表面活性剂应用技术

第一章表面活性剂应用技术概述001

一、表面活性剂增溶技术002

二、表面活性剂乳化技术、乳化剂及破乳剂003

（一）乳化剂004

（二）乳化剂的选择方法006

（三）破乳剂009

（四）微乳状液011

三、表面活性剂润湿技术及润湿剂013

（一）润湿作用013

（二）表面活性剂对润湿过程的作用014

（三）润湿剂016

四、表面活性剂分散/聚集技术及分散剂/絮凝剂018

（一）表面活性剂在分散过程中的作用018

（二）分散剂020

（三）聚集作用与絮凝剂022

五、表面活性剂的复配技术024

参考文献025

第二章表面活性剂膜技术及应用026

一、不溶性两亲物的单层膜026

（一）不溶物单层膜的形成及研究方法026

（二）单分子膜的π-A等温线028

（三）单层膜的应用举例028

二、LB膜031

（一）LB膜的制备及类型031

（二）LB膜的一些性质与应用032

三、双层脂质膜（BLM）034

（一）BLM的制备035

（二）BLM的一些性质035

（三）BLM与脂质体（囊泡）036

（四）BLM、脂质体及囊泡的应用036

四、自组装膜038

（一）自组装膜和自组装技术038

（二）单层自组装膜的制备038

（三）多层自组装膜的制备038

（四）自组装膜的性质及应用举例039

参考文献040

第三章表面活性剂泡沫技术及其应用042

一、泡沫概述042

（一）泡沫的分类和结构042

（二）泡沫的形成044

（三）泡沫性能的表征045

（四）泡沫性能的测量045

二、泡沫的不稳定性和破裂机制047

（一）泡沫的排液048

（二）泡沫中的气体扩散048

三、泡沫的稳定性及影响因素050

（一）表面张力的影响050

（二）表面黏度的影响051

（三）液体黏度的影响051

（四）液膜弹性的影响——表面张力的“修复”作用052

（五）表面电荷的影响054

四、起泡剂和稳泡剂055

（一）表面活性剂的起泡、稳泡性能055

（二）稳泡剂057

（三）正、负离子表面活性剂混合体系的泡沫性能058

五、抑泡和消泡作用059

（一）消泡剂的消泡机理059

（二）影响消泡剂效力的因素063

六、消泡剂065

（一）消泡剂的选择065

（二）消泡剂066

七、泡沫的应用069

参考文献071

第四章表面活性剂在油田工业中的应用072

一、油田化学和油田工业072

（一）石油和油田气072

（二）油田化学和油田化学品076

二、三次采油与提高采收率077

（一）三次采油技术077

（二）三次采油术语和重要参数078

（三）油藏及驱油过程的表面化学和界面化学084

（四）提高采收率的主要途径089

三、化学驱090

（一）聚合物驱090

（二）表面活性剂驱091

（三）碱水驱094

（四）复合驱096

（五）泡沫驱和泡沫复合驱098

（六）交联聚合物调剖技术099

（七）微生物采油100

（八）稠油开采技术——乳化降黏101

四、油田工业中的表面活性剂102

（一）钻井领域中的表面活性剂102

（二）采油过程中使用的表面活性剂103

（三）集输过程中使用的表面活性剂106

（四）油田污水处理用化学剂106

（五）油砂分离剂107

（六）蠕虫状胶束在油田中的特殊应用107

参考文献109

第五章表面活性剂在日用化学工业中的应用110

一、洗涤作用及其影响因素111

（一）洗涤作用111

（二）污垢的类型111

（三）固体污染垢的去除111

（四）液态油污的去除113

（五）影响洗涤作用的一些因素115

二、洗涤剂119

（一）洗涤剂配方原则119

（二）洗涤剂用表面活性剂120

（三）洗涤剂中用的助剂121

（四）纺织工业中用的净洗剂123

（五）金属表面清洗剂123

（六）干洗124

三、化妆品中表面活性剂的应用125

（一）化妆品的定义、作用及分类125

（二）化妆品对表面活性剂的要求126

（三）表面活性剂在化妆品中的作用127

（四）化妆品的原料128

（五）化妆品中常用的表面活性剂129

（六）护肤品中表面活性剂的应用131

参考文献137

第六章表面活性剂在食品工业中的应用139

一、食品的化学组成及分类139

二、健康食品及加工工艺对表面活性剂的要求140

三、表面活性剂在食品工业中的作用140

（一）作为食品工业乳化剂的表面活性剂140

（二）作为增稠稳定剂的表面活性剂在食品中的作用144

（三）食品及食品加工中的稳泡剂、消泡剂与疏松剂145

四、表面活性剂在烘烤食品中的应用148

（一）面包乳化剂的多种作用148

（二）蛋糕乳化剂149

五、表面活性剂在冰淇淋中的应用150

（一）冰淇淋的乳化剂150

（二）冰淇淋的增稠稳定剂150

六、表面活性剂在乳制品中的应用151

（一）人造奶油的乳化剂151

（二）酸奶、牛奶冻和乳酪用乳化稳定剂152

（三）速溶奶粉的乳化润湿剂152

七、表面活性剂在巧克力和糖果中的应用153

（一）巧克力乳化剂153

（二）糖果乳化剂、稳定剂和脱模剂153

八、表面活性剂在酒类和饮料中的应用154

（一）酒类和饮料的消泡、稳定剂及澄清剂154

（二）饮料和酒类的稳定剂和乳化剂154

九、表面活性剂在豆腐制作中的应用155

（一）作为消泡剂的作用156

（二）作为豆腐凝固剂的作用156

参考文献156

第七章表面活性剂在纺织工业中的应用157

一、纺织工业中的各种表面活性剂类助剂157

（一）净洗剂157

（二）润湿剂与分散剂158

（三）渗透剂与匀染剂160

（四）抗静电剂160

（五）防水剂165

二、表面活性剂在毛纺工业中的应用166

（一）洗毛工艺中的表面活性剂166

（二）毛纺工业中的抗静电剂168

（三）表面活性剂用于羊毛染色168

（四）表面活性剂用于配制和毛油169

（五）表面活性剂用于柔软剂169

（六）表面活性剂用作毛纺织物的抗菌剂169

（七）毛纺行业中的防水剂170

（八）毛纺行业中禁用的表面活性剂170

三、表面活性剂在化纤工业中的应用170

（一）化纤油剂及组成170

（二）除油剂及组成174

（三）表面活性剂用于化学纤维改性175

参考文献176

第八章表面活性剂在造纸工业中的应用178

一、造纸过程中胶体与界面化学的应用178

二、表面活性剂在造纸工艺中的应用179

（一）表面活性剂在制浆过程中的应用179

（二）表面活性剂在造纸湿部的应用181

（三）表面活性剂在涂布加工中的应用185

（四）其他方面的应用186

三、造纸废水的处理188

（一）造纸废水处理法188

（二）造纸废水处理剂189

参考文献190

第九章表面活性剂在水泥工业中的应用191

一、表面活性剂在混凝土中的应用191

（一）水泥的基本知识191

（二）混凝土的基本知识193

二、混凝土减水剂193

（一）减水剂193

（二）减水剂的作用机理194

（三）减水剂的分类194

（四）减水剂适用条件199

（五）减水剂发展历史199

三、混凝土的引气剂和引气减水剂200

（一）引气剂和引气减水剂200

（二）引气剂作用机理200

（三）引气剂对混凝土生产的作用201

（四）常用引气剂202

参考文献202

第十章表面活性剂在金属加工工业中的应用204

一、在金属清洗剂中的应用204

（一）金属清洗剂的分类205

（二）表面活性剂在金属清洗剂中的作用205

（三）对水基清洗剂的性能要求207

（四）水基金属清洗剂的分类207

二、在金属的腐蚀防护中的应用209

（一）表面活性剂的缓蚀作用机理210

（二）用作金属缓蚀剂的表面活性剂类型211

（三）应用实例——防锈油213

三、在金属电镀中的应用217

（一）在电镀工艺中的应用217

（二）在电镀污染控制中的应用220

四、在金属焊接中的应用220

（一）助焊剂中表面活性剂的作用220

（二）助焊剂对表面活性剂的要求221

（三）助焊剂常用的表面活性剂222

五、在水基切削液中的应用223

（一）乳化作用223

（二）清洗作用223

（三）防锈作用224

（四）极压润滑作用224

六、其他方面的应用224

（一）在金属注射成型工艺中的应用224

（二）在金属的机械抛光和化学抛光中的应用224

（三）在金属的压力加工过程中的应用224

（四）金属铸造行业中的应用225

（五）钢铁的热处理工艺中的应用225

参考文献225

第十一章表面活性剂在农业中的应用226

一、表面活性剂在农药中的应用226

（一）表面活性剂在乳油中的应用227

（二）表面活性剂在可湿性粉剂中的应用227

（三）表面活性剂在悬浮剂中的应用228

（四）表面活性剂在水乳剂中的应用228

（五）表面活性剂在微乳剂中的应用229

（六）表面活性剂在其他剂型中的应用229

二、表面活性剂在化肥工业中的应用229

（一）表面活性剂在化肥防结块中的作用229

（二）表面活性剂在化肥工业中的其他应用231

三、表面活性剂在农业节水中的作用233

（一）表面活性剂单分子膜抑制水和底液蒸发233

（二）液体地膜235四、表面活性剂在种衣剂中的应用235

参考文献236

第十二章表面活性剂在高新技术领域中的应用237

一、表面活性剂在电子信息技术中的应用237

（一）表面活性剂在微电子元器件加工中的应用237

（二）表面活性剂在影像材料中的应用238

（三）表面活性剂在磁记录材料中的应用239

（四）表面活性剂在电子陶瓷中的应用239

二、表面活性剂在新材料领域中的应用240

（一）表面活性剂在多孔材料中的应用240

（二）表面活性剂在纳米材料中的应用242

三、表面活性剂在新能源领域中的应用243

（一）表面活性剂在燃料电池中的应用243

（二）表面活性剂在水煤浆中的应用244

四、表面活性剂在环境保护中的应用245

（一）表面活性剂在废水处理中的应用245

（二）表面活性剂在烟气处理和除尘方面的应用247

（三）表面活性剂在土壤修复方面的应用247

参考文献248

第十三章表面活性剂在纳米科技中的应用250

一、纳米粒子及纳米科技250

（一）纳米粒子的特性250

（二）纳米粒子的传统制备方法251

二、表面活性剂在纳米粒子的湿法制备中的基本作用252

三、软模板法制备纳米材料256

（一）反胶束模板法257

（二）反相微乳液模板法258

（三）囊泡模板法261

（四）液晶模板法262

四、表面活性剂在纳米材料表面修饰中的应用264

（一）抑制纳米粉体的团聚264

（二）表面活性剂在纳米材料表面的吸附改性265

（三）包覆改性265参考文献266

第十四章表面活性剂在环境科学中的应用268

一、环境科学的基本内容268

（一）定义268

（二）环境问题的产生268

（三）环境科学的研究内容269

二、水处理与表面活性剂在水处理中的应用269

（一）水和水的纯化与软化269

（二）废水处理270

（三）表面活性剂在废水处理中的应用272

三、大气环境的治理275

（一）废气治理275

（二）雾霾治理276

（三）表面活性剂在抑尘中的作用277

（四）表面活性剂在湿法除尘中的应用278

四、表面活性剂在修复污染土壤中的应用279

（一）表面活性剂在有机污染土修复中的增溶洗脱作用279

（二）表面活性剂在重金属（离子）污染土壤修复中的应用280

（三）表面活性剂修复重金属污染土壤的机理281

（四）影响表面活性剂修复重金属污染土壤的因素282

参考文献282

第十五章表面活性剂在医药和生物技术中的应用285

一、表面活性剂在医药领域中的应用285

（一）表面活性剂在药物剂型中的应用285

（二）表面活性剂在药物提取中的应用291

（三）表面活性剂在药物合成中的应用292

（四）表面活性剂作药物载体293

（五）总结293

二、表面活性剂在生物领域中的应用294

（一）表面活性剂在发酵工程中的应用294

（二）表面活性剂在反胶束萃取中的应用296

（三）总结296

参考文献297

第十六章表面活性剂在化学研究中的应用298

一、在分析化学中的应用298

（一）表面活性剂在光分析法中的应用299

（二）表面活性剂在色谱分析中的应用299

（三）表面活性剂在电化学分析中的应用300

二、在表面活性剂有序组合体微环境中的化学反应300

（一）胶束催化300

（二）吸附胶束催化310

（三）微乳中的有机反应312

三、表面活性剂在化学分离技术中的应用317

（一）液膜分离317

（二）泡沫分离324

（三）萃取分离328

（四）吸附胶束的分离作用334

参考文献335

第十七章氟表面活性剂和氟聚合物的特殊应用338

一、氟表面活性剂和氟聚合物概述338

（一）氟表面活性剂和氟聚合物的应用特点338

（二）氟表面活性剂和氟聚合物的环境和安全问题及应对措施340

二、含氟灭火剂341

（一）水成膜泡沫灭火剂（AFFF）341

（二）氟蛋白泡沫灭火剂（FP）347

（三）成膜氟蛋白泡沫灭火剂（FFFP）348

（四）抗复燃超细干粉灭火剂348

（五）Halon灭火剂替代物350

三、含氟织物整理剂350

（一）类型和分子结构351

（二）生产354

（三）列入持久性有机污染物的纺织用含氟产品及其替代品355

（四）含氟亲水整理剂（含亲水链段的含氟易去污剂）355

四、全氟磺酸树脂和全氟磺酸离子交换膜356

（一）用于氯碱工业的全氟磺酸离子交换膜357

（二）用于燃料电池的全氟磺酸质子交换膜358

（三）催化用全氟磺酸树脂358

（四）全氟磺酰氟/全氟磺酸树脂的制备359

（五）全氟磺酰氟/全氟磺酸树脂的加工工艺361

（六）全氟磺酰氟/全氟磺酸树脂的表征手段361

五、氟涂料362

（一）氟涂料性能特点及发展历程362

（二）氟涂料类型及制备方式363

（三）氟涂料应用领域366

（四）发展趋势和研究热点368

六、全氟碳流体368

（一）用作挥发性表面活性剂369

（二）用作溶剂370

（三）氟两相催化体系370

（四）用作清洗剂370

（五）用作灭火剂371

（六）电子工业应用371

（七）作为示踪气体（天然气及核电站）372

（八）替代氯氟烃作冷却剂、制冷剂和热转移剂373

（九）医学用途374

（十）用于其他领域375

七、氟表面活性剂的其他特殊应用375

（一）铬雾抑制剂375

（二）油品挥发抑制剂376

（三）人造血液376

（四）超临界二氧化碳萃取377

参考文献378

第十八章硅表面活性剂的特殊应用379

一、硅表面活性剂的结构和类型379

二、硅表面活性剂的特殊应用性能381

（一）对低能表面优异的润湿能力381

（二）防水（拒水）性能382

（三）消泡性能382

（四）乳化性能383

（五）水解稳定性383

三、硅表面活性剂的特殊应用实例383

（一）在聚氨酯泡沫塑料生产上的应用384

（二）在纺织工业中的应用384

（三）在农药中的应用385

（四）在日化用品中的应用385

（五）在皮革化学品中的应用386

（六）光亮剂387

（七）清洗剂中的增效剂387

（八）在涂料和油漆工业中的应用387

（九）在其他方面的应用388

参考文献388

第十九章硼表面活性剂的特殊应用389

一、结构类型和性能389

二、性能和用途392

（一）抗菌性和防腐性393

（二）抗静电性393

（三）阻燃性394

（四）润滑性和抗磨性394

（五）乳化性和分散性395

（六）作为偶联剂的应用395

（七）作为汽车制动液的应用396

（八）其他396

参考文献396 2100433B

本书对表面活性剂的增溶、润湿、分散/聚集等主要作用及机理、膜技术和泡沫技术进行了简单的介绍，重点阐述了表面活性剂在油田工业、日用化学工业、食品工业、纺织工业、造纸工业、水泥工业、金属加工工业、农业的高新技术领域、纳米科技、环境科学、医药和生物技术、化学研究方面中的应用。同时，基于作者在该领域的长期研究成果，深入介绍了氟、硅、硼等特种表面活性剂的特殊应用。

绿色表面活性剂生物表面活性剂

生物表面活性剂是微生物在代谢过程中分泌出的具有一定生物活性的次级代谢产物。与合成表面活性剂一样，生物表面活性剂由亲水基和疏水基两部分组成，但生物表面活性剂比合成表面活性剂更具有潜在的优势： （1）可生物降解，不会造成再污染；

（2）无毒或低毒；

（3） 一般不致敏、可消化，因此可用于化妆品和食品的添加剂；

（4）可以用工业废物生产，有利于环境污染治理；

（5）具有更好的环境相容性和起泡性，在极端温度、p H 值、盐浓度下具有更高的选择性和专一性；

（6）结构多样，有可能适用于特殊领域。

最初人们对生物表面活性剂感兴趣，主要是由于其具有高效、低毒以及无污染等优点，可替代化学表面活性剂。近年来研究发现，生物表面活性剂除具有表面活性的功能外，还具有潜在的抗菌活性，包括抗真菌、抗细菌、抗支原体和抗病毒等活性，此外，还可用在免疫调节分子、黏合剂、疫苗及基因治疗等方面。

目前，国内外只有少数几种生物表面活性剂产品走向市场，大多数仍处于实验研究阶段，这主要是由于它的经济成本较高影响了其广泛应用。但是，随着生物技术的不断进步和生物工程的发展，人们对生物表面活性剂，尤其是对产生生物表面活性剂菌株研究的不断深入，有望在将来大规模应用具有商业价值的生物表面活性剂。

绿色表面活性剂可降解型表面活性剂

可降解型表面活性剂又叫做 tempory （暂时性）表面活性剂，或可控半衰期表面活性剂（surfactantswith controlled half-live）。可降解型表面活性剂最初的定义是指在完成其应用功能后,通过酸、碱、盐、热或光的作用能分解成非表面活性物质，或转变成新表面活性化合物的一类表面活性剂。近年来，对可降解表面活性剂的定义已发生变化。环境影响已成为新型表面活性剂发展的主要推动力，生物降解性也已成为判断表面活性剂好坏的重要指标。

可降解型表面活性剂具有很好的环保性能，这些表面活性剂可以解除一些复杂情况。例如,使用可降解型表面活性剂在乳液聚合中可以不产生泡沫，或者使用后可形成稳定的乳液等。存在于此类表面活性剂中的分子极性基和疏水基之间的弱键断裂后，可分解出水溶性和非水溶性两种产物，而它们一般都可以通过后续的标准化操作过程去除。这一方法在有机合成和各种生物化学领域很有用途。可降解表面活性剂的优势还在于其裂解产物具有的新功能。例如，用于个人护理用品的某种表面活性剂，它在使用后可以分解生成对皮肤有益的产物，这种分解后衍生出新功能性的表面活性剂有时被称做功能性表面活性剂。表面活性剂在一定条件下裂解成非活性产物，能适用于一些特殊应用领域，如生物制药领域。而能形成泡囊或微乳液的可裂解型表面活性剂可用于制药，满足代谢物无毒的需要。

绿色表面活性剂反应型表面活性剂

反应型表面活性剂是指带有反应基团的表面活性剂，它能与所吸附的基体发生化学反应而永久地键合到基体表面，从而对基体发挥表面活性作用，同时成为基体的一部分，它可以解决许多传统表面活性剂的不足。

反应型表面活性剂至少应包括两个特征：它是表面活性剂；它能参与化学反应，而且反应后也不丧失其表面活性。反应型表面活性剂除了包括亲水基和亲油基外，还应包括反应基团。