海南大学化学工程与技术学院 精细化学品工艺学课程 教 案 (32学时) 课程编号：Z04279,B04148 教师姓名：刘钟馨，韩秀萍 适用专业：化学工程与工艺，应用化学 开课时间：2018-2019第-学期，2019-2020第 学期
海南大学化学工程与技术学院 精细化学品工艺学 课程 （32 学时） 课程编号：Z04279，B04148 教师姓名：刘钟馨，韩秀萍 适用专业：化学工程与工艺，应用化学 开课时间：2018-2019 第一学期，2019-2020 第一 学期
第一章绪论 课时2 节 掌握精细化学品的概念、分类、特点等： 教学 了解精细化工的形成过程和发展现状： 了解精细化工产品的研制与开发过程。 的 掌握精细化学品的概念、分类、特点等 重 盒 理解精细化工产品的研制与开发过程。 学 相关素材（参考资料、指导学生阅读材料等）： 1.闫鹏飞，郝文辉，高婷编《精细化学品化学》，化学工业出版社，2004年7月.北京 2.李和平葛虹主编《精细化工工艺学》科学出版补(2002)北京 3.赵德丰，程侣柏，姚蒙正编《精细化学品合成化学与应用》化学工业出版社(2001 北京 4.htp:www.finechem.com.cn中国精细化工网
章 第一章 绪论 课时 2 节 教 学 目 的 掌握精细化学品的概念、分类、特点等； 了解精细化工的形成过程和发展现状； 了解精细化工产品的研制与开发过程。 教 学 重 点 掌握精细化学品的概念、分类、特点等； 教 学 难 点 理解精细化工产品的研制与开发过程。 相关素材（参考资料、指导学生阅读材料等）： 1. 闫鹏飞,郝文辉，高婷编 《精细化学品化学》,化学工业出版社,2004 年 7 月.北京 2. 李和平, 葛虹主编 《精细化工工艺学》 科学出版社（2002）北京 3. 赵德丰，程侣柏，姚蒙正编 《精细化学品合成化学与应用》化学工业出版社（2001） 北京 4. http://www.finechem.com.cn 中国精细化工网
教师授课思路、设问及讲解要点 、引言 大家印象中的化工厂是什么样子的？化工厂生产的产品是什么样子的？这些 产品又做什么用了？最后会消耗到哪里去？我们前面学过了四大化学，这些基础理 论知识要如何运用呢？请大家在学习这门课的过程中好好思考这些问题，并在学习 的过程中找到自己的答案。 二、教学内容正文（含讲课内容、提问设计、课堂练习等） 第一节精细化学品与精细化工 1. 精细化学品的概念 凡能增进或赋予一种（类）产品以特定功能或本身拥有特定功能的小批量、高 纯度化学品称为精细化学品或精细化工产品或专用化学品。 通用化学品指从廉康价、易得的天然资源（如煤、石油、天然气和农副产品）开 始。经一次或数次化学加丁而成的层基太的化丁原到。 生产精细化学品的工业，称为精细化学工业，简称精细化工。 2.精细化学品的分类 根据我国化工部文件的界定及近十年来精细化工工业发展的实践，把精细化工 产品分十一个门类：农药、染料、涂料及颜料、试剂和高纯物、信息用化学品（包括 感光材料、磁性材料等)、食品和饲料添加剂、胶粘剂、催化剂和各种助剂、化学药 品、日用化学品、 功能高分子材料。 3.精细化学品的作用 (1)增进和赋予各种结构材料以特性（②）增进和保障农、林、牧、渔业的丰产丰 收 (③)丰富和改善人民生活 ④)促进和推动科学技术的进一步发展 5)高经济效普 4.精细化学品的特点 ()小批量、多品种、大量采用复配技术 (②)综合生产流程和多功能生产装置 (3)高技术密集度 (4)商业性强 (⑤)经济效益显著 5。精细化工的形成和发展
教 学 过 程 教师授课思路、设问及讲解要点 一、引言 大家印象中的化工厂是什么样子的？化工厂生产的产品是什么样子的？这些 产品又做什么用了？最后会消耗到哪里去？我们前面学过了四大化学，这些基础理 论知识要如何运用呢？请大家在学习这门课的过程中好好思考这些问题，并在学习 的过程中找到自己的答案。 二、教学内容正文（含讲课内容、提问设计、课堂练习等） 第一节精细化学品与精细化工 1. 精细化学品的概念 凡能增进或赋予一种（类）产品以特定功能或本身拥有特定功能的小批量、高 纯度化学品称为精细化学品或精细化工产品或专用化学品。 通用化学品指从廉价、易得的天然资源（如煤、石油、天然气和农副产品）开 始，经一次或数次化学加工而制成的最基本的化工原料。 生产精细化学品的工业，称为精细化学工业，简称精细化工。 2. 精细化学品的分类 根据我国化工部文件的界定及近十年来精细化工工业发展的实践，把精细化工 产品分十一个门类：农药、染料、涂料及颜料、试剂和高纯物、信息用化学品(包括 感光材料、磁性材料等)、食品和饲料添加剂、胶粘剂、催化剂和各种助剂、化学药 品、日用化学品、功能高分子材料。 3. 精细化学品的作用 ⑴增进和赋予各种结构材料以特性 ⑵增进和保障农、林、牧、渔业的丰产丰 收 ⑶ 丰富和改善人民生活 ⑷促进和推动科学技术的进一步发展 ⑸ 高经济效益 4. 精细化学品的特点 ⑴小批量、多品种、大量采用复配技术 ⑵ 综合生产流程和多功能生产装置 ⑶高技术密集度 ⑷商业性强 ⑸经济效益显著 5. 精细化工的形成和发展
用图表的方式讲解精细化工的发展历史。（图略） 6,精细化工的发展现状 国际：精细化工公司加快购并重组增强实力： 外商加快投资亚太和中国精细化学品市场。 世界精细化学品公司排序（表格的形式） 我国： 研发中心：列举我国精细化工行业有名的研发机构，为同学们日后考研树立目 4 工业园区：列举我国精细化工行业的著名企业，为同学们就业指路。 7.我国精细化工与国外的差距 国内外几大企业精细化工率比较（以表格的形式） 技术水平仅相当于发达国家20世纪80年代末，90年代初的水平。 企业规模小：产品品种少：中低档产品多：低水平重复建设严重。 8精细化学品发展趋势 品种门类继续增加：发展速度继续领先：结构调整趋向优化：大力采用高新技 术。 9.我国目前最有发展前景的几类精细化学品： 介绍日前围内发据较好的几类结细化学品的且体举型.食品添加剂、饲到添加制 表面活性剂、水质稳定剂、皮革用化学品、造纸用化学品、纤维素衍生物、农副 产品为原料的化工产品。 第二节细化工产品的研制与开发 一、基础与前期工作 1、新产品的概念 按地域分：国际新产品、国内新产品、地方或企业新产品 按创新和改进程度分：全新产品、换代新产品、改进新产品 2、信息收集和文献检索 信息的内容： ()化工科技文献中有关的新进展、新发现、最新研究方法或工艺等。 (2)国家科技发展方向和有关部门科技发展计划的信总。 (3)有关研究所或工厂新产品、新材料、新工艺、新设备的开发和发展情况的信息 (4)有关市场动态、价格、资源及进出口变化的信息。 (⑤)有关产品产量、质量、工艺技术、原材料供应、消耗、成本及利润的信总。 (6)有关厂家基建投资、技术项目、经济效益、技术经济指标的信息。 (7)国际国内的新标准及三废治理方面的新法规. (8)使用者对产品的新要求、产品样品及说明书、价目表等 信息的查阅和收集 联机检索、回溯查找法、随意翻阅法 国、内外精细化工文献：《美国化学文摘》《中国化工文摘》《全国报刊索引》 《涂料文摘》《中国石化文摘》《中国药学文摘》《日用化学文摘》 网站：htp /www.finechem.com.cn 中国精细化工网 http://www.finechemicals.com.cn 精细化工杂志 3、市场预测和技术调查 ·注意掌握国家产业发展政策 ·了解同种类产品在发达国家的命运
教 学 过 用图表的方式讲解精细化工的发展历史。（图略） 6. 精细化工的发展现状 国际：精细化工公司加快购并重组增强实力； 外商加快投资亚太和中国精细化学品市场。 世界精细化学品公司排序（表格的形式） 我国： 研发中心：列举我国精细化工行业有名的研发机构，为同学们日后考研树立目 标。 工业园区：列举我国精细化工行业的著名企业，为同学们就业指路。 7. 我国精细化工与国外的差距 国内外几大企业精细化工率比较（以表格的形式） 技术水平仅相当于发达国家 20 世纪 80 年代末，90 年代初的水平。 企业规模小；产品品种少；中低档产品多；低水平重复建设严重。 8. 精细化学品发展趋势 品种门类继续增加；发展速度继续领先；结构调整趋向优化；大力采用高新技 术。 9. 我国目前最有发展前景的几类精细化学品: 介绍目前国内发展较好的几类精细化学品的具体类型： 食品添加剂、饲料添加剂、 表面活性剂、水质稳定剂、皮革用化学品、造纸用化学品、 纤维素衍生物、农副 产品为原料的化工产品。 第二节 细化工产品的研制与开发 一、基础与前期工作 1、新产品的概念 按地域分：国际新产品、国内新产品、地方或企业新产品 按创新和改进程度分：全新产品 、换代新产品 、改进新产品 2、信息收集和文献检索 信息的内容 : (1)化工科技文献中有关的新进展、新发现、最新研究方法或工艺等。 (2)国家科技发展方向和有关部门科技发展计划的信息。 (3)有关研究所或工厂新产品、新材料、新工艺、新设备的开发和发展情况的信息。 (4)有关市场动态、价格、资源及进出口变化的信息。 (5)有关产品产量、质量、工艺技术、原材料供应、消耗、成本及利润的信息。 (6)有关厂家基建投资、技术项目、经济效益、技术经济指标的信息。 (7)国际国内的新标准及三废治理方面的新法规． (8)使用者对产品的新要求、产品样品及说明书、价目表等． 信息的查阅和收集 联机检索、回溯查找法、随意翻阅法 国、内外精细化工文献：《美国化学文摘》《中国化工文摘》《全国报刊索引》 《涂料文摘》《中国石化文摘》《中国药学文摘》《日用化学文摘》 网站： http://www.finechem.com.cn 中国精细化工网 http://www.finechemicals.com.cn 精细化工杂志 3、市场预测和技术调查 • 注意掌握国家产业发展政策 • 了解同种类产品在发达国家的命运
了解产品在国际国内市场上的供求总量及其变化动向 注意国家在原料基地建设方面的信息 了解产品用户信息 设法保护本企业的产品 程 技术调查和预测 ·注意“边空少特新”产品发展动向（几个部门的边缘产品，几个行业间的空 隙产品、市场需要量少的产品、用户急需的特殊产品和全国最新的立品 注意本地资源的开发利用 产品的标准化及标准级别：国际标准、国家标准、企业标准 二、精细化工产品的研究与发展 1、科研课题的来源 起源于新知识的科研课题（图略） 解决具体问题的科研课题（图略〉 2、科研课恩的研究方法 模仿和类比研究法 ·仿天然物研究法 ·应用科学技术原理或现象法 ·筛洗研究法 。样品解剖分析法 3、精细化工过程开发试验及步骤 精细化工过程开发的一般步骤是从一个新的技术思想的提出，再通过实验室试验 中间试验到实现工业化生产取得经济实效并形成一整套技术资料这一个全过程。 三、总结与巩固 与同学们 一起回顾两节课的内容，提出思考。 思考题： ·1.你如何理解精细化学品？它的发展前景如何？ ·2.你如何开发一个新产品？ ·3.为什么要在这个学期开设这门课？与前面的知识有何关联，对后面的学 习又会带来哪些扔助？ 同学们通过课程的学习能够明确精细化工在工业生产中所扮演的角色，以及与 人们日常生活之间的关系。明确学习这门课程的意义，以及这门课程在化工专业知 识结构中的地位。 后记
程 • 了解产品在国际国内市场上的供求总量及其变化动向 • 注意国家在原料基地建设方面的信息 • 了解产品用户信息 • 设法保护本企业的产品 • 技术调查和预测 • 注意“边空少特新”产品发展动向（几个部门的边缘产品，几个行业间的空 隙产品、市场需要量少的产品、用户急需的特殊产品和全国最新的产品 ） • 注意本地资源的开发利用 • 产品的标准化及标准级别：国际标准、国家标准、企业标准 二、精细化工产品的研究与发展 1、科研课题的来源 起源于新知识的科研课题（图略） 解决具体问题的科研课题 （图略） 2、科研课题的研究方法 • 模仿和类比研究法 • 仿天然物研究法 • 应用科学技术原理或现象法 • 筛选研究法 • 样品解剖分析法 3、精细化工过程开发试验及步骤 精细化工过程开发的一般步骤是从一个新的技术思想的提出，再通过实验室试验、 中间试验到实现工业化生产取得经济实效并形成一整套技术资料这一个全过程。 三、总结与巩固 与同学们一起回顾两节课的内容，提出思考。 思考题： • 1. 你如何理解精细化学品？它的发展前景如何？ • 2. 你如何开发一个新产品？ • 3. 为什么要在这个学期开设这门课？与前面的知识有何关联，对后面的学 习又会带来哪些帮助？ 教 学 后 记 同学们通过课程的学习能够明确精细化工在工业生产中所扮演的角色，以及与 人们日常生活之间的关系。明确学习这门课程的意义，以及这门课程在化工专业知 识结构中的地位
章节 第三章、表面活性河 课时 1.了解表面活性剂的分类、再分类各类的结构、部分代表物、 主要应用及部分合成反应。 学 2.了解表面活性剂的分子结构与性质的关系，能对表面活性剂 的主要应用进行解释。 的 了解表面活性剂的分类 再分类各类的结构 学 部分代表物 主要应用及部分合成反应。 了解表面活性剂的分子结构与性质的关系，能对表面活性剂的 主要应用进行解释 难 相关素材（参考资料、指导学生阅读材料等）： 1.闫鹏飞，郝文辉，高婷编《精细化学品化学》，化学工业出版社，2004年 7月.北京 2.李和平，葛虹主编 《精细化工工艺学》科学出版社(2002)北京 3.赵德丰，程侣柏，姚蒙正编《精细化学品合成化学与应用》化学工业出 版社(2001)北京 4.http://www.finechem.com.cn 中国精细化工网
章节 第三章、表面活性剂 课时 6 教 学 目 的 1.了解表面活性剂的分类、再分类各类的结构、部分代表物、 主要应用及部分合成反应。 2.了解表面活性剂的分子结构与性质的关系，能对表面活性剂 的主要应用进行解释。 教 学 重 点 了解表面活性剂的分类 再分类各类的结构 部分代表物 主要应用及部分合成反应。 教 学 难 点 了解表面活性剂的分子结构与性质的关系，能对表面活性剂的 主要应用进行解释。 相关素材（参考资料、指导学生阅读材料等）： 1.闫鹏飞,郝文辉，高婷编 《精细化学品化学》,化学工业出版社,2004 年 7 月.北京 2. 李和平, 葛虹主编 《精细化工工艺学》 科学出版社（2002）北京 3. 赵德丰，程侣柏，姚蒙正编 《精细化学品合成化学与应用》化学工业出 版社（2001）北京 4. http://www.finechem.com.cn 中国精细化工网
教师授课思路、设问及讲解要点 引言 我们每天使用的日用化学品：洗涤剂、洗发水、洗衣粉等，这些物质为什么可以用 来去污、清洁？是什么成分使它们起这样的作用，大家知道吗？这就是我们今天 学习的麦面活性 二、教学内容正文（含讲课内容、提问设计、课堂练习等） 3.1概述 一般认为只要在较低浓度下能显著改变表（界）面性质或与此相关、由此派生的 性质的物质，都可以划归表面活性剂范畴。 表面活性剂广泛应用于洗涤剂、化妆品、食品、医药、石油和涂料等工业领域。 表面活性剂行业作为国民经济的重要组成部分，其发展水平己被视为各国高新化工技 术产业的重要标志，并成为当今世界化学工业激烈竞争的焦点。 3.1.1发展挡龄： 国外主要研究方向为安全、温和和易生物降解的产品。如糖苷类表面活性剂， 由 于原料来自天 、性能优良、低毒低刺激、易生物降解而得到迅速发展 主要生产表面活性剂工业集中在西欧和北美，如PG(宝洁)，nilever(联合利 华)，Abridlta&Wilson,Witco(生产白油)，ICL,Dow(陶氏)，Rodia等大企业。 特别是西欧的纺织助剂在世贸范围内处于支配地位，主要有BASF,Bayer,. oechst,Cihe,SC,IC1等公司，封品种而言，Baver计有助产品1千种左右 我国表面活性剂及助剂行业，具体表现为产品品种少、 次低。例如非离子表面 话性剂目前占主导地位的仍然是脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚 、脂肪醇聚氧 乙烯酯、聚氧乙烯聚氧丙烯二醇醚等，其中许多都是国外20世纪的主导产品，有些品 种早己淘汰，如王基酚聚氧乙烯醚系列产品由于不易生物降解，会造成环境污染，在 民用洗涤产品中已不再使用。目前我国液体洗涤剂和洗衣粉第行业所用的醇赣基本为 引进装置生产，产品结构和技术都较落后。 我国今后的发展趋势 1.系统开发安全、温和、易生物降解、具有特殊作用的表面活性剂，重点开发糖苷 类表面活性剂，糖苷有多个游离羟基，类似多元醇，可开发各种多元醇类和醇类表面 活性剂。 2.系统研究开发大豆磷脂类表面活性剂，磷脂既有表面活性，又有生物活性，是特 种表面活性剂，其应用领域已延伸到食品、医药、化妆品和多种工业助剂。 3开发蔗糖脂肪酸酯系列产品。 4.对现有产品的生产工艺进行改造。 5。研究表面活性剂在工业催化方面的应用，重点对酯化、磺化、烷基化、硝化反 应专用的新型、高效、环境友好的催化剂进行开发研究，以降低工业生产成本。 312结的 用以下符号表示表面活性剂的结构 O 亲油善 亲水基：羧基、磺酸基、硫酸酯基、醚基、氨基、羟基等 疏水基：是由长经链一CH-CH女CHz-CHz-有的具有支链
教师授课思路、设问及讲解要点 一、 引言 我们每天使用的日用化学品：洗涤剂、洗发水、洗衣粉等，这些物质为什么可以用 来去污、清洁？是什么成分使它们起这样的作用，大家知道吗？这就是我们今天 学习的表面活性剂。 教 学 过 程 二、教学内容正文（含讲课内容、提问设计、课堂练习等） 3.1 概述 一般认为只要在较低浓度下能显著改变表（界）面性质或与此相关、由此派生的 性质的物质，都可以划归表面活性剂范畴。 表面活性剂广泛应用于洗涤剂、化妆品、食品、医药、石油和涂料等工业领域。 表面活性剂行业作为国民经济的重要组成部分，其发展水平已被视为各国高新化工技 术产业的重要标志，并成为当今世界化学工业激烈竞争的焦点。 3.1.1 发展趋势： 国外主要研究方向为安全、温和和易生物降解的产品。如糖苷类表面活性剂，由 于原料来自天然、性能优良、低毒低刺激、易生物降解而得到迅速发展。 主要生产表面活性剂工业集中在西欧和北美，如 P&G(宝洁)，Unilever(联合利 华)，Abridlt&Wilson，Witco(生产白油)，ICI，Dow（陶氏），Rodia 等大企业。 特别是西欧的纺织助剂在世贸范围内处于支配地位，主要有 BASF，Bayer， Hoechst，Cibe，SC，ICl 等公司，就品种而言，Bayer 就有助剂产品近 1 千种左右。 我国表面活性剂及助剂行业，具体表现为产品品种少、档次低。例如非离子表面 活性剂目前占主导地位的仍然是脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧 乙烯酯、聚氧乙烯聚氧丙烯二醇醚等，其中许多都是国外 20 世纪的主导产品，有些品 种早已淘汰，如壬基酚聚氧乙烯醚系列产品由于不易生物降解，会造成环境污染，在 民用洗涤产品中已不再使用。目前我国液体洗涤剂和洗衣粉等行业所用的醇醚基本为 引进装置生产，产品结构和技术都较落后。 我国今后的发展趋势： 1.系统开发安全、温和、易生物降解、具有特殊作用的表面活性剂，重点开发糖苷 类表面活性剂，糖苷有多个游离羟基，类似多元醇，可开发各种多元醇类和醇类表面 活性剂。 2.系统研究开发大豆磷脂类表面活性剂，磷脂既有表面活性，又有生物活性，是特 种表面活性剂，其应用领域已延伸到食品、医药、化妆品和多种工业助剂。 3.开发蔗糖脂肪酸酯系列产品。 4. 对现有产品的生产工艺进行改造。 5. 研究表面活性剂在工业催化方面的应用，重点对酯化、磺化、烷基化、硝化反 应专用的新型、高效、环境友好的催化剂进行开发研究，以降低工业生产成本。 3.1.2 结构 用以下符号表示表面活性剂的结构 亲水基：羧基、磺酸基、硫酸酯基、醚基、氨基、羟基等 疏水基：是由长烃链 CH2 CH2 CH2 CH2 有的具有支链
-CHz-CH2 CH-CHz- -CHCH 或者被杂原子(CH2女0-CH 「或环状原子团所中 (CH2 表面活性剂的种类很多，分类方法也有多种，如根据用途可将表面活性剂分为润 湿剂、渗透剂 乳化剂、 分散剂、柔软剂、抗静电剂、洗涤剂等 。根据表面活性剂 水溶液中的电离特性而将其分为阴离子、阳离子、两性高子以及非离子四大类，这种 分类以亲水基的结构为依据。（结构式和反应式略） (①)阴离子型表面活性剂这类表面活性剂溶于水后生成离子，其亲水基团为带有负 由的眉千用。 (②)阳离子型表面活性剂 这类表面活性剂溶于水后生成的亲水基团为带正电荷的原 子团。 教(3)非离子型表面活性剂这类表面活性剂在水中不会离解成离子，自然也不带电荷。 (③)两性类表面活性剂 3.2表面活性剂的物性 321表面张力 表面张力就是使液体表面尽量缩小的力，也可认为是作用于液体分子间的凝聚力 由于液体表面分子和液体内部分子受力情况不同，空气对液体表面分子的吸引力小， 学液体内部分子对表面分子吸引力大，因此液体表面分子受到收缩力的作用。表面分子 由于液体内部分子间的凝聚力强烈地引向内部，因而水滴成为圆球形。 在固、液、气三相交界处，自固液界面经液体内部到气液界面的夹角称为接触角 以比表示。接触角越小则液滴在固体表面铺展越好 表面活性剂的润湿性越好 表面张力是以液体表面伸展一个单位面积所需单位长度的力来表示，其单位为 /cm。表面活性剂可显著降低表面张力，并与其浓度有关。 3.2.2临界胶束浓度 当水中加入表面活性剂后，水的表面张力即下隆，开始时表面张力随表面活性剂 的浓度增加而急剧下降，以后则大体上保持不变。下图是表面活性剂的浓度变化和表 面活性剂的活动情况的关系。 (图略) 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，其使用性亦能相应地提高。直至达到CC时，表面活性剂己在溶液 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加对于表 面张力和使用性能的影响不大。因此CMC是反映表面活性剂的 重要指标 当表面活性剂浓度高于或低于该浓度时，溶液的表面张力和有关物理性质将有很 大差别。表面活性剂溶液的一些物理性质如电阻率、渗透压、冰点下降、蒸汽压、粘 度、密度、增容性、洗涤性、光散射以及颜色变化等在临界胶束浓度时都有显著变化， 通过测定这些显著变化的转折点，就可获知临界胶束浓度。（图略） 3.2.3亲水亲油平衡值B 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ⅢB值。HB值的 大小表示了表面活性剂亲水性的大小
教 学 过 程 CH2 CH2 CH2 CH2 CH CH2 或者被杂原子 CH2 x O CH2 或环状原子团所中 断。 CH2 x 表面活性剂的种类很多，分类方法也有多种，如根据用途可将表面活性剂分为润 湿剂、渗透剂、乳化剂、分散剂、柔软剂、抗静电剂、洗涤剂等。根据表面活性剂在 水溶液中的电离特性而将其分为阴离子、阳离子、两性离子以及非离子四大类，这种 分类以亲水基的结构为依据。（结构式和反应式略）., (1) 阴离子型表面活性剂 这类表面活性剂溶于水后生成离子，其亲水基团为带有负 电的原子团， (2) 阳离子型表面活性剂 这类表面活性剂溶于水后生成的亲水基团为带正电荷的原 子团。 (3)非离子型表面活性剂 这类表面活性剂在水中不会离解成离子，自然也不带电荷。 (3) 两性类表面活性剂 3.2 表面活性剂的物性 3.2.1 表面张力 表面张力就是使液体表面尽量缩小的力，也可认为是作用于液体分子间的凝聚力。 由于液体表面分子和液体内部分子受力情况不同，空气对液体表面分子的吸引力小， 液体内部分子对表面分子吸引力大，因此液体表面分子受到收缩力的作用。表面分子 由于液体内部分子间的凝聚力强烈地引向内部，因而水滴成为圆球形。 在固、液、气三相交界处，自固液界面经液体内部到气/液界面的夹角称为接触角， 以 θ 比表示。接触角越小则液滴在固体表面铺展越好，表面活性剂的润湿性越好。 表面张力是以液体表面伸展一个单位面积所需单位长度的力来表示，其单位为 N/cm。表面活性剂可显著降低表面张力，并与其浓度有关。 3.2.2 临界胶束浓度 当水中加入表面活性剂后，水的表面张力即下降，开始时表面张力随表面活性剂 的浓度增加而急剧下降，以后则大体上保持不变。下图是表面活性剂的浓度变化和表 面活性剂的活动情况的关系。 （图略） 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，其使用性亦能相应地提高。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加对于表 面张力和使用性能的影响不大。因此 CMC 是反映表面活性剂的一个重要指标。 当表面活性剂浓度高于或低于该浓度时，溶液的表面张力和有关物理性质将有很 大差别。表面活性剂溶液的一些物理性质如电阻率、渗透压、冰点下降、蒸汽压、粘 度、密度、增容性、洗涤性、光散射以及颜色变化等在临界胶束浓度时都有显著变化， 通过测定这些显著变化的转折点，就可获知临界胶束浓度。（图略） 3.2.3 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 大小表示了表面活性剂亲水性的大小
3.3表面活性剂的成份 3.3.1魔水基物料，（结构式和后应式路 亲油基物料的来源主要有两方面： 是不可再生资源石油化工原料：二是可再 资源天然动物油脂。 A脂肪醇 脂肪醇是合成醇系表面活性剂的主要原料，按原料来源不同又分为合成醇和天然 醇。由石油为原料制备合成醇的路线很多，但目前己在工业上形成大吨位生产的路线 主要有三条：①齐格勒合成醇， ②猴基合成醇 ③正构烷烃氧化制仲醇 以石油为原料时，只能制得饱和脂肪醇，当要制备不饱和脂肪醇时，则天然油脂 将是唯一的原料来源。 天然醇也叫还原醇，由油脂或脂肪酸还原所得。现在从天然资源生产脂肪醇最好 的方法是酯交换法。 B胎肪， 酸也是合成表面活性剂的主要原料，其中以C2 ~C18的脂肪酸最为重要。脂 肪酸可由天然油脂制取，也可由石蜡氧化等工艺来合成。合成脂肪酸的特征是含有奇 碳脂肪酸和支链脂肪酸，但无不饱和脂肪酸。 3.3.2阴离子表面活性剂（结构式反应式略） 阴离子表面活性剂中亲水基的引入方法有两种：直接连接法和间接连接法。所遭 直接连接就是用亲油基物料与无机试剂直接反应 按引入亲水基不同，又可分为皂化 磺化、硫酸酯化和磷酸酯化等。所谓间接连接就是利用两个以上的多功能、高反应性 化合物使亲油基与亲水基相连接，如以含活性基的不饱和物、卤素、环状化合物、多元 醇和二胺等作为主要连接剂所合成的表面活性剂。 )烧基苯磺酸盐 烷基苯磺酸盐的生产量仅次于肥皂，在合成表面活性剂中占第 位。是由碳链为 C10^C14,平均碳原子数为12的石油正构烷烃或烯烃进行齐聚 一生成四聚丙烯，与 苯缩合得到支链十二烷基苯，再进行磺化、碱中和而得。 四聚丙烯并非一种单一化合物，而是双键位置任意分布鬲度支链化的十二烯混合 物，故而上述TS结构只是其中的一种。它具有良好的发泡及洗涤功能，又由石油化 工提供充足原料，因此发展迅速，但由于其泡沫的存在严重地污染水质，而且它的生 化降解性很差 后被带直链的十二烷基苯磺酸盐(LS)所取代。 (2②)脂肪醇硫酸盐(FAS) 又叫烷基硫酸盐。这类活性剂中最重要的品种是基于椰子油的C12C14和基于牛 油的C16C18烷基硫酸盐，如十二烷基硫酸盐（月桂醇硫酸盐）。它们的抗硬水性较 好，但耐水解能力较差，尤其在酸性介质中，易水解成脂肪醇与疏酸盐。 工业上，下AS通常用氯磺酸或三氧化硫将脂肪醇进行酯化，得到的脂肪醇硫酸 酯进 步用氢氧化钠、氨或醇胺中和而成。 FAS的主要用途是配制液状洗涤剂、餐具洗涤剂、各种香波、牙青、纺织用润湿和 洗净剂以及化学工业中的乳化聚合。此外，粉状的FS可用于配制粉状清洗剂、农药 用润湿粉剂。 3)及酰胺的曲融盐 最常见最重要的为 丁二酸双酯磺酸盐和N-油酰，心甲基牛磺酸盐两大类。两者都 是较重要的纺织印染助剂。 将顺丁烯二酐和仲辛醇在甲苯磺酸催化剂存在下，在140℃反应，生成顺丁烯异辛 酯，再用焦亚硫酸钠发生双健加成而进行磺化。得渗透剂T,它的渗透性快速均匀，润
教 学 过 程 3.3 表面活性剂的成份 3.3.1 疏水基物料：（结构式和反应式略） 亲油基物料的来源主要有两方面：一是不可再生资源石油化工原料；二是可再生 资源天然动物油脂。 A 脂肪醇 脂肪醇是合成醇系表面活性剂的主要原料，按原料来源不同又分为合成醇和天然 醇。由石油为原料制备合成醇的路线很多，但目前已在工业上形成大吨位生产的路线 主要有三条：①齐格勒合成醇， ②羰基合成醇， ③正构烷烃氧化制仲醇。 以石油为原料时，只能制得饱和脂肪醇，当要制备不饱和脂肪醇时，则天然油脂 将是唯一的原料来源。 天然醇也叫还原醇，由油脂或脂肪酸还原所得。现在从天然资源生产脂肪醇最好 的方法是酯交换法。 B 脂肪酸： 脂肪酸也是合成表面活性剂的主要原料，其中以 C12～C18 的脂肪酸最为重要。脂 肪酸可由天然油脂制取，也可由石蜡氧化等工艺来合成。合成脂肪酸的特征是含有奇 碳脂肪酸和支链脂肪酸，但无不饱和脂肪酸。 3.3.2 阴离子表面活性剂 （结构式反应式略） 阴离子表面活性剂中亲水基的引入方法有两种：直接连接法和间接连接法。所谓 直接连接就是用亲油基物料与无机试剂直接反应，按引入亲水基不同，又可分为皂化、 磺化、硫酸酯化和磷酸酯化等。所谓间接连接就是利用两个以上的多功能、高反应性 化合物使亲油基与亲水基相连接，如以含活性基的不饱和物、卤素、环状化合物、多元 醇和二胺等作为主要连接剂所合成的表面活性剂。 ⑴ 烷基苯磺酸盐 烷基苯磺酸盐的生产量仅次于肥皂，在合成表面活性剂中占第一位。是由碳链为 C10~C14，平均碳原子数为 12 的石油正构烷烃或烯烃进行齐聚，—生成四聚丙烯，与 苯缩合得到支链十二烷基苯，再进行磺化、碱中和而得。 四聚丙烯并非一种单一化合物，而是双键位置任意分布鬲度支链化的十二烯混合 物，故而上述 TPS 结构只是其中的一种。它具有良好的发泡及洗涤功能，又由石油化 工提供充足原料，因此发展迅速，但由于其泡沫的存在严重地污染水质，而且它的生 化降解性很差，后被带直链的十二烷基苯磺酸盐(LAS)所取代。 ⑵脂肪醇硫酸盐（FAS） 又叫烷基硫酸盐。这类活性剂中最重要的品种是基于椰子油的 C12~C14 和基于牛 油的 C16~C18 烷基硫酸盐，如十二烷基硫酸盐（月桂醇硫酸盐）。它们的抗硬水性较 好，但耐水解能力较差，尤其在酸性介质中，易水解成脂肪醇与硫酸盐。 工业上，FAS 通常用氯磺酸或三氧化硫将脂肪醇进行酯化，得到的脂肪醇硫酸单 酯进一步用氢氧化钠、氨或醇胺中和而成。 FAS 的主要用途是配制液状洗涤剂、餐具洗涤剂、各种香波、牙膏、纺织用润湿和 洗净剂以及化学工业中的乳化聚合。此外，粉状的 FAS 可用于配制粉状清洗剂、农药 用润湿粉剂。 (3)酯及酰胺的磺酸盐 最常见最重要的为 丁二酸双酯磺酸盐和 N-油酰，N-甲基牛磺酸盐两大类。两者都 是较重要的纺织印染助剂。 将顺丁烯二酐和仲辛醇在甲苯磺酸催化剂存在下，在 140℃反应，生成顺丁烯异辛 酯，再用焦亚硫酸钠发生双健加成而进行磺化。得渗透剂 T，它的渗透性快速均匀，润
湿性、乳化性、起泡性也均良好，是一个高效渗透剂，用来处理棉、麻、粘胶及混纺制 还可用作农药乳化剂。 由于分子内具有酯键，故不耐强酸强碱 硬脂酸钠，别名硬蜡酸钠，又称十八酸钠，化学简式为C17H35C0ONa。 硬脂酸钠在水中溶解后，溶液呈碱性，州值一般大于5，因此对人体皮肤有较强的 脱脂作用和一定的制激性。硬脂酸钠的最主要应用是制造卓类洗涤剂。脂肪酸钠卓体 坚硬，在块状皂中兼具赋形剂与活性剂的双重作用。 硬脂酸钠的制备方法主要有以下两种 A油脂水解皂化法 该法以含硬脂酸钠较多的牛、羊油等为原料，通过氢氧化钠水解皂化，制备硬脂 酸钠与其他脂肪酸钠的混合物，直接使用或经精制分离制得纯品. B硬脂酸直接中和法 以硬脂酸为原料，用氢氧化钠或碳酸钠直接中和即可制得硬脂酸钠 (6)磷酸酯型阴离子表面活性剂 磷酸酯阴离子表面活性剂具有优良的抗静电性、乳化性、润滑、洗净和耐酸碱等 特性，是一类性能优良的表面活性剂。具有代表性的磷酸酯表面活性剂为烷基聚氧乙 铩碱迷的形卦 3.3.3阳离子表面活性剂 阳离子表面活性剂和其他表面活性剂一样，也是由亲水基和疏水基所组成的。亲 水基主要为碱性氨原子，也有磷、硫、碘等原子。含氮阳离子型表面活性剂主要分为胺 盐及季铵盐类。胺盐为弱碱性的盐，对H较为敏感，处在酸性条件下，形成可溶于水 的胺盐，碱性条件则游离出胺。胺盐常指伯、仲、叔胺的盐，它们可由相应的胺用盐 酸、醋酸等中和得到。 季铵盐和一般胺盐的区别在于，它是强碱，无论在酸性或碱性溶液中均能溶解 并解离为带正电荷的脂防链阳离子。因而阳离子表面活性剂中，季铵盐占有重要的地 位。 阳离子表面活性剂的制备一般是用酸类中和高烷基胺类方法。 3.3.3.1脂肪胺盐 用盐酸或其他酸中和烷基伯胺、仲胺和叔胺得到的产物为脂肪胺盐。其憎水基大 都是C12~Cs的烷基。由于高级胺价值品贵，一般采用低级胺，利用硬脂酸、油酸等 低级胺反应，即可获得各种性能良好的阳离子表面活性剂，作为织物的柔软整理剂用。 3.3.3.2乙辟胺盐 a.卤代烷与单乙醇胺或二乙醇胺反应 h脂肪胺与氢了醇反成 脂肪醇与环氧化物反应 3.3.3.3聚乙烯多胺盐 脂肪胺与丙烯腈反应生成N一丙腈基烷胺，然后加氢使腈基还原，得到、-烷基丙 卤代烷与乙二胺、二乙三胺、三乙四胺反应可得到八烷基多胺： 3.3.3.4季盐型表面活性剂 季铵盐与伯胺、仲胺、叔胺的盐不同。胺盐遇碱会生成不溶于水的胺，而季铵盐与 碱作用，能生成一个溶于水的季铵碱和季铵盐的混合物： 季铵盐的品种很多，合成的方法也较多。通常最简单的方法为叔胺与烷基化剂反 应。季铵化的烷基化剂有卤代烷、硫酸烷基酯和氯化苄等。例如：
教 学 过 程 湿性、乳化性、起泡性也均良好，是一个高效渗透剂，用来处理棉、麻、粘胶及混纺制 品，还可用作农药乳化剂。由于分子内具有酯键，故不耐强酸强碱。 (4)羧酸盐型阴离子表面活性剂 硬脂酸钠，别名硬蜡酸钠，又称十八酸钠，化学简式为 C17H35COONa。 硬脂酸钠在水中溶解后，溶液呈碱性，pH 值一般大于&5，因此对人体皮肤有较强的 脱脂作用和一定的刺激性。硬脂酸钠的最主要应用是制造皂类洗涤剂。脂肪酸钠皂体 坚硬，在块状皂中兼具赋形剂与活性剂的双重作用。 硬脂酸钠的制备方法主要有以下两种。 A 油脂水解皂化法 该法以含硬脂酸钠较多的牛、羊油等为原料，通过氢氧化钠水解皂化，制备硬脂 酸钠与其他脂肪酸钠的混合物，直接使用或经精制分离制得纯品． B 硬脂酸直接中和法 以硬脂酸为原料，用氢氧化钠或碳酸钠直接中和即可制得硬脂酸钠。 (5)磷酸酯型阴离子表面活性剂 磷酸酯阴离子表面活性剂具有优良的抗静电性、乳化性、润滑、洗净和耐酸碱等 特性，是一类性能优良的表面活性剂。具有代表性的磷酸酯表面活性剂为烷基聚氧乙 烯醚磷酸酯盐。 3.3.3 阳离子表面活性剂 阳离子表面活性剂和其他表面活性剂一样，也是由亲水基和疏水基所组成的。亲 水基主要为碱性氨原子，也有磷、硫、碘等原子。含氮阳离子型表面活性剂主要分为胺 盐及季铵盐类。胺盐为弱碱性的盐，对 pH 较为敏感，处在酸性条件下，形成可溶于水 的胺盐，碱性条件则游离出胺。胺盐常指伯、仲、叔胺的盐，它们可由相应的胺用盐 酸、醋酸等中和得到。 季铵盐和一般胺盐的区别在于，它是强碱，无论在酸性或碱性溶液中均能溶解， 并解离为带正电荷的脂肪链阳离子。因而阳离子表面活性剂中，季铵盐占有重要的地 位。 阳离子表面活性剂的制备一般是用酸类中和高烷基胺类方法。 3.3.3.1 脂肪胺盐 用盐酸或其他酸中和烷基伯胺、仲胺和叔胺得到的产物为脂肪胺盐。其憎水基大 都是 C12~C18 的烷基。由于高级胺价值昂贵，一般采用低级胺，利用硬脂酸、油酸等与 低级胺反应，即可获得各种性能良好的阳离子表面活性剂，作为织物的柔软整理剂用。 3.3.3.2 乙醇胺盐 a.卤代烷与单乙醇胺或二乙醇胺反应 b．脂肪胺与氯乙醇反应： c．脂肪醇与环氧化物反应 3.3.3.3 聚乙烯多胺盐 脂肪胺与丙烯腈反应生成 N—丙腈基烷胺，然后加氢使腈基还原，得到 N-烷基丙 二胺： 卤代烷与乙二胺、二乙三胺、三乙四胺反应可得到 N-烷基多胺： 3.3.3.4 季铵盐型表面活性剂 季铵盐与伯胺、仲胺、叔胺的盐不同。胺盐遇碱会生成不溶于水的胺，而季铵盐与 碱作用，能生成一个溶于水的季铵碱和季铵盐的混合物： 季铵盐的品种很多，合成的方法也较多。通常最简单的方法为叔胺与烷基化剂反 应。季铵化的烷基化剂有卤代烷、硫酸烷基酯和氯化苄等。例如；