表面活性剂最新研究进展 人类的日常生活，各类生产活动，多种科学和技术的进步对表面活性剂品种和性能提出越来越高的要求，促使表面活性剂科学不断发展，迄今方兴未艾，表面活性剂已经深入到生命起源以及膜材料、纳米材料、对映体选择性的反应等各个领域中，设计新的有特殊用途和应用价值的表面活性分子仍不断受到人们的关注。新的功能型表面活型剂与附加的官能基团的性质和位置有密切关系, 对传统的表面活性剂分子结构的修饰会导致其结构形态有很大的变化，近几年国内外的相关研究单位在表面活性剂领域的最新研究进展主要有以下方面。 一、高分子表面活性剂 高分子表面活性剂的合成成为近年来表面活性剂合成研究的热点课题之一。高分子表面活性剂是相对一般常言的低相对分子质量表面活性剂而讲的，通常指相对分子质量大于1000且具有表面活性功能的高分子化合物。它像低分子表面活性剂一样，由亲水部分和疏水部分组成。高分子表面活性剂具有分散、凝聚、乳化、稳定泡沫、保护胶体、增溶等性质，广泛应用作胶凝剂、减阻剂、增黏剂、絮凝剂、分散剂、乳化剂、破乳剂、增溶剂、保湿剂、抗静电剂、纸张增强剂等。因此，高分子表面活性剂近年来发展迅速，目前已成为表面活性剂的重要发展方向之一。 高分子表面活性剂可根据在水中电离后亲水基所带电荷分为阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型四类高分子表面活性剂。如阴离子型的高分子表面活性剂有聚(甲基)丙烯酸(钠)、羧甲基纤维素(钠)、缩合萘磺酸盐、木质素磺酸盐、缩合烷基苯醚硫酸酯等。两性离子型的高分子表面活性剂有丙烯酸乙烯基吡啶共聚物、丙烯酸-阳离子丙烯酸酯共聚物、两性聚丙烯酰胺等。非离子型的高分子表面活性剂有羟乙基纤维素、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧乙烯类共聚物等。阳离子型的高分子表面活性剂有聚烯烃基氯化铵阳离子表面活性剂、亚乙基多胺与表氯醇共聚季铵盐、淀粉或纤维素高取代度季铵盐、多聚季铵盐、聚多羧基季铵盐等。 开发低廉、无毒、无污染和一剂多效的高分子表面活性剂将是今后高分子表面
生物表面活性剂和高分子表面活性剂 摘要：表面活性剂是由两种截然不同的粒子形成的分子，一种粒子具有极强的亲油性，另一种则具有极强的亲水性。溶解于水中以后，表面活性剂能降低水的表面张力，并提高有机化合物的可溶性。本文将就生物表面活性剂和高分子表面活性剂进行具体介绍，并且列举了部分它们在社会中的应用以及它们存在的问题和发展前景进行了简单的介绍。 关键词：表面活性剂；生物表面活性剂；高分子表面活性剂 Biological surfactant and polymer surfactant Abstract:Surfactant is composed of two distinct particles, a kind of particle has extremely strong lipophilicity, the other with strong hydrophilic. Dissolved in water, surfactants can reduce the surface tension of the water, and increase of soluble organic compounds. This article will discuss biosurfactant and polymeric surfactants are detailed introduction, and lists the part of their application in society and their existing problems and development prospects were simply introduced. Keyword:The surfactant; Biosurfactant; Polymer surfactant
表面活性剂：是一种加入很少即能明显降低溶剂（通常为水）的表面（或界面张力），改变 物系的界面状态，能够产生润湿、乳化、起泡、憎溶及分散等一系列作用，从而达到实际应用的要求的精细化学品。在结构上至少存在亲水基和疏水基两种基团，一个分子中可以同时 存在多个亲水基，多个疏水基。 分类：（1）按离子类型分类：1）非离子型表面活性剂2）离子型表面活性剂：阴离子、阳离子、两性（2）按表面活性剂的特殊性分类：碳氟表面活性剂、含硅表面活性剂、高分子表面活性剂、生物表面活 性剂、冠醚型表面活性剂。 常见阴离子、阳离子、两性表面活性剂的中英文名、简写及结构 （1）阴离子：十二烷基苯磺酸钠：Sodium dodecyl benzene sulfonate （SDBS 或LAS） 弧比一 3 Na （2）阳离子：苄基三甲基氯化铵:Benzyltrimethylammonium Chloride （TMBAC ） （3）非离子：脂肪醇聚氧乙烯醚：Primary Alcobol Ethoxylate （AE 或AEO） R-O-（CH2CH2O） n-H （4）两性：十二烷基甜菜碱：Dodecyl dimethyl betaine （BS-12）C12H25-N+（CH3）2CH2COO- 阴离子表面活性剂的合成： （1）烷基苯磺酸盐——烷基芳烃的生产过程: a?以烯烃为烷基化试剂合成长链烷基苯: 反应历程：（质子酸做催化剂） R—CH = CH2 + H+ = R- + CH —CH3 （以AlCl3作催化剂） HCl + AICI3 = H S +—Cl S - ? AICI3 RCh k CH2 + H S +—Cl S - ? AlCl3 = R — + CH- CH V AICI4 — 之后反应： R-CH-CH3 +
摘要：表面活性剂在造纸中有很大的应用，例如在制浆、湿部、脱墨、涂布加工等方面。本文主要综述了几种主要的高分子表面活性剂如：阳离子淀粉，AKD 专用高分子表面活性剂，壳聚糖，聚乙烯醇，羧甲基纤维素等在表面施胶中的应用。 关键词：造纸、高分子表面活性剂、表面施胶。 表面施胶也叫纸面施胶，纸页形成后在半干或干燥后的纸页或纸板的表面均匀涂上胶料。施胶剂分松香型和非松香型两大类，非松香型施胶剂主要用于表面施胶。常用的表面施胶剂含有疏水基和亲水基，因此广义地说都是表面活性剂。表面施胶剂主要有变性淀粉、聚乙烯醇(PVA)、羧甲基纤维素(CMC)和聚丙烯酰胺(PAM)等。可根据不同的需要选择不同的表面活性剂，如：提高抗水性，可用AKD、分散松香、石蜡、硬脂酸氯化铬、苯乙烯马来酸酐共聚物及其他合成树脂胶乳等；提高抗油性，可加入有机氟化合物，如全氟烷基丙烯酸酯共聚物，全氟辛酸铬配合物，全氟烷基磷酸盐等；增加防黏性，可加入有机硅树脂；改善印刷性能，主要用变性淀粉、CMC、PVA等[1]；改进干湿强度，可加入PAM、变性淀粉等；改善印刷光泽度和印刷发色性，主要用CMC、海藻酸钠、甲基纤维素、氧化淀粉等。为了提高表面施胶效果，通常采用两种或几种表面活性剂共用的方法。 1. 淀粉是一种天然高分子化合物，它是一种重要的表面施胶剂和纸张增强剂。在造纸工业中，薯类淀粉使用效果较好。天然未改性的淀粉粘度较高，流动性差，容易凝聚，用水稀释后易沉淀，故在表面施胶中常用各种改性淀粉。改性淀粉在较高浓度时仍有较低的粘度，并保持良好的溶解性、粘着力和成膜性能。用于表面施胶的改性淀粉主要有氧化淀粉、阳离子淀粉、阳离子型磷酸酯淀粉、羟烷基淀粉、双醛淀粉、乙酸酯淀粉、酸解淀粉。以下主要介绍阳离子淀粉。 阳离子淀粉通常是指淀粉在一定条件下与阳离子试剂反应制得的产物，阳离子试剂主要有叔胺盐类和季铵盐类阳离子试剂。阳离子淀粉还可以通过淀粉与阳离子型乙烯基单体通过自由基共聚法制得。阳离子淀粉作为表面施胶液的固含量和取代度DS(Degree of Substitutio）是影响表面施胶性能的两个非常重要的因素。阳离子淀粉的品种很多，按取代度来分，主要有低取代度(DS<0.1)和高取代
高分子表面活性剂就是指分子量达到某种程度以上（即分子量一般为103～106），又具有一定表面活性的物质[1-10]。从结构上可分为嵌段共聚物、接枝共聚物等。高分子表面活性剂若按离子类型划分，可分为阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型四大类；按来源划分，可分为天然高分子表面活性剂、天然改性高分子表面活性剂及合成高分子表面活性剂[11]。跟低分子表面活性剂相比，高分子表面活性别的主要特性[12]是：(1)具有较小的降低表面张力和界面张力的能力，大多数高分子表面活性剂不形成胶束；(2)具有较高的分子量，渗透力弱；(3)形成泡沫能力差，但所形成的泡沫都比较稳定；(4)乳化力好；(5)具有优良的分散力和凝聚力；(6)大多数高分子表面活性剂是低毒的。 最早使用的高分子表面活性剂有淀粉、纤维素及其衍生物等天然水溶性高分子化合物[13]，它们虽然具有一定的乳化和分散能力，但由于这类高分子化合物具有较多的亲水性基团，故其表面活性较低。高分子表面活性剂的开发始于1950年。1951年，Ceresa合成了双亲嵌段聚合物－聚环氧乙烷聚环氧丙烷嵌段聚合物，将其应用于表面活性剂工业。同年Stauss合成了聚皂，1954年第一种商品化高分子表面活性剂问世[14]，此后各种合成高分子表面活性剂相继开发并应用于各种领域。1954年美国Wyandotte公司发表了环氧乙烷和环氧丙烷嵌段共聚物Pluronic系列产品。此后，世界上很多国家开始了高分子表面活性剂的研究工作。1961年Strauss合成了名为聚皂的高分子表面活性剂[15-17]。随后，氧化乙烯、氧化丙烯嵌段井聚物[18]被作为非离子型表面活性剂实现了工业化生产。与常用的低分子表面活性剂相比降低表面张力的能力较差，成本偏高，始终未能占据表面活性剂领域的优势地位。近十余年来，由于能源工业（强化采油、燃油乳化、油/煤乳化）、涂料工业（无皂聚合、高浓度胶乳）、膜科学（仿生膜、LB膜）的需要，高分子表面活性剂有了新的进展，得到了性能良好的氧化乙烯-硅氧烷共聚物、乙烯亚胺共聚物、乙烯基醚共聚物、烷基酚-甲醛缩聚物-氧化乙烯共聚物等品种。 很长一段时间以来，在有关表面活性剂的专著中，仅将聚氧丙烯、聚氧乙烯共聚物归于高分子表面活性剂范畴，而其它聚合物未被列入。原因是其它水溶性聚合物不大能大幅度降低溶液的表面张力。但是，近代大量研究表明：这些高聚物在界面之上，特别在固-液界面上有强烈的吸附作用说明它们有极强的界面活性。因此，近十几年来，人们把通过界面吸阴而产生各种作用的一系列可溶性高分子，都作为高分子表面活性剂加以研究和开发。与低分子表面活性剂相比，高分子表面话性剂具有溶液粘度高，成膜性好的优点，是一类在石油开采和涂料工业中有着巨大应用前景的聚合物材料，在仿生膜中亦有着广泛的应用，目前已成为化学、化工、石油、医学、材料、生命科学等[19-20]相互交叉研究的对象。 1.2 高分子表面活性剂的特性功能[21-23] 1.2.1 表面张力 因为高分子表面活性剂的亲水链段和疏水链段在表面或界面间具有一定的取向性，所以具有降低表面张力和界面张力的能力，但往往比低分子表面活性差一些。 高分子表面活性剂降低表面张力的能力不如低分子表面活性剂，且表面活性随着分子量提高而急剧下降。 徐坚从表面活性的分子机理出发，分析了聚合物的化学结构、溶液分子形态与表面活性的关系，提出高分子表面活性剂形成完整的单分子和多分子胶束是导致其表面活性变差的最主要原因，遏制聚合物的疏水组分的缔合，将有效地提高其表面活性。 1.2.2 乳化分散功能 尽管分子量较高，有许多高分子表面活性别能够在分散相中形成胶束，并且具有CMC值，发挥乳化功能，由于具有两亲结构，其分子的一部分可吸附在粒子表面，其它部分则溶于作
第二章表面活性剂 基本要求：了解什 么是表面活性剂、其 特点，分类、性质、 合成方法，特点和应用范围。 重点：掌握各种表面活性剂的分类方法。 难点：懂得各种表面活性剂的特性。 学时：3学时 第一节表面张力与表面活性剂 一、表面张力 液体的表面张力来源于物质的分子或原子间的范德华力。范 德华引力包括取向力、诱导力和色散力，是永远存在于分子 或原子间的一种作用力。它是一种吸引力，作用范围约有几 个埃。范德华引力中最重要的是色散力。取向力存在于极性分子之间；诱导力存在于极性分子之间或极性分子与非极性分子之间；而色散力无论是极性分子或非极性分子都有。所以表面张力是分子间吸引力的一种量度。 接触角由于界面张力的影响，在暴露于空气中的固体表面上，液滴形成如图2-1所示的形状。 二、表面活性剂 作为表面活性剂，必须是少量的溶入液体中就能显著降低液体的表面张力和界面性质的化合物。 临界胶束浓度表面活性剂水溶液在很低的浓度范围内是以单个有机离子或分子分散的。从某一浓度开始，加入的表面活性剂则以由多个离子或分子缔合而成的胶束分散于水中。表面活性剂开始形成胶束的浓度为临界胶束浓度，简称CMC。当溶液浓度低于CMC时，由于表面活性剂分子的界面吸附和在界面上定向排列，溶液的表面张力随浓度的增高而迅速降低，其使用性能亦相应地提高。直至达到CMC时，表面活性剂已在溶液的界面上排列成单分子膜，此时表面张
力降至最低点。此后活性物浓度的增高对于表面张力和使用 性能的影响不大，如图2-3所示。因此CMC是反映表面活 性剂的一个重要指标。 亲水亲油平衡值HLB表面活性剂的应用性能取决于分 子中亲水和亲油两部分的组成和结构，这两部分的亲水和亲油能力的不同，就使它的应用范围和应用性能有差别。表面活性剂分子中亲水基的强度与亲油基的强度之比值，就称为亲水亲油平衡值，简称HLB值。HLB值的表示方法有两种：一种是以数值表示，数值为零的亲水性最小（亲油性最强），数值为40的亲水性最强，大多数表面活性剂的HLB值在20以下；另一种则粗略地以符号表示，以HH、H、N、L、LL等分别表示其亲水性强、较强、中等和亲油性略强、亲油性强等性质。HLB值极高和极低，对降低表面张力的作用是有限的，但对调配乳化体系有影响。HLB值越大，其亲水性越好。一般情况如表2-2。 第二节表面活性剂的分类和应用性能 一、表面活性剂的分类 表面活性剂的性能取决于其亲水基和亲油基的构成，但亲水基在种类和结构上的改变较亲油基的改变对表面活性剂的影响大。因此，最常用的分类方法是按分子结构中亲水基团的带电性分为阴离子、阳离子、非离子和两性表面活性剂四大类，然后在每一类中再按官能团的特征加以细分。 二、表面活性剂的应用性能 1.洗涤 2.乳化 一种液体以微滴状态均匀分散在另一液相所成的物系称为乳（浊）液。分层的液体混合物变成乳液的现象称为乳化。乳化可使物料分布均匀并充分地接触，因此在化妆品、洗涤剂、食品、医药、纺织、印染、农药、水性涂料、高分子合成等方面有广泛而重要的应用。 3.分散 4.增溶 第三节阴离子表面活性剂 亲水基团带有负电荷的表面活性剂称为阴离子表面活性剂。肥皂也是一种阴离子表面活性剂，但由于习惯上已把它与合成表面活性剂分为两大类，所以在这里不讨论它。
新型高分子表面活性剂-聚乙二醇6000双硬脂酸酯 聚乙二醇6000双硬脂酸脂(以下简称PEG6000DS)，化学结构为：R-CO-(OCH2CH2)。-O-OC-R．其中R=C17H15，n ＝140～150。它是近几年发展起来的新型高分子非离子表面 活性剂，因其用于香波，裕剂等配方，能提高粘度，降低盐量，具有较强的乳化、分散作用及对乳液的稳定作用，同时对头发有一定的调理作用，故在国外普遍受到人们的重视，在国内也巳逐渐被接受。 PEG6000DS的分子由疏水-亲水-疏水部分组成，它在稀表面 活性剂水溶液中形成三元水合网，将表面活性剂胶束围在其中，胶束由球状转变成捧状，从而使粘度增加。 PEG6000DS的合成主要有两条途径．其-是直接酯化法，即用PEG 6000与硬脂酸直接进行酯化反应． 其二是酯交换法，即硬脂酸甲脂与PEG 6000通过酯交换脱去甲醇． PEG 6000DS 外观为黄白色薄片固体。活性物含量98％～100％。一般理化性能见表1。 PEG 6000DS是酯类非离子表面活性剂，因为酯键的化学特性，故不宜在强酸或强碱条件下使用．一般在pH5～8 范围内比较稳定，在高温下也容易破坏酯键，故也不宜长期在较高温度下使用。 室温下PEG 6000DS在水和醇中的溶解性较差，但可溶于热的水和醇中．故使用时一般先用15～20倍的大于80℃的水或2倍40℃～50℃的甲醇溶解，然后用水稀释至所需浓度．因 为它作为添加剂加入香波或其它配方，一般不超过百分之几，故它的溶解性不是很大的问题． PEG 6000DS水溶液的粘度随温度不同而不同，温度高时粘度降低． 在香波的基本配方中(AES，10％；6501；3％，NaCl：1．0％)，加入不同浓度的PEG6000DS ，香波的粘度变化情况见图1．图中AES，6501为日本LION公司产品，PEG6000DS为广州道明化学公司产品DM-638，粘度用上海天平仪器厂NDJ-1型旋转粘度计．以下同． 由图可以看出，随着PEG6000DS的浓度增加，香波的粘度增加开始较平缓，后急剧增加。当NaCl添加量为1.0％时，PED6000DS加入量在0．8％～1．0％时即可获得满意的香波粘度．PEG6000DS在香波中的增稠效果十分明显，一般使用量在0％～2％之间．如果香波的基本配方中含有两性表面活性剂，PEG6000DS同样是非常出色的增粘剂． 图1 在基本香波配方AES，10％，6501，3％中，PEG6000DS 的添加量分别为0．4％，1．0％和2．0％时，NaCl的加入量与粘度的关系见图2。
《功能高分子材料》 课程报告 题目高分子表面活性剂的研究进展 专业 学生 授课 报告日期
高分子表面活性剂的研究进展 摘要：高分子表面活性剂具有许多低分子所没有的优良特性，在很多工业领域中都得到了应用。本文主要介绍了各类高分子表面活性剂，综述了目前的3种先进的合成方法及其在各种工业领域中的应用；最后指明了未来高分子表面活性剂的发展趋势。 关键词：高分子表面活性剂，表面张力， Abstract：Polymetric surfatants are superior to small-molecule surfatants due to some unique characteristics，applied in lots of industrial fields. This paper mainly introduced the species and application of polymetric surfatants，then summarized 3 advanced met hods of synthesis. Finally，the trend of development was talked about. Key word: polymetric surfatants，Surface tension 一、引言 分子中具有亲水基与疏水基，能富集（吸附）于表面，使界面性质发生显著改变并出现界面活性的物质称为表面活性剂，目前使用的表面活性剂多为分子量在几百的低分子表面活性剂，随着各个工业领域的拓展，特别是石油化工的高速发展，要求表面活性剂多样化和高性能化，出现了许多低分子表面活性剂无法解决的问题。通常将分子量在103以上表面活性剂称为高分子表面活性剂，有时也叫双亲性聚合物。1950年Stauss合成第一种高分子表面活性剂——聚1—十二烷—4—乙烯吡啶溴化物并命名为聚皂；1954年美国Wyandotte公司发表了第一种商品化高分子表面活性剂的报道。以后，各种合成高分子表面活性剂相继开发并应用于石油开采、涂料工业、日用化学、医药等领域[1]。 高分子表面活性剂由于分子量高，它具有低分子表面活性剂所没有的一些特性，如良好的分散力、凝聚力、稳泡力、乳化和增稠力；毒性小，有良好的保护胶体和增溶能力，优良的成膜性及粘附性能，在各个工业部门被广泛用作胶乳稳定剂、增稠剂、破乳剂、防垢剂、分散剂、乳化剂和絮凝剂等，其中的许多应用是低分子表面活性剂难以替代的。 二、高分子表面活性剂的种类
1.1.1 高分子表面活性剂 (a) 概述 高分子表面活性剂是指分子量在数千以上并具有表面活性的物质[1-8]。广义上，凡是能够减小两相界面张力的大分子物质皆可称为高分子表面活性剂。其具有分散、乳化、增溶、增稠等能力。毒性小，作为一种多功能的新型表面活性剂可用作分散稳定剂、乳化剂破乳剂、药物增溶剂、保湿剂，洗涤剂、水处理剂等。由于高分子表面活性剂兼具有增粘性和表面活性，因此在石油开采、涂料工业、医药、化妆品和蛋白质等领域中有巨大的应用前景。 高分子表面活性剂按离子类型划分，可分为阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型四大类[9]。按来源划分，可分为天然高分子表面活性剂、天然改性高分子表面活性剂及合成高分子表面活性剂。 最早使用的高分子表面活性剂有淀粉、纤维素及其衍生物等天然水溶性高分子化合物，它们虽然具有一定的乳化和分散能力，但由于这类高分子化合物具有较多的亲水性基团，故其表面活性较低。1951年Stauss合成了聚皂，1954年第一种商品化高分子表面活性剂问世，此后各种合成高分子表面活性剂相继开发并应用于各种领域[10]。 (b) 高分子表面活性剂驱油机理 在油田广泛应用的水溶性高分子表面活性剂有改性淀粉、纤维素醚、磺化本质素、水解聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯酸盐、丙烯酸和甲基丙烯酸及其衍生物的共聚物，苯乙烯磺酸—马来酸酐共聚物等，它们虽然对水的表面张力降低很小，但它们分子中有-OH、-COOH、-CONH2、=C=O、-SO3-、-COO-等活性基团，吸附于界面之后，能改变界面状态，多年来在油田用作增稠剂、降失水剂、絮凝剂、分散剂、降阻剂、阻垢剂、流度控制剂、钻探用乳化泥浆。 世界上几乎2/3的原油都含有水，为使原油中的含水量不超过1％，常加入破乳剂，以破坏稳定的油水型乳液，使油水分离。我国原油含水有的高达30％，原油中不但含水，还含蜡和沥青，因此原油破乳剂应是多效复合剂，能同时起脱水、脱盐、防蜡降枯等作用，这就要求破乳剂不但具有较强的表面活性、合适的HLB （即Hydrophile-Lipophile Balance亲水亲油平衡）值、良好的润湿性，而且还有足够的絮凝能力，高分子表面活性剂就成为破乳剂的主要使用对象，如聚乙二醇醚缩乙醛、阳离子化聚乙烯醇。 1.1.2高分子表面活性剂的溶液性质[11-34] 高分子表面活性剂的溶液性能研究主要集中在胶束的形成、形态、胶束大小、
聚醚高分子表面活性剂的性质（胶束化） PEO－PPO－PEO嵌段共聚物是典型的高分子表面活性剂，与小分子表面活性剂的性质不同，如胶束内核含有大量的水、外界因素对胶束结构有显著影响等: 另一方面PEO－PPO－PEO嵌段共聚物具有温度敏感胶束化、温度敏感增溶以及温度敏感的液晶晶型结构等特点，鉴于对PEO－PPO－PEO嵌段共聚物物理化学性质的研究是扩展其应用领域的关键，许多研究小组从不同的技术，考察PEO－PPO－PEO嵌段共聚物的物理化学性质。 a.理论模型 Linse[1-3]从平均场格子理论基础上对PEO－PPO－PEO三嵌段共聚物在溶液中的胶束化进行了研究，通过实验得到了Pluroni型高分子表面活性剂的CMC、聚集数、水力半径受温度影响的半定量关系，发现分子量的增加或分子中EO／PO比的减小有利于在给定聚合物浓度下胶束化起始温度的降低，也相应地有利于在给定温度下CMC的降低。图1是Linse等人建立的格子理论模型图。 多种模型可以用于模拟表面活性剂在水溶液中的胶束化行为，最著名的是Hurter[4,5]习等使用自洽均匀场晶格理论模拟PEO－PPO－PEO嵌段共聚物在水溶液中的胶束化，均匀场近似限制在二维空间(同心的格子层内)，应用步长加权的随机行走描述非均相体系。聚合物链节和溶剂分子分布在格子内，每条聚合物有多种构造方式，链节作用对自由能的贡献可用Flory－Huggins作用参数表达，在自由能最小的条件下确定每种构造的聚合物链数，大致计算出平衡时链节的密度。自洽均匀场模型PEO－PPO－PEO嵌段共聚物的结果表明:PPO链段组成胶束的内核，胶束的内核中包裹有部分的水，胶束的内核和外核之间以及胶束的外壳和溶剂水之间没有严格的分界，而是扩散的界面。Hurte:进一步模拟了PEO－PPO－PEO嵌段共聚物增溶多环芳香烃，一个多环芳香烃分子占据一个格子，芳香烃的增溶影响PEO－PPO－PEOO嵌段共聚物胶束的结构，降低胶束内核的含水量，自洽均匀场理论模型的胶束结构与实验观察的结果相一致。均匀场理论还能模拟PEO－PPO－PEO嵌段共聚物的三维介观结构，有序无序结构转变以及嵌段共聚物的熔化过程。 较高浓度的PEO－PPO－PEO嵌段共聚物水溶液的温度依赖的凝胶化、PEO一PPO一EPO嵌段共聚物在“油”中形成反相胶束以及PEO－PPO－PEO 嵌段共聚物一水一油三元体系丰富的相结构也是PEO－PPO－PEO嵌段共聚物的重要性质，也引起了许多研究者的兴趣。
高分子化学期末论文高分子表面活性剂的分类、特征及应用 办学单位：化学与生命科学学院 班级：2010级化学（三）班 学生：王路 指导教师：初增泽 提交日期：2013 年 5 月25 日
高分子表面活性剂的分类、特征及应用 摘要：本文介绍了高分子表面活性剂的分类、性质、应用以及对未来的展望。 关键词：高分子表面活性剂；分类；应用 Abstract: this passage introduces the assortments，properties and the use of the high molecular surfactant ,and the outlook for the future Keywords: high molecular surfactant, assortments , use 高分子表面活性剂是相对一般常言的低相对分子质量表面活性剂而言讲的,通常指相对分子质量大于1000且具有表面活性功能的高分子化合物，也有说法认为，高分子表面活性剂是指分子量达到某种程度以上(一般为103～106) 又一定表面活性的物质[1]，虽然，高分子表面活性剂分子量，甚至，高分子物质分子分子量到底多大并没有严格的界限，但总之，高分子表面活性剂相比低分子表面活性剂其分子量要大很多。和低分子表面活性剂一样,高分子表面活性剂由亲水部分和疏水部分组成。高分子表面活性剂具有分散、凝聚、乳化、稳定泡沫、保护胶体、增溶等性质,被广泛用作胶凝剂、减阻剂、增粘剂、絮凝剂、分散剂、乳化剂、破乳剂、增溶剂、保湿剂、抗静电剂、纸张增强剂等[2]。因此高分子表面活性剂近年来发展迅速，目前，已成为表面活性剂的重要发展方向之一。 一高分子表面活性剂的分类 高分子表面活性剂可根据在水中电离后亲水基所带电荷分为阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型四类高分子表面活性剂。如阴离子型的高分子表面活性剂有聚甲基丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠、缩合萘磺酸盐、木质素磺酸盐、缩合烷基苯醚硫酸脂等。阳离子型的高分子表面活性剂有氨基烷基丙烯酸酯共聚物、改型聚乙烯亚胺、含有季胺盐的丙烯酸酰胺共聚物、聚乙烯苯甲基三甲铵盐等。两性离子型的高分子表面活性剂有丙烯酸乙烯基吡啶共聚物、丙烯酸一阳离子丙烯酸酯共聚物、两性聚丙烯酰胺等。非离子型的高分子表面活性剂有羟乙基纤维素、聚丙烯酸胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧乙烯类共聚物等。 高分子表面活性剂按来源分类可分为天然高分子表面活性剂和合成高分子表面活性剂。
第三章表面活性剂 习题部分 一、概念与名词解释 1．表面活性剂： 2．临界胶束浓度(CMC)： 3．HLB值： 4．Krafft point： 5．昙点： 二、判断题(正确的填A，错误的填B) 1．一些无机盐可以使水的表面张力略有增加，一些低级醇可以使水的表面张力略 有降低。( ) 2．如果表面活性剂浓度越低，降低表面张力越显著，则表面活性越强，越容易形成 正吸附。( ) 3．与低分子表面活性剂相比，高分子表面活性剂降低表面张力的能力较小，增溶力、渗透力弱，乳化能力较强。( ) 4．Krafft点是离子表面活性剂的特征值，也是表面活性剂使用温度的下限。( ) 5．极性有机物如尿素、N-甲基乙酰胺、乙二醇等均可升高表面活性剂的临界胶束浓度。( ) 6．根据HLB值的意义，HLB值越大亲水性越强，其增溶效果越好。( ) 7．吐温80做增溶剂时，对药物的增溶不受添加顺序的影响。( ) 8．Pluronic F-68有液态、固态和半固体三种状态，均可作为优良的乳化剂。( ) 9．表面活性剂之所以具有增溶作用，主要由于其具有较高的极性。( ) 10．在CMC以上，随着表面活性剂用量的增加，胶束数量达到饱和。( ) 11．肥皂可与苯扎溴铵合用。( ) 12．阳离子表面活性剂可与含羧基的化合物如羧甲基纤维素、阿拉伯胶等合用。( ) 13．皂土、白陶土、滑石粉等具负电荷的固体可与阳离子表面活性剂合用。( ) 14．明胶、聚乙烯醇、聚乙二醇及聚维酮等水溶性高分子对表面活性剂分子有吸附作用，减少溶液中游离表面活性剂分子数量，临界胶束浓度因此升高。( ) 15．表面活性剂如十二烷基硫酸钠可溶解生物膜脂质增加上皮细胞的通透性。从而改 善吸收。( ) 16．阳离子表面活性剂毒性最大，其次是阴离子表面活性剂，非离子表面活性剂毒 性最小。( ) 17．非离子表面活性剂毒性大小顺序为：聚氧乙烯烷基醚>聚氧乙烯芳基醚>聚氧乙烯脂肪酸酯>吐温类；( ) 18．一些不溶性无机盐如硫酸钡能化学吸附阴离子表面活性剂，使溶液中表面活性剂浓度下降。( ) 19．胶束增溶体系是热力学稳定体系也是热力学平衡体系。( ) 20．聚氧乙烯一聚氧丙烯共聚物在常压下浊点在70~100℃之间。( ) 21．卵磷脂中磷脂酰胆碱含量高时可作为水包油型乳化剂，肌醇磷脂含量高时为 油包水型乳化剂。( ) 22．卵磷脂对热十分敏感，在酸性和碱性条件以及酯酶作用下容易水解，是制备注射用乳剂及脂质微粒制剂的主要辅料。( ) 23．聚山梨酯对热稳定，低浓度时在水中形成胶束，其增溶作用不受溶液pH值影响。( )
精品文档 精品文档 新型高分子表面活性剂-聚乙二醇6000双硬脂酸酯 聚乙二醇6000双硬脂酸脂(以下简称PEG6000DS)，化学结构为：R-CO-(OCH2CH2)。-O-OC-R ．其中R=C17H15，n ＝140～150。它是近几年发展起来的新型高分子非离子表面活性剂，因其用于香波，裕剂等配方，能提高粘度，降低盐量，具有较强的乳化、分散作用及对乳液的稳定作用，同时对头发有一定的调理作用，故在国外普遍受到人们的重视，在国内也巳逐渐被接受。 PEG6000DS 的分子由疏水-亲水-疏水部分组成，它在稀表面活性剂水溶液中形成三元水合网，将表面活性剂胶束围在其中，胶束由球状转变成捧状，从而使粘度增加。 PEG6000DS 的合成主要有两条途径．其-是直接酯化法，即用PEG 6000与硬脂酸直接进行酯化反应． 其二是酯交换法，即硬脂酸甲脂与PEG 6000通过酯交换脱去甲醇． PEG 6000DS 外观为黄白色薄片固体。活性物含量98％～ 100％。一般理化性能见表1。 PEG 6000DS 是酯类非离子表面活性剂，因为酯键的化学特性，故不宜在强酸或强碱条件下使用．一般在pH5～8范围内比较稳定，在高温下也容易破坏酯键，故也不宜长期 在较高温度下使用。 室温下PEG 6000DS 在水和醇中的溶解性较差，但可溶于热的水和醇中．故使用时一般先用15～20倍的大于80℃的水或2倍40℃～50℃的甲醇溶解，然后用水稀释至所需浓度．因为它作为添加剂加入香波或其它配方，一般不超过百分之几，故它的溶解性不是很大的问题． PEG 6000DS 水溶液的粘度随温度不同而不同，温度高时粘度降低． 在香波的基本配方中(AES ，10％；6501；3％，NaCl ：1．0％)， 加入不同浓度的 PEG6000DS ，香波的粘度变化情况见图1． 图中AES ，6501为日本LION 公司产品，PEG6000DS 为广州道明化学公司产品DM-638，粘度用上海天平仪器厂NDJ-1型旋转粘度计．以下同． 由图可以看出，随着PEG6000DS 的浓度增加，香波的粘度增加开始较平缓，后急剧增加。当NaCl 添加量为1.0％时，PED6000DS 加入量在0．8％～1．0％时即可获得满意的香波粘度．PEG6000DS 在香波中的增稠效果十分明显，一般使用量在0％～2％之间．如果香波的基本配方中含有两性表面活性剂，PEG6000DS 同样是非常出色的增粘剂． 图1
1.1 表面活性剂 分子中具有亲水基与疏水基，能富集（吸附）于界面，使界面性质发生显著改变而表现出界面活性的物质称为表面活性剂。 常用的表面活性剂多为分子量为数百的低分子量化合物。随着诸多热点领域，如强化采油（enhanced oil recovery）[1]、药物载体与控制释放、生物模拟、聚合物LB膜、医用高分子材料（抗凝血）以及乳液聚合等的深入研究，对表面活性剂的要求趋于多样化和高性能化。而在众多的新型结构的表面活性剂中，具有表面活性的高分子化合物现已成为人们关注的焦点，对其进行的研究开发如火如荼。 1.2 高分子表面活性剂[1-3] 一般来说，将分子量在数千以上且具有表面活性的物质称为高分子表面活性剂[4-9]。最早使用的高分子表面活性剂有纤维素及其衍生物，以及作为胶体保护剂使用的天然海藻酸钠和各种淀粉。1951年Strauss首次合成了高分子表面活性剂—聚十二烷基4-乙烯吡啶溴化物，并将其命名为聚皂（ploysoap）；随后1954年美国Wyandotte公司报道了非离子型高分子表面活性剂聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物的合成，并将其进行了工业化生产（商品名为Pluronics），其中分子量为8.1×103的Pluronic104在重量百分比浓度为0.1％时可使溶液的表面张力降至33.1Mn·m-1。与低分子表面活性剂相比，高分子表面活性剂具有以下特点[5]： 1) 具有较高的分子量，渗透能力差，可形成单分子胶束或多分子胶束； 2) 溶液粘度高，成膜性好； 3) 具有很好的分散、乳化、增稠、稳定以及絮凝等性能，起泡性差，常作消泡剂； 4) 大多数高分子表面活性剂是低毒或无毒的，具有环境友好性； 5) 降低表面张力和界面张力的能力较弱，且表面活性随分子量的升高急剧下降，当疏水基上引入氟烷基或硅烷基时其降低表面张力的能力显著增强。 在众多的高分子表面活性剂中，水溶性高分子表面活性剂由于具有水溶性近年来发展十分迅速。 1.3 水溶性高分子表面活性剂[10-13] 水溶性高分子表面活性剂可以溶于水，具有极强的亲水性。一般水溶性高分子表面活性剂都含有很强的亲水基，可以分子状态分散于水中；但当介质极性降低或分子中疏水基团变长时，则会形成胶束。
1.1 高分子表面活性剂的发展[1-9] 高分子表面活性剂是相对低分子表面活性剂而言，相对分子质量至少上千并具有表面活性的高分子。最早使用的高分子表面活性剂是作为胶体保护剂和助剂使用的天然海藻酸钠或各种淀粉、纤维素及其衍生物等天然水溶性高分子，它们虽然具有一定的乳化和分散能力，但由于这类高分子具有较多的亲水性基团，故其表面活性较低。1951年，施特劳斯(Strass)把结合有表面活性官能团的聚1-十二烷基-4-乙烯吡啶溴化物命名为聚皂，从而出现了合成高分子表面活性剂。1954年，美国Wyandotte公司报道了合成聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物这种非离子高分子表面活性剂，以后各种具有高性能的合成高分子表面活性剂相继开发，广泛使用于各种领域。 和低分子表面活性剂相比，高分子表面活性剂具有溶液粘度高，成膜性好的优点，是一类在石油开采和涂料工业中有着巨大使用前景的聚合物材料，在仿生膜中亦有着广泛的使用，目前已成为化学、化工、石油、材料及生命科学等相互交叉研究的对象。 1.2 高分子表面活性剂的种类 高分子表面活性剂按来源划分，可分为天然高分子表面活性剂、天然改性高分子表面活性剂及合成高分子表面活性剂。按离子类型划分，可分为阴离子型、阳离子型、两性型和非离子型四大类[10]。 1.2.1 阴离子型高分子表面活性剂 阴离子型高分子表面活性剂包括羧酸型、磺酸型、硫酸酯型和磷酸酯型。如：聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素羧基改性聚丙烯酰胺高分子表面活性剂就属于羧酸型。缩合萘基苯磺酸盐、木质素磺酸盐、聚苯乙烯磺酸盐高分子表面活性剂就属于磺酸型。谢亚杰对聚羧酸型表面活性剂苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物磺酸钾单磺酸盐进行了合成和粘度性能研究，研究表明：该高分子表面活性剂溶液满足非牛顿流体力学特征。曹亚、李惠林采用超声波技术合成羧甲基纤维素(CMC)和大单体的表面活性共聚物，结果证明单体为十二烷基醇聚氧乙烯醚丙烯酸酯(AR12EO n，n为氧乙烯链节数，n=7，9，20)。CMC和AR12EO n的混合水溶液在超声波辐照下通过CMC分子断链产生大分子自由基引发AR12EO n的聚合反应合成了CMC型高分子表面活性剂。马希晨、曹亚峰等摘论述了以四氟乙烯为单体，通过氧化氟化聚合反应合成阴离子型氟烃高分子表面活性剂的化学反应过程。该产品具有突出的高表面活性、高耐热稳定性高化学惰性，及既憎油又憎水的性能，称为“三高”、“二曾”特性。
一、表面活性剂的结构对其特性有何影响？ 表面活性剂分子一般是由非极性的亲油基和极性的亲水基两部分组成。具有既亲水又亲油的两亲性质。正是由于这种特征结构才使表面活性剂具有独特的性能，即界面定向吸附性；表面活性剂在气/液、液/液、液/固界面排列情况和分子中亲油基与亲水基的性质、数目及位置有关。表面活性剂的性能取决于其亲水基和亲油基的构成，但亲水基在种类和结构上的改变远较亲油基的改变对表面活性剂性能的影响大。 亲水基在表面活性剂分子中的位置对其性能的影响： 亲水基在表面活性剂分子中间比在端位时表面活性剂的润湿性、渗透性好；在端位比中间时表面活性剂的分散性、去污性好。 亲油基的结构对表面活性剂性能的影响： 长链和直链的烷烃使表面活性剂的去污力、分散性提高；短链特别是带支链的烷烃使表面活性剂润湿性、渗透性增强。 二、举例说明一种磺酸盐型阴离子表面活性剂从实验室合成到工业生产要考虑哪些因素? 对于磺酸盐型阴离子表面活性剂的合成，实验室合成与工业生产最大的区别是质与量，实验室合成时质量传递和热量传递相对容易进行，工业生产量放大后质量传递和热量传递相对困难些，因此我们必须重点考虑以下因素：（以烷基苯的磺化为例） 1、磺化剂的选择：烷基苯的磺化可选择的磺化剂有：浓硫酸、发烟硫酸、三氧化硫，根据工业实践和磺化剂性能的比较，要因地制宜的加以选择。比如我们选择三氧化硫。三氧化硫磺化得到的单体含盐量低，可用于多种产品的配制（如用于配制液体洗涤剂、乳化剂、纺织助剂等）；又能以化学计量与烷基苯反应，无废酸生成，节约烧碱，降低成本，三氧化硫来源丰富等优点。 2、一旦磺化剂确定后，就要重点选择磺化工艺及设备，这是我们生产是否成功的关键，根据投资大小确定生产规模，一般采取连续生产工艺。 3、三氧化硫磺化的特点：反应属气液非均相反应，主要发生在液体表面或内部。在大多数情况下．扩散速度是主要控制因素；反应为强放热瞬时反应，大部分反应热是在反应的初始阶段放出。因此如何控制反应速度，迅速移走反应热成为生产的关键。在反应过程中副反应极易发生，反应系统黏度急剧增加，烷基苯在50℃时其黏度为1mpa·s，而三氧化硫磺化产物的黏度为1.2Pa·s，因此带来物料间传质和传热的困难，使之产生局部过热和过磺化。根据三氧化硫磺化的这些特性，我们应该选择膜式反应器，解决反应中的传质传热问题。 3、为了确保产品质量，磺化后产品的中和采用先进的连续中和工艺。 4、生产过程中和生产后的三废处理。 三、何为乙氧基化反应？由此可得到哪些表面活性剂．它们在性能上的相同之处是什么? 1.是乙氧基化反应是指由含活性氢的化合物如脂肪醇、烷基酚、脂肪胺或烷醇酰胺等与环氧乙烷(EO)进行加成反应，在羟基或氨基上引入聚环氧乙烷醚基链。乙氧基化反应如下：
高分子表面活性剂综述 XXX （XXX大学 XXX系，XXX XXX XXX） 摘要：概述了高分子表面活性剂的分类、性质、合成方法及应用，分析了其应用前景，旨在通过对高分子表面活性剂的综述，为高分子表面活性剂的应用起到引导作用。 关键词：高分子表面活性剂；综述；应用 Review of Polymeric Surfactants XXX (XXX) Abstract: The classification, properties, synthesis methods and applications of polymeric surfactants are overviewed with the analysis of the prospects for its application, intending to play a guiding role for the application of polymeric surfactants through a review of polymeric surfactants. Keywords: Polymeric Surfactants ;Review ;Application 高分子表面活性剂通常指相对分子质量大于1000且具有表面活性的高分子化合物。它像低分子表面活性剂一样，由亲水部分和疏水部分组成。高分子表面活性剂具有分散、凝聚、乳化、稳泡、增溶等性质，广泛用作增黏剂、絮凝剂、分散剂、乳化剂、增溶剂、保湿剂、抗静电剂、纸张增强剂等。因此，高分子表面活性剂近年来发展迅速，目前已成为表面活性剂的重要发展方向之一。 1 分类 高分子表面活性剂按在水中电离后亲水基所带电荷分类可分为阴离子型、阳离子型、两性型和非离子型四类高分子表面活性剂。如阴离子型的有缩合萘磺酸盐、木质素磺酸盐、缩合烷基苯醚硫酸酯等。阳离子型的有氨基烷基丙烯酸酯共聚物、改型聚乙烯亚胺、聚乙烯苯甲基三甲铵盐等。两性型的有丙烯酸乙烯基吡啶共聚物、丙烯酸一阳离子丙烯酸酯共聚物、两性聚丙烯酰胺等。非离子型的有羟乙基纤维素、聚丙烯酰胺、聚氧乙烯类共聚物等。 高分子表面活性剂按来源分类可分为天然高分子表面活性剂和合成高分子
第二章表面活性剂化学 说到表面活性剂大家其实并不陌生，我们所用的肥皂就是较早的表面活性剂，后来在20世纪30年代随着石油工业的发展，表面活性剂迅速发展，品种和产量不断增多，用途也不断推广。到1995年，我国年产量就达到900万吨，品种达1万种以上。其应用也已经渗透到几乎所有技术经济部门，包括石油、纺织、食品、农业、环境、新型材料，日用化学品等，加上用量很少，就能发挥显著的效果，素有“工业味精”之美称。 本章的思路：分子结构――性质――用途总体－具体 2.1表面活性剂基本概念 一、表面与表面张力 生活中很多现象都跟表面张力有关：荷叶上的水珠，毛细管的虹吸，量筒的凹液面。 表面：凝聚体与气体之间的接触面一般称为表面。 表面张力：引起液体表面自动收缩的力叫表面张力。 或是指一种使表面分子具有向内运动的趋势，并使表面自动收缩至最小面积的力。 为什么会有表面张力？是因为表面上的分子所处的状态与体相内部的分子所处的状态不同。液体内部，每个分子所受的作用力是对称的，合力为零，如A，而处在界面的B因液体内部对它的吸引力大，气体分子对它的吸引力小，，所受力不对称，合力指向液体内部并垂直与液体表面，所以表面上的分子有向内部迁移的趋势。此合力即表面张力或称比表面能或比表面自由能，单位为牛顿/米（N/m）或(J/m2)。 2 二、表面活性剂的定义
不同物质的水溶液表面张力不同，同一溶液不同浓度表面张力也不同。下面是各类物质水溶液的表面张力与浓度的关系。 1非表面活性物质：无机盐、不挥发酸碱 2表面活性物质：短链脂肪酸、醇、醛 3表面活性剂：明显降低水的表面张力的两亲性质的有机化合物 狭义定义：少量使用就能使体系表面张力大幅度下降的物质就是表面活性剂。1930年Freundlich提出。 广义定义：少量使用即可使表面或界面性质发生显著变化的物质叫做表面活性剂。 三、表面活性剂的结构和分类 双亲结构：极性的亲水基团和非极性的亲油基团。极性端称为头基，非极性端称为尾基。 一般结构示意图像个小蝌蚪的形状。 正因为表面活性物具有两亲性结构，极性端极力进入水相，而非极性端受到水的排斥，有逃出水相的趋势，于是它被排向水面，在水面上浓集，将憎水部分伸向空气。微观上看，表面层表面活性物分子所受的向内的拉力比水分子的要小些，即表现出表面活性物质溶液的表面张力低于水的表面张力。 亲油基：直链或支链烷基、烷基苯基、芳香衍生物、聚氧乙烯基、长链全氟烷基、低分子量全氟聚氧丙烯基、硅氧乙烯基。 亲水基：－COOH，－OH，－NH 2，－OSO 3 表面活性剂分子的性质差异来源于亲油基部分烷基大小、形状和亲水基种类。 例如：C 6H 5 C 12 H 24 SO 3 Na,是阴离子表面活性剂，亲油基是C 6 H 5 C 12 H 24 －，亲水基是－SO 3 四、表面活性剂的分类 1按其溶于水所显示的化学特征分： 阴离子表面活性剂：在水中离解，其活性部分为阴离子，如羧酸盐肥皂； 阳离子表面活性剂：在水中离解，其活性部分为阴离子，如季铵盐； 两性表面活性剂：其亲水基是由带有正电荷和负电荷的两部分有机地结合起来而构成的，如甜菜碱型和氨基酸型。 非离子表面活性剂：在水中不会离解成离子，但同样具有亲水基和亲油基。如平平加