表面活性剂阴离子表面活性剂PPT课件

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1、羧酸盐型阴离子表面活性剂肥皂 长链的脂肪酸甘油酯（天然油脂）皂化而得。R-COOCH2 CH2-OH R-COOCH +3NaOH 3R-COONa + CH-OHR-COOCH2 CH2-OH 高级脂肪酸碱金属盐类。 安全、无毒、有效。第1页/共63页 天然油脂的脂肪酸组成 动物油与植物油，油与脂； 多为混合物，但以某种为主 碳链长度不同 有的含有双键，易氧化变质 油脂不一样，产品也不一样，所得肥皂性质不一样，适用的温度范围不一样。第2页/共63页 不同油脂的脂肪酸组成第3页/共63页 钠皂、钾皂、金属皂 钠皂：块状香皂的表面活性组分，俗称硬皂。 钾皂：水中溶解度比钠皂高，制取液体皂，俗称软

2、皂。 硬脂酸锂：高级润滑脂的稠化剂，可用在飞机、军械中 硬脂酸铝：涂料、油墨的悬浮分散剂。 硬水中钙镁离子的影响 2RCOONa Ca2 (RCOO)2Ca 2Na 肥皂抗硬水能力差。第4页/共63页多羧酸皂 C3-C24的烯烃与顺丁二酸酐加热烷基琥珀酸酐 用于润滑油添加剂、除锈剂 将一个羧基用丁醇或戊醇酯化生成新的活化剂第5页/共63页其它羧酸皂 松香皂 优良的乳化、起泡力，无洗涤作用 C19H29COOH C19H29COONa N-酰基羧酸盐 低毒，低刺激性，化妆品、食品 R-CONH（CONHR”）nCOONa R 聚醚羧酸盐 润湿剂、钙皂化剂、化妆品 R-（OC2H4）nOCH2CO

3、ONa第6页/共63页硫酸酯盐型阴离子表面活性剂 烷基硫酸酯盐（Alkyl Sulfate）AS 醇醚硫酸酯盐（Alcohol Ether Sulfate）AES 油脂硫酸酯盐 ROH ROSO3H ROSO3Na RCH CHR RCH2CHR RCH2CHR H2SO4NaOHH2SO4NaOHOSO3HOSO3Na第7页/共63页烷基硫酸酯盐（AS） 通式 ROSO3M 代表产品 十二烷基硫酸酯钠盐，RC12H25 MNa 缩写：SDS Sodium Dodecyl Sulfate or SLS Sodium Lauryl Sulfate 工艺路线第8页/共63页工艺路线 原料高级醇的制

4、备 硫酸化 碱中和第9页/共63页原料高级醇的制备 脂肪酸、脂肪酸脂还原 甘油脂直接加氢 油脂先水解成脂肪酸，再加氢 油脂醇解得甘油和脂肪酸甲脂，然后再加氢 RCOOCH3 + H2 RCH2OH+CH2OH 动植物腊中提取 利用脂肪酸工业副产品的二级不皂化物第10页/共63页 齐格勒法：由三乙基铝与乙烯聚合 Al(C2H5)3 + nC2H4 Al C2H4R2 Al OC2H4R2 Al2(SO4)3 + R1C2H4OH +R2C2H4OH + R3C2H4OH 得到高级脂肪醇的混合物 ，且为偶数碳 C2H4R1C2H4R3OC2H4R1OC2H4R33/2O23H2SO4第11页/共6

5、3页 羰基合成法（烯烃加氢醛化法） RCH CH2 + CO +H2 RCHCH2 RCH2CH2CHO + RCHCHO RCH2CH2CH2OH + RCHCH2OH 比原料烯烃多一个碳，但得到的高级醇支链较多 Co2(CO)8COH2CH3CH37525第12页/共63页硫酸化 硫酸化试剂 SO3 反应活性高，但副反应较多，成本低，适合大规模工业生产。 浓硫酸 发烟硫酸（H2SO4SO3） 氯磺酸（ClSO3H） 转化率高，腐蚀性强，价格高，小规模生产。 氨基磺酸（NH2SO3H） 反应温和，可保护双键，直接制得胺盐，价格更高，少用。第13页/共63页 SO3硫酸化 反应器 使用降膜式反

6、应器，增加了物料的气液表面传热效果好，可以与磺化反应通用。 工艺条件 SO3会自聚，需加稳定剂，如磺酸，同时反应活性高，需稀释。温度：3035配比：脂肪醇：SO31：1.03出料后应立即中和。第14页/共63页氯磺酸硫酸化 反应式 ROH HSO3Cl ROSO3H HCl 反应特点 反应过程中，放热，排出HCl气体。 间歇反应，反应条件难以控制，产品质量下降，但在少量生产中仍可使用，需耐腐蚀的反应器。 连续法生产，可很好控制反应温度，转化率高，产品色泽好。第15页/共63页 雾化法连续硫酸化流程图第16页/共63页 不同工艺产品质量比较第17页/共63页碱中和 反应式 ROSO3H NaOH

7、 ROSO3Na H2O 控制反应条件 严格控制PH值：78.5，防止酯水解 严格控制反应温度：4555，保证产品质量 生产工艺 间歇式和连续式 高级硫酸酯盐抗硬水性差，高级醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐代替。 第18页/共63页醇醚硫酸酯盐（AES） 通式 RO（CH2CH2O）SO3M 制备 ROH nCH2CH2 RO（CH2CH2O）H ROSO3NanOKOH、pnAEO3 n3SO3NaOHAES3第19页/共63页 AES的特点 具有良好的起泡效果和洗涤去污作用，易溶于水，耐硬水。 AS和AES的用途 主要用于洗涤剂，也可用作医药制剂、纺织助剂。 最重要的是用于洗发香波中。第20页/共63

8、页洗发香波的设计和配方 设计要求 有适度的去污能力，不损伤头发 起泡性好，泡沫多而细腻，常温下泡沫稳定。 要有一定的粘度，不能太粘，要易冲洗。 梳理性好，洗后头发不发硬，有光泽。 温和，对眼、皮肤刺激性小，不头痒，不产生头屑。第21页/共63页基本配方 组分（Ingredient） 作用（Function） 含量1. SDS or AES 起泡（Foam） 1020 （AESS钠盐） 去污（Detergent） （AESA铵盐） 润湿（Wetting）2.C11H23C N NH(CH2CH2OH)2 35N,N-二羟乙基月桂酰胺 (N,N-dihydoxyethyl dodecyl amid

9、e) 商品名：尼诺尔（Ninol） 作用：泡沫稳定剂（Foam stability agent）CH2CH2OHCH2CH2OHO第22页/共63页3. NaCl or Sugar or AEO9 12 作用：增稠剂（thickening） or RCO（CH2CH2O）CR ， RC16C18 很好的增稠剂，用量 0.56nm（一个甲基） 芳烃： 0.59nm第30页/共63页尿素与正构烷烃的络合是一个可逆的物化过程： 正构烷烃 m尿素 络合物 m0.692n 1.49 （n为烷烃碳原子数） 一般1克C7C16正构烷烃需尿素2.5克 用尿素络合法制得的正构烷烃纯度不高， 芳烃、环烷烃和异构烃

10、含量较多，需进行二 次络合及进一步精制。第31页/共63页 分子筛提蜡法分子筛：人造沸石，高效高选择性超微孔吸附剂。 分子筛结构：M2/nOAl2O3xSiO2yH2O第32页/共63页分子筛可选择性吸收小于分子筛空穴直径的物质。 5A分子筛的孔径为0.50.55nm，只能吸附正构烷烃。利用分子筛吸附和脱附原理。第33页/共63页 正构烷烃的烷基化 氯化法 氯化得混合物： R上有一个或两个甲基是LAS R上有两个以上甲基则是ABS第34页/共63页 脱氢法 美国环球油品公司（UOP）开发，所得产品质量比氯化法好。第35页/共63页 烯烃烷基化 现在用的比较多，用于制取LAS效果更好。反应式：主

11、要是烯烃原料的制备： 石蜡裂解 齐格勒乙烯低聚法RCHCH2AlCl3RCH2CH2无水第36页/共63页 石蜡裂解法 将C21C25（目的烯烃碳数的两倍）的石蜡进行热裂解，得到碳数较低的烯烃。反应式：R1CH2CH2CH2CH2R2 R1CH CH2 R2CH CH2 得到的是碳数不等的混合物，纯度低，且含较多的二烯烃和多烯烃，产品不如齐格勒法的好。 第37页/共63页 齐格勒乙烯低聚法质量好，正构烯烃达94.9，但为混合物，需进一步处理。第38页/共63页 四聚丙稀烷基化反应式： nCH2 CHCH2 CH2 CH n (n=4) 主要制取ABS 聚合得到的是含有多个甲基且含有双键的混合物

12、，结构极其复杂。CatCH3R无水AlCl3第39页/共63页烷基苯的磺化 磺化试剂 浓硫酸：酸耗量大，产品质量差，少用。 发烟硫酸：酸过量大，产废酸，但工艺成熟，质量稳定 SO3：计量反应，价格低廉，无废酸，现用的较多。 磺化反应方程式： 第40页/共63页 烷基苯磺化反应机理 亲电取代反应，烷基是邻对位定位基，又空间障碍，产物主要是对位。 发烟硫酸磺化历程：第41页/共63页 SO3磺化历程： 亲核试剂SO3，硫与两个氧形成配位键，硫缺电子呈正电性+，极易接受电子。 + S O - 先快速反应生成焦磺酸，再与烷基苯反应生成烷基苯磺酸。RRS2O6HRRSO3HRS2O6H+2SO3+2快慢

13、OO第42页/共63页 副反应 生成砜 反应温度高，反应时间长，砜是重要副产物，砜是黑色有焦味物质，不能皂化。第43页/共63页 生成砜酐 SO3过量，反应温度过高，都有利于砜酐的生成，所以在中和以前需加水水解。第44页/共63页 生成多磺酸 氧化反应 反应温度高，苯环会被氧化成醌，颜色加深。侧链断裂或被氧化成黑色物体。第45页/共63页 脱烃反应 强酸中，发生逆烷基化，生成烯烃和苯。 其他副反应 如烃基的脱氢环化、脱磺等等。 上述副反应主要是由于工艺条件剧烈、局部过热、混合不均、反应时间过长及杂质等引起的。第46页/共63页 磺化工艺流程 发烟硫酸磺化 SO3磺化第47页/共63页发烟硫酸磺

14、化 间歇磺化 缺点很多：反应不均，反应时间长，产量低，副反应多，此法已基本不采用 连续磺化 目前应用最广的是：泵式均质连续磺化。第48页/共63页 老化器中补充磺化510min，磺化率98以上，副反应少，操作简便，易控制。生产过程中产生大量废酸，不宜用于制取液体洗涤剂，SO3磺化可避免上述问题。第49页/共63页SO3/空气磺化 SO3制取及空气干燥 三种方法：液体SO3蒸发、发烟硫酸蒸发和燃硫法 其中燃硫法工艺成熟，成本低。空气的干燥程度既影响SO3的发生，又影响磺化的质量第50页/共63页 SO3磺化工艺 反应器 降膜式反应器解决反应扩散、反应局部过热等问题第51页/共63页 TO反应器磺

15、化工艺流程也可用于生产AS、AES、AOS等产品。第52页/共63页烷基苯磺酸的中和 反应方程式 反应特点 烷基苯磺酸黏度大，胶体反应，反应结束后成一均相的胶体，除产物外还包括无机盐、不皂化物等。 影响因素 水的用量、反应温度和pH值的控制 第53页/共63页烷基苯磺酸盐的性质 去污能力 取决于R基团的大小和取代基所处的相对位置。 R 8,几乎无去污能力； R约为13时，去污力最强。 R与磺酸基处于：对位 发泡性好 邻位 润湿性好 间位 乳化性好 第54页/共63页 生物降解性与毒性生物降解性：ABS LAS (烃链上甲基多，生物降解差)毒性： 半数致死量LD50，一般LD50 200mg/k

16、g，无毒。毒性比较：AS ABS LAS 表面活性剂一般LD50 1300mg/kg第55页/共63页烯烃磺酸盐（AOS） 制备 包括烯烃的磺化和水解两步。 异构体多，产物相当复杂。第56页/共63页 性质和应用 AOS生物降解性好，刺激性小，去污能力好，泡沫细腻、丰富而持久，因而被广泛应用于液体洗涤剂、洗发香波等。第57页/共63页磺化羧酸（琥珀酸）酯盐 制备 由顺丁烯二酸酐与高级醇反应而得： 所得的产品称为渗透剂OT第58页/共63页 性质和应用 所用的高级醇不同，产品性能不同，一般支链多的渗透性好。 渗透剂OT （nC8H17） 渗透剂T （iC8H17） 主要用于织物的快速渗透。 将渗

17、透剂OT和水玻璃一起渗入水泥可起到防水的作用。第59页/共63页磷酸酯盐型阴离子表面活性剂 通式 RO P OR MO P OR 代表产品 PK系列产品，RC12H25，MK 十二烷基磷酸酯钾盐（双酯和单酯的混合物）OMOOMO双酯盐单酯盐第60页/共63页 高级醇磷酸酯盐 制备： 应用 双酯钾盐的平滑性好，单酯钾盐的抗静电性好。主要应用与纤维的抗静电。第61页/共63页 聚氧乙烯醚磷酸酯盐 主要成分： 性质及应用 能溶解在高浓度电解质中，耐强碱，强酸下会分解。与烷基磷酸单酯盐相比平滑性差，但抗静电性好，且其洗涤、乳化和润湿性能也要优于烷基磷酸酯盐。第62页/共63页感谢您的观看。第63页/共63页