時(shí)間最久的便是陰離子表面活性劑。在十八世紀(jì)興起的制皂業(yè)所加工而成的肥皂即為陰離子表層活性劑,肥皂屬于高級(jí)脂肪酸鹽。除此之外,有代表性表層活性劑還有磺酸鹽、硫酸硫酸酯鹽、脂肪酰-肽縮合物等。具體內(nèi)容請(qǐng)看
海安石油小編是怎么說(shuō)的吧!
陰離子表面活性劑在低溫下較難溶解,隨溫度升高溶解度加大,溶解度達(dá)到極限時(shí)會(huì)析出表面活性劑的水合物。但是,水溶液加熱至一定溫度時(shí),表面活性劑分子發(fā)生締合,溶解度會(huì)急劇增大。
陰離子表面活性劑親水基團(tuán)的種類有限,而疏水基團(tuán)可以由多種結(jié)構(gòu)構(gòu)成,故種類很多。陰離子表面活性劑一般具有良好的滲透、潤(rùn)濕、乳化、分散、增溶、起泡、抗靜電和潤(rùn)滑等性能,用作洗滌劑有良好的去污能力。
1.1 高級(jí)脂肪酸鹽
肥皂即屬高級(jí)脂肪酸鹽,其化學(xué)式為RCOOM。這里R為烴基,可以是飽和的,也可以是不飽和的,其碳數(shù)在5~22之間。M為金屬原子,一般為鈉,也可以是鉀或銨。
肥皂為典型的陰離子表面活性劑,它是以油脂與堿的水溶液加熱起皂化反應(yīng)制得的。此外,也可先將油脂水解,分離出脂肪酸,然后再用堿中和制取。
所使用的油脂,可以是動(dòng)物油脂如牛油,也可以是植物油脂如椰子油、棕櫚油、米糠油、大豆油、花生油、硬化油等。皂化所使用的堿可以是氫氧化鈉、氫氧化鉀或氨水。用氫氧化鈉皂化油脂得到的肥皂稱為鈉皂,而用氫氧化鉀或氨水皂化油脂得到的肥皂分別叫做鉀皂和銨皂。洗滌用肥皂一般為鈉皂,化妝用肥皂為鉀皂和銨皂,鈉皂質(zhì)地較鉀皂硬,銨皂最軟。此外肥皂的性質(zhì)還與脂肪酸部分的烴基組成有關(guān),脂肪酸的碳鏈越長(zhǎng),飽和度越大,凝固點(diǎn)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種肥皂中,硬脂酸皂最硬,月桂酸皂次之,油酸皂最軟。硬脂酸鈉為具有脂肪氣味的白色粉末,疏水性強(qiáng),難溶于冷水,易溶于熱水和熱乙醇中,在低溫下去污力差,主要用作化妝品乳化劑。硬脂酸的鉀鹽和銨鹽也用于此目的。油酸鈉由于分子中有雙鍵,所以分子的極性大,親水性好,易溶于水,去污力也較好。月桂酸鉀是淡黃色漿狀物,易溶于水,起泡力大,主要用于液體皂和香波生產(chǎn),也常用作乳化劑。除簡(jiǎn)單的脂肪酸皂外,也可用多羧酸制造具有某些特殊作用的肥皂,這種多羧酸皂在膠片生產(chǎn)中用作潤(rùn)濕劑。用三乙醇胺與油酸制成的油酸三乙醇胺皂為淡黃色漿狀物,溶于水,易氧、化變質(zhì),常用作乳化劑。揮發(fā)性胺的脂肪酸鹽主要用于上光劑,銨鹽水解生成的游離胺揮發(fā)后,表面涂層中留下疏水物質(zhì),可提高表面的抗水性能。松香酸與純堿溶液中和形成的松香皂易溶于水,有較好的抗硬水能力和潤(rùn)濕能力,主要用于洗滌肥皂生產(chǎn)中。
1.2 磺酸鹽
磺酸鹽型表面活性劑的化學(xué)式為R-SO3Na,式中R碳數(shù)在8~20之間。這類表面活性劑易溶于水,在酸性溶液中也不發(fā)生水解,有良好的發(fā)泡能力,用于生產(chǎn)洗滌劑,產(chǎn)品去污能力好。
(1)烷基苯磺酸鹽烷基苯磺酸鹽是有代表性的陰離子系表面活性劑。按烷基的結(jié)構(gòu)可將其分為支鏈烷基苯磺酸鹽和直鏈烷基苯磺酸鹽。支鏈的為硬性型,直鏈的為軟性型,一般將硬性型的稱為硬性ABS,或略稱ABS;軟性型的稱為軟性ABS,或略稱LAS。烷基苯磺酸鹽在硬水中不與鈣、鎂離子形成沉淀,既耐酸又耐堿,有良好的去污力、滲透力、潤(rùn)濕力和起泡力。工業(yè)上用的烷基苯磺酸鹽表面活性劑主要是十二烷基苯磺酸鹽,如鈉鹽、銨鹽。烷基苯磺酸鹽的制法包括烷基化、磺化、中和等過(guò)程。烷基化是以氟化氫或氯化鋁為催化劑,將苯與碳原子數(shù)為12個(gè)左右的烯烴或氯代烷烴進(jìn)行反應(yīng)制成烷基苯的過(guò)程;磺化是將烷基苯與濃硫酸、發(fā)煙硫酸或三氧化硫進(jìn)行反應(yīng)生成烷基苯磺酸的過(guò)程;中和一般是用20%氫氧化鈉對(duì)烷基苯磺酸進(jìn)行中和反應(yīng)的過(guò)程,根據(jù)需要還要用次氯酸鈉對(duì)中和產(chǎn)物進(jìn)行脫色。
十二烷基苯磺酸鈉為白色粉末,易溶于水,有良好的洗滌去污能力和發(fā)泡性能。大量用于洗衣粉和家用洗凈劑中,也可適量配入香波和泡沫浴等;在纖維工業(yè)中可用作煮練劑、洗手劑、染色助劑;在金屬電鍍過(guò)程中用作金屬脫脂劑;在造紙工業(yè)中用作樹(shù)脂分散劑、毛氈洗滌劑、脫墨劑;在農(nóng)藥生產(chǎn)中用作乳化劑、顆粒劑和可濕性粉末劑用的分散劑;在皮革工業(yè)上用作滲透脫脂劑;在肥料工業(yè)中用作防結(jié)塊劑;在水泥工業(yè)中用作加氣劑等諸多方面或單獨(dú)使用,或作為配合成分使用。ABS和LAS在去污方面幾乎沒(méi)有什么不同,但前者生物降解性明顯低于后者。
(2)烷基磺酸鹽烷基磺酸鹽與烷基苯磺酸鹽相比,耐硬水穩(wěn)定性和生物降解性均好些,洗滌去污能力大致相同。早期,烷基磺酸的工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)是在德國(guó)首先實(shí)現(xiàn)的,在特殊反應(yīng)器中于紫外線照射下烷烴經(jīng)氯磺化反應(yīng)制得,現(xiàn)在主要采用磺氧化方法制取。正烷烴在紫外線照射下與二氧化硫和氧反應(yīng),但在生成烷基磺酸鈉的同時(shí),二氧化硫、氧與水反應(yīng)生成硫酸。然后以苛性鈉中和,產(chǎn)物為膏狀體。本法由于不使用氯氣,副產(chǎn)物少,可以簡(jiǎn)化提純工藝,降低成本。
琥珀酸酯磺酸鈉也屬該類表面活性劑,烴基中碳數(shù)為4~8。其代表物為二辛基琥珀酸酯磺酸鈉,它是白色軟蠟狀物,易溶于水和乙醇,在硬水中穩(wěn)定,洗滌和發(fā)泡性能好,無(wú)毒性,對(duì)皮膚刺激性小,有良好的潤(rùn)濕性能,多用于香波、泡沫浴和牙膏生產(chǎn)中。
(3)a-烯烴磺酸鹽a-烯烴磺酸鹽簡(jiǎn)稱AOS,為鏈烯基磺酸鹽和羥基烷基磺酸鹽的混合物。其制法是以三氧化硫等作磺化劑,對(duì)“α-烯烴進(jìn)行磺化,然后將含有磺內(nèi)酯的反應(yīng)混合物用苛性鈉進(jìn)行中和、水解。
AOS的碳鏈中碳數(shù)為15~18時(shí),該表面活性劑具有優(yōu)異的去污力、起泡力和滲透力,其中以C16的AOS在硬水中去污力最好。起泡力最高。
AOS較烷基苯磺酸鹽的生物降解性好,對(duì)皮膚的刺激性低、毒性小,用作洗滌劑可使織物有良好的手感,此外還能防止粉狀洗滌劑結(jié)塊。AOS廣泛用作粉狀合成洗滌劑、廚房用洗滌劑和香波等的原料,現(xiàn)在也用作工業(yè)用合成洗滌劑的原料。
(4)脂肪酸乙酯磺酸鹽脂肪酸乙酯磺酸鈉由環(huán)氧乙烷與亞硫酸氫鈉反應(yīng)生成烴乙基磺酸鈉,經(jīng)干燥后再與脂肪酸酯化其烴基即得。脂肪酸乙酯磺酸鈉對(duì)皮膚刺激性很小、性溫和,主要用于合成香皂及香波生產(chǎn)中。
(5)仲醇聚氧乙烯醚琥珀酸酯磺酸鹽 仲醇聚氧乙烯醚琥珀酸酯磺酸鹽是陰離子表面活性劑的新品種。l985年由原輕工業(yè)部研制成功,l987年獲原輕工業(yè)部技術(shù)進(jìn)步三等獎(jiǎng)。該產(chǎn)品為淺黃色黏稠液體,具有表面張力低、去污力高、泡沫觸感柔嫩、抗硬水性強(qiáng)的性能。此外,性溫和,對(duì)眼睛、皮膚的刺激性極低,因此,適合用作香波、嬰兒用洗滌劑、泡沫浴和絲、毛洗滌等家用洗滌劑的原料,也可作為工業(yè)用特殊的乳化劑。
此外,雙-2-乙基己醇琥珀酸酯磺酸鈉也具有與其相似的結(jié)構(gòu)。乙基己醇琥珀酸酯磺酸鈉具有極佳的滲透力,除用作滲透劑外,也部分用作乳化劑。
(6)石油磺酸鹽 石油磺酸鹽是各種磺酸鹽的混合物,主要成分為烷基苯磺酸鹽和烷基萘磺酸鹽,其次為脂肪烴的磺酸鹽、環(huán)烴的磺酸鹽及其氧化物等。石油磺酸鹽大都為油溶性,常用于切削油,在農(nóng)藥中用作乳化劑,在礦物浮選中用作泡沫劑,在燃料油中用作分散劑,高分子量的用作金屬防銹油中的防蝕劑。大量的石油磺酸鈉用于石油開(kāi)采,特別是3次采油提高采收率。
(7)N,N-油酰甲基牛磺酸鈉 N,N-油酰甲基牛磺酸鈉是化學(xué)名稱,我國(guó)的商品名稱為209洗滌劑,國(guó)外商品名為伊蓋明T(Lgepon T)。209洗滌劑既有一般陰離子合成洗滌劑的特性,又有天然油脂肥皂的特征。它是由N-甲基牛磺酸鈉與油酰氯反應(yīng)制得的。
N,N-油酰甲基牛磺酸鈉為液狀或漿狀體,.也可噴霧干燥成為奶白色粉末狀物,在紡織工業(yè)中用作染料助劑、洗絨劑、精練劑等。
(8)丁基萘磺酸鈉 丁基萘磺酸鈉俗稱拉開(kāi)粉,它屬于烷基芳基磺酸鹽的一種,具有良好的潤(rùn)濕力、乳化力和分散力。拉開(kāi)粉Bx是較常用的一種拉開(kāi)粉,主要成分為l,2-二丁基萘-6-磺酸鈉(有文獻(xiàn)報(bào)道是l,4-二丁基萘-6-磺酸鈉),為米白色或微黃色粉末,易溶于水,耐酸、堿和硬水。在紡織、印染、皮革、造紙工業(yè)以及農(nóng)藥中用作潤(rùn)濕劑,在涂料和油墨等工業(yè)中用作分散劑,在合成橡膠工業(yè)中用作乳化劑。拉開(kāi)粉Bx由丁醇、萘與發(fā)煙硫酸作用后用苛性鈉中和制得。.
(9)脂肪酰胺磺酸鈉 脂肪酰胺磺酸鈉代表產(chǎn)品為L(zhǎng)issapo1LS(國(guó)外產(chǎn)品商品名),國(guó)內(nèi)稱為凈洗劑LS。凈洗劑LS的制法是將對(duì)氨基苯甲醚進(jìn)行磺化,再與油酰氯進(jìn)行縮合,最后以苛性鈉中和。
凈洗劑LS具有良好的洗滌力、乳化力、滲透力、起泡力,也具有很好的勻染、柔軟性能,對(duì)鈣皂分散力強(qiáng),耐酸、耐堿、耐硬水、耐電解質(zhì)和耐熱等性能均好,但耐氧化劑性能較差。在印染工業(yè)中,凈洗劑LS用作毛織物的凈洗劑,織物經(jīng)其洗后手感柔欽;也用作棉織物印花后的凈洗劑、還原染料和酸性染料的勻染劑。
1.3 硫酸酯鹽
硫酸酯鹽表面活性劑的化學(xué)通式為ROS03M,式中M為Na、K、N(CH2CH2OH)3,碳鏈中碳數(shù)為8~18。硫酸酯鹽表面活性劑具有良好的發(fā)泡力和去污力,耐硬水性能好,其水溶液呈中性或微堿性,主要用于洗滌劑中。
(1)脂肪醇硫酸酯鹽 脂肪醇硫酸酯鹽簡(jiǎn)稱AS,與肥皂比較,脂肪醇硫酸酯鹽溶解性大,即使在高濃度水溶液中也不會(huì)形成像肥皂那樣的凝膠,而保持液體狀態(tài)。水溶液呈中性,耐硬水,在堿性至弱酸性條件下不水解,性能穩(wěn)定。脂肪醇硫酸酯鹽的制法是將脂肪醇經(jīng)硫酸化后用堿中和。在工業(yè)生產(chǎn)中難以使脂肪醇l00%硫酸化,制得的硫酸化物一般為80%~90%,所以脂肪醇硫酸酯鹽常含有未反應(yīng)的脂肪醇,還含有副產(chǎn)物十水合硫酸鈉。如以三氧化硫或氯磺酸作硫酸化劑,產(chǎn)物中幾乎不含副產(chǎn)物。
最有代表性的脂肪醇硫酸酯鹽是十二烷基硫酸鈉,或稱月桂醇硫酸酯鈉,為白色粉末,有特征氣味,易溶于水。可用作家庭洗滌劑、化妝品和藥物的乳化劑、起泡劑。其銨鹽和三乙醇胺鹽可用于清潔劑和起泡劑,香波中含有羥基和不飽和雙鍵的脂肪酸或其酯類經(jīng)硫酸化后同樣可制得硫酸酯鹽。這種硫酸酯鹽與高級(jí)醇酸酯鹽有很大的不同,這是因?yàn)槠溆H水的硫酸基靠近分子中間,故其洗滌力較差。
此外,也可用烯烴為原料進(jìn)行硫酸化來(lái)制備仲醇硫酸酯鹽。這種產(chǎn)品極易溶于水,可得到濃溶液,有良好的起泡力,主要用于液體洗滌劑的生產(chǎn)。
磺化蓖麻油是蓖麻油經(jīng)硫酸化的產(chǎn)物,屬脂肪醇硫酸酯鹽。磺化蓖麻油最早是作土耳其紅的染色助劑使用的,故又稱土耳其紅油。
磺化蓖麻油的原料是蓖麻油,將蓖麻油與濃硫酸在低溫下進(jìn)行反應(yīng),反應(yīng)后用水或食鹽、芒硝等濃溶液洗滌除去多余的硫酸,分離后用堿中和即得磺化蓖麻油。
在制造磺化蓖麻油時(shí),由于伴隨發(fā)生各種副反應(yīng),所以產(chǎn)物的組成極為復(fù)雜,通常在磺化蓖麻油中含有未反應(yīng)的蓖麻油、蓖麻油脂肪酸鹽、蓖麻油脂肪酸硫酸酯鹽、二羥基硬脂酸鹽、二羥基硬脂酸硫酸酯鹽、雙蓖麻酸鹽、多聚蓖麻酸鹽、多聚蓖麻酸硫酸酯鹽和內(nèi)酯等。
磺化蓖麻油溶解度大,較一般肥皂的耐硬水性和耐酸性好,潤(rùn)濕力和滲透力也好,乳化力也高,但去污力較肥皂差。
在紡織工業(yè)中,磺化蓖麻油用作織布油劑、·纖維整理劑、柔軟劑、潤(rùn)滑劑、潤(rùn)濕劑、染色助劑等;在皮革工業(yè)中用作光亮劑、柔軟劑等;在農(nóng)藥、金屬工業(yè)中用作乳化劑等。
(2)脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉簡(jiǎn)稱AES,在結(jié)構(gòu)上與脂肪醇硫酸酯鹽相似,起泡力好,但潤(rùn)濕力差。它是由脂肪醇和環(huán)氧乙烷起加成反應(yīng)后經(jīng)硫酸化,再用堿中和制得的。脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉由于在分子中接有聚乙二醇鏈,所以其溶解性和起泡力均有提高,性能也較溫和,并具有良好的增溶性。在化妝品工業(yè)中,用于香波和洗凈劑生產(chǎn);在洗滌劑工業(yè)中,用于生產(chǎn)廚房洗滌劑。
(3)脂肪胺聚氧乙烯硫酸鈉脂肪胺聚氧乙烯硫酸鈉的代表產(chǎn)品為L(zhǎng)ipoto1 SK。Lipoto1 SK具有良好的去污力,適合作絲綢、錦綸織物印染后的凈洗劑。
(4)3-酰基甘油-l,2-二硫酸酯鹽
3-酰基甘油-l,2-二硫酸酯鈉是用單月桂酸甘油酯或單硬脂酸甘油酯與三氧化硫作用,再用堿中和制得。
該表面活性劑吸水性較強(qiáng),不適合用于顆粒狀洗滌品的生產(chǎn),主要用于生產(chǎn)輕垢液體洗滌劑。
1.4 脂肪酸酰氯與蛋白質(zhì)水解物縮合物
脂肪酸酰氯與氨基酸鈉進(jìn)行縮合反應(yīng)可獲得性能溫和、洗滌力和起泡力均好的陰離子表面活性劑,如油酰氨基酸鈉、月桂酰肌氨酸鈉和N-油酰甘氨酰甘氨酸鈉等。
(1)油酰氨基酸鈉 油酰氨基酸鈉國(guó)外商品名稱為L(zhǎng)amepon A,國(guó)內(nèi)稱為雷米邦A(yù),也叫613洗滌劑。工業(yè)生產(chǎn)方法是將未著色的鉻鞣皮屑、蠶蛹或蛋白質(zhì)含量較多的物料水解為氨基酸,再經(jīng)去鈣、濃縮氨基酸,與油酰氯進(jìn)行縮合而得。雷米邦A(yù)具有較好的去污力,耐硬水和堿,在強(qiáng)酸中發(fā)生分解。在毛紡、絲綢、合成纖維、印染工業(yè)中用作洗滌劑、乳化劑、擴(kuò)散劑;在棉紡工業(yè)中用于縮絨、煮練、上漿、退漿、習(xí)染工序;在皮革工業(yè)中用作脫脂劑;在金屬加工工業(yè)中用作金屬表面去油劑。用于洗滌蛋白質(zhì)纖維織物,洗后柔軟、有光澤、有彈性。由于雷米邦A(yù)性溫和,對(duì)皮呋無(wú)刺激,所以也適用于生產(chǎn)皮膚清潔劑和護(hù)膚香脂。此外,還可胃作鈣皂分散劑。
(2)月桂酰肌氨酸鈉 月桂酰肌氨酸鈉由月桂酰氯和肌氨酸鈉縮合而得。月桂酰肌氨酸鈉為白色粉末,溶于水,能產(chǎn)生大量泡沫,有阻止發(fā)酵的能力,可用于牙膏生產(chǎn)。
(3)N-油酰甘氨酰甘氨酸鈉是以油酰氯和N-甘氨酰甘氨酸縮合而成,油酰甘氨酰甘氨酸鈉性溫和,具有良好的去污力,主要用于香波生產(chǎn)中。
1.5 磷酸酯鹽
磷酸酯為陰離子表面活性劑,分子中有磷酸酯鍵。磷酸是三元酸,所以有單酯、雙酯和三酯三種類型。三酯是非離子表面活性劑,但由于制造方法上的原因,制得的三酯是含有單酯和雙酯的混合物,所以,一般將其歸屬于陰離子表面活性劑。磷酸酯型陰離子表面活性劑的性質(zhì)隨脂肪醇的種類,單酯、雙酯和三酯所占的比率以及鹽的種類不同而變化。與脂肪醇硫酸酯鹽比較,磷酸酯鹽耐熱、耐酸性能良好,對(duì)皮膚也較溫和,刺激性小。
磷酸酯鹽的制法是將脂肪醇與磷酸化劑進(jìn)行反應(yīng),然后用堿中和而制得。磷酸化劑除聚磷酸外還有五氧化二磷和磷酰氯。用五氧化二磷作磷酸化劑可制得單酯和雙酯的混合物。用磷酰氯作磷酸化劑時(shí)可制得單酯、雙酯和三酯的混合物,調(diào)節(jié)醇和磷酰氯的比率,可制得高純度的三酯。若以脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚代替脂肪醇時(shí),制得相應(yīng)的三酯非離子表面活性劑,主要用在不希望有陰離子的特殊用途上。
磷酸酯鹽表面活性劑一般較少單獨(dú)使用,大多數(shù)是作為各種用途的配合成分使用。由于磷酸酯鹽對(duì)硬表面有極好的洗凈性能,故可用于金屬洗凈和電鍍;又由于它易溶于有機(jī)溶劑,故還可與溶劑配合用作干洗洗滌劑;還可用作乳化劑、增溶劑、抗靜電劑和抗蝕劑,以及合成樹(shù)脂、涂料等的顏料分散劑等。