表面活性剂

表面活性剂(surfactant)，
是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。表面活性剂的分子结构具有两亲性：一端为亲水基团，另一端为憎水基团；亲水基团常为极性的基团，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，也可是羟基、酰胺基、醚键等；而憎水基团常为非极性烃链，如8个碳原子以上烃链。表面活性剂分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂等。


表面活性剂的分类

按极性基团的解离性质分类
　
1、阴离子表面活性剂 ：硬脂酸，十二烷基苯磺酸钠
阴离子表面活性剂
1)、肥皂类 系高级脂肪酸的盐，通式: (RCOOˉ)n M。脂肪酸烃R一般为11~17个碳的长链，常见有硬脂酸、油酸、月桂酸。根据M代表的物质不同，又可分为碱金属皂、碱土金属皂和有机胺皂。它们均有良好的乳化性能和分散油的能力。但易被破坏，碱金属皂还可被钙、镁盐破坏，电解质亦可使之盐析 。 碱金属皂：O/W 碱土金属皂：W/O 有机胺皂：三乙醇胺皂
2)、硫酸化物 RO-SO3-M 主要是硫酸化油和高级脂肪醇硫酸酯类。脂肪烃链R在12~18个碳之间。 硫酸化油的代表是硫酸化蓖麻油，俗称土耳其红油。 高级脂肪醇硫酸酯类有十二烷基硫酸钠（SDS、月桂醇硫酸钠） 乳化性很强，且较稳定，较耐酸和钙、镁盐。在药剂学上可与一些高分子阳离子药物产生沉淀，对粘膜有一定刺激性，用作外用软膏的乳化剂，也用于片剂等固体制剂的润湿或增溶。
3)、磺酸化物 R-SO3 - M 属于这类的有脂肪族磺酸化物、烷基芳基磺酸化物和烷基萘磺酸化物。它们的水溶性和耐酸耐钙、镁盐性比硫酸化物稍差，但在酸性溶液中不易水解。 常用品种有：二辛基琥珀酸磺酸钠（阿洛索-OT），十二烷基苯磺酸钠，甘胆酸钠
2、阳离子表面活性剂：季铵化物
该类表面活性剂起作用的部分是阳离子，因此称为阳性皂。其分子结构主要部分是一个五价氮原子，所以也称为季铵化合物。其特点是水溶性大，在酸性与碱性溶液中较稳定，具有良好的表面活性作用和杀菌作用。
常用品种有苯扎氯铵(洁尔灭)和苯扎溴铵(新洁尔灭)等。

3、两性离子表面活性剂：卵磷脂，氨基酸型，甜菜碱型
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)、卵磷脂：是制备注射用乳剂及脂质微粒制剂的主要辅料
2)、氨基酸型和甜菜碱型： 氨基酸型：R-NH+2-CH2CH2COO－ 甜菜碱型：R-N+(CH3)2-COO—。

在碱性水溶液中呈阴离子表面活性剂的性质，具有很好的起泡、去污作用；在酸性溶液中则呈阳离子表面活性剂的性质，具有很强的杀菌能力。

4、非离子表面活性剂： 脂肪酸甘油酯，脂肪酸山梨坦（司盘），聚山梨酯（吐温）
1).脂肪酸甘油酯： 单硬脂酸甘油酯；
HLB为3~4，主要用作W/O型乳剂辅助乳化剂
2).多元醇
蔗糖酯：HLB（5~13）O/W乳化剂、分散剂
脂肪酸山梨坦（Span） ：W/O乳化剂
聚山梨酯（Tween） ： O/W乳化剂
3).聚氧乙烯型：Myrij(卖泽类，长链脂肪酸酯）;Brij （脂肪醇酯）
4).聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物： Poloxamer 能耐受热压灭菌和低温冰冻,静脉乳剂的乳化剂

表面活性剂的应用
表面活性剂由于具有润湿或抗粘、乳化或破乳、起泡或消泡以及增溶、分散、洗涤、防腐、抗静电等一系列物理化学作用及相应的实际应用，成为一类灵活多样、用途广泛的精细化工产品。表面活性剂除了在日常生活中作为洗涤剂，其他应用几乎可以覆盖所有的精细化工领域。


表面活性剂发展方向

1.烷基磷羧酸盐(AEC)工业化制造
随着科技飞速发展和现代文盟的不断进步，人们对表面活性剂使用要求也越来越高，即温和、易生物降解和多功能性，强调使用安全、生态保护和提高效率。烷基醇醚羧酸盐(AEC)是8O年代以来，发达国家积极研究开发的优质表面活性剂热点品种，它与烷基多苷和醇醚磷酸单酯同被称为“表面活性剂90年代的绿色品种”。 烷基醚羧酸盐的生产。一般采用以脂肪醇或烷基酚为原料，经乙氧基化和羧甲基化，制备AEC和APEC。烷基醚羧酸盐在化学结构上与皂类似，在疏水基和亲水基之间，嵌入一定加成数环氧乙烷，从而使其兼有阴离子和非离子表面活性剂中许多优良性能，成为多功能性品种。它在金属加工用方面，效果比相应的醇(酚)醚表面活性剂更好，它具有： (1)对皮肤和眼的刺激性很小。 (2)清洗性能，受pH值和温度影响较小。 (3)对酸、碱、氯较为稳定。 (4)生物降解性能优异。 烷基醚羧酸盐国内的应用市场还远远落后于发达国家，随着环保意识的不断加强和人民物质文化水平的不断提高，这类集温和、易生物降解和多功能性于一身的表面活性剂，在金属加工领域内，将发挥更大作用。
2.新一代表面活性剂Gemini
表面活性剂Gemini(或称dimeric)是由两个单链单头基普通表面活性剂在离子头基处通过化学键联接而成，因而阻抑了表面活性剂有序聚集过程中的头基分离力，极大地提高了表面活性。与当前为提高表面活性而进行的大量尝试，如添加

盐类、提高温度或将阴离子表面活性剂与阴离子表面活性剂混合相比较，Gemini表面活性剂是概念上的突破，因而被誉为新一代的表面括性剂。 在Gemini表面活性剂中，两个离子头基是靠联接基团通过化学键而连接的，由此造成了两个表面活性剂单体离子相当紧密的连接，致使其碳氢链间更容易产生强相互作用，即加强了碳氢链问的疏水结合力，而且离子头基间的排斥倾向受制于化学键力而被大大削弱，这就是Gemlrd表面活性剂和单链单头基表面括性剂相比较，具有高表面括性的根本原因。另一方面。在两个离子头基问的化学键联接不破坏其亲水性，从而为高表面活性的C~mini表面活性剂的广泛应用提供了基础。通过化学键联接方法提高表面活性和以往通常应用的物理方法不同，在概念上是一个突破。 Genfini表面活性剂的优良性质： 实验表明，在保持每个亲水基团联接的碳原子数相等条件下，与单烷烃链和单离子头基组成的普通表面活性剂相比，离子型Gemini表面活性剂具有如下特征性质： (1)更易吸附在气／液表面，从而更有效地降低水溶液表面张力。 (2)更易聚集生成胶团。 (3)Gemini降低水溶液表面张力的倾向远大于聚集生成胶团的倾向，降低水溶液表面张力的效率是相当突出的。 (4)具有很低的Krat~相转移点。 (5)对水溶液表面张力的降低能力和降低效率而言，Gemini和普通表面活性剂尤其是和非离子表面活性剂的复配能产生更大的协同效应。 (6)具有良好的钙皂分散性质。 (7)在很多场台，是优良的润湿剂。 从理论上讲，在极性头基区的化学键台阻抑了原先单链单头基表面活性荆彼此头基之间的分离力，因而必定增强碳链之间的结台。实验证明这是提高表面活性的一个重要突破，而且为实际应用开辟了新的途径 另一方面，由于键台产生的新分子几何形状的改变，带来了若干新形态的分子聚集体，这大大丰富了两亲分子自组织现象，通过揭示新分子结构和自组织行为间的联系有助于深刻认识两亲分子自组织机理。为此Gemini表面活性剂正在成为世界胶体和界面科学领域各主要小组的研究方向。



对烷基酚聚氧乙烯醚禁用问题的几点看法

烷基酚聚氧乙烯醚(商品名称TX一10)是印染助剂中最常用的主要原料之一．长期以来在配制净洗剂、精练剂、纺丝油剂、柔软剂、和毛油和金属清洗剂等各种印染助剂中都需要添加烷基酚聚氧酚乙烯醚。但是从20世纪中叶起．随着世界人El的增长．全球资源的掠夺性开发和工业化的飞跃发展而产生大量“三废排放”．对人类生存环境造成了严重破坏，环境污染和生态

平衡的失调给人类和生命健康造成威胁的事实．已使人们越来越清楚地认识到保护环境的重要性和迫切性
从上世纪80年代起．发达国家就开始对纺织品中可能存在有害物质及其对人类健康和环境的影响进行了全面的研究。一些国家的政府和国际性组织更是从法律法规和标准的角度．采用各种相应措施 如欧盟各成员国相继推出了生态纺织品标志及有害物质检测认证．对纺织品的生态环境和产品可能对人体的影响都作了严格的规定

一些发达国家对表面活性剂中含NPEO和LAS都比较重视．并提出了非正式协议和法规，限制和禁止使用。目前，包括德国在内的欧共体成员国正在讨论关于助剂的禁用问题．但至今还没有像禁用染料一样提出禁用助剂的品种 但是有些项目是有明确的界限．如Oeko—Tex10o标准所规定的生态纺织品技术标准中对某些影响人类健康和不安全性的化学品．参照了一些发达国家的法规．只是没有明确．相对染料而言比较模糊

我国政府和环保部门也十分重视。有些地区已下令禁用． 如新的洗衣粉国家标准GB1317l一1997就提出禁用烷基酚的使用。但有些地区仍我行我素．尚未引起足够的重视．可能是由于印染助剂分子结构和复配成份的保密性．增加了禁用的难度

鉴于环保产品已引起全人类的重视和关注．积极开发、研制壬基酚聚氧乙烯醚代用品迫在眉捷
3．1 开发天然资源的“绿色”表面活性剂
(1)采用天然脂肪醇聚氧乙烯醚或无水山梨醇酯和无水山梨乙氧基化合物替代APEO 天然脂肪醇聚氧乙烯醚(FAEO)能在较短时问内生物降解达9O％ ， 是一种无公害的非离子表面活性剂 但与APEO相比．FAEO的起泡性高．浊点易于波动主要是脂肪醇与环氧乙烷加成时．所得FAEO的氧乙烯摩尔数分布太宽．产物中未反应脂肪醇和低加物的比例很高，导致起泡性高 近年来．采用碱土金属氢氧化物代替氢氧化钾作为加成反应催化剂．可得到分布较窄的FAEO产品而获得改善。
(2)采用天然原料淀粉中葡萄糖和脂肪醇或脂肪酸反应而成的烷基多糖苷(APG)，是典型的温和型“绿色”表面恬性剂．国内APG的规模化生产已趋成熟。APG的生物降解性快而彻底．5天内生物降解率已达80％ ，最终生物降解率(20～30天)可超过90％以上。APG对皮肤刺激性小(见表5)、毒性最小、LDso为1 0000-1 5000 mg／kg，LC50为3 mg／L(C l2Jl4APG)和101 mg／L(C ohPG)，其HLB值与常用阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂相接近。因此．APG可广泛用于净洗、精练、乳化、分散剂的原料，是理想的APEOft~用品。
(3)葡萄糖酰胺(AGA)与APG属多羟基结构，基本无毒、低刺激性，生物降解性优良，为一类性能优良的温和

型表面活性剂 但其制备丁艺具有较高的技术含量．尤其是亚胺加氢丁艺及催化剂具有一定难度。
3．2 开发松香系列非离子表面活性剂
松香是一种可再生资源，价廉、无毒，利用松香酸的羧基引入不同链长的亲水基．可制成性能优良的各种非离子表面活性剂．如与柠檬酸反应可制备松香聚乙二醇(RPGC)，该产品具有净洗、润湿、乳化、起泡、增溶、抗静电等多种功能。
3．3 二壬基酚聚氧乙烯醚
二壬基酚聚氧乙烯醚(DNP)是一种具有润湿、渗透、净洗、起泡、分散、螯合等多种功能的表面活性剂，其毒性和刺激性较APEO低得多．其生物降解率kLAPEO高得多，而且不是一种环境激素 可取代APEO。
3．4 其他新型表面活性剂
(1)脂肪酸甲酯乙氧基化物(FMEE)是近年来发展起来的新型非离子表面活性剂。
(2)脂肪酸甲酯磺酸钠(MES)是多年来国内外表面活性剂行业所关注的一种新型表面活性剂，近年来已有一些单位丌发和试制取得了初步结果。
(3)醇醚羧酸盐(AEC)是一种性能非常温和的阴离子表面活性剂，生物降解性好、具有优良的乳化、分散、润湿、增溶、去污等性能．被发达国家誉为2l世纪“绿色”表面活性剂．是制造前处理助剂．取代TX一10的主要原料。