Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Поверхностно-активные вещества: синтез, свойства, анализ, применение

Покупка
Артикул: 059917.03.99
Приведена современная классификация ПАВ и их смесей, рассмотрены технологии промышленного синтеза, свойства, характеристики и методы анализа. Дан обзор всех основных областей применения ПАВ, в том числе в бытовых моющих средствах и продуктах личной гигиены. Большое внимание отводится промышленному использованию ПАВ. Приведены примеры композиций на их основе, дан перечень производителей исходного сырья. Достоинством издания является также обширная и современная библиография. Книга имеет ярко выраженную практическую направленность и предназначена химикам-технологам, менеджерам компаний-производителей бытовой химии и косметики, предприятий химической, нефтяной, пищевой и других отраслей промышленности, а также дистрибью торам ПАВ и промышленных моющих средств.
Ланге, К. Р. Поверхностно-активные вещества: синтез, свойства, анализ, применение : практическое руководство / К. Р. Ланге ; под науч. ред. Л. П. Зайченко. - Санкт-Петербург : Профессия, 2016. - 240 с. - ISBN 5-93913-068-2. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1895904 (дата обращения: 28.03.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru 

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru 

К.Р. Ланге

ПОВЕРХНОСТНОАКТИВНЫЕ  
ВЕЩЕСТВА

синтез, свойства, анализ, применение

Перевод с английского 

Научный редактор, канд. хим. наук

Л.П. Зайченко

Санкт-Петербург
2016

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru 

УДК 661.185=20
ББК 35.785Англ.
Л22

 
 
Л22  Поверхностноактивные вещества: синтез, свойства, анализ, применение /  
К.Р. Ланге; под науч. ред. Л.П. Зайченко. — СПб.: Профессия, 2016. — 240 стр., ил.

ISBN 5939130682
ISBN 1569902704 (англ.)

Приведена современная классификация ПАВ и их смесей, рассмотрены техноло-
гии промышленного синтеза, свойства, характеристики и методы анализа. Дан обзор 
всех основных областей применения ПАВ, в том числе в бытовых моющих средствах и 
продуктах личной гигиены. Большое внимание отводится промышленному использо-
ванию ПАВ. Приведены примеры композиций на их основе, дан перечень производите-
лей исходного сырья. Достоинством издания является также обширная и современная 
библиография.
Книга имеет ярко выраженную практическую направленность и предназначена хи-
микамтехнологам, менеджерам компанийпроизводителей бытовой химии и космети-
ки, предприятий химической, нефтяной, пищевой и других отраслей промышленности, 
а также дистрибью торам ПАВ и промышленных моющих средств.

УДК 661.185=20
ББК 35.785Англ.

All right reserved. Carl Hanser Verlag, Munich/FRG.
Authorized translation from the original English language edition published  
by Carl Hanser Verlag, Muhich/FRG

Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть  
воспроизведена в какой бы то ни было форме  
без письменного разрешения владельцев авторских прав.

ISBN 5939130682 
 
                  © 1999 by Carl Hanser Verlag, Munich/FRG
ISBN 1569902704 (англ.) 
                 © ЦОП «Профессия», 2016
 
 
© Перевод, оформление: ЦОП «Профессия», 2016

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru 

Содержание

Предисловие .............................................................................................................................. 11
Предисловие к русскому изданию .................................................................................................12

Глава 1 
 
СИНТЕЗ ПАВ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ  .....................................................................................13
1.1 
Введение ............................................................................................................................13
1.2 
Промышленный синтез сырья ..............................................................................................13
1.2.1 
Жирные кислоты .....................................................................................................14
1.2.2 
Жирные амины .......................................................................................................16
1.2.3 
Низкомолекулярные амины ......................................................................................17
1.2.4 
Жирные спирты ......................................................................................................18
1.2.5 
Олефины ................................................................................................................20
1.2.6 
Разветвленные олефины ..........................................................................................22
1.2.7 
Алкилбензолы .........................................................................................................23
1.2.8 
Алкилфенолы ..........................................................................................................25
1.2.9 
Углеводы ................................................................................................................25
1.2.10 Оксиды алкенов ......................................................................................................26
1.2.11 Материалы на основе кремния .................................................................................27
1.3 
Синтез ПАВ .........................................................................................................................29
1.3.1 
Неионогенные ПАВ ..................................................................................................29
1.3.1.1 
Алкоксилаты .............................................................................................29
1.3.1.2 
Алканоламиды ..........................................................................................36
1.3.1.3 
Сложные эфиры жирных кислот и сорбитола ..............................................37
1.3.1.4 
ПАВ на основе сахаров ..............................................................................38
1.3.1.5 
Алкилглюкоамиды.....................................................................................39
1.3.2 
Анионные ПАВ ........................................................................................................39
1.3.2.1 
Соли карбоновых кислот ...........................................................................39
1.3.2.2 
Карбоксилированные этоксилаты ...............................................................40
1.3.2.3 
Алкилбензолсульфонаты ...........................................................................41
1.3.2.4 
Альфаолефинсульфонаты (АОС) ...............................................................44
1.3.2.5 
Алкансульфонаты .....................................................................................47
1.3.2.6 
Алкилнафталинсульфонаты ........................................................................49
1.3.2.7 
Сульфированные сложные эфиры жирных кислот ........................................50
1.3.2.8 
Сульфосукцинаты .....................................................................................52
1.3.2.9 
Сложные эфиры фосфорной кислоты .........................................................54
1.3.2.10 Сульфаты и эфиросульфаты ......................................................................55

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru 

Содержание

1.3.3 
Катионные ПАВ .......................................................................................................56
1.3.3.1 
Четвертичные ПАВ ....................................................................................57
1.3.3.2 
Аминооксиды ...........................................................................................59
1.3.4 
Амфотерные ПАВ ......................................................................................60
1.3.5 
ПАВ на основе кремния ...........................................................................................61
1.3.6 
Фторсодержащие ПАВ .............................................................................................65
1.4 
Заключение  .......................................................................................................................68

Глава 2 
 
ПРИМЕНЕНИЕ ПАВ В БЫТОВЫХ МОЮЩИХ СРЕДСТВАХ  ......................................................69

2.1 
Введение ............................................................................................................................69

2.2 
Бытовые средства для стирки ..............................................................................................70

2.2.1 
Порошковые стиральные средства ...........................................................................71
2.2.1.1 
Стиральные порошки на основе анионных ПАВ, полученные методом  
распылительной сушки .............................................................................72
2.2.1.2 
Стиральные порошки на основе неиногенных ПАВ, полученные методом рас-
пылительной сушки ..................................................................................72
2.2.1.3 
Стиральные порошки на основе анионных ПАВ, полученные  
агломерацией ..........................................................................................73
2.2.1.4 
Стиральные порошки на основе неионогенных ПАВ, полученные  
агломерацией ..........................................................................................74
2.2.1.5 
Стиральные порошки с отбеливателем, полученные агломерацией ..............74
2.2.1.6 
Компактстиральные порошки, полученные агломерацией ...........................75
2.2.2 
Жидкие стиральные средства ...................................................................................76
2.2.2.1 
Моющие средства для энергосберегающих стиральных машин  ...................80
2.2.3 
Средства для выведения пятен ................................................................................80
2.2.4 
Мягчители тканей ...................................................................................................81
2.3 
Чистка твердых поверхностей в жилых помещениях, в ванной и на кухне .................................82

2.3.1 
Жидкие чистящие средства ......................................................................................83
2.2.3 
Порошковые чистящие средства ..............................................................................84
2.3.3 
Дезинфицирующие чистящие средства .....................................................................85
2.4 
Средства для мытья посуды .................................................................................................85

2.4.1 
Средства для ручного мытья посуды .........................................................................86
2.4.2 
Средства для мытья посуды в посудомоечных машинах .............................................87
2.4.3 
Ополаскиватели ......................................................................................................89
2.5 
Чистящие средства для ковровых покрытий ..........................................................................89

2.6 
Средства личной гигиены ....................................................................................................91

2.6.1 
Пены для ванн и моющие средства для тела .............................................................91
2.6.2 
Мыла и прочие средства для мытья рук ....................................................................93
2.6.3 
Шампуни для волос .................................................................................................95
2.6.4 
Средства гигиены полости рта .................................................................................98

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru 

Содержание
7

Глава 3 
ПРОМЫШЛЕННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПАВ  ............................................................................99
3.1 
Введение ............................................................................................................................99
3.2 
Применение ПАВ в бумажной промышленности .....................................................................99
3.2.1 
Непрерывная очистка бумажной массы войлоком ....................................................100
3.2.2 
Периодическая очистка войлока .............................................................................102
3.2.3 
Смачивание картона ..............................................................................................102
3.2.4 
Мягчители, разрыхлители и антистатики древесной массы и туалетной бумаги .........103
3.2.5 
Пеногасители .......................................................................................................104
3.2.6 
Обесцвечивание макулатуры ..................................................................................105
3.2.7 
Фракционирование волокнистой бумажной массы ...................................................106
3.3 
ПАВ в текстильной промышленности ..................................................................................107
3.4 
Промышленная стирка .......................................................................................................109
3.5 
Техническая чистка твердых поверхностей ..........................................................................110
3.5.1 
Бумажные предприятия .........................................................................................110
3.5.2 
Сталелитейные предприятия ................................................................................. 111
3.5.3 
Очистка металлических гальванопокрытий ..............................................................112
3.5.4 
Другие системы покрытий .....................................................................................113
3.6 
ПАВ как ингибиторы коррозии ............................................................................................113
3.7 
ПАВ в процессах обработки металлов .................................................................................114
3.8 
ПАВ в процессе нефтедобычи вторичным методом ..............................................................116
3.9 
Битумные эмульсии ...........................................................................................................118
3.10 ПАВ в эмульсионной полимеризации ..................................................................................119
3.11 Разрушение эмульсий .......................................................................................................119
3.12 Транспортировка топливных суспензий ...............................................................................120
3.13 ПАВ в процессах флотации ................................................................................................120
3.14 ПАВ в процессе пожаротушения .........................................................................................122
3.15 Отверждение цемента .......................................................................................................122
3.16 ПАВ в пищевой промышленности .......................................................................................122
3.17 Применение ПАВ в сельском хозяйстве ...............................................................................123
3.18 Использование ПАВ в фармакологии ..................................................................................124
3.19 Заключение ......................................................................................................................124

Глава 4 
МЕТОДЫ АНАЛИЗА ПАВ  ........................................................................................................125
4.1 
Введение ..........................................................................................................................125
4.2 
Анионные ПАВ ...................................................................................................................125
4.3 
Неионогенные ПАВ ............................................................................................................129
4.4 
Катионные ПАВ .................................................................................................................133
4.5 
Амфотерные ПАВ ..............................................................................................................135

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru 

Содержание

Глава 5  
ХАРАКТЕРИСТИКА ПАВ  ..........................................................................................................137

5.1 
Введение ..........................................................................................................................137

5.2 
Классификация ПАВ ..........................................................................................................137

5.2.1. Типы ПАВ ................................................................................................................137
5.2.2 
Заряд ...................................................................................................................138
5.2.2.1 
Анионные ПАВ ........................................................................................139
5.2.2.2 
Катионные ПАВ ......................................................................................139
5.2.2.3 
Цвиттерионные ПАВ ...............................................................................140
5.2.2.4 
Неионогенные ПАВ .................................................................................141
5.2.3 
Физическое состояние ..........................................................................................141
5.2.3.1 
Кристаллические ПАВ .............................................................................141
5.2.3.2 
Полиморфизм ........................................................................................144
5.2.3.3 
Аморфные твердые тела .........................................................................145
5.2.3.4 
Жидкокристаллическое состояние ............................................................146
5.2.3.5 
Жидкие фазы ПАВ ..................................................................................148
5.2.4 
Гидрофильнолипофильный баланс (ГЛБ) ...............................................................148
5.3 
Свойства водных растворов ПАВ ........................................................................................149

5.3.1 
Упаковка водных ассоциатов ..................................................................................149
5.3.2 
Критическая концентрация мицеллообразования (ККМ) ...........................................152
5.3.2.1 
Измерение ККМ  ....................................................................................152
5.3.2.2 
ККМ гомологических рядов .....................................................................155
5.3.2.3 
Влияние солевого эффекта на ккм ...........................................................156
5.3.3 
Растворимость ПАВ ...............................................................................................156
5.3.3.1 
Точка Крафта..........................................................................................157
5.3.3.2 
Точка помутнения ...................................................................................158
5.3.4 
Бинарные диаграммы ............................................................................................159
5.3.4.1 
Кубические фазы ....................................................................................159
5.3.4.2 
Гексагональные фазы .............................................................................159
5.3.4.3 
Ламмелярная фаза .................................................................................160
5.3.4.4 
Губчатые фазы .......................................................................................161
5.3.4.5 
Бинарные фазовые диаграммы неионогенных ПАВ ....................................161
5.4 
Мицеллообразование ........................................................................................................162

5.4.1 
Обычные и обратные мицеллы ...............................................................................162
5.4.2 
Термодинамика мицеллобразования ......................................................................163
5.4.2.1 
Химический потенциал ассоциации ..........................................................164
5.4.2.2 
Эффект формы ассоциатов .....................................................................164
5.4.3 
Структура мицелл .................................................................................................165
5.4.4 
Солюбилизация ....................................................................................................166
5.4.5 
Катализ ................................................................................................................166
5.5 
Адсорбция ПАВ из раствора ...............................................................................................167

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru 

Содержание
9

5.5.1 
Поверхности раздела «воздух–вода» ......................................................................167
5.5.1.1 
Адсорбция Гиббса ..................................................................................167
5.5.1.2 
Изучение пленок ПАВ с помощью весов Лэнгмюра ....................................168
5.5.2 
Поверхности раздела «жидкость–твердое тело» ......................................................169
5.5.2.1 
Изотермы адсорбции Лэгмюра ................................................................169
5.5.2.2 
Изотерма адсорбции Фрумкина ...............................................................171
5.5.2.3 
Состояние адсорбированного ПАВ ...........................................................171
5.5.2.4 
Основные характеристики адсорбции .......................................................173
5.5.2.5 
Исследование мицелл методом высокоэффективной  
атомносиловой микроскопии (АСМ) ........................................................174
5.5.2.6 
Образование дисперсий .........................................................................174
5.5.2.7 
Фотохимические покрытия ......................................................................175
5.5.3 
Поверхности раздела «жидкость–жидкость» ............................................................175
5.5.3.1 
Анализ пленок ПАВ на границе раздела «жидкость–жидкость» ...................175
5.5.3.2 
Изучение процесса адсорбции ПАВ на границе «жидкость–жидкость»  
неразрушающими методами контроля. ....................................................175
5.5.4 
Пленки ЛэнгмюраБлоджет ....................................................................................177
5.6 
Везикулы и бислои ............................................................................................................178
5.6.1 
Роль бислоев в формировании структур .................................................................179
5.6.2 
Тонкие и черные пленки ........................................................................................180
5.6.3 
Липосомы ............................................................................................................180
5.6.4 
Другие везикулы ...................................................................................................181
5.6.4.1 
Термодинамически устойчивые везикулы .................................................181
5.6.5 
Капсулирование ....................................................................................................182
5.6.6 
Микроэмульсии как микрореакторы для проведения реакций ...................................182
5.7 
Микроэмульсии.................................................................................................................183

5.7.1 
Нормальные и обратные микроэмульсии ................................................................183
5.7.2 
Тройные и четвертичные фазовые диаграммы .........................................................183
5.7.2.1 
Тройные системы ...................................................................................184
5.7.2.2 
Четвертичные системы ...........................................................................185
5.7.3 
Изотропные микроструктуры..................................................................................185
5.7.4 
Добыча нефти с применением различных методов интенсификации .........................187
5.7.5 
Микроэмульсионная полимеризация ......................................................................187
5.7.6 
Солюбилизация ....................................................................................................188
5.7.7 
Осаждение неорганических наночастиц ..................................................................188
5.7.7.1 
Коллоиды металлов ................................................................................188
5.7.7.2 
Получение полупроводниковых наночастиц...............................................189
5.7.8 
Транспорт нефти ...................................................................................................190
5.7.8.1 
Электрическая проводимость ..................................................................190
5.7.8.2 
Перенос окислительновосстановительных (редокс) электронов  
в микроэмульсиях ..................................................................................191
5.7.8.3 
Молекулярная самодиффузия в микроэмульсиях ......................................192

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru 

Содержание

5.8 
Эмульсии .........................................................................................................................195
5.8.1 
Прямые и обратные эмульсии ................................................................................195
5.8.2 
Эмульгирование ...................................................................................................195
5.8.3 
Флокуляция ..........................................................................................................196
5.8.4 
Коалесценция ........................................................................................196
5.8.4.1 
Отстаивание (расслаивание) ...................................................................196
5.8.5 
Эмульсионная полимеризация ...............................................................................196
5.8.6 
Химия включения (Compartmentalized Chemistry) ......................................................197
5.8.6.1 
Микроинкапсуляция ................................................................................197
5.8.6.2 
Доставка лекарственных препаратов ........................................................198
5.9 
Библиографические заметки ..............................................................................................200

Глава 6  
СВОЙСТВА СМЕСЕЙ ПАВ  .......................................................................................................201
6.1 
Введение ..........................................................................................................................201
6.2 
Применение смесей ПАВ ...................................................................................................202
6.2.1 
ПАВ в агрохимических составах..............................................................................202
6.2.2 
ПАВ в качестве пеногасителей ...............................................................................203
6.3 
Поведение смесей ПАВ ......................................................................................................204
6.3.1 
Идеальные смеси ПАВ ...........................................................................................204
6.3.2 
Неидеальные смеси ПАВ .......................................................................................205
6.3.3 
Синергизм в смесях ПАВ .......................................................................................207
6.3.4 
Антагонизм в смесях ПАВ ......................................................................................207
6.3.5 
Солюбилизация смешанных мицелл .......................................................................209
6.3.6 
Смеси, содержащие анионные ПАВ ........................................................................210
6.3.7 
Смеси, содержащие катионные ПАВ .......................................................................210
6.3.8 
Смеси фторуглеродных и углеводородных ПАВ .......................................................211
6.4 
Характеристика смесей ПАВ ...............................................................................................213
6.4.1 
Описание неидеальных смешанных мицелл  
с использованием модели псевдофазового разделения ..........................................213
6.4.2 
Гидрофильнолипофильный баланс смешанных ПАВ ................................................217

Литература  ............................................................................................................................219

Использованные сокращения  ..............................................................................................239

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru 

Предисловие

Долгое время ученым не давали покоя явления капиллярности и смачивания, а также 
множество других вопросов — например, что является причиной возникновения изгибов 
на графике зависимости поверхностного натяжения от концентрации? Позднее 
в изучении эмульсий растворов ПАВ и подобных систем стали применяться более 
совершенные методы исследования, были открыты новые типы мицелл, полумицелл 
и другие структуры. Теоретические основы для дальнейших исследований были заложены 
Гиббсом и Лэнгмюром. Макбейн предложил новые методы изучения адсорбции, 
а Гриффин — гидрофильнолипофильного баланса. В настоящее время разработкой 
новых соединений, обладающих поверхностной активностью, занимается огромное 
число химиков.
Несмотря на то что поверхностноактивные вещества (ПАВ) нашли очень широкое 
применение, и в их изучении достигнуты значительные успехи, мы до сих пор сталкиваемся 
с тем, что многие специалисты не знакомы с теоретическими основами этого 
направления. Именно поэтому мы постарались объединить в одной книге и теоретические, 
и практические аспекты разработки и применения ПАВ.
Цель ее — помочь тем, кто сталкивается с проблемами в работе с ПАВ либо с композициями 
на их основе. Авторы каждой из глав предлагают свой, достаточно нетрадиционный 
подход к тем или иным проблемам. Каждый из них имеет опыт работы в 
промышленности, и это отражает практическую направленность данной книги. При 
этом теоретические аспекты затрагиваются лишь настолько, насколько они могут обогатить 
практику. 
Работа над подобной книгой связана с массой положительных эмоций. В частности, 
поиск авторов дал нам возможность общаться с интересными и талантливыми 
людьми, авторитетными специалистами в той или иной области. Особо я признателен 
Эду Иммергату, представителю издательства Hanser в США, который активно помогал 
нам в работе.
Мы очень надеемся, что эта книга окажется вам полезной.

К.Р. Ланге

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru 

Предисловие к русскому изданию

В настоящее время поверхностноактивные вещества (ПАВ) применяются в различных 
областях промышленности — это моющие средства, флотореагенты, стабилизаторы 
эмульсий и пен, диспергаторы минералов, антистатики, ингибиторы коррозии, 
де эмульгаторы и т. д. Такое широкое применение обусловлено их способностью 
в низких концентрациях значительно интенсифицировать технологические процессы, 
а также модифицировать поверхности, придавая им необходимые свойства. 
Разработка оптимальных условий использования ПАВ возможна только при знании 
физикохимиче ских основ их действия. Кроме того, специфичность структуры ПАВ 
и то, что при меняемые в промышленности ПАВ являются техническими фракциями, 
требует от исследователей и инженеровтехнологов знания синтеза, технологии получения 
и анализа ПАВ. Существующая информация по данным вопросам, а также 
по физикохимическим свойствам, теории и практическому применению в различных 
областях разрознена, что затрудняет ее использование. В связи с этим книга под 
редакцией К.Р. Ланге, где рассмотрены перечисленные аспекты, касающиеся ПАВ, 
особенно актуальна. 
Книга состоит из шести глав, написанных различными авторами. Первая посвя-
щена промышленному синтезу ПАВ, вторая — их применению в бытовых моющих 
средствах; в третьей главе описывается применение ПАВ в различных областях про-
мышленности; в четвертой даны методы анализа ПАВ; в пятой и шестой главах рас-
сматриваются физикохимические свойства индивидуальных ПАВ и их смесей. Разу-
меется, каждая из них не дает исчерпывающей информации по освещаемому вопросу, 
так как ПАВ множество, и области их применения широки и многообразны. При этом 
мы уверены, что в этом издании исследователи и технологи почерпнут полезную для 
себя информацию. Следует отметить, что в конце каждой главы авторами приводится 
обширный список литературы, что важно для детального знакомства с рассматрива-
емой проблемой. 
Химическая номенклатура ПАВ в основном соответствует рекомендациям Между-
народного Союза по теоретической и прикладной химии (ИЮПАК)*, за исключением 
соединений сложной структуры (например, лецитинов и высокомолекулярных сое-
динений), в отношении которых приняты традиционные тривиальные или торговые 
названия. Математические формулы и выводы из них даны в интерпретации авторов.
Ознакомление с материалами данного издания позволит научно обосновать и оха-
рактеризовать с точки зрения состава и поверхностноактивных свойств выбор ПАВ, 
необходимых для эффективного использования в конкретном технологическом про-
цессе.

канд. хим. наук Л. П. Зайченко  

* См. «Справочник химика» доп. том. — Л.: Химия, 1968.

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru 

Глава 1 Синтез ПАВ в промышленности

 
Халид Рашид

1.1 
Введение

В существующей литературе по поверхностноактивным веществам очень редко за-
трагивается сфера их промышленного анализа. Поскольку промышленная технология 
часто является интеллектуальной собственностью, получить подробную информацию 
о ее деталях сложно и можно лишь строить догадки на основе отрывочных сведений. 
Понимание технологических процессов важно, когда химик, работающий с ПАВ, дол-
жен сделать определенный выбор в пользу методики, разработанной и оптимизиро-
ванной для данного конкретного случая. Кроме того, при детальном рассмотрении 
структуры ПАВ и всех элементов механизма их синтеза достигается более полное 
осмысление химии этих веществ. Все это позволяет сопоставить структуру со свой-
ствами, знание которых могло бы помочь как химикусинтетику, так и разработчику 
при создании наиболее эффективных продуктов.
Конечно, обработка приведенного здесь материала о различных ПАВ и обычно 
встречающихся ограничений, должна быть критической. Главный акцент сделан на 
материалы, имеющие коммерческий спрос, и на разработки недавнего времени. В пер-
вом разделе мы коснемся производства самого сырья, а во втором — его дальнейшей 
переработки в неионогенные, катионные, анионные, а также амфотерные ПАВ. Приве-
дены все основные производители каждого из классов ПАВ и исходного сырья. Пред-
принята попытка показать место этих ПАВ на рынке, где они могут быть использова-
ны, в частности в тех случаях, когда взаимосвязь «свойства–структура» однозначно 
уста новлена. Дополнительно в данный обзор включены две группы особенных ПАВ 
— фтор содержащих и ПАВ на основе кремния. Повышенная поверхностная актив-
ность этих веществ и характерные области использования будут интересны всем, кто 
работает над их синтезом, свойствами и применением.

1.2 
Промышленный синтез сырья

Основные составные части ПАВ получают из нефтехимического и олеохимического 
исходного сырья (растительного и животного). Последнее обычно относится к «воз-
обновляемому ресурсу» в отличие от веществ на основе нефти, которые таковыми 
не считаются. Сейчас идет активный спор между теми, кто считает, что материалы 
должны быть природного происхождения (это позволит не наносить вред окружа-
ющей среде), и теми, кто поддерживает исходное сырье на нефтехимической основе. 
Все «за» и «против» использования материалов олеохимической природы см. [5], 
а по материалам нефтехимической природы — [6]. Около 53% мирового потребления 
моющих средств приходится на мыла на основе олеохимических жирных кислот. Это 
основной тип ПАВ, который используется в составе стиральных порошков и средств 
личной гигиены во всех развитых странах. Несмотря на то что в Северной Америке 
и Западной Европе наблюдается тенденция к росту потребления веществ олеохи-

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru 

Глава 1

мической природы, в качестве исходного сырья для оставшихся ПАВ в 80% случаев 
используется нефтехимическое. По данным Дж. Гранадоса (фирма Petresa) использо-
вание линейных алкилбензолов в производстве моющих средств будет увеличиваться. 
В табл. 1.1 приведен анализ мирового потребления ПАВ.

1.2.1 
Жирные кислоты

Изучение вопросов синтеза необходимо начать с рассмотрения жиров животного проис-
хождения, поскольку мыла, первые зарегистрированные ПАВ, были получены случай-
но, когда жир был нагрет с древесной золой, содержащей карбонаты натрия и калия. По 
легенде это случилось вблизи древнего римского холма Sapo, места, где совершались 
жертвоприношения. Во время дождей останки животных смывались с гор, смешива-
ясь с золой, и римские прачки заметили, что желтая вода вниз по течению Тибра делает 
белье непривычно чистым. Другие версии изобретения мыла описаны в работе [7].
Производство жирных кислот, главного компонента мыла, основано на гидролизе 
животных жиров (сала), и в настоящее время технология их получения заключается 
в «паровом расщеплении» жиров и масел до кислот и глицерина. Как правило, это не-
прерывный процесс, в ходе которого жиры и масла (триглицериды) поступают снизу 
цилиндрического реактора, а сверху подается перегретый пар. Гидролиз происходит 
при 260–250 С. Реактор длиной 35 метров и внутренним диаметром 1,4 метра может 
производить до 4500 кг кислот в час. Растворимость водонерастворимых триглице-
ридов улучшается в ходе гидролиза и контролируется измерением кислотного числа 
по высоте реактора. Кислоты из зоны реакции отводятся постепенно. Вода со дна 
реактора насыщается глицерином и собирается для дальнейшего использования в 
качестве теплоносителя [8]. В табл. 1.2 дан состав жирных кислот основных коммер-
ческих жиров и масел.
Параллельно с гидролизом жиров и масел, в ходе реакции основнокатализируемо-
го метанолиза, идущего при относительно низких температурах (50–60 С), протекает 
их превращение в метиловые эфиры. Конечным продуктом является двухфазная си-
стема, верхняя фаза которой состоит из метиловых эфиров метанола, а нижняя — из гли-
церина и небольшого количества метанола (уравн. 1.1). Жирные кислоты, метиловые 
эфиры жирных кислот и глицерин являются важнейшими типами сырья в производст-
ве ПАВ. Сырые материалы очищаются путем фракционной перегонки, степень очист-

Жирные мыла:
Прочие ПАВ:

Прочие ПАВ
Линейные алкилбензолсульфонаты:
Этоксилаты жирных спиртов:
Разветвленные алкилбензолсульфонаты:
Четвертичные аммониевые соли:
Этоксилаты алкилфенолов: 
Сложные эфиры жирных кислот:
Сульфаты жирных спиртов:

Другие:

50%
50%

35%
14%
7%
7%
7%
6%
5%
19%

Таблица 1.1 
Мировой спрос на ПАВ (по данным на конец 1990х гг.)

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru 

Синтез ПАВ в промышленности
15

ки может варьироваться от высокой в фармакологии до незначительной. В опреде-
ленных областях необходимы жирные кислоты с низкой степенью непредельности, 
оценивающейся по их йодному числу. В таких случаях сырые жирные кислоты пер-
воначально гидрируются под давлением с использованием никелевого катализатора.

Таблица 1.2. 
Состав кислот в жирах и маслах

 

<С12
С12
С14
С16
С16:1
С18
С18:1
С18:2
С18:3
>С18

Кокосовое 
масло

14,9

48,2

16,6

8,0

1,0

3,8

5,0

2,5

—

—

Пальмоядровое масло

4,3

50,9

18,4

8,7

—

1,9

14,6

1,2

—

—

Пальмовое 
масло

—

0,3

1,1

42,9

0,2

4,6

39,3

10,7

0,4

0,4

Соевое 
масло

—

—

0,1

10,5

—

3,2

22,3

54,5

8,3

1,1

Сало 

—

—

3,0

26,3

2,6

22,4

43,1

1,4

–

–

Талловое 
масло

—

—

—

0,2

—

2,2

58,6

36,0

—

3,0

Получение жирных кислот и метиловых эфиров из жиров и масел 
(1.1)

Еще один важный класс исходного сырья представлен жирными кислотами талло-
вого масла (ЖКТМ) [9]. Они получаются в качестве продуктов обработки древесины 
в бумажной промышленности, но встречаются и в виде свободных жирных кислот, 
участвующих в механизме восстановления древесной ткани. ЖКТМ являются уни-
кальным источником в высшей степени ненасыщенных карбоновых кислот (табл. 
1.2). Они подвергаются реакциям с образованием димеров кислот [10], которые также 
играют значительную роль в промышленности. ЖКТМ — ненасыщенный и недорогой 
вид сырья, открывающий химикам огромные возможности для творчества.
Основные производители жирных кислот: США — Henkel/ICI, Unichema/ICI, 
Witco, Lonza и Twin Rivers (Long Island), Arizona Chemical, GeorgiaPacific и Westvaco; 
Европа — Henkel, Unichema/ICI, Olefina (Бельгия), Baerlocher и Salime (Германия). 
Procter & Gamble, Colgate и Dial также входят в число основных потребителей жиров 
и масел на международном рынке.

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru 

Глава 1

1.2.2 
Жирные амины

Основным процессом при производстве жирных аминов является реакция жирных 
кислот с аммиаком при 160–180 С. Реакция протекает с промежуточным образова-
нием солей аммония, которые подвергаются дегидратации с образованием амидов и, 
в дальнейшем, нитрилов [11]. В зависимости от качества жирных аминов, нитрилы 
могут быть либо перегнаны перед восстановлением, либо восстановлены в виде сы-
рого нитрила. В конечном варианте нитрилы восстанавливаются [12] до первичных 
аминов при высоких температурах и давлении с использованием никеля Ренея в ка-
честве катализатора (уравн. 1.2).

Синтез первичных жирных аминов 
(1.2)

Как видно, восстановление нитрилов — довольно сложная реакция, включающая 
в себя ряд равновесных реакций, следовательно, необходимо чтобы она проводилась 
в атмосфере аммиака. Это предотвращает образование вторичных аминов, так как 
промежуточный амин может реагировать с первичным с образованием диамина, ко-
торый в итоге и превращается во вторичный амин (уравн. 1.3). Поэтому синтез вто-
ричных аминов включает восстановление нитрилов водородом в присутствии никеля 
Ренея (в качестве катализатора) при 180–230 С и с постоянным удалением аммиака 
[13]. Жирные триалкиламины получают в процессе аналогичного восстановительного 
алкилирования, в котором вторичные жирные амины взаимодействуют с жирным 
нитрилом. Промежуточный аминоимин восстанавливают водородом с образованием 
триалкиламина и аммиака. Такие третичные жирные амины (катализатор NiРенея) 
в производстве ПАВ не используются, однако применяются  в разнообразных процес-
сах экстракции ионов металлов.

Синтез вторичных жирных аминов 
(1.3)

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru