了得網工業技術_表面活性劑合成技術

編輯推薦

1. 全面介紹表面活性劑的合成技術
2.本書為呂肜老師近三十年教學與科研工作的結晶
3.包括表面活性劑的分離、分析與結構表征，幫助讀者從結構上理解其合成。

內容簡介

本書繫統地介紹了表面活性劑的合成技術。在介紹各類表面活性劑的性質、作用、分類和應用原理的基礎上，詳述了各類表面活性劑的合成技術，具體包括其合成原理，合成方法，工藝過程等。另外對表面活性劑混合物的分離、定性和定量分析的方法及各種類型表面活性劑的紅外光譜特征也作了較詳細的介紹，力求闡明各類表面活性劑的化學結構與性質的關繫，從結構上理解其合成工藝，實現理論與實踐的統一。
本書可供化學、化工、材料及相關學科的研發、應用和生產技術人員使用，也可供高等院校相關專業師生參考或作為教材使用。

作者簡介

呂肜，天津工業大學，教授。從事表面活性劑及其他精細化工產品的教學與研究近三十年，承擔並完成多項自然科學基金及其他研究課題，曾出版《膠體與界面化學》，《材料近代測試與分析實驗》等多本圖書。

第1章表面活性劑概論1
1.1表面活性劑的分子結構與分類1
1.1.1表面活性劑的分子結構1
1.1.2表面活性劑的分類2
1.2表面活性劑在溶液中的狀態和性質6
1.2.1表面活性劑在界面上的吸附6
1.2.2表面活性劑溶液的性質與膠團的形成及結構13
1.3表面活性劑的結構與性能的關繫18
1.3.1表面活性劑的親水-親油平衡18
1.3.2表面活性劑親水基和親油基對性能的影響22
參考文獻25
第2章表面活性劑疏水基原料的制備27
2.1長碳鏈正構烷烴27
2.1.1分子篩吸脫法27第1章表面活性劑概論1
1.1表面活性劑的分子結構與分類1
1.1.1表面活性劑的分子結構1
1.1.2表面活性劑的分類2
1.2表面活性劑在溶液中的狀態和性質6
1.2.1表面活性劑在界面上的吸附6
1.2.2表面活性劑溶液的性質與膠團的形成及結構13
1.3表面活性劑的結構與性能的關繫18
1.3.1表面活性劑的親水-親油平衡18
1.3.2表面活性劑親水基和親油基對性能的影響22
參考文獻25
第2章表面活性劑疏水基原料的制備27
2.1長碳鏈正構烷烴27
2.1.1分子篩吸脫法27
2.1.2尿素絡合法30
2.2高碳烯烴31
2.2.1直鏈α-烯烴31
2.2.2直鏈內烯烴36
2.3脂肪醇39
2.3.1羰基合成醇39
2.3.2齊格勒合成醇42
2.3.3正構烷烴氧化制取直鏈伯醇43
2.3.4脂肪酸、脂肪酸酯還原生產高碳醇44
2.3.5脂肪醇合成路線的比較47
2.3.6合成高碳醇的其他方法47
2.4長碳鏈烷基苯的合成48
2.4.1催化劑49
2.4.2烯烴烷基化的反應歷程49
2.4.3烷基化反應的影響因素50
2.4.4長鏈烷基苯的生產51
2.5長碳鏈烷基酚的合成55
2.5.1以長鏈烯烴作為烷基化劑用三氟化硼催化合成烷基酚56
2.5.2以脂肪醇作為烷基化劑用Al2O3-AlCl3催化合成長鏈烷基酚56
2.5.3其他催化劑在烷基酚合成中的應用56
2.6脂肪酸57
2.6.1油脂中脂肪酸的組成57
2.6.2其他天然羧酸的組成58
2.6.3油脂水解58
2.6.4合成脂肪酸60
參考文獻61
第3章陰離子型表面活性劑62
3.1概述62
3.2烷基苯磺酸鈉62
3.2.1烷基苯磺酸鈉的結構和性能的關繫63
3.2.2芳烴磺化的機理63
3.2.3芳烴磺化的影響因素64
3.2.4硫酸磺化工藝66
3.2.5三氧化硫磺化工藝68
3.2.6烷基苯磺酸的中和74
3.2.7其他烷基苯磺酸的合成76
3.3α-烯烴磺酸鹽78
3.3.1α-烯烴磺酸鹽的性能78
3.3.2α-烯烴磺酸鹽的合成原理78
3.3.3α-烯烴磺酸鹽合成工藝條件的選擇79
3.4烷基磺酸鹽81
3.4.1烷基磺酸鹽的性能81
3.4.2烷基磺酸鹽的制備81
3.4.3制取烷基磺酸鹽的其他方法85
3.5琥珀酸酯磺酸鹽86
3.5.1結構與性能的關繫86
3.5.2合成工藝87
3.6高級脂肪酰胺磺酸鹽90
3.6.1結構與性能的關繫90
3.6.2合成工藝91
3.6.3N-油酰基-N-甲基牛磺酸鈉的合成實例91
3.7高級脂肪酸酯α-磺酸鈉92
3.7.1結構與性能的關繫93
3.7.2α-磺基脂肪酸甲酯的合成93
3.7.3影響反應的因素96
3.7.4MES的優點與不足97
3.8其他磺酸鹽類表面活性劑98
3.8.1石油磺酸鹽98
3.8.2木質素磺酸鹽101
3.8.3萘繫磺酸甲醛縮合物103
3.8.4烷基萘磺酸鈉104
3.9硫酸酯鹽類表面活性劑105
3.9.1硫酸酯鹽表面活性劑的特性及用途105
3.9.2硫酸化試劑105
3.9.3脂肪醇硫酸酯鹽及脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯鹽108
3.9.4硫酸化油、硫酸化脂肪酸低碳醇酯及硫酸化脂肪酸111
3.9.5仲烷基硫酸鈉的生產112
3.10羧酸鹽類表面活性劑113
3.10.1制皂工業對油脂選擇要求113
3.10.2皂類表面活性劑115
3.10.3疏水基通過中間鍵與羧基連接的表面活性劑117
3.11磷酸酯(鹽)類陰離子型表面活性劑119
3.11.1磷酸酯鹽類陰離子型表面活性劑的特性120
3.11.2磷酸酯的合成122
參考文獻125
第4章陽離子型表面活性劑126
4.1概述126
4.2陽離子型表面活性劑的原料126
4.2.1脂肪伯胺的制備127
4.2.2脂肪仲胺的制備128
4.2.3脂肪叔胺的制備128
4.3脂肪銨鹽和季銨鹽130
4.3.1脂肪銨鹽的合成及性能130
4.3.2季銨鹽的結構與性質131
4.3.3季銨鹽的合成132
4.4直接連接型陽離子型表面活性劑133
4.4.1季銨鹽類133
4.4.2其他直接連接型陽離子型表面活性劑136
4.5間接連接型陽離子型表面活性劑137
4.5.1酰氨基銨鹽的合成137
4.5.2含醚基銨鹽的合成141
4.5.3含酯基銨鹽的合成143
4.6雜環類陽離子型表面活性劑144
4.6.1咪唑啉季銨鹽的合成144
4.6.2吡啶季銨鹽的合成147
參考文獻153
第5章非離子型表面活性劑154
5.1概述154
5.2非離子型表面活性劑的性質155
5.2.1水溶性155
5.2.2濁點156
5.2.3表面張力及臨界膠束濃度157
5.2.4起泡性157
5.2.5潤濕性157
5.2.6洗滌性157
5.2.7生物作用158
5.3環氧乙烷加成聚合反應的機理158
5.3.1堿催化環氧乙烷的開環反應158
5.3.2酸催化環氧乙烷的開環反應160
5.3.3環氧乙烷加成物的聚合度161
5.3.4影響乙烯基化反應的因素162
5.4脂肪醇聚氧乙烯醚163
5.4.1脂肪醇聚氧乙烯醚的物理形態163
5.4.2脂肪醇聚氧乙烯醚的生產164
5.4.3勻質醇醚的合成165
5.5烷基酚聚氧乙烯醚165
5.5.1合成原理165
5.5.2合成工藝166
5.5.3其他取代酚醚表面活性劑167
5.6脂肪酸聚氧乙烯酯167
5.6.1合成原理168
5.6.2合成工藝168
5.6.3其他制備脂肪酸聚氧乙烯酯的方法169
5.7脂醇酯169
5.7.1脂肪酸甘油酯的合成169
5.7.2失水山梨醇脂肪酸酯的合成171
5.7.3糖脂及烷基多糖苷的合成173
5.7醇酯聚氧乙烯醚的合成178
5.8聚氧乙烯烷基胺180
5.8.1聚氧乙烯烷基胺的結構與特征180
5.8.2合成反應180
5.9烷醇酰胺及聚氧乙烯脂肪酰胺181
5.9.1烷醇酰胺181
5.9.2聚氧乙烯脂肪酰胺183
5.10聚醚184
5.10.1聚醚的分類184
5.10.2起始劑184
5.10.3催化劑185
5.10.4整嵌型聚醚185
5.10.5雜嵌型聚醚188
5.10.6全雜型嵌段聚醚190
參考文獻192
第6章兩性表面活性劑193
6.1概述193
6.1.1兩性表面活性劑的定義193
6.1.2兩性表面活性劑的分類193
6.2兩性表面活性劑的一般性質195
6.2.1兩性表面活性劑的酸堿性和等電點195
6.2.2兩性表面活性劑的有關性質195
6.3甜菜堿型兩性表面活性劑196
6.3.1N-烷基取代的羧酸型甜菜堿繫兩性表面活性劑的合成196
6.3.2N-酰胺基取代的羧酸型甜菜堿繫兩性表面活性劑的合成198
6.3.3N-長碳鏈烷氧基取代的羧酸型甜菜堿繫兩性表面活性劑的合成198
6.3.4磺酸甜菜堿的合成199
6.3.5硫酸酯型甜菜堿的合成200
6.3.6磷酸酯甜菜堿的合成201
6.4氨基酸型兩性表面活性劑203
6.4.1羧酸型α-亞氨基乙酸繫的合成203
6.4.2羧酸型β-氨基丙酸繫的合成204
6.4.3氨基磺酸繫的合成205
6.4.4氨基硫酸酯繫的合成205
6.5咪唑啉型兩性表面活性劑206
6.5.1咪唑啉羧酸繫的合成206
6.5.2咪唑啉磺酸繫的合成207
6.5.3咪唑啉硫酸酯、磷酸酯繫的合成207
6.5.4咪唑啉型兩性表面活性劑的結構208
參考文獻209
第7章特種表面活性劑210
7.1概述210
7.2含氟表面活性劑210
7.2.1含氟表面活性劑的結構與性能210
7.2.2含氟表面活性劑的合成212
7.3含硅表面活性劑217
7.3.1含硅表面活性劑結構與性能218
7.3.2含硅表面活性劑疏水鏈的合成218
7.3.3含硅表面活性劑的合成221
7.4含硼表面活性劑225
7.4.1含硼表面活性劑的結構與性能225
7.4.2含硼表面活性劑的合成226
7.5冠醚型表面活性劑229
7.5.1冠醚型表面活性劑的結構與性能229
7.5.2冠醚型表面活性劑的合成231
參考文獻233
第8章Gemini表面活性劑235
8.1概述235
8.1.1Gemini表面活性劑的定義235
8.1.2Gemini表面活性劑的分類235
8.1.3Gemini表面活性劑在水溶液中的狀態236
8.1.4Gemini表面活性劑的物理、化學性質238
8.2Gemini型表面活性劑的合成240
8.2.1陰離子型Gemini表面活性劑的合成240
8.2.2陽離子型Gemini表面活性劑的合成242
8.2.3非離子型Gemini表面活性劑的合成243
8.2.4兩性Gemini表面活性劑的合成244
8.2.5不對稱Gemini表面活性劑的合成245
參考文獻246
第9章高分子表面活性劑248
9.1概述248
9.2高分子表面活性劑的分類248
9.3高分子表面活性劑的特性249
9.3.1降低表面張力的能力249
9.3.2乳化分散功能249
9.3.3凝聚功能249
9.3.4其他功能250
9.4天然高分子表面活性劑的制備250
9.4.1澱粉基表面活性劑的制備250
9.4.2纖維素基表面活性劑的制備256
9.4.3殼聚糖基表面活性劑的制備259
9.4.4松香基表面活性劑的制備262
9.5合成高分子表面活性劑的制備266
9.5.1聚氨酯高分子表面活性劑的制備266
9.5.2聚乙烯醇（PVA）類高分子表面活性劑制備269
9.5.3聚電解質類及兩性聚合物類高分子表面活性劑制備273
9.5.4醇表面活性劑的制備277
參考文獻284
第10章生物表面活性劑287
10.1概述287
10.1.1生物表面活性劑的定義287
10.1.2生物表面活性劑的分類與結構287
10.2脂肽類表面活性劑290
10.2.1表面活性素290
10.2.2脂肽類表面活性劑的結構290
10.2.3表面活性素的性質292
10.3脂肽類表面活性劑的生物合成292
10.4生物表面活性素的應用295
10.4.1食品工業中的應用295
10.4.2醫療中的應用295
10.4.3石油工業中的應用295
10.4.4環境工程中的應用296
10.4.5其他方面的應用296
參考文獻296
第11章表面活性劑的環境保護298
11.1概述298
11.2表面活性劑的結構與生物降解性301
11.2.1陰離子型表面活性劑的生物降解性301
11.2.2非離子型表面活性劑的生物降解性301
11.2.3陽離子型表面活性劑的生物降解性303
11.2.4兩性表面活性劑的生物降解性303
11.3環保型表面活性劑的開發與應用303
11.3.1非離子型表面活性劑304
11.3.2陰離子型表面活性劑304
11.3.3陽離子型表面活性劑305
11.3.4精練劑308
11.3.5氧漂穩定劑308
參考文獻309
第12章表面活性劑的分離與分析311
12.1概述311
12.2表面活性劑混合物的分離311
12.2.1柱色譜分離技術311
12.2.2離子交換色譜分離314
11.2.3薄層色譜分離技術317
12.3表面活性劑的定性分析319
12.3.1表面素的定性分析319
12.3.2表面活性劑類型的定性分析322
12.4表面活性劑的定量分析325
12.4.1表面素的定量分析325
12.4.2表面活性劑活劑組分的定量分析330
12.5表面活性劑水溶液的性能測試332
12.5.1表面活性劑表面張力的測定332
12.5.2表面活性劑潤濕性的測定335
12.5.3表面活性劑起泡性與穩泡性能的測定338
12.5.4表面活性劑增溶性的測定338
12.5.5表面活性劑乳化性能的測定338
12.5.6表面活性劑分散能力的測定339
12.6表面活性劑紅外光譜分析339
12.6.1紅外光譜技術339
12.6.2表面活性劑的紅外光譜分析372
參考文獻390

前言

隨著世界經濟的發展以及科學技術領域的開拓，國內外對表面活性劑的研制和生產發展更為迅猛，其產量和品種增長迅速。應用領域已從家用洗滌用品、個人清潔保護用品、工業與公共設施清洗用品拓展到國民經濟的一些重要部門，如石油、紡織、食品、農業、環境以及新材料領域、能源領域、農藥、醫藥與生命科學等高新技術領域。國內高等院校的相關專業均開設了此課程。國內外關於表面活性劑類的專業書籍有幾十種，其中涉及應用和物理化學性能較多，但全面介紹表面活性劑合成技術的較少。為此，本書繫統地介紹了表面活性劑的合成技術，主要內容包括：表面活性劑主要品種及其原料的生產技術進展，如高級烯烴、烷基苯、脂肪醇、脂肪胺及脂肪酸的生產以及磺化工藝和乙氧基化技術；新型表面活性劑的研究與開發，主要品種有烷基多苷、醇醚羧酸鹽、脂肪酸甲酯乙氧基化物、葡糖酰胺、脂肪酸甲酯磺酸鹽及Gemini表面活性劑等；高分子表面活性劑的結構、改性方法、合成技術及工藝，主要內容包括：天然高分子表面活性劑、半合成高分子表面活性劑和合成高分子表面活性劑三類。本書注重基礎理論和實際應用的結合，介紹了一些新型表面活性劑的研發成果，希望對從事表面活性劑合成工作的讀者能有所借鋻，為教學和科研提供參考。隨著世界經濟的發展以及科學技術領域的開拓，國內外對表面活性劑的研制和生產發展更為迅猛，其產量和品種增長迅速。應用領域已從家用洗滌用品、個人清潔保護用品、工業與公共設施清洗用品拓展到國民經濟的一些重要部門，如石油、紡織、食品、農業、環境以及新材料領域、能源領域、農藥、醫藥與生命科學等高新技術領域。國內高等院校的相關專業均開設了此課程。國內外關於表面活性劑類的專業書籍有幾十種，其中涉及應用和物理化學性能較多，但全面介紹表面活性劑合成技術的較少。為此，本書繫統地介紹了表面活性劑的合成技術，主要內容包括：表面活性劑主要品種及其原料的生產技術進展，如高級烯烴、烷基苯、脂肪醇、脂肪胺及脂肪酸的生產以及磺化工藝和乙氧基化技術；新型表面活性劑的研究與開發，主要品種有烷基多苷、醇醚羧酸鹽、脂肪酸甲酯乙氧基化物、葡糖酰胺、脂肪酸甲酯磺酸鹽及Gemini表面活性劑等；高分子表面活性劑的結構、改性方法、合成技術及工藝，主要內容包括：天然高分子表面活性劑、半合成高分子表面活性劑和合成高分子表面活性劑三類。本書注重基礎理論和實際應用的結合，介紹了一些新型表面活性劑的研發成果，希望對從事表面活性劑合成工作的讀者能有所借鋻，為教學和科研提供參考。
本書共分12章。第1章概述中簡要介紹了表面活性劑的物理化學基礎。第2章至第10章分別介紹了表面活性劑原料的生產技術，以及陰、陽、非及兩性表面活性劑，特殊表面活性劑的合成路線和技術；簡要介紹了生物表面活性劑及Gemini型表面活性劑的合成路線和基本方法，並根據行業發展，以獨立章節介紹了高分子表面活性劑的結構特點，改性方法，合成技術路線及工藝。第11章介紹了目前屬於綠色化學要求的表面活性劑和國內外限制和禁用的表面活性劑品種。第12章繫統介紹了對表面活性劑混合物的分離、定性和定量分析的基本方法，並對各種類型表面活性劑的紅外光譜的特征進行了較為完整介紹，力求滿足對讀者在實際工作中需要。本書可用作高等院校教材和專業科研人員的參考書。
本書在編寫過程中參閱了M.J.Rosen編著的《Surfactancts and Interfacial Phenomena》、D.Attwood and A.T. Florence編著的《Surfactant Systems,Chapman and Hall》、M.J.Schick主編的《Surfactant Science Series》、趙國璽編著的《表面活性劑物理化學》、李宗石與劉平芹、徐明新編的《表面活性劑合成與工藝》以及附於每章後面的大量參考文獻。
本書得到張玉亭教授、吳贊敏教授和解如阜教授的熱情幫助，他們提供了許多具體內容，為本書增色添光，在這裡表示衷心感謝。借此機會還要感謝碩士研究生韓薇、孫華葉和杜開封的熱情幫助，本書能夠順利出版得益於他們的熱情支持和具體幫助。
限於編者的水平和時間的倉促，本書中缺欠在所難免，誠心祈盼讀者和專家不吝指正，我們將感激不盡。

編著者
2016年6月

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