2008-12-16 16:28:12| 分類: 默認(rèn)分類 | 標(biāo)簽: |字號大中小 訂閱
表面活性劑的種類很多,分類方法也有多種,如根據(jù)用途可將表面活性劑分為潤濕劑、滲透劑、乳化劑、分散劑、柔軟劑、抗靜電劑、洗滌劑等。比較常見的是根據(jù)表面活性劑在水溶液中的電離特性而將其分為陰離子、陽離子、兩性離子以及非離子四大類的分類方法。
一、陰離子表面活性劑
將在水中電離后起表面活性作用的部分帶負(fù)電荷的表面活性劑稱為陰離子表面活性劑。從結(jié)構(gòu)上把陰離子表面活性劑分為脂肪酸鹽、磺酸鹽、硫酸酯鹽和磷酸酯鹽四大類。
1.脂肪酸鹽(RCOO-M+)
是親水基為羧基的陰離子表面活性劑,包括高級脂肪酸的鉀、鈉、銨鹽以及三乙醇銨鹽。在水中電離后起表面活性作用的部分是脂肪酸根陰離子。如:
電離
RCOONa ——>RCOO-+Na+
脂肪酸鹽表面活性劑是歷史上開發(fā)最早的陰離子表面活性劑,也是重要的洗滌劑,目前仍是皮膚清潔劑的重要品種。
(1)肥皂是最常見的脂肪酸鹽陰離子表面活性劑 肥皂的主要性能特點(diǎn)是它的水溶液的pH在0.9~9.8,呈弱堿性,它有良好的潤濕、發(fā)泡、去污等作用而被廣泛用作洗滌劑。
肥皂的缺點(diǎn)是耐硬水性能差,在硬水中使用肥皂不僅洗滌力差,同時生成的鈣皂污垢在 酸水中懸浮并且粘附在衣物上很難去除。肥皂與硬水中的鈣、鎂等離子反應(yīng)生成皂垢,不但增加肥皂的耗費(fèi),而且粘結(jié)在衣物上產(chǎn)生的斑點(diǎn)會使衣物發(fā)硬。含有皂垢的布在印染加工時會造造成染色不勻。肥皂在pH低于?的酸性介質(zhì)中會轉(zhuǎn)變成不溶于水的游離脂肪酸,會使皂液變混濁并粘附在衣物上不易被除去。因此肥皂只能在中性和堿性介質(zhì)中使用。通常使用肥皂時常配合加人適量純堿以保持皂液pH在10左右,其目的為防止肥皂水解和提高洗滌效果。注意在去除酸性污垢或在酸性媒液中不能使用肥皂。
軟脂酸鹽和硬脂酸鹽水溶性差,要充分發(fā)揮它們的洗滌能力往往需要在較高溫度條件下 使用,而含有不飽和鍵的油酸鹽比較適合在較低溫度的洗滌場合。以上的高碳脂肪酸鹽 由于在水中溶解度太低,但油溶性好,所以適合作摻水干洗溶劑中的表面活性劑(變性皂),脂肪酸的有機(jī)胺鹽和二乙醇胺、三乙醇胺鹽大多表現(xiàn)為油溶性的,常用作乳化劑、潤濕 劑,如三乙醇胺肥皂常在有機(jī)溶劑中作乳化劑。
(2)親油基通過牛間鍵與羧基相連的羧酸鹽(雷米邦A(yù)) 脂肪酸鹽除了常見的月巴皂外,還有這種形式的羧酸鹽,如用多肽混合物與脂肪酰氯發(fā)生縮合反應(yīng)制成的N—烷?;嚯?。其中用油酰氯與脫脂皮屑等廢蛋白的水解產(chǎn)物縮合制成的表面活性劑,商品名為雷米邦A(yù) (Lamepon A),國內(nèi)商品名為613洗滌劑,化學(xué)名稱為N—油?;嗫s氨基酸鈉(或N—油?;嚯?。其合成反應(yīng)式為:
油酰氯 多縮氨基酸鈉 雷米邦A(yù)
(其中R'、R”是含有1~6個碳原子的烴基)
雷米邦A(yù)在毛紡、絲綢、合成纖維及印染工業(yè)等紡織部門常做洗滌劑、乳化劑、擴(kuò)散劑,也可做金屬清洗劑和皮膚清潔劑,由于它結(jié)構(gòu)中的多肽部分化學(xué)結(jié)構(gòu)與蛋白質(zhì)相似,對皮膚刺 、激性低,可形成良好的保護(hù)膠體,因此也適用于頭發(fā)用品和香波中或用于護(hù)膚香脂中。用它洗滌絲、毛等蛋白質(zhì)類纖維織品,有洗后柔軟、富有光澤、彈性的優(yōu)點(diǎn)。它有很強(qiáng)的乳化力,如22份雷米邦A(yù)可乳化1000份植物油。并且它對鈣皂有很強(qiáng)的分散力。它在中性和堿性介質(zhì)中穩(wěn)定,在堿性介質(zhì)中去污力更佳。但在pH值小于5的介質(zhì)中會以沉淀形式析出。由于它的吸濕力強(qiáng),通常不制成粉狀產(chǎn)品,商售為黃棕色粘稠狀液體產(chǎn)品,活性物含量為32%~40%。
制造雷米邦A(yù)的多膚部分的原料來自皮屑、蠶蛹、豬毛、雞毛、骨膠、豆餅、菜籽餅等蛋白質(zhì)下腳料,經(jīng)水解后得到水解蛋白液。油酰氯與水解蛋白液中的多縮氨基酸鈉縮合即得到雷米邦A(yù)。
2.磺酸鹽(R—SO-3M+)
把在水中電離后生成起表面活性作用陰離子為磺酸根(R--S03)者稱為磺酸鹽型陰離子表面活性劑,包括烷基苯磺酸鹽、α-烯烴磺酸鹽、烷基磺酸鹽、α-磺基單羧酸酯、脂肪酸磺烷基酯、琥珀酸酯磺酸鹽、烷基萘磺酸鹽、石油磺酸鹽、木質(zhì)素磺酸鹽、烷基甘油醚磺酸鹽等多種類型,其中比較重要和常用作洗滌劑的有下列幾種。
(1)烷基苯磺酸鈉(LAS或ABS) 烷基苯磺酸鈉通常是一種黃色油狀液體,通式為CnH2n+1HC6H4SO3Na,其疏水基為烷基苯基,親水基為磺酸基。
其早期產(chǎn)品為四聚丙烯苯磺酸鈉(ABS),曲于烷基部分帶有支鏈,所以生物降解性差,60年代各國相繼改為生產(chǎn)以正構(gòu)烷烴為原料的直鏈烷基苯磺酸鈉(LAS)。烷基苯磺酸鹽不是純化合物;烷基組成部分不完全相同,因此烷基苯磺酸鹽性質(zhì)受烷基部分碳原子數(shù)、烷基鏈支化度、苯環(huán)在烷基鏈的位置、磺酸基在苯環(huán)上的位置及數(shù)目以及磺酸鹽反離子種類影響而發(fā)生很大變化。
烷基苯磺酸鹽是陰離子表面活性劑中最重要的一種品種,也是中國合成洗滌劑的主要活性成分。烷基苯磺酸鈉去污力強(qiáng)、起泡力和泡沫穩(wěn)定性以及化學(xué)穩(wěn)定性好、而且原料來源充足、生產(chǎn)成本低,在民用和工業(yè)用清洗劑中有著廣泛的用途。
①支鏈烷基苯磺酸鹽(ABS) 當(dāng)高級烯烴(如十二碳烯)與苯發(fā)生反應(yīng)時,生成支鏈烷基苯,再與濃硫酸發(fā)生磺化反應(yīng),得到支鏈型烷基苯磺酸,與堿(NaOH)中和后得到支鏈型烷基苯磺酸鈉鹽,其中十二烷基苯磺酸鈉是最常見的產(chǎn)品。
十二烷基苯磺酸鈉是一種性能優(yōu)良的合成陰離子表面活性劑,它比肥皂更易溶于水,是一種黃色油狀液體。易起泡由于它的泡沫粘度低所以泡沫易于消失。它有很好的脫脂能力并有很好的降低水的表面張力和潤濕、滲透和乳化的性能。它的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,在酸性或堿性介質(zhì)中以及加熱條件下都不會分解。與次氯酸鈉過氧化物等氧化劑混合使用也不會分解。它可以用烷基苯經(jīng)過磺化反應(yīng)制備,原料來源充足,成本低,制造工藝成熟,產(chǎn)品純度高。因此自1936年由美國國家苯胺公司開始生產(chǎn)烷基苯磺酸鈉以來,迄今歷經(jīng)60多年一直受到使用者的歡迎和生產(chǎn)者的重視,成為消費(fèi)量最大的民用洗滌劑,在工業(yè)清洗中也得到廣泛應(yīng)用。
其不足之處是用它洗過的纖維手感不好。皮膚與它長時間接觸會受到刺激。它易在洗滌物體表面形成吸附膜殘留在物體上,這種吸附膜在低溫下不易被水沖洗去除。它起泡性好,因此在不希望產(chǎn)生泡沫的情況下又是不受歡迎的。
十二烷基苯磺酸鈉特別容易與其他物質(zhì)產(chǎn)生協(xié)同作用(把兩種物質(zhì)混合后能產(chǎn)生比原來各自性能更好的使用效果叫協(xié)同作用),因此它常與非離子表面活性劑和無機(jī)助洗劑復(fù)配使用,以提高去污效果。
它在硬水中不會像肥皂那樣生成鈣皂沉淀,但生成的烷基苯磺酸鈣不易溶于水,只能分散在水中使它的洗滌能力降低。使用時如果與三聚磷酸鈉等絡(luò)合劑復(fù)配,把鈣、鎂離子絡(luò)合,就可以在硬水中使用而不影響它的洗滌效果。
支鏈結(jié)構(gòu)的烷基苯磺酸鈉由于難被微生物降解,對環(huán)境污染嚴(yán)重,所以從60年代中期,逐漸被直鏈烷基苯磺酸鈉代替。
②直鏈烷基苯磺酸鈉(LAS) 直鏈烷基苯磺酸鹽是由直鏈烷烴與苯在特殊催化劑作用下合成直鏈烷基苯,再經(jīng)過磺化,中和反應(yīng)制得的。典型代表結(jié)構(gòu)為(對位)直鏈?zhǔn)榛交撬徕c,它的性能與支鏈烷基苯磺酸鈉相同,其優(yōu)點(diǎn)是易于被微生物降解,從環(huán)境保護(hù)角度看是性能更優(yōu)良的產(chǎn)品。目前使用的烷基苯磺酸鈉已全部是直鏈烷基結(jié)構(gòu)的了。
(2)α-烯烴磺酸鹽(AOS) 是α-烯烴與SO3在適當(dāng)條件下反應(yīng),然后中和、水解得到的具有表面活性陰離子的混合物,成分較復(fù)雜,隨工藝條件和投料量不同成分有變化。其主要成分是烯基磺酸鹽(R--CH==CH--(CH2)—pSOaNa)、羥烷基磺酸鹽(RCH--(CH20)—pSO3Na)和少量二磺酸鹽(R'—CH=CH—CH-(CH2)-SO3Na)或R'—CH—(CH2)—xCH—(CH2)—ySO3Na。其商品名為?!N磺酸鹽,縮寫AOS。
α—烯烴磺酸鹽是一種性能優(yōu)良的洗滌劑,尤其是在硬水中和有肥皂存在時具有很好的起泡力和優(yōu)良的去污力。由于它的毒性低對皮膚刺激性小以及性能溫和的優(yōu)點(diǎn),在家庭和工業(yè)、清洗中均有廣泛的用途。常用作個人保護(hù)、衛(wèi)生用品、手洗餐具清洗劑、重垢衣物洗滌劑、毛羽,毛清洗劑、洗衣用合成皂、液體皂以及家庭用和工業(yè)用硬表面清洗劑的主要成分。
(3)烷基磺酸鹽(AS和SAS) 烷基磺酸鹽的通式為RSO3M(M為堿金屬或堿土金屬),R為C12~C20范圍的烷基,其中以十六烷基磺酸鹽性能最好。其中正構(gòu)烷基在、引發(fā)劑作用下與SO2、O2反應(yīng)得到的磺酸鹽,分為伯烷基磺酸鹽(AS)和仲烷基磺酸鹽(SAS)兩類。其中仲烷基磺酸鹽結(jié)構(gòu)式為R--CH--R',縮寫名稱為SAS,國內(nèi)商品名為601洗滌劑,是一種具,有很好水溶性、潤濕力、除油力的洗滌劑。烷基碳原子一般為C14~C18,以C15~C16去污方最強(qiáng)。其去污能力與直鏈烷基苯磺酸(LAS)相似,發(fā)泡力稍低,是配制重垢液體洗滌劑的主要原料。它的毒性和對皮膚的刺激性都比iLAS低,生物降解性好。使用時常與醇醚硫酸(AES),α—烯基磺酸鹽(AOS)復(fù)配,以彌補(bǔ)SAS在硬水中泡沫性差的缺點(diǎn)??勺鰝€人衛(wèi)生盥洗制品、各種洗衣物以及硬表面清洗劑。
(4)α—磺基單羧酸及其衍生物(MES) 它們的結(jié)構(gòu)式為CH2一COOR', (R為長鏈烴基或金屬離子)。α-磺基單羧酸本身不具有表面活性,但通過酯化或酰胺化生成的衍生物具有表面活性,如CH2—C--OC12H25等。其中以脂肪酸甲酯為原料經(jīng)磺化中和后得到的商品稱為α-磺基脂肪酸甲酯,簡稱MES,通式為R--CH--COOCH3 。
MES是近年來開發(fā)生產(chǎn)的一種由天然油脂為原料的陰離子表面活性劑。它有良好的生物降解性,有利于環(huán)境保護(hù),使用安全而且去污力強(qiáng)。其去污力隨水硬度增加下降較少,因此在硬水中有很好的去污力,如在洗衣粉配方中用MES取代LAS則在低濃度高硬度水中的去污力明顯高于只用LAS的配方。它還是優(yōu)良的鈣皂分散劑,它與肥皂配合使用可彌補(bǔ)肥皂不耐硬水會形成皂垢的缺點(diǎn),因此它是液體皂的主要成分。MES起泡能力好。它對堿性蛋白酶、堿性脂肪酶的活性影響小,適合配制加酶洗衣粉。它對油污有很強(qiáng)的加溶能力,而且毒性低安全性好,因此是一種應(yīng)用前景良好的新品種。但應(yīng)防止其在堿性介質(zhì)中水解失效。
(5)脂肪酸磺烷基酯(1geponA)和脂肪酸磺烷基酰胺(1gepon T) 商品名為伊捷邦A(yù)(1gepon A,洗凈劑210)的陰離子表面活性劑典型代表物是油酰氧基乙磺酸鈉
CH3(CH2)7CH=CH--(CH2)7—C—O CH2SO3Na。商品名為伊捷邦f(1gepon T又稱FX洗滌劑,胰加漂T,萬能皂,洗滌之王,209洗滌劑)的陰離子表面活性劑的典型代表物是N—油?;鵑-甲基?;撬徕c,其分子式為CH3(CH2)7CH-=CH(CH2)7C-CH2CH2SO3N。
Igepon A是由羥乙基磺酸鈉與脂肪酸或脂肪酰氯反應(yīng)生成的:
R一C—Cl+HOCH2CH2— SO3Na——>O CH2CH2SO3Na+HCl 其通式為R1—C--O R2S03M。
Igepon T是由N—甲基?;撬徕c與脂肪酸或脂肪酰氯反應(yīng)生成的:
R—C—c1+HN一CH2CH2S03Na—>Rc—CH2CH2SO3Na+HCl 通式為R1c—N—R3SO3M
當(dāng)改變通式中R1、R2、R3、M四個可變因素時,表面活性劑的乳化、泡沫、潤濕、洗滌性能會發(fā)生相應(yīng)改變。
脂肪酸磺烷基酯(1gepon A)和脂肪酸磺烷基酰胺(1gepon T)最初是做紡織助劑使用的,特別是Igepon T系列產(chǎn)品具有對硬水不敏感、有良好去污能力、潤濕力和對纖維柔軟作用,并可在酸性介質(zhì)中使用,所以在紡織工業(yè)中有廣泛用途。其中N—油酰基—N甲基?;撬徕c是最重要的一種,用于粗羊毛、合成纖維以及染色布料的清洗,而且對纖維有很好的柔軟作用。磺烷基酯和磺烷基酰胺兩類產(chǎn)品是重垢精細(xì)紡織品洗滌劑,手洗、機(jī)洗餐具洗滌劑,各種香波、泡沫浴,香皂的重要配方成分。通常用的是椰子油脂肪酸和牛油脂肪酸的磺烷基酯或磺烷基酰胺。其物理性質(zhì)及表面活性見表7—7和表,7—8。
表7-7 脂肪酸磺烷基酯和磺烷基酰胺的物理性質(zhì)
①在35℃測定。
②克拉夫特點(diǎn)(KrafftP。int)。離子型表面活性劑在溫度較低時溶解度很小,但隨溫度升高而逐漸增加,當(dāng)?shù)竭_(dá)某二特定溫度時,溶解度急劇陡升,把該溫度稱為臨界溶解溫度(又稱克拉夫特點(diǎn))以rk表示。
(6)石油磺酸鹽 是由天然石油餾分或化工反應(yīng)所得高碳烴副產(chǎn)物經(jīng)磺化、中和得到的,是多種烴磺化產(chǎn)物的混合物。石油磺酸鹽主要用作發(fā)動機(jī)潤滑油的清潔分散劑及起分污泥,保持金屬部件清潔,降低酸性抑制銹蝕的作用。作這種用途的石油磺酸鹽約占總產(chǎn)量60%。石油磺酸鹽配制的金屬清洗劑可有效地去除金屬部件上的油污。
(7)其他磺酸鹽型陰離子表面活性劑 包括以下幾種。
表7-8 脂肪酸磺烷基酯和磺烷基酰胺的表面活性
① 在35℃測定。
①琥珀酸酯磺酸鹽 按結(jié)構(gòu)分為琥珀酸單酯磺酸鹽和雙酯磺酸鹽。
AerosolOT(滲透劑OT)是最早問世的一種琥珀酸雙酯磺酸鹽,是優(yōu)良的工業(yè)用潤濕劑滲透劑。它是由脂肪醇聚氧乙烯醚和脂肪酸單乙醇酰胺與馬來酸酐生成的單酯經(jīng)磺化得到的產(chǎn)品。它性能溫和對皮膚、眼睛刺激性低、袍沫性優(yōu)良,在個人保護(hù)用品中應(yīng)用日益廣泛。因原料充分、生產(chǎn)成本低并不產(chǎn)生三廢,近年來得到很大發(fā)展。
AerosolOT化學(xué)名稱為琥珀酸二異辛酯磺酸鈉。
②烷基萘磺酸鹽 典型產(chǎn)品如二丁基萘磺酸鈉,俗稱拉開粉,是紡織印染行業(yè)常用的一種滲透劑、乳化劑。
另有烷基萘磺酸鹽的甲醛縮合物,商品名稱為分散劑NNO。
③木質(zhì)素磺酸鹽 是造紙工業(yè)中亞硫酸法制漿過程中廢水的主要化學(xué)成分。它的結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜,一般認(rèn)為它是含有愈創(chuàng)木基丙基、紫丁香
基丙基和對羥苯基丙基的多聚物磺酸鹽,相對分子質(zhì)量200~10000,是以非石油化學(xué)制造的表面活性劑中重要的一類。由于價格低,具有低泡性,主要用作固體分散劑、O/W型乳狀液的乳化劑,染料、農(nóng)藥、水泥等懸浮液的分散劑,可加在石油鉆井泥漿配方中控制鉆井泥漿的流動性,還可作礦石浮選劑或水處理劑。
④烷基甘油醚磺酸鹽(AGS) 其通式為ROCH2--CH—CH2SO-3M+,它具有良好的水溶性, OH對酸堿穩(wěn)定是有效的潤濕劑,泡沫劑和分散劑,但由于價格高,使應(yīng)用和發(fā)展受到限制。
另外,磺酸鹽型陰離子表面活性劑還有,凈洗劑LS(凈洗劑MA),化學(xué)名稱為對甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸鈉,結(jié)構(gòu)為 是一種有優(yōu)良凈洗、發(fā)泡、對鈣皂分散能力好的表面活性劑,易溶于水,耐酸堿和硬水,可作羊毛和蠶絲的洗滌劑。
3.硫酸酯鹽
硫酸是一種二元酸與醇類發(fā)生酯化反應(yīng)時可以生成硫酸單酯和硫酸雙酯。硫酸單酯和堿中和生成的鹽叫硫酸酯鹽。
ROH+HOSO2--OH===RO--SO2--OH+H2O
(醇) (硫酸) (硫酸單酯
)
RO--S02—OH+NaOH=RO--SO2--ONa+H20
(硫酸酯鹽)
R0一S02—0Na一般寫成R—OSO3Na形式,有的書上寫成RSO4Na并簡稱為烷基硫酸酯鹽。它與磺酸鹽結(jié)構(gòu)的區(qū)別在于硫酸酯鹽中的硫原子不與烴基中的碳原子直接相連。它們性質(zhì)上的最大區(qū)別在于硫酸酯鹽在酸性條件下可以發(fā)生水解:硫酸酯鹽型陰離子表面活性劑主要有脂肪醇硫酸酯鹽(又稱伯烷基硫酸酯鹽)和仲烷基硫酸酯鹽兩類。
(1)脂肪醇硫酸(酯)鹽(FAS或AS) 脂肪醇硫酸鹽的通式為:ROS0-3M+,R為烷基,M+為鈉、鉀、銨、乙醇胺基等陽離子,又名伯烷基硫酸鹽,英文簡寫為FAS或AS①。
FAS是肥皂之后出現(xiàn)的最早陰離子表面活性劑,是由椰子油氫解生成的C12~C14脂肪醇與硫酸酯化并中和制得。它有合適的溶解性、泡沫性和去污性。大量應(yīng)用于潔齒劑、香波、泡沫浴和化妝品中,也是輕垢、重垢洗滌劑、地毯清洗劑、硬表面清洗劑配方中的重要組分。’如月桂基硫酸鈉(C12H25OSO3Na),商品名為K12的洗滌劑在潔齒劑中有潤濕、起泡和洗滌的作用;而月桂基硫酸酯的重金屬鹽有殺滅真菌和細(xì)菌的作用;用牛脂和椰子油制成的鈉肥皂與烷基硫酸酯的鈉、鉀鹽配制成的富脂香皂泡沫豐富、細(xì)膩,還能防止皂鈣的生成;高碳脂肪醇硫酸鹽與兩性離子表面活性劑復(fù)配制成的塊狀洗滌劑有良好的研磨性和物理性能,并具有調(diào)理作用。
高碳脂肪醇硫酸鹽可用作工業(yè)清潔劑、柔軟平滑劑、紡織油劑組分、乳液聚合用乳化劑等。它們的銨鹽和三乙醇胺鹽用于香波和溶劑中。
商品名為陰離子洗滌劑ASEA的表面活性劑成分為脂肪醇硫酸酯單乙醇胺鹽,結(jié)構(gòu)為 ROS03NHaCH2CH20H。
(2)仲烷基硫酸鹽(Teep01) 它是由。—烯烴與硫酸反應(yīng)生成的仲烷基硫酸酯,經(jīng)中和后得到的產(chǎn)品,通式為R廠CH—o—SOaN,,商品名為梯波爾(Teep01)。
與伯烷基硫酸(酯)鹽不同,其硫酸酯鹽部分一(O—SO3Na)是與烷基鏈上的仲碳原子相連,烷基鏈的碳原子數(shù)為10~18。
梯波爾(Teep01)與FAS相似,也是一種性能良好的表面活性劑,但由于結(jié)構(gòu)上的差異,它的溶解性和潤濕性更好。因制成粉狀產(chǎn)品易吸潮結(jié)塊,一般制成液體或漿狀洗滌劑。
(3)脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯鹽(AES) 脂肪醇聚氧乙烯醚是一種非離.子表面活性劑,與硫酸酯化、中和得到硫酸酯鹽(AES)。實(shí)際上AES是非離子—陰離子型兩性混合表面活性劑,一般也將它歸在陰離子型硫酸酯鹽表面活性劑中。
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯鹽,簡稱醇醚硫酸鹽(AES)。由于它的溶解性能、抗硬水性能、
①AS可以是alk9nesul{。n9te,烷基磺酸鹽,也可以是alkancswlfatc伯烷基硫酸酯鹽的縮寫,此處為后者。
起泡性;潤濕力均比脂肪醇硫酸鹽(AS)好且刺激性低,因此常作為AS的替代晶廣泛應(yīng)用于香波、浴用品、剃須膏等盥洗衛(wèi)生用品中,也是輕垢、重垢洗滌劑、地毯清洗劑、硬表面清洗劑的重要組分。
(4)脂肪酸衍生物的硫酸酯鹽 這類物質(zhì)的通式為R一CXR'OSO-3M+ (X為氧原子、--N、-N、R',為烷基、亞烷基、羥烷基、烷氧基)。這類產(chǎn)品有良好的潤濕性和乳化性,通常用潤濕劑。如用硫酸處理含有羥基或不飽和鍵的油脂或脂肪酸酯,中和后得到的產(chǎn)品為油脂或脂肪酸酯的硫酸酯鹽。其中有代表性的是用蓖麻油酸化、中和得到的土耳其紅油(因適合做土耳其紅染料的勻染助劑而得名)。
(5)不飽和醇的硫酸酯鹽 當(dāng)脂肪醇硫酸酯鹽結(jié)構(gòu)中脂肪醇部分是含有雙鍵的不飽和醇時其性能有較大改變,如在低溫時仍呈透明狀,有較低表面張力和臨界膠束濃度,有良好的潤濕性能。其中油醇硫酸鹽[CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7一CH2OS3Na]是一種重要的不飽:和醇硫酸鹽,它的起泡力好、去污力強(qiáng)并有良好的乳化能力和良好的鈣皂分散力,是目前正在研制開發(fā)的新產(chǎn)品。
4.磷酸酯鹽
烷基磷酸酯鹽包括烷基磷酸單、雙酯鹽,也包括脂肪醇聚氧乙烯醚的磷酸單雙酯鹽和烷基酚聚氧乙烯醚的磷酸單、雙酯鹽。常見的是烷基磷酸單、雙酯鹽。
(1)烷基磷酸單、雙酯鹽(AP) 這是烷基醇與磷酸酯化、中和后的產(chǎn)物。磷酸是三元酸可與脂肪醇酯化生成單酯、雙酯與三酯。形成單酯、雙酯的產(chǎn)物中仍含有顯酸性的氫離子可與堿中和生成鹽。生成的烷基磷酸單、雙酯鹽具有表面活性。
工業(yè)上從降低成本考慮,產(chǎn)物通常為單酯鹽和雙酯鹽的混合物。從性能上看,烷基磷酸單酯鹽的去污力差,烷基磷酸雙酯鹽稍好,其中又以二癸基磷酸雙酯鹽較好,但起泡性能差。由于具有降低纖維間靜摩擦系數(shù)的作用,因此在紡織工業(yè)上常用作化纖產(chǎn)品的抗靜電劑。
(2)醇醚、酚醚的磷酸酯鹽 這是非離子表面活性劑烷基醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚與磷酸發(fā)生酯化反應(yīng),經(jīng)中和后得到的產(chǎn)物。
它們實(shí)際上是非離子—陰離子型兩性混合表面活性劑,但常歸之于陰離子表面活性劑中,由于含有聚氧乙烯鏈段,具有一些非離子表面活性劑的性質(zhì),因此與烷基磷酸酯鹽同類產(chǎn)品相比,去污、潤濕性能都有所改進(jìn)。烷基醇聚氧乙烯醚磷酸酯鹽商品名為6503洗滌劑。
二、陽離子表面活性劑
陽離子表面活性劑在水溶液中電離時生成的表面活性離子帶正電荷,其疏水基與陰離子表面活性劑相似。陽離子表面活性劑的親水基離子中含有氮原子,根據(jù)氮原子在分子中的位置不同分為胺鹽、季銨鹽和雜環(huán)型三類。
1.胺鹽
胺鹽是用酸中和烷基伯胺、仲胺、叔胺或乙醇胺得到的產(chǎn)物。根據(jù)胺的不同分為脂肪胺鹽、乙醇胺鹽和聚乙烯多胺鹽。
(1)脂肪胺鹽 脂肪胺鹽是用鹽酸、甲酸、乙酸中和烷基伯胺、仲胺和叔胺得到的產(chǎn)物,如:
60~70℃
C12H25NH2+CH3COOH========C12H25NH+3·CH3COO-
(2)乙醇胺鹽 是酸與一、二、三乙醇胺反應(yīng)的產(chǎn)物,如
R—N(CH2CH20H)2+HCl===[R--NH(CH2CH20H)2]+C1-
(二乙醇胺)
紡織工業(yè)中常用的柔軟劑索羅明A也屬于這一’類。如索羅明A的制法為:
CH2CH20H CH2CH20H
C17HasCOOHd-《CHaCH20H1C17HasCOOCH2CHzN二 —HCOOH,
CH2CH20H CH2CH20H
(三乙醇胺)
CH2CH20H
/
C17H35COOCH2CH2N ·HC00H(索羅明A)
\
CH2CH20H
(3)聚乙烯多胺鹽 鹵代烷與二乙三胺、三乙四胺反應(yīng)可得到不同的N—烷基多胺,如:
R—X+NH2CH2CH2NHCH2CH2NH2==R— NHCH2CH2NHCH2CH2NH2
(二乙三胺) (N—烷基二乙三胺)
RNH2+n CH2—CH2==R—RH(CH2CH2NH).H
\/
N
H
(亞乙基亞胺) (N—烷基多乙多胺)
這些胺與酸反應(yīng)得到聚乙烯多胺鹽都是表面活性劑。
胺鹽型陽離子表面活性劑水溶性較小,在酸性介質(zhì)中較穩(wěn)定;在中性、堿性介質(zhì)中會發(fā)生水解析出胺,通常只適合作纖維柔軟劑,不適合作洗滌劑。
2.季銨鹽
季銨鹽型陽離子表面活性劑通式為[ ]x-,式中R為C10~C18。長鏈烷基,Rl、R2、R3 一般是甲、乙基,也可以有一個是芐基或長鏈烷基,X是氯、溴、碘或其他陰離子基團(tuán):多數(shù)情況下是氯或溴。
季銨鹽型陽離子表面活性劑是產(chǎn)量高、應(yīng)用廣的陽離子表面活性劑。一般由叔胺與醇、鹵代烴、硫酸二甲酯等烴基化試劑反應(yīng)制得。 :吡啶《》(C5H5N)也可以看成一種特殊的叔胺,通常把吡啶與鹵代烷的反應(yīng)產(chǎn)物也歸于季銨鹽中。如溴代十六烷與吡啶反應(yīng)得到的產(chǎn)物十六烷基溴化吡啶是一種常用的殺菌劑。
季銨鹽陽離子表面活性劑水溶性好,既耐酸又耐堿且大多數(shù)具有殺菌作用。由于大部分纖維表面帶負(fù)電,用季銨鹽陽離子表面活性劑可中和其電荷,因此有較好的抗靜電作用。它們能在纖維表面形成疏水油膜,降低纖維的摩擦系數(shù)使之具有柔軟、平滑的效果所以可作柔軟劑。這種表面活,生劑除可作抗靜電劑柔軟劑外,還可作護(hù)發(fā)產(chǎn)品中的頭發(fā)定型調(diào)理劑,紡織工業(yè)中的勻染固色劑。但它有使機(jī)械生銹的缺點(diǎn),價格也較貴。在清洗劑中常與非離子表面活性劑復(fù)配成殺菌、消毒清洗劑。
季銨鹽陽離子表面活性劑列于表7—9。
表7—9 季銨鹽陽離子表面活性劑
3.雜環(huán)類陽離子表面活性劑
雜環(huán)類陽離子表面活性劑可以有咪唑啉、嗎啉胍類、三嗪類衍生物等。
瞇唑啉是含有二個氮原子的五元雜環(huán)的單環(huán)化合物,如2—烷基咪唑啉,它與硫酸二甲酯肛 反應(yīng)可生成季銨鹽;如脂肪酸與二亞乙基三胺反應(yīng)生成2—烷基氨基乙基咪唑啉,得到的產(chǎn)物乙?;倥c甲酸中和或季銨化都得到陽離子表面活性劑。它們都可做纖維柔軟劑或殺菌劑。
一般陽離子表面活性劑去污力較差,因此通常不用陽離子表面活性劑作洗滌劑。但在特『 殊的清洗劑中如殺菌消毒洗滌劑中會加入陽離子特別是季銨鹽型陽離子表面活性劑。
三、兩性表面活性劑
通常把親水基結(jié)構(gòu)中同時含有陽、陰離子的表面活性劑叫兩性表面活性劑。它是近年來發(fā)展速度最快的一類表面活性劑。目前產(chǎn)量雖不高,但其年增長率遠(yuǎn)超過其他類型表面括性劑。
兩性表面活性劑以其獨(dú)特的多功能著稱。除了有良好的表面活性、去污、乳化、分散、潤濕作用外,同時具備殺菌、抗靜電、柔軟等特性,并有相容性好,易于生物降解的優(yōu)點(diǎn),因 此在民用和工業(yè)應(yīng)用日趨擴(kuò)大。
兩性表面活性劑有咪唑啉型,甜菜堿型,氨基酸型,磷脂、淀粉、蛋白質(zhì)衍生物等類型。但由于價格較貴,在清洗劑中實(shí)用.不多,故在此只作簡單介紹。
1.咪唑啉型
瞇唑啉兩性表面活性劑主要用于配制高粘度對眼睛刺激性低的香波、浴液、化妝品,它同時具有殺菌作用。也可用于硬表面清洗劑或蔬菜水果、餐具、精細(xì)紡織品的洗滌劑配方中。
特別應(yīng)指出的是近年來在金屬加工的清洗、緩蝕防銹液中也常加入咪唑啉型兩性表面活性劑,它對提高金屬對硫酸、鹽酸、氫氟酸、氨基磺酸的抗蝕能力很有效。
2.氨基酸型
氨基酸是同時具有羧基、氨基的兩性化合物,當(dāng)氨基上的氫原子被長鏈烷基取代后就成為有表面活性的氨基酸型表面活性劑。目前把它的陽離子部分由胺鹽構(gòu)成的叫氨基酸型兩性表面活性劑。
氨基酸型兩性表面活性劑可用于洗滌劑香波配方中,還可用于殺菌劑、去臭劑、鍋爐除銹劑、防銹劑等配方中。兩性表面活性劑有相容性好的特點(diǎn),常與其他類型表面活性劑復(fù)配使用以發(fā)揮協(xié)同作用。它的缺點(diǎn)是價格高、洗滌能力比陰離子和非離子表面活性劑差,因此只有在特殊情況下才使用,如一種常用的兩性表面活性劑殺菌洗滌劑的商品名叫泰格—51
(TegO-51)其化學(xué)名稱為二(N—乙基十二氨基)氨基乙酸的鹽酸鹽。
另外還有卵磷脂等含磷兩性表面活性劑,以蛋白質(zhì)、淀粉等天然產(chǎn)品為基礎(chǔ)的兩性表面活性劑,因與清洗技術(shù)關(guān)系不大,在此不多做介紹,有興趣讀者請查閱有關(guān)資料。
四、非離子表面活性劑
非離子表面活性劑在數(shù)量上僅次于陰離子表面活性劑,是一類大量使用的重要品種,隨著石油工業(yè)的發(fā)展,所用原料環(huán)氧乙烷成本的不斷降低,它的產(chǎn)量還會不斷提高。
非離子表面活性劑在水中不發(fā)生電離,是以羥基(一OH)或醚鍵( )為親水基的兩親結(jié)構(gòu)分子,曲于羥基和醚鍵的親水性弱,因此分子中必須含有多個這樣的基團(tuán)—才表現(xiàn)出一定的親水性,這與只有一個親水基就能發(fā)揮親水性的陰離子和陽離子表面活性劑是大不相同的。正是非離子表面活性劑具有在水中不電離的特點(diǎn),決定它在某些方面較離子型表面活性劑優(yōu)越,如在水中和有機(jī)溶劑中都有較好的溶解性,在溶液中穩(wěn)定性高,不易受強(qiáng)電解質(zhì)無機(jī)鹽和酸、堿的影響。曲于它與其他類型表面活性劑相容性好,所以??梢院芎玫鼗旌蠌?fù)配使用。非離子表面活性劑有良好的耐硬水能力,有低起泡性的特點(diǎn),因此適合作特殊叭洗滌劑。由于它具有分散、乳化、泡沫、潤濕、增溶多種性能,因此在很多領(lǐng)域中都有重熟用途。
非離子型表面活性劑按親水基分成以下幾類。
1.聚氧乙烯型非離子表面活性劑
這種類型的表面活性劑又稱聚乙二醇型,是環(huán)氧乙烷與含有活潑氫的化合物進(jìn)行加成反應(yīng)的產(chǎn)物;具體類型列于表7—100
表7—10 聚乙二醇型非離子表面活性劑
(1)烷基酚聚氧乙烯醚 (APEO) 主要產(chǎn)品包括辛基酚聚氧乙烯醚 ( )和壬基酚聚氧乙烯醚 。作為洗滌劑,分子中加成的環(huán)氧乙烷數(shù)n=9~12。由于親水基是由羥基和醚鍵構(gòu)成的,而且只在分子的端基存在一個羥基,親水性很小,要使分子有足夠的親水性,必須增加環(huán)氧乙烷加成的分子數(shù)n,即含的醚鍵越多,親水性越好。因此可通過結(jié)合不同的環(huán)氧乙烷分子數(shù)目來調(diào)節(jié)親水性。一般得到的環(huán)氧乙烷加成產(chǎn)物都是具有不同分子數(shù)(n)的混合物,通常n是一個平均值。
表7—1l列有壬基酚聚氧乙烯醚不 ]向加成環(huán)氧乙烷分字產(chǎn)物的HLB值,HLB值越大親水性越好。
對于聚乙二醇型非離子表面活性 劑,一個突出的性質(zhì)表現(xiàn)為具有濁點(diǎn),這是由它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所決定的。在無水狀態(tài)下,聚乙,二醇型非離子表面活性劑中的聚氧乙烯鏈呈鋸齒形狀態(tài),溶于水后醚鍵上的氧原子與水中的氫原子形成微弱的氫鍵,分子鏈呈曲折狀,親水性的氧原子位于鏈的外側(cè),而次乙基 (—CH2CH2—)位于鏈的內(nèi)側(cè),因而鏈周圍恰似一個親水的整體。圖7—12顯示聚氧乙烯表面活性劑的形態(tài)變化。
形成氫鍵的反應(yīng)是放熱的,而且這種氫鍵結(jié)合力較弱,所以聚氧乙烯型非離子表面活性劑水溶液在溫度升高時,由于結(jié)合的氫鍵被破壞,使其親水性減弱,因而由原來的透明溶液變成白色混濁的乳濁液。而這種變化是可逆的,當(dāng)溫度降低時溶液又恢復(fù)透明。將聚氧乙烯型非離子表面活性劑的透明水溶液緩慢加熱時,溶液開始呈現(xiàn)白·色混濁的溫度稱為它的“濁點(diǎn)”。濁點(diǎn)反映非離子表面活性劑親水性大小,親水性越大的,濁點(diǎn)也越高。為保證非離子表面活性劑處于良好的溶解狀態(tài),一般應(yīng)控制在其濁點(diǎn)以下使用濁點(diǎn),HLB值以圾使用性能都與非離子表面活性劑分子中加成的環(huán)氧乙烷分子數(shù)(n)有一定關(guān)系。例如壬基酚與n=9的環(huán)氧乙烷反應(yīng)加成物,當(dāng)其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%~10%時的濁點(diǎn)為53℃,HLB值為12,這種產(chǎn)物的滲透力和去污力都很好,乳化力也相當(dāng)強(qiáng),因此用途廣泛,是洗滌劑的爭主要成分;而當(dāng)環(huán)氧乙烷的加成數(shù)達(dá)到12擴(kuò)時,HLB值上升到14,濁點(diǎn)上升到70℃,這種產(chǎn)品雖然去污力有所提高,但滲透力稍差;當(dāng)加成的環(huán)氧乙烷n>15時,濁點(diǎn)超過i00℃,滲透力和去污力都很差,只能做特殊用途的乳化分散劑。因此要根據(jù)實(shí)際需要控制環(huán)氧乙烷的加成數(shù)。
水合后(與水松馳結(jié)合)成為曲折型聚氧乙烯鏈的非離子表面活性劑(水溶液中狀態(tài))
圖7—12 聚氧l烯表面6性劑形態(tài)變化
當(dāng)加入無機(jī)鹽或陰離子表面活性劑與 非離子表面活性劑復(fù)配時,對它的濁點(diǎn)會有影響。由于無機(jī)鹽的存在不利于非離子表面活性劑中聚氧乙烯鏈與水之間氫鍵形成而造成脫水現(xiàn)象,所以會降低非離子表面活性劑在水中溶解度和濁點(diǎn)i而加入陰離子表面活性劑與之復(fù)配時,由于協(xié)同作用會使非離子表面活性劑濁點(diǎn)上升,擴(kuò)大了它的使用溫度范圍。這些在實(shí)際應(yīng)用中都應(yīng)注意。
濁點(diǎn)的測定方法,稱取試樣1g,溶解后配成1%水溶液,倒人大試管內(nèi)(直徑26mm,高200mm),使管內(nèi)液面高為SOmm,然后將大試管在甘油浴中緩緩升溫,仔細(xì)觀察透明度的變化,邊加熱邊用攪拌器上下攪動,當(dāng)試液變成混濁時,此時管內(nèi)溫度計(jì)讀數(shù),即為濁點(diǎn)。然后將大試管取出降溫,并記下恢復(fù)透明時的溫度,以資比較。濁點(diǎn)高于100℃的在封閉管內(nèi)測定,對于很低的濁點(diǎn),可置于丁基二乙二醇或乙醇液內(nèi)進(jìn)行。對于特別低的濁點(diǎn)產(chǎn)品,可測定其濁點(diǎn)滴定值,即將1g表面活性劑溶液約在10mL丙醇內(nèi),在(30土1)℃緩緩滴加蒸餾水至出現(xiàn)混濁為止。
工業(yè)上使用的烷基酚聚氧乙烯醚商品主要有OP系列和TX系列產(chǎn)品。如OP—10分子結(jié)構(gòu)為 是一種紡織業(yè)常用的擴(kuò)散、勻染、乳化潤濕劑。TX—10的分子結(jié)構(gòu)為 屬于辛基酚聚氧乙烯醚中的一種。TX后面的數(shù)字隨環(huán)氧乙,烷加成數(shù)而改變。由于合成這類化合物時環(huán)氧乙烷加成數(shù)是可以根據(jù)工藝條件調(diào)節(jié)的。隨著分子中環(huán)氧乙烷加成數(shù)的增加,表面活性劑從親油向親水逐漸變化,隨著HLB值的變化,可做成乳化劑、潤濕劑、洗滌劑、增溶劑等多種不同用途的品種。烷基碳鏈含8~12個碳原子的烷基酚加成㈨個環(huán)氧乙烷分子得到的產(chǎn)物的洗滌性能良好是常用的洗滌劑產(chǎn)品。
(2)高碳脂肪醇聚氧乙烯醚 (AEO) 上面介紹的烷基酚聚氧乙烯醚是一種用途廣泛的非離子表面活性圖7—13 濁點(diǎn)的測定劑,但由于它的生物降解性差,目前已有減少使用的趨勢,而主要改用生物降解性能好的碳脂肪醇聚氧乙烯醚。
高碳脂肪醇聚氧乙烯醚的水溶性受醇結(jié)構(gòu)中碳原子數(shù)和加成的環(huán)氧乙烷分子數(shù)的影響很大。通常使用的脂肪醇含碳原子數(shù)在12一18之間,如果飽和十元醇的碳原子數(shù)比加成的環(huán)氧乙烷分子數(shù)多三個的話,一般在常溫下都是可溶于永的,例如月桂醇(十二碳醇)加成9個增環(huán)氧乙烷分子的產(chǎn)物,鯨蠟醇(十六碳醇)加成13個環(huán)氧乙烷分子的產(chǎn)物都是常溫下水溶性很好的,但鯨蠟醇加成11個環(huán)氧乙烷分子的產(chǎn)物水溶性較差,要加熱到較高溫度才能有較好的洗凈能力。
而含有碳數(shù)為18的高碳不飽和醇,十八碳—9—烯醇(油醇)受不飽和基團(tuán)的影響,加成12個環(huán)氧乙烷的產(chǎn)物水溶性很好,并有較好的洗凈能力而它的15~20個環(huán)氧乙烷加成物、去污力和滲透力雖較差,但卻適合作乳化劑、分散劑以及和堿合用的洗滌劑。
由于高碳脂肪醇聚氧乙烯醚在低于它濁點(diǎn)的溫度下有良好的洗滌去污能力,所以甩它配I制的洗滌劑能滿足低溫低泡耐硬水的要求。
AEO產(chǎn)品的最大特點(diǎn)是化學(xué)穩(wěn)定性好在熱稀堿、酸及氧化劑中均穩(wěn)定。工業(yè)上使用的這類產(chǎn)品商品名為平平加O(C18H35O (CH2CH2O)15H)、勻染劑O(C12H250 (CH2CH20)22H)滲透劑JFC(C7~9H15~19O (CH2CH20)5H)等。以脂肪醇烷基鏈鏈含12~14個碳原子加成10個左右環(huán)氧乙烷的產(chǎn)物洗滌去污能力最好,是常用的洗滌劑成分。
(3)脂肪酸聚氧乙烯酯(AE) 脂肪酸在催化劑的作用下可以與環(huán)氧乙烷加成,形成親I水基與疏水基由酯鍵連接的聚氧乙烯型非離子表面活性劑。但與上述兩類以醚鍵結(jié)合的非離子表面活性劑不同,由于醚鍵易于水解,所以這類化合物在強(qiáng)堿溶液中使用時會水解變成肥皂。這類化合物與高級醇或烷基酚的環(huán)氧乙烷加成物相比,一般滲透力、去污力都差些,因此不適合做洗滌劑,主要做乳化劑、分散劑、,染色助劑等。工業(yè)上使用的這類化合物如柔軟劑
(4)聚氧乙烯胺 它是由高級脂肪胺與環(huán)氧乙烷加成的反應(yīng)產(chǎn)物。所用高級脂肪胺可能是伯胺、仲胺或叔胺。
如以椰子胺、豆油胺、牛脂胺、硬脂胺等高級脂肪伯胺與環(huán)氧乙烷加成反應(yīng)過程為:
低加成數(shù)的聚氧乙烯脂肪胺呈現(xiàn)陽離子特性,在中、堿性條件下不溶于水,在pH值較低的酸性條件下顯堿性聚氧乙烯脂肪胺與H+反應(yīng)形成水溶性胺離子,增進(jìn)了表面活性,是一種很好的表面活性劑。這類表面活性劑具有耐酸不耐堿有殺菌力的特點(diǎn)。高加成數(shù)的聚氧乙烯脂肪胺,具有非離子特性,在中、堿性條件下可溶于水。隨著環(huán)氧乙烷鏈長的增加,潤濕能力也增加可作為非離子表面活性劑使用。由于與陰離子表面活性劑的不相容性減弱,因此兩者可以互相混合使用。
(5)聚氧乙烯酰胺 一般是在堿性條件下脂肪酰胺與環(huán)氧乙烷加成得到的產(chǎn)物。由于酰胺基上可有一個或二個活潑氫與環(huán)氧乙烷加成,所以可以得到幾種不同結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物,如:
發(fā)展起來的新型聚氧乙烯型非離子表面活性劑。根據(jù)結(jié)構(gòu)與環(huán)氧乙烷加成數(shù)的不同可以做凈洗劑、尋L化劑、潤濕劑、破乳劑、抗靜電劑、潤滑劑和分散劑等,有著廣泛的用途。
另外,含有羥基的蓖麻油等油脂也可以與環(huán)氧乙烷加成形成聚氧乙烯型非離子表面活 性劑。
(6)聚丙二醇的環(huán)氧乙烷加成物(聚醚型非離子表面活性劑) 、這是由環(huán)氧丙烷通過加成聚合反應(yīng)生成聚丙二醇,它是相對分子質(zhì)量為1000—2500的化合物,由于分子中甲基的空間障礙,它的水溶性很小而適合作表面活性劑的親油基原料。當(dāng)聚丙二醇與環(huán)氧乙烷加成或與環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷共聚時形成聚氧乙烯、聚氧丙烯相嵌的共聚物高分子表面活性劑,這類產(chǎn)品稱為聚醚型非離子表面活性劑,通式為RO(C3H60)m(C2H4O)nH。
此表面活性劑的親油性(疏水性)和親水性的大小可通過調(diào)節(jié)聚氧乙烯和聚氧丙烯的比例加以控制。不同比例和不同聚合方式得到各種不同性能的表面活性劑。聚醚型非離子表面活性劑在很低濃度時就有降低界面張力的能力可以做W/O型及O/W型乳狀液的乳化劑,對硬水中鈣皂有分散作用并有良好的增溶作用,有的可做消泡劑、抑泡劑。
聚醚型非離子表面活性劑具有無臭、無毒、無刺激性的特點(diǎn),對化學(xué)試劑有良好的穩(wěn)定性是一種新型的非離子表面活性劑。
(7)聚氧乙烯化的離子型表面活性劑 脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚分子端基上的羥基可與硫酸或磷酸發(fā)生酯化反應(yīng),因此可以制成醇醚硫酸鹽或醇醚磷酸鹽等非離子—陰離子混合表面活性劑;
醇醚硫酸鹽(AES)比硫酸酯鹽型陰離子表面活性劑(AS)在常溫下有更好的水溶性,也不像脂肪醇聚氧乙烯醚(AE)存在濁點(diǎn)在高溫下會從水中析出,所以是一種在水中有著很好溶解性,對鈣皂有較好分散能力,有較好起泡能力、抗硬水、抗無機(jī)鹽能力的優(yōu)良表面活性劑。
醇醚磷酸鹽的洗凈去污能力比磷酸酯鹽陰離子表面活性劑有明顯提高并具有凈洗能力高、低泡、耐堿、耐硬水和電解質(zhì)以及耐高溫等特性。把脂肪醇聚氧乙烯醚磺化并中和則可得到醇醚磺酸鹽型非離子—陰離子混合表面活性劑,
SO2Cl2 Na2SO3
R(OCH2CH2)nOH————>R(0CH2CH2)nC1————>R(OCH2CH2)nSO3Na
80~86℃ 155℃,1MPa
產(chǎn)品對酸、堿、無機(jī)鹽的穩(wěn)定性都很好。
用高級脂肪胺的環(huán)氧乙烷加成物季銨化可以得到非離子—陽離子的混合型表面活性劑,其結(jié)構(gòu)如 ,這種產(chǎn)物具有陽離子和非離子表面活性劑的特點(diǎn),可作抗靜電劑、乳化劑、分散劑等。
2.多元醇型
多元醇型非離子表面活性劑是乙二醇、甘油季戊四醇、失水山梨醇和蔗糖等含有多個羥基的有機(jī)物與高級脂肪酸形成的酯。其分子中的親水基是羥基,由于羥基親水性弱所以多做乳化劑使用。這類產(chǎn)物來源于天然產(chǎn)品,具有易生物降解、低毒性的特點(diǎn),因此多用于禽磁涸醫(yī)藥等部門,其中應(yīng)用較多的是失水山梨醇酯。
(1)失水山梨醇酯 山梨醇是由葡萄糖加氫制得的多元醇,分子中有六個羥基。山梨拱涸在適當(dāng)條件下可脫水生成失水山梨醇和二失水山梨醇。
失水山梨醇分子中剩余的羥基與高級脂肪酸發(fā)生酯化反應(yīng)得到失水山梨醇酯是多元酬測表面活性劑。產(chǎn)物實(shí)際上是單酯,雙酯和三酷的混合物;脂肪酸可采用月桂酸,棕櫥酸封酬脂酸和油酸。其單酯的商品代號分別叫Span(司盤)-20、40、60、80,而硬脂酸和油酸的警捌脂代號分別叫Span—65和Span—85。
若把司盤類多元醇表面活性劑再用環(huán)氧乙烷作用就得到相應(yīng)的吐溫(Tween)類非表面滁劃性劑。由于聚氧乙烯鏈的引入可以提高其水溶性,如由一個Span—60分子和20個環(huán)氧乙烷勞劃子加成得到的Tween—60。
Span租Tween系列非離子表面活性劑都是工業(yè)生產(chǎn)中常用的乳化劑。表7—工2列有司盤劃
和吐溫乳化劑的商品名稱、化學(xué)組成和HLB值。
表7—12 司盤、吐溫的性能
(2)蔗糖酯 蔗糖酯是蔗糖脂肪酸酯的簡稱。蔗糖(C12H22011)是一個葡萄糖分子與一個果糖分子縮合的產(chǎn)物,分子中有多個自由羥基,因此有良好的水溶性,能與高級脂肪酸發(fā)生酯化反應(yīng):
K2CO3
RCOOCH3+C12H22011=========RCOOC12H21O10+CH3OH
減壓,90~100℃
(脂肪酸甲酯) (蔗糖) (蔗糖脂肪酸單酯)
由于蔗糖酯有易于生物降解,可為人體吸收,對人體無害,不刺激皮膚的特點(diǎn),因此大量用于食品和化妝晶中作乳化劑等添加劑,也,可用作低泡沫洗滌劑成分。
3。烷基醇酰胺型
烷基醇酰胺是脂肪酸與乙醇胺的縮合產(chǎn)物。月旨肪酸通常為椰子油酸、脂肪酸或月桂酸,乙醇胺為單乙醇胺或二乙醇胺。
乙醇胺是二、三乙醇胺的通稱,當(dāng)氨與環(huán)氧乙烷反應(yīng)時,氨分子中的三個活潑氫會被羥乙基取代而形成單乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺:
其中比較重要的是月桂酸、椰子油酸、油酸和硬脂酸與-a,醇胺反應(yīng)的產(chǎn)物。有脂肪酸與二乙醇胺分子比為I:1及1:2的兩種產(chǎn)物,當(dāng)lmol脂肪酸與2mol二乙醇胺反應(yīng)時得到一種水溶性烷基醇酰胺產(chǎn)物,商品名為尼納樂(Nin01),6501,2:1型烷醇酰胺。