1、第一章：表面活性剂的概述1.表面活性剂的定义是什么？简述其分类方法。答：表面活性剂是指在较低浓度时，即能显著降低液体表面张力，改变体系界面状态，从而产生润湿、乳化、起泡、增溶等作用的物质。分类方法：1）按照离子类型分类：分为非离子型表面活性剂、离子型表面活性剂，其中离子型表面活性剂又可以分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂。2）按亲水基的结构分类：羧酸盐型、磺酸盐型、硫酸酯盐型、磷酸酯盐型、胺盐型、季铵盐、鎓盐型（鏻、鉮、硫、碘鎓化合物）、多羟基型、聚氧乙烯型。3）按疏水基种类分类：直链、支链烷基(碳原子数为820)、烷基苯基、萘基 (烷基碳原子数为816)、松香衍生物、高分
2、子量聚环氧丙烯基、长链全氟(或高氟代)烷基、聚硅氧烷基、全氟聚环氧丙烷基(低分子量) 。4）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。2、什么是界面？什么是表面？界面和表面有何联系？答：界面是指两相接触的约几个分子厚度的过渡区，若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。界面包括气-液界面，气- 固界面，液-液界面，液- 固界面，固- 固界面。界面包括表面，表面属于界面，如气-液界面成为液体表面，气-固界面常成为固体表面。第二章：表面活性剂的作用原理1、表面张力与表面活性的定义。答：在两相(特别是气-液)界面上，处处存在着一种张力
3、，这种力垂直与表面的边界，指向液体方向并与表面相切。把作用于单位边界线上的这种力称为表面张力，用 g 或 表示。表面张力的单位通常为N/m. 表面活性：因溶质在表面发生吸附（正吸附）而使溶液表面张力降低的性质被称为表面活性。2、 cmc的测定方法及影响因素。答：测定cmc的方法：1）表面张力法：常用 表面张力 -浓度对数图 确定cmc。 具体做法：测定一系列不同浓度表面活性剂溶液的表面张力，作出-lgc曲线，将曲线转折点两侧的直线部分外延，相交点的浓度即为此体系中表面活性剂的cmc。2）电导法：确定cmc时可用电导率对浓度或 摩尔电导率对浓度的平方根 作图，转折点的浓度即为cmc 。只限于测定
4、离子型表面活性剂的cmc 。3）染料法：先在较高浓度 (cmc)的表面活性剂溶液中加入少量染料，此染料加溶于胶团中，呈现某种颜色。再用滴定的方法，用水将此溶液稀释，直至颜色发生显著变化，此时溶液的浓度即为cmc。4）浊度法：观测加入适量烃的表面活性剂溶液的浊度随， 浊度突变点 的浓度即为表面活性剂的cmc。5 ）光散色法：利用 散射光强度 -溶液浓度曲线 中的突变点可以测定cmc 。影响因素：1）表面活性剂类型的影响：疏水基相同的情况下，离子型表面活性剂的cmc比非离子型的大，大约差两个数量级。2 ）碳氢链的长度：同类型表面活性剂的临界胶团浓度随疏水基增大而降低；离子型表面活性剂碳氢链的碳原子
5、数在8-16范围内，cmc 随碳原子数变化呈现一定规律：同系物每增加一个碳原子，cmc下降约一半。非离子型表面活性剂，cmc受疏水基碳原子数的影响更大。一般每增加两个碳原子，cmc 下降至1/10。3）碳氢链的分支：具有同样化学组成的表面活性剂分子异构体中，直碳氢链的表面活性剂，其cmc最低，支化度越高，cmc 越高。4）极性基团的位置：碳氢链相同时，极性基越靠近中间位置的，cmc越大。5 ）碳氢链中其他取代基的影响：碳氢链中有双键时，其cmc 较饱和化合物高。在疏水链中有苯基时，一个苯基约相当于3.5个CH 2基团。6）疏水链的性质：含碳氟链的表面活性剂，其 cmc要比同碳原子数的碳氢链表面
6、活性剂低得多，相应地表面活性要高得多。碳氢链中的氢被氟部分取代的表面活性剂，其cmc 随被取代程度的增加而减少。7）其他因素：除表面活性剂的化学结构外，添加剂（如无机盐、极性有机物）对表面活性剂的cmc会有影响；温度对 cmc也会有影响。3、论述表面活性剂结构与性质的关系。答：表面活性剂结构由亲水集团和亲油基团组成，分子的亲水性和亲油性，分子的形态以及分子量都影响表面活性剂的性质。1）表面活性剂的 HLB越高，亲水性越高。2）亲油基团的影响：亲油基的疏水作用降低了表面张力，影响胶束的形成。3）亲水基团的影响：表面活性剂的亲水基会影响其溶解度，从而进一步影响胶束的形成，溶解度越大，临界胶束浓度越
7、高。同时，亲水基的不同，活性剂对温度的敏感程度和受温度的影响性质的变化也不同。4）分子形态的影响：即亲水基的相对位置和亲油基团的分支情况，一般亲水基位于分子之间时，表面活性剂的润湿性能比位于分子末端强；带有分支结构的表面活性剂具有较好的润湿和渗透性能，但去污较好。5）分子量的影响：一般分子量较大的表面活性剂洗涤，分散，乳化性能好；而分子量较小的表面活性剂润湿，渗透效果好。6）表面活性剂的溶解度：对离子型和部分非离子型表面活性剂的Krafft点越低，溶解度越好；对大部分非离子型表面活性剂，温度高于浊点时将发生分组，许多性质和效果均下降。7）表面活性剂的安全性、温和性：毒性大小为：非离子和两性型1
8、5个碳原子水溶性急剧下降 ；烷基链上有亲水基团或不饱和基团，水溶性增加 。2）Krafft 点：阳离子活性剂具有Krafft 温度点，该温度点越高，表明该表面活性剂越难溶，溶解度越低。反之，该温度点越低，表明该表面活性剂越容易溶解，溶解性能越好。3）表面活性：同系物随其碳氢链增长，其表面张力逐渐下降。 分子结构相同时，表面张力随浓浓升高而降低，降到一定数值时又会随升高而有所增加。4）cmc：随着烷基碳链长度的增加，cmc降低。2.洁儿灭的生产方法及应用。答：制备：由氯化苄与N,N-二甲基月桂胺在80-90 摄氏度下反应三小时制得。主要应用：该表面活性剂易溶于水，呈透明溶液状，质量分数为万分之几
9、的溶液既具有消毒杀菌的能力，对皮肤无刺激，无毒性，对金属不腐蚀，是一种十分重要的杀菌消毒剂，使用时将其配制成20%的水溶液应用较好，主要用于外科手术器械、创伤的消毒杀菌和农村养蚕的杀菌，此外该产品还具有良好的发泡能力，也可用作聚丙烯腈的缓染剂。第六章：两性表面活性剂1.什么是两性表面活性剂？与阴离子和阳离子表面活性剂相比，其特点表现在哪些方面？答：广义地说：所谓两性表面活性剂，是指同时具有两种离子性质的表面活性剂。特点：1）具有等电点，在PH值低于等电点的溶液中带正电荷，表现为阳离子表面活性剂的性能；在PH值高于等电点的溶液中带负电荷，表现为阴离子表面活性剂的性质。2）几乎可以同所有其他类型的
10、表面活性剂进行复配，而且在一般情况下都产生加和增效作用。3）具有较低的毒性和对皮肤、眼睛刺激性，可以用在化妆品和洗发香波中。4）具有极好的耐硬水性和耐高浓度电解性，甚至在海水中也可以有效地使用。5）对织物有优异的柔软平滑性和抗静电性。6）具有良好的乳化性和分散性。7）可以吸附在带有负电荷或正电荷的物质表面上，而不产生憎水薄层，因此有很好的润湿性和发泡性。8）两性表面活性剂的杀菌性能：两性表面活性剂作为杀菌剂，具有许多阳离子型表面活性剂所不及的优点。9）具有良好的生物降解性。2.两性表面活性剂按整体化学结构分为哪几类？各举一代表性产品。答：1）甜菜碱型，其分子结构： ，如十二烷基甜菜碱，2）咪唑
11、啉型，其分之中含有咪唑啉环，如 ，式中，R 是含1218个碳原子的烷基。 3）氨基酸型：此类表面活性剂的结构主要是 -氨基丙酸型，分子结构为 ；或者 - 亚氨基羧酸型： 4）氧化胺型，其结构通式为： 第七章：非离子表面活性剂1.聚乙二醇型非离子表面活性剂为何具有亲水性和浊点？答：非离子表面活性剂在水中成为曲折型时，亲水性的氧原子即被置于链的外侧，憎水性的-CH 2-基位于里面，因而链周围就变得容易与水结合。此结构虽然很大，但其整体恰似一个亲水基。因此，聚乙二醇链显示出较大的亲水性。氢键的键能较低，结构松驰。当表面活性剂的水溶液温度升高时，分子的热运动加剧，结合在氧原子上的水分子脱落，形成的氢键
12、遭到破坏，使亲水性降低，表面活性剂在水中的溶解度下降。当温度升高到一定程度时，表面活性剂从溶液中析出，使原来透明的溶液变浑浊，这时的温度为浊点。2.环氧乙烷的性能及生产方法。答： 性能：液态环氧乙烷，易燃且有自聚合趋势，易爆炸，无色透明气体，因自身结构的特点具有很大的活泼性，易发生开环反应，和含有活泼氢的化合物发生加成反应。生产方法：主要有氯乙醇法和直接氧化法。1） 氯乙醇法：现在水中通入氯气生成次氯酸：乙烯同次氯酸反映生成氯乙醇：氯乙醇与石灰相互作用形成环氧乙烷 ： 此法缺点是消耗大量的氯气和石灰，氯化钙溶液给污水处理造成很大困难，而且副产物盐酸对设备腐蚀严重，因此氯乙醇法逐渐被直接氧化法取
13、代。2） 直接氧化法：乙烯和氧在银催化剂的作用下氧化制得环氧乙烷：直接氧化法对原料乙烯的纯度要求高，含量高于98%，此法操作复杂，技术要求高，适用于大规模生产。3.简述脂肪醇聚氧乙烯醚的制备。答：脂肪醇聚氧乙烯醚的结构通式为 ，商品名为平平加，脂肪醇聚氧乙烯醚的合成可认为由以下两步反应：第一阶段反应速度略慢，当形成一分子环氧乙烷加成物 后，反应速率迅速增加。合成脂肪醇聚氧乙烯醚的原料为高碳醇和环氧乙烷，制法如下：1） 高碳醇的制备有三种方法：天然油脂和脂肪酸还原法，有机合成法，石蜡法。1.天然油脂和脂肪酸还原法，反应式为：2.有机合成法： a.羰基合成法:即烯烃，氢气和二氧化碳在催化剂和高温高
14、压下生成醛，醛加氢生成醇。b. 齐格勒法：乙烯与烷基铝在加热，加压的条件下反应得到三烷基铝，进一步与乙烯反应制得高级三烷基铝，经氢化，水解得到高级醇。3.石蜡法：石蜡法得到的是仲醇，其反应为自由基反应。2）环氧乙烷的制备方法：主要有氯乙醇和直接氧化法、非离子表面活性剂合成法。以 为例，将十八醇加入到不锈钢压力反应釜中，然后加入50%NaOH溶液，其用量是十八醇的0.5%，加热到100 真空脱水1h，然后通入氮气以赶走空气，防止环氧乙烷发生爆炸，最后加热到150，用氮气连续将 EO压入反应釜中，压力维持在0.2MPa，温度130 180 ，反应数小时，控制通入EO 量，保持一定摩尔比和聚合度反应
15、结束后，物料经乙酸中和，最后在漂白釜内用双氧水漂白除去反应杂质的深黄色色素，得到 。4.简述APG的性能与应用。答：APG兼具普通非离子和阴离子表面活性剂的特性，工业产品多为50%70%的水溶液，性状通常为无色至淡黄色粘稠液体或乳白色膏体。纯APG为褐色或琥珀色片状固体，易吸潮。固形物含量50%，游离醇含量1.0% 无机盐含量 4.0% 低碳糖苷含量 0.5% 平均聚合度1.31.8 HLB值1016 密度1.051.15g/cm APG无毒，对皮肤刺激小，去污力显著，可应用于洗涤剂，作为活性组分可在较大温度范围内作较长时间存放，同时具有增湿作用，可用于化妆品。临界胶束浓度高，可用于生物化工。
16、有很好的润湿和渗透性质，对高浓度电解质不敏感，可生物降解，可用于农药生产。另外APG还可应用于纺织、印染业、造纸、消防、医药等方面。第八章：特殊类型表面的表面活性剂1.简述氟碳表面活性剂的特征。答：1）高表面活性：碳氟表面活性剂有极高的表面活性，其水溶液的表面张力可低至20nN/m以下(有的甚至可低到12nN/m)，这是其它类型表面活性剂所远不及的。2 ）高化学惰性：r 氟r 氢，屏蔽c原子能力较强，c-c键因F 原子的屏蔽作用而得到保护，使其更加稳定，不会因与各种氧化剂，强酸和强碱反应而分解。3）耐热稳定性高，碳氟键键能是452KJ/mol ，高于碳氢键键能，因此更加稳定不易断裂。4）表面活
17、性剂具有高熔点、高Krafft点和在溶剂中溶解度底的特点。全氟表面活性剂不但能降低水的表面张力，而且也能降低液态碳氢化合物的表面张力，同时具有既疏水又疏油的性质。2.生物表面活性剂优于化学表面活性剂的特征。答：1、生物表面活性剂的化学结构要比化学合成的表面活性剂复杂和庞大得多。单个分子要占据更大的空间，因而表面活性剂要强于化学合成表面活性剂，乳化能力也更强。2、分子结构类型多样，具有许多特殊的官能团，专一性强，可用于一些特殊领域。由不同属类的微生物合成的生物表面活性剂具有不同的性质及生理功能。用微生物方法可以在分子中引进化学方法难以合成的复杂基团。3、产品本身无毒，使用中用量少，选择性好，环境
18、友好，很快被微生物100%降解，使用时不会对环境构成污染，是典型的环保型“绿色”产品。这一点远远优于化学合成表面活性剂。生物表面活性剂生物相容性好，可用于药品，化妆品及食品添加剂。4、“绿色” 工艺生产是生物发酵过程，生产工艺简单，在常温、常压下即可进行。生产的设备要求不高，生产过程-酶催化不含有毒化合物，生物表面活性剂的生产是典型“绿色”工艺。当微生物技术进一步成熟和产品达到一定规模之后，生产成本可进一步降低，因而可使生物表面活性剂更广泛应用。5、生物表面活性剂合成的原料多为天然家副产品（如油脂、蔗糖、磷脂、脂肪酸、氨基酸、葡萄糖等），在自然界广泛存在，价廉，甚至可以利用工业废料和农副产品加工的下脚料。生产过程也不会构成对环境的污染。6、某些生物表面活性剂还具有抗菌、抗肿瘤等药理作用和免疫功能。
