表面活性劑

表面活性劑 surfactant

具有表面活性的物質(zhì)。

肥皂

表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)兼具親油（疏水）和親水（疏油）兩個部分的兩親分子，能吸附在兩相界面上，呈單分子排列使溶液的表面張力降低。

基本性質(zhì)

表面活性劑的基本性質(zhì)是由其分子結(jié)構(gòu)決定的。

分子結(jié)構(gòu)中都具有親水的和親油的兩種基團，溶解于水時，不論離解與否，兩種基團同時對水產(chǎn)生相反的作用。

親水基團受水的吸引而伸向水溶液，親油基團則受水的排斥整齊地排列在溶液表面成為單分子膜和膠束，單分子膜在界面處起隔離作用，使空氣和溶液的接觸面減少，溶液的表面張力逐漸下降，達到某一最低濃度后便不再下降，這時的溶液濃度稱為臨界膠束濃度（CMC）。

不同的表面活性劑有不同的臨界膠束濃度，且隨溫度而異。

達到臨界膠束濃度后，溶液中的表面活性劑離子或分子便自行締合而成為球狀（有時也稱為層狀或棒狀）的聚集體，即所謂膠束。

由于膠束的外表由方向朝外的親水基組成，所以能穩(wěn)定地溶解于水；膠束的內(nèi)部由親油基組成，與水幾乎脫離接觸，一些原先不易溶于水的物質(zhì)如油類、污垢等，能進入膠束而變得可以溶于水。

此外，溶液的許多性能如滲透、吸附、潤濕、分散、乳化、膠溶、氣泡等也都會在臨界膠束濃度附近發(fā)生顯著的變化。

分類

通常按離子類型分類：

在水中能電離而生成離子的稱離子表面活性劑，不能電離的稱非離子表面活性劑。

在離子表面活性劑中，親油和親水基團都在陰離子上的稱陰離子表面活性劑；都在陽離子上的稱陽離子表面活性劑；視溶液酸堿度不同而離解成陰離子或陽離子的則稱為兩性表面活性劑。

陰離子表面活性劑

在水中能離解出陰離子的一類表面活性劑。

由于它所帶的電荷正好與陽離子表面活性劑相反，一般兩者不能混合使用，否則會產(chǎn)生沉淀，失去表面活性；但它能和非離子表面活性劑或兩性表面活性劑配合使用。

陰離子表面活性劑品種很多，按其親水基可分為羧酸鹽型、磺酸鹽型、硫酸（酯）鹽型和磷酸（酯）鹽型等。

羧酸鹽型的親油基主要由天然油脂提供；磺酸鹽型的親油基主要由石油化學品如正構(gòu)烷烴、α-烯烴、直鏈烷基苯等提供。

其中磺酸鹽產(chǎn)量最大，應用最廣，主要直鏈烷基苯磺酸鈉、α-烯基磺酸鈉、烷基磺酸鈉、琥珀酸酯磺酸鹽、木質(zhì)素磺酸鹽、α-磺基脂肪酸甲酯（單）鈉鹽、脂肪酸的磺烷基酯和脂肪酸的磺烷基酰胺等。

羧酸鹽中主要是脂肪酸鹽。硫酸酯鹽中有脂肪醇硫酸（酯）鹽、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉、烷基磷酸酯等。

陰離子表面活性劑

在水中離解生成陽離子的表面活性劑。

陽離子表面活性劑中的親油基與陰離子表面活性劑中的相似，親水基主要為氮原子。

親水基和親油基可直接相連，也可通過酯、醚和酰胺鍵相連。

陽離子表面活性劑能與非離子表面活性劑和兩性表面活性劑配合使用。

在陽離子表面活性劑中，最重要的是含氮的表面活性劑，根據(jù)氮原子在分子中的位置，可分為常見的直鏈的銨鹽型、季銨鹽型和環(huán)狀的吡啶型、咪唑啉型四類。

兩性表面活性劑

其分子溶于水發(fā)生電離后，與親油基相連的親水基同時帶有正、負兩種電荷的表面活性劑。

兩性表面活性劑分子的一端同時存在有酸性基或磷酸基；堿性基則為胺基或季銨基、兩性表面活性劑能與陰離子、陽離子、非離子表面活性劑混配，能耐酸、堿、鹽以及堿土金屬鹽。

兩性表面活性劑有咪唑啉型、甜菜堿型、氨基酸型、磷脂、淀粉、蛋白質(zhì)衍生物等。

非離子表面活性劑

在水中不離解成離子的表面活性劑。

非離子表面活性劑具有高表面活性，其水溶液的表面張力低，臨界膠束濃度低，膠束聚集數(shù)大，增溶作用強，具有良好的乳化力和去污力。

非離子表面活性劑的親油基原料是具有活潑氫原子的親油化合物，如高碳脂肪醇、脂肪酸、高碳脂肪胺、脂肪酰胺等物質(zhì)，使用量最大的是脂肪醇；親水基原料有環(huán)氧乙烷、聚乙二醇、單乙醇胺、二乙醇胺等。

非離子表面活性劑溶于水或有機溶劑中，呈中性的分子或膠束狀態(tài)。

它在酸性、堿性及電解質(zhì)的溶液中均較穩(wěn)定，并可與任何種類的表面活性劑配合使用，而不產(chǎn)生沉淀。

非離子表面活性劑可分為4類：

①聚氧乙烯型，是最主要的非離子表面活性劑，包括脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯酰胺、聚氧乙烯脂肪胺、吐溫等。

②多元醇系，包括脂肪酸乙二醇酯、單脂肪酸甘油酯（單甘酯）、季戊四醇脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯等。

③聚醚型，即環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷嵌段共聚物。

④烷醇酰胺系，有脂肪酸二乙醇酰胺、脂肪酸單乙醇酰胺、氧化胺和烷基多苷等。

應用

表面活性劑在工業(yè)上的應用極為廣泛，且愈來愈重要。

表面活性劑主要用作洗滌劑，是洗滌劑的主要活性成分。

利用表面活性劑的乳化、增溶、潤濕、滲透、分散等性能，輔以其他有機或無機助劑，能達到清除油漬和銹跡、殺菌機保護表面層的目的。

表面活性劑除在家用洗滌劑中大量應用外，還應用于工業(yè)清洗，如火車、船舶、交通工具的清洗，機器及零件的清洗，電子儀器的清洗，印刷設(shè)備的洗滌，儲油罐、核污染物的清洗，鍋爐、羽絨制品、食品設(shè)備的清洗等，根據(jù)被洗物品的性質(zhì)及特點有各種配方。

此外，表面活性劑還可作為工業(yè)助劑使用，用作乳化劑、分散劑、浮選劑、柔軟劑、抗靜電劑、防水劑等，廣泛應用于紡織、食品、醫(yī)藥、農(nóng)藥、化妝品、建筑、采礦、石油、化工等工業(yè)領(lǐng)域。

發(fā)展趨勢

表面活性劑的發(fā)展傾向于生態(tài)安全、無環(huán)境污染、生物降解完全、功能性強而成本低的產(chǎn)品。

原料除石油外，植物油脂受到重視。高分子表面活性劑、元素表面活性劑及生物表面活性劑的開發(fā)成為新的研究領(lǐng)域。

摘自：《中國大百科全書（第2版）》第2冊，中國大百科全書出版社，2009年