表面活性剂的分类、性能及其应用原理
摘要本文从表面活性剂的结构、分类、性能、应用等各方面对其进行较为详细的阐述，对研究实用化工科研人员深入掌握表面活性剂的特性和作用是必需的。
关键词.表面活性剂；阴离子；阳离子；表面张力
一、引言
表面活性剂是从50年代开始随着石油化工飞速发展起来的。并与合成塑料、合成橡胶、合成纤维一并兴起的一种新型添加剂。其用量虽小，但收效甚大，目前已广泛应用于纺织、制药、灭火剂、食品造船、土建、采矿及洗涤等各个领域。
二、表面活性剂的结构和分类
我们通常将某种物质当它溶于水中，即使浓度很小时，能显著降低水同其他疏水物质的界面张力的物质称为表面活性剂。
2.1结构
水溶性表面活性剂的分子结构都具有不对称的、极性的特点。分子同时具有亲水基和亲油基。亲水基有羧基、磺酸基、硫酸酯基、醚基、氨基、羟基等。是一些易溶于水或被水所润湿的原子团。亲油基是与油具有亲合性的，常见的如烃基。通常用符号表示如下：○—，○代表亲水基，—代表亲油基。
2.2分类
表面活性剂常分为离子型和非离子型两大类。表面活性剂溶于水时，凡能电离生成离子的叫离子型表面活性剂，凡不能电离生成离子的叫非离子型表面活性剂。而离子型的还要按生成的亲水基离子种类再进行分类。
⑴阴离子型表面活性剂：
这类表面活性剂溶于水后生成离子，其亲水基团为带负电的原子团。
A、高级脂肪酸皂：R—COONa，可做洗涤剂和乳化剂。
B、烷基硫酸盐：R—OSO3Na，这类表面活性剂具有很好的洗涤性和发泡性，在硬水中稳定，溶液呈中性或微碱性，是液体洗涤剂的主要原料。
C、烷基磺酸盐：R—SO3Na，不同烷基链长表现出不同的表面活性，据此可分别作为乳化剂、润湿剂、渗透剂、发泡剂、消泡剂等使用，广泛用于各种液体洗涤剂。
D、烷基磷酸酯类:R—OPO3Na,此类产品具有乳化作用、消泡作用、抗静电作用、增稠作用。
E、烷基酰胺甜菜碱：是以氨基酸为原料合成的阴离子表面活性剂，通式为RCONHR'COONa，产生泡沫多且稳定，刺激性小，可用于婴儿洗发香波，口腔清洁剂等产品。
⑵阳离子表面活性剂：
这类表面活性剂溶于水后生成的亲水基团为带正电荷的原子团，不具备去污力，不能直接与阴离子表面活性剂配伍应用，用作杀菌剂，抗静电剂。
A、季铵盐：主要用作柔软剂、抗静电剂、杀菌剂、破乳剂等、无毒无臭，对皮肤无刺激。
B、吡啶卤化物：对伤寒杆菌和金黄色葡萄球菌有杀灭能力，在食品加工、餐厅、饲养场和游泳池等处作为洗涤消毒剂使用。
C、咪唑啉化合物：是典型的环胺化合物，主要用作头发滋润剂、调理剂、杀菌剂、抗静电剂，也可作为织物柔软剂使用。
D、烷基磷酸酯取代胺：可作乳化剂、调理剂和抗静电剂。
⑶两性离子表面活性剂：
是指由阴、阳两种离子所组成的表面活性剂，在酸性溶液中呈阳离子表面活性，在碱性溶液中呈阴离子表面活性，在中性溶液中呈非离子表面活性。
A、赖氨酸型
B、甜菜碱型
⑷非离子表面活性剂：
在水溶液中不是呈离子状态，稳定性高，不受酸碱影响，与其他类型的表面活性剂相容性好。
a、脂肪醇聚氧乙烯醚：
b、烷基酚聚氧乙烯醚：
c、酯型：
d、脂肪胺：
三、表面活性剂的性质及应用
表面活性剂的基本性质有润湿性、乳化性、分散性、增溶性、发泡性和消泡性和洗涤性。表面活性剂的派生性质有柔软性、抗静电性、杀菌性和防腐性。
3.1润湿和渗透作用
广义的说,润湿作用是一种流体从基质表面把另一种流体取代掉的过程。使某物体润湿或加速润湿的表面活性剂称为润湿剂。同理借助表面活性剂来渗透物体内部的作用称渗透作用。常用润湿角q表示,它的角度越小,表示润湿越好。
3.2表面活性剂的起泡性
泡沫是由于空气或其他气体从液面下通入，液体发生膨胀，并以液膜将气泡包围而形成的。疏水基伸向气泡的内部，亲水基向着液相的吸附膜。形成的泡由于溶液的浮力而上升到溶液的表面，最终逸出液面而形成双分子薄膜。利用表面活性剂发泡的性能可用来制造灭火剂。一般阴离子表面活性剂的发泡力最大。
3.3表面活性剂的消泡性
一般认为消泡剂的破泡作用是因为它能使局部区域的表面张力降到十分低的程度，从而使这些区域由于受周围较高表面张力部位的作用，使泡沫液膜迅速变薄直至达到破裂点而发生破裂，同时还能促使液从泡沫中流失而缩短泡沫的寿命。常见一些表面活性剂，如非离子型表面活性剂硬脂酸环氧乙烷缩合物、硅灰石、水溶性硅油都是很好的消泡剂。
3.4乳化作用
仅仅只有两种互不相溶的液体，无论怎样通过机械搅拌，总不能形成稳定的乳状液，要形成明显稳定的乳状液，必须加入第三组分，这第三组分就称为乳化剂。油与水的乳化形式有两种：一种叫O/W(水包油，油分散在水中），另一种叫W/O（油包水，水分散在油中）。乳化剂广泛应用于化妆品工业方面，主要是乳化制取膏霜、露液等，在化学卷发或染发剂中加入乳化剂可防止损伤头发。乳化剂还可应用于农药、食品工业和纺织、印染、机械等多种工业中。一般常用的乳化剂为阴离子及非离子表面活性剂。
3.5洗涤作用
从固体表面除掉污物统称为洗涤。洗涤去污作用，是表面活性剂降低了表面张力而产生的润湿、渗透、乳化、分散、增溶等多种作用综合的结果。被沾污物放入洗涤剂溶液中，先充分润湿、渗透，溶液进入被沾污物内部，使污垢容易脱落，然后洗涤剂把脱落下来的污垢进行乳化，分散于溶液中，经清水反复漂洗从而达到洗涤效果。用于洗涤衣服类一般为阴离子型和非离子型两类，非离子型表面活性剂的洗涤性能完全不受硬水的影响，对皮脂污垢的去污力良好，对合成纤维防止再污染的能力强，它主要用于液体洗涤剂中。厨房用洗涤剂随着人们生活水平提高发展很快，除去污外，还必须不损伤菜、果的外观、色、香、味等，不损伤餐具，易冲洗不残留，无毒，不损伤皮肤。常用非离子型表面活性剂与阴离子表面活性剂并用。香波所用的表面活性剂有非离子、两性型及阴离子表面活性剂配伍使用，虽前两者对头发刺激小但由于其发泡力差，故一般作为辅助表面活性剂与阴离子型并用。
3.6表面活性剂派生的性质及应用
表面活性剂除上述基本性质外，还有各种派生的性能，如可作为纤维的柔软整理剂、抗静电剂、杀菌剂、匀染剂、防水整理剂，由于篇幅有限，在此便不再赘述。
往期文章
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本文主要内容来自于：纪卿1云喜玲2(1.集宁师专生化系内蒙古集宁;2.清水河农业局内蒙古清水河)
文章编号：1009-7171(2003)04-0058-02 中图分类号O647.2：文献标识码：B
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