是用脂肪酸與聚乙二醇進行酯化反應(yīng)制得：,此反應(yīng)中，聚乙二醇有兩個羥基，如無特殊催化控制，酯化所得的非離子酯總會有一定比例的雙酯，此外，通過酯交換亦形成聚乙二醇：,這種表面活性劑的滲透力、洗

12、滌力較脂肪醇和烷基酚的聚氧乙烯醚類差，主要用作乳化劑、分散劑、纖維油劑和染色助劑等。 此外，它還易受酸、堿溶液水解而形成原脂肪酸和聚乙二醇，所以在強酸溶液中失去洗滌力，而在強堿溶液中其洗滌力遠不及由同樣脂肪酸制成的肥皂，但還是可以用作家庭用洗衣粉的成分。,將橄欖油與聚乙二醇在堿催化下進行酯交換反應(yīng)，可得到聚乙二醇油酸和油酸單甘油酯的混合物，反應(yīng)過程如下： 這種混合物是具有特殊性能的油溶性

13、乳化劑，具有廣泛用途。,d. 烷醇酰胺聚氧乙烯醚,RCO-NH-(CH2CH2O)n-H,RCO-NH-CH2CH2 -OH,烷基醇酰胺與環(huán)氧乙烷起加成，反應(yīng)生成聚氧乙烯烷基醇酰胺，反應(yīng)式如下：,這種非離子表面活性劑具有較強的起泡和穩(wěn)泡作用，故常用作泡沫促進劑和泡沫穩(wěn)定劑，其中有的具有良好的洗滌力、增溶力和增稠作用。 這類較早的產(chǎn)品是月桂酰二乙醇胺，它是由月桂酸和二乙醇胺在氮氣流保護下加熱進行縮合反應(yīng)制得的：,月桂酰二乙醇胺

14、不溶于水，當再與一分子二乙醇胺結(jié)合成復(fù)合物時，才具有良好的水溶性和洗滌力，可用作洗滌劑中的穩(wěn)泡劑，也可用作乳化劑和防銹劑及干洗皂等。 這種表面活性劑的穩(wěn)定性和耐水解性優(yōu)于脂肪酸聚氧乙烯酯。,e. 聚氧乙烯烷基胺,聚氧乙烯烷基胺同時具有非離子和陽離子表面活性劑的一些特性，如耐酸不耐堿，具有殺菌性能等。 常用作染色助劑，也常用于人造絲生產(chǎn)中以增強再生纖維絲的強度，還可保持噴絲孔的清潔，防止污垢沉積。,烷基胺與環(huán)氧乙烷

15、起加成反應(yīng)可生成兩種反應(yīng)產(chǎn)物：,在后一反應(yīng)中，最終產(chǎn)物實際上是異構(gòu)體的混合物。,合成方法：,聚醚類產(chǎn)品主要是以丙二醇為起始劑而合成的以各種不同分子量的聚氧丙烯-聚氧乙烯共聚而成的一系列產(chǎn)品的總稱，其中有代表性的為Pluronic型表面活性劑，其分子式如下： CH3 式中(CH2CHO)b是聚氧丙烯段，在分子中呈現(xiàn)疏水性質(zhì)，(CH2CH2O)a和(CH2CH2O)c是聚氧乙烯段，

16、在分子中呈現(xiàn)親水性質(zhì)；a、b、c代表分子數(shù)目，改變分子數(shù)目可以得到親水性不同的產(chǎn)物。,f.聚醚類,聚醚的分子量可達數(shù)千以上，顯著地高于普通的表面活性劑的分子量，因此也可將歸屬于高分子表面活性劑中。聚醚的毒性和起泡力均較低，分子量為2000～3000的聚醚有良好的去污力；分子量更高的分散力較好。此外，聚醚還具有強乳化力。可用于低泡洗滌劑、乳化劑，消泡劑以及織物勻染劑、抗靜劑、金屬切削冷卻液、潤滑劑和黏結(jié)劑。,結(jié)構(gòu)類型

17、多元醇型非離子表面活性劑是指由含多個羥基的多元醇與脂肪酸進行酯化反應(yīng)而生成的酯類，此外，還包括由帶有NH2或NH基的氨基醇以及帶有-CHO基的糖類與脂肪酸或酯進行反應(yīng)制得的非離子表面活性劑。由于它們在性質(zhì)上很相似，故統(tǒng)稱之為多元醇型非離子表面活性劑。 多元醇型非離子表面活性劑按多元醇的種類可分為甘油脂肪酸酯、季戊四醇脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯等非離子表面活性劑。,2.多元醇表面活性劑,,,,,,,,,單硬脂酸

18、甘油酯,,,,季戊四醇酯,失水山梨醇酯,,a. 脂肪酸失水山梨醇酯,山梨醇,1,4失水山梨醇,,單酯,雙酯,三酯,,Span(司盤)系列,抗靜電劑、潤滑劑,,,,,,,Twen系列,Span(司盤)系列,b. 脂肪酸甘油酯和季戊四醇酯,酯交換反應(yīng),c.蔗糖脂肪酸酯,,,食品、化妝品、醫(yī)藥,特點是：易生物降解，可為人體吸收，不刺激皮膚和粘膜。對環(huán)境和生物體的安全性高，是聯(lián)合國國際糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織推薦的可作為食品添加劑的表面活性劑。,

19、Test 1 你的化妝水夠溫和嗎? 試紙一試便知!,如果測出來接近pH 7中性或是接近皮膚酸堿值pH 5.5，代表你的化妝水很溫和不會刺激肌膚。,操作：滴一些化妝水在試紙上，如果pH值小于７，試紙呈現(xiàn)紅色就是酸性；大于７且呈現(xiàn)藍色就是堿性。,但若是想要你的化妝水具有收斂或去角質(zhì)功能， pH值4~5則是最理想。,Test 2 精華露是否好吸收? 先拿化妝棉吸吸看！,操作：將精

20、華露滴在一疊面紙或化妝棉上觀察滲透力，,愈容易向下滲透，表示分子小、穿透力強容易被皮膚吸收。,如果只是在表面擴散，就表示滲透力差，不好吸收。,Test 3 乳液好不好吸收? 一杯水真的就能知道!,操作：將乳液或是乳霜取綠豆般大小放入水中，通常水包油型會浮在水面上，而且稍微攪拌就會慢慢溶解變成乳白色。,簡單地說，可區(qū)分為水包油或是油包水兩種劑型,水包油型較易被吸收且較清爽,油包水型則不好吸