表面活性劑和日用化學品化學與工藝學（簡體書）

表面活性劑素有“工業味精”之美譽，不僅在日用化工等傳統工業和技術領域有著廣泛的應用，還應用於材料、能源以及生命科學等高技術領域。消耗了表面活性劑總產量一半左右的日用化學品，不僅是表面活性劑的最大用戶，更是人們日常生活的必需品，是新時代人民群眾實現美麗健康生活不可或缺的產品。表面活性劑和日用化學品行業的發展涉及表面活性劑科學以及相關的工業生產技術，自改革開放以來，該領域在我國發展迅速。隨著生產規模不斷擴大、生產工藝不斷更新、生產控制的自動化和計算機化，以及產品向高性能、高安全、環境友好方向發展，該領域對人才的需求和培養提出了新的要求。
江南大學（前身為無錫輕工業學院/無錫輕工大學）是全國最早從事表面活性劑/日用化學品教學和科研的高等院校之一。已故的夏紀鼎教授等前輩於20世紀70年代即在無錫輕工業學院化工系開設了“合成洗滌劑工藝學”，形成了《合成洗滌劑工藝學》講義。隨後在該講義的基礎上，夏紀鼎教授和倪永全教授精心主編了《表面活性劑和洗滌劑化學與工藝學》，於1997年由中國輕工業出版社正式出版，作為高等學校輕工專業教材。然而由於種種原因，這本教材在出版後迄今未能再版。作為夏紀鼎教授和倪永全教授的學生和相關課程的繼承者，我們責無旁貸，於近期組織編寫了《表面活性劑和日用化學品化學與工藝學》教材，並入選“輕工十三五規劃教材”。
基於闡述表面活性劑和日用化學品科學的基本理論並體現近年來相關領域的發展，本教材繼承了原教材有關表面活性劑的基礎教學內容，同時在“特種表面活性劑”一章中增加了雙子表面活性劑、開關型和刺激-響應型表面活性劑的相關內容，並對日用化學品進行了擴容，除洗滌劑外，增加了肥皂、化妝品和牙膏等。考慮到表面活性劑工業應用領域近年來發展很快，相關內容較多、篇幅較大，本書沒有列入，擬單獨編著一本教材。此外，本書對表面活性劑的溶液化學只給予簡介，相關內容讀者可以參閱崔正剛主編的《表面活性劑、膠體與接口化學基礎》（第二版）。鑒於此，倪永全教授對本書有著巨大的貢獻。2019年冬，筆者與學院領導和同事一起前往上海崇明看望退休多年的倪永全教授，倪老師雖年屆80高齡，但仍精神矍鑠，談起教材更新，倪老師表示全力支持，並希望我們儘快完成新教材的出版。在此我們向倪老師表示崇高的敬意。
本書以表面活性劑和日用化學品的合成、性能、應用、配方以及生產工藝為主，注重追溯發展歷史、展現技術進步、闡明基礎理論、展望未來方向。以磺化/硫酸化、乙氧基化和噴霧乾燥等技術為主線，採用重點與一般相結合、現行技術為主、歷史技術為輔的方式，系統地闡述了表面活性劑和日用化學品的化學與工藝學基本理論，旨在使學生通過本教材的學習能夠將基礎理論與實踐知識緊密結合，起到觸類旁通、舉一反三的作用。全書共分為12章。第1章緒論由崔正剛編寫；第2章原料及其製備和第3章陰離子型表面活性劑由許虎君編寫；第4章陽離子型及兩性離子型表面活性劑由劉學民編寫；第5章非離子型表面活性劑由崔正剛編寫，其中胡學一編寫了脂肪酸甲酯乙氧基化物部分；第6章特種表面活性劑由崔正剛、蔣建中（開關和刺激-響應型表面活性劑）和宋冰蕾（雙子表面活性劑）共同編寫；第7章表面活性劑的溶液化學和第8章合成洗滌劑由崔正剛編寫；第9章肥皂由許虎君編寫；第10章化妝品和個人護理（衛生）用品由梁蓉編寫；第11章牙膏由裴曉梅編寫；第12章表面活性劑的生物降解及安全性基本保持了原《表面活性劑和洗滌劑化學與工藝學》本部分內容，並由崔正剛進行了整編。全書由崔正剛統稿。此外，倪邦慶教授以及閆婷婷、張婉晴、劉曉敏、張豪傑、黃思瑜、杜德倫、李有花、張盛、餘詩潔、李媛麗、王丹萍、楊明珠、史麗燕、朱錦文等同學參與了稿件前期的資料整理與錄入，對本教材的出版給予了極大的幫助，在此表示感謝。
本書的編寫參考了大量的文獻資料，對新增內容，參考文獻一般列於相關章節後，其它參考書目則列於書後。編者在此向所有被引用文獻的作者表示誠摯的謝意。在單位制方面，本書力求使用國際單位（SI）制。由於涉及眾多的行業用詞縮寫，書中專門給出了一個縮略語表。
本書的編寫得到了江南大學化學與材料工程學院領導的大力支持和幫助，並得到化學工業出版社的支持和精心編輯，在此一併致謝。
限於編者的水準，書中難免存在疏漏或不妥之處，如蒙讀者不吝指正，編者將不勝感激。

崔正剛　許虎君
2021年6月

基礎篇　/ 1
第1章 緒論 2
1.1　表面活性劑發展簡史 2
1.1.1　表面活性劑工業的興起與演變 2
1.1.2　世界表面活性劑工業和科學現狀 4
1.2　表面活性劑的分子結構與分類 5
1.2.1　表面活性劑分子的雙親結構 5
1.2.2　表面活性劑的分類 6

第2章 原料及其製備 14
2.1　油脂化學原料 14
2.1.1　脂肪酸 14
2.1.2　脂肪酸甲酯 21
2.1.3　脂肪醇 23
2.1.4　脂肪醯胺及脂肪胺 27
2.2　石油、天然氣化學原料 35
2.2.1　正構烷烴 35
2.2.2　直鏈單烯烴 39
2.2.3　脂肪醇 46
2.2.4　烷基苯 49
2.2.5　烷基酚和烷基萘 55
2.2.6　脂肪胺 56
2.2.7　烯烴的環氧化物 57
2.2.8　合成脂肪酸 64

第3章 陰離子型表面活性劑 66
3.1　概述 66
3.2　羧酸鹽型表面活性劑 66
3.2.1　脂肪酸鹽 66
3.2.2　親油基通過中間鍵與羧基連接的表面活性劑 68
3.3　磺酸鹽型表面活性劑 69
3.3.1　烷基苯磺酸鹽 69
3.3.2　α-烯烴磺酸鹽（AOS） 94
3.3.3　烷基磺酸鹽 104
3.3.4　α-磺基單羧酸及其衍生物 109
3.3.5　脂肪酸的磺烷基酯鹽（Igepon A系列）和脂肪酸的磺烷基醯胺鹽（Igepon T系列） 114
3.3.6　琥珀酸酯磺酸鹽 117
3.3.7　烷基萘磺酸鹽 121
3.3.8　石油磺酸鹽 122
3.3.9　木質素磺酸鹽 123
3.3.10　烷基甘油醚磺酸鹽（AGS） 123
3.4　硫酸酯鹽 124
3.4.1　脂肪醇硫酸酯鹽 124
3.4.2　仲烷基硫酸鹽 127
3.4.3　脂肪酸衍生物的硫酸酯鹽 128
3.4.4　不飽和醇的硫酸酯鹽 129
3.5　脂肪醇聚氧乙烯醚的改性產物 130
3.5.1　脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽 130
3.5.2　脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸鹽 132
3.6　磷酸酯鹽表面活性劑 133
3.6.1　概述 133
3.6.2　烷基磷酸酯鹽的制取 133
3.6.3　醇醚或酚醚的磷酸酯鹽 136
3.6.4　磷酸酯鹽的應用 136
3.7　其它陰離子型表面活性劑 136

第4章 陽離子型及兩性離子型表面活性劑 138
4.1　陽離子型表面活性劑 138
4.1.1　概述 138
4.1.2　胺鹽型陽離子型表面活性劑 139
4.1.3　季銨鹽型陽離子型表面活性劑 141
4.1.4　其它類型的陽離子型表面活性劑 145
4.2　兩性離子型表面活性劑 147
4.2.1　概述 147
4.2.2　甜菜堿型兩性離子型表面活性劑 148
4.2.3　氨基酸型兩性離子型表面活性劑 152
4.2.4　咪唑啉型兩性離子型表面活性劑 155
4.2.5　氧化胺 157
參考文獻 161

第5章 非離子型表面活性劑 162
5.1　概述 162
5.1.1　發展歷史 162
5.1.2　非離子型表面活性劑的分子結構與分類 163
5.1.3　非離子型表面活性劑的發展前景 163
5.2　聚氧乙烯型非離子型表面活性劑 163
5.2.1　基本性質 163
5.2.2　乙氧基化反應理論基礎 169
5.2.3　脂肪醇聚氧乙烯醚 176
5.2.4　烷基酚聚氧乙烯醚 182
5.2.5　脂肪酸聚氧乙烯酯 184
5.2.6　脂肪胺乙氧基化物和脂肪醯胺乙氧基化物 186
5.2.7　脂肪酸甲酯乙氧基化物 189
5.2.8　其它聚氧乙烯型非離子型表面活性劑 192
5.3　多元醇型非離子型表面活性劑 193
5.3.1　甘油單脂肪酸酯 193
5.3.2　聚甘油酯 194
5.3.3　山梨醇酯和失水山梨醇酯 195
5.3.4　蔗糖酯 197
5.3.5　聚氧乙烯多元醇酯 198
5.3.6　多元醇型表面活性劑的物理性質和主要用途 199
5.4　烷基醇醯胺 202
5.5　烷基糖苷（APG） 205
參考文獻 208

第6章 特種和新型表面活性劑 209
6.1　含氟表面活性劑 209
6.1.1　含氟表面活性劑的特性 209
6.1.2　含氟表面活性劑的合成方法 211
6.1.3　含氟表面活性劑的用途 213
6.2　含矽表面活性劑 214
6.2.1　分子結構 214
6.2.2　合成方法 215
6.2.3　性能與用途 218
6.3　冠醚型表面活性劑 219
6.3.1　冠醚型表面活性劑的合成 220
6.3.2　冠醚型表面活性劑的性能和應用 222
6.4　高分子表面活性劑 223
6.4.1　結構和分類 224
6.4.2　物化性能 224
6.4.3　常見高分子表面活性劑 225
6.5　生物表面活性劑 230
6.5.1　糖脂系生物表面活性劑 231
6.5.2　醯基縮氨酸系生物表面活性劑 234
6.5.3　磷脂系及脂肪酸系生物表面活性劑 234
6.5.4　高分子系生物表面活性劑 235
6.6　雙子表面活性劑 236
6.6.1　概述 236
6.6.2　雙子表面活性劑的性能特點 236
6.6.3　陽離子型雙子表面活性劑 237
6.6.4　陰離子型雙子表面活性劑 240
6.6.5　其它類型的雙子表面活性劑 242
6.7　Bola型表面活性劑 244
6.7.1　性能特點 244
6.7.2　製備方法 244
6.8　開關型和刺激-響應型表面活性劑 246
參考文獻 249

第7章 表面活性劑的溶液化學 251
7.1　表面活性劑的溶解特性 251
7.1.1　臨界溶解溫度 251
7.1.2　表面活性劑的濁點 253
7.1.3　表面活性劑在非水溶劑中的溶解性 255
7.1.4　親水親油平衡 255
7.2　表面吸附和表面活性 257
7.2.1　氣/液接口上的吸附 257
7.2.2　液/液接口上的吸附 267
7.2.3　固/液接口上的吸附 270
7.3　膠束化和增溶 285
7.3.1　臨界膠束濃度及其影響因素 285
7.3.2　膠束化熱力學 289
7.3.3　增溶作用 297
7.3.4　反膠束 300
7.4　表面活性劑溶液的電化學性質 302
7.4.1　接口電荷 302
7.4.2　雙電層理論 302
7.4.3　Zeta電勢 305
7.4.4　雙電層的排斥作用 307
7.5　表面活性劑濃體系和相行為 308
7.5.1　兩種表面活性劑濃溶液和液晶相的形成 308
7.5.2　表面活性劑體系的相行為 309
7.6　表面活性劑對含水膠體分散體系的穩定作用 319
7.7　表面活性劑的派生性能 319

應用篇/ 321
第8章 合成洗滌劑 322
8.1　合成洗滌劑的分類 322
8.2　合成洗滌劑的組成 323
8.2.1　表面活性劑 323
8.2.2　助劑 325
8.3　家用洗滌劑的配方 347
8.3.1　發展趨勢 347
8.3.2　配方原理：協同作用的應用 348
8.3.3　典型配方 349
8.4　粉狀洗滌劑的製造 362
8.4.1　噴霧乾燥成型 363
8.4.2　附聚成型 373
8.5　液體洗滌劑的製造 379
8.6　漿狀洗滌劑的製造 380

第9章 肥皂 382
9.1　概述 382
9.2　肥皂的組成和分類 382
9.3　肥皂的基本性質 383
9.4　肥皂所用主要原料 385
9.4.1　油脂 385
9.4.2　其它無機和有機原料 386
9.4.3　肥皂用油脂配方 386
9.4.4　油脂的精煉 387
9.5　皂基的製備 388
9.5.1　大鍋煮皂法 389
9.5.2　連續煮皂法 389
9.5.3　中和法 392
9.6　肥皂的成型 392
9.6.1　成型工藝 392
9.6.2　典型肥皂配方 393
9.7　甘油的回收 398

第10章 化妝品和個人護理（衛生）用品 399
10.1　化妝品的分類 399
10.1.1　按劑型分類 400
10.1.2　按產品使用部位和使用目的分類 400
10.2　表面活性劑在化妝品中的作用 400
10.3　乳劑類化妝品 402
10.3.1　乳劑類化妝品的原料組成 402
10.3.2　乳劑類化妝品的生產工藝流程 405
10.3.3　乳劑類化妝品產品舉例 406
10.3.4　乳劑類化妝品的質量指標 408
10.4　香波類化妝品 409
10.4.1　香波的組成 409
10.4.2　香波的分類 413
10.4.3　香波的生產工藝流程 414
10.4.4　香波類化妝品產品舉例 415
10.4.5　香波的質量指標 418
10.5　沐浴露類化妝品 419
10.5.1　沐浴露的組成 419
10.5.2　沐浴露的生產工藝流程 419
10.5.3　沐浴露類化妝品產品舉例 420
10.5.4　沐浴露的質量指標 421

第11章 牙膏 422
11.1　牙膏的分類 422
11.1.1　普通牙膏 423
11.1.2　含氟牙膏 423
11.1.3　美白牙膏 423
11.1.4　中草藥牙膏 424
11.2　牙膏的基本組成 424
11.2.1　摩擦劑 425
11.2.2　發泡劑 427
11.2.3　保濕劑 428
11.2.4　增稠劑 428
11.2.5　甜味劑 428
11.2.6　香精 428
11.2.7　外觀改良劑 429
11.2.8　防腐劑 429
11.2.9　抗氧化劑 429
11.2.10　酸堿調節劑 430
11.3　牙膏的功效成分 430
11.4　牙膏的製備工藝 435
11.4.1　兩步法制膏生產工藝 435
11.4.2　一步法制膏生產工藝 439
11.4.3　制膏生產設備 440
11.4.4　牙膏配方舉例 441
參考文獻 443

第12章 表面活性劑的生物降解及安全性 445
12.1　概述 445
12.2　表面活性劑的生物降解 445
12.2.1　生物降解的概念 445
12.2.2　表面活性劑的生物降解機理 446
12.2.3　—些重要表面活性劑的生物降解特性 450
12.2.4　生物降解的測定方法及生物降解度 453
12.3　表面活性劑的吸收與代謝 457
12.4　表面活性劑的毒理性質及日用化學品對人體的安全性 459
12.4.1　表面活性劑毒性的急性試驗 459
12.4.2　表面活性劑的亞急性毒性和慢性毒性 461
12.5　表面活性劑對皮膚和黏膜的刺激性 463
12.6　表面活性劑對水中生物的影響 465
12.7　化工產品的環境評價——生命週期分析 466

參考書目 469