表面活性劑化學(二版)（簡體書）

本書全面介紹了表面活性劑的分類、國內外發展狀況、作用原理、功能與應用、重要類型表面活性劑的典型品種和合成方法(包括陰離子、陽離子、兩性型和非離子表面活性劑)、表面活性劑的復配理論和相關研究成果。對于碳氟、含硅、高分子等特殊類型的表面活性劑本書也進行了簡要介紹。
本書可作為普通高等學校化學、化工、精細化工、應用化學、輕化工等相關專業本科生教材，對工程技術人員了解、應用和開發表面活性劑也有幫助。

表面活性劑是一類重要的精細化學品，用途十分廣泛，在洗滌、紡織、石油、建築、塗料、農藥和醫藥等各行業中發揮著重要的作用，其應用範圍幾乎覆蓋了精細化工的所有領域。
近年來，隨著高新技術的不斷發展，表面活性劑的需求量和年產量持續增長，也為其基礎理論的研究和新品種的開發提出了更高的要求。
目前，關於表面活性劑的專著和研究論文很多，從不同的角度論述了表面活性劑的特性、應用和新品種的開發。本教材力圖全面介紹表面活性劑的有關概念、性質、應用原理、重要類型表面活性劑的典型合成方法等，適用於普通高等學校本科生學習使用，對工程技術人員了解、應用和開發表面活性劑也有幫助。
教材共分9章，第1章為概述；第2章介紹表面活性劑的有關基本概念和理論；第3章重點介紹表面活性劑的應用原理；第4～7章分別講述了陰離子、陽離子、兩性型和非離子表面活性劑的典型品種和合成方法；第8章簡要介紹了碳氟、含矽、高分子等特殊類型的表面活性劑；第9章介紹表面活性劑的複配理論和相關研究成果。
本書第1～3章和第9章由王世榮、劉東誌編寫；第4～6章由李祥高、劉東誌編寫；第7、8章由何莉莉編寫。
由於編者水平有限，時間倉促，教材涉及內容較為廣泛，錯誤和不妥之處懇請讀者批評指正。

第1章表面活性劑概述1
1.1表面活性劑的分類1
1.1.1按離子類型分類1
1.1.2按親水基的結構分類2
1.1.3按疏水基種類分類3
1.1.4按表面活性劑的特殊性分類3
1.1.5其他分類方法4
1.2表面活性劑的國內外發展狀況4
1.2.1世界表面活性劑工業的發展狀況4
1.2.2我國表面活性劑工業的現狀及未來發展趨勢5
參考文獻7

第2章表面活性劑的作用原理8
2.1表面張力與表面活性8
2.1.1表面張力和表面自由能8
2.1.2表面活性與表面活性劑11
2.1.3表面活性劑的結構特點12
2.2表面活性劑膠束13
2.2.1膠束的形成14
2.2.2臨界膠束濃度14
2.2.3膠束的形狀和大小19
2.2.4膠束作用簡介20
2.3表面活性劑結構與性能的關係21
2.3.1表面活性劑的親水性21
2.3.2親油基團的影響24
2.3.3親水基團的影響24
2.3.4分子形態的影響25
2.3.5分子量的影響26
2.3.6表面活性劑的溶解度26
2.3.7表面活性劑的安全性和溫和性27
2.3.8表面活性劑的生物降解性27
參考文獻28

第3章表面活性劑的功能與應用29
3.1增溶作用29
3.1.1增溶作用的定義和特點29
3.1.2增溶作用的方式30
3.1.3增溶作用的主要影響因素31
3.1.4增溶作用的應用32
3.2乳化與破乳作用33
3.2.1乳狀液的類型及形成33
3.2.2影響乳狀液穩定性的因素36
3.2. 3乳化劑及其選擇依據37
3.2.4乳狀液的破乳38
3.2.5乳化和破乳的應用38
3.3潤濕功能40
3.3.1潤濕過程41
3.3.2表面活性劑的潤濕作用41
3.3.3潤濕劑42
3.3.4表面活性劑在潤濕方面的應用43
3.4起泡和消泡作用48
3.4.1泡沫的形成及其穩定性48
3.4.2表面活性劑的起泡和穩泡作用51
3.4.3表面活性劑的消泡作用53
3.4.4起泡與消泡的應用57
3.5洗滌和去污作用60
3.5.1液體油污的去除61
3.5.2固體污垢的去除62
3.5. 3影響表面活性劑洗滌作用的因素63
3.5.4表面活性劑在洗滌劑中的應用66
3.6分散和絮凝作用69
3.6.1表面活性劑對固體微粒的分散作用69
3.6.2表面活性劑的絮凝作用70
3.7表面活性劑的其他功能71
3.7.1柔軟平滑作用71
3.7.2抗靜電作用71
3.7.3殺菌功能71
參考文獻72

第4章陰離子表面活性劑73
4.1陰離子表面活性劑概述73
4.1.1陰離子表面活性劑的分類73
4.1.2磺酸基的引入方法74
4.2烷基苯磺酸鹽74
4.2.1烷基苯磺酸鈉結構與性能的關係75
4.2.2烷基芳烴的生產過程79
4.2.3烷基芳烴的磺化82
4.2.4烷基苯磺酸的後處理86
4.2.5烷基苯磺酸鹽的應用88
4.3 α-烯烴磺酸鹽88
4.3.1 α-烯烴磺酸鹽的性質和特點89
4.3.2 α-烯烴的磺化歷程91
4.3.3 α-烯基磺酸鹽的生產條件93
4.4烷基磺酸鹽95
4.4.1烷基磺酸鹽的性質和特點95
4.4.2氧磺化法生產烷基磺酸鹽96
4.4.3氯磺化法製備烷基磺酸鹽99
4.5琥珀酸酯磺酸鹽102
4.5.1琥珀酸酯磺酸鹽結構與性能的關係102
4.5.2 AerosolOT的合成與性能103
4.5.3脂肪醇聚氧乙烯醚琥珀酸單酯磺酸鈉104
4.5.4磺基琥珀酸N酰基聚氧乙烯醚單酯鈉鹽104
4.6高級脂肪酰胺磺酸鹽105
4.6.1高級脂肪酰胺磺酸鹽的一般制法105
4.6.2淨洗劑209的性能與合成106
4.6.3淨洗劑LS107
4.7其他類型陰離子表面活性劑108
4.7.1硫酸酯鹽型陰離子表面活性劑108
4.7.2磷酸酯鹽型陰離子表面活性劑109
4.7.3羧酸鹽型陰離子表面活性劑110
參考文獻110

第5章陽離子表面活性劑111
5.1陽離子表面活性劑概述111
5.1.1陽離子表面活性劑的分類112
5.1 .2陽離子表面活性劑的性質114
5.2陽離子表面活性劑的合成116
5.2.1烷基季銨鹽116
5.2.2含雜原子的季銨鹽119
5.2.3含有苯環的季銨鹽120
5.2. 4含雜環的季銨鹽123
5.2.5胺鹽型127
5.2.6咪唑啉鹽130
5.3陽離子表面活性劑的應用130
5.3.1消毒殺菌劑131
5.3.2腈綸勻染劑131
5.3.3抗靜電劑131
5.3.4礦物浮選劑131
5.3.5相轉移催化劑132
5.3.6織物柔軟劑132
參考文獻133

第6章兩性表面活性劑134
6.1兩性表面活性劑概述135
6.1.1兩性表面活性劑的特性135
6.1.2兩性表面活性劑的分類136
6.2兩性表面活性劑的性質138
6.2.1兩性表面活性劑的等電點138
6.2.2臨界膠束濃度與pH值的關係139
6.2.3 pH值對錶面活性劑溶解度和發泡性的影響139
6.2.4在基質上的吸附量及殺菌性與pH值的關係140
6.2.5甜菜鹼型兩性表面活性劑的臨界膠束濃度與碳鍊長度的關係140
6.2.6兩性表面活性劑的溶解度和Krafft溫度點140
6.2 .7表面活性劑結構對鈣皂分散力的影響141
6.2.8去污力141
6.3兩性表面活性劑的合成142
6.3.1羧酸甜菜鹼型兩性表面活性劑的合成142
6.3.2磺酸甜菜鹼的合成146
6.3.3硫酸酯甜菜鹼的合成147
6.3.4含磷甜菜鹼的合成148
6.3.5咪唑啉型兩性表面活性劑的合成149
6.3.6氨基酸型表面活性劑的合成151
6.4兩性表面活性劑的應用151
6.4.1洗滌劑及香波組分151
6.4.2殺菌劑152
6.4.3纖維柔軟劑152
6.4.4縮絨劑152
6.4.5抗靜電劑152
6.4.6金屬防銹劑153
6.4.7電鍍助劑153
參考文獻153

第7章非離子表面活性劑154
7.1概述154
7.1.1非離子表面活性劑的發展狀況154
7.1.2非離子表面活性劑的定義155
7.1.3非離子表面活性劑的分類156
7.2非離子表面活性劑的性質157
7.2.1 HLB值157
7.2.2濁點及親水性158
7.2.3臨界膠束濃度159
7.2.4表面張力159
7.2.5潤濕性160
7.2.6起泡性和洗滌性160
7.2.7生物降解性和毒性161
7.3合成聚氧乙烯表面活性劑的基本反應——氧乙基化反應161
7.3.1反應機理161
7.3.2影響反應的主要因素163
7.4非離子表面活性劑的合成165
7.4.1脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）165
7.4 .2烷基酚聚氧乙烯醚170
7.4.3聚乙二醇脂肪酸酯172
7.4.4脂肪酰醇胺（聚氧乙烯酰胺）173
7.4.5聚氧乙烯烷基胺175
7.4.6聚醚176
7.4.7多元醇的脂肪酸酯類178
參考文獻180

第8章特殊類型的表面活性劑181
8.1碳氟表面活性劑181
8.1.1碳氟表面活性劑的性質181
8.1.2碳氟表面活性劑的分類182
8.1.3碳氟表面活性劑的應用184
8.1.4碳氟表面活性劑的主要合成方法187
8.2含矽表面活性劑192
8.2.1分類192
8.2.2合成方法192
8.3高分子表面活性劑195
8.3.1高分子表面活性劑的特性195
8.3.2高分子表面活性劑的分類197
8.3.3高分子表面活性劑的主要品種及合成198
8.4冠醚型表面活性劑199
8.4.1冠醚型表面活性劑的性質及應用199
8.4 .2冠醚型表面活性劑的合成方法200
8.5反應型表面活性劑202
8.5.1羥甲基化合物202
8.5.2活性鹵素化合物202
8.5.3環氧化合物202
8.5.4環氮乙烷衍生物202
8.6生物表面活性劑202
8.6.1生物表面活性劑的形成和製備203
8.6.2生物表面活性劑的性質204
8.6.3生物表面活性劑的應用204
參考文獻205

第9章表面活性劑的複配206
9.1表面活性劑分子間的相互作用參數207
9.1.1分子間相互作用參數β的確定和含義207
9.1.2影響分子間相互作用參數的因素208
9.2產生加和增效作用的判據209
9.2. 1降低表面張力209
9.2.2形成混合膠束210
9.2.3綜合考慮210
9.3表面活性劑的複配體系211
9.3.1陰離子-陰離子表面活性劑復配體系211
9.3.2陰離子-陽離子表面活性劑復配體系213
9.3.3陰離子-兩性型表面活性劑復配體系213
9.3.4陰離子-非離子表面活性劑復配體系214
9.3.5陽離子-非離子表面活性劑復配體系214
9.3.6非離子-非離子表面活性劑復配體系215
參考文獻215

2.2.4膠柬作用簡介
當表面活性劑在溶液中的濃度達到臨界膠束濃度以後，便會在溶液內部由分子或離子分散狀態聚集成膠束，改變了物系的界面狀態，並產生乳化、起泡、分散、增溶及催化等作用。
（1）乳化作用所謂乳化是指將一種液體的細小顆粒分散於另一種不相溶的液體中，所得到的分散體系稱為乳液。乳化劑是為增加乳液穩定性而添加的表面活性劑，在乳液中可以起到降低表面張力，使乳液容易生成並穩定的作用。乳化劑既可在被分散小顆粒上形成吸附層，使之不易因相互碰撞合併變大而發生破乳，還可使分散粒子的靜電性質發生變化，有利於雙電層的形成，依靠靜電斥力的作用使乳液保持穩定。
（2）泡沫作用泡沫實際是氣體分散於液體中的分散體系，泡沫的形成涉及起泡和穩泡兩個因素。起泡是指泡沫形成的難易，穩泡則是指生成泡沫的持久性。低的表面張力和高強度表面膜的形成是形成泡沫的基本條件。表面活性劑既可作為起泡劑，又可作為穩泡劑。例如肥皂、洗衣粉中的主要成分烷基苯磺酸鈉、烷基硫酸鈉是良好的起泡劑，月桂酰二乙醇胺則是良好的穩泡劑。
（3）分散作用固體粒子在溶液中的分散也同樣存在分散和分散穩定性問題。分散過程中，固體粒子體積變小，表面積增大，體系的自由能增大，處於不穩定狀態。表面活性劑的加入，可在固液界面上形成吸附層，降低界面自由能，改變固體粒子的表面性質，使之容易分散。同時表面活性劑有利於粒子周圍雙電層的形成，通過靜電斥力阻礙粒子聚集。
（4）增溶作用指水溶液中表面活性劑的存在能使不溶或微溶於水的有機化合物的溶解度顯著增加的現象，這種作用只有在表面活性劑的濃度超過臨界膠束濃度後才顯現出來。
（5）催化作用表面活性劑膠束的直徑通常為3～5nm，其大小、結構和性質與含酶球狀蛋白相似，因此具有與酶類似的催化作用，合理選擇表面活性劑可以使化學反應速率顯著提高。多數實驗結果表明，陽離子表面活性劑膠束能夠增加親核陰離子與未帶電基質的反應速率，陰離子膠束則會使此類反應速率降低，而非離子和兩性離子膠束對該反應速率的作用效果很小或沒有作用。
總之，表面活性劑的很多應用均與膠束的形成有關，詳細內容將在第3章中介紹。
表面活性劑結構不同，應用性能和應用領域不同，因此掌握其結構與性能的關係，對於深入理解和有效地應用表面活性劑具有十分重要的意義。