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【理学论文】表面活性剂的合成、纯化、及应用论文

发布:论文易网2015-12-31 14:01分类: 理学论文 标签: 最新表面活性剂 最好的表面活性剂 表面活性剂解析 表面活性剂作用 中性表面活性剂 表面活性剂论文

表面活性剂是一类易于富集于界面、并对界面性质及相关工艺过程产生明显影响的物质。从发展历史看,表面活性剂源于洗涤剂,但随着技术发展而脱离了洗涤剂,形成了独立的工业。随着表面活性剂的发展和整体工业水平的提高,表面活性剂已从日常生活中的家用洗涤与个人保护用品,进入了国民经济各个领域和国家支柱产业本文将简单介绍一下表面活性剂的合成、纯化、表征及在精细化学品中的应用。

关键词:表面活性剂 纯化  鉴定  合成

表面活性剂是一大类有机化合物,它们的性质极具特色,应用极为灵活、广泛,有很大的使用价值和理论意义。表面活性剂的应用范围涵盖了人们生活和工作的各个方面,在20世纪90年代人们已经开始系统的研究表面活性剂。可以说没有表面活性剂就没有现在干净的我们。表面活性剂分子在溶液中和界面上可以自行结合形成分子有序组合体,从而在各种重要过程,如润湿、铺展、起泡、乳化、加溶、分散、洗涤中发挥重要作用。研究表面活性剂的合成、纯化、表征及在精细化学品中的应用对提高我们的生活水平,促进人类社会和科学技术水平的进步有重大意义。

随着世界经济的发展以及科学技术领域的开拓,表面活性剂的发展更加迅猛,其应用领域从日用化学工业发展到石油、食品、农业、卫生、环境、新型材料等技术部门,起到改进工艺、降低消耗、节约资源、减轻劳动量、增加产量、提高品质等作用,大大提高生产效率,收到极佳的经济效益。现在我国表面活性剂工业已有相当大的生产规模,设备和技术已越来越接近国际水平,产品数量、种类和质量都有大幅度增长和提高。因此,研究“表面活性剂的合成、纯化、表征及在精细化学品中的应用”对表面活性剂工业,乃至我国整体工业经济有着非常重要作用和意义。

表面活性剂是指一类在很低浓度时就能显著降低水的表面张力的化合物,依其亲水基的结构分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂及非离子表面活性剂,表面活性剂具有固定的亲水亲油基团,在溶液的表面能定向排列[2],分子结构具有两亲性:一端为亲水基团,另一端为憎水基团;亲水基团常为极性的基团,如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐,也可是羟基、酰胺基、醚键等;而憎水基团常为非极性烃链,如8个碳原子以上烃链[3]。它达到一定浓度后可缔合形成胶团,从而具有润湿或抗粘、乳化或破乳、起泡或消泡以及增溶、分散、洗涤、防腐、防静电等一系列物理化学作用及相应的实际应用,成为一类灵活多样、用途广泛的精细化工产品[4]。近年来中国表面活性剂工业得到了迅速的发展。2005年全国主要生产企业表面活性剂的总产量(不含皂类)至少达115万吨,其中a-SAA仍占主导地位,约占总量的74.9%,n-SAA占22.7%;c-SAA 占1.6%;z-SAA占0.8%[5]。

(1)阴离子表面活性剂 :硬脂酸,十二烷基苯磺酸钠等

(2)阳离子表面活性剂:季铵化物等 

(3)两性离子表面活性剂:卵磷脂,氨基酸型,甜菜碱型等 

(4)非离子表面活性剂: 脂肪酸甘油酯,脂肪酸山梨坦(司盘),聚山梨酯(吐温)等。

表面活性剂一般是低分子量分散剂。表面活性剂分子具有改性作用,特别是降低颜料和树脂溶液间表面张力。表面活性剂结构上含有两种溶解性或极性相反的基团,使表面活性增加。在水性体系中,极性基团是一些亲水基,非极性的则是憎水基或亲油基。在非水性体系中,极性基团是憎油基,非极性的为亲油基。表面活性剂按其化学结构分类,特别是极性基团包括:阴离子、阳离子、电中性粒子和非离子。

聚合物分散剂作用下效力由以下因素确定:

颜料表面极性基团的吸附作用。锚固基团可以是氨基、羧酸、磺酸、磷酸及其盐。介质中围绕在微粒周围的非极性链段的行为。分子的一些部分(脂肪族或脂肪族-芳香族片断)必须与粘接剂体系高度的相容。

类似表面活性剂的分散剂的稳定机理是静电稳定:围绕颜料粒子的极性基团形成了双层带电的结构。由于布朗运动,液体介质中颜料粒子时常碰撞在一起,因此在其减速进程中具有强烈的重絮凝趋势。

根据其化学结构(如:低的分子量)和静电稳定理论[6],表面活性剂有以下缺陷:

水敏感性:表面活性剂通常使最终涂层产生水敏感性,不适于室外应用。

易产生泡沫:许多表面改性剂会产生泡沫,在涂层上产生缺陷(如鱼眼、凹坑)。如果泡沫在研磨进程出现,则导致生产能力的下降。干扰涂层间的粘接。

经过多年发展,特殊的表面活性剂得到改进,使涂层缺陷最大程度地降低,并且某些还能使涂层具有一些别的优点,如消泡/抗腐蚀能力或使基材难以润湿。

用于颜料分散作用的最常用表面活性剂有如下品种:

脂肪酸衍生物,磷酸酯,聚丙烯酸钠/聚丙烯酸,乙炔二醇和大豆卵磷脂。

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