1、表面活性剂的仪器分析,王增垚,仪器分析在表面活性剂中的应用,表面活性剂可分为非离子，阴离子，阳离子和两性离子几种类型。早年，红外光谱（IR）对表面活性剂类化合物的分析起过重要作用，并有相当数量的IR标准图谱可供参照，如Sadtler图谱集。近20多年来，核磁共振（NMR）技术已成为剖析此类化合物最为重要的工具，尤其对多种表面活性剂的复配物。,除此之外，还有紫外（UV）-可见吸收光谱、 有机质谱法（MS）、气相色谱（GC）、薄层色谱（TLC）、高压液相色谱（HPLC）。,红外光谱（IR）,红外光谱（IR）是鉴别化合物及确定物质分子结构常用的手段之一，主要用于有机物和无机物的定性定量分析。红外光谱
2、属于分子吸收光谱，是依据分子内部原子间的相对振动和分子转动等信息进行测定的。其测定方法简便、快速、且所需样品量少，样品一般可直接测定。,在表面活性剂分析领域中，红外光谱主要用于定性分析，根据化合物的特征吸收可以知道含有的官能团，进而帮助确定有关化合物的类型。对于单一的表面活性剂的红外分析，可对照标准谱图（Dieter Hummel谱图，Sadtler谱图），对其整体结构进行定性。近代傅立叶变换红外技术的发展，红外可与气相色谱、高效液相连机使用，更有利于样品的分离与定性。,红外光谱的分区,通常将红外光谱分为三个区域：近红外区(0.783m)、中红外区(350m)和远红外区(501000m)。一般
3、说来，近红外光谱是由分子的倍频、合频产生的；中红外光谱属于分子的基频振动光谱；远红外光谱则属于分子的转动光谱和某些基团的振动光谱。,红外谱图的分区,按吸收峰的来源，可以将350m的红外光谱图大体上分为特征频率区（37.7m）以及指纹区（7.750m）两个区域。其中特征频率区中的吸收峰基本是由基团的伸缩振动产生，数目不是很多，但具有很强的特征性，因此在基团鉴定工作上很有价值，主要用于鉴定官能团。,指纹区的情况不同，该区峰多而复杂，没有强的特征性，主要是由一些单键C-O、C-N和C-X(卤素原子)等的伸缩振动及C-H、O-H等含氢基团的弯曲振动以及C-C骨架振动产生。当分子结构稍有不同时，该区的吸
4、收就有细微的差异。这种情况就像每个人都有不同的指纹一样，因而称为指纹区。指纹区对于区别结构类似的化合物很有帮助,紫外（UV）-可见吸收光谱,基于分子内电子跃迁产生的吸收光谱来进行分析测定的，波长范围200900nm，位于紫外-和可见区，是由电子振动/转动组成的复杂带状光谱。它适用于具有不饱和双键（特别是含有共轭双键）或带有芳香基团的物质的定性、定量。,核磁共振波谱（NMR）,核磁共振（NMR，Nuclear Magnetic Resonance）是基于原子尺度的量子磁物理性质。具有奇数质子或中子的核子，具有内在的性质：核自旋，自旋角动量。核自旋产生磁矩。NMR观测原子的方法，是将样品置于外加强
5、大的磁场下，现代的仪器通常采用低温超导磁铁。,核自旋本身的磁场，在外加磁场下重新排列，大多数核自旋会处于低能态。我们额外施加电磁场来干涉低能态的核自旋转向高能态，再回到平衡态便会释放出射频，这就是NMR讯号。利用这样的过程，我们可以进行分子科学的研究，如分子结构，动态等,核磁共振波谱（NMR）源于具有磁矩的原子核，吸收射频能量，产生自旋达到能级间的跃迁。我们可以从其谱图中谱峰的位置来获知相应基团的化学位移，从峰形得知偶合常数及基团间偶合关系，以峰面积得知核的相对数量等信息，从而分析化合物分子含有的基团及其相互连接关系。,核磁共振谱主要用于分子结构的测定和认证。对简单化合物可直接用NMR定性，对
6、结构大体以知的复杂化合物，可进一步对其官能团进行定量和位置确定。在对物质进行结构分析时，要求样品纯净单一，需将表面活性剂工业产品脱水/脱溶剂，经过柱层析或薄层色谱分离成相对单一的物质，否则所得到的谱图是由其中各物质谱峰叠加形成，难以区分定性。,利用NMR谱图我们可以测定烷基链长度、确定烷基的支化情况、测定双键、基本确定环氧化物的加成数、确定苯环及取代情况、确定不同基团所代表物质的相对比例等等。,有机质谱法（MS）,有机质谱法（MS）是分子在真空中被电子轰击的离子，通过磁场按不同m/e分离，以直峰图表示离子的相对丰度随m/e变化谱图，能够提供分子、离子及碎片离子的相对丰度，提供分子量等结构信息。
7、多用于纯物质的分析。,关于色谱,色谱是建立在吸附、分配、离子交换、亲和力和分子尺寸等基础上的分离过程，它利用不同组分在相互不溶的两相（固定相和流动相）中的相对运动各组分与固定相之间的吸附能力，分配系数，离子交换能力，亲和力或分子大小等性质的微小差别，经过连续多次在两相的质量交换，使不同组分得以分离并将其一一检测。色谱法高效快速且在测定物质含量时线性范围宽、重现性好。,气相色谱（GC）,气相色谱（GC）可以对表面活性剂的原料进行分析，并对于沸点在350以下的大多数有机物均可测试。可依据组分的保留值参照标准物定性，以归一法、内标或外标法定量，提供烷基碳原子数分布值、烷基支化度、低沸点原料及低加成/
8、聚合反应转化率。,对于难挥发/不挥发的物质须先进行预处理（化学法或热裂解法）将其转化成挥发物，才能分析。现代仪器连用技术的发展使得GC-MS连用拓展了未知物分离检测的范围。,薄层色谱（TLC）,薄层色谱（TLC）是一种快速、微量、操作简便的物理化学的分离技术，是将吸附剂或载体均匀地涂于玻璃板或聚脂薄膜及铝箔上形成一薄层来分离的。其中以吸附薄层色谱应用最为广泛。,高压液相色谱（HPLC）,高压液相色谱（HPLC）特别适用于分离沸点高、极性强、热稳定性差的化合物，可对样品回收较容易，对表面活性剂无需进行化学预处理即可进行分离分析，分配吸附（正相、反相）色谱和离子交换色谱在非离子、阴离子、阳离子和两性表面活性剂的整个领域内应用十分普遍。,也可针对副产物、未反应物和添加剂进行分析。利用凝胶渗透色谱（GPC）可对非离子表面活性剂、高分子表面活性剂进行分析，确定其分子量分布情况。,谢谢,
