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阴离子表面活性剂的历史最久。l8世纪鼓起的制皂业所出产的番笕即为阴离子表面活性剂,番笕属高级脂肪酸盐。此外,有代表性的阴离子表面活性剂还有磺酸盐、硫酸酯盐、脂肪酰-肽缩合物等。

阴离子表面活性剂在低温下较难溶解,随温度升高溶解度加大,溶解度达到极限时会析出表面活性剂的水合物。但是,水溶液加热至一定温度时,表面活性剂分子发生缔合,溶解度会急速增大。

阴离子表面活性剂亲水基团的种类有限,而疏水基团可以由多种结构构成,故种类很多。阴离子表面活性剂一般具有良好的渗入、润湿、乳化、分离、增溶、起泡、抗静电和润滑等性能,用作洗涤剂有良好的去污能力。

1高级脂肪酸盐

番笕即属高级脂肪酸盐,其化学式为RCOOM。这里R为烃基,可所以饱和的,也可所以不饱和的,其碳数在5～22之间。M为金属原子,一般为钠,也可所以钾或者铵。

番笕为典型的阴离子表面活性剂,它是以油脂与碱的水溶液加热起皂化反应制得的。此外,也可先将油脂水解,分离出脂肪酸,然后再用碱中和制取。

所施用的油脂,可所以动物油脂如牛油,也可所以植物油脂如椰子油、棕树油、米糠油、黄豆油、花生油、硬化油等。皂化所施用的碱可所以氢氧化钠、氢氧化钾或者氨水。用氢氧化钠皂化油脂得到的番笕称为钠皂,而用氢氧化钾或者氨水皂化油脂得到的番笕分别叫做钾皂和铵皂。洗涤用番笕一般为钠皂,化妆用番笕为钾皂和铵皂,钠皂质地较钾皂硬,铵皂最软。此外番笕的性质还与脂肪酸部门的烃基构成有关,脂肪酸的碳链越长,饱和度越大,凝固点越高,用其制成的番笕越硬。例如用硬脂酸、月桂酸和油酸制成的三种番笕中,硬脂酸皂最硬,月桂酸皂次之,油酸皂最软。硬脂酸钠为具有脂肪气味的白色粉末,疏水性强,难溶于冷水,易溶于热水和热乙醇中,在低温下去污力差,主要用作打扮用品乳化剂。硬脂酸的钾盐和铵盐也用于此目的。油酸钠由于分子中有双键,所以分子的极性大,亲水性好,易溶于水,去污力也较好。月桂酸钾是淡黄色浆状物,易溶于水,起泡力大,主要用于液体皂和香波出产,也经常使用作乳化剂。除简单的脂肪酸皂外,也可用多羧酸打造具有某些特殊效用的番笕,这种多羧酸皂在软片出产中用作润湿剂。用三乙醇胺与油酸制成的油酸三乙醇胺皂为淡黄色浆状物,溶于水,易氧、化变质,经常使用作乳化剂。挥发性胺的脂肪酸盐主要用于上光剂,铵盐水解天生的游离胺挥发后,表面涂层中留下疏水物质,可提高表面的抗水性能。松香酸与纯碱溶液中和形成的松香皂易溶于水,有较好的抗硬水能力和润湿能力,主要用于洗涤番笕出产中。

2磺酸盐

磺酸盐型表面活性剂的化学式为R-SO3Na,式中R碳数在8～20之间。这种表面活性剂易溶于水,在酸性溶液中也不发没烧开过的水解,有良好的发泡能力,用于出产洗涤剂,产品去污能力好。

(1)烷基苯磺酸盐 烷基苯磺酸盐是有代表性的阴离子系表面活性剂。按烷基的结构可将其分为支链烷基苯磺酸盐和直链烷基苯磺酸盐。支链的为硬性型,直链的为软性型,一般将硬性型的称为硬性ABS,或者略称ABS;软性型的称为软性ABS,或者略称LAS。烷基苯磺酸盐在硬水中不与钙、镁离子形成沉淀,既耐酸又耐碱,有良好的去污力、渗入力、润湿力和起泡力。工业上用的烷基苯磺酸盐表面活性剂主要是十二烷基苯磺酸盐,如钠盐、铵盐。烷基苯磺酸盐的制法包孕烷基化、磺化、中和等历程。烷基化是以氟化氢或者氯化铝为反应剂,将苯与碳原子数为12个左右的烯烃或者氯代烷烃进行反应制成烷基苯的历程;磺化是将烷基苯与浓硫酸、发烟硫酸或者三氧化硫进行反应天生烷基苯磺酸的历程;中和通常为用20%氢氧化钠对烷基苯磺酸进行中和反应的历程,根据需要还要用次氯酸钠对中和产品进行脱色。

十二烷基苯磺酸钠为白色粉末,易溶于水,有良好的洗涤去污能力和发泡性能。大量用于洗衣粉和家用洗净剂中,也可适量配入香波和泡沫浴等;在纤维工业中可用作煮练剂、洗手剂、染色助剂;在金属电镀历程中用作金属脱脂剂;在造纸工业中用作树胶分离剂、毛毡洗涤剂、脱墨剂;在农药出产中用作乳化剂、颗粒剂和可湿性粉末剂用的分离剂;在皮革工业上用作渗入脱脂剂;在肥料工业中用作防结块剂;在洋灰工业中用作加气剂等诸多方面或者单独施用,或者作为配合成分施用。ABS和LAS在去污方面几乎没有啥子不同,但前者生物降解性明显低于后者。

⑵烷基磺酸盐 烷基磺酸盐与烷基苯磺酸盐相比,耐硬水稳定性和生物降解性均好些,洗涤去污能力大致相同。早期,烷基磺酸的工业规模出产是在德国首先实现的,在特殊反应器中于紫外光照射下烷烃经氯磺化反应制得,现在主要采用磺氧化方法制取。正烷烃在紫外光照射下与二氧化硫和氧反应,但在天生烷基磺酸钠的同时,二氧化硫、氧与水反应天生硫酸。然后以苛性钠中和,产品为膏状体。本法由于不施用氯气,副产物少,可以简化提纯工艺,减低成本。

虎魄酸酯磺酸钠也属该类表面活性剂,烃基中碳数为4～8。其代表物为二辛基虎魄酸酯磺酸钠,它是白色软蜡状物,易溶于水和乙醇,在硬水中稳定,洗涤和发泡性能好,无毒性,对皮肤刺激性小,有良好的润湿性能,多用于香波、泡沫浴和牙膏出产中。

(3)a-烯烃磺酸盐a-烯烃磺酸盐简称AOS,为链烯基磺酸盐和羟基烷基磺酸盐的混淆物。其制法是以三氧化硫等作磺化剂,对“α-烯烃进行磺化,然后将含有磺内酯的反应混淆物用苛性钠进行中和、水解。

AOS的碳链中碳数为15～18时,该表面活性剂具有优异的去污力、起泡力和渗入力,其中以C16的AOS在硬水中去污力最好。起泡力最高。

AOS较烷基苯磺酸盐的生物降解性好,对皮肤的刺激性低、毒性小,用作洗涤剂可使织物有良好的手感,此外还能防止粉状洗涤剂结块。AOS广泛用作粉状合成洗涤剂、庖厨用洗涤剂和香波等的原料,现在也用作工业用合成洗涤剂的原料。

⑷脂肪酸乙酯磺酸盐脂肪酸乙酯磺酸钠由环氧乙烷与亚硫酸氢钠反应天生烃乙基磺酸钠,经干燥后再与脂肪酸酯化其烃基即得。脂肪酸乙酯磺酸钠对皮肤刺激性很小、性温和,主要用于合成香皂及香波出产中。

(5)仲醇聚氧乙烯醚虎魄酸酯磺酸盐仲醇聚氧乙烯醚虎魄酸酯磺酸盐是阴离子表面活性剂的新品种。l985年由原轻工业部研制成功,l987年获原轻工业部技术进步三等奖。该产品为浅黄色粘稠液体,具有表面张力低、去污力高、泡沫触感柔滑、抗硬水性强的性能。此外,性温和,对眼睛、皮肤的刺激性极低,因此,适合用作香波、婴儿用洗涤剂、泡沫浴和丝、毛洗涤等家用洗涤剂的原料,也可作为工业用特殊的乳化剂。

此外,双-2-乙基己醇虎魄酸酯磺酸钠也具有与其相是的结构。乙基己醇虎魄酸酯磺酸钠具有极佳的渗入力,除用作渗入剂外,也部门用作乳化剂。

(6)石油磺酸盐石油磺酸盐是各类磺酸盐的混淆物,主要成分为烷基苯磺酸盐和烷基萘磺酸盐,其次为脂肪烃的磺酸盐、环烃的磺酸盐及其氧化物等。石油磺酸盐大都为油溶性,经常使用于切削油,在农药中用作乳化剂,在矿物浮选中用作泡沫剂,在燃料油中用作分离剂,高分子量的用作金属防锈油中的防蚀剂。大量的石油磺酸钠用于石油开采,出格是3次采油提高采收率。

(7)N,N-油酰甲基牛磺酸钠N,N-油酰甲基牛磺酸钠是化学名称,我国的商物品名称称为209洗涤剂,国外商物品名称为伊盖明T(Lgepon T)。209洗涤剂既有一般阴离子合成洗涤剂的特性,又有天然油脂番笕的特征。它是由N-甲基牛磺酸钠与油酰氯反应制得的。

N,N-油酰甲基牛磺酸钠为液状或者浆状体,.也可喷雾干燥成为奶白色粉末状物,在纺织工业中用作染料助剂、洗绒剂、精练剂等。

(8)丁基萘磺酸钠丁基萘磺酸钠俗称拉开粉,它属于烷基芳基磺酸盐的一种,具有良好的润湿力、乳化力和分离力。拉开粉Bx是较经常使用的一种拉开粉,主要成分为l,2-二丁基萘-6-磺酸钠(有文献报道是l,4-二丁基萘-6-磺酸钠),为米白色或者微黄色粉末,易溶于水,耐酸、碱和硬水。在纺织、印染、皮革、造纸工业以及农药中用作润湿剂,在涂料和油墨等工业中用作分离剂,在合成橡胶工业中用作乳化剂。拉开粉Bx由丁醇、萘与发烟硫酸效用后用苛性钠中和制得。.

⑼脂肪酰胺磺酸钠脂肪酰胺磺酸钠代表产品为Lissapo1LS(国外产品商物品名称),海内称为净洗剂LS。净洗剂LS的制法是将对氨基苯甲醚进行磺化,再与油酰氯进行缩合,最后以苛性钠中和。

净洗剂LS具有良好的洗涤力、乳化力、渗入力、起泡力,也具有很好的匀染、柔软性能,对钙皂分离力强,耐酸、耐碱、耐硬水、耐电解质和耐热等性能均好,但耐氧化剂性能较差。在印染工业中,净洗剂LS用作毛织物的净洗剂,织物经其洗后手感柔钦;也用作棉织物印花后的净洗剂、还原染料和酸性染料的匀染剂。

3硫酸酯盐

硫酸酯盐表面活性剂的化学通式为ROS03M,式中M为Na、K、N(CH2CH2OH)3,碳链中碳数为8～18。硫酸酯盐表面活性剂具有良好的发泡力和去污力,耐硬水性能好,其水溶液呈中性或者微碱性,主要用于洗涤剂中。

(1)脂肪醇硫酸酯盐脂肪醇硫酸酯盐简称AS,与番笕比较,脂肪醇硫酸酯盐溶解性大,即使在高浓度水溶液中也不会形成像番笕那样的凝胶,而保持液体状况。水溶液呈中性,耐硬水,在碱性至弱酸性条件下不水解,性能稳定。脂肪醇硫酸酯盐的制法是将脂肪醇经硫酸化后用碱中和。在工业出产中难以使脂肪醇l00%硫酸化,制得的硫酸化物一般为80%～90%,所以脂肪醇硫酸酯盐常含有未反应的脂肪醇,还含有副产物十水合硫酸钠。如以三氧化硫或者氯磺酸作硫酸化剂,产品中几乎不含副产物。

最有代表性的脂肪醇硫酸酯盐是十二烷基硫酸钠,或者称月桂醇硫酸酯钠,为白色粉末,有特征气味,易溶于水。可用作家庭洗涤剂、打扮用品和药物的乳化剂、起泡剂。其铵盐和三乙醇胺盐可用于清洁剂和起泡剂,香波中含有羟基和不饱和双键的脂肪酸或者其酯类经硫酸化后同样可制得硫酸酯盐。这种硫酸酯盐与高级醇酸酯盐有很大的不同,这是因为其亲水的硫酸基接近分子中间,故其洗涤力较差。

此外,也可用烯烃为原料进行硫酸化来制备仲醇硫酸酯盐。这种产品极易溶于水,可得到浓溶液,有良好的起泡力,主要用于液体洗涤剂的出产。

磺化蓖麻油是蓖麻油经硫酸化的产品,属脂肪醇硫酸酯盐。磺化蓖麻油最早是作土耳其红的染色助剂施用的,故又称土耳其红油。

磺化蓖麻油的原料是蓖麻油,将蓖麻油与浓硫酸在低温下进行反应,反应后用水或者食盐、芒硝等浓溶液洗涤除去多余的硫酸,分离后用碱中和即得磺化蓖麻油。

在打造磺化蓖麻油时,由于陪同发生各类副反应,所以产品的构成极为庞大,通常在磺化蓖麻油中含有未反应的蓖麻油、蓖麻油脂肪酸盐、蓖麻油脂肪酸硫酸酯盐、二羟基硬脂酸盐、二羟基硬脂酸硫酸酯盐、双蓖麻酸盐、多聚蓖麻酸盐、多聚蓖麻酸硫酸酯盐和内酯等。

磺化蓖麻油溶解度大,较一般番笕的耐硬水性和耐酸性好,润湿力和渗入力也好,乳化力也高,但去污力较番笕差。

在纺织工业中,磺化蓖麻油用作织布油剂、·纤维打叠整顿剂、柔软剂、润滑剂、润湿剂、染色助剂等;在皮革工业中用作光亮剂、柔软剂等;在农药、金属工业中用作乳化剂等。

⑵脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠简称AES,在结构上与脂肪醇硫酸酯盐相似,起泡力好,但润湿力差。它是由脂肪醇和环氧乙烷起加成反应后经硫酸化,再用碱中和制得的。脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠由于在分子中接有聚乙二醇链,所以其溶解性和起泡力均有提高,性能也较温和,并具有良好的增溶性。在打扮用品工业中,用于香波和洗净剂出产;在洗涤剂工业中,用于出产庖厨洗涤剂。

(3)脂肪胺聚氧乙烯硫酸钠脂肪胺聚氧乙烯硫酸钠的代表产品为Lipoto1 SK。Lipoto1 SK具有良好的去污力,适合作丝绸、锦纶织物印染后的净洗剂。

⑷3-酰基甘油-l,2-二硫酸酯盐

3-酰基甘油-l,2-二硫酸酯钠是用单月桂酸甘油酯或者单硬脂酸甘油酯与三氧化硫效用,再用碱中和制得。

该表面活性剂吸水性较强,不适合用于颗粒状洗涤品的出产,主要用于出产轻垢液体洗涤剂。

4脂肪酸酰氯与蛋白质水解物缩合物

脂肪酸酰氯与氨基酸钠进行缩合反应可获得性能温和、洗涤力和起泡力均好的阴离子表面活性剂,如油酰氨基酸钠、月桂酰肌氨酸钠和N-油酰甘氨酰甘氨酸钠等。

(1)油酰氨基酸钠油酰氨基酸钠国外商物品名称称为LameponA,海内称为雷米邦A,也叫613洗涤剂。工业出产方法是将未着色的铬鞣皮屑、蚕茧或者蛋白质含量较多的物料水解为氨基酸,再经去钙、浓缩氨基酸,与油酰氯进行缩合而得。雷米邦A具有较好的去污力,耐硬水和碱,在强酸中发生分解。在毛纺织品、丝绸、合成纤维、印染工业中用作洗涤剂、乳化剂、扩散剂;在棉纺工业中用于缩绒、煮练、上浆、退浆、习染工序;在皮革工业中用作脱脂剂;在金属加工工业中用作金属表面去油剂。用于洗涤蛋白质纤维织物,洗后柔软、有光泽、有弹性。由于雷米邦A性温和,对皮呋无刺激,所以也适用于出产皮肤清洁剂和护肤香脂。此外,还可胃作钙皂分离剂。

⑵月桂酰肌氨酸钠月桂酰肌氨酸钠由月桂酰氯和肌氨酸钠缩合而得。月桂酰肌氨酸钠为白色粉末,溶于水,能产生大量泡沫,有阻止发酵的能力,可用于牙膏出产。

(3)N-油酰甘氨酰甘氨酸钠是以油酰氯和N-甘氨酰甘氨酸缩合而成,油酰甘氨酰甘氨酸钠性温和,具有良好的去污力,主要用于香波出产中。

5磷酸酯盐

磷酸酯为阴离子表面活性剂,分子中有磷酸酯键。磷酸是三元酸,所以有单酯、双酯和三酯三种类型。三酯是非离子表面活性剂,但由于打造方法上的原因,制得的三酯是含有单酯和双酯的混淆物,所以,一般将其归属于阴离子表面活性剂。磷酸酯型阴离子表面活性剂的性质随脂肪醇的种类,单酯、双酯和三酯所占的比率以及盐的种类不同而变化。与脂肪醇硫酸酯盐比较,磷酸酯盐耐热、耐酸性能良好,对皮肤也较温和,刺激性小。

磷酸酯盐的制法是将脂肪醇与磷酸化剂进行反应,然后用碱中和而制得。磷酸化剂除聚磷酸外还有五氧化二磷和磷酰氯。用五氧化二磷作磷酸化剂可制得单酯和双酯的混淆物。用磷酰氯作磷酸化剂时可制得单酯、双酯和三酯的混淆物,调节醇和磷酰氯的比率,可制得高纯度的三酯。若以脂肪醇聚氧乙烯醚或者烷基酚聚氧乙烯醚代替脂肪醇时,制得相应的三酯非离子表面活性剂,主要用在不希望有阴离子的特殊用途上。

磷酸酯盐表面活性剂一般较少单独施用,大大都是作为各类用途的配合成分施用。由于磷酸酯盐对硬表面有极好的洗净性能,故可用于金属洗净和电镀;又由于它易溶于有机溶剂,故还可与溶剂配合用作干洗洗涤剂;还可用作乳化剂、增溶剂、抗静电剂和抗蚀剂,以及合成树胶、涂料等的颜料分离剂等。