作业题整理
答:表面活性剂应当是这样一类物质，其分子中含有亲水基和疏水基，在加入量很少时即能明显降低溶剂（通常为水）的表面（或界面）张力，改变物系的界面状态，能够产生润湿，乳化，起泡，增溶及分散等一系列作用，从而达到实际应用的要求。
2.举例说明常见阴离子，阳离子，非离子，两性表面活性剂的中文名，英文名，英文简写及结构式。答案略
3.小结阴离子表面活性剂的合成。答案略
4.总结磺酸型阴离子表面活性剂的结构与性质的关系。
答：（1）烷基苯磺酸盐：
①溶解度：直链烷基苯磺酸钠，烷基取代基的碳原子数越少，烷基链越短，疏水性越差，在室温下越容易溶解在水中。Krafft点越高，溶解度越低；反之，溶解度越高。
②表面张力：在相同浓度下，直链烷基苯磺酸钠的表面张力随碳原子数增多而减小；烷基链中带有支链的表面张力普遍较低。 ③润湿力:随着直链烷基苯磺酸钠烷基碳原子数的增加，表面活性剂的润湿力呈下降趋势。 ④起泡性：相同浓度下，十四烷基的直链烷基苯磺酸钠发泡性最好，其次是十二烷基苯磺酸钠。而十八烷基苯磺酸钠由于在水中溶解度较低，起泡性较差。
（2）α-烯烃磺酸盐：
①溶解性：疏水基碳链越长，溶解度越低。
②表面张力：当α-烯烃磺酸盐碳氢链含有15~18个碳原子时，其溶液的表面张力较低。在碳氢链较短（小于15）时，其表面张力最高。
③去污力：在碳原子大于12时明显提高，在15~18范围内保持较高水平，超过18个又呈下降趋势，其中16时去污力最高。
④起泡力：碳氢链含有碳原子数为14~16时，具有良好的起泡力。
⑤生物降解性：其生物降解性较高，更为完全。
⑥毒性：毒性低，刺激性较小。
（3）烷基磺酸盐：
①SAS脱脂作用随链长增大（碳原子数增多）而增强，在碳原子数为15时达到最大，然后开始下降。
②SAS润湿力随链长增大而减小，从碳原子数13开始，几乎变化不大，15时最小。
③直链烷基磺酸钠临界胶束浓度随碳原子数增大而减小。
④SAS溶解度随碳链长增大而减小。
（4）。。。
5.小结季铵盐，胺盐型阳离子表面活性剂的合成。
答：（1）季铵盐：
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②高级烷基胺与低级卤代烷反应；
③甲醛-甲酸法。
（2）胺盐型：
①长链烷基伯胺盐酸盐：用长链的伯胺与无机酸反应制得；
②仲胺盐：由高级卤代烷与乙醇胺的多乙氧基物反应制备；或由高级脂肪胺与环氧乙烷反应制备。
③叔胺盐：
Soromine系列：由脂肪酸和三乙醇胺在160~180℃下长时间加热缩合制备；
Ninol系列：由脂肪酸与二乙醇胺反应制得；
Sapamine系列：由油酸与三氯化磷反应生成油酸氯，再与N，N-二乙基乙二胺缩合，最后
用酸处理制得；
Ahcovel系列：由硬脂酸和二亚乙基三胺反应，在160~180℃脱水生成酰胺，然后与尿素发生脱氨缩合，最后用盐酸中和制得。
6.小结阳离子型表面活性剂的性质特点及应用。
答;性质特点：
（1）溶解性：一般情况下，阳离子表面活性剂的水溶性很好，但随烷基碳链长度的增加，水溶性呈下降趋势。
（2）Krafft温度点：阳离子表面活性剂达到某一温度（Krafft温度点）时，在水中的溶解度急剧增加。Krafft点越高，溶解度越低。反之，溶解性能越好。
（3）表面活性：
①随烷基碳链长度的增加，表面张力逐渐下降；
②在一定范围内，表面张力随表面活性剂溶液的浓度升高而降低，降低到一定数值时又随溶液浓度的升高而增加。
（4）临界胶束浓度：随烷基碳链长度的增加，临界胶束浓度降低。
应用：消毒杀菌剂，腈纶均染剂，抗静电剂，矿物浮选剂，相转移催化剂，织物柔软剂。
7.简述氧乙基化反应的反应机理及影响反应的主要因素。
答：反应机理：
（1）采用LiOH，NaOH，KOH等碱作催化剂：反应分两步进行，第一步是EO（环氧乙烷）开环加成，得到一元加成物，第二步则是聚合反应，得到表面活性剂。
（2）采用BF3，SnCl4,SnCl5及质子酸作催化剂。
影响反应的主要因素：
（1）环氧化物：结构不同，反应活性不同。环氧乙烷反应速率最快，反应活性高。
（2）含活泼氢原料：给出氢原子的能力越强，反应活性越高。
（3）催化剂：①使用酸性催化剂比使用碱性催化剂时反应速率快80~100倍；
②碱性越强，碱催化反应速率越快；
③催化剂浓度增高，反应速率加快，且随浓度增高，在低浓度时反应速率的增加高于高浓度；
④采用酸催化剂的n符合泊松分布，而采用碱催化剂的n符合韦伯分布。
（4）温度：一般随温度的升高，反应速率加快。但在不同温度范围内，反应速率随温度升高而加快的幅度不同。
（5）压力：随反应体系压力升高，反应速率加快。
8.总结聚氧乙烯类非离子表面活性剂的性质特点。
答：①HLB值越高，亲水性越强。
②浊点越高，表面活性剂越不易自水中析出，亲水性越好。
③临界胶束浓度较低，一般比阴离子表面活性剂低1~2个数量级。
④疏水基种类不同，其表面张力不同；疏水基相同时，EO加成数越低，表面张力越低；温度升高，表面张力下降。
⑤随碳数增加，润湿性下降；疏水基相同时，EO加成数越多，润湿性越差。
⑥起泡性随EO加成数不同而变化，并出现最高值；低温时，洗涤性较好。
⑦生物降解性随EO加成数增加而降低。
9.小结甜菜碱类两性表面活性剂的合成。
答：（1）羧酸甜菜碱型：
①氯铱酸钠法合成；
②卤代烷和氨基酸钠反应合成；
③卤代烷与氨基酸酯反应再经水解合成；
④α-溴代脂肪酸与叔胺反应合成；
⑤长链烷基氯甲基醚与叔胺基乙酸反应合成；
⑥不饱和羧酸与叔胺反应合成。
（2）磺酸甜菜碱型：叔胺与氯乙基磺酸钠反应。
（3）硫酸酯甜菜碱型:
柳条剥皮机①先由叔胺和氯醇反应引入羟基后，再用硫酸，或三氯化硫进行硫酸酯化制得；
②由卤代烷与带有羟基的叔胺反应，然后用三氧化硫酯化制得；
③先由高级脂肪族伯胺与环氧乙烷反应，再经卤代烷季胺化和三氯化硫酯化制得。
（4）含磷甜菜碱：叔胺和磺酸丙内酯反应。
导电铝浆10.简述含氟表面活性剂的合成性质及应用。
答：合成方法：
（1）电解氟化法：可先直接合成碳氟表面活性剂的反应基团，如羧酰氟或磺酸酰等，经进一步反应引入亲水基即可制得；
（2）调聚法：利用氟烯烃的调聚反应制取长链氟烷基中间体，然后根据需要进行分离，再经下一步反应便可合成。
（3）离子奇聚法：采用四氟乙烯，六氟乙烯或相应的环氧化合物（四氟环氧乙烯，六氟环氧丙烯）在氟离子催化下发生阴离子聚合反应，合成中间体。
性质特点：
（1）化学稳定性和热稳定性：与碳氢表面活性剂相比，具有良好的化学稳定性和热稳定性；
（2）溶解性：全氟表面活性剂不溶于普通的有机溶剂，碳氟表面活性剂，其溶解度随链长的增加而降低；
（3）表面活性：具有相同极性基团和相同碳数前提下，碳氟表面活性剂的表面活性强于常规的碳氢链表面活性剂；
（4）临界胶束浓度：碳氟表面活性剂的临界胶束浓度要比结构相似的碳氢表面活性剂低10~100倍。
2-氯-5-甲基吡啶应用：氟蛋白泡沫灭火剂，纤维防油防水整理剂，高聚物添加剂等等。
11.简述高分子表面活性剂的合成，性质特点及应用。
答：合成：
（1）木质素磺酸钠：造纸的副产品；
（2）聚皂：聚4-乙烯吡啶用溴代十二烷季胺化；
（3）由对烷基苯酚和甲醛制得；
（4）由丙烯腈及丙烯酰胺制得。
性质特点：
（1）表面活性通常较弱；
（2）乳化性较好，用量大时具有很好的乳化稳定性；
（3）一般不具备低分子表面活性剂在水溶液中形成胶束的性质；
（4）在高分子表面活性剂浓度低时，发生凝絮作用，浓度较高时，起分散作用。
（5）具有更好的增稠效果。
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应用：造纸工业中作染料，浆内分散剂等等。
12.简述液体的表面张力及其测定方法。
答：定义：从力的角度：垂直通过液面上任一单位长度，与液面相切的收缩表面张力的力，简称表面张力。单位为mN/m.从能量角度：单位表面的表面自由能，是增加单位表面积液体时自由能的增值。
测定方法：滴重法，毛细管上升法，环法，吊片法，最大气泡压力法，滴外形法。
13.小结纯液体的表面张力与其分子结构间的关系规律。
答;极性物质的表面张力一般大于非极性物质。
结构相似时，分子量越大，表面张力越高。
含有芳环或不饱和键的物质的表面张力大于不含的。
一般有机物质的表面张力为20~50mN/m.
水是常见液体中表面张力最高的，为72mN/m。
14.简述增溶作用的方式及主要影响因素规律。
答：方式：（1）非极性分子在胶束内核的增溶；
（2）表面活性剂分子间的增溶；
（3）胶束表面的吸附增溶；
（4）聚氧乙烯链间的增溶；
主要影响因素：
（1)表面活性剂的化学结构:具有相同亲油基的，非离子型＞阳离子型＞阴离子型；胶束越大，增溶量越大；
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（2)被增溶物的化学结构：随链长的增加而减小，随不饱和度及环化程度的增加而增大。
（3)温度：多数情况下，温度升高，增溶作用加大。
（4)添加无机电解质：可增加烃类化合物的增溶程度，却使极性有机物的增溶程度减少。
（5)有机添加剂：非极性化合物，提高了极性有机物的增溶程度；极性有机物，增加了非极性碳氢化合物的增溶量。
17.简述表面活性剂的乳化作用及乳化剂，破乳作用及破乳剂。
答：乳化：使一种或多种液体以液珠形式分散在与它不相混溶的液体中构成分散体系的过程。
乳化剂：主要是阴离子型和非离子型表面活性剂。
破乳：乳液完全被破坏，发生油水分离。
破乳剂：阴离子型，非离子型，阳离子型。
18.论述分散作用及常用分散剂，絮凝作用及常用絮凝剂。
答：（1）分散作用：将固体以微小粒子形式分布于分散介质中，形成具有相对稳定性体系的过程。固体粒子的润湿，粒子团的分散和碎裂，分散体的稳定。
常用分散剂：阴离子，非离子有机胺类阳离子，高分子表面活性剂。
（2）絮凝作用：分散相粒子以任意方式或受任何因素的作用而结合在一起，形成具有结构或无特定结构的集团的作用。被分散粒子的去稳定作用，去稳定粒子的相互聚集。
常用絮凝剂：丙烯酰胺共聚物型阳离子絮凝剂，聚乙烯醇，聚乙烯基甲醛醚型非离子表面活性剂等。
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