表面活性剂的结构与性能

甜菜碱型——季铵盐（RN＋(CH3)2CH2COO－）
②性质： 碱性水溶液中呈阴离子性质，起泡性良好、去污力亦强；
酸性水溶液中呈阳离子性质，杀菌力很强，毒性小。
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(四) 非离子 型表面活 性剂
R-O-(CH2CH2O)nH
脂肪醇聚氧乙烯醚
R-(C6H4)-O(C2H4O)nH
（一）阴离子表面活性剂
RCOONa
羧酸盐
R-OSO3Na 硫酸酯盐 阴离子表面活性剂 R-SO3Na 磺酸盐
R-OPO3Na2 磷酸酯盐
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（一）阴离子表面活性剂
这类表面活性剂起表面活性作用的部分是阴离子。

1.高级脂肪酸盐
①系肥皂类：通式：(RCOO-)nMn＋，如硬脂酸钠、镁等。
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2.起泡作用 “泡”就是由液体薄膜包围着气体。有的表面 活性剂和水可以形成一定强度的薄膜，包围着空 气而形成泡沫，用于浮游选矿、泡沫灭火和洗涤 去污等，这种活性剂称为起泡剂。 也有时要使用消泡剂，在制糖、制中药过程 中泡沫太多，要加入适当的表面活性剂降低薄膜 强度，消除气泡，防止事故。
1、结构：含有一个五价氮原子。 胺盐型，通式：[RNH3+]X-，[R2NH2+]X-，如氯苄甲乙胺； 季铵盐型，通式：[R1R2N+R3R4]X-，如新洁尔灭。 2、特点：良好的表面活性作用，具有很强的杀菌作用。
3、应用：杀菌、防腐、皮肤、粘膜手术器械的消毒。
4、常用品种：
油；高级脂肪醇硫酸酯，如十二烷基硫酸钠（SDS）， 又称月桂醇硫酸钠（SLS）。
③性质：可与水混溶，为无刺激的去污剂和润湿剂；
乳化性很强，稳定、耐酸、钙，易与一些高分子阳离 子药物发生作用产生沉淀。
④应用：代替肥皂洗涤皮肤；有一定刺激性，用于外
用软膏的乳化剂。
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3.磺酸化物：
石蜡 W/O乳化剂 润湿剂
洗涤剂 增溶剂 | |————| 聚乙二醇
O/W乳化剂
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（3）Krafft点和浊点
• Krafft点：离子表面活性剂在水中的溶解度随温度升高 至某一温度时，其溶解度急剧升高，该温度称为Krafft点。
浊点：因加热聚乙烯型非离子表面活性剂溶液发生混 浊的现象称为起昙，此时的温度称为浊点或昙点（cloud point）。
（聚氧乙烯脱水山梨醇单棕榈酸酯）,Tween 60（聚氧乙烯脱水山 梨醇单硬脂酸酯）,Tween 80（聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸 酯）,Tween 85（聚氧乙烯脱水山梨醇三油酸酯）。
应用：粘稠性黄色液体，亲水性化合物，为水溶性表面活性剂，
用作增溶剂、乳化剂、分散剂和润湿剂。
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①通式：脂肪族磺酸化物 R· 3-M+ 和烷基芳基磺 SO
酸化物 RC6H5SO3－M＋
②分类：脂肪族磺酸化物；烷基芳基磺酸化物，如
十二烷基苯磺酸钠（常用洗涤剂）；
③性质：水溶性及耐酸、耐钙、镁盐性比硫酸化物
差，但不易水解。
④应用： 用作胃肠脂肪的乳化剂和单脂肪酸甘油
酸的增溶剂；较好的洗涤剂。
HLB值=
亲水基质量 亲水基质量+憎水基质量
×100/5
例如：石蜡无亲水基，所以HLB=0 聚乙二醇，全部是亲水基，HLB=20。 其余非离子型表面活性剂的HLB值介于0～20之间。
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（2）亲水亲油平衡 根据需要，可根据HLB值选择合适的表面活性剂。 例如：HLB值在2～6之间，可作油包水型的乳化剂； 8～10之间作润湿剂；12～18之间作为水包油型乳化 剂。 HLB值 0 2 4 6 | |———| 8 10 12 14 |——| |——| 16 18 20 |——| |
这类表面活性剂的分子结构中同时具有正、负电荷基团，在 不同pH值介质中可表现出阳离子或阴离子表面活性剂的性质。
①分类及常用品种: 卵磷脂（豆磷脂、蛋磷脂）：是一类天然表面活性剂，组成复杂，
可用于静注用乳剂与脂质体的制备。
阴离子部分—磷酸型；阳离子部分—季胺盐类
合成活性剂：阴离子部分主要是羧酸盐，其阳离子部分分为： 氨基酸型——胺盐（RN＋H2CH2CH2COO－）
性质：为淡黄色液体或固体，分子量1000～14000，
HLB 0.5～30，具有乳化、润湿、分散、起泡和消泡等
多种优良性能，但增溶能力较弱。
应用：新型的优良乳化剂、增溶剂。
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3.表面活性剂基本性质 （1）胶束(micelle)及临界胶束浓度
表面活性剂是两亲分子。溶解在水中达一定浓度时， 其非极性部分会自相结合，形成聚集体，使憎水基向里、 亲水基向外，这种多分子聚集体称为胶束。 随着亲水基不同和浓度不同，形成的胶束可呈现棒 状、层状或球状等多种形状。
应用：HLB 3～4，表面活性弱，用作W/O型辅助乳化剂。
②多元醇型 ⑴蔗糖脂肪酸酯(sucrose esters, SE)
简称蔗糖酯， 是蔗糖和脂肪酸反应生成的一大类化合物，分为单 酯、二酯、三酯及多酯。
性质：溶于丙二醇、乙醇，但不溶于水和油；在酸、碱及酶等作用下
易水解成蔗糖和脂肪酸。
苯扎氯铵(洁尔灭)、苯扎溴铵 (新洁尔灭) ：常用浓度 0.01-0.02%，杀菌力强、稳定。
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(三) 两性离子型表面活性剂
R-NHCH2-CH2COOH 氨基酸型
两性表面活性剂
CH3 | R-N+-CH2COO| CH3
甜菜碱型
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(三) 两性离子型表面活性剂
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1. 表面活性剂的基本概念
1.无机物
2.有机物
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3.表面活性剂
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2.表面活性剂分类
阳离子型 1.离子型 表面活性剂 2.非离子型
阴离子型 两性型
显然阳离子型和阴离子型的表面活性剂不能混用，否 则可能会发生沉淀而失去活性作用。
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庚基乙二醇十二烷基醚的表 面张力与浓度的关系
十二烷基磺酸水溶液的 电导率与浓度的关系 以科技为动力 以环境为己任
（2）亲水亲油平衡
表面活性剂都是两亲分子，由于亲水和亲油 基团的不同，很难用相同的单位来衡量，所以 Griffin提出了用一个相对的值即HLB值来表示表面 活性物质的亲水性。对非离子型的表面活性剂， HLB的计算公式为：
应用：HLB 5～13，表面活性弱，用作O/W型乳化剂。
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⑵脂肪酸山梨醇酯：
山梨糖醇及其单酐和二酐+各种脂肪酸
OH
O
CH 2 OOCR
OH OH
→脱水山梨醇脂肪酸酯的混合物
(司盘，span)
品种：span20（脱水山梨醇单月桂酸酯），span40(脱水山梨醇单棕
表面活性剂的结构与性能
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第一章 表面活性剂分类及性质
表面活性剂的基本概念 表面活性剂的基本性质 表面活性剂的主要分类 表面活性剂的主要作用
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1. 表面活性剂的基本概念
• 表面张力（σ）：使液体表面分子向内收缩至最小面积的 这种力； • 表面活性剂(surfactant) ：具有很强表面活性、能使液体 的表面张力显著下降的物质； • 结构特征：“双亲”结构：
2）聚氧乙烯脂肪醇醚
系聚乙二醇与脂肪醇缩合而成的醚。 通式：R· (CH2O CH2)nH。 O·
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④聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物
通式：HO(C2H4O)a-(C3H6O)b-(C2H4O)cH，是各种不同分
子量的聚氧乙烯（亲水基）与聚氧丙烯（亲油基）的 嵌段共聚物，其中a为化合物总量的10～80％，b至少 为15。本品又称泊洛沙姆(poloxamer)，商品名普郎尼 克(Pluronic)。

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（4）表面活性剂的基本作用 表面活性剂的基本作用，主要有五个方面： 1.润湿作用 表面活性剂可以降低液体表面张力，改变接 触角的大小，从而达到所需的目的。 例如，要农药润湿带蜡的植物表面，要在农 药中加表面活性剂； 如果要制造防水材料，就要在表面涂憎水的 表面活性剂，使接触角大于90°。
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（1）胶束(micelle)
以科技为动力 以环境为己任
（1）胶束(micelle)
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（1）胶束(micelle)
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（1）临界胶束浓度(critical micelle concentration) 临界胶束浓度简称CMC
榈酸酯)；span60（脱水山梨醇单硬脂酸酯）；span65（脱水山梨醇
三硬脂酸酯）；span80（脱水山梨醇单油酸酯）；span85（脱水山梨
醇三油酸酯）。
应用：粘稠白色至黄色的油状液体或蜡状固体，亲油性较强，
HLB1.8～3.8，一般用作W/O型乳剂的乳化剂或混合乳化剂。用于搽剂、 软膏，亦作为乳剂的辅助乳化剂。
表面活性剂在水中随着浓度增大，表面上聚集的活性 剂分子形成定向排列的紧密单分子层，多余的分子在体相 内部也三三两两的以憎水基互相靠拢，聚集在一起形成胶 束，这开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。 这时溶液性质与理想性质发生偏离，在表面张力对浓 度绘制的曲线上会出现转折。继续增加活性剂浓度，表面 张力不再降低，而体相中的胶束不断增多、增大。
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(二) 阳离子型表面活性剂
阳离子表面活性剂
R-NH2· HCl CH3 | R-N-HCl | H CH3 | R-N-HCl | CH3 CH3 | R-N+-CH3Cl| CH3
伯胺盐
仲胺盐
叔胺盐
季铵盐
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(二) 阳离子型表面活性剂
这类表面活性剂起作用的部分是阳离子，亦称阳性皂。
③酯键、醚健。
2、性质： 毒性小，溶血作用较小，化学上不解离，不
易受电解质，pH值的影响；能与大多数药物配伍，广泛 应用于外用、口服制剂和注射剂。
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①脂肪酸甘油酯 类别：脂肪酸单甘油酯和脂肪酸二甘油酯，如单硬脂酸甘油酯。 性质：不溶于水，在水、热、酸、碱及酶等下易水解。
②分类：一价金属皂(钾、钠皂)；二价或多价皂(铅、钙、
铝皂)；有机胺皂(三乙醇胺皂)。
③性质：具有良好的乳化能力，易被酸及多价盐破坏，
电解质使之盐析。
④应用：具有一定的刺激性，只供外用。
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2.硫酸化物：
①通式：R· SO3-M+硫酸化油,高级脂肪醇硫酸酯类。 O· ②分类：硫酸化油，如硫酸化蓖麻油，俗称土耳其红
烷基酚聚氧乙烯醚 非离子表面活性剂
R2N-(C2H4O)nH
聚氧乙烯烷基胺
R-CONH(C2H4O)nH
聚氧乙烯烷基酰胺
R-COOCH2(CHOH)3H
多元醇型
以科技为动力 以环境为己任
（四）非离子表面活性剂
在水溶液中不是解离状态故称之为非离子表面活性剂。
1、结构组成：
①亲水基团 (甘油、聚乙二醇、山梨醇)； ②亲油基团(长链脂肪酸、长链脂肪醇、烷基或芳基)；
③聚氧乙烯型：
1）聚氧乙烯脂肪酸酯
• 系聚乙二醇与长链脂肪酸缩合而成的酯。 • 通式：RCOOCH2(CH2OCH2)nCH2OH，商品名为卖泽(Myrij)， 如聚氧乙烯40硬脂酸酯(polyoxyl 40 stearate)。 • 应用：具有较强水溶性，乳化能力强，作增溶剂和油/水 型乳化剂。
以科技为动力 以环境为己任
⑶聚山梨酯(polysorbate)：
O CH 2 OOCR
脱水山梨醇脂肪酸酯+环氧乙烷
→聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯 (吐温, Tween)
H(C 2 H 4 O)xO
O(C 2 H 4 O)yH O(C 2 H 4 O)zH
品种:Tween 20（聚氧乙烯脱水山梨醇单月桂酸酯）,Tween 40
以科技为动力 以环境为己任
临界胶束浓度(critical micelle concentration)
以科技为动力 以环境为己任
临界胶束浓度的测定方法

CMC的测定
1.表面张力法：以表面张力对浓度的 对数作图，曲线的转折点即为CMC 值。适合于离子表面活性剂和非离 子型表面活性剂。 2.电导法：以表面活性剂溶液的摩尔 电导率对浓度或浓度的平方根作图， 曲线的转折点即CMC值。适合于离 子表面活性剂。 3.染料法：表面活性剂溶液增溶染料 前后吸收光谱的变化。 4.光散射法：胶束形成与散射光强度 成正比。