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表面活性剂知识简介
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表面活性剂 近十几年来，我国表面活性剂工业得到迅速发展，产量不断扩大，品种不断增多。据统计，1980年全国合成洗涤用品产量为39.32×104t，1989年增加到146.5×104t，10年间增加了 3.73倍ElJ，到1996年又猛增到441.36×104t，比1989年又增加了3倍。这一方面是由于表面活性剂在工农业生产中的广泛应用，更重要的是由于日常生活中家用洗涤用品需求量与日俱增。 表面活性剂之间可以互配，也可以和其他助剂在一起配制成用途各异的液体或固体洗涤剂；从工业上说，有各种品牌的重垢清洗剂，用于清洗印刷、机械加工、石油化工、纺织印染、交通运输等设备。从生活上说，有果蔬、餐具清洗剂、洗发剂、沐浴液、家具增光剂、液体洗衣剂等。除此之外很多新面市的洗衣粉都含有一种或几种性能优异的表面活性剂，达到理想的增白洗涤效果。可以说表面活性剂为我们提供了极大的方便，它已深深地溶入了我们的社会，走进了我们的生活。 表面活性剂是一类在很低浓度时能显著降低水的表面张力的化合物。表面活性剂分子都是由非极性的、亲油的碳氢链部分和极性的亲水基团两部分构成。这两部分形成不对称结构，因此表面活性剂是两亲分子，具有又亲油又亲水的两亲性质。并不是所有具有两亲结构的分子都是表面活性剂，例如，丙酸、丁酸都具有两亲结构，就不是表面活性剂，而只是具有表面活性而已。只有疏水基足够大的两亲分子，一般来说碳链长度大于8个碳原子时，才显示表面活性剂的特性。 在洗涤过程中表面活性剂在水和油污之间形成独特的定向排列，若干个溶质分子或离子缔合成肉眼看不见的聚集体，这些聚集体是以非极性基团(亲油基)为核，里面包裹着油污，以极性基团(亲水基)为外层的分子有序组合体，我们把它称之为胶团。胶团形成以后，它的内核相当于碳氢油微滴，具有溶油的能力，使整个溶液表现出既溶水又溶油的能力。紧紧吸附着油污的胶团在机械力的作用下与载体(衣物)分开，并悬浮于水中，由于载体表面粘附着洗涤液，油污不会再返回到衣物表面，达到清洗的效果。实际上表面活性剂的洗涤性，包括了它的润湿性、溶油性、渗透性、乳化性、分散性、增溶性和发泡性等几乎全部基本特征。 表面活性剂的分类及其性质 在表面活性剂科学中广泛采用的是按照其在水中，亲水基是否电离分为离子型和非离子型表面活性剂两大类。离子型又可按照离子的电性分为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂和两性离子型表面活性剂3种。此外还有近年发展较快的，既有离子型亲水基又有非离子型亲水基的混合型表面活性剂。下面分别加以介绍： 1．阴离子型 憎水基主要为烷基、异烷基、烷基苯等，亲水基主要有钠盐、钾盐、乙醇胺盐等水溶性盐类。阴离子型表面活性剂主要有，羧酸盐(RCOO-M+)、烷基硫酸酯盐(ROSO3-M+)、烷基磷酸酯盐(ROPO3-M+)、烷基磺酸盐(RSO3-M+)等。 2．阳离子型 几乎所有的阳离子表面活性剂都是含氮化合物，就是有机胺的衍生物。主要有季铵盐、烷基吡啶翁。 阳离子表面活性剂可以作为杀菌剂，也有柔软、脱脂、破乳、抗静电作用。一般来说它不具备去污能力，不能和阴离子表面活性剂配伍使用。 3．两性型 分子中带有两个亲水基团，一个带正电，一个带负电，正电性基团主要是含氮基团(或用硫和磷取代氮的位置)。负电基团主要是羧基和磺酸基。甜菜碱类[RN+ (CH3)2CH2COO-]，氨基丙酸类 (RN+H2CH2CH2COO-)，牛磺酸类 [RN+(CH3)2(CH2)2SO3-]和咪唑啉类是4类重要的两性型表面活性剂。它们具有抗静电、柔软、杀菌和调理等作用，尤其是咪唑衍生物和甜菜碱衍生物更有实用价值，具有低刺激性、耐硬水力强、水溶性好等优点。因此广泛应用于婴儿香波、洗发香波中，它们可以和各类表面活性剂配合使用。 4．非离子型 它的极性基不带电，在水溶液中不电离，并且不受强电解质、强酸、强碱的影响，稳定性高，与其他类型的表面活性剂相溶性好。非离子型表面活性剂主要有：脂肪醇聚氧乙烯醚[RO(CH2CH2O)nH]， n＝l～5，一般采用脂肪醇和环氧乙烷直接缩合而成；烷基醇酰胺类[RCON(CH2CH2OH)2]，由脂肪酸与乙醇胺类直接缩合而成；多元醇类化合物(如蔗糖、山梨糖醇、甘油醇的衍生物)等。另外还有聚氧乙烯、聚氧丙烯生成的聚合型表面活性剂及烷基多苷类表面活性剂。 非离子表面活性剂在洗涤用品中经常使用，常和离子型表面活性剂复配使用，主要用作发泡剂、稳泡剂、乳化剂、增溶剂和调理剂等多种用途。当做为一种主要成分和阴离子表面活性剂配合使用时，即使加入量很少，也能大大增加体系的去污能力，这是因为它对油污良好的乳化能力和增溶能力决定的。 5．混合型 这种活性剂的分子带有两种亲水基团，一种带电，一种不带电。醇醚硫酸盐(CH2CH2O)nSO4M(AES)就是这样一类表面活性剂，其中 n＝1～5。两种亲水基分别是非离子的聚氧乙烯基和阴离子的硫酸根，虽然一般分类仍把这种表面活性剂归属于阴离子表面活性剂，但从水溶性、耐盐性、抗硬水性来讲要比阴离子表面活性剂-烷基硫酸盐要好得多。 就上面5种类型的表面活性剂而言，非离子型的表面活性较大，两性型的次之，离子型的较小。虽然这样，但它们在各种配方的使用中，只要配合得当，都能发挥出意想不到的作用。 表面活性剂的发展趋势 在表面活性剂给人们的生活，给工农业生产带来极大方便的同时，也给我们的环境带来了污染。这是世界性的问题，尤其在我国更应重视，解决的好坏关系到我国能否走可持续发展的道路问题。据有关方面报道，我国的江湖，例如淮河、辽河、松花江、巢湖、太湖、滇池的水污染已直接影响到人们的生活。其中滇池污染已经证明是由于居民大量使用含磷洗涤剂造成，水质严重富营养化，清澈透明的湖水变得乌黑、发臭。三聚磷酸钠(Na5P3O10)是洗涤剂常用的助洗剂，它能与钙、镁、铁等离子生成溶于水的络合物，起到软化水的作用，还能在 pH＝4.3～14的范围内有较强的缓冲作用，调解 pH值，保证洗涤效果。如果不是污染的缘故，它是理想的助洗剂。为了改变这种状况，环保部门已采取措施，限制含磷洗涤剂的生产、销售。但真正解决尚需时日，目前已有厂家用4A沸石代替三聚磷酸钠。因此活性剂和其他助剂的发展应该满足环保、对人安全和节能的要求，其发展趋势可以概括为以下几点： 1．表面活性剂要易于生物降解，原料可再生，广泛使用后，对环境无污染，对人、畜安全温和。长链烷基多苷(APG)和直链十二烷基苯磺酸钠(LAS)就是很有希望的两种表面活性剂。APG是新发展的，原料可再生的表面活性剂，并且有很好的生物降解性。LAS是一种老产品，最近研究证明，经废水厂处理后，生物降解度为98％，达到了环保要求。 2．表面活性剂要高效、多功能，除有清洁作用外，还要有抑菌、杀菌、滋润皮肤等作用，并应不断开发新用途。化妆品用表面活性剂就是近年新开发出的，它对产品的要求更高，更严格，例如抗衰老、皮肤保湿、去皱、增白等。化妆品的活性成分通过皮肤的吸收后影响机体的新陈代谢，达到真正的美容，效果要能感觉到或看到。毗咯烷酮羧酸钠(PCA)是化妆品天然保湿因子，有抗衰老、去皱的作用，因此 PCA被广泛应用于高档化妆品中。作为乳化剂的表面活性剂，在化妆品的乳液应用上非常重要，主要集中在非离子表面活性剂和高分子乳化剂上。化妆品乳液包括双重乳液；W／O、O／W、液晶相，多重乳液；W／O／W、O／W／O、微乳液等。主要产品有洗面奶、润肤露、清洁乳等。这个领域将不断有新产品问世。 3．耐硬水、低温洗涤效果好，浓缩的表面活性剂洗涤用品是一个发展方向，这包括浓缩洗衣粉和浓缩液体洗涤剂。显而易见，节约包装、降低运费、占地少，对环保，对厂家，对消费者都有好处。目前一些发达国家已在大力推广并取得成效，我国厂家也正朝这个方向努力。室温洗涤是消费者的普遍要求，这个问题在我国并没有解决，如大量使用的餐具洗涤剂，冷水洗涤效果不如温水，温水不如热水好。这对使用者虽然已是司空见惯，但对厂家和科研部门应是一个要着力解决的问题。 表面活性剂是一大类物质，据统计有1000多种，今后还将有新品种研究开发出来，常用的有150多种。它们与我们生活息息相关，影响和改变着我们的生活。 [ Last edited by chemredox on 2008-10-24 at 07:59 ] |
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