表面活性劑
表面活性劑近十幾年來，我國表面活性劑工業得到迅速發展，產量不斷擴大，品種不斷增多。據統計，1980年全國合成洗滌用品產量為39.32×104t，1989年增加到146.5×104t，10年間增加了3.73倍ElJ，到1996年又猛增到441.36×104t，比1989年又增加了3倍。這一方面是由于表面活性劑在工農業生產中的廣泛應用，更重要的是由于日常生活中家用洗滌用品需求量與日俱增。
表面活性劑之間可以互配，也可以和其他助劑在一起配制成用途各異的液體或固體洗滌劑；從工業上說，有各種品牌的重垢清洗劑，用于清洗印刷、機械加工、石油化工、紡織印染、交通運輸等設備。從生活上說，有果蔬、餐具清洗劑、洗發劑、沐浴液、家具增光劑、液體洗衣劑等。除此之外很多新面市的洗衣粉都含有一種或幾種性能優異的表面活性劑，達到理想的增白洗滌效果。可以說表面活性劑為我們提供了極大的方便，它已深深地溶入了我們的社會，走進了我們的生活。
表面活性劑是一類在很低濃度時能顯著降低水的表面張力的化合物。表面活性劑分子都是由非極性的、親油的碳氫鏈部分和極性的親水基團兩部分構成。這兩部分形成不對稱結構，因此表面活性劑是兩親分子，具有又親油又親水的兩親性質。并不是所有具有兩親結構的分子都是表面活性劑，例如，丙酸、丁酸都具有兩親結構，就不是表面活性劑，而只是具有表面活性而已。只有疏水基足夠大的兩親分子，一般來說碳鏈長度大于8個碳原子時，才顯示表面活性劑的特性。
在洗滌過程中表面活性劑在水和油污之間形成獨特的定向排列，若干個溶質分子或離子締合成肉眼看不見的聚集體，這些聚集體是以非極性基團(親油基)為核，里面包裹著油污，以極性基團(親水基)為外層的分子有序組合體，我們把它稱之為膠團。膠團形成以后，它的內核相當于碳氫油微滴，具有溶油的能力，使整個溶液表現出既溶水又溶油的能力。緊緊吸附著油污的膠團在機械力的作用下與載體(衣物)分開，并懸浮于水中，由于載體表面粘附著洗滌液，油污不會再返回到衣物表面，達到清洗的效果。實際上表面活性劑的洗滌性，包括了它的潤濕性、溶油性、滲透性、乳化性、分散性、增溶性和發泡性等幾乎全部基本特征。
表面活性劑的分類及其性質
在表面活性劑科學中廣泛采用的是按照其在水中，親水基是否電離分為離子型和非離子型表面活性劑兩大類。離子型又可按照離子的電性分為陰離子型表面活性劑、陽離子型表面活性劑和兩性離子型表面活性劑3種。此外還有近年發展較快的，既有離子型親水基又有非離子型親水基的混合型表面活性劑。下面分別加以介紹：
1．陰離子型
憎水基主要為烷基、異烷基、烷基苯等，親水基主要有鈉鹽、鉀鹽、乙醇胺鹽等水溶性鹽類。陰離子型表面活性劑主要有，羧酸鹽(RCOO-M+)、烷基硫酸酯鹽(ROSO3-M+)、烷基磷酸酯鹽(ROPO3-M+)、烷基磺酸鹽(RSO3-M+)等。
2．陽離子型
幾乎所有的陽離子表面活性劑都是含氮化合物，就是有機胺的衍生物。主要有季銨鹽、烷基吡啶翁。以十六烷基三甲基氯化銨為例，表示為：
陽離子表面活性劑可以作為殺菌劑，也有柔軟、脫脂、破乳、抗靜電作用。一般來說它不具備去污能力，不能和陰離子表面活性劑配伍使用。
3．兩性型
分子中帶有兩個親水基團，一個帶正電，一個帶負電，正電性基團主要是含氮基團(或用硫和磷取代氮的位置)。負電基團主要是羧基和磺酸基。甜菜堿類[RN+(CH3)2CH2COO-]，氨基丙酸類?(RN+H2CH2CH2COO-)，牛磺酸類?[RN+(CH3)2(CH2)2SO3-]和咪唑啉類是4類重要的兩性型表面活性劑。它們具有抗靜電、柔軟、殺菌和調理等作用，尤其是咪唑衍生物和甜菜堿衍生物更有實用價值，具有低刺激性、耐硬水力強、水溶性好等優點。因此廣泛應用于嬰兒香波、洗發香波中，它們可以和各類表面活性劑配合使用。
4．非離子型
它的極性基不帶電，在水溶液中不電離，并且不受強電解質、強酸、強堿的影響，穩定性高，與其他類型的表面活性劑相溶性好。非離子型表面活性劑主要有：脂肪醇聚氧乙烯醚[RO(CH2CH2O)nH]，?n＝l～5，一般采用脂肪醇和環氧乙烷直接縮合而成；烷基醇酰胺類[RCON(CH2CH2OH)2]，由脂肪酸與乙醇胺類直接縮合而成；多元醇類化合物(如蔗糖、山梨糖醇、甘油醇的衍生物)等。另外還有聚氧乙烯、聚氧丙烯生成的聚合型表面活性劑及烷基多苷類表面活性劑。<br />
非離子表面活性劑在洗滌用品中經常使用，常和離子型表面活性劑復配使用，主要用作發泡劑、穩泡劑、乳化劑、增溶劑和調理劑等多種用途。當做為一種主要成分和陰離子表面活性劑配合使用時，即使加入量很少，也能大大增加體系的去污能力，這是因為它對油污良好的乳化能力和增溶能力決定的。
5．混合型
這種活性劑的分子帶有兩種親水基團，一種帶電，一種不帶電。醇醚硫酸鹽(CH2CH2O)nSO4M(AES)就是這樣一類表面活性劑，其中?n＝1～5。兩種親水基分別是非離子的聚氧乙烯基和陰離子的硫酸根，雖然一般分類仍把這種表面活性劑歸屬于陰離子表面活性劑，但從水溶性、耐鹽性、抗硬水性來講要比陰離子表面活性劑-烷基硫酸鹽要好得多。
就上面5種類型的表面活性劑而言，非離子型的表面活性較大，兩性型的次之，離子型的較小。雖然這樣，但它們在各種配方的使用中，只要配合得當，都能發揮出意想不到的作用。
表面活性劑的發展趨勢
在表面活性劑給人們的生活，給工農業生產帶來極大方便的同時，也給我們的環境帶來了污染。這是世界性的問題，尤其在我國更應重視，解決的好壞關系到我國能否走可持續發展的道路問題。據有關方面報道，我國的江湖，例如淮河、遼河、松花江、巢湖、太湖、滇池的水污染已直接影響到人們的生活。其中滇池污染已經證明是由于居民大量使用含磷洗滌劑造成，水質嚴重富營養化，清澈透明的湖水變得烏黑、發臭。三聚磷酸鈉(Na5P3O10)是洗滌劑常用的助洗劑，它能與鈣、鎂、鐵等離子生成溶于水的絡合物，起到軟化水的作用，還能在?pH＝4.3～14的范圍內有較強的緩沖作用，調解?pH值，保證洗滌效果。如果不是污染的緣故，它是理想的助洗劑。為了改變這種狀況，環保部門已采取措施，限制含磷洗滌劑的生產、銷售。但真正解決尚需時日，目前已有廠家用4A沸石代替三聚磷酸鈉。因此活性劑和其他助劑的發展應該滿足環保、對人安全和節能的要求，其發展趨勢可以概括為以下幾點：
1．表面活性劑要易于生物降解，原料可再生，廣泛使用后，對環境無污染，對人、畜安全溫和。長鏈烷基多苷(APG)和直鏈十二烷基苯磺酸鈉(LAS)就是很有希望的兩種表面活性劑。APG是新發展的，原料可再生的表面活性劑，并且有很好的生物降解性。LAS是一種老產品，最近研究證明，經廢水廠處理后，生物降解度為98％，達到了環保要求。
2．表面活性劑要高效、多功能，除有清潔作用外，還要有抑菌、殺菌、滋潤皮膚等作用，并應不斷開發新用途。化妝品用表面活性劑就是近年新開發出的，它對產品的要求更高，更嚴格，例如抗衰老、皮膚保濕、去皺、增白等。化妝品的活性成分通過皮膚的吸收后影響機體的新陳代謝，達到真正的美容，效果要能感覺到或看到。毗咯烷酮羧酸鈉(PCA)是化妝品天然保濕因子，有抗衰老、去皺的作用，因此?PCA被廣泛應用于高檔化妝品中。作為乳化劑的表面活性劑，在化妝品的乳液應用上非常重要，主要集中在非離子表面活性劑和高分子乳化劑上。化妝品乳液包括雙重乳液；W／O、O／W、液晶相，多重乳液；W／O／W、O／W／O、微乳液等。主要產品有洗面奶、潤膚露、清潔乳等。這個領域將不斷有新產品問世。
3．耐硬水、低溫洗滌效果好，濃縮的表面活性劑洗滌用品是一個發展方向，這包括濃縮洗衣粉和濃縮液體洗滌劑。顯而易見，節約包裝、降低運費、占地少，對環保，對廠家，對消費者都有好處。目前一些發達國家已在大力推廣并取得成效，我國廠家也正朝這個方向努力。室溫洗滌是消費者的普遍要求，這個問題在我國并沒有解決，如大量使用的餐具洗滌劑，冷水洗滌效果不如溫水，溫水不如熱水好。這對使用者雖然已是司空見慣，但對廠家和科研部門應是一個要著力解決的問題。
表面活性劑是一大類物質，據統計有1000多種，今后還將有新品種研究開發出來，常用的有150多種。它們與我們生活息息相關，影響和改變著我們的生活。
表面活性劑之間可以互配，也可以和其他助劑在一起配制成用途各異的液體或固體洗滌劑；從工業上說，有各種品牌的重垢清洗劑，用于清洗印刷、機械加工、石油化工、紡織印染、交通運輸等設備。從生活上說，有果蔬、餐具清洗劑、洗發劑、沐浴液、家具增光劑、液體洗衣劑等。除此之外很多新面市的洗衣粉都含有一種或幾種性能優異的表面活性劑，達到理想的增白洗滌效果。可以說表面活性劑為我們提供了極大的方便，它已深深地溶入了我們的社會，走進了我們的生活。
表面活性劑是一類在很低濃度時能顯著降低水的表面張力的化合物。表面活性劑分子都是由非極性的、親油的碳氫鏈部分和極性的親水基團兩部分構成。這兩部分形成不對稱結構，因此表面活性劑是兩親分子，具有又親油又親水的兩親性質。并不是所有具有兩親結構的分子都是表面活性劑，例如，丙酸、丁酸都具有兩親結構，就不是表面活性劑，而只是具有表面活性而已。只有疏水基足夠大的兩親分子，一般來說碳鏈長度大于8個碳原子時，才顯示表面活性劑的特性。
在洗滌過程中表面活性劑在水和油污之間形成獨特的定向排列，若干個溶質分子或離子締合成肉眼看不見的聚集體，這些聚集體是以非極性基團(親油基)為核，里面包裹著油污，以極性基團(親水基)為外層的分子有序組合體，我們把它稱之為膠團。膠團形成以后，它的內核相當于碳氫油微滴，具有溶油的能力，使整個溶液表現出既溶水又溶油的能力。緊緊吸附著油污的膠團在機械力的作用下與載體(衣物)分開，并懸浮于水中，由于載體表面粘附著洗滌液，油污不會再返回到衣物表面，達到清洗的效果。實際上表面活性劑的洗滌性，包括了它的潤濕性、溶油性、滲透性、乳化性、分散性、增溶性和發泡性等幾乎全部基本特征。
表面活性劑的分類及其性質
在表面活性劑科學中廣泛采用的是按照其在水中，親水基是否電離分為離子型和非離子型表面活性劑兩大類。離子型又可按照離子的電性分為陰離子型表面活性劑、陽離子型表面活性劑和兩性離子型表面活性劑3種。此外還有近年發展較快的，既有離子型親水基又有非離子型親水基的混合型表面活性劑。下面分別加以介紹：
1．陰離子型
憎水基主要為烷基、異烷基、烷基苯等，親水基主要有鈉鹽、鉀鹽、乙醇胺鹽等水溶性鹽類。陰離子型表面活性劑主要有，羧酸鹽(RCOO-M+)、烷基硫酸酯鹽(ROSO3-M+)、烷基磷酸酯鹽(ROPO3-M+)、烷基磺酸鹽(RSO3-M+)等。
2．陽離子型
幾乎所有的陽離子表面活性劑都是含氮化合物，就是有機胺的衍生物。主要有季銨鹽、烷基吡啶翁。以十六烷基三甲基氯化銨為例，表示為：
陽離子表面活性劑可以作為殺菌劑，也有柔軟、脫脂、破乳、抗靜電作用。一般來說它不具備去污能力，不能和陰離子表面活性劑配伍使用。
3．兩性型
分子中帶有兩個親水基團，一個帶正電，一個帶負電，正電性基團主要是含氮基團(或用硫和磷取代氮的位置)。負電基團主要是羧基和磺酸基。甜菜堿類[RN+(CH3)2CH2COO-]，氨基丙酸類?(RN+H2CH2CH2COO-)，牛磺酸類?[RN+(CH3)2(CH2)2SO3-]和咪唑啉類是4類重要的兩性型表面活性劑。它們具有抗靜電、柔軟、殺菌和調理等作用，尤其是咪唑衍生物和甜菜堿衍生物更有實用價值，具有低刺激性、耐硬水力強、水溶性好等優點。因此廣泛應用于嬰兒香波、洗發香波中，它們可以和各類表面活性劑配合使用。
4．非離子型
它的極性基不帶電，在水溶液中不電離，并且不受強電解質、強酸、強堿的影響，穩定性高，與其他類型的表面活性劑相溶性好。非離子型表面活性劑主要有：脂肪醇聚氧乙烯醚[RO(CH2CH2O)nH]，?n＝l～5，一般采用脂肪醇和環氧乙烷直接縮合而成；烷基醇酰胺類[RCON(CH2CH2OH)2]，由脂肪酸與乙醇胺類直接縮合而成；多元醇類化合物(如蔗糖、山梨糖醇、甘油醇的衍生物)等。另外還有聚氧乙烯、聚氧丙烯生成的聚合型表面活性劑及烷基多苷類表面活性劑。<br />
非離子表面活性劑在洗滌用品中經常使用，常和離子型表面活性劑復配使用，主要用作發泡劑、穩泡劑、乳化劑、增溶劑和調理劑等多種用途。當做為一種主要成分和陰離子表面活性劑配合使用時，即使加入量很少，也能大大增加體系的去污能力，這是因為它對油污良好的乳化能力和增溶能力決定的。
5．混合型
這種活性劑的分子帶有兩種親水基團，一種帶電，一種不帶電。醇醚硫酸鹽(CH2CH2O)nSO4M(AES)就是這樣一類表面活性劑，其中?n＝1～5。兩種親水基分別是非離子的聚氧乙烯基和陰離子的硫酸根，雖然一般分類仍把這種表面活性劑歸屬于陰離子表面活性劑，但從水溶性、耐鹽性、抗硬水性來講要比陰離子表面活性劑-烷基硫酸鹽要好得多。
就上面5種類型的表面活性劑而言，非離子型的表面活性較大，兩性型的次之，離子型的較小。雖然這樣，但它們在各種配方的使用中，只要配合得當，都能發揮出意想不到的作用。
表面活性劑的發展趨勢
在表面活性劑給人們的生活，給工農業生產帶來極大方便的同時，也給我們的環境帶來了污染。這是世界性的問題，尤其在我國更應重視，解決的好壞關系到我國能否走可持續發展的道路問題。據有關方面報道，我國的江湖，例如淮河、遼河、松花江、巢湖、太湖、滇池的水污染已直接影響到人們的生活。其中滇池污染已經證明是由于居民大量使用含磷洗滌劑造成，水質嚴重富營養化，清澈透明的湖水變得烏黑、發臭。三聚磷酸鈉(Na5P3O10)是洗滌劑常用的助洗劑，它能與鈣、鎂、鐵等離子生成溶于水的絡合物，起到軟化水的作用，還能在?pH＝4.3～14的范圍內有較強的緩沖作用，調解?pH值，保證洗滌效果。如果不是污染的緣故，它是理想的助洗劑。為了改變這種狀況，環保部門已采取措施，限制含磷洗滌劑的生產、銷售。但真正解決尚需時日，目前已有廠家用4A沸石代替三聚磷酸鈉。因此活性劑和其他助劑的發展應該滿足環保、對人安全和節能的要求，其發展趨勢可以概括為以下幾點：
1．表面活性劑要易于生物降解，原料可再生，廣泛使用后，對環境無污染，對人、畜安全溫和。長鏈烷基多苷(APG)和直鏈十二烷基苯磺酸鈉(LAS)就是很有希望的兩種表面活性劑。APG是新發展的，原料可再生的表面活性劑，并且有很好的生物降解性。LAS是一種老產品，最近研究證明，經廢水廠處理后，生物降解度為98％，達到了環保要求。
2．表面活性劑要高效、多功能，除有清潔作用外，還要有抑菌、殺菌、滋潤皮膚等作用，并應不斷開發新用途。化妝品用表面活性劑就是近年新開發出的，它對產品的要求更高，更嚴格，例如抗衰老、皮膚保濕、去皺、增白等。化妝品的活性成分通過皮膚的吸收后影響機體的新陳代謝，達到真正的美容，效果要能感覺到或看到。毗咯烷酮羧酸鈉(PCA)是化妝品天然保濕因子，有抗衰老、去皺的作用，因此?PCA被廣泛應用于高檔化妝品中。作為乳化劑的表面活性劑，在化妝品的乳液應用上非常重要，主要集中在非離子表面活性劑和高分子乳化劑上。化妝品乳液包括雙重乳液；W／O、O／W、液晶相，多重乳液；W／O／W、O／W／O、微乳液等。主要產品有洗面奶、潤膚露、清潔乳等。這個領域將不斷有新產品問世。
3．耐硬水、低溫洗滌效果好，濃縮的表面活性劑洗滌用品是一個發展方向，這包括濃縮洗衣粉和濃縮液體洗滌劑。顯而易見，節約包裝、降低運費、占地少，對環保，對廠家，對消費者都有好處。目前一些發達國家已在大力推廣并取得成效，我國廠家也正朝這個方向努力。室溫洗滌是消費者的普遍要求，這個問題在我國并沒有解決，如大量使用的餐具洗滌劑，冷水洗滌效果不如溫水，溫水不如熱水好。這對使用者雖然已是司空見慣，但對廠家和科研部門應是一個要著力解決的問題。
表面活性劑是一大類物質，據統計有1000多種，今后還將有新品種研究開發出來，常用的有150多種。它們與我們生活息息相關，影響和改變著我們的生活。
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