略谈表面活性剂增溶作用

略谈表面活性剂增溶作用
表面活性剂在工业上被广泛应用，因而有“工业味精”的美誉，它是能显著降低表面张力的物质。

表面活性剂由亲水基团与疏水基团组成，可溶于有机溶液和水溶液。

亲水基团常为极性基团，如羧基、磺酸基、氨基、羟基、酰胺基等；而憎水基团常为非极性基团，如长链烷烃、环烃等。

表面活性剂一般可分为阳离子型、阴离子型、两性型以及非离子型。

由于表面活性剂的特殊结构，使其具有分散、乳化、增溶、润湿和起泡等一系列优异的性质，并广泛应用于洗涤、化妆品、食品加工、纺织工业、金属加工以及石油开采等工业。

其中增溶作用是其最重要的性质之一，本文着重探讨增溶作用的相关理论及应用。

1 增溶理论
表面活性剂在水溶液中达到临界胶束浓度（CMC）后，一些难溶或不溶的物质在水溶液中的溶解度显著增加并形成稳定、各向同性的溶液，这种作用即为增溶作用。

比如常温下，乙苯不溶于水，但在100mL、0.3mol/L的十六酸钾溶液中可溶解3g；苯不能溶于水，却能溶解于浓的肥皂溶液。

增溶作用不同于溶解作用，增溶物并不是均匀地分散在水中，而是分散在表面活性剂分子形成的胶束中；溶解会使溶剂的依数性质发生很大改变，但增溶后溶剂的依数性质变化很小。

增溶作用可以使被增溶物的化学势大大降低，是自发过程，使整个系统更加稳定。

表面活性剂浓度越大，胶束越多，难溶物也就溶解的越多，增溶量越大。

增溶作用是在表面活性剂胶束形成的溶液中发生的现象，即被增溶物、溶剂与胶束之间发生作用。

首先是当表面活性剂浓度达到CMC时，溶液中会形成球状、棒状或层状的胶束，它是由表面活性剂的疏水性基团向内，亲水性基团向外而形成的集合体。

因此，整个胶束内部为非极性，外部有极性。

根据相似相容原理，难溶性物质可钻到胶束内部被包围在疏水性基团内，并均匀地分布于胶束的内部。

胶束溶解在水中，被增溶物溶解在胶束内，从而被增溶于水溶液中。

研究表明：增溶作用是一种动态平衡过程，被增溶物在胶束内的停留时间很短，且能在几种不同的状态间相互转换。

由于胶束同时存在非极性和极性环境，当被增溶物从胶束内部向界面移动时，经受着不同作用力的连续变化，故被增溶物在胶束内是以多态存在的，胶束内部和界面对增溶所起的作用是不同的[1][2]。

增溶作用的方式主要有四种，分别为非极性分子在胶束中的增溶、在表面活性剂分子间的增溶、在胶束表面的吸附增溶及聚氧乙烯基间的增溶[3]。

其中，在
表面活性剂分子间的增溶是工业上应用范围最广的增溶。

增溶量是评价表面活性剂增溶效果的尺度，影响增溶量的因素有表面活性剂和被增溶物的化学结构、环境温度、添加的无机电解质及有机物。

由于胶束的特殊结构，从它的内核到水相提供了非极性到极性的全过渡。

因此，各类极性或非极性的难溶有机物都可以找到适合的溶解环境，从而存在于胶束中。

2 增溶作用的应用
表面活性剂的增溶作用，有着极其广泛的应用。

例如在石油开采过程中，利用增溶作用“驱油”，可以提高石油采收率；在丁苯橡胶的合成中，通过增溶作用使乳液聚合反应在胶束中进行，大大减少了副反应；在胶片生产中，常利用增溶作用消除胶片上“慧星”斑点，提高胶片质量；在染色工业中，例如橙色OT染料，在胶体电解质溶液中被增溶后，就可以透入并溶于橙皮的蜡质外层，使橙子的色泽鲜艳。

可以说，增溶作用在生产生活中发挥着巨大作用，本文简要论述表面活性剂的增溶作用在药学领域的应用。

在药物合成中，表面活性剂发挥着不可替代的作用。

随着科技的不断发展，越来越多的药物得以合成，但大部分原料都是难溶于水的，这使得制备上存在很大的困难，而不同性能的表面活性剂可以解决此问题，将原料加入特定的表面活性剂溶液中，控制反应条件可以生成所需的药物。

这其中增溶作用发挥关键作用，利用生成的胶束增大原料的溶解度，形成均相反应体系，大大加快了化学反应的速率。

同样，表面活性剂在药物治疗上也发挥着巨大的作用。

一些难溶于水或溶解度较小的药物需要配置成水溶液以供药用，而有不少药物的饱和溶液往往低于治疗所需浓度。

若将治疗药物溶解在表面活性剂形成的胶束中便可增大药物的溶解度，便于人体吸收，从而达到治疗效果。

采用增溶的方法还有以下优点：防止或减少药物氧化，由于药物被增溶在胶团之内，与氧隔絕，从而有效地防止了药物的氧化，对于大多数药物，加入增溶剂后还可增加对药物的吸收，增强生理活性[4]、[5]。

在液体制剂中，表面活性剂的作用表现为对难水溶性甾体药物、脂溶性维生素、氯霉素、灰黄霉素、土霉素及四环素、生物碱及磺胺类药物和水杨酸等的增溶[6]。

选择表面活性剂时要慎重，必须考虑有没有毒性，阳离子表面活性剂毒性较强，不宜用于药物的增溶。

外用制剂常常选用阴离子型表面活性剂，而内服制剂宜选用非离子型表面活性剂作为增溶剂。

此外，还要考虑表面活性剂的稳定性，且不能与主药发生反应。

3 结语与展望
表面活性剂的增溶作用在实际中发挥着巨大作用，对人类的生存更是必不可缺的。

然而，大多表面活性剂都会对环境造成污染，特别是阴离子型表面活性剂有一定的毒性，过量使用甚至会危害人类的健康，因此，应优先选择无毒且对环境友好的表面活性剂，高效绿色环保的生物表面活性剂的应用将是未来的发展趋势。

使用单一表面活性剂不一定能达到较佳的效果，将两种或多种表面活性剂混合，制得多功能的表面活性剂，比如阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂混合，能进一步加强增溶作用，同时也能拓展其应用范围。

目前，有关表面活性剂的增溶机理研究的比较透彻，并建立了一套较完善的理论体系，但仍然还有不够完善的地方，比如微观上，表面活性剂分子与被增溶物是如何作用的。

如何最大限度地提高表面活性剂的增溶量，值得我们进一步研究。

参考文献
陈玉霞，朱文娴，麻建国等. 胶束增溶技术研究[J]. 食品科学，2004，25：265-270.
周雅文，刘静伟，赵莉等. 表面活性剂的性能与应用（Ⅸ）—表面活性剂的增溶作用及其应用[J]. 日用化学工业，2014，44（9）：486-493.。