加入中性洗涤剂是什么和食盐的作用分别是什么?

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加入洗涤剂和食盐的作用分别是什么?
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洗涤剂是一些离子去污剂,能溶解细胞膜,有利于DNA的释放;食盐的主要成分是NaCl,有利于DNA的溶解。
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两者混合使用能洗涤,杀菌,另外食盐浸泡新衣服还有减轻退色的作用
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出门在外也不愁若选择的实验材料为植
若选择的实验材料为植物细胞,破碎细胞时要加入一定量的洗涤剂和食盐.加入食盐的目的是
A.利于DNA的溶解 B.分离DNA和蛋白质 C.溶解细胞膜 D.溶解蛋白_百度作业帮
若选择的实验材料为植
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若选择的实验材料为植物细胞,破碎细胞时要加入一定量的洗涤剂和食盐。加入洗涤剂的目的是
A.利于DNA的溶解B.分离DNA和蛋白质C.溶解细胞膜D.溶解蛋白质
题型:单选题难度:偏易来源:同步题
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据魔方格专家权威分析,试题“若选择的实验材料为植物细胞,破碎细胞时要加入一定量的洗涤剂和..”主要考查你对&&DNA的粗提取与鉴定&&等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下:
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DNA的粗提取与鉴定
DNA的粗提取与鉴定:一、实验原理提取生物大分子的基本思路是选用一定的物理或化学方法分离具有不同物理或化学性质的生物大分子。对于DNA的粗提取而言,就是要利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异,提取DNA,去除其他成分。1、DNA的溶解性(1)DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同(0.14mol/L溶解度最低),利用这一特点,选择适当的盐浓度就能使DNA充分溶解,而使杂质沉淀,或者相反,以达到分离目的。&(2)DNA不溶于酒精溶液,但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精。利用这一原理,可以将DNA与蛋白质进一步的分离。2、DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性蛋白酶能水解蛋白质,但是对DNA没有影响。大多数蛋白质不能忍受60—80℃的高温,而DNA在80℃以上才会变性。洗涤剂能够瓦解细胞膜,但对DNA没有影响。3、DNA的鉴定在沸水浴条件下,DNA遇二苯胺会被染成蓝色,因此二苯胺可以作为鉴定DNA的试剂。二、实验设计1、实验材料的选取凡是含有DNA的生物材料都可以考虑,但是使用DNA含量相对较高的生物组织,成功的可能性更大。2、破碎细胞,获取含DNA的滤液&动物细胞的破碎比较容易,以鸡血细胞为例,在鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水,同时用玻璃棒搅拌,过滤后收集滤液即可。如果实验材料是植物细胞,需要先用洗涤剂溶解细胞膜。例如,提取洋葱的DNA时,在切碎的洋葱中加入一定的洗涤剂和食盐,进行充分的搅拌和研磨,过滤后收集研磨液。3、去除滤液中的杂质&方案一的原理是DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同;方案二的原理是蛋白酶分解蛋白质,不分解DNA;方案三的原理是蛋白质和DNA的变性温度不同。方案二是利用蛋白酶分解杂质蛋白,从而使提取的DNA与蛋白质分开;方案三利用的是DNA和蛋白质对高温耐受性的不同,从而使蛋白质变性,与DNA分离。4、DNA的析出与鉴定(1)将处理后的溶液过滤,加入与滤液体积相等、冷却的酒精溶液,静置2~3min,溶液中会出现白色丝状物,这就是粗提取的DNA。用玻璃棒沿一个方向搅拌,卷起丝状物,并用滤纸吸取上面的水分。(2)取两支20ml的试管,各加入物质的量浓度为2mol/L的NaCl溶液5ml,将丝状物放入其中一支试管中,用玻璃棒搅拌,使丝状物溶解。然后,向两支试管中各加入4ml的二苯胺试剂。混合均匀后,将试管置于沸水中加热5min,待试管冷却后,比较两支试管溶液颜色的变化,看看溶解有DNA的溶液是否变蓝。实验步骤——以洋葱为实验材料:1、称取30克已切碎的洋葱,放入研钵中,加入少量石英砂助研,倒入10mL 2mol/L的氯化钠溶液,充分研磨。 洋葱含有挥发性刺激物,有效减少刺激,才能使实验顺利进行。上课前,教师可先将洋葱放入冰箱冷冻一会儿,使其凉透但又不能结冰;或将洋葱切成几大块,放入清水泡一会儿,让其挥发性刺激物溶于水,可以减轻刺激。然后将洋葱切碎备用。研磨的目的主要是使洋葱细胞破裂,使DNA溶于2mol/L的氯化钠溶液,没必要将洋葱研成粥糊状,后者既浪费时间又影响实验效果。研磨时,切忌使用搅拌器(榨汁机)。使用搅拌器虽可以提高研磨效率,但搅拌器将洋葱切成极细小的颗粒,无法通过过滤将洋葱颗粒剔除。只能将酒精直接倒入滤液中,许多洋葱小颗粒因为轻会漂浮起来,DNA藏在其中,无法分辨。学生看不到白色纤维状粘稠物的DNA。2、研磨后,用漏斗和纱布将汁液过滤到小烧杯中,得到滤液。3、向滤液中加入95%的酒精溶液20mL,沿烧杯壁缓缓倒入,不要震动或搅拌。此时,烧杯中的液体分为上、下两层,下层较浑浊,上层澄清,很快上层溶液中就会有白色纤维状粘稠物析出,用玻璃棒可将其轻轻卷起。这就是记录生命遗传信息的重要物质——DNA。DNA析出的过程中,切忌震动和搅拌(不震动易于分层,我们就能很容易观察到上清液中的丝状物;搅拌会使非常柔软的DNA断裂成小段,不易取出)。如果用玻璃棒DNA不易卷起,可改用表面打毛的牙签,DNA提取物就缠绕在牙签上了。4、鉴定:取两支试管,编为1、2号,各加入2mol/L的氯化钠溶液2mL,向1号试管中加入一些白色纤维状物,振荡使其溶解,然后向两支试管中各加入2mL二苯胺试剂,沸水浴加热5分钟。DNA与蛋白质在NaCl溶液中溶解度比较:
知识点拨:1、为什么加入蒸馏水能使鸡血细胞破裂?蒸馏水对于鸡血细胞来说是一种低渗液体,水分可以大量进入血细胞内,使血细胞胀裂,再加上搅拌的机械作用,就加速了鸡血细胞的破裂(细胞膜和核膜的破裂),从而释放出DNA。2、加入洗涤剂和食盐的作用分别是什么?洗涤剂是一些离子去污剂,能溶解细胞膜,有利于DNA的释放;食盐的主要成分是NaCl,有利于DNA的溶3、如果研磨不充分,会对实验结果产生怎样的影响?研磨不充分会使细胞核内的DNA释放不完全,提取的DNA量变少,影响实验结果,导致看不到丝状沉淀物、用二苯胺鉴定不显示蓝色等。4、为什么反复地溶解与析出DNA,能够去除杂质?用高盐浓度的溶液溶解DNA,能除去在高盐中不能溶解的杂质;用低盐浓度使DNA析出,能除去溶解在低盐溶液中的杂质。因此,通过反复溶解与析出DNA,就能够除去与DNA溶解度不同的多种杂质。5、以血液为实验材料时,每100ml血液中需要加入3g柠檬酸钠防止血液凝固。6、加入洗涤剂后,动作要轻缓、柔和,否则容易产生大量的泡沫,不利于后续步骤地操作。加入酒精和用玻璃棒搅拌时,动作要轻缓,以免DNA分子的断裂,导致DNA分子不能形成絮状沉淀。7、二苯胺试剂要现配现用,否则会影响鉴定的效果。8、DNA的溶解度与NaCl溶液浓度的关系:当NaCl溶液浓度低于0.14mol/L时,随浓度的升高,DNA的溶解度降低;当NaCl溶液浓度高于0.14mol/L时,随浓度升高,DNA的溶解度升高。9、盛放鸡血细胞液的容器,最好是塑料容器。鸡血细胞破碎以后释放出的DNA,容易被玻璃容器吸附,由于细胞内DNA的含量本来就比较少,再被玻璃容器吸附去一部分,提取到的DNA就会更少。因此,实验过程中最好使用塑料的烧杯和试管,这样可以减少提取过程的DNA的损失。10、本实验不能用哺乳动物成熟的红细胞作实验材料,原因是哺乳动物成熟的红细胞无细胞核。可选用鸡血细胞作材料。 11、实验中两次使用蒸馏水,第一次的目的是使成熟的鸡血细胞涨破释放出DNA,第二次日的是稀释 NaCl溶液,使DNA从溶液中析出。
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洗涤剂是一些离子去污剂,能溶解细胞膜,有利于DNA的释放;食盐的主要成分是NaCl,有利于DNA的溶解。
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表面活性剂
表面活性剂(surfactant),是指加入少量能使其溶液体系的界面状态发生明显变化的物质。具有固定的亲水亲油,在溶液的表面能定向排列。表面活性剂的分子结构具有两亲性:一端为,另一端为疏水基团;亲水基团常为极性基团,如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐,羟基、基、醚键等也可作为极性亲水基团;而疏水基团常为非极性烃链,如8个碳原子以上烃链。表面活性剂分为离子型表面活性剂(包括阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂)、、两性表面活性剂、复配表面活性剂、其他表面活性剂等。
表面活性剂分子结构具有两亲性:一端为,另一端为疏水基团。
表面活性剂是由两种截然不同的粒子形成的分子,一种粒子具有极强的亲油性,另一种则具有极强的亲水性。溶解于水中以后,表面活性剂能降低水的表面张力,并提高的可溶性。
表面活性剂范围十分广泛(、、非离子及两性),为具体应用提供多种功能,包括发泡效果,表面改性,清洁,乳液,,环境和健康保护。
表面活性剂在许多行业配方中被用作性能添加剂,如个人和家庭护理,以及无数的工业应用中:金属处理、工业清洗、石油开采、农药等。
传统观念上认为,表面活性剂是一类即使在很低浓度时也能显著降低表(界)面张力的物质。随着对表面活性剂研究的深入,一般认为只要在较低浓度下能显著改变表(界)面性
表面活性剂
质或与此相关、由此派生的性质的物质,都可以划归表面活性剂范畴。
无论何种表面活性剂,其分子结构均由两部分构成。分子的一端为非油的疏水基,有时也称为亲油基;分子的另一端为极性亲水的,有时也称为疏油基或形象地称为亲水头。两类结构与性能截然相反的分子碎片或基团分处于同一分子的两端并以化学键相连接,形成了一种不对称的、极性的结构,因而赋予了该类特殊分子既亲水、又亲油,但又不是整体亲水或亲油的特性。表面活性剂的这种特有结构通常称之为“双亲结构”(amphiphilic structure),表面活性剂分子因而也常被称作“双亲分子”。
根据所需要的性质和具体应用场合不同,有时要求表面活性剂具有不同的亲水亲油结构和相对密度。通过变换亲水基或亲油基种类、所占份额及在分子结构中的位置,可以达到所需亲水亲油平衡的目的。经过多年研究和生产,已派生出许多表面活性剂种类,每一种类又包含众多品种,给识别和挑选某个具体品种带来困难。因此,必须对成千上万种表面活性剂作一科学分类,才有利于进一步研究和生产新品种,并为筛选、应用表面活性剂提供便利。[1]
表面活性剂通过在气液两相界面吸附降低水的表面张力,也可以通过吸附在液体界面间来降低油水界面张力。许多表面活性剂也能在本体溶液中聚集成为聚集体。
囊泡和胶束都是此类聚集体。表面活性剂开始形成胶束的浓度叫做临界胶束浓度或CMC。当胶束在水中形成,胶束的尾形成能够包裹油滴的核,而它们的(离子/极性)头能够形成一个外壳,保持与水接触。表面活性剂在油中聚集,聚集体指的是反胶束。在反胶束中,头在核,尾保持与油的充分接触。表面活性剂通常分为四大类:阴离子,阳离子,非离子和两性离子(双电子)。表面活性剂系统的热动力学很重要,不论是理论上还是实践上。因为表面活性剂系统代表的是介于有序和无序物质状态之间的系统。表面活性剂溶液可能含有有序相(胶束)和无序相(自由表面活性剂分子和/或离子)。——表面活性剂分子的亲脂尾端聚于胶束内部,避免与极性的水分子接触;分子的极性亲水头端则露于外部,与极性的水分子发生作用,并对胶束内部的憎水基团产生保护作用。形成胶束的化合物一般为两亲分子,因此一般胶束除可溶于水等极性溶剂以外,还能以反胶束的形式溶于非极性溶剂中。
比如,常用的洗涤剂能够提高水在土壤中的渗透能力,但是效果仅仅持续数日(许多标准洗衣粉含有一定量的化学品,比如钠和溴,由于它们会破坏植物,不适于土壤)。商业土壤润湿剂会持续起效果一段时间,最终还是会被微生物降解。然而,有一些会对水生物的生物循环产生影响,因此必须小心防止这些产品流入地表径流,过量产品不应该洗消。
溶液中的:增加润湿性、乳化性、起泡性;
固体表面的吸附:非极性固体表面单层吸附,
极性固体表面可发生多层吸附
通过分子中不同部分分别对于两相的亲和,使两相均将其看作本相的成分,分子排列在两相之间,使两相的表面相当于转入分子内部。从而降低表面张力。由于两相都将其看作本相的一个组分,就相当于两个相与表面活性剂分子都没有形成界面,就相当于通过这种方式部分的消灭了两个相的界面,就降低了表面张力和表面自由能。
表面活性剂的分类方法很多,根据疏水基结构进行分类,分直链、支链、芳
表面活性剂
香链、含氟长链等;根据亲水基进行分类,分为羧酸盐、硫酸盐、、PEO衍生物、内酯等;有些研究者根据其分子构成的离子性分成离子型、非离子型等,还有根据其水溶性、化学结构特征、原料来源等各种分类方法。但是众多分类方法都有其局限性,很难将表面活性剂合适定位,并在概念内涵上不发生重叠。
人们一般都认为按照它的化学结构来分比较合适。即当表面活性剂溶解于水后,根据是否生成离子及其电性,分为离子型表面活性剂和。
按极性基团的解离性质分类
1、阴离子表面活性剂:硬脂酸,
2、:季铵化物
3、:卵磷脂,氨基酸型,型
4、:脂肪酸甘油酯,脂肪酸山梨坦(),聚山梨酯(吐温)
系高级脂肪酸的盐,通式: (RCOOˉ)n M。脂肪酸烃R一般为11~17个碳
表面活性剂肥皂
的长链,常见有硬脂酸、油酸、。根据M代表的物质不同,又可分为皂、碱土金属皂和有机胺皂。它们均有良好的乳化性能和分散油的能力。但易被破坏,碱金属皂还可被钙、镁盐破坏,电解质亦可使之盐析。
碱金属皂:O/W
碱土金属皂:W/O
有机胺皂:皂
2、硫酸化物RO-SO3-M
主要是硫酸化油和硫酸酯类。脂肪烃链R在12~18个碳之间。
硫酸化油的代表是硫酸化蓖麻油,俗称。
高级脂肪醇硫酸酯类有(SDS、)
乳化性很强,且较稳定,较耐酸和钙、镁盐。在上可与一些高分子阳离子药物产生沉淀,对粘膜有一定刺激性,用作外用软膏的乳化剂,也用于片剂等固体制剂的润湿或增溶。
3、磺酸化物R-SO3 - M
属于这类的有脂肪族磺酸化物、烷基芳基磺酸化物和烷基萘磺酸化物。它们的水溶性和耐酸耐钙、镁盐性比硫酸化物稍差,但在酸性溶液中不易水解。
常用品种有:二辛基磺酸钠(阿洛索-OT),,甘胆酸钠
该类表面活性剂起作用的部分是阳离子,因此称为阳性皂。其分子结构主要部分是一个五价氮原子,所以也称为季铵化合物。其特点是水溶性大,在酸性与碱性溶液中较稳定,具有良好的表面活性作用和杀菌作用。
常用品种有苯扎氯铵(洁尔灭)和苯扎溴铵(新洁尔灭)等。
这类表面活性剂的分子结构中同时具有正、负电荷基团,在不同pH值介质中可表现出阳离子或阴离子表面活性剂的性质。
1、卵磷脂:是制备注射用乳剂及脂质微粒制剂的主要辅料
2、氨基酸型和甜菜碱型:
氨基酸型:R-NH+2-CH2CH2COO-
型:R-N+(CH3)2-COO—
在碱性水溶液中呈阴离子表面活性剂的性质,具有很好的起泡、作用;在酸性溶液中则呈阳离子表面活性剂的性质,具有很强的杀菌能力。
非离子表面活性剂
1.脂肪酸甘油酯:;
HLB为3~4,主要用作W/O型乳剂辅助乳化剂。
:HLB(5~13)O/W乳化剂、
脂肪酸山梨坦(Span) :W/O乳化剂
聚山梨酯(Tween) :O/W乳化剂
3.聚氧乙烯型:Myrij(卖泽类,长链脂肪酸酯);Brij (脂肪醇酯)
4.聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物:Poloxamer
能耐受热压灭菌和低温冰冻,静脉乳剂的乳化剂
表面活性剂由于具有润湿或抗粘、乳化或破乳、起泡或消泡以及增溶、分散、洗涤、防腐、抗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。表面活性剂除了在日常生活中作为,其他应用几乎可以覆盖所有的精细化工领域。
要求:C&CMC ( HLB13~18)
(CMC):表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度。当其浓度高于CMC值时,表面活性剂的排列成球状、棒状、束状、层状/板状等结构。
增溶体系为热力学平衡体系;
CMC越低、缔合数越大,增溶量(MAC)就越高;
温度对增溶的影响:温度影响胶束的形成,影响增的溶解,影响表面活性剂的溶解度
Krafft点:的溶解度随温度增加而急剧增大这一温度称为Krafft点, Krafft点越高,其临界胶束浓度越小
昙点:对于聚氧乙烯型非离子表面活性剂,温度升高到一定程度时,溶解度急剧下降并析出,溶液出现混浊,这一现象称为起昙,此温度称为昙点。这是因为聚氧乙烯与水之间的氢键断裂,当温度上升到一定温度时,聚氧乙烯可发生强烈脱水和收缩,使增溶空间减小,增溶能力下降。[2]
在聚氧乙烯链相同时,碳氢链越长,浊点越低;在碳氢链相同时,聚氧乙烯链越长则浊点越高。
2.乳化作用
(HLB):表面活性剂分子中亲水和亲油基团对油或水的综合亲合力。根据经验,将表面活性剂的范围限定在0-40,非离子型的HLB值在0-20。
混合加和性:HLB=(HLBa Wa+HLBb /Wb) / (Wa+Wb)
理论计算:HLB=∑(亲水基团HLB值)+∑(亲油基团HLB)-7
HLB:3-8 W /O型乳化剂:Span;二价皂
HLB:8-16 O/W型乳化剂:Tween;一价皂
3.润湿作用
要求:HLB:7-9。
使用表面活性剂可以控制液、固之间的润湿程度。农药行业中在粒剂及供喷粉用的粉剂中,有的也含有一定量的表面活性剂,其目的是为了提高药剂在受药表面的附着性和沉积量,提高有效成分在有水分条件下的释放速度和扩展面积,提高防病、治病效果。
在化妆品行业中,做为是乳霜、乳液、洁面、卸妆等护肤产品中不可或缺的成分。
4.助悬作用
在农药行业,可湿性粉剂、及浓乳剂都需要有一定量的表面活性剂,如可湿性粉剂中原药多为有机化合物,具有憎水性,只有在表面活性剂存在的条件下,降低水的,药粒才有可能被水所润湿,形成水悬液;
5.起泡和消泡作用
表面活性剂在医药行业也有广泛应用。在药剂中,一些挥发油脂溶性纤维素、甾体激素等许多难溶性药物利用表面活性剂的增溶作用可形成透明溶液及增加浓度;药剂制备过程中,它是不可缺少的乳化剂、、助悬剂、和消泡剂等。
6.消毒、杀菌
在医药行业中可作为和使用,其杀菌和消毒作用归结于它们与细菌生物膜蛋白质的强烈相互作用使之变性或失去功能,这些消毒剂在水中都有比较大的溶解度,根据使用浓度,可用于手术前皮肤消毒、伤口或粘膜消毒、器械消毒和环境消毒;
7.抗硬水性
甜菜碱表面活性剂对钙、镁离子均表现出非常好的稳定性,即自身对钙、镁硬离子的耐受能力以及对钙皂的分散力。在使用过程中防止钙皂的沉淀,提高使用效果。
8.增粘性及增泡性
表面活性剂有对改变溶液体系的作用,增大粘度变稠或增大体系的泡沫,在一些特除的清洗、开采行业有广泛的应用。
9.去垢、洗涤作用
去除油脂污垢是一个比较复杂的过程,它与上面提到的润湿、起泡等作用均有关。
最后要说明的是,表面活性剂起作用,并不单单是因为某一方面的作用,很多情况下是多种因素共同作用。如在造纸工业中可以用作蒸煮剂、废纸、施胶剂、树脂障碍控制剂、、、、阻垢剂、、、杀菌灭藻剂、等。
1.亲疏平衡值与性能之间的关系
H·L·B值:表示表面活性剂的亲水疏水性能
(Hydrophile-Lipophile Balance)
表面活性剂要呈现特有的界面活性,必须使疏水基和亲水基之间有一定的平衡。
HLB值=0(无亲水基)HLB值=20(完全亲水)
对阴离子表面活性剂,可通过乳化标准油来确定HLB值。
HLB值 15~18 13~15 8~16 7~9 3.5~6 1.5~3
用途洗涤剂 油/水型乳化剂 润湿剂 水/油乳化剂 消泡剂
HLB值可作为选用表面活性剂的参考依据。
疏水基按应用分四种
(1) 脂肪烃:
(3) 混合烃:
(4) 带有弱基
(5) 其他:全氟烃基
大小:(5)&;(1)&(3)&;(2)&;(4)
末端:净洗作用强,润湿性差;中间:相反。
HLB值、亲水基、疏水基相同,分子量小,润湿作用好,去污力差;
分子量大,润湿作用差,去污力好。
对非离子表面活性剂来说,亲水性取决于醚键的多少,醚与水分子的结合是放热反应。
当温度上升,水分子逐渐脱离醚键,而出现混浊现象,刚刚出现混浊时的温度称浊点。此时表面活性剂失去作用。浊点越高,使用的温度范围广。
①公元前2500年——1850年羊油和草木灰制造肥皂
羊油——三羧酸酯简称三甘酯,经碱水解→羧酸盐+单甘酯+二甘酯+甘油
19世纪中叶
一方面肥皂开始实现工业化大生产,另一方面,也出现了化学合成的表面活性剂
②的出现:
土耳其红油即蓖麻油与硫酸反应的产物,蓖麻油为蓖麻油酸的三甘酯
深度磺化,耐酸耐硬水
③19世纪初,矿物原料制备洗涤剂
石油工业的发展→石油硫酸(绿油)
蜡和茶的磺化混合物,溶于酸中,呈绿黑色,用碱中和制得。
石油磺酸皂具有良好的水溶性,称绿钠(第一个矿物原料制得的洗涤剂)
第一次世界大战期间,油脂出现
煤炭产量→煤化工业发→短链烷基、奈磺酸盐类表面活性剂
如丙基奈磺酸盐、丁基奈磺酸盐
1920——1930脂肪醇硫酸化→烷基硫酸盐
20世纪30年代,长链烷基、苯基出现于美国
第一次世界大战后,德国开发乙二醇衍生物,如聚乙二醇 衍生物产品,聚乙二醇与各种有机化合物(包括醇、酸、酯、胺、酰胺)等结合,形成多种优良性能的非离子表面活性剂。
表面活性剂和形成一门工业得追溯到本世纪30年代,以石油化工原料衍生的合成表面活性剂和洗涤剂打破了肥皂一统天下的局面。经过60余年的发展,1995年世界洗涤剂总产量达到4300万吨,其中肥皂900万吨。据专家预测,全世界人口从2000年到2050年将翻一番,洗涤剂总量将从5000万吨增加到12000万吨,净增1.4培,这是一个令人鼓舞的数字。
中国的表面活性剂和合成起始于50年代,尽管起步较晚,但发展较快。1995年总量已达到310万吨,仅次于美国,排名世界第二位。其中合成洗涤剂的生产量从1980年的40万吨上升到1995年的230万吨,净增4.7倍,并以年平均增长率大于10%的速度增长。据中国权威部门预测,2000年洗涤用品总量将达到360万吨,其中合成洗涤剂将达到65.5万吨。其中产量超万吨的表面活性剂品种计有:直链烷基(LAS)、(AES)、(AESA)、月桂醇硫酸钠(K12或SDS)、聚氧乙烯(10)醚(TX-10)、平平加O、二乙醇酰胺(6501)硬脂酸、木质素磺酸盐、重烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐()、扩散剂NNO、扩散剂MF、烷基(PO-EO共聚物)、脂肪醇聚氧乙烯(3)醚(AEO-3)等。
表面活性剂是从20 世纪50 年代开始随着石油化工业的飞速发展而兴起的一种新型化学品,是精细化工的重要产品,享有“工业味精”的美称。它几乎渗透到一切技术经济部门。当今,表面活性剂产量大,品种逾万种。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。但在表面活性剂给人们生活、给工农业生产带来极大方便的同时,也给环境带来了污染,因此,研究表面活性剂发展及其趋势,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。[3]
1.烷基磷羧酸盐(AEC)工业化制造
表面活性剂应人类要求正向着温和、易生物降解和多功能性,强调使用安全、生态保护和提高效率的方向发展。例如:烷基醇醚羧酸盐(AEC)是8O年代以来,发达国家积极研究开发的优质表面活性剂热点品种,它与烷基多苷和醇醚磷酸单酯同被称为“表面活性剂90年代的绿色品种”。
(4)生物降解性能优异。
图1 表面活性剂结构示意图
烷基醚羧酸盐国内的应用市场还远远落后于发达国家,随着环保意识的不断加强和人民水平的不断提高,这类集温和、易生物降解和多功能性于一身的表面活性剂,在金属加工领域内,将发挥更大作用。
2.新一代表面活性剂Gemini
现已经合成的低聚表面活性剂有二聚体、三聚体和四聚体等,其中最引人注目的是二聚体,结构示意图见图1,二聚表面活性剂最早被合成于1971年[4-5],后因其结构上的特点而被形象地命名为Gemini(英文是双子星之意)表面活性剂。
表面活性剂Gemini(或称dimeric)提高了表面活性。与当前为提高表面活性而进行的大量尝试,如添加盐类、提高温度或将阴离子表面活性剂与阴离子表面活性剂混合相比较,Gemini表面活性剂是概念上的突破,因而被誉为新一代的表面括性剂。
离子相当紧密的连接,致使其碳氢链间更容易产生强相互作用,即加强了碳氢链间的疏水结合力,而且离子头基间的排斥倾向受制于化学键力而被大大削弱,这就是Gemlrd表面活性剂和单链单头基表面括性剂相比较,具有高表面括性的根本原因。另一方面。在两个离子头基问的化学键联接不破坏其亲水性,从而为高表面活性的C~mini表面活性剂的广泛应用提供了基础。通过化学键联接方法提高表面活性和以往通常应用的物理方法不同,在概念上是一个突破。
图2 炔醇类Gemini表面活性剂
Genfini表面活性剂的优良性质:
离子型Gemini表面活性剂的特征性质:
(1)更易吸附在气/液表面,从而更有效地降低水溶液表面张力。
(2)更易聚集生成胶团。
(3)Gemini降低水溶液表面张力的倾向远大于聚集生成胶团的倾向,降低水溶液表面张力的效率是相当突出的。
(4)具有很低的Krat~相转移点。
(5)对水溶液表面张力的降低能力和降低效率而言,Gemini和普通表面活性剂尤其是和非离子表面活性剂的复配能产生更大的协同效应。
(6)具有良好的钙皂分散性质。
(7)在很多场合,是优良的润湿剂。
Gemini表面活性剂正在成为世界胶体和界面科学领域各主要小组的研究方向。
3.AB型嵌段高分子表面活性剂
涂料中颜的分散先后使用过聚磷酸盐、硅酸盐、碳酸盐等无机分散剂,传统小分子表面活性剂和聚羧酸盐、聚丙酸酸盐等。高分子化合物主要利用空间位阻使颜填料颗粒稳定,效果好于小分子表面活性剂的静电排斥作用。研究表明,在众多类型的中,效果最好、效率最高的是AB型嵌段。从分子结构上看,AB型嵌段高分子就是超大号的表面活性剂,A嵌段和B嵌段分别类似于表面活性剂的亲水头基和疏水尾链。AB嵌段高分子表面活性剂在颜填料表面采取尾型吸附形态,A嵌段是亲颜料的锚固基团,B嵌段是亲溶剂的溶剂化尾链。A嵌段可以是酸、胺、醇、酚等,通过离子键、共价键、配位键、氢键及范德华力等相互作用吸附在颗粒表面,由于含有多个吸附点,可以有效地防止分散剂分子脱附,使吸附紧密且持久。B嵌段可以是聚醚、、聚烯烃、聚丙烯酸酯等基团,分别适用于极性和。典型的AB嵌段型高分子表面活性剂结构如图3所示。稳定颗粒主要依靠B嵌段形成的吸附层产生的空间位阻作用,所以对作为溶剂化尾链的B嵌段的长度和均一性有极高的要求,希望可以形成厚度适中且均一的吸附层,如果B段过长,可能会起架桥作用,引起黏度增加,甚至絮凝沉淀。通常认为位阻层的厚度为20nm时,可以达到最好的稳定效果。
图3 AB嵌段型高分子表面活性剂
合成分子结构明确和可控的AB型嵌段高分子表面活性剂是涂料分散助剂的发展方向,这需要用到受控聚合技术。但仅有BYK、Ciba、Rhodia等少数几个公司拥有受控聚合技术。深圳海川公司正在开发的新型分散剂也是AB型嵌段高分子表面活性剂。
4.Bola型表面活性剂
Bola型表面活性剂是由两个极性头基用一根或多根疏水链连接键合起来的化合物,它因形似南美土著人的一种武器Bola(一根绳子的两端各连接一个球)而得名,最简单的Bola型表面活性剂结构如图3所示。典型的缔合型增稠剂如图4所示。
图4 Bola型大分子表面活性剂
分子两端的疏水基团起缔合作用,相当于Bola型表面活性剂的2个端头基,是增稠的决定因素,通常是油基、十八烷基、十二烷苯基、壬酚基等。亲水链相当于Bola型表面活性剂的连接链,能提供化学稳定性和,常用的是聚醚,如聚氧乙烯及其衍生物。缔合型增稠剂的分子链是通过聚氨酯基团来扩展的,所用聚氨酯有IPDI、TDI和HMDI等。这样的分子结构使缔合型增稠剂分子可以像表面活性剂一样形成胶束,亲水端与水分子以氢键缔合,疏水端与乳液粒子、表面活性剂等的疏水结构吸附缔合在一起,在水中形成立体网状结构,达到增稠的效果。
5.Dendrimer型表面活性剂
Dendrimer就是,它是从一个中心核分子出发,由支化单体逐级扩散伸展开来的结构,或者由中心核、数层支化单元和外围基团通过化学键连接而成的。已经有聚醚、聚酯、、聚芳烃、聚有机硅等类型。树枝状大分子的特性是其分子结构规整,分子体积、形状和末端官能团可在分子水平上设计与控制,因此成为高分子学科的热门课题。按照需求对其端基进行改性,就得到相应的树枝状大分子表面活性剂。树枝状大分子也引起涂料界的关注,开发出该种类型的分散剂、交联剂和专用树脂等。树枝状表面活性剂用作涂料分散剂有两方面优势,首先,通过对其端基修饰,可以产生多个颜料亲和基团,加强与颜料的相互作用。其次,由于分子结构一致,且形状近似椭球形,在分散体系中比较容易获得较低黏度。超支化聚氨酯用或共聚物改性,是一种新型的高固体分、溶剂性或水性涂料的。以商品化的、聚酯-酰胺、为骨架,加以改性开发的核-壳型颜料锚固机制的分散剂,其优点是在低黏度下具有颜料分散稳定性。
6.低泡或无泡表面活性剂
低泡或无泡表面活性剂就是在原有的表面活性剂基础上进行改性,使其原有的发泡基团失去或降低发泡性,也有用异构醇加EO和PO进行嵌段来调节泡沫大小生产而成的。市场有低泡表面活性剂LT-601,无泡表面活性剂。
双子(Gemini)表面活性剂的定义是通过连接基团将两个两亲体在头基处或仅靠头基处连接(键合)起来的化合物,通过化学键将两个或两个以上的同一或几乎同一的表面活性剂单体,在亲水头基或靠近亲水头基附近用联接基团将这两亲成份联接在一起,形成的一种表面活性剂称为双子表面活性剂。
该类表面活性剂有阴离子型、非离子型、阳离子型、两性离子型及阴 - 非离子型、阳- 非离子型等。
1,都具有两个疏水链和亲水头基;
2,链接基团可以是短链基团;可以是刚性基团,也可以是柔性基团,可以是亲水集团,也可以是疏水基团。
3,亲水头基可以是阴离子的(磺酸盐,硫酸盐,羧酸盐)也可以是阳离子的(铵盐),还可以是非离子的(糖,聚醚)。
4,报道的双子表面活性剂大部分是对称的结构,不对称结构的双子表面活性剂也有报道。
5,还有关于合成多亲水头基和疏水链结构的表面活性剂的报道。
分子结构决定性能,而性能又决定其应用范围。双子表面的独特结构决定了它有独特的性能,独特的性能使得它有特殊的应用。例如,在化妆品中,低的cmc意味着双子表面活性剂比普通的表面活性剂对皮肤的刺激性更小。这是因为皮肤刺激性来源于非胶束化的普通活性剂,cmc值较低意味着在溶液中的单基表面活性剂(monoric surfactant)少。双子表面活性剂cmc值较低表明它比普通活性剂在更低浓度下就能溶解不溶于水的物质,因为仅当溶液浓度超过cmc时溶解才会发生并且使不溶于水的物质进入胶束中而被溶解。
与普通活性剂相比,双子表面活性剂在溶液界面的吸附能力大100—1000倍。这意味着双子表面活性剂比普通活性剂效率更高。例如,降低溶液的表面张力、起泡或形成乳液、微乳液所需的双子表面活性剂的浓度比普通活性剂的浓度更低。
随着表面活性剂技术的发展,已研发出应用于泄漏应急处理的特殊表面活性剂,其中应用比较成熟的是美国的百索福专利技术。其特点是水基、无闪点、非易燃、无酶、无微生物、非洗涤剂、非磷酸盐、无毒、无腐蚀、对植被无危害、对动物无害、对水和水层无危害等,主要作用于安全控制油、燃料泄漏和其它碳氢化合物所造成的污染。
作用原理: 其极具亲脂性、亲水性,是水基表面活性剂,混合比例为2%-6%,不与油有任何反应,只是物理性的把油包裹起来,象胶囊那样把油锁在里面。能够“抓住”碳氢化合物分子,将它们保留在溶液中形成乳胶,将它们脱离坚硬表面(例如,金属、混凝土、沥青),以可用水去除的形式释放。这种乳胶不易挥发且容易生物降解。成为修复油和去除燃料污染时的一种有效途径。
应用领域:1、紧急泄漏处理 2、蒸汽抑制及气味控制 3、土壤整治 4、罐体清洁 5、设备清污
.花之王化工[引用日期]
崔德福.药剂学.北京:人民卫生出版社,2007年:267
.塑料论坛[引用日期]

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