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非離子表面活性劑
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作者:pmo1fe6cc
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發(fā)布時(shí)間: 2051天前
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非離子表面活性劑是指分子溶于水后不發(fā)生電離的一類表面活性劑，第二次世界大戰(zhàn)前，由德國(guó)IG公司首先研制成功，商品名有Igepol、Leonil及Emulphor等。按其親水基不同，主要分為聚氧乙烯型和多元醇型兩大類。 ①聚氧乙烯型：通式為RO(CH2CH2O)nH，是由含有活潑氫原子的化合物和環(huán)氧乙烷反應(yīng)制備。工業(yè)上常用的含有活潑氫的化合物有脂肪醇、烷基酚、脂肪酸、脂肪胺、脂肪酰胺、多元醇、脂肪酸酯、油脂、山梨醇等。市售的非離子型表面活性劑以脂肪醇和烷基酚的環(huán)氧乙烷加成物最多。聚氧乙烯型表面活性劑大多溶于水，其應(yīng)用范圍極廣，作為洗滌劑、滲透劑、勻染劑、乳化劑等應(yīng)用于許多工業(yè)部門。 ②多元醇型： 由含有多個(gè)羥基的化合物與脂肪酸作用生成的酯或酰胺類化合物。多元醇型非離子表面活性劑安全性高，對(duì)皮膚刺激性小，因此除用作纖維的油劑和柔軟劑外，還用于食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)及化妝品工業(yè)作乳化劑和分散劑。 非離子型表面活性劑穩(wěn)定性高，不易受酸堿和強(qiáng)電解質(zhì)的影響，與陰、陽(yáng)離子型表面活性劑或兩性表面活性劑有很好相容性，可復(fù)配使用。 非離子型表面活性劑在溶液中不是離子狀態(tài)，所以穩(wěn)定性高，不易受強(qiáng)電解質(zhì)無(wú)機(jī)鹽類的影響，也不易受酸、堿的影響;它與其他類型表面活性劑的相容性好，在水及有機(jī)溶劑中皆有較好的溶解性能(視結(jié)構(gòu)的不同而有所差別)。 這類表面活性劑雖在水中不電離，但有親水基(如氧乙烯基-CH2CH2O-、醚基-O-、羥基-OH或酰胺基-CONH2等)，也有親油基(如烴基—R)。親水基團(tuán)和親油基團(tuán)可分別與無(wú)機(jī)填料和高聚物基料發(fā)生相互作用，加強(qiáng)二者的聯(lián)系，從而增進(jìn)二者之間的相容性，二極性基團(tuán)之間的柔性碳鏈起增塑潤(rùn)滑作用，賦予體系韌性和流動(dòng)性，使體系黏度下降，從而改善復(fù)合材料的加工性能。 非離子表面活性劑的水溶液起泡力差，泡沫也不穩(wěn)定。這是由于非離子表面活性劑每個(gè)分子有較大的表面積和在泡沫的界面不帶電荷的緣故。聚氧乙烯鏈長(zhǎng)和相對(duì)分子質(zhì)量分布，親油基的鏈長(zhǎng)和支鏈存在，聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物的存在都對(duì)非離子表面活性劑的泡沫有較大的影響。由于分子結(jié)構(gòu)中有極性部分和非極性部分，所以有表面活性。這類活性劑還可分為酯型(如聚氧乙烯脂肪酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯)、醚型(如聚氧乙烯烷基醇醚、聚氧乙烯烷基苯酚醚)、胺型(如聚氧乙烯脂肪胺)、酰胺型(如聚氧乙烯烷基酰胺)和混合型(如山梨糖醇酐脂肪酸酯聚氧乙烯醚)等幾類。在采油中主要用于起泡、乳化、防蠟、緩蝕、緩速、油井增產(chǎn)、水井增注、提高油層采收率等。
非離子表面活性劑的特點(diǎn)和應(yīng)用
表面活性劑是衡量一個(gè)國(guó)家化工水平的重要指標(biāo)，作為世界第二大表面活性劑生產(chǎn)國(guó)，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上表面活性劑的種類較多。主要針對(duì)非離子表面活性劑進(jìn)行了闡述，對(duì)當(dāng)前應(yīng)用范圍較廣的集中非離子表面活性劑的特點(diǎn)和實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行了分析。
目前，生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用較多的是非離子表面活性劑，原因就在于與陰離子、陽(yáng)離子表面活性劑相比，非離子表面活性劑的乳化能力、潤(rùn)濕能力、洗滌能力更強(qiáng)。但其成本較高的缺陷也是不容忽視的。鑒于當(dāng)前市場(chǎng)上種類、性能不同的陰離子表面活性劑較多，因此，對(duì)市場(chǎng)上一些實(shí)用價(jià)值較高的陰離子表面活性劑的特點(diǎn)和實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行分析是十分必要的。
1、 陰離子表面活性劑的特點(diǎn)
1.1 聚氧乙烯醚類非離子表面活性劑
目前，市場(chǎng)上功能較強(qiáng)、性價(jià)比較高的聚氧乙烯醚類非離子表面活性劑主要有伯醇聚氧乙烯醚（AEO）、中醇聚氧乙烯醚（SEO）、支鏈化異構(gòu)格爾伯特醇醚（ISO-AEO）、烷基苯酚聚氧乙烯醚（APEO）四種，這四種非離子表面活性劑各有優(yōu)勢(shì)。其中，AEO具有起泡性較低、分散能力較強(qiáng)、親水性隨著EO含量的增加而提高的特點(diǎn)，成為了發(fā)展最快的非離子表面活性劑，但其缺點(diǎn)也比較明顯，即在水溶液中黏度較高，極易生成膠凝體，因此一般會(huì)通過(guò)添加山梨醇、乙二醇的方式解決。對(duì)比AEO，另外三種非離子表面活性劑雖然特點(diǎn)不夠突出，但是缺陷也不是很明顯，并且因生產(chǎn)成本較低的緣故，也飽受青睞。比如SEO、ISO-AEO、APEO都具有高流動(dòng)性、低黏度、低傾點(diǎn)、窄凝膠分布、高滲透性能等特點(diǎn)，其對(duì)皮膚的刺激性低于AEO也是這三類非離子表面活性劑的優(yōu)點(diǎn)之一。
1.2 多元醇酯類非離子表面活性劑
多元醇酯類非離子表面活性劑的基本生產(chǎn)原理是由多元醇與脂肪酸直接酯化反應(yīng)，該類表面活性劑一般不具有凈洗功能，但是其獨(dú)有的特性導(dǎo)致其在一些特殊生產(chǎn)領(lǐng)域中應(yīng)用比較廣泛。比如甘油酯因HLB較低的緣故，在水中基本不會(huì)出現(xiàn)溶解的現(xiàn)象，因此，往往被用于食品乳化劑和添加劑中，而基于甘油酯生產(chǎn)的三甘油酯也被廣泛地用于香料保香和化妝品生產(chǎn)中；將蔗糖中的多元羥基與月桂酸、棕櫚酸等脂化得到的甘糖酯因具有無(wú)味、無(wú)毒的特點(diǎn)被用于食品和醫(yī)藥生產(chǎn)領(lǐng)域。
1.3酰胺類非離子表面活性劑
酰胺類非離子表面活性劑主要有烷基醇胺6501和氧化銨兩種，兩種表面活性劑各有特點(diǎn)。其中，烷基醇胺6501的特點(diǎn)主要是沒(méi)有濁點(diǎn)，能使水溶液變稠，起泡性和泡沫穩(wěn)定性也較好，因此，常被用作增泡劑和穩(wěn)定劑生產(chǎn)。此外，由于烷基醇胺6501是由脂肪酸和乙醇胺按照一定的比例生產(chǎn)的，比例的不同該表面活性劑的性能也存在一定的差別，極大地增加了其應(yīng)用空間。而氧化胺屬于典型的極性表面活性劑，只有在固定的環(huán)境下才能夠發(fā)揮效果。一般而言，只有在中性或堿性的條件下才能使用，當(dāng)然其所具有的幾乎完全不會(huì)溶于水的特點(diǎn)決定了該表面活性劑成為沐浴露等日化產(chǎn)品生產(chǎn)不可或缺的一部分。
2、非離子表面活性劑在實(shí)踐中的應(yīng)用
2.1 在皮革生產(chǎn)中的應(yīng)用
皮革生產(chǎn)對(duì)于非離子表面活性劑的需求量并不是很大，但是非離子表面活性劑對(duì)提高皮革質(zhì)量具有十分重要的意義。皮革生產(chǎn)包括前處理、鞣制、加脂、染色、涂飾等諸多環(huán)節(jié)，其中，非離子表面活性劑主要被應(yīng)用于鞣制和加脂環(huán)節(jié)中，在實(shí)踐中常常為借助非離子表面活性劑中的聚氧乙烯醚類表面活性劑來(lái)賦予皮革更好的手感，使得最終生產(chǎn)出的皮革顯得更加光滑，顏色更加鮮明。
2.2 在煤炭生產(chǎn)中的應(yīng)用
非離子表面活性在煤炭生產(chǎn)中的應(yīng)用主要取決于煤炭質(zhì)量。我國(guó)煤炭普遍存在的灰分含量大、濕度大的問(wèn)題決定了非離子表面活性劑是煤炭生產(chǎn)不可或缺的化工原料。在生產(chǎn)中常常會(huì)采用浮選的方式，即向媒漿中注入空氣，再通過(guò)添加一定表面活性劑的方式來(lái)使得煤塊表面形成一層疏水性薄膜，如此一來(lái)較為細(xì)小的煤炭顆粒就會(huì)與起泡粘連在一起，上浮到煤漿表面，進(jìn)而獲得高純度的精煤。在煤炭生產(chǎn)中主要使用的是多元醇酯類等HLB值較低的非離子表面活性劑。
2.3 在紡織生產(chǎn)中的應(yīng)用 非離子表面活性劑在紡織生產(chǎn)中的應(yīng)用是隨著各種新型纖維的出現(xiàn)而出現(xiàn)的，傳統(tǒng)的紡織生產(chǎn)并不需要使用表面活性劑，而復(fù)合纖維、異形纖維、超細(xì)纖維等材料則需要使用非離子表面活性劑來(lái)幫助產(chǎn)品進(jìn)行增濕、增效、勻染。 具體而言，非離子表面活性劑主要應(yīng)用于紡織生產(chǎn)中的退漿、精煉、染色等環(huán)節(jié)。其中，在退漿環(huán)節(jié)中主要采用通用的非離子表面活性劑來(lái)生產(chǎn)相關(guān)的潤(rùn)濕劑和退漿劑，比如滲透劑JFC等；在精練環(huán)節(jié)中，則主要利用非離子表面活性劑的乳化、洗凈等功能來(lái)清除產(chǎn)品上的各種雜質(zhì)。這一環(huán)節(jié)中基本不會(huì)使用多元醇酯類等不具有凈洗功能的表面活性劑。在染色環(huán)節(jié)中，主要是利用非離子表面活性劑的非離子特點(diǎn)與陰離子、陽(yáng)離子型染料混合使用。
2.4 在醫(yī)藥生產(chǎn)中的應(yīng)用
除個(gè)別特殊的非離子表面活性劑，比如氧化胺等之外，大部分非離子表面活性都具有在水中呈解離狀態(tài)的特性，再加上其毒性和溶血作用較小的緣故，因此，作為乳化劑、抗氧劑、抗凝劑等被廣泛地應(yīng)用于醫(yī)藥生中。比如，將聚乙烯二醇甘油作為片劑的粘合劑，將聚氧乙烯脂肪醇作為片劑的潤(rùn)滑劑等；非離子型表面活性劑失水山梨醇聚環(huán)氧乙烷型及聚環(huán)氧乙烷和聚環(huán)氧丙烷嵌段共聚物等，可作位靜脈注射用液的乳化劑等。
表面活性劑一直都有著“工業(yè)味精”之稱，我國(guó)的表面活性劑生產(chǎn)起步于20世紀(jì)50年代，經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)躍居世界第二大表面活性劑生產(chǎn)國(guó)。但是在市場(chǎng)上我國(guó)的表面活性劑僅僅依靠產(chǎn)量而不是質(zhì)量贏取市場(chǎng)，市場(chǎng)上種類繁多的表面活性劑更是給生產(chǎn)者帶來(lái)了極大的困擾。因此，本文對(duì)當(dāng)前應(yīng)用范圍比較廣泛的非離子表面活性劑進(jìn)行了探討，對(duì)市場(chǎng)上一些功能、性價(jià)比較高的非離子表面活性劑的特點(diǎn)以及在生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行了梳理，以期對(duì)生產(chǎn)者、表面活性劑的開發(fā)和研究提供一定的借鑒。
非離子表面活性劑的特點(diǎn)和應(yīng)用
表面活性劑是衡量一個(gè)國(guó)家化工水平的重要指標(biāo)，作為世界第二大表面活性劑生產(chǎn)國(guó)，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上表面活性劑的種類較多。主要針對(duì)非離子表面活性劑進(jìn)行了闡述，對(duì)當(dāng)前應(yīng)用范圍較廣的集中非離子表面活性劑的特點(diǎn)和實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行了分析。
目前，生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用較多的是非離子表面活性劑，原因就在于與陰離子、陽(yáng)離子表面活性劑相比，非離子表面活性劑的乳化能力、潤(rùn)濕能力、洗滌能力更強(qiáng)。但其成本較高的缺陷也是不容忽視的。鑒于當(dāng)前市場(chǎng)上種類、性能不同的陰離子表面活性劑較多，因此，對(duì)市場(chǎng)上一些實(shí)用價(jià)值較高的陰離子表面活性劑的特點(diǎn)和實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行分析是十分必要的。
1、 陰離子表面活性劑的特點(diǎn)
1.1 聚氧乙烯醚類非離子表面活性劑
目前，市場(chǎng)上功能較強(qiáng)、性價(jià)比較高的聚氧乙烯醚類非離子表面活性劑主要有伯醇聚氧乙烯醚（AEO）、中醇聚氧乙烯醚（SEO）、支鏈化異構(gòu)格爾伯特醇醚（ISO-AEO）、烷基苯酚聚氧乙烯醚（APEO）四種，這四種非離子表面活性劑各有優(yōu)勢(shì)。其中，AEO具有起泡性較低、分散能力較強(qiáng)、親水性隨著EO含量的增加而提高的特點(diǎn)，成為了發(fā)展最快的非離子表面活性劑，但其缺點(diǎn)也比較明顯，即在水溶液中黏度較高，極易生成膠凝體，因此一般會(huì)通過(guò)添加山梨醇、乙二醇的方式解決。對(duì)比AEO，另外三種非離子表面活性劑雖然特點(diǎn)不夠突出，但是缺陷也不是很明顯，并且因生產(chǎn)成本較低的緣故，也飽受青睞。比如SEO、ISO-AEO、APEO都具有高流動(dòng)性、低黏度、低傾點(diǎn)、窄凝膠分布、高滲透性能等特點(diǎn)，其對(duì)皮膚的刺激性低于AEO也是這三類非離子表面活性劑的優(yōu)點(diǎn)之一。
1.2 多元醇酯類非離子表面活性劑
多元醇酯類非離子表面活性劑的基本生產(chǎn)原理是由多元醇與脂肪酸直接酯化反應(yīng)，該類表面活性劑一般不具有凈洗功能，但是其獨(dú)有的特性導(dǎo)致其在一些特殊生產(chǎn)領(lǐng)域中應(yīng)用比較廣泛。比如甘油酯因HLB較低的緣故，在水中基本不會(huì)出現(xiàn)溶解的現(xiàn)象，因此，往往被用于食品乳化劑和添加劑中，而基于甘油酯生產(chǎn)的三甘油酯也被廣泛地用于香料保香和化妝品生產(chǎn)中；將蔗糖中的多元羥基與月桂酸、棕櫚酸等脂化得到的甘糖酯因具有無(wú)味、無(wú)毒的特點(diǎn)被用于食品和醫(yī)藥生產(chǎn)領(lǐng)域。
1.3酰胺類非離子表面活性劑
酰胺類非離子表面活性劑主要有烷基醇胺6501和氧化銨兩種，兩種表面活性劑各有特點(diǎn)。其中，烷基醇胺6501的特點(diǎn)主要是沒(méi)有濁點(diǎn)，能使水溶液變稠，起泡性和泡沫穩(wěn)定性也較好，因此，常被用作增泡劑和穩(wěn)定劑生產(chǎn)。此外，由于烷基醇胺6501是由脂肪酸和乙醇胺按照一定的比例生產(chǎn)的，比例的不同該表面活性劑的性能也存在一定的差別，極大地增加了其應(yīng)用空間。而氧化胺屬于典型的極性表面活性劑，只有在固定的環(huán)境下才能夠發(fā)揮效果。一般而言，只有在中性或堿性的條件下才能使用，當(dāng)然其所具有的幾乎完全不會(huì)溶于水的特點(diǎn)決定了該表面活性劑成為沐浴露等日化產(chǎn)品生產(chǎn)不可或缺的一部分。
2、非離子表面活性劑在實(shí)踐中的應(yīng)用
2.1 在皮革生產(chǎn)中的應(yīng)用
皮革生產(chǎn)對(duì)于非離子表面活性劑的需求量并不是很大，但是非離子表面活性劑對(duì)提高皮革質(zhì)量具有十分重要的意義。皮革生產(chǎn)包括前處理、鞣制、加脂、染色、涂飾等諸多環(huán)節(jié)，其中，非離子表面活性劑主要被應(yīng)用于鞣制和加脂環(huán)節(jié)中，在實(shí)踐中常常為借助非離子表面活性劑中的聚氧乙烯醚類表面活性劑來(lái)賦予皮革更好的手感，使得最終生產(chǎn)出的皮革顯得更加光滑，顏色更加鮮明。
2.2 在煤炭生產(chǎn)中的應(yīng)用
非離子表面活性在煤炭生產(chǎn)中的應(yīng)用主要取決于煤炭質(zhì)量。我國(guó)煤炭普遍存在的灰分含量大、濕度大的問(wèn)題決定了非離子表面活性劑是煤炭生產(chǎn)不可或缺的化工原料。在生產(chǎn)中常常會(huì)采用浮選的方式，即向媒漿中注入空氣，再通過(guò)添加一定表面活性劑的方式來(lái)使得煤塊表面形成一層疏水性薄膜，如此一來(lái)較為細(xì)小的煤炭顆粒就會(huì)與起泡粘連在一起，上浮到煤漿表面，進(jìn)而獲得高純度的精煤。在煤炭生產(chǎn)中主要使用的是多元醇酯類等HLB值較低的非離子表面活性劑。
2.3 在紡織生產(chǎn)中的應(yīng)用 非離子表面活性劑在紡織生產(chǎn)中的應(yīng)用是隨著各種新型纖維的出現(xiàn)而出現(xiàn)的，傳統(tǒng)的紡織生產(chǎn)并不需要使用表面活性劑，而復(fù)合纖維、異形纖維、超細(xì)纖維等材料則需要使用非離子表面活性劑來(lái)幫助產(chǎn)品進(jìn)行增濕、增效、勻染。 具體而言，非離子表面活性劑主要應(yīng)用于紡織生產(chǎn)中的退漿、精煉、染色等環(huán)節(jié)。其中，在退漿環(huán)節(jié)中主要采用通用的非離子表面活性劑來(lái)生產(chǎn)相關(guān)的潤(rùn)濕劑和退漿劑，比如滲透劑JFC等；在精練環(huán)節(jié)中，則主要利用非離子表面活性劑的乳化、洗凈等功能來(lái)清除產(chǎn)品上的各種雜質(zhì)。這一環(huán)節(jié)中基本不會(huì)使用多元醇酯類等不具有凈洗功能的表面活性劑。在染色環(huán)節(jié)中，主要是利用非離子表面活性劑的非離子特點(diǎn)與陰離子、陽(yáng)離子型染料混合使用。
2.4 在醫(yī)藥生產(chǎn)中的應(yīng)用
除個(gè)別特殊的非離子表面活性劑，比如氧化胺等之外，大部分非離子表面活性都具有在水中呈解離狀態(tài)的特性，再加上其毒性和溶血作用較小的緣故，因此，作為乳化劑、抗氧劑、抗凝劑等被廣泛地應(yīng)用于醫(yī)藥生中。比如，將聚乙烯二醇甘油作為片劑的粘合劑，將聚氧乙烯脂肪醇作為片劑的潤(rùn)滑劑等；非離子型表面活性劑失水山梨醇聚環(huán)氧乙烷型及聚環(huán)氧乙烷和聚環(huán)氧丙烷嵌段共聚物等，可作位靜脈注射用液的乳化劑等。
表面活性劑一直都有著“工業(yè)味精”之稱，我國(guó)的表面活性劑生產(chǎn)起步于20世紀(jì)50年代，經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)躍居世界第二大表面活性劑生產(chǎn)國(guó)。但是在市場(chǎng)上我國(guó)的表面活性劑僅僅依靠產(chǎn)量而不是質(zhì)量贏取市場(chǎng)，市場(chǎng)上種類繁多的表面活性劑更是給生產(chǎn)者帶來(lái)了極大的困擾。因此，本文對(duì)當(dāng)前應(yīng)用范圍比較廣泛的非離子表面活性劑進(jìn)行了探討，對(duì)市場(chǎng)上一些功能、性價(jià)比較高的非離子表面活性劑的特點(diǎn)以及在生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行了梳理，以期對(duì)生產(chǎn)者、表面活性劑的開發(fā)和研究提供一定的借鑒。
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