表面活性剂应用论文

表面活性剂应用论文（共8篇）

表面活性剂应用论文 篇1

油田生产中表面活性剂的应用

1、开采稠油用的表面活性剂

由于稠油粘度大、流动性差，给开采带来许多困难。为开采这些稠油，有时需将表面活性剂的水溶液注入井下，使高粘度的稠油转变为低粘度的水包油型乳状液，抽提到地面。这种稠油乳化降粘法用到的表面活性剂有烷基磺酸钠、聚氧乙烯烷基醇醚、聚氧乙烯烷基苯酚醚、聚氧乙烯聚氧丙烯多烯多胺、聚氧乙烯烷基醇醚硫酸酯钠盐等。采出的这种水包油型乳状液，需要将水分离出去，也要使用一些工业表面活性剂作为破乳剂进行脱水。这些破乳剂是油包水型乳化剂。常用的有阳离子表面活性剂或环烷酸、沥青质酸及它们的多价金属盐。特殊的稠油，不能采用常规的抽油机开采法，需要注蒸汽进行热采。提高热采效果，需要使用表面活性剂。向注汽井注入泡沫，即注入耐高温的起泡剂及不凝气体是常用的调制方法之

一。

常用的起泡剂是烷基苯磺酸盐、α—烯烃磺酸盐、石油磺酸盐、磺烃基化的聚氧乙烯烷基醇醚和磺烃基化的聚氧乙烯烷基苯酚醚等。由于含氟表面活性剂，表面活性高，对酸、碱、氧、热及油稳定，故含氟表面活性剂是理想的高温起泡剂。为了使分散的油易于通过地层的孔喉结构，或使地层表面的油易被驱出，需要使用称之为薄膜扩散剂的表面活性剂，常用的是氧

烷基化酚醛树脂高分子表面活性剂。

2、开采含蜡原油用表面活性剂

开采含蜡原油，需要经常进行防蜡和清蜡。表面活性剂作为防蜡剂和清蜡剂。防蜡用的有油溶表面活性剂和水溶性表面活性剂。前者通过改变蜡晶表面的性质而起防蜡作用。常用的油溶性表面活性剂是石油磺酸盐和胺型表面活性剂。水溶性表面活性剂是通过改变结蜡表面（如油管、抽油杆及设备表面）的性质而起防蜡作用。可用的表面活性剂有烷基磺酸钠、季铵盐、烷烃聚氧乙烯醚、芳烃聚氧乙烯醚及其它们的磺酸钠盐等。清蜡用的表面活性剂也分两个方面，油溶性用于油基清蜡剂，水溶性的磺酸盐型、季铵盐型、聚醚型、吐温型、OP型表面活性剂、硫酸酯盐化或磺烃基化的平平加型与OP型表面活性剂等用于水基清蜡剂。近年来，国内外将清防蜡有机地结合起来，还将油基清蜡剂和水基清蜡剂有机地结合起来，生产出混合型清蜡剂。这种清蜡剂以芳香烃和混合芳香烃作油相，以具有清蜡作用的乳化剂作水相。当选择的这种乳化剂为具有适当浊点的非离子型表面活性剂时，就可使它在油井结蜡段以下温度达到或超过它的浊点，从而使这种混合型清蜡剂在进入结蜡段前破乳，分出两

种清蜡剂，同时起清蜡作用。

3、稳定粘土使用的表面活性剂

稳定粘土分防止粘土矿物膨胀和防止粘土矿物微粒运移两个方面。防止粘土膨胀可用，如胺盐型、季铵盐型、吡啶盐型、咪唑啉盐等阳离子表面活性剂。防止粘土矿物颗粒运移可用的有含氟的非离子—阳离子表面活性剂。

4、酸化措施使用的表面活性剂

为了提高酸化效果，一般在酸液中需加入多种添加剂。凡能同酸液配伍并易被地层吸附的表面活性剂，均可作为酸化缓速剂。如阳离子表面活性剂中的脂肪胺盐酸盐、季铵盐、吡啶盐和两性表面活性剂中的磺酸盐化、羧甲基化、磷酸酯盐化或硫酸酯盐化的聚氧乙烯烷基苯酚醚等。有些表面活性剂如十二烷基磺酸和它的烷基胺盐，可将酸液乳化在油中，产生油包酸乳状液，以此乳状液作为酸化工业液，亦起缓速作用。

有些表面活性剂可作为酸化液防乳化剂，具有分支结构的表面活性剂如聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚、聚氧乙烯聚氧丙烯五乙烯六胺均可作为酸化防乳化剂。

有些表面活性剂可作为乏酸助排剂，可作为助排剂的表面活性剂有胺盐型、季铵盐型、吡啶盐型、非离子型、两性及含氟表面活性剂等。有些表面活性剂可作为酸化防淤渣剂，如油溶性表面活性剂，如烷基酚、脂肪酸、烷基苯磺酸、季铵盐等。因它们酸溶性不好，可用非离子型表面活性剂将它们分散在酸液中。为了提高酸化效果，需要在酸液中加入润湿反转剂，将近井地带的润湿性由亲油反转为亲水。聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醇醚与磷酸酯盐化的聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醇醚的混合物等，被地层

吸附为第吸附层，而起到润湿反转作用。

另外，还有一些表面活性剂，如脂肪胺盐酸盐、季铵盐或非离子—阴离子表面活性剂作为起泡剂，制成泡沫酸工作液，达到缓速缓蚀深部酸化之目的，或以此制成泡沫作为酸化的前置液，将它们注入地层后，再注酸液。泡沫中的气泡产生的Jamin效应，可对酸液起转向作用，迫使酸液主要溶蚀低渗透层，提高了酸化效果。

5、压裂措施使用的表面活性剂

压裂措施常施用于低渗透油田，就是用压力将地层压开，形成裂缝，并用支撑剂将裂缝支撑起来，减少流体流动阻力，达到增产增注目的。有些压裂液是用表面活性剂作为成分之一来

配制的。

水包油压裂液是由水、油和乳化剂配制的。使用的乳化剂有离子型、非离子型和两性表面活性剂。若用稠化水作外相，以油作内相，可配得稠化水包油压裂液（聚合物乳状液）。这种压裂液能使用160℃以下的温度下，并能自动破乳排液。

泡沫压裂液是以水为分散介质、以气为分散相的压裂液，其主要成分是水、气和起泡剂。烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基硫酸酯盐、季铵盐和OP型表面活性剂均可作为起泡剂。起泡剂在水中的浓度一般是0.5—2%，气相体积与泡沫体积的比值在0.5—0.9范围。

油基压裂液是以油作溶剂或分散介质配成的压裂液。现场应用最多的油是原油或其重馏分，为了改进其粘温性能，需要加入油溶石油磺酸盐（分子量300—750）。油基压裂液也包括油包水压裂液和油泡沫压裂液。前者用的乳化剂是油溶性的阴离子型表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂，后者用的稳泡剂是含氟的高分子表面活性剂。

水敏地层压裂液，是用醇（如乙二醇）与油（如煤油）混合物作为分散介质，用液体二氧化碳作为分散相，用硫酸酯盐化的聚氧乙烯烷基醇醚作乳化剂或起泡剂配成的乳状液或泡沫，压裂水敏地层。

压裂酸化用压裂液，既是压裂液又是酸化液，用于碳酸盐地层，两种措施同时进行。与表面活性剂有关的是酸泡沫和酸乳状液，前者用烷基磺酸盐或烷基苯磺酸盐作起泡剂，后者是用

磺酸盐型表面活性剂为乳化剂。

压裂液也同酸化液一样使用表面活性剂作为防乳化剂、助排剂和润湿反转剂，在此不再多叙。

6、调剖、堵水措施用表面活性剂

为了提高注水开发效果抑制原油含水上升速度，需要在注水井上调整吸水剖面及在生产井上进行堵水的增产措施。其中的一些调剖堵水方法，经常用到一些表面活性剂。

HPC/SDS冻胶调剖剂，由羟丙基纤维素（HPC）与十二烷基硫酸酯钠盐（SDS）在淡水中

配成。

烷基磺酸钠和烷基三甲基氯化铵，分别溶于水中，配成两种工作液，先后注入地层，在地层中两种工作液相迂，产生烷基三甲基胺的烷基亚硫酸酯沉淀，封堵高渗透层。

聚氧乙烯烷基苯酚醚，烷基芳基磺酸盐等可作为起泡剂，溶于水中配制一种工作液，然后与液体二氧化碳工作液交替注入地层中，就在地层中（主要是高渗透层）形成泡沫，产生堵塞，起到调剖作用。

以季铵盐型表面活性剂作为起泡剂溶于硫酸铵同水玻璃配成的硅酸溶胶中注入地层，然后注不冷凝气体（天然气或氯气），则可在地层中先产生以液体为分散介层的泡沫，随后硅酸溶胶胶凝，就产生了以固体为分散介质的泡沫，起到堵塞高渗透层及调剖作用。以磺酸盐型表面活性剂为起泡剂，以高分子化合物作为稠化稳泡剂，再注气体或产生气体的物质，在地面或地层生成水基泡沫，这种泡沫在油层，表面活性剂大量移至油水界面，引起泡沫破坏，故不堵油层，是一种选择性和油井堵水剂。

油基水泥堵水剂是水泥在油中的悬浮体，水泥表面亲水，当它进入出水层时，水置换水泥表面的油井与水泥作用，使水泥固化封堵出水层。为改善这种堵剂的流动性，通常加入羧酸盐

型及磺酸盐型表面活性剂。

水基胶束液溶堵水剂，是由石油磺酸铵、烃类及醇类等为主要成分的一种胶束溶液，在地层中迂高含盐水，可变粘稠，达到堵水作用。

水基或油基阳离子表面活性剂溶液堵水剂，是以烷基羧酸盐和烷基氯化铵盐活性剂为主要成分，只适用于砂岩地层。

活性稠油堵水剂，它是一种溶有油包水型乳化剂的稠油，在地层迂水后产生高粘的油包水乳

状液，达到堵水目的。

水包油堵水剂，是以阳离子型表面活性剂作为水包油型乳化剂，将稠油乳化在水中配成。

7、防砂措施用表面活性剂

防砂作业前，需要注一定量的由表面活性剂配制的活性水作为前置液，对地层进行予清洗，以提高防砂效果。目前常用活性剂，多数是阴离子表面活性剂。

8、原油脱水用表面活性剂

在一、二次采油阶段，采出的原油多用油包水型破乳剂。已发展了三代产品，第一代是羧酸盐，硫酸盐和磺酸盐。第二代是低分子非离子表面活性剂如OP、平平加和磺化蓖麻油等。

第三代为高分子非离子表面活性剂。

在二次采油后期和三次采油阶段，采出原油多以水包油型乳状液形式存在。所用破乳剂有四类，如十四烷基三甲基氧基氯化铵、二癸基二甲基氯化铵，它们可与阴离子类型的乳化剂反应，改变其亲水油平衡值，或吸附在水湿性粘土颗粒表面，改变其润湿性，破坏水包油型乳状液。另外一些可作为油包水型乳化剂的阴离子表面活性剂以及油溶性的非离子表面活性

剂，也可用作为水包油型乳状液破乳剂。

9、水处理用表面活性剂

油井采出液经脱出原油之后，产出水需要经过处理才能达到回注要求。水处理的目的有六个方面，即缓蚀、防垢、杀菌、除氧、除油和除去固体悬浮物。因此，要使用缓蚀剂、防垢剂、杀菌剂、除氧剂、除油剂及絮凝剂等，涉及工业表面活性剂的有如下方面：

用作缓蚀剂的工业表面活性剂有烷基磺酸、烷基苯磺酸、全氟烷基磺酸的盐类，直链烷基胺盐类、季铵盐类、烷基吡啶盐类、咪唑啉及其衍生物的盐类、聚氧乙烯烷基醇醚类、聚氧乙烯二烷基丙炔醇、聚氧乙烯松香胺、聚氧乙烯十八胺以及聚氧乙烯烷基醇醚烷基磺酸盐，各种季胺基内盐，二（聚氧乙烯基）烷基及其衍生物的内盐。

用作防垢剂的表面活性剂有磷酸酯盐、硫酸酯盐、醋酸盐、羧酸盐及其它们的聚氧乙烯基化合物。磺酸酯盐、羧酸盐的热稳定性明显优于磷酸酯盐、硫酸酯盐。

用于杀菌剂的工业表面活性剂有直链烷基胺盐类、季胺盐类、烷基吡啶盐类、咪唑啉及其衍生物的盐类、多种季铵内盐、二（聚氧乙烯基）烷基及其衍生物的内盐。

用于除油剂的工业表面活性剂，主要是具有分支结构和含二硫代羧酸钠基的表面活性剂。

10、化学驱油用表面活性剂 一、二次采油可采出25%—50%的地下原油，还有许多原油留在地下采不出来。进行三次采油可提高原油采收率。三次采油多以化学驱油方法，即向注入水中加入一些化学剂，提高水驱效率。在所用化学剂之中，有些属于工业表面活性剂，其情况简要介绍如下： 以表面活性剂为主剂的化学驱油方法，称之为表面活性剂驱。表面活性剂主要通过降低油水界面张力，提高毛管数而起到提高采收率作用。由于砂岩地层表面带负电，所以使用的表面活性剂主要是阴离子型表面活性剂，而且大部分是磺酸盐型表面活性剂。它是使用磺化剂（如三氧化硫）将芳香烃含量高的石油馏分磺化，再用碱中和制成。其规格：活性物50%—80%，矿物油5%—30%，水2%—20%，硫酸钠1%—6%。石油磺酸盐耐温不耐盐，不耐高价金属离子。合成磺酸盐是由相应的烃类，用相应的合成方法制得。其中的α—烯烃磺酸盐，特别耐盐，耐高价金属离子。另外一些阴离子—非离子型表面活性剂及羧酸盐型表面活性剂，也可用于驱油。表面活性剂驱油要用两种助剂：一种是助表面活性剂，如异丁醇、二乙二醇丁醚、尿素、环丁砜、亚烯基苯磺酸盐等，另一种是电介质，包括酸碱盐，主要是盐，它们可减少表面活性剂的亲水性，相对增加亲油性，亦是改变活性剂的亲水亲油平衡值而起作用。为了减少表面活性剂的损耗，提高经济效果，表面活性剂驱，还要使用称之为牺牲剂的化学物质。可作为牺牲剂的物质，有碱性物质和多元羧酸及其盐类，低聚物和高聚物也可作为牺牲剂，木质素磺酸盐及其改性物是一种牺牲剂。

使用两种或两种以上化学驱油主剂的驱油方法，称之为复合驱，与表面活性剂有关的这种驱油方法有：表面活性剂十聚合物的稠化表面活性剂驱；碱十表面活性剂的碱强化表面活性剂驱或表面活性剂强化碱驱；碱十表面活性剂十聚合物的按元复合驱。复合驱通常比单一的驱动有更高的采收率。据目前国内外发展趋势分析，三元复合驱较二元复合驱有更高的优越性。三元复合驱用的表面活性剂主要是石油磺酸盐，通常还复配使用聚氧乙烯烷基醇醚的硫酸、磷酸及羧酸盐类、聚氧乙烯烷基醇烷基磺酸钠盐等，以提高其耐盐性能。近期，国内外都重视研究和使用了生物表面活性剂，如鼠李糖脂、槐糖脂发酵液等，以及天然混合羧酸盐和造纸副产碱木素等，在现场和室内试验取得了好的驱油效果。

表面活性剂应用论文 篇2

关键词：生物表面活性剂,磷脂,精制,改性,应用

磷脂的研究始于20世纪30年代的德国,60年代以来在发达国家已实现工业化生产,广泛应用在食品、医药、化妆品和工业助剂领域。随着对磷脂研究和应用的深入发展,科学界、实业界对磷脂的结构、性能功效和生理、生化作用的认识在逐步深化。国际社会20世纪90年代将磷脂的研究和应用发展到生命科学和脑科学的领域。磷脂以它的特有功能和功效被誉为“伟大的营养师”、“脑的食物”、“血管的清道夫”、“可食用的化妆品”、“细胞的保护神”。磷脂不仅具有较高的营养价值,还具有生理调节机能,促进人体新陈代谢,增强免疫力,预防疾病,增进健康等作用。近年来美国、欧洲、日本等发达国家已将磷脂在临床上应用于防治脑、心、肝、肿瘤等疾病。作为一种无公害的环保型产品,近年来,磷脂类产品在日用化工等传统产业中也得到了广泛的认同和应用。在天然皮革的加工过程中,由于磷脂具有天然油脂加脂剂的性能,对皮纤维有润滑作用、对蛋白质有增塑作用、对皮革有增厚作用。另外作为乳化剂它能使油脂易于渗入皮中,可使油在鞣制后的皮革表面和纤维间均匀分布,赋予皮革柔软和良好的手感等,作为皮革加工的基本材料磷脂类产品得到了广泛的应用。

本文就磷脂的结构、性质、功能及大豆磷脂的改性和磷脂类产品在医药、化妆品、皮革等行业的应用做一简要的概述。

1 磷脂的结构

磷脂是含磷酸根的单脂衍生物,按其分子结构组成可分为甘油醇磷脂和神经醇磷脂两大类。

1.1 甘油醇磷脂

甘油醇磷脂酸(Phosphatidic Acid,简称PA)的衍生物。构成甘油醇磷脂的醇是甘油,它的两个羟基为脂肪酸所代替;另一个为磷酸及含氮碱类化合物或肌醇所取代。

甘油醇磷脂主要有如下几种。

卵磷脂,组成是磷脂酰胆碱(Phosphatidyl Cholines,简称PC)。

脑磷脂,组成是磷脂酰乙醇胺(Phosphatidyl Ethanolamines,简称PE)。

肌醇磷脂,组成是磷脂酰肌醇(Phosphatidyl Inositols,简称PI)。

丝氨酸磷脂,组成是磷脂酰丝氨酸(Phosphatidyl Serines,简称PS)。

此外还有磷脂酰甘油、二磷脂酰甘油、缩醛磷脂、溶血磷脂等。

1.2 神经醇磷脂

神经醇磷脂含N∶P的比例是2∶1,不含甘油基,而是神经氨基醇和脂肪酸、磷酸、胆碱的化合物。神经醇磷脂最初是从神经组织中提出,其它组织和血液中也有,尤其肺和脑中较多。

神经醇磷脂是由神经氨基醇、脂肪酸、磷酸和胆碱组成的,典型的代表是鞘磷脂。其结构特征是,甘油醇磷脂的醇是甘油醇,而神经醇磷脂的醇是神经氨基醇,此外鞘磷脂中的脂肪酸与神经氨基醇的氨基相连接,且分子中只含有一个脂肪酸。

2 磷脂性质

2.1 理化性质

磷脂不易溶于水,但易吸水,吸水后膨胀为胶体。磷脂可溶于某些有机溶剂。不同的磷脂在不同的有机溶剂中其溶解度不同,这是不同磷脂用溶剂法分离的理论基础。磷脂均不溶或难溶于丙酮,故称为丙酮不溶物。卵磷脂、脑磷脂均溶于乙醚,不溶于丙酮和乙酸乙酯,但卵磷脂溶于乙醇,而脑磷脂则不溶,故此可将卵磷脂与脑磷脂分离。鞘磷脂不溶于丙酮和乙醚,但易溶于热乙醇中。

磷脂系脂类化合物,亦是非极性化合物,能与油脂完全混溶。植物种子榨油或浸油时磷脂和植物油一起榨出或浸出,所以磷脂存在于各种粗制的植物毛油中,含量大约0.5%～3.5%。然而磷脂极易吸水,吸水后形成磷脂水合物,生成极性化合物而不溶于油脂。植物毛油精炼采用水法脱胶时磷脂水合物从油中常常出来称为油脚,精制后可得磷脂。

磷脂与酸、碱、酶作用可水解,得各自不同的水解产物。卵磷脂经酸或碱水解后可得脂肪酸、磷酸甘油和胆碱,而磷酸甘油只能在生物体内磷酸酯酶水解生成磷酸和甘油;卵磷脂亦可被胆碱磷酸脂酶水解,分解出胆碱,产生磷脂酸;亦可被卵磷脂酶水解,失去一分子脂肪酸而产生单脂酰化合物。

2.2 表面性质

磷脂从生成结构与性能讲属生物表面活性剂。磷脂分子既含有疏水性的脂肪酸酯基,又含有亲水性的磷酸基。磷脂具有亲油性使其能以薄膜状包裹在油滴表面,磷脂又具有亲水性与水分子相吸引,大大降低了水油之间的界面张力,从而使得水油混合液成为均匀稳定的乳化液。其在水油体系中磷脂添加量为水油混合液的0.05%～0.1%时可具有明显的乳化作用。

乳化剂在体系中的乳化作用与其亲水-亲油平衡值(HLB)有关。磷脂的HLB值通常在9～10之间。HLB值在3～6利于生成W/O型乳化液。HLB值在8～18之间有利于形成O/W型乳化液。磷脂中各组分含量的多少对其乳化性质有一定影响,如PC含量高,有利于形成O/W型乳化体系,而PI含量高则有利于形成W/O型乳化液。

3 磷脂的功能

磷脂是生物表面活性剂,生物活性材料,生命的基础物质,具特有的生物活性和生理功能,所以是天然营养素。

3.1 磷脂是人体细胞膜的重要组分

人体有60万亿个细胞,磷脂普遍存在于人体细胞之中,特别是脑和神经系统、心脏循环系统、血液、肝脏等重要组织中的磷脂含量更高,约占人体重的1%。磷脂是保证人体正常代谢和健康必不可少的物质,对人体细胞活化、生存,脏器功能的保持,肌肉关节的活力和脂肪的代谢都有重要作用。磷脂又是形成脑组织的重要构成物质之一,是脑细胞的主要成分,人体脑神经细胞约有150×108～200×108个,其中70%是在胎儿时期生成的,人脑约含30%的磷脂。最近美国、瑞典科学家首次发现,成人即使到六七十岁,大脑仍会生长出新的脑细胞,出现新生的神经元,恢复或增强大脑的部分功能。因此磷脂的开发和利用潜力极大。

3.2 磷脂是脑神经细胞传递信息的生物活性物质

磷脂在脑中的含量,在人体各组织中占首位,约为肝肾的2倍,心肌的3倍。其中60%为脑磷脂,20%为卵磷脂,20%为神经磷脂。细胞内大部分磷脂半衰期可达220天,表明磷脂在细胞结构中是稳定的。

磷脂参与细胞的新陈代谢。其代谢产物是神经细胞传递信息的化学物质乙酰胆碱。磷脂是乙酰胆碱的前体,在体内水解生成胆碱、甘油磷酸及脂肪酸。水解的胆碱,随着血液进入大脑,与大脑中乙酸结合转化为乙酰胆碱,在这种生化过程中形成的乙酰胆碱对于脑及神经系统的正常功能至关重要。胆碱转化为乙酰胆碱,是神经细胞传递信息的化学物质。这种物质其含量越高,传递信息的速度越快,记忆力就越强,能使人智力发达,精神焕发,充满活力。所以适时补充磷脂就可阻止脑细胞的死亡,使脑神经畅通发达。

美国研究表明,中年向老年过渡,血液中胆碱含量会明显下降,随之大脑中胆碱也相应减少,促使老年人行动迟缓,神态迷糊,记忆力衰退,逐渐出现痴呆症。如给老人补充磷脂,记忆力会得到不同程度的提高。

3.3 磷脂是合成脂蛋白代谢脂肪的生物活性物质

磷脂中胆碱对脂肪代谢有重要作用,若体内胆碱不足,则影响脂肪代谢,脂肪在肝内积蓄。肝脏能合成脂肪,却不能大量存储脂肪。磷脂酰胆碱是合成脂蛋白所需物质,磷脂进入体后,其部分与高密度脂蛋白(HDL)合成,肝内脂肪则以脂蛋白形式运转到肝外,又能促进肝细胞再生,故磷脂是防治肝硬变、恢复肝功能的保健佳品。

3.4 磷脂是类脂乳化剂,可乳化血浆,促进血代谢的生物活性物质

磷脂具有良好的乳化特性,能阻止胆固醇在血管内壁的沉积并清除部分沉积物,同时改善脂肪的吸收和利用,可降低血液黏度,促进血液循环,改善血液供氧循环,延长细胞生存时间并增强造血功能。磷脂在血浆中起着乳化作用,使动脉壁内胆固醇易于排出至血浆,并从血浆进入肝脏后排出体外。磷脂的作用就是给遍及脑细胞各个角落的毛细管运送新鲜氧气和营养使血液能够畅通,从而改善吸收和利用,减少脂肪在血管内存留时间,减少血中胆固醇含量,部分清除胆固醇沉淀。

3.5 磷脂脂质体———药物载体

磷脂脂质体是将高纯度的磷脂,经物理化学的深加工,使其成为由脂质双层分子组成的单层或复层微小泡囊。脂质体适宜体内降解,无毒性,无免疫源性。实验数据证明,磷脂脂质体作为药物载体可提高药物治疗指数,降低药物毒性,减少药物副作用以及减少药物计量等功效。研究确认对人体酶系统的作用亦有功效。经临床验证,磷脂脂质体对治疗小脑萎缩、老年痴呆症、神经衰弱、调节人体高级神经系统等方面均有显著疗效。

4 大豆磷脂的精制与改性

磷脂精制最早开始于20世纪30年代,Leven与Rolf用酒精由黄豆脂分离出纯卵磷脂(PC)与其他磷脂。其后Rewald于1938年提出:磷脂除了可用酒精与丙酮分离、精制外,还可用异丙醇等4～5碳的一级醇进行分离精制。精制磷脂产品也逐渐由单一的分提磷脂发展到高透明度磷脂、混合磷脂、脱油磷脂、改性磷脂等多种具有不同功能性质的磷脂产品。

4.1 大豆磷脂的精制

4.1.1 脱油磷脂

脱油磷脂中要求磷脂含量较高(丙酮不溶物90%以上)。在与丙酮接触时磷脂呈粉末状沉淀,而在除去丙酮后的脱油磷脂呈粉末状或颗粒状。

4.1.2 磷脂的提取

直接对磷脂或脱油磷脂进行分提是生产各种具有特定功能产品的另一方法。用大量乙醇和混合溶剂结合其他技术可对磷脂中某种磷脂进行提取、富集。

4.1.3 高透明度磷脂

透明磷脂的生产必须严格经过混合油过滤、毛油过滤、磷脂直接过滤,过滤采用板框式压滤机,并附有手动或自动循环净化装置。

4.1.4 混合磷脂

混合磷脂是磷脂中直接加入或混合功能性添加剂、乳化剂、稀释剂、表面活性物质等而得到的具有特殊用途的产品。混合磷脂的生产通常是利用磷脂与添加物之间的复合作用,通过加入不同比例的添加物得到具有不同分散性的磷脂(水分散性或油分散性磷脂),常见的添加物有特殊油、多乙氧基醚、单甘酯、甘二酯、改性单甘酯、羊毛脂及其衍生物、溶剂、增塑剂及其他表面活性剂。

4.2 改性磷脂

传统的磷脂改性方法可通过酶水解、酰化、氢化和羟化实现。浓缩磷脂中有多种官能团,这些基团能够成功地进行水解、氢化、羟基化、乙氧基化、卤化、磺化、酰化、琥珀酰化、臭氧化及磷酸化反应。现在工业大规模生产的化学改性食用级产品主要是羟化、酰化产品以及酶水解产品。

4.2.1 酰化磷脂

磷脂酰乙醇胺的氨基是发生酰化的主要基团。磷脂酰乙醇胺的氨基酰化后在正电基团上引入一取代基使两性磷脂酰乙醇胺带负电,这改善了其溶解性与O/W乳化能力。磷脂也可进行乙酸酐酰化,乙酸酐可在脱胶前加入,也可加入到湿胶中。酰化磷脂生产是将低浓度的乙酸酐(1.5%～5.0%)加入到水化浓缩大豆磷脂中(水化磷脂来自毛油脱胶过程),反应一段时间后,用碱将产品pH调节到6.5～8.0,pH值调节主要是根据产品的用途而定,乙酸酐用量根据胶中磷脂量以及最终产品所要求的酰化程度而定,所用碱(如Na OH、Ca(OH)2等)的选择也涉及同样的问题,最后产品真空干燥至水分含量小于1.0%。磷脂经酰化后,其流动性与水分散性得到了极大改善,成为多种食品配方有效的O/W乳化剂。中度和高度酰化磷脂具有耐热性,经多次升温冷却色泽保持不变。低度酰化磷脂主要用于婴幼儿食品、咖啡增白剂、肉酱与肉汁及O/W化妆品乳化剂;中度与高度酰化产品主要用于奶酪酱、气溶胶配方的释放剂及起酥油。

4.2.2 水解磷脂

浓缩磷脂在强酸或强碱存在情况下发生水解,酶可用于选择性水解,反应过程中如果延长水解时间会产生脂肪酸、甘油磷酸(或脂肪酸盐、甘油磷酸盐)与氨化合物、碳水化合物的混合物。工业生产中需要通过控制反应条件对磷脂分子的某一脂肪酸进行水解,但酸、碱水解条件很难控制,在这种情况下,利用酶水解的方法更具有实用价值。

4.2.3 羟化磷脂

磷脂的羟化是在磷脂分子不饱和脂肪酸碳碳双键(>C=C<)上引入两个羟基(—OH),即在乳酸等有机弱酸存在下,粗制磷脂与过氧化氢反应,使磷脂和油脂中部分不饱和键羟基化。羟化进行程度以磷脂碘值降低不超过10%为宜。羟化过程中乙醇胺基的性质也发生了改变。羟化磷脂是一种浅色产品,其水分散性与O/W乳化性能都有极大改善。羟化磷脂在工业生产中应用广泛,尤其是在焙烤业中,它能够促进脂肪分散,延缓硬化时间。不足之处是羟化磷脂产品具有肥皂味,酸值较高,且由于H2O2的安全性而限制了它在食品中的应用。

4.2.4 氢化磷脂

氢化磷脂是硬脂酸甘油酯状固体,它具有更强的氧化稳定性,吸湿性降低,但它在普通溶剂中的溶解度低。大豆油能够在较低氢化温度与压力下进行选择性氢化,磷脂的氢化则较大豆油困难些。磷脂的氢化是在镍或铂为催化剂,合适的溶剂(乙酸),75～80℃,7.09 MPa大气压的条件下进行的,产物的IA达到10～20。溴或氯也可于双键处发生加成反应,得到的产品主要用于润滑油的配方。在碘、镁或铝催化剂存在情况下,碘可直接加入到受热的颗粒状磷脂乙酸溶液中。

5 磷脂的应用

5.1 磷脂在医药上的应用

磷脂有很多药用功效。磷脂的乳化性良好,可降低血液表面张力,降低血液黏度,改善血液供氧循环状况,延长红细胞生存时间,促进造血代谢,同时能减少脂肪在血管内存留时间,减少血中胆固醇含量,部分清除胆固醇沉淀,因此可广泛用于防治心脑血管疾病,预防老年痴呆,防治肝病、胆结石、糖尿病等多种疾病的药物中。磷脂还是一类具有重要生物活性和生理功能的类脂化合物。将天然活性成分与磷脂在一定条件下复合,可以得到天然活性磷脂复合物。天然活性成分磷脂复合物的理化性质和生物特性较原化合物均有不同的改变,具有较强的亲脂性。通过与磷脂复合成为药用载体系统或前体药物,可做软膏、脂质体、脂肪输液等。作为乳化剂可加入肠内和肠胃外的给食物中,在水溶性药剂中作增溶剂和乳化剂,也可作为生产脂质体的原材料,在抗生素药剂中起助湿及助悬作用。

5.2 磷脂在皮革上的应用

磷脂具有天然油脂加脂剂的加脂性能及明显的填充作用,是一种非常有潜力的理想加脂材料。磷脂产品主要为天然含油(粗制)磷脂及其衍生物。目前作为皮革加脂剂使用的磷脂多为磷脂和改性磷脂与其它加脂材料复配而成的复合型加脂剂。磷脂作为加脂材料使用,对磷脂进行改性,使其在色泽、HLB值等方面有显著的改善,更适合于各种加脂剂的生产需要。合成磷脂自身乳化性好、渗透性强、与皮纤维结合性能好,加脂后的成革柔软、平滑、具抗静电性,不易发霉。如利用亚硫酸化油作为外乳化剂,提高了磷脂加脂剂的耐酸、耐碱、耐盐等多种性能,因此,在使用这类加脂剂加脂时,完全可以不使用价格较高的SP-8O,T-80、OP-10等表面活性剂;磺化磷脂经过化学改性并经特殊处理,使脂具有较细的乳液颗粒,在用于皮革加脂时,能均匀地渗透到皮革内层起到加脂和填充作用。

5.3 磷脂在化妆品上的应用

磷脂可以用来制作护肤膏、洗手膏、香皂、浴油、香脂及雪花膏。它有保护和护理皮肤的功效,对皮肤及头发有理想的补充脂肪作用,是助添加油脂成分。在化妆品产品中还可以起到稳定乳剂及混悬剂、分散香味和色素的作用。

综上所述,我们知道磷脂是一种多功能物质,在各行业有广泛的应用。我国是大豆生产大国,有着充足的磷脂资源。随着对磷脂研究和应用的深入开展,对其结构、性能、功效和生理、生化作用的认识的逐步深化,磷脂的应用领域会不断拓展。

参考文献

[1]王墨林.生物表面活性剂磷脂的精细化研究与应用[A].'98国际表面活性剂和洗涤剂研讨会论文集[C].1998:44-52.

[2]钟静芬,主编.表面活性剂在药学中的应用[M].人民卫生出版社,1963.

[3]徐晨.大豆卵磷脂的提线研究[J].天然产物研究与开发,1998,10(2):75-78.

[4]惠永正,陈耀全.化学与生命科学[M].北京:化学工业出版社,1991:328-372.

表面活性剂应用论文 篇3

关键词：氟表面活性剂 消防 安全

随着工业的高速发展,油类物质发生火灾的频率迅速增加,而且使用常规的泡沫灭火剂难以扑灭大火,导致这类火灾造成十分严重的损失,因此研制新型高效的灭火剂非常必要。氟表面活性剂以其独特优良的性能在灭火剂研制中有着不可替代的特殊作用,作为新型的灭火剂正日益受到重视,典型的有轻水泡沫灭火剂、氟蛋白泡沫灭火剂和凝胶型抗溶剂灭火剂。

一、氟碳表面活性剂的合成方法

氟碳表面活性剂的合成一般分为3个步骤:1)合成含有6~10个碳原子的碳氟化合物;2)制成易于引进各种亲水基团的含氟中间体;3)引进各种亲水基团制成各类氟碳表面活性剂,其中全氟烷基(或多氟烷基)的合成是制备氟碳表面活性剂的关键。目前高氟代有机物的工业生产方法主要有电解氟化法、氟烯烃调聚法和氟烯烃齐聚法3种。

二、氟碳表面活性剂的性质

1.低表面张力与高表面活性。氟碳表面活性剂在很低的使用浓度下就能使液体表面张力显著降低,其效果是碳氢表面活性剂和有机硅表面活性剂所无法比拟的。氟碳表面活性剂之所以能显著降低表面张力,是因为它具有很高的表面活性。

2.化学稳定性及热稳定性。氟碳表面活性剂在强酸、强碱中具有优良的化学稳定性,同时它在高温下极稳定,可在300℃以上使用而不发生分解。氟碳表面活性剂之所以稳定,一是碳-氟(C-F)键能高;二是直链的全氟烷烃的分子骨架是一条锯齿形碳链,四周被氟原子所包围,氟原子的半径为0.072 nm,比氢原子的半径稍大,可有效地将C-C链保护起来,即使最小的原子也难以楔入,而且由于氟原子的电负性远远大于碳,使C-F键具有强的极性,其共用电子对强烈偏向氟原子,使氟原子带有多余负电荷形成一种负电荷保护层,而使带负电的亲核试剂由于同性电荷相斥的原因难以接近碳原子,从而形成氟原子对碳-碳(C-C)链的有效屏蔽作用。

3.憎水憎油性。由于氟碳化合物分子间的范德华引力小,氟碳表面活性剂在水溶液中自内部移至表面,比碳氢化合物所需的张力要小,从而导致强烈的表面吸附和很低的表面张力。也正由于氟碳链的范德华引力小,它不仅与水的亲合力小,而且与碳氢化合物的亲合力也小这就造成它不仅“憎水”,而且“憎油”的特性。利用它的这种憎水、憎油性质,用氟碳表面活性剂处理固体表面,可使固体表面抗水、抗黏、防污和防尘。故氟碳表面活性剂可以作为憎水憎油剂。

三、氟蛋白泡沫灭火剂

普通蛋白泡沫灭火剂中含有动物水解蛋白或植物水解蛋白,它是一种含有氨基和羧基的两性离子型高分子表面活性剂,它有降低水表面张力的作用并有良好的发泡性能,所形成的泡沫稳定性好,液膜有一定粘度、弹性和强度。除水解蛋白外,灭火剂中一般还有防腐剂、稳定剂、防冻剂、水等。将蛋白泡沫喷射到燃烧的油类液体上时,泡沫能够覆盖在液面上,封闭燃烧表面,防止可燃液体蒸发,从而达到灭火的效果。含氟蛋白泡沫灭火剂是将普通蛋白泡沫灭火剂中加入0.005%~0.05%的阴离子型或非离子型氟表面活性剂。由于氟表面活性剂具有较高的表面活性,它可以进一步降低水溶液的表面张力,降低泡沫在液面上流动的剪切力,提高泡沫的流动性,从而提高灭火速度。其灭火速度比普通蛋白泡沫灭火剂高3~4倍。而且泡沫有自封作用,可以自行扑灭覆盖灭火剂的油面上的局部燃烧的火苗,即有较好的耐复燃性。更重要的是,用氟蛋白泡沫灭火剂扑灭燃烧燃料槽或油罐中的火焰时,可以使用液下喷射新工艺:将灭火剂从油罐底部的灭火设备引入,较低的表面张力使灭火剂能够迅速上移至油类液体表面,扑灭大火。氟蛋白泡沫灭火剂还可以与干粉灭火剂同时使用,氟表面活性剂具有较好的稳泡性能,能够保证泡沫不被干粉破坏,这也是普通泡沫灭火剂无法实现的。

四、凝胶型抗溶剂泡沫灭火剂

轻水灭火剂和氟蛋白灭火剂用于扑灭油类液体火灾时性能优越,但是对于醇、醚、酮、醛、酯、胺等极性有机溶剂引起的火灾效果较差,凝胶型抗溶剂泡沫灭火剂适合扑灭这类火灾。凝胶型抗溶剂泡沫灭火剂是以天然高分子材料藻朊酸钠、尿素和甲酸铵为基料,或以多糖类物质为基料,加入氟表面活性剂和碳氢表面活性剂组成。形成的泡沫在亲水溶剂表面形成不溶于水又不溶于有机溶剂的高分子液膜,能够延缓泡沫收缩,增加泡沫抗热能力,抵抗极性溶剂的消泡作用。可以加入的氟表面活性剂主要是两性型产品。也有报道用含硅的氟表面活性剂配成的泡沫灭火剂有抗极性有机溶剂的作用。另外,美国3M公司的一项专利报道了一种含有氟表面活性剂、碳氢表面活性剂、含氟低聚物、多糖等灭火组合物,对极性有机溶剂和非极性烷烃溶剂的火焰都具有优良的灭火性能。

目前,尽管国内外氟碳表面活性剂的市场规模还很小,但随着新型氟碳表面活性剂的开发和应用,对具有优良性能的氟碳表面活性剂的需求将进一步增长,必将对人类的生活产生不可估量的影响。其在消防安全中的应用前景也会越来越广阔。

参考文献：

[1]蒋文贤.特种表面活性剂[M].北京:中国轻工业出版社,1995

[2]梁治齐,陈溥.氟表面活性剂[M].北京:中国轻工业出版社,1998

[3]曾毓华.氟碳表面活性剂[M].北京:化学工业出版社,2001

[4]肖进新,罗妙宣等. [J].化学应用与研究. 2000,(12):304~306

[5]Arai T, Takasugi K, et al[J]. J Coll. Inter Sci. 1998,197:94~100

[6]朱順根. [J].化工生产与技术. 1997,(3):1~9

表面积应用题 篇4

2、将一个长方体的高增加2厘米后，就成了一个正方体，且表面积比原来增加了40平方厘米，求原来长方体的表面积?

3、把三个长、宽、高分别是10厘米、8厘米、3厘米的长方体拼成一个较大的长方体，求这个长方体的表面积最小是多少平方厘米?

4、一个长方体正好可以切割成3个完全一样的正方体，且没有剩余;三个正方体的表面积比原来增加了60平方厘米。求原来长方体的表面积?

5、一个长方体，如果从它的高锯掉3厘米的一段，正好可以得到一个正方体，但表面积比原来减少了72平方厘米。求原来长方体的表面积?

表面活性剂应用论文 篇5

2、3个棱长都8厘米的正方体，拼成一个长方体，它的体积和表面积各是多少？

3、家具厂订购500根方木，每根方木横截面面积是25平方分米，长是3.8米，这些木料的体积是多少立方米？

4、把两块棱长为1.5分米的正方体木块拼成一个长方体，这个长方体的体积和表面积各是多少？

5、一个长方体表面积是156平方分米，底面积是30平方分米，底面周长是32分米，长方体的体积是多少？

6、把长8厘米，宽12厘米，高5厘米长方体木块锯成棱长2厘米的正方体木块，可锯多少块？

7、一个底面是正方形的长方体木料，长是5米，把它截成4段，表面积增加36平方米，求长方体的体积？

五年级数学下册应用题---分数应用题

1.、12颗糖，平均分给3个人，每人分得几颗？

2、12颗糖，平均分给3个人，每人分得这些糖的几分之几？

3、5个苹果平均分给8个人，每人分得几个？每人分得这些苹果的几分之几？

4、五年级有男生23人，女生25人，女生占男生的几分之几？男、女生各占全班人数的几分之几？

6、把3吨大米平均分成5份，每份是多少吨？每份是大米总数的几分之几？

7、学校图书馆有连环画280本，文艺书140本，连环画的本数是文艺书的几倍？文艺书是连环画的几分之几？

8、胜利小学五年级3班体育达标人数是24人，没达标人数是12人，达标人数占全班人数的几分之几？

9．王师傅6小时加工零件34个，李师付7小时加工零件40个．谁的工作效率高？

10．一本书185页，看了95页，看了的占这本书的几分之几？没看的页数占这本书的几分之几？

11．动物园里有梅花鹿25头，长颈鹿5头，梅花鹿的数量是长颈鹿的多少倍？长颈鹿的数量是梅花鹿的几分之几？

12、有一根木头，第一次截去2/5 米，第二次截去7/10 米，剩下4/15 米，这根木头有多长？

12、果园里栽了一些果树，其中荔枝树占总数的12/27，龙眼树占总数的12/25，其余的是杨梅树，杨梅树占总数的几分之几？

13、妈妈买回600 克油，第一天用了1/3，第二天用了1/4，剩下多少油？，五年级数学下册应用题---综合练习

1.男：我们班1/4的同学参加了合唱小组。中：我们班2/8的同学参加了航模小组。女：我们班8名同学参加了体育小组。

这个班共有40名同学，哪个小组的人数少？另外两个小组的人数怎样？

3.一个长方体蓄水池，长8m，宽5m，深3m，这个蓄水池占地面积是多少？它最多可容水多少立方米？

4.小明的爸爸用玻璃做了一个棱长是6dm正方体鱼缸。制作这个鱼缸时，至少需要玻璃多少平方米？小明在鱼缸里注入144L的水，水面高度是多少分米？

5、机床厂去年四个季度分别完成全年任务的1/6、1/5、4/15、7/10，去年超额完成全年计划的几分之几？

6.工地运来一批钢材，其中圆形钢材2吨，方形钢材 2/5 吨，其它钢材 1/7吨，这批钢材共有多少吨？

7、找一找

一个两位数，交换十位与个位上的数，所得的两位数仍是质数，写出两个这样的两位数。

8、走进生活

表面活性剂应用论文 篇6

西师大版数学六年级下学期第二单元2.1圆柱表面积和体积应用题 小朋友，带上你一段时间的学习成果，一起来做个自我检测吧，相信你一定是最棒的!一、西师大版数学六年级下学期 第二单元2.1圆柱表面积和体积应用(共10题；

共46分)1.（5分）节约用水是我们每个小学生的义务，学校用的自来水管内直径为0.2分米，自来水的流速，一般为每秒5分米，如果你忘记关上水龙头，一分你将浪费多少升水？ 2.（5分）在乌鸦喝水的故事中，聪明的乌鸦为了能喝到水，就把小石子放入到水瓶中。如果这个瓶子是个圆柱形，它的底面半径是4厘米，放入石子后水面上升了5厘米。同学们，你能计算出放入石子的体积吗? 3.（5分）用一张长37.68cm、宽12.56cm的长方形纸围成一个圆柱形，有几种围法？计算一下，看哪一种围法体积大？ 4.（5分）把一段长20分米的圆柱形木头截成5段后，表面积增加了80平方分米，那么这段圆木的体积是多少？ 5.（5分）（2015•静海县）一种电热水炉的水龙头的内直径是1.2厘米，打开水龙头后水的流速是20cm/s．一个容积为1L的保温壶，50秒能装满吗？ 6.（5分）小聪买了2个完全一样的圆柱体小礼品，每个圆柱的底面直径是6cm，高是10cm． ①一个圆柱体小礼品的表面积是多少 ． ②一个圆柱体小礼品的体积是多少 ． ③小聪想用硬纸板做一个带盖的长方体礼品盒，正好能装入这两个圆柱体小礼品．这个礼品盒的长、宽、高各是多少?(硬纸板厚度略去不计)④做这个礼品盒至少需要硬纸板多少 ？ ⑤这个礼品盒的体积至少是多少 ？纸板厚度略去不计)⑥你还能提出什么问题? 7.（5分）一个圆柱形水桶，从里面量，它的底面半径为8cm，它的高为4cm。用这个水桶去灌满一个容积为1L的大水桶，需要多少桶水？ 8.（5分）一个圆柱形容器的底面半径是4分米，高是6分米，里面盛满水，倒进棱长是8分米的正方体容器内，水深是多少分米?    9.（1分）在横线上填充． 有两个完全一样的圆柱，如图甲、图乙．已知圆柱的底面半径是2厘米，高是5厘米． ①沿图甲中竖着的虚线把圆柱的侧面展开，可以得到一个什么形，它的面积是多少平方厘米． ②沿图乙中斜着的虚线把圆柱的侧面展开，可以得到一个什么形，它的面积是多少平方厘米． ③每个圆柱的侧面积都是_______． ④两个圆柱的底面一样吗？，每个底面的面积都是多少． ⑤图甲中圆柱的表面积是多少． ⑥图乙中圆柱的体积是多少． 10.（5分）一个深2米的圆柱形水池可以装25.12吨水．这个水池的占地面积是多少平方米？底面半径是多少米？(每立方米水的质量是1吨)参考答案 一、西师大版数学六年级下学期 第二单元2.1圆柱表面积和体积应用(共10题；

共46分)1-1、2-1、3-1、4-1、5-1、6-1、7-1、8-1、9-1、10-1、

低泡沫表面活性剂的种类与应用 篇7

泡沫是表面活性剂所形成的一层极薄的双分子层膜,由亲水基彼此之间向着内部、亲油基向着外部整齐有序地排列而成[2]。目前减少泡沫最常用的方法就是添加各种消泡剂,但也存在较多弊端,如消泡剂在使用过程中其消泡能力是不断下降的,直至最终没有消泡效果,因此需要不断地补充消泡剂方可达到持续的消泡和抑泡,导致成本上升,也会因前后泡沫量不同影响生产过程的连续稳定性;另外各种消泡剂自身也存在一些缺陷,如不耐高温、不耐高碱、不耐剪切力等,过多地使用消泡剂也会出现“漂油”、“破乳”等现象。减少泡沫最根本的方法就是表面活性剂自身为低泡沫产品,从根本上解决泡沫的困扰[3]。

1 泡沫产生机理

溶液在运动的过程中,随着空气进入,出现液膜包裹气体的现象,便会产生泡沫,有些溶液产生泡沫存在的时间很短,如纯净水、酒精等,其泡沫存在时间仅为0.3s,肉眼几乎感觉不到泡沫的出现。有些溶液所产生的泡沫就有持久性,如表面活性剂溶液,所产生的泡沫存在时间长,不断积累,便会形成大量泡沫[4]。

2 影响表面活性剂泡沫的因素

泡沫生成后,在重心引力的作用下,泡沫的液膜会由泡沫中心位置,即泡沫的最顶端向四周流动,并导致泡沫中心位置的液膜越来越薄,最终破裂,泡沫消失[5]。影响泡沫破裂快慢的主要因素为表面活性剂的粘度、表面张力和表面活性剂分子排列顺序。表面活性剂溶液的粘度会影响液膜的流动速度,粘度越小,泡沫表面的排液流动速率越快,泡沫越容易消失;表面活性剂的表面张力会影响液膜的强度,表面张力越大,泡沫的表面越绷紧,泡沫更容易破裂;表面活性剂分子之间的排列顺序也对泡沫破裂有影响,排列越是不规则,液膜表面越容易出现弱点,泡沫越容易破裂[6]。

3 低泡沫表面活性剂的种类

自身具备低泡沫性能的表面活性剂主要有4类:EO/PO嵌段聚醚、异辛醇磷酸酯衍生物、乙氧基化脂肪酸甲酯类衍生物、聚醚改性有机硅类表面活性剂。

3.1 EO/PO嵌段聚醚

该类表面活性剂多以脂肪醇、脂肪酸、低碳链多元醇为起始剂,与EO环氧乙烷(C2H4O)、PO环氧丙烷(C3H6O)按照一定的摩尔比例缩合制得。其中,聚氧乙烯基-HO(CH2CH2O)n为亲水基团,聚氧丙烯基-CH2(CH2CH2O)n为亲油基团,这种亲油亲水混合结构一方面在水溶液里面更易形成胶束,从而表面张力较大,另外这种亲水亲油基团交错混合排列,空间相互阻碍并形成大量液膜之间的空隙,减弱了液膜的强度,最终所形成的泡沫膜壁更容易破裂,从而具有低泡特性[7]。

在EO/PO嵌段聚醚的结构中,亲油的PO基团在分子式中所占的比例越大,泡沫越低[8]。根据EO、PO排列顺序不同,可分为3类。起始剂先与EO反应,再与PO反应,即PO封端产品,分子通式为RO-(EO)x-(PO)y-H,这类产品的泡沫在聚醚类产品中相对较高,无法达到低泡沫的要求与效果,当分子式中的X∶Y大于3时,甚至只能起到稳泡和发泡作用。起始剂先与PO反应,再与EO反应,即EO封端产品,分子通式为RO-(PO)x-(EO)y-H,这类产品具有良好的低泡沫与分散性,润湿与乳化性能一般,商品名为Pluronic系列低泡表面活性剂便是该种型号。起始剂与EO/PO的混合物反应,即EO/PO无规嵌段化合物,其反应流程简单,但是混合的EO与PO同时与起始剂反应,最终得到的产物容易受反应温度、时间、EO与PO比例等影响,得到聚醚的重现性较差,难以进行标准化的生产控制,该类无规聚醚目前的实际生产和应用较少[9]。因此,在EO/PO嵌段聚醚这类表面活性剂中,真正能降低自身泡沫并在实际生产中得到应用的是EO封端PO嵌段聚醚。

3.1.1 EO封端PO嵌段聚醚合成路线与工艺

首先足量的氮气吹扫反应釜,加入醇类起始剂、催化剂氢氧化钾(KOH)与环氧丙烷(C3H6O),升温至130℃,反应3~5h,加入环氧乙烷(C2H4O),环氧乙烷与醇的摩尔比为1.6∶1,恒温130℃至乙氧基化反应结束,通过测定产物的羟基值(Hydroxyl value)确定反应结束时间,最后用磷酸中和残余的氢氧化钾至p H值为7[9]。在该反应中,通过增加或减少环氧丙烷的量来获得不同性能的聚醚,表1为以丙二醇为起始剂,氢氧化钾为催化剂,环氧乙烷与环氧丙烷不同比例对产品浊点、泡沫、HLB值等参数的影响[10]。

EO/PO嵌段聚醚应用较为广泛,EO/PO嵌段聚醚作为减水剂具有很好的分散性和分散保持性。在水性农药中可以用作水乳剂,可以很好地调节农药的亲水-亲油的平衡性。EO/PO嵌段聚醚在工业清洗中也可以作为低泡沫的清洗剂[11]。

3.2 异辛醇及其衍生物磷酸酯盐

在各种醇类里面,异辛醇具有最佳的消泡效果,由异辛醇衍生的表面活性剂也具有低泡沫的效果。在异辛醇分子式中引入磷酸酯的结构,会提高产物的表面张力,进一步降低产品的泡沫[12]。这类表面活性剂常见的有异辛醇磷酸酯、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯等。

3.2.1 异辛醇磷酸酯合成路线与工艺

异辛醇磷酸酯生产工艺较为简单,异辛醇与P2O5控制一定的投料比例,在室温投料,由于该反应是放热反应,开始反应后温度上升至70℃,控制随后的反应温度于70℃以内,反应2~3h,降温至室温并用氢氧化钠中和p H值为7即可获得无色至黄色的透明粘稠液体。

异辛醇磷酸酯化最终的产物是异辛醇的单双酯混合物,可以通过调整异辛醇与五氧化二磷的比例调整单双酯的含量,异辛醇的摩尔比例高则双酯含量高,五氧化二磷比例高则单酯含量高[13]。表2为异辛醇与五氧化二磷摩尔比例对单双酯含量的影响。

3.2.2 异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯合成路线与工艺

异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯的合成分为两步,异辛醇与环氧乙烷按照摩尔比1∶5进行投料,在无水真空的条件下,以氢氧化钠作为催化剂,温度控制在120℃,保持0.2MPa的压力,反应5h。冷却降温至室温,投料P2O5,继续反应2h,并用片碱中和p H值至7,即可得到异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯的成品[14]。与异辛醇磷酸酯生产类似,异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯化最终的产物是异辛醇聚醚的单双酯混合物,表3为异辛醇醚与五氧化二磷摩尔比例对单双酯含量的影响。

异辛醇的磷酸酯类衍生物是一类低泡沫的阴离子型表面活性剂,一般具有较好的渗透与润湿性能,多用于纺织印染、制革、陶瓷渗花、造纸滤浆等领域,特别是异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯兼具一定的乳化性能,常用于酒瓶、幕墙等碱性清洗工艺中[15]。

3.3 EO/PO嵌段聚醚改性有机硅表面活性剂

有机硅表面活性剂是以无机硅氧烷(Si-O-Si)为骨架的包含有机基团侧链的一类有机无机杂化的合成材料,在物体表面的铺展效果好,具有很高的润湿性能[16]。单独的有机硅结构并不具有低泡和消泡的效果,常用的有机硅消泡剂只是利用了有机硅表面活性剂在泡沫表面具有快速铺展的作用,只有辅以疏水性的白炭黑方可起到破泡和消泡的效果。将有机硅结构中的甲基以聚醚取代,进一步提高表面张力可以有效减少有机硅表面活性剂的泡沫。

反应釜投入220kg甲基二氯硅烷与1300kg饱和碳酸氢钠溶液,反应温度控制于35℃,通入氮气作为保护气,水解约2h,升温至60℃,加入318kg甲基硅油,13kg硫酸作为催化剂,搅拌反应2h,减压蒸馏,截取130℃的蒸馏成分,得到低含氢硅油。加入550kg EO/PO嵌段聚醚,持续通入氮气,并搅拌5~10min,然后加温至70~80℃,滴加氯铂酸-异丙醇(H2Pt Cl6)催化剂,保温反应5h。反应结束后,减压除掉低沸物,最终获得EO/PO嵌段聚醚改性有机硅[17]。

EO/PO嵌段聚醚改性有机硅提高了有机硅的亲水性,无需乳化剂乳化即可迅速溶于水。聚醚改性的有机硅不仅降低了自身泡沫,也提高了有机硅表面活性剂的稳定性,使得有机硅具有一定的耐酸、碱、盐、热等性能[18]。

低泡沫的EO/PO嵌段聚醚改性有机硅可以用于纺织和造纸领域,用于提高纺织品或纸张的柔软性,并在间歇式的生产工艺中减少了泡沫的困扰。在农业领域,EO/PO嵌段聚醚改性有机硅作为农药的乳化与润湿剂,在农药喷洒过程中,能有效防止产生过多的泡沫,随风飞扬。在净洗领域,特别是针对疏水的固体表面,EO/PO嵌段聚醚改性有机硅表面活性剂可以显著加快对物体表面的润湿速度,增强除油污的效果,减少净洗所用的时间[19]。

3.4 乙氧基化脂肪酸甲酯及其衍生物

酯类均具有低泡沫的特性,有些酯类甚至可以在一些特定领域用作消泡剂,如天然油脂可用作豆浆生产工艺消泡剂,高碳链的脂肪酸甲酯可用作造纸领域耐强碱型消泡剂[20]。乙氧基化的脂肪酸甲酯(FMEE)也具有低泡沫的特点,并具有乳化、分散等表面活性。脂肪酸甲酯乙氧基化物属于聚醚酯类化合物,它继承了聚醚酯类表面活性剂易于分散、表面活性高、抑泡消泡能力强等优点,而且乙氧基化后亲水性进一步提高,削弱了原来聚氧乙烯链与水分子间的氢键,降低了泡沫膜层的强度,使泡沫更容易破裂[21]。

脂肪酸甲酯分子中的甲基(-CH3)的氢键属于不活泼氢,需要较大的活化能才能发生加成反应,乙氧基化转化率低。为了提高脂肪酸甲酯的乙氧基化程度,首先引入部分羟基,在脂肪酸甲酯的羟基与酯基两个位置同时乙氧基化[22]。

在一定真空度下将1840kg脂肪酸甲酯、165kg去离子水和55kg有机钯复合催化剂吸入11.7m3的高压釜中。开搅拌,缓慢升温加热至140℃(升温速率为3.5℃·min-1),升温结束,保持恒温,关掉搅拌后用N2置换反应釜内残余的空气,为确保空气残余量为0,二次N2置换釜内空气。开搅拌,吸入158kg Mg/Al/Co三元催化剂,通过计量泵缓慢加入5157kg环氧乙烷(环氧乙烷流速为28L·min-1)。环氧乙烷加入后,控制温度140~145℃,反应3h。升温至185℃,并补加约7kg的Mg/Al/Co催化剂,继续反应2.5h。反应结束后老化至约120℃,再通冷却水冷却到80℃,同时吸入2600kg去离子水、150kg异丙醇,搅拌10min,反应结束后需老化24h。在酯基的乙氧基化封端反应中,往往由于温度控制不当导致产物色泽偏深,也可以通过添加漂白剂如过氧化氢(H2O2)、次氯酸钠(Na Cl O),防止颜色加深[23]。

羟基与酯基同时乙氧基化的脂肪酸甲酯乙氧基化物,同时具备酯类聚醚的低泡沫特性与醇类聚醚的表面活性,具有优异的净洗性能,特别是分散力出众,在净洗过程中能够有效防止污垢的反沾污,适用于油脂和蜡质的清洗[24]。另外由脂肪酸甲酯乙氧基化物磺化后的阴离子型产品,脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐FMES也具有较低的泡沫性能,磺化机理如下[25]:

脂肪酸甲酯乙氧基化物及其磺酸盐耐酸、耐碱,目前广泛应用于油田开采二次驱油过程中。这类化合物也具有乳化与分散作用,在工业清洗、印染等领域用作净洗剂,在造纸工业中可以作为脱墨剂[26]。

4 结论

机械零件表面质量的应用分析 篇8

摘要：机械产品使用性能的提高和使用寿命的增加与组成产品的零件加工表面質量密切相关，零件的加工表面质量是保证产品质量基础。衡量零件加工表面质量好坏的主要指标有：加工精度和表面粗糙度。本文旨在研究零件表面层在加工中的变化和发生变化的机理，掌握机械加工中各种工艺因素对表面质量的影响规律，运用规律来控制加工中的影响因素，以提高机械加工表面质量的工艺措施。

关键词：机械加工；表面质量；途径措施

前 言

随着机械行业在社会中占得地位越来越重，人们对机器的使用要求越来越高，一些重要零件在高压、高速、高温等条件下工作，零件表面的任何缺陷，不仅直接影响零件的工作性能，而且还可能引起应力集中、应力腐蚀等现象将进一步加速零件的失效，这一切都与加工表面质量有很大关系。

一个零件的失效或者突然间损坏，除了少数因设计不周而强度不够，或者是由于偶然的事故引起超负荷而造成了失效或损坏以外，大多数都是由于磨损、受到外界环境的腐蚀或疲劳破坏。磨损、腐蚀和疲劳损坏都是发生在零件的表面，或是从零件表面开始的。因此，加工表面质量将直接影响到零件的使用性能，因而表面质量问题越来越受到各方面的重视。

1.概 述

1.1加工表面的几何形状误差

表面质量是零件机械加工质量的组成部分之一。零件的磨损、腐蚀和疲劳破坏都是从零件表面开始的，表面质量直接影响零件的工作性能。加工表面质量是指加工表面的几何形状误差和表面层金属的力学物理性能。

1.表面粗糙度 是加工表面的微观几何误差，其波长与波高比值一般50。

2.表面波度 加工表面不平度中波长与波高比值等于50～1000的几何误差。它是加工中的振动引起的。波长与波高比值大于1000时称宏观几何误差。如圆度、圆柱度误差等。

3.纹理方向 是指加工表面刀纹的方向，它取决于表面加工的方法。有平行纹理、交叉形纹理、同心圆纹理、迂回形纹理和放射形纹理。

4.伤痕 指加工表面上的缺陷，如砂眼、气孔、裂纹等。它是加工中的振动引起的。波长与波高比值大于1000时称宏观几何误差。如圆度、圆柱度误差等。

1.2表面层金属的力学物理性能

1.表面层金属的冷作硬化 用硬化程度和深度两个指标衡量。

2.表面层残余应力 由于塑性变形、金相组织的变化和温度造成的体积变化的影响，加工表面会产生残余应力。

3.表面层金相组织的变化 在加工过程切削热的作用下，表面层会产生温度升高引起金相组织的变化。如磨淬火钢出现回火组织。

4.磨削烧伤 在磨削加工中，由于多数磨粒为负前角切削，磨削温度很高，产生的热量远远高于切削时的热量，而且磨削热有60～80%传给工件，所以极容易出现金相组织的转变，使得表面层金属的硬度和强度下降，产生残余应力甚至引起显微裂纹。

2.机械加工表面质量对零件使用性能的影响

2.1表面质量对零件耐磨性的影响

表面层的冷作硬化可使表面层的硬度提高，增强表面层的接触刚度，从而降低接触处的弹性、塑性变形，使耐磨性有所提高。但如果硬化程度过大，表面层金属组织会变脆，出现微观裂纹，甚至会使金属表面组织剥落而加剧零件的磨损。

2.2表面质量对零件疲劳强度的影响

在交变载荷作用下，表面粗糙度波谷处容易引起应力集中，产生疲劳裂纹。并且表面粗糙度越大，表面划痕越深，其抗疲劳破坏能力越差。

当表面层存在残余压应力和加工硬化时，能延缓疲劳裂纹的产生、扩展，提高零件的疲劳强度；当表面层存在残余拉应力时，零件则容易引起晶间破坏，产生表面裂纹而降低其疲劳强度。

2.3表面质量对零件耐腐蚀性能的影响

表面粗糙度和表面层残余压应力对零件耐腐蚀性能的影响很大。零件表面粗糙度越大，在波谷处越容易积聚腐蚀性介质而使零件发生化学腐蚀和电化学腐蚀。残余压应力使表面组织致密，腐蚀性介质不易侵入，有助于提高表面的耐腐蚀能力；残余拉应力的对零件耐腐蚀性能的影响则相反。

3.控制表面质量的途径

3.1降低表面粗糙度的加工方法

1.超精密切削加工是指表面粗糙度为Ra0.04μm以下的切削加工方法。超精密切削加工最关键的问题在于要在最后一道工序切削0.1μm的微薄表面层。

2.小粗糙度磨削加工为了简化工艺过程，缩短工序周期，有时用小粗糙度磨削替代光整加工。分析磨削用量与磨削力、磨削热之间的关系，并用图表表示各参数的最佳组合，加上计算机的运用，通过指令进行过程控制，使得小粗糙度磨削逐步达到了应有的效果。

3.珩磨是利用珩磨工具对工件表面施加一定的压力，同时珩磨工具还要相对工件完成旋转和直线往复运动，以去除工件表面的凸峰的一种加工方法。

4.超精加工是用细粒度油石，在较低的压力和良好的冷却润滑条件下，以快而短促的往复运动，对低速旋转的工件进行振动研磨的一种微量磨削加工方法。

5.研磨是利用研磨工具和工件的相对运动，在研磨剂的作用下，对工件表面进行光整加工的一种加工方法。

6.抛光是在布轮、布盘等软性器具涂上抛光膏，利用抛光器具的高速旋转，依靠抛光膏的机械刮擦和化学作用去除工件表面粗糙度的凸峰，使表面光泽的一种加工方法。

3.2改善表面物理力学性能的加工方法

1.喷丸强化是利用压缩空气或离心力将大量直径为0.4～4mm的珠丸高速打击零件表面，使其产生冷硬层和残余压应力，可显著提高零件的疲劳强度。

2.滚压加工是在常温下通过淬硬的滚压工具（滚轮或滚珠）对工件表面施加压力，使其产生塑性变形，将工件表面上原有的波峰填充到相邻的波谷中，从而以减小了表面粗糙度值，并在其表面产生了冷硬层和残余压应力，使零件的承载能力和疲劳强度得以提高。

3.金刚石压光是一种用金刚石挤压加工表面的新工藝，国外已在精密仪器制造业中得到较广泛的应用。

4.液体磨料强化是利用液体和磨料的混合物高速喷射到已加工表面，以强化工件表面，提高工件的耐磨性、抗蚀性和疲劳强度的一种工艺方法。

4.提高机械加工工件表面质量的措施

4.1制订科学合理的工艺规程

科学合理的工艺规程是加工工件的方法依据。只有制订了科学合理的工艺规程，才能为加工工件表面质量满足要求提供科学合理的方法依据，使加工工件表面质量满足要求成为可能。对科学合理的工艺规程的要求是工艺流程要短，定位要准确，选择定位基准时尽量使定位基准与设计基准重合。

4.2合理的选择切削参数

切削参数的选择主要包括切削刀具角度的选择、切削速度的选择和切削深度及进给速度的选择等。试验证明，主偏角、副偏角及刀尖圆弧半径对零件表而粗糙度都有直接影响。在进给量一定的情况下，减小主偏角和副偏角，或增大刀尖圆弧半径，可减小表面粗糙度。另外，适当增大前角和后角，可减小切削变形和前后刀面间的摩擦，抑制积屑瘤的产生也可减小表面粗糙度。

4.3合理的选择切削液

选择合理的切削液可以改善工件与刀具间的摩擦系数，可降低切削力和切削温度，从而减轻刀具的磨损，以保证工件的加工质量。

4.4工件主要工作表面最终工序加工方法

工件主要工作表面最终工序加工方法的选择至关重要，因为最终工序在该工作表面留下的残余应力将直接影响机器零件的使用性能。选择零件主要工作表面最终工序加工方法，须考虑该零件主要工作表面的具体工作条件和可能的破坏形式。

5.结论

由于机械加工表面对机器零件的使用性能如耐磨性、接触刚度、疲劳强度、配合性质、抗腐蚀性能及精度的稳定性等有很大的影响，因此对机器零件的重要表面应提出一定的表面质量要求。由于影响表面质量的因素是多方面的，只有了解和掌握影响机械加工表面质量的因素，才能在生产实践中，采取相应的工艺措施，对表面质量根据需要提出比较经济适用性的要求，减少零件因表面质量缺陷而引起的加工质量问题，从而提高机械产品的使用性能、寿命和可靠性。

参考文献：

[1]寇元哲，影响机械加工表面质量的因素分析[J]。甘肃科技，2007

[2]于骏一，邹青，机械制造基础，机械工业出版社2004