表面和界面现象上课讲义.ppt

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1、表面和界面现象冰淇淋是我们最喜爱的食物；有了洗涤剂我们的生活才能如此美好。若没有表面活性剂，这两样东西都不会有。这真是太可悲了。但是，如果真的没有了表面活性剂，也不会有人为没有冰淇淋和洗涤剂而哭泣。因为没有表面活性剂，人也没有了。——英国著名界面化学家Clint表面和界面现象21.1前言1.表面活性剂与洗涤剂人类认识表面活性剂是从洗涤剂开始的。在历史上的一段时间内，洗涤剂，甚至皂，就作为表面活性剂的同义词而使用。洗涤剂的起源已久远得无法考证。最早使用的皂是羧酸的碱金属盐类。据记载，幼发拉底河流域的苏美尔人早在公元前2500年、腓(féi)尼基人在公元前600年就知道用羊油和草木灰制造肥皂

2、的方法——将两者共沸。在罗马时代的庞贝遗址中就发现了制皂的遗迹，还有制成的仍可以使用的皂。到13世纪就出现了商品肥皂。表面和界面现象3表面活性剂与洗涤剂我们中华民族有着独立的、辉煌的古代文明，同样也发展了自己的早期洗涤剂。最晚在周代(公元前800年左右)已经知道利用草木灰洗衣服，并且有文字记载。《礼记》中就写有“冠带垢和灰请漱，衣裳垢和灰请澣(huàn，同“浣”。)，记录了前人用草木灰洗涤衣帽的实践。到魏晋时期有了两种独特的洗涤剂:皂角和猪胰。这两种洗涤剂在中华大地长期使用上千年，直到清朝末年、乃至民国时期，西方制皂术传入我国，国人改用肥皂（当时称为“洋胰子”）以前都一直在使用。约在18

3、90年上海才有了第一家生产肥皂的工厂。表面和界面现象4表面活性剂与洗涤剂20世纪80年代和90年代，国际表面活性剂和洗涤剂行业有两个新潮。―为使用新型表面活性剂烷基多苷，它具有良好的应用性能、生物相容性、环境相容性和原料可再生性。而中国人用了上千年的皂角就属于这一类。另一个新潮是使用多种酶制剂－脂肪酶、蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶等，以分解各种污物，达到前所未有的洗涤效果。我们的祖先在1000年以前就应用了这个原理，创造出猪胰洗涤剂。表面和界面现象51.表面活性剂与洗涤剂从世界范围来说，直到1850年，肥皂一直是用手工方法大量生产并使用的唯一表面活性剂。正是在19世纪中叶，一方面肥皂开始实现

4、工业化大生产，另一方面也出现了化学合成的表面活性剂。实际上，这是由于纺织工业的发展，在原料处理和染色过程中要求良好的洗涤剂和润湿剂的结果。应用中发现肥皂存在致命的弱点:不耐硬水、不耐酸。在天然水中会产生皂垢、形成沉淀，影响使用效果。这使它不仅失去洗绦和润湿功能，而且会粘在衣物上反而成了污物。为解决这个问题，发展出第一个磺化油－土耳其红油。这是蓖麻油与硫酸反应的产物。后来又发展了深度硫酸化技术，改进产品质量。表面和界面现象61.表面活性剂与洗涤剂土耳其红油（Sulfonatedcastoroil）是由蓖麻油和浓硫酸在较低的温度下反应，再经过氢氧化钠中和而成。该物质具有一定程度的抗硬水能力，

5、但用量较大，一般占乳油的14%--20%，曾作为DDT乳油的乳化剂。土耳其红油（TurkeyRedOil）又称为太古油、茜草油、红油、渗透油CTH磺化蓖麻油，主要成份的化学名称为蓖麻酸硫酸酯钠盐，分子式为C18H12O6Na2分子量为390.4。表面和界面现象71.表面活性剂与洗涤剂第一次世界大战期间，德国油脂缺乏，需寻找非油脂产品的洗涤剂。由于德国煤炭产量颇丰，于是转向开发煤焦油衍生物，从而发展了短链烷基萘磺酸盐类表面活性剂。主要是丙基萘磺酸盐、丁基萘磺酸盐……癸基萘磺酸盐，统称为Nekal。因其皆为固体粉末，而且水溶液润湿性能较好，故中文译作拉开粉。通常是1-3个烷基取代的萘磺酸盐混

6、合物。表面和界面现象81.表面活性剂与洗涤剂20世纪30年代，长链烷基芳基(苯基)磺酸盐出现于美国。两者皆有良好的洗涤性能。第二次世界大战结束后，烷基苯磺酸盐几乎独占洗涤剂领域，而烷基硫酸盐则主要用于香波和化妆品等个人卫生用品。同时，从石油得到了廉价的乙烯，并发展了乙烯氧化生成环氧乙烷和聚氧乙烯化技术，非离子表面活性剂的生产和应用迅速发展，成为表而活性剂市场的重要角色，大大促进了液体洗涤剂的发展。表面和界面现象91.表面活性剂与洗涤剂近半个世纪中，随着生产和生活水平提高，对洗涤剂的要求也越来越高。例如，要求洗涤剂洗涤效率高，对皮肤和粘膜的剌激性小，同时对织物和头发具有柔软功能，对环境不造

7、成污染，易于生物降解等等。由此发展出多种类型的数百种表面活性剂商品。不仅如此，表面活性剂科学与技术的发展加深了对表面活性剂性质和功能的认识，表面活性剂的应用范围不断扩大。表面和界面现象101.表面活性剂与洗涤剂虽然现在洗涤剂仍然是表面活性剂的应用大户，但是洗涤剂早已经不能作为表面活性剂的同义词。从应用的角度来看，表面活性剂巳作为乳化剂、润湿剂、起泡剂、加溶剂、分散剂、减水剂、织物柔软剂、催化剂、防水剂、防污剂、润滑剂、防酸雾剂、防尘