第二单元-常规表面活性剂.doc

第二单元 常规表面活性剂本单元的学习目的和要求：主要是学习阴离子型、阳离子型、非离子型及两性表面活性剂和Gemini表面活性剂相关结构与性质，通过分析具体实例要求学生掌握其结构与功能的关系；本单元的重点和难点：传统表面活性剂的结构与性质。第二周 第一讲2.1阴离子表面活性剂 将在水中电离后起表面活性作用的部分带负电荷的表面活性剂称为阴离子表面活性剂，是表面活性剂中产量最大的一类。英文化学术语:Anionic surfactant.由于它所带的电荷正好与阳离子表面活性剂相反，一般两者不能混合使用,否则会产生沉淀,失去表面活性；但它能和非离子表面活性剂或两性表面活性剂配合使用。目前，阴离子表面活性剂亲水基团的种类有局限，而疏水基团可以由多种结构构成。工业生产的阴离子表面活性剂品种很多，按阴离子的化学结构可分为脂肪酸盐、硫酸盐、磺酸盐和磷酸酯盐四大类等。阴离子表面活性剂一般具有良好的渗透、润湿、乳化、分散、增溶、起泡、抗静电和润滑等性能，有良好的去污能力。广泛用作洗涤剂、起泡剂、润湿剂、乳化剂和分散剂。阴离子表面活性剂的历史最久。18世纪兴起的制皂业所生产的肥皂即为阴离子表面活性剂，肥皂属高级脂肪酸盐。阴离子表面活性剂在低温下较难溶解，随温度升高溶解度加大，溶解度达到极限时会析出表面活性剂的水合物。但是，水溶液加热至一定温度时，表面活性剂分子发生缔合，溶解度会急剧增大。2.1.1.脂肪酸盐 1肥皂 通式: (RCOO)nM。脂肪酸烃R一般为1117个碳的长链，常见有硬脂酸、油酸、月桂酸。M为Na、K、NH4，一般为Na。根据M代表的物质不同，又可分为碱金属皂、碱土金属皂和有机胺皂。它们均有良好的乳化性能和分散油的能力。但易被破坏，碱金属皂还可被钙、镁盐破坏（水质太硬怎么办），电解质亦可使之盐析。普通洗涤用的肥皂有油酸(十八烯酸)、硬脂酸（十八酸）、软脂酸（十六酸）、肉豆蔻酸（十四酸）、月桂酸（十二酸）的钠盐或钾盐。工业上用天然油脂和氢氧化钠共热，经皂化和盐析可得到肥皂和副产甘油。原料油脂可用动物油脂、椰子油、棕榈油、米糠油。由于皂化用的碱通常是氢氧化钠，所制得的皂常称为钠皂。某些化妆用皂是用氢氧化钾生产的,并使甘油留存在肥皂中,称为钾皂或软皂。制皂时往往还要添加水玻璃、磷酸钠、香料、色素等，最后成型为块皂、片皂、粒皂等。事实上所有肥皂都含1030的水分,含水肥皂容易溶解,使用方便。 电离方程式：RCOONa >RCOO- + Na+肥皂是最常见的脂肪酸盐阴离子表面活性剂。肥皂的主要性能特点是它的水溶液的pH在9.09.8，呈弱碱性，它有良好的润湿、发泡、去污等作用而被广泛用作洗涤剂。肥皂的缺点是耐硬水性能差，在硬水中使用肥皂不仅洗涤力差，同时生成的钙皂污垢在 酸水中悬浮并且粘附在衣物上很难去除。肥皂与硬水中的钙、镁等离子反应生成皂垢，不但增加肥皂的耗费，而且粘结在衣物上产生的斑点会使衣物发硬。含有皂垢的布在印染加工时会造造成染色不匀。肥皂在pH低于7的酸性介质中会转变成不溶于水的游离脂肪酸，会使皂液变混浊并粘附在衣物上不易被除去。因此肥皂只能在中性和碱性介质中使用。通常使用肥皂时常配合加入适量纯碱以保持皂液pH在10左右，其目的为防止肥皂水解和提高洗涤效果。注意在去除酸性污垢或在酸性溶液中不能使用肥皂。 洗涤用肥皂一般为钠皂，化妆用肥皂为钾皂。钠皂质地较钾皂硬，铵皂最软。肥皂的性质除与金属离子的种类有关外，还与脂肪酸部分的烃基组成有很大关系。脂肪酸的碳链越长，饱和度越大，凝固点越高，用其制成的肥皂越硬。例如，用硬脂酸、月桂酸和油酸制成的三种肥皂，以硬脂酸皂最硬，月桂酸皂次之，油酸皂最软。 制皂业要消耗大量的动、植物油脂。为节约食用油，目前人们以石蜡为原料合成脂肪酸，部分地代替了天然油脂。在催化剂存在下，石蜡经加热氧化即得合成脂肪酸。以合成脂肪酸制成的肥皂，质量不及天然油脂皂。 2多羧酸皂 除简单的脂肪酸皂外，在某些特殊应用中还使用以多羧酸制成的肥皂，如：                        这类二羧酸皂具有良好的润湿性能，主要用于配制润湿剂、润滑剂、防锈剂。3松香皂 松香皂由松香酸用碱中和制得，其结构式为：松香皂易溶于水，无洗涤作用，但具有良好的乳化、发泡和润湿能力，多用于洗涤用肥皂生产中，可提高洗涤效果。 4N-酰基氨基酸盐 与脂肪酸盐比较，N-酰基氨基酸盐是由在烷基和羧基之间插入了CONHCHR -(R 为氨基酸的侧链)基构成的，其性质随氨基酸的侧链不同而发生变化。当插入氨基时，羧酸的酸性增大，于是其脂肪酸钠水溶液由弱碱性变为中性。其碱土金属盐的溶解度增高，在硬水中有良好的发泡性能，与蛋白质有良好的亲和性。当用作洗涤剂时，皮肤有滑润感。胺键具有形成分子间强氢键的性质，在水溶液中分子间发生缔合时，会显著影响聚集状态。(1)N-酰基缩氨酸钠N-酰基缩氨酸钠的结构式为。制备N-酰基缩氨酸钠的原料常采用胶原蛋白质。胶原是构成动物骨骼、皮肤、腱等的纤维状固体蛋白质，没有抗生性，使用安全。胶原在碱性介质中和酶存在下经适度水解而形成相对分子质量为4002000的缩氨酸。酰基化剂可以是月桂酰氯、肉豆蔻酰氯、棕榈酰氯、油酰氯、硬脂酰氯等。 N-酰基缩氨酸钠是由脂肪酰氯与蛋白质经水解中和获得的缩氨酸钠进行反应制得：                     也可由脂肪酰氯与缩氨酸进行酰化，然后用氢氧化钠溶液中和制备。(2)N-酰基肌氨酸钠 N_酰基肌氨酸钠的结构式为。N-酰基肌氨酸钠结晶性较低，易溶于水。其代表性产品为N-月桂酰基肌氨酸钠，其制法是由月桂酰氯与肌氨酸进行酰化后，以氢氧化钠溶液中和而制得： N-月桂酰基肌氨酸钠易溶于水，在宽pH值范围内具有优良的起泡性能，故可用作弱酸性洗涤剂，与十二烷基硫酸钠复配可改善起泡性，用于配制各种洗涤剂。N-月桂酰基肌氨酸铵还具有防龋齿功能，可用于刷牙剂。(3)N-酰基-N-甲基-氨基丙酸钠(N，N-酰基甲基-氨基丙酸钠) N-酰基-N-甲基-氨基丙酸钠的结构式为。N-酰基-N-甲基-氨基丙酸钠与N-酰基肌氨酸钠具有相似的结构，所以在性质上也与其相似，易溶于水，但在硬水中的稳定性则高于它。制法与N-酰基肌氨酸钠相似。该产品主要用于配制香波。(4)N-酰基谷氨酸钠N -酰基谷氨酸钠结构式为N-酰基谷氨酸钠于1972年开始生产，现在已成为产量最大的氨基酸型阴离子表面活性剂。 N-酰基谷氨酸钠的制法与N-酰基肌氨酸钠的制法相似，脂肪酰氯与谷氨酸进行反应后，以氢氧化钠中和而制得。N-酰基谷氨酸分子中有两个羧基，由于中和程度不同，其性质亦有很大差异。当其中一个羧基被中和时，另一个羧基在水溶液中以游离状态存在，使水溶液呈弱酸性，pH值为56.5，其钠盐的水溶性低于上述N-酰基氨基酸钠，利用这种性质来制造固体洗涤剂和凝胶洗涤剂，二钠盐的溶解度高，水溶液呈碱性，月桂酰基谷氨酸钠表面活性小，链较长的硬脂酰基谷氨酸钠有良好的洗涤能力。5脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐的化学式为,它是由脂肪醇聚氧乙烯醚经阴离子化而制得。式中，R可以是月桂基、肉豆蔻基、棕榈基、油烯基或硬脂基，其水溶性随聚氧乙烯链增加而增大。这类表面活性剂具有良好的润湿、乳化、分散性能。 脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠可采用脂肪醇聚氧乙烯醚与氯乙酸钠，或与丙烯酸酯反应制得：    6环烷酸钠环烷酸钠的结构式如下：式中，n可以为0。 环烷酸钠为白色糊状物，溶于水，具有良好的乳化、发泡性能，并有消毒作用，可用作乳化剂和洗涤剂。由环烷基石油的重油和轻油馏分等用氢氧化钠溶液处理而制得。2.1.2硫酸酯盐硫酸酯盐是一类已经使用很久的阴离子表面活性剂，具有良好的润湿、分散、乳化和洗净能力。其分子通式为R-CH2-O-SO3M，亲水基-O-SO3M中的硫原子不与烷基中的碳原子直接相连,因而硫酸盐与磺酸盐相比,稳定性较差,它在酸性或碱性溶液中容易发生水解反应,工业上大量生产的硫酸盐品种有脂肪醇硫酸盐和硫酸化油。脂肪烃链R在1218个碳之间。乳化性很强，较耐钙、镁盐。在药剂学上可与一些高分子阳离子药物产生沉淀，对粘膜有一定刺激性，用作外用软膏的乳化剂，也用于片剂等固体制剂的润湿或增溶。分子中阴离子官能团为硫酸根的表面活性剂为硫酸酯盐型阴离子表面活性剂。硫酸酯盐表面活性剂可分为脂肪醇硫酸酯盐(又称伯烷基硫酸酯盐)、仲烷基硫酸酯盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、甘油脂肪酸酯硫酸盐、硫酸化蓖麻酸钠、环烷硫酸钠、脂肪酰氨烷基硫酸钠等。1脂肪醇硫酸(酯)盐 脂肪醇硫酸盐的通式为：ROSO3-M+，R为烷基，M+为钠、钾、铵、乙醇胺基（NH(CH2CH2OH)3）等阳离子，又名伯烷基硫酸盐，英文简写为FAS或AS。R中的碳原子数为818。脂肪醇硫酸盐是具有较长烷基的高级脂肪醇经硫酸化生成的阴离子表面活性剂。脂肪醇硫酸盐的水溶性、洗净力和乳化性能都比肥皂好，其水溶液呈中性，不损伤羊毛，在硬水中不会象肥皂那样产生沉淀,对皮肤的刺激性小，容易漂洗,生物降解性好。通常它与烷基苯磺酸盐复配成合成洗涤剂，还可用于制备液体洗涤剂、洗发香波、药物制剂等。脂肪醇硫酸盐在酸碱介质中容易水解，在高温下也容易分解。高级脂肪醇硫酸盐的碳原子数和肥皂相似，以1218为最好。烷基硫酸盐是以脂肪醇经硫酸化后，以碱中和而制得。工业上脂肪醇可由油脂或脂肪酸酯通过氢化分解得到，也可由乙烯出发通过齐格勒反应制得，硫酸化剂可采用硫酸、氯磺酸、氨基磺酸、三氧化硫等。高级脂肪醇早期主要取自动、植物油脂（如鲸油、椰子油、牛脂），之后工业上利用石油化工的烯烃、一氧化碳和氢等原料合成了各种高级脂肪醇。浓硫酸和三氧化硫是最简单且又便宜的硫酸化试剂，使用最广。当高级脂肪醇的分子中含有不饱和双键或其他容易与硫酸发生反应的基团时，则要采用氯磺酸或氨基磺酸作为硫酸化剂。脂肪醇的硫酸化反应式：R-CH2OH+H2SO4R-CH2-O-SO3H+H2O。硫酸化反应是在内衬搪瓷、有冷却和搅拌装置的反应器内进行的。反应完毕后要用碱中和成为硫酸盐。 制备烷基硫酸盐的反应如下：                       烷基硫酸盐的性质受烷基的链长、支化度的影响。实验证明，C12Cl4的烷基硫酸盐溶解度高，C12C16的烷基硫酸盐降低表面张力的能力较强，其中以C14C15的最强；C12的烷基硫酸盐润湿性最好；C13C16的烷基硫酸盐洗涤性能优良，与-烯烃磺酸盐相近；C14C15的烷基硫酸盐起泡性能好，接近于C14C16的-烯烃磺酸盐。 烷基硫酸盐的主要代表是十二烷基硫酸钠(C12H25OSO3Na)，亦称月桂醇硫酸酯钠，为白色粉末，有特征气味，易溶于水，起泡力强，泡沫丰满、洁白、细密，还有优良的乳化性能和洗涤能力。十八烷基硫酸钠的溶解度较低，起泡力也差，在温度较高时才有较好的洗涤能力。油烯基硫酸钠的烃链中带1个双键，其溶解度高于十八烷基硫酸钠，在低温下也有很好的洗涤性能。烷基硫酸钠广泛用于毛、丝类精细织物的洗涤，亦可用于棉、麻织物的洗涤，还可与非离子表面活性剂复配制造各种洗涤剂。十二烷基硫酸钠广泛用于牙膏、香波、润发油膏生产中，也用于其他工业生产中。此外，在医疗方面，十二烷基硫酸钠可用于胃溃疡病治疗，在农药方面可用于配制杀蚜虫药剂。2支链烷基硫酸钠支链烷基硫酸钠主要是仲烷基硫酸钠，即硫酸基团接在碳链的第二、三、四、碳原子上。仲烷基硫酸钠的溶解度大，润湿性强，但洗涤能力较烷基硫酸钠差。随着碳链的增长，洗涤能力有所改进。仲烷基硫酸钠吸湿性强，制成的粉末状洗涤剂易吸湿、发黏而结块，故主要用于制备液体洗涤剂、浆状洗涤剂。仲烷基硫酸钠在纺织工业中用作润湿剂、洗涤剂、渗透剂、匀染剂，也广泛用于造纸、皮革、农药、金属加工等工业生产中。生成的仲烷基硫酸用氢氧化钠中和后，即得仲烷基硫酸钠。3脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐(AES) 脂肪醇聚氧乙烯醚是一种非离子表面活性剂，与硫酸酯化、中和得到硫酸酯盐(AES)。实际上AES是非离子阴离子型两性混合表面活性剂，一般也将它归在阴离子型硫酸酯盐表面活性剂中。由于它的溶解性能、抗硬水性能、起泡性；润湿力均比脂肪醇硫酸盐(AS)好且刺激性低，因此常作为AS的替代晶广泛应用于香波、浴用品、剃须膏等盥洗卫生用品中，也是轻垢、重垢洗涤剂、地毯清洗剂、硬表面清洗剂的重要组分。 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐的制法是脂肪醇与环氧乙烷进行加成反应后，以气态三氧化硫进行硫酸化，最后以碱中和而制得：        进行中和使用的碱有氢氧化钠、氢氧化钙等。 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐中的代表性产品为月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠。该产品易溶于水，具有优良的起泡、乳化性能和洗涤能力，对皮肤刺激性小。该产品与其他阴离子表面活性剂、两性表面活性剂、氧化胺复配使用有协同效应，可增强与皮肤的相容性，改善泡沫的结构以及对油的分散能力。该产品广泛用于配制香波、泡沫浴剂和餐具液体洗涤剂等。4脂肪酸衍生物的硫酸酯盐 这类物质的通式为R-CXR'OSO-3M+(X为氧原子、-N、-N、R'，为烷基、亚烷基、羟烷基、烷氧基)。这类产品有良好的润湿性和乳化性，通常用润湿剂。如用硫酸处理含有羟基或不饱和键的油脂或脂肪酸酯，中和后得到的产品为油脂或脂肪酸酯的硫酸酯盐。其中有代表性的是用蓖麻油酸化、中和得到的土耳其红油(因适合做土耳其红染料的匀染助剂而得名)。5不饱和醇的硫酸酯盐 当脂肪醇硫酸酯盐结构中脂肪醇部分是含有双键的不饱和醇时其性能有较大改变，如在低温时仍呈透明状，有较低表面张力和临界胶束浓度，有良好的润湿性能。其中油醇硫酸盐CH3(CH2)7CHCH(CH2)7一CH2OSO3Na是一种重要的不饱和醇硫酸盐，它的起泡力好、去污力强并有良好的乳化能力和良好的钙皂分散力，是目前正在研制开发的新产品。6甘油脂肪酸酯硫酸盐 将甘油单酸酯硫酸化后，以氢氧化钠中和，即得甘油单酸酯二硫酸钠。常用的原料为甘油单月桂酸酯、甘油单硬脂酸酯等，硫酸化剂为气态三氧化硫，中和剂为氢氧化钠。反应如下： 式中，R为CllH23Cl7H35。甘油单月桂酸酯二硫酸钠可用于配制轻垢液体洗涤剂。7硫酸化脂肪酸盐 硫酸化脂肪酸盐是由不饱和脂肪酸经硫酸化后，再以碱中和而得，其结构式如下：     该分子中有两个亲水基，故其洗涤性能较脂肪酸钠差，但润湿性能和渗透性能则较高。8环烷硫酸钠 环烷硫酸钠的结构式如下： 环烷硫酸钠的生产方法，首先由己二酸在氢氧化钡作用下，经干馏制成环戊酮，然后在乙醚的溶液中用四氢化铝锂加氢还原制得环烷醇，环烷醇经硫酸化后再以碱中和而得：    环烷硫酸钠易溶于水，具有良好的乳化、起泡性能，可用作乳化剂、起泡剂和洗涤剂。9脂肪酰氨烷基硫酸钠举例：月桂酰氨乙基硫酸钠易溶于水，具有良好的起泡、乳化、分散和洗涤性能。月桂酰氨乙基硫酸钠可由月桂酰单乙醇胺经硫酸化反映后以碱中和制得:月桂酰氨乙基硫酸钠用作乳化剂、发泡剂、洗涤剂，用于配制各种洗涤剂、香波等。2.1.3磺酸盐把在水中电离后生成起表面活性作用阴离子为磺酸根(R-SO3)者称为磺酸盐型阴离子表面活性剂，磺酸盐是产量最大的一类阴离子表面活性剂。磺酸盐分子的通式为R-SO3Na。亲水基SO3Na中的硫原子是和烃基中的碳原子直接相连的。它们的水溶性和耐酸耐钙、镁盐性比硫酸化物稍差，但在酸性介质中或加热时均不会发生水解，比硫酸盐稳定。包括烷基苯磺酸盐、-烯烃磺酸盐、烷基磺酸盐、-磺基单羧酸酯、脂肪酸磺烷基酯、琥珀酸酯磺酸盐、烷基萘磺酸盐、石油磺酸盐、木质素磺酸盐、烷基甘油醚磺酸盐等多种类型，常用品种有：二辛基琥珀酸磺酸钠（阿洛索-OT），十二烷基苯磺酸钠，甘胆酸钠。其中比较重要和常用作洗涤剂的有下列几种。 1烷基苯磺酸钠(LAS或ABS)烷基苯磺酸钠通常是一种黄色油状液体，通式为CnH2n+1HC6H4SO3Na，其疏水基为烷基苯基，亲水基为磺酸基。烷基苯磺酸钠具有良好的乳化、起泡和洗涤性能，在硬水中不与钙、镁离子形成沉淀，耐酸、碱，耐氧化，抗吸湿性强。烷基苯磺酸钠有直链烷基苯磺酸钠和支链烷基苯磺酸钠之分。烷基苯磺酸盐在表面活性剂中产量居首位，是工业和民用洗涤剂的主要活性物，结构式为：式中R为碳原子数接近12的烷基。20世纪30年代末,刚开始发展烷基苯磺酸盐时，将煤油先经氯化制成氯化烷烃，然后作为烷基化试剂再与苯合成烷基苯，最后用浓硫酸、发烟硫酸或三氧化硫磺化成为烷基苯磺酸，再经中和成为钠盐成品。生物降解性是指洗涤剂活性物在一定条件下，被微生物分解程度的大小。分解率在90以上者称为软性洗涤剂；分解率在80以下者称为硬性洗涤剂。目前，世界和中国生产的洗涤剂大部分均属软性洗涤剂。烷基苯磺酸盐是阴离子表面活性剂中最重要的一种品种，也是中国合成洗涤剂的主要活性成分。烷基苯磺酸钠去污力强、起泡力和泡沫稳定性以及化学稳定性好、而且原料来源充足、生产成本低，在民用和工业用清洗剂中有着广泛的用途。 (1)直链烷基苯磺酸钠 直链烷基苯磺酸钠中主要产品是直链十二烷基苯磺酸钠。直链十二烷基苯磺酸钠的制造分为十二烷基苯的制备、磺化和中和三步。直链十二烷基苯可通过苯与直链-十二烯烃或与直链氯代十二烷在催化剂参与下进行反应制得；其后，在生产上常采用发烟硫酸或三氧化硫作磺化剂对直链十二烷基苯进行磺化；在中和阶段，是以氢氧化钠对直链十二烷基苯磺酸作用。其全过程可表示如下：                氯代烷法中采用氯化铝为催化剂，其价格较高，并且在反应中有氯化氢产生，工艺过程不理想。-烯烃法中采用氟化氢或氟化硼作催化剂，较为方便。直链十二烷基苯磺酸钠可生物降解，称为软性烷基苯磺酸钠。直链十二烷基苯磺酸钠为白色粉末，易溶于水，有良好的洗涤能力和起泡性能，大量用于洗衣粉和家用洗涤剂中，也可适量配于香波和泡沫浴剂等中。十二烷基苯磺酸钠特别容易与其他物质产生协同作用，因此它常与非离子表面活性剂和无机助洗剂复配使用，以提高去污效果。它在硬水中不会像肥皂那样生成钙皂沉淀，但生成的烷基苯磺酸钙不易溶于水，只能分散在水中使它的洗涤能力降低。使用时如果与三聚磷酸钠等络合剂复配，把钙、镁离子络合，就可以在硬水中使用而不影响它的洗涤效果。 (2)支链烷基苯磺酸钠 支链烷基苯磺酸钠的主要代表产品为通常使用的十二烷基苯磺酸钠，它是以丙烯为原料，聚合成十二烯，再与苯反应，制得十二烷基苯的混合物，然后再经磺化，并以碱中和，即制得十二烷基苯磺酸钠。支链十二烷基苯磺酸钠在洗涤、起泡性能方面与直链十二烷基苯磺酸钠几乎没有什么不同，但其生物降解性能较差，故称为硬性烷基苯磺酸钠。支链结构的烷基苯磺酸钠由于难被微生物降解，对环境污染严重，所以从60年代中期，逐渐被直链烷基苯磺酸钠代替。 2烷基萘磺酸盐烷基萘磺酸盐的代表性产品为二异丙基萘磺酸钠和二丁基萘磺酸钠。前者的国外商品名称为Neka1 A；后者的国外商品名称为Neka1 BX(国内称为拉开粉BX)。烷基萘磺酸盐易溶于水，对强酸、强碱稳定，具有良好的润湿、渗透性能，也有乳化、分散和增溶性能；发泡性能差，且泡沫不稳定。烷基萘磺酸盐是最早合成的品种，所用的原料是萘、异丙醇或丁醇、硫酸，经烷基化、磺化和中和反应便得烷基萘磺酸盐，同时还有少量二烷基及多烷基萘磺酸盐。此外，还有用甲基萘、硫酸、甲醛来制备烷基芳基磺酸盐。这些阴离子表面活性剂的润湿、乳化性能均较好，且不受酸性介质或硬水的影响，原料丰富，制造方便，至今仍广泛应用于纺织印染工业。3烷基磺酸盐(AS和SAS) 烷基磺酸盐比烷基苯磺酸盐发展得更早的阴离子表面活性剂。目前，它的产量仅次于烷基苯磺酸盐。烷基磺酸盐的通式为RSO3M(M为碱金属或碱土金属)，R为C12C20范围的烷基，其中以十六烷基磺酸盐性能最好。其中正构烷基在引发剂作用下与SO2、O2反应得到的磺酸盐，分为伯烷基磺酸盐(AS)和仲烷基磺酸盐(SAS)两类。其中仲烷基磺酸盐结构式为RCH（SO3M）-R'，缩写名称为SAS，国内商品名为601洗涤剂，是一种具有很好水溶性、润湿力、除油力的洗涤剂。烷基碳原子一般为C14C18，以C15C16去污力最强。其去污能力与直链烷基苯磺酸(LAS)相似，发泡力稍低，但洗涤能力比肥皂差。是配制重垢液体洗涤剂的主要原料。它的毒性和对皮肤的刺激性都比LAS低，生物降解性好。使用时常与醇醚硫酸酯盐(AES)，烯基磺酸盐(AOS)复配，以弥补SAS在硬水中泡沫性差的缺点。可做个人卫生盥洗制品、各种洗衣物以及硬表面清洗剂。烷基磺酸钠(烷烃磺酸钠)与直链烷基苯磺酸钠相似，但对硬水更为稳定，在碱性、中性和弱酸性介质中较为稳定，具有良好的润湿、乳化、分散和洗涤性能。其生产方法有磺氯化法和磺氧化法。在特殊反应器中，在紫外线照射下，烷烃经磺氯化反应后生成烷基磺酰氯：然后，以NaOH处理，使磺氯化物皂化即得烷基磺酸钠： 在磺氯化反应中还会生成氯代烷、二磺酰氯及多磺酰氯等。 4-烯烃磺酸钠（AOS） -烯烃磺酸钠在较宽的pH值范围内处于稳定状态，性能温和，生物降解性好，毒性低，对皮肤刺激性小，具有优良的洗涤性能，在硬水中洗涤能力不降低，起泡性能好，泡沫细腻，有肥皂存在时具有很好的起泡力和优良的去污力。-烯烃磺酸钠是由-烯烃经磺化后，用氢氧化钠进行处理而制得，产物成分较复杂，随工艺条件和投料量不同成分有变化。其主要成分是烯基磺酸盐(R-CH=CH-(CH2)pSOaNa)、羟烷基磺酸盐(RCH-(CH20)pSO3Na)和少量二磺酸盐(R'CHCHCH-(CH2)-SO3Na)或R'CH(CH2)xCH(CH2)ySO3Na。-烯烃磺酸钠在家庭和工业、清洗中均有广泛的用途。常用作生产洗发香波、泡沫浴剂、卫生用品、手洗餐具清洗剂、重垢衣物洗涤剂、羽毛，毛皮清洗剂、洗衣用合成皂、液体皂以及家庭用和工业用硬表面清洗剂的主要成分。其不足是烯烃磺酸钠可自动氧化，尚需改进。用于配制粉状洗涤剂，易吸水结块。 5-磺基脂肪酸酯 -磺基脂肪酸酯具有良好的表面活性。短链醇的酯磺酸钠具有良好的洗涤性能；长链醇的酯磺酸钠具有良好的润湿性能，洗涤性能则下降；如果磺酸盐基位于烃链的端位，则具有良好的钙皂分散性能。由于酯键受邻位磺酸钠基的影响，-磺基脂肪酸酯的水解稳定性得到提高，即使在80和pH值为395范围内，其水解速率也很低。-磺基脂肪酸酯是由脂肪酸酯与三氧化硫反应后，以氢氧化钠水溶液进行中和而制得。-磺基脂肪酸酯作为直链烷基苯磺酸钠的代用品用于洗涤剂生产中。6内磺基脂肪酸酯 饱和脂肪酸甲酯经光磺氧化反应可生成磺基位于内部的产物(即-酯磺酸)，然后以氢氧化钠溶液中和，即得内磺基脂肪酸酯(-酯磺酸钠)-酯磺酸钠具有与仲烷基磺酸钠相似的性质；与-磺基脂肪酸酯相比，其表面活性相似，而有更好的起泡性、更大的水溶性及更好的耐硬水性，但洗涤性能和耐水解性能较差。7烷基磺基琥珀酸钠 烷基磺基琥珀酸钠，按琥珀酸两个羧基上酯化程度的不同可分为二烷基磺基琥珀酸钠和单烷基磺基琥珀酸钠。酯化可采用脂肪醇、脂肪醇聚氧乙烯醚或脂肪酰烷醇胺等。 二烷基磺基琥珀酸钠的代表物为二辛基磺基琥珀酸钠。其制法为顺丁烯二酸酐(也可使用顺丁烯二酸或富马酸)用过量的辛醇(通常使用异辛醇)进行酯化，然后用亚硫酸氢钠进行磺化而制得。 二辛基磺基琥珀酸钠为白色蜡状固体，可溶于水，易溶于水和醇的混合液及水和其他有机溶剂的混合液，溶于四氯化碳、石油醚、二甲苯、丙酮及植物油等；在酸性及中性溶液中稳定，在碱性溶液中分解；洗涤和起泡性能好，无毒性，对皮肤刺激性小，有良好的润湿、渗透性能，多用于生产香波、泡沫浴剂和牙膏等。8酰基氧烷磺酸钠 酰基氧烷磺酸钠亦称脂肪酸羟乙基磺酸钠，它可由脂肪酸与羟乙基磺酸钠反应制得，在工业上主要用脂肪酰氯与羟乙基磺酸钠制备，反应如下：    酰基氧烷磺酸钠耐硬水，具有良好的发泡、润湿性能，对皮肤刺激性小，可用于生产化妆品和清洁剂(香皂和香波)。脂肪酸磺烷基酯(1gepon A)商品名为伊捷邦A(1gepon A，洗净剂210)的阴离子表面活性剂典型代表物是油酰氧基乙磺酸钠CH3(CH2)7CH=CH-(CH2)7COCH2SO3Na。 9酰甲胺烷烃磺酸钠脂肪酸磺烷基酰胺(1gepon T)商品名为伊捷邦T (1gepon T又称FX洗涤剂，胰加漂T，万能皂，洗涤之王，209洗涤剂)的阴离子表面活性剂的典型代表物是N油酰基N-甲基牛磺酸钠，其分子式为CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7C-CH2CH2SO3N。它具有一般合成阴离子表面活性剂的特点，又有天然油脂肥皂的特征，其化学结构式为： 从结构式可看出，油酰基为亲水性碳链，而CNC键又比较稳定，所以该产品易溶于水，且在酸性、碱性、硬水、金属盐及氧化剂等溶液中均比较稳定，具有优良的乳化、分散、渗透、起泡和洗涤性能，并且对皮肤温和。皮肤、头发用其洗涤后滑爽、滋润；毛织品、化纤织物用其洗涤后柔软有光泽，手感好。10醚磺酸钠 醚磺酸钠是新型表面活性剂，它是由不饱和脂肪醇与脂肪醇聚氧乙烯醚作用生成链烯基聚氧乙烯烷醚，然后与低压力的三氧化硫气体作用，再以氢氧化钠水溶液水解得到，产品为羟烷基聚氧乙烯烷醚磺酸钠和链烯基聚氧乙烯烷醚磺酸钠的混合物。该表面活性剂的性能与烷基的链长和链烯基聚氧乙烯基的聚氧乙烯链的链长有关。11木质素磺酸钠木质素磺酸钠是在木质素分子的-碳原子上引入磺酸基而形成的，其结构式如下：木质素磺酸钠是由亚硫酸盐法造纸的纸浆废液经沉淀、过滤、酸化、除灰、脱色、磺化等处理而制得。它的结构相当复杂，一般认为它是含有愈创木基丙基、紫丁香基丙基和对羟苯基丙基的多聚物磺酸盐，相对分子质量20010000，是以非石油化学制造的表面活性剂中重要的一类。木质素磺酸钠为棕色粉末，溶于水，具有优良的分散性能，主要用于配制石油钻井泥浆，它可控制泥浆的流动性；也用作混凝土的减水剂、加气剂，以提高混凝土的易和性、流动性和强度。精制后的木质素磺酸钠可用作分散染料和还原染料的分散剂，以及纺织印染用匀染剂，也可用作水煤浆的分散剂、稳定剂。由于价格低，具有低泡性，还用作固体分散剂、O/W型乳状液的乳化剂，农药、水泥等悬浮液的分散剂，还可作矿石浮选剂或水处理剂。12石油磺酸盐 石油磺酸盐一般由石油精制的副产品而制得。石油馏分用强烈磺化剂精制去杂质时，容易生成硫酸酯和磺酸等混合物，中和后便得到石油磺酸盐。目前，石油磺酸盐是由沸点高于260、含有530芳烃和其他可磺化烃的石油原料经磺化而制取。2.1.4磷酸酯盐磷酸酯盐阴离子表面活性剂可分为脂肪醇磷酸酯盐和脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯盐两类阴离子表面活性剂。包括烷基磷酸单、双酯盐，也包括脂肪醇聚氧乙烯醚的磷酸单双酯盐和烷基酚聚氧乙烯醚的磷酸单、双酯盐。常见的是烷基磷酸单、双酯盐。磷酸酯盐表面活性剂具有良好的乳化、分散、抗静电、洗涤和防锈性能，对酸、碱的稳定性好，易被生物降解，又由于它易溶于有机溶剂，故用途极为广泛1. 脂肪醇磷酸酯盐 脂肪醇磷酸酯盐有单酯盐和双酯盐两种，它们的化学通式分别为：式中，R为烷基；M为一价正离子。脂肪醇磷酸酯盐的制备方法有聚磷酸(五氧化二磷)法和三氯氧磷法。聚磷酸法是由脂肪醇与聚磷酸反应，以碱中和制取。三氯氧磷法是由脂肪醇与三氯氧磷进行反应，水解后以碱中和而制得。中和反应使用的碱可以是氢氧化钠、氢氧化钾、三乙醇胺等。 脂肪醇磷酸酯盐的化学稳定性高，在中性、微碱性、微酸性条件下，存放一年以上不变质，在强酸性介质中会发生水解生成磷酸酯非离子表面活性剂。脂肪醇磷酸酯盐的生物降解优于烷基苯磺酸钠，劣于烷基硫酸钠。脂肪醇磷酸酯盐的毒性与天然磷酸酯相似，毒性很小，对皮肤的刺激性也低于硫酸盐类和磺酸盐类阴离子表面活性剂。 脂肪醇磷酸酯盐广泛应用于工农业生产中。在纺织工业中，用于配制合成纤维油剂，用作染色助剂、乳化剂、抗静电剂。在金属加工中，用于配制金属切削油、拔丝油、压延油剂，可配成油溶性的和水溶性的乳液。在化妆品工业中，用于生产护肤品，用作喷发器喷嘴堵塞防止剂。在洗涤工业中，用于制造各种洗涤剂，特别由于它易溶于有机溶剂，故可与溶剂配合，用作干洗洗涤剂。在农药工业中，用作农药乳化剂、肥料乳化剂。在造纸工业中，可用作废纸脱墨剂、涂料纸的涂层液的分散稳定剂。在化学工业中，用作乳液聚合用乳化剂。 2脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯盐 脂肪醇聚氧乙烯醚与聚磷酸反应，生成脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯，再用碱中和，即得到脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯盐。同样，脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯盐有单酯盐和双酯盐，其结构式如下：, , 此外，还可以用烷基酚聚氧乙烯醚代替脂肪醇聚氧乙烯醚，可制得烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯盐。 中和试剂可采用氢氧化钾、氢氧化钠和三乙醇胺。脂肪醇(或烷基酚)聚氧乙烯醚磷酸酯盐能溶于高浓度电解质溶液，耐强碱，抗静电性能也较脂肪醇磷酸酯盐好，但其平滑性能却较差。其他性质与脂肪醇磷酸酯盐相似。醇醚、酚醚的磷酸酯盐其实是非离子阴离子型两性混合表面活性剂，但常归之于阴离子表面活性剂中，由于含有聚氧乙烯链段，具有一些非离子表面活性剂的性质，因此与烷基磷酸酯盐同类产品相比，去污、润湿性能都有所改进。烷基醇聚氧乙烯醚磷酸酯盐商品名为6503洗涤剂。2.2阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂主要是含氮的有机胺衍生物，由于它们分子中的氮含有孤对电子，故能以氢键与酸分子中的氢结合，使氨基带上正电荷。因此,它们在酸性介质中才具有良好的表面活性；在碱性介质中容易与负离子相结合而析出，失去表面活性。其分子溶于水发生电离后，与亲油基相连的亲水基是带阳电荷的表面活性剂。亲油基一般是长碳链烃基。亲水基绝大多数为含氮原子的阳离子。分子中的阴离子不具有表面活性，通常是单个原子或基团，如氯、溴、醋酸根离子等。它能和非离子表面活性剂或两性表面活性剂配合使用。一般阳离子表面活性剂去污力较差，因此通常不用阳离子表面活性剂作洗涤剂。但在特殊的清洗剂中如杀菌消毒洗涤剂中会加入阳离子特别是季铵盐型阳离子表面活性剂。阳离子表面活性剂除具有良好的乳化、润湿、洗涤等性能外，还具有特殊的杀菌、柔软、抗静电、抗腐蚀等性能。用作织物柔软剂、油漆油墨印刷助剂、抗静电剂、杀菌剂、沥青乳化剂。生产阳离子表面活性剂所用的原料:硫酸二甲酯（剧毒）。目前，实际使用的阳离子表面活性剂主要是由氮原子组成的阳离子，其工业生产的品种很多。除含氮阳离子表面活性剂外，还有一小部分含硫、磷、砷等元素的阳离子表面活性剂。根据氮原子在分子中的位置不同分为胺盐、季铵盐和其他型杂环型。2.2.1.胺盐型将伯胺、仲胺或叔胺和无机酸（有盐酸、甲酸、乙酸、氢溴酸、硫酸等）或有机酸中和，即可得到相应的胺盐，反应通式如下：RNH2+HX【RNH3+】X- R2NH+HX【R2NH2+】X- R3N+HX【R3NH+】X-式中R为烃基。为了使胺盐具有表面活性,其分子中至少应有一个脂肪族长碳链烃基，碳原子数为1018；其余可以是低分子的脂肪族或芳香族烃基，亦可是氢原子。式中的X可以是卤族元素,也可以是无机酸根或有机酸根。高级脂肪胺一般可用动物或植物油脂作原料，将油脂经皂化得到的脂肪酸与氨共热，成为脂肪腈，再经加氢还原，便成为脂肪胺。例如：从椰子油可制得以十二胺为主要成分的椰子胺；从牛脂可以制得以十八胺为主要成分的牛脂胺。由于高级脂肪胺的成本较高，因此也有用低级胺与高级脂肪酸通过酯化或酰胺化的方法，制得成本较低的胺盐阳离子表面活性剂。在这类胺盐中，以酰胺结合的胺盐,不易水解断键,比较稳定；以酯键结合的，都存在容易水解断键的缺点。胺盐型阳离子表面活性剂在酸性介质中很易溶解，且十分稳定，但在中性及碱性介质中，胺盐会转变成胺，失去离子状态而沉淀析出。如：【R3NH】Cl+NaOHR3N+NaCl+H2O使用胺盐型阳离子表面活性剂时不溶于水，所选的介质应呈酸性。这类表面活性剂常用作纤维柔软剂、抗静电剂、金属表面缓蚀剂、肥料防结块剂、染料固色剂、颜料分散剂、矿石浮选剂等，不适合作洗涤剂。1.高级胺盐型阳离子表面活性剂脂肪胺盐脂肪胺盐是用盐酸、甲酸、乙酸中和烷基伯胺、仲胺和叔胺得到的产物，如:6070C12H25NH2+CH3COOH=C12H25NH3+·CH3COO-(1)高级伯胺盐高级伯胺盐可由脂肪酸、脂肪醇来制取。脂肪酸法制备高级伯胺盐是以氧化铝或铁盐等为催化剂，使脂肪酸与氨在260290下进行反应生成脂肪腈，然后在氨和镍(或钴)催化剂存在下将腈氢化转变为高级仲胺，最后以酸中和而制得，反应如下：   目前，按新工艺可以由脂肪酸、氨和氢直接制取高级伯胺：然后用盐酸中和，得高级的胺盐。此外，还可以用脂肪酸甘油酯与氨和氢反应制得高级伯胺。由椰子油可制得以十二胺为主的椰子胺，用牛脂可制得以十八胺为主的牛脂胺，由松香可制得松香胺。脂肪醇法制备高级伯胺盐是将高级脂肪醇与氨在加压、加热下进行反应制得高级伯胺，再以酸中和而得，反应如下：     利用脂肪醇与丙烯腈，在催化剂存在下，羟氰乙基化生成醚腈，再经氢化转化为含有COC键的伯胺，最后以酸中和，制得相应的伯胺盐。反应如下：            高级伯胺盐易溶于水，具有良好的乳化、润湿性能，可用作柔软剂、染色助剂、浮选剂。 (2)高级仲胺盐 制备高级仲胺盐首先需制取高级仲胺。高级仲胺的制法有脂肪醇法、脂肪腈法和卤代烷法。 脂肪醇法是高级脂肪醇与氨在镍(或钴)和氢存在下进行反应生成高级仲胺，反应如下：    脂肪腈法是首先将脂肪腈在低温下转化为伯胺，然后在铜铬催化剂存在下脱氨，制得高级仲胺，反应如下：卤代烷法是将卤代烷和氨置于密闭反应器中进行反应，生成的产物主要为仲胺。高级仲胺用酸中和即得到高级仲胺盐： 高级仲胺盐的主要产品是高级卤代烷与乙醇胺，或高级胺与环氧乙烷的反应产物。高级仲胺盐在实际生产中用得较少，可用作纤维染色助剂。 (3)高级叔胺盐 高级叔胺盐是胺盐型阳离子表面活性剂中用途最广泛的，是制备季铵盐阳离子表面活性剂的原料。高级叔胺的制备方法有：高级伯胺与环氧乙烷(或环氧丙烷)的加成法，高级伯胺与甲酸、甲醛混合物的反应法，高级伯胺(胺或仲胺)的加氢法。 高级伯胺与环氧乙烷或环氧丙烷的加成法是使高级伯胺与环氧乙烷或环氧丙烷在碱催化剂存在下加热，进行加成反应制备叔胺的方法。反应如下：     式中，p+g=n。 高级伯胺与甲醛、甲酸混合物的反应法是将高级伯胺、甲醛、甲酸的混合物进行缩合反应制备烷基二甲基叔胺的方法，反应如下： 高级伯胺(或仲胺)的加氢法是将高级伯胺在甲醛存在下加氢制取叔胺的方法，反应如下： 叔胺以酸中和即得叔胺盐。高级叔胺盐阳离子表面活性剂易溶于水，具有良好的乳化、柔