第1章表面活性劑概述1

1.1表面活性劑的分類1

1.2表面活性劑的國內外發展狀況4

1.2.1世界表面活性劑工業的發展狀況4

1.2.2我國表面活性劑工業的現狀及未來5



第2章表面活性劑原料與中間體8

2.1天然動植物油脂9

2.2脂肪酸13

2.3脂肪酸甲酯14

2.4脂肪醇15

2.5α-烯烴及內烯烴17

2.6高碳脂肪胺18

2.7烷基苯20

2.8烷基酚21

2.9環氧乙烷23

2.10環氧丙烷24

2.11格爾伯特醇25



第3章表面活性劑的作用原理26

3.1表面張力與表面活性26

3.1.1表面張力和表面自由能26

3.1.2表面活性與表面活性劑30

3.1.3表面活性劑的結構特點31

3.2表面活性劑膠束32

3.2.1膠束的形成32

3.2.2臨界膠束濃度33

3.2.3膠束的形狀和大小37

3.2.4膠束作用39

3.3表面活性劑結構與性能的關繫39

3.3.1表面活性劑的親水性39

3.3.2親油基團的影響43

3.3.3分子形態的影響43

3.3.4分子量的影響44

3.3.5表面活性劑的溶解度44

3.3.6表面活性劑的安全性和溫和性45

3.3.7表面活性劑的生物降解性46



第4章表面活性劑的功能與應用48

4.1增溶作用48

4.1.1增溶作用的定義和特點48

4.1.2增溶作用的方式49

4.1.3增溶作用的主要影響因素49

4.1.4增溶作用的應用51

4.2乳化與破乳作用52

4.2.1乳狀液的類型及形成52

4.2.2影響乳狀液穩定性的因素55

4.2.3乳化劑及其選擇依據57

4.2.4乳狀液的破乳57

4.2.5乳化和破乳的應用58

4.3潤濕功能59

4.3.1潤濕過程59

4.3.2表面活性劑的潤濕作用60

4.3.3潤濕劑分類61

4.3.4表面活性劑在潤濕方面的應用62

4.4起泡和消泡作用67

4.4.1泡沫的形成及其穩定性67

4.4.2表面活性劑的起泡和穩泡作用71

4.4.3表面活性劑的消泡作用73

4.4.4起泡與消泡的應用77

4.5洗滌和去污作用81

4.5.1液體油污的去除82

4.5.2固體污垢的去除82

4.5.3影響表面活性劑洗滌作用的因素84

4.5.4表面活性劑在洗滌劑中的應用86

4.6分散和絮凝作用87

4.6.1表面活性劑對固體微粒的分散作用87

4.6.2表面活性劑的絮凝作用88

4.7表面活性劑的其他功能89



第5章陰離子表面活性劑90

5.1陰離子表面活性劑概述90

5.2烷基苯磺酸鹽91

5.2.1烷基苯磺酸鈉結構與性能的關繫92

5.2.2烷基芳烴的生產過程95

5.2.3烷基芳烴的磺化98

5.2.4烷基苯磺酸的後處理101

5.2.5烷基苯磺酸鹽的應用102

5.3α-烯烴磺酸鹽103

5.3.1α-烯烴磺酸鹽的性質和特點104

5.3.2α-烯烴的磺化歷程105

5.3.3α-烯基磺酸鹽生產工藝107

5.4烷基磺酸鹽109

5.4.1烷基磺酸鹽的性質和特點109

5.4.2氧磺化法生產烷基磺酸鹽110

5.4.3氯磺化法制備烷基磺酸鹽113

5.4.4拉開粉BX116

5.4.5分散劑BZS116

5.5琥珀酸酯磺酸鹽117

5.5.1琥珀酸酯磺酸鹽結構與性能的關繫117

5.5.2Aerosol OT的合成與性能118

5.5.3脂肪醇聚氧乙烯醚琥珀酸單酯磺酸鈉119

5.5.4磺基琥珀酸-酰基聚氧乙烯醚單酯鈉鹽120

5.6高級脂肪酰胺磺酸鹽121

5.6.1高級脂肪酰胺磺酸鹽的一般制法121

5.6.2淨洗劑209的性能與合成122

5.6.3淨洗劑LS的合成123

5.7脂肪酸酯α-磺酸鹽124

5.8其他類型陰離子表面活性劑126

5.8.1硫酸酯鹽型陰離子表面活性劑126

5.8.2磷酸酯鹽型陰離子表面活性劑128

5.8.3膦酸鹽陰離子表面活性劑129

5.8.4羧酸鹽類陰離子表面活性劑129

5.8.5二苯醚磺酸鹽類陰離子表面活性劑133



第6章陽離子表面活性劑134

6.1陽離子表面活性劑概述134

6.1.1陽離子表面活性劑的分類135

6.1.2陽離子表面活性劑的性質137

6.2陽離子表面活性劑的合成139

6.2.1烷基季銨鹽的合成139

6.2.2含雜原子的季銨鹽的合成141

6.2.3含有苯環的季銨鹽的合成143

6.2.4含雜環的季銨鹽146

6.2.5胺鹽型150

6.3陽離子表面活性劑的應用153



第7章兩性表面活性劑156

7.1兩性表面活性劑概述157

7.1.1兩性表面活性劑的特性157

7.1.2兩性表面活性劑的分類158

7.2兩性表面活性劑的性質160

7.2.1兩性表面活性劑的等電點160

7.2.2臨界膠束濃度與pH值的關繫161

7.2.3溶解度和發泡性與pH值的關繫161

7.2.4臨界膠束濃度與碳鏈長度的關繫162

7.2.5兩性表面活性劑的溶解度和Krafft點162

7.2.6表面活性劑結構對鈣皂分散力的影響163

7.2.7去污力163

7.3兩性表面活性劑的合成164

7.3.1羧酸甜菜堿型兩性表面活性劑的合成164

7.3.2磺酸甜菜堿的合成169

7.3.3硫酸酯甜菜堿的合成170

7.3.4含磷甜菜堿的合成171

7.3.5咪唑啉型兩性表面活性劑的合成172

7.3.6氨基酸型表面活性劑的合成174

7.3.7離子液體型表面活性劑的合成174

7.3.8氧化胺型兩性表面活性劑的合成175

7.4兩性表面活性劑的應用177



第8章非離子表面活性劑179

8.1非離子表面活性劑概述179

8.1.1非離子表面活性劑的發展狀況179

8.1.2非離子表面活性劑的定義180

8.1.3非離子表面活性劑的分類180

8.2非離子表面活性劑的性質182

8.2.1HLB值182

8.2.2濁點及親水性183

8.2.3臨界膠束濃度184

8.2.4表面張力184

8.2.5潤濕性185

8.2.6起泡性和洗滌性185

8.2.7生物降解性和毒性186

8.3氧乙基化反應186

8.3.1反應機理186

8.3.2影響反應的主要因素191

8.4非離子表面活性劑的合成193

8.4.1脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）193

8.4.2烷基酚聚氧乙烯醚194

8.4.3聚乙二醇脂肪酸酯195

8.4.4脂肪酰醇胺（聚氧乙烯酰胺）197

8.4.5聚氧乙烯烷基胺198

8.4.6聚醚200

8.4醇的脂肪酸酯類202

8.4.8脂肪酸甲酯乙氧基化物（MEE）206



第9章特殊類型的表面活性劑208

9.1碳氟表面活性劑208

9.1.1碳氟表面活性劑的性質208

9.1.2碳氟表面活性劑的分類209

9.1.3碳氟表面活性劑的應用211

9.1.4碳氟表面活性劑的主要合成方法213

9.2含硅表面活性劑218

9.2.1含硅表面活性劑的分類218

9.2.2含硅表面活性劑的合成218

9.3冠醚型表面活性劑221

9.3.1冠醚型表面活性劑的性質及應用221

9.3.2冠醚型表面活性劑的合成方法222

9.4反應型表面活性劑223

9.5生物表面活性劑226

9.5.1生物表面活性劑的形成和制備 226

9.5.2生物表面活性劑的性質227

9.5.3生物表面活性劑的應用227



第10章表面活性劑的復配229

10.1表面活性劑分子間的相互作用參數229

10.1.1分子間相互作用參數β的確定和含義230

10.1.2影響分子間相互作用參數的因素231

10.2產生加和增效作用的判據232

10.2.1降低表面張力232

10.2.2形成混合膠束233

10.2.3綜合考慮234

10.3表面活性劑的復配體繫235

10.3.1陰離子-陰離子表面活性劑復配體繫235

10.3.2陰離子-陽離子表面活性劑復配體繫236

10.3.3陰離子-兩性型表面活性劑復配體繫236

10.3.4陰離子-非離子表面活性劑復配體繫237

10.3.5陽離子-非離子表面活性劑復配體繫237

10.3.6非離子-非離子表面活性劑復配體繫238



第11章表面活性劑在界面上的吸附239

11.1表面活性劑在氣-液界面的吸附239

11.1.1吸附的表征——表面過剩和吉布斯(Gibbs)吸附公式239

11.1.2Gibbs公式在表面活性劑溶液中的應用242

11.1.3表面活性劑在溶液表面的吸附等溫線及標準吸附自由能的計算243

11.1.4表面吸附層的結構244

11.1.5影響表面吸附的物理化學因素245

11.2表面活性劑在液-液界面上的吸附246

11.2.1液-液界面張力246

11.2.2Gibbs吸附公式在液-液界面上的應用247

11.2.3液-液界面特點及吸附等溫線247

11.2.4液-液界面上的吸附層結構248

11.2.5表面活性劑溶液的界面張力及超低界面張力249

11.3表面活性劑在固-液界面的吸附作用250

11.3.1固體自稀溶液中吸附的特點251

11.3.2稀溶液吸附等溫線253

11.3.3影響稀溶液吸附的一些因素255

11.3.4表面活性劑在固-液界面的吸附258

11.3.5表面活性劑在固-液界面吸附的吸附機制259

11.3.6影響表面活性劑在固-液界面吸附的因素265

11.3.7表面活性劑吸附對固體性質的影響266



第12章表面活性劑在溶液中的自聚269

12.1自聚和分子有序組合體概述269

12.1.1分子有序組合體的分類269

12.1.2分子有序組合體基本結構特征270

12.1.3自聚及分子有序組合體的形成機制270

12.2膠團化作用和膠團271

12.2.1膠團的形態和結構271

12.2.2膠團的大小——聚集數273

12.2.3膠團的反離子結合度273

12.2.4膠團形成的理論——膠團熱力學273

12.3反膠團274

12.3.1反膠團的特性274

12.3.2反膠團的組成275

12.3.3反膠團技術276

12.4囊泡279

12.4.1囊泡的結構、形狀與大小279

12.4.2囊泡的形成279

12.4.3囊泡的表征280

12.4.4囊泡的性質280

12.5液晶281

12.5.1表面活性劑液晶的類型與結構281

12.5.2表面活性劑液晶的性質282

12.5.3研究表面活性劑液晶相結構的方法282

12.5.4表面活性劑液晶的應用284

12.6影響分子有序組合體大小和形狀的因素284

12.7分子有序組合體的功能286

12.8表面活性劑雙水相及其萃取功能289

12.8.1非離子表面活性劑雙水相體繫289

12.8.2正負離子表面活性劑雙水相290

12.8.3表面活性劑和高聚物混合雙水相291



第13章功能表面活性劑292

13.1雙子表面活性劑292

13.1.1雙子表面活性劑的結構類型293

13.1.2雙子表面活性劑的性質293

13.1.3雙子表面活性劑結構與性能的關繫297

13.1.4從分子結構水平調控有序聚集體300

13.1.5雙子表面活性劑的合成302

13.1.6雙子表面活性劑的應用305

13.2Bola型表面活性劑306

13.3可解離型表面活性劑308

13.3.1堿解型表面活性劑308

13.3.2酸解型表面活性劑311

13.4反應型表面活性劑313



第14章高分子表面活性劑315

14.1高分子表面活性劑概述315

14.1.1高分子表面活性劑分類315

14.1.2高分子表面活性劑的基本性質317

14.2高分子表面活性劑溶液的自組裝321

14.2.1膠束和聚合物膠束載體的特點321

14.2.2聚合物膠束的自組裝原理322

14.3高分子聚合物化學改性325

14.3.1PVA改性325

14.3.2SMA及改性325

14.3.3芳基磺酸縮甲醛327

14.3.4烷基酚縮甲醛327

14.3.5天然高分子產物的化學改性328

14.4新型高分子表面活性劑330

14.4.1接枝型高分子表面活性劑330

14.4.2樹枝狀高分子表面活性劑332

14.5非離子繫高分子表面活性劑334

14.5.1聚醚類334

14.5.2糖基類表面活性劑337



參考文獻339

表面活性劑是在20世紀40年代隨著石油化工的發展，與塑料、合成橡膠和合成纖維同時興起的一類化工產品，是一種能顯著改變液體表面張力或兩相間界面張力的物質，能起到潤濕、乳化、增溶、分散、起泡等作用，用途十分廣泛，其應用範圍幾乎涵蓋了精細化工的所有領域，被譽為“工業味精”。近年來，隨著合成技術的不斷發展，表面活性劑需求量和產量逐年增加，2019年全國表面活性劑產量達到340.77萬噸，隨著市場需求的逐漸擴大，對其基礎理論的研究和新品種的開發提出了更高的要求。

目前，關於表面活性劑的專著和科技論文很多，本教材借鋻了大量專著和科技論文的結論，全面介紹了表面活性劑的有關概念、性質、應用原理、重要類型的合成方法和新品種的開發等。本書增加了氧化胺兩性表面活性劑、脂肪酸甲酯乙氧基化合物（MEE）、烷基糖苷（APG）、雙金屬氰化絡合物催化劑（DMC）、高分子表面活性劑等許多在表面活性劑工業上應用廣泛的產品和技術介紹，同時增加了表面活性劑的溶液、界面、吸附等的模型及性能研究內容。對表面活性劑產品的品種介紹和產量數據更新到2019年。本書內容全面且數據較新，適用於普通高等學校本科生及研究生學習使用，對工程技術人員了解、應用和開發表面活性劑也有幫助。

本書第1～10章由孫戒編寫；第11～14章由袁愛琳編寫。特別感謝張震等研究生對本書的資料收集和校正做出的貢獻。並向本書所有文獻作者表示感謝。

由於編者水平有限，時間倉促，不足之處在所難免，懇請讀者批評指正。



編者

2020年10月於南京工業大學