阴-阳离子表面活性剂复配研究与应用
两性离子表面活性剂
两性离子表面活性剂两性离子表面活性剂具有特殊的分子结构，在一个分子中同时带有两种电性的亲水基团，既具有正电荷的基团(如季铵盐)，又具有负电荷的基团(如羧基或磺酸基)，将阴阳离子集于一身，两者在水溶液中均能起到表面活性作用。
当然，阴阳离子本身是对立的，两性离子表面活性剂虽然同时带有两种离子，但不可能同时表现出阴阳离子表面活性剂的性质，要视使用环境条件而定。
两性离子表面活性剂在水溶液中发生电离，电离后所带的电性与溶液的pH值密切相关。
在等电点的pH值溶液中阴阳离子相互作用形成内盐，正负电性抵消后呈现非离子性，此时表面活性较差；在等电点以下的pH值溶液中呈阳离子性，显示阳离子表面活性剂的作用；在等电点以上的pH值溶液中呈阴离子性，显示阴离子表面活性剂的作用。
因此两性表面活性剂在酸性、碱性和中性溶液中均可使用，而且能够分别与阳离子或阴离子表面活性剂配伍使用，相容性好。
两性离子表面活性剂还有耐硬水、发泡力强、毒性低、对皮肤刺激性小等特点。
近年来，化妆品产品更加强调安全性和调理性，对表面活性剂的选择有所改变，在配方里更多地使用这类性质温和的两性离子表面活性剂。
下面介绍几种化妆品中常用的两性离子表面活性剂。
1 咪唑啉型两性表面活性剂两性咪唑啉是两性表面活性剂中应用最广的一类化合物。
一般的咪唑啉化合物是用乙二胺衍生物和脂肪酸缩合而成的一类环状叔胺化合物。
用咪唑啉衍生物与卤代羧酸进一步反应可以制得两性离子咪唑啉：这类化合物的疏水基团是连接在2位的长链烷基，亲水基团是羧乙基和羟乙基等。
由于在中性溶液中呈现内盐的结构，所以能够溶解或者分散在热水中。
在偏酸性环境中会表现出季铵盐化合物的性质，在水中的溶解度增加。
在碱性环境下相当于大分子量羧酸金属盐，水溶解性较差。
咪唑啉化合物在较高浓度的无机酸和电解质溶液中稳定，但可被过氧化氢和次氯酸盐氧化。
在偏酸性环境中由于活性基团带正电荷，能吸附在带负电荷的表面。
这种吸附作用在很大程度上决定了它的应用领域。
三次采油表面活性剂的研究与应用进展(一)
目前主要存在的问题是液相 氧化工艺还未完全成熟，合成产品 收率较低．产品稳定性差．与碱、聚 合物的配伍性还有待改善。
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加快表面活性剂的国产化步伐。我国三 采研究人员陆续合成出一类结构与国外
ＯＲＳ类似的产品——重烷基苯磺酸盐
以上。并于２００１年５月在大庆采油四厂 杏二中油区进行了强碱／烷基苯磺酸盐， 部分水解聚丙烯酰胺三元复合驱现场试 验，初步结果表明，烷基苯磺酸盐的降水
增油效果良好。
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与原油能形成超低界面张力的产品。而 石蜡基原油中的芳烃含量少。石油磺酸 盐生产中副产品高达６０％以上。生产成 本高．在经济方面及副产品的处理方面
经过国内中国石油勘探院、大庆油 田、北京化工大学、江南大学等单位的联 合攻关，烷基苯磺酸盐的研究取得了突 破性进展．吨级产品能与大庆不同采油
０ＲＳ一４１就是磺酸盐类表面活性剂的混
化度；（２）易被粘土表面吸附，即吸附损
厂的原油达到超低界面张力（１０－ｈｎＮ／ｍ），
合物．研究表明。这两种表面活性剂性能
耗大；（３）由于原料组成复杂，不同批次
司生产的表面活性剂有两大系列：’Ｉ稻
系列（主要用于单独的表面活性剂驱）和 ＰＥＴＲＯＳＴＥＰ ＥＯＲ系列：ＳＴＥＰＡＮ公司生 产的Ｂ系列：ＯＣＴ公司生产的ＯＲＳ系
列。其中Ｂ系列的Ｂ一１００和ＯＲＳ系列
的０ＲＳ－４ｌ都曾用到大庆油田的三元复 合驱现场试验当中。
国外的产品基本上都属于磺酸盐类 阴离子表面活性剂。下面主要介绍石油 磺酸盐、烷基苯磺酸盐、石油羧酸盐、天 然羧酸盐等类型的驱油表面活性剂。
表面活性剂的复配
五、阳离子-非离子表面活性剂复配体系
在阳离子表面活性剂溶液中加入非离子表面 活性剂，可以使临界胶束浓度显著降低。 是阳离子表面活性剂的离子基团与非离子 表面活性剂的极性聚氧乙烯基相互作用的 结果。
六、非离子-非离子表面活性剂复配体系
多数聚氧乙烯非离子表面活性剂本身便是混合物， 其性质与单一物质有较大差别，通常疏水基相同、 环氧乙烷加成数相近的两种非离子表面活性剂混 合时，近乎理想溶液，容易形成混合胶束，其混 合物的亲水性相当于这两种物质的平均值，当两 种表面活性剂的环氧乙烷加成数和亲水性相差较 大时，混合物的亲水性高于二者的平均值，油溶 性的品种有可能增溶于水溶性表面活性剂的胶束 中。
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由此可以看出，引入分子间相互作用参数 后，可以定性地了解两种表面活性剂分子 间的作用情况，是相互吸引还是相互排斥， 作用力的强弱如何。并可通过相关公式计 算并判断出两种表面活性剂混合后是否产 生复配效应，并可进一步求出产生最大加 和效应时复配体系的组成，即两种表面活 性剂的复配比例，这为表面活性剂复配的 应用提供了理论指导。
二、形成混合胶束
当复配体系水溶液形成混合胶束的临界胶束 浓度低于其中任何一种单一表面活性剂的 临界胶束浓度时，即称为产生正加和增效 作用；如果混合物的临界胶束浓度比任何 一种单一组分的高，则称产生负加和增效 作用。
三、综合考虑
将降低表面张力和形成混合胶束综合起来看， 正加和增效是指两种表面活性剂的复配体 系在混合胶束的临界胶束浓度时的表面张 力低于其中任何一种表面活性剂在其临界 胶束浓度时的表面张力，相反则产生负加 和增效作用。
二、影响分子间相互作用参数的因素
大部分混合体系的β值为负值，即两种表面活 性剂分子间是相互吸引的作用。这种吸引 力主要来源于分子间的静电引力，与表面 活性剂分子结构密切相关，并受温度及电 解质等外界因素的影响。
阴-阳离子表面活性剂混配的思路与效果
长期以来认为阴一阳离子表面活性剂在水中容易相互作用会产生沉淀或絮状络合物．从而产生负效应甚至使表面活性剂失去表面活性．然而实验表明在一定条件下阴一阳离子表面活性剂复配体系具有很高的表面活性。
显出较大的增效作用。
并且两者复配体系在一起会产生强烈的电性作用。
因而使表面活性大大提高。
增效作用的表现：①降低表面张力的效能②降低表面张力的效率③降低体系的cmc④增加表面吸附。
增效效应的利用：①去污性能②增溶效能③泡沫性能④润湿性能⑤乳化性能现在关键是怎样不让两者相互作用而发生沉淀，经过研究和实验。
主要有以下3种可行的方法：①非等摩尔复配。
以阴离子表面活性剂为主，加少量阳离子表面活性剂。
②在阳离子表面活性剂分子中引入聚氧乙烯基。
这样有利于降低分子的电荷密度从而减弱离子头基间的强静电作用，同时由于聚氧乙烯链的亲水性和位阻效应减弱了阴一阳离子表面活性剂之问的相互作用，从而对沉淀和凝聚起到明显的抑制作用。
③在复配体系中加人溶解度较大的非离子表面活性剂。
阳离子表面活性剂的定义阳离子表面活性剂溶于水发生离解，形成的阳离子具有表面活性，其亲水基可以含氮、磷或硫，但目前工业上具有实际意义的主要是含氮的。
在含氮的阳离子表面活性剂中，按氮原子在分子结构中的位置又可分为胺盐、季铵盐、氮苯(环状的吡啶型)和咪唑啉型等四类，其中以季铵盐类用途最广，其次是胺盐类。
阳离子表面活性剂具有许多优越性能，除可作纤维用柔软剂、抗静电剂、防水剂和染色助剂外，还可用作矿物浮选剂以及杀菌剂、防锈剂和特殊乳化剂等。
阳离子表面活性剂的种类和结构特征1.胺盐型阳离子表面活性剂按氮原子上的有机取代基数，胺盐可分为伯胺盐、仲胺盐和叔胺盐3种，它们在性质上非常接近，且往往混合在一起，所以统称胺盐型阳离子表面活性荆。
这类表面活性剂的憎水基碳数为12-18。
其主要用途是作纤维助剂、矿物浮选剂、分散剂、乳化剂和防锈剂。
胺盐型阳离子表面活性剂按化学结构可分为烷基胺盐型、氨基醇脂肪酸衍生物型、多胺脂肪酸衍生物型和咪唑啉型4种。
表面活性剂的复配原理
表面活性剂的复配原理表面活性剂的复配原理是指将不同种类的表面活性剂按一定的比例和方式组合使用，以达到更好的表面张力调节、乳化稳定以及分散悬浮等效果。
表面活性剂由亲水基和疏水基组成，亲水基具有亲水性，疏水基具有疏水性。
在液体中，亲水基会向水相靠近，而疏水基会向空气相靠近。
当表面活性剂溶解在液体中时，由于其分子有两个相对独立的界面，即表面活性剂分子的水溶液界面和水/空气界面。
在这两个界面上，亲水基和疏水基具有不同的定位，形成了所谓的吸附层，这种吸附行为也决定了表面活性剂的表面活性。
通过复配不同种类的表面活性剂可以调节表面张力和稳定乳液、分散悬浮体系。
具体原理如下：1. 鸟嘌呤类表面活性剂与短链烷基硫酸盐类表面活性剂的复配：鸟嘌呤类表面活性剂具有良好的乳化性能，但其乳化稳定性较差。
而短链烷基硫酸盐类表面活性剂具有良好的乳化稳定性。
因此，将两者复配使用可以提高乳化体系的稳定性，同时实现良好的乳化效果。
2. 非离子型表面活性剂与阳离子型表面活性剂的复配：非离子型表面活性剂在水性体系中具有较好的乳化性能，但其稳定性相对较差。
而阳离子型表面活性剂则具有良好的稳定性。
将两者复配使用可以同时实现较好的乳化效果和乳化稳定性。
3. 阴离子型表面活性剂与非离子型表面活性剂的复配：阴离子型表面活性剂在水性体系中具有较好的分散悬浮性能，但其分散稳定性较差。
而非离子型表面活性剂具有较好的分散稳定性。
将两者复配使用可以提高分散悬浮体系的稳定性，同时实现良好的分散效果。
通过合理复配不同种类的表面活性剂，可以充分利用各种表面活性剂的特性，实现更好的表面张力调节、乳化稳定以及分散悬浮等效果。
两性表面活性剂
6、2、5 甜菜碱型两性表面活性剂得临界 胶束浓度与碳链长度得关系
对于甜菜碱两性表面活性剂,其临界胶束浓度 与烷基R碳链长度得关系可用下式表示:
lgcmc=A-Bn 式中,n为烷基长碳链中碳原子得个数;
常数A=1、5-2;B=29。 此类表面活性剂得临界胶束浓度可由上式计 算外,也可以由实验测得。 随着烷基链碳数得增加,cmc明显降低。
氧化胺得化学性质与两性表面活性剂 相似,既与阴离子表面活性剂相容,也 与阳离子表面活性剂、非离子表面活性 剂相容;
在中性和碱性溶液中显示非离子特 性,在酸性溶液中显示弱阳离子特性。
6、2 两性表面活性剂得性质
6、2、1 两性表面活性剂得等 电点
pH < 4 阳离子表面活性剂
pH = 4
pH > 4 阴离子表面活性剂
在非离子表面活性剂中影响不十分 明显,会使活性剂得溶解度略有降低, Krafft点略有提高。
在两性表面活性剂溶液中,加入电 解质使溶解度提高,Krafft点降低。
6、2、7 表面活性剂结构对钙皂分散力得影响
钙皂分散力 (lime soap disporsing rate , LSDR) 钙皂分散分散指数
1 具有等电点
2 可以和所有其他类型的表面活性剂复配
3 毒性低、对皮肤眼睛刺激性小
4 耐水硬性和耐高浓度电解质性
特性
5 对织物优异的柔软平滑性和抗静电性
6 具有良好的乳化性和分散性
7 好的润湿性和发泡性
8 有一定的杀菌性和抑霉性
9 良好的生物降解性
1、两性表面活性剂具有等电点 两性表面活性剂通常总含有酸性基团和碱
两性表面活性剂
阳离子表面活性剂的应用
阳离子表面活性剂的其他应用一、工业循环水用杀菌剂工业用水的水质中含有多种菌类和藻类微生物，这些微生物的滋长，给换热器等设备的正常使用带来很大威胁，它使设备效能大大下降，严重时甚至使设备堵塞；腐蚀穿孔。
在强调节省能源，节省水资源的今天，这一问题已引起人们的高度重视。
理想的工业水杀菌灭藻剂应具有广谱、高效、低毒、易生物降解，对水质要求低，投料方便以及对其他水处理剂无相互干扰等特点。
但是，常用的氯气，次氯酸盐等氧化性杀菌灭藻剂，以及氯酚，二硫氰甲烷等非氧化性杀菌灭藻剂都不能达到这些要求。
因而使它们的应用范围受到很大限制，有的已被淘汰。
近年来，在为数不多的工业水杀菌灭藻剂中，季铵盐却由于它的独特优点而得到越来越广泛的应用。
国内在20世纪70年代开展了对季铵盐在工业用水的杀菌灭藻方面的应用研究。
对包括季铵盐在内的47种化合物对控制炼油厂循环冷却水中菌藻危害的效果进行了研究。
以异养菌、铁细菌和硫酸盐还原菌为对象，测量杀菌率达99％以上所需各种化合物的最低浓度为准，筛选出十二烷基二甲馑苄基氯化铵(洁而灭及1227)、十六烷基三甲基溴化铵(1631)、十六烷基氯化吡啶和洗必泰等季铵盐为较理想的杀菌灭藻剂。
其中，洗必泰因价格昂贵，实际应用还有困难。
此外，季铵盐还在各种大型循环冷却水系统中用作冲击剥离剂。
这是因为它除了可以像一般杀菌灭藻剂那样杀灭表层的菌藻外，还是一种表面活性剂，它还可以渗透到菌垢层的内部，将吸附在设备器壁上的菌藻杀死，使之在水流冲刷下从壁上脱落下来。
这一特性是其他杀菌灭藻剂所不及的，生产中菌藻形成的污垢覆盖在热交换器管壁上，是引起热交换效率下降，乃至管道堵塞，腐蚀穿孔的主要因素。
工业节能上具有很大意义。
季铵盐作冲击剥离荆，其用量为一般动态用量的2～10倍。
不同工作者对五种非氧化性杀菌灭藻剂对比评定的数据略有上下，一般都显示出洁而灭的效果最好，其次是l227、Nalc07326、1231又次于前四种。
表面活性剂的应用
Author：Tong Lv Yue Author：Tianyou
3．烷基磺酸钠(As) ．烷基磺酸钠
烷基磺酸钠(ALkyl Sulfonate)．国外称Mersolate(I．G)，国内称601洗涤 剂，其化学通式为R—SO3Na(R：C14—C18)．工业合成反应为：
AS以直链为佳，碳链15-16最适宜，它在硬水中有良好的润湿、乳化 、分散、起泡和去污力，易被生物降解，价廉，但去污和携污力较肥 皂差。印染中常作棉布煮练助剂和印染后清洗剂。
ROH
+
CH2CH2 NaOH O
ROCH2CH2OH
NaOH ROCH2CH2OH + n CH2CH2 O RO(CH2CH2O)nH
分子中环氧乙烷数达10—15、疏水基碳12—18时，具有良好的去污力， 其浊点随n增加而提高，随疏水基中碳原子增加而降低。 这类表面活性剂具有良好的增溶、乳化和去污能力，印染工业中主要 用于毛织物和腈纶织物的浴洗和前处理.
Author：Tong Lv Yue Author：Tianyou
五、助洗剂
在洗涤剂商品中，除作为洗涤用的主要成分表面活性剂外 ，还有各种添加剂以提高洗涤效果，改善使用性能，提高 商品价值。这些添加剂称之为助洗剂。 助洗剂分为无机助剂和有机助剂。一般洗涤剂中含表面 活性剂约10%—30％，助洗剂约30%—80％。由于助洗剂 作用不一，因而采用的助洗剂品种也有较大差异。 从实际情况看，助洗剂的主要作用有:增强表面活性作用 ，防止污垢沉积；硬水软化作用；缓冲作用；改善袍沫性 能；增加溶解度；提高粘度；改善刺激性，柔软、抗静电 、增白、抑菌、杀菌等；增加透明度，改善外观等。
Author：Tong Lv Yue Author：Tianyou
表面活性剂生物降解性研究
表面活性剂生物降解性研究表面活性剂的大量使用导致污染水域逐年扩大，致使生态环境恶化、沿海生物资源衰竭、生物多样性锐减，并引发了多种环境灾害，甚至对人体健康带来危害。
因此加强表面活性剂降解的研究，有效地控制生态环境的进一步恶化，已成为科技工作者的一项重要课题。
表面活性剂降解的技术近几年也有了较大发展，其中生物降解是目前使用最普遍的一种降解方法。
生物降解是利用微生物分解有机碳化物，有机碳化物在微生物作用下转化为细胞物质，作为能源而被利用，进一步分解成为CO2和HO的一种现象。
表面活性剂的降解是指表面活性剂在环境因素（微生2物）作用下结构发生变化而被破坏，从对环境有害的表面活性剂分子逐步转化成对环境无害的小分子如（CO2、H2O、NH3等）的过程。
完整的生物降解需要经历以下过程：（1）初级生物降解：包括吸附和裂解两个过程，在这一阶段表面活性剂母体结构消失，特性发生变化；（2）环境允许的生物降解：达到环境可以接受程度的生物降解，降解得到的产物不再导致环境污染；（3）最终生物降解：表面活性剂完全转化为CO2、H2O和NH3等无机物和其它代谢物。
1、表面活性剂生物降解性的指标表面活性剂的降解性主要是通过考察以下两种指标。
（1）生物降解度表面活性剂的生物降解度通常是指在给定的曝露条件和定量分析方法下表面活性剂降解的百分数。
（2）降解时间和半衰期在衰减实验中，经过一定的曝露时间后，表面活性剂的生物降解度接近一个常数。
通过以表面活性剂降解度达到水平状态的值和达到水平状态的时间这两个数据表示表面活性剂的生物降解性能。
生物降解达到水平状态值时所需时间愈短，则生物降解性愈好。
此外，可以用半衰期来表示生物降解速率。
半衰期为表面活性剂浓度下降到初始浓度的一半时所需的生物降解时间。
半衰期愈短，生物降解速率愈高。
2、影响表面活性剂生物降解的因素影响表面活性剂降解的因素很多，主要分为如下几方面：（1）微生物种源影响生物降解试验很重要的一个因素是所采用的微生物的情况，微生物是否经过污染物驯化在很大程度上影响微生物对有机化合物的生物降解，如对于酚而言，以驯化的污泥降解苯酚的能力是未经驯化污泥的50倍。
第9章 表面活性剂的复配
一般情况下，当两种表面活性剂 产生复配效应时，其混合体系的临界 胶束浓度并不等于二者临界胶束浓度 的平均值，而是小于其中任何一种表 面活性剂单独使用的临界胶束浓度。 造成这种情况的原因就是表面活性剂 分子间的相互作用。
复配使用的两种表面活性剂，会在表面上 形成混合单分子吸附层，在溶液内部形成 混合胶束。无论是混合单分子吸附层还是 混合胶束，两种表面活性剂分子间均存在 相互作用。其相互作用的形式和大小可用
3.产品中夹带副产物。有些反应得不到单一 的表面活性剂，如聚氧乙烯的聚合反应得 到一系列聚合度不同的产品。
4.人为地进行混合。利用各种表面活性剂之 间的配伍性或相溶性，通过几种表面活性 剂的混合，可是商品配方或制剂的效果更 好，达到改善表面活性剂性能的目的，此 即表面活性剂的复配。
协同效应：表面活性剂复配的目的是达到 加和增效作用，即协同效应。即把不同 类型的表面活性剂人为地进行混合，得 到的混合物性能比原来单一组分的性能 更加优良，也就是通常所说的“1+1〉2” 的效果。
基于同样的原因，两性表面活性剂本 身碱性较低，获得质子的能力差，则 与阴离子型表面活性剂的相互作用也 较低。
4.添加无机电解质的影响
无机电解质的天加，会使离子型表面活性 剂与聚氧乙烯型非离子表面活性剂混合 体系中分子间相互作用力降低，这说明 此两类表面活性剂分子间存在着静电力 的作用。
5.温度的影响
12-混合体系
表面活性剂分子间的相互作用参数 β值和两种表面活性剂混合的自由能有关， β值为负值表示两种分子相互吸引；β值 为正值时，表示两种分子相互排斥；β值 接近0时，表明两种分子间几乎没有相互 作用，近乎于理想混合。
许多学者通过大量实验和计算发现β 值一般在-2（弱排斥）到-40（强吸引） 之间。
表面活性剂复配
表面活性剂的复配（药剂学）2011-01-04 16:40 【大中小】【我要纠错】表面活性剂相互间或与其他化合物的配合使用称为复配，在表面活性剂的增溶应用中，如果能够选择适宜的配伍，可以大大增加增溶能力，减少表面活性剂用量。
1.与中性无机盐：在离子表面活性剂溶液中加入可溶性的中性无机盐，增加医`学教育网搜集整理了烃类增溶质的增溶量。
相反对极性物质的增溶量降低。
2.与有机添加剂的配伍：一般以碳医`学教育网搜集整理原子在12以下的脂肪醇有较好效果。
一些多元醇如果糖、木糖、山梨醇等也有类似效果。
与之相反，一些短链醇不仅不能与表面活性剂形成混合胶束，还可能破坏胶束的形成，如C1～C6的醇等。
极性有机物如尿素、N-甲基乙酰胺、乙二醇等均升高表面活性剂的临界胶束浓度。
3.与水溶性高分子的配伍：明胶、聚乙烯醇、聚乙二醇及聚维酮等水溶性高分子对表面活性剂分子有吸附作用，减少溶液中游离表面活性剂分子数量，临界胶束浓度因此升高。
表面活性剂的复配作者: chx|发布: 2011-7-21 (15:37)|阅读: 3961|静态地址一、协同效应：表面活性剂复配的目的是达到加和增效作用，即协同效应。
即把不同类型的表面活性剂人为地进行混合，得到的混合物性能比原来单一组分的性能更加优良，也就是通常所说的“1+1〉2”的效果。
例如：十二烷基硫酸钠中混有少量的十二醇、十二酰醇胺等物质，可改善其在洗涤剂配方中的起泡、洗涤、降低表面张力、乳化等性能。
表面活性剂的复配可以产生加和效应，已经应用到了实际的生产中，但其基础理论方面的研究仍只是近几年的事，其结果可以为预测表面活性剂的加和增效行为提供指导，以便得到最佳复配效果。
但其研究仍处于初级阶段，主要集中在双组分复配体系。
在复配体系中，不同类型和结构的表面活性剂分子间的相互作用，决定了整个体系的性能和复配效果，因此掌握表面活性剂分子间相互作用是研究表面活性剂复配的基础。
二、表面活性剂分子间的相互作用参数表面活性剂的两个最基本性质是表面活性剂的表面吸附及胶束的形成。
阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的相互作用（Ⅰ）——表面活性
阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的相互作用（Ⅰ）——表面活性第36卷第3期2OO6年6月日用化学工业ChinaSurfactantDeter~ent&CosmeticsV oI.36No.3June20o6阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的相互作用(I)表面活性杜志平,王万绪(中国日用化学工业研究院,山西太原030001)摘要:通过临界胶束浓度(cmc),最低表面张力(y一),表面吸附(I1),表面膜强度和表面润湿等,介绍了阴/N离子表面活性剂混合溶液的表面活性.阴/阳离子表面活性剂混合溶液,消除了同电荷之间的斥力,形成了正,负电荷间的引力,十分有利于两种表面活性剂离子间的缔合,同时还增加了疏水性.因此,在适宜条件下,可以使胶团更容易形成,表面(或界面)上吸附量增加,使得复配溶液具有很低的表面和界面张力,提高表面活性.不仅等摩尔比的混合溶液的cmc和y一显着下降,非等摩尔t 昆合也使cmc减小,y一降低.等摩尔混合溶液表面吸附层分子摩尔比近于l:1,其他不同比例时,表(界)面层摩尔比在大多数情形中仍接近1:1.吸咐层呈等比组成时达到最大电性吸引,表(界)面吸附量趋于饱和.与此同时,由于吸附层中分子间静电吸引力的较强相互作用,还使得表面膜机械强度增加,并表现出良好的润湿性能.关键词:阴离子表面活性剂;阳离子表面活性剂;表面活性;表面吸附;表面膜;润湿性中图分类号:TQ432.1文献标识码:A文章编号:1001—1803(2006)03—0187—04 表面活性剂是一类易吸附于界面,从而明显改变界面的物理性质的两亲化合物,在其分子结构中同时含有极性和非极性基团,即头基和尾基.表面活性剂的分类方法很多,一般根据极性基团的类型划分为,阴离子,阳离子,两性离子和非离子四大类.阴离子表面活性剂含有带负电荷的极性头基,如羧酸基(一COO一),硫酸基(一0s0)和磺酸基(一S03-)等;而阳离子表面活性剂则含有带正电荷的头基,如三甲基铵(一N(CH3)3),三乙基锛(一P(C2))等.表面活性剂性能的优劣既取决于其分子结构的特点,即极性基团和非极性基团的组成,又受物理化学环境及分子间相互作用的影响.改进表面活性剂的应用性能的途径一般有两种:一种是根据结构与性能的关系设计合成新型表面活性剂,另一种是通过多种表面活性剂的复配得到具有优越应用性能的产品.开发表面活性剂新品种虽然有意义,但通过分子结构的调整去达到特定的综合性能,往往难度大,且实际应用前的毒性安全性试验又十分费事,费力而昂贵.相比之下通过研究表面活性剂问的相互作用,利用其在一定条件下的协同效应使之达到特定的综合性能往往比前者迅速,经济,有效.因此,几十年来该领域内的研究工作一直十分活跃,已经建立起比较系统的理论体系和实验手段l1J.对于离子电性相反的阴,阳离子表面活性剂混合体系,虽然低浓度时表现出极高的表面活性,但是浓度提高时,极容易形成大的相对分子质量,不易电离,由疏水阴离子与疏水阳离子构成的盐沉淀,失去表面活性_2J.因此,长期以来,涉及此领域的研究不多.随着科学研究的进一步深入,人们发现在适当的条件下,阴/阳离子表面活性剂复配可以不发生沉淀,而且由于强烈的相互作用,可以有明显的协同作用,使表面活性得到极大提高l3.4J,下面进行简单介绍.1临界胶束浓度和最低表面张力疏水基相同,亲水基分别为有机基团(即其中有疏水部分)作为反离子及无机离子作为反离子表面活性剂的对比研究表明,前者的l临界胶束浓度(c啪)小,最低表面张力(ytoo)也低,即表面活性高.对十二烷基烷基硫酸铵表面活性剂同系物表面活性的研究,发现cmc值随季铵离子中烷基链长增加而下降l5J(表1).类比这种表面活性剂的分子结构与阴/阳离子表面活性剂复配体系在水溶液中的缔合情况,可以设想在适宜条件下,后者有可能在溶液中不发生沉淀,并具有比单一表面活性剂更高的表面活性.收稿日期:2006—01—10;修回日期:20O6—02—24作者简介:杜志平(1960一),女(汉),山西人,教授级高工,英国I.KNN2lfl大学博士,联系电话:(0351)4084691,E—mail:**************.l87-嘲日用化学工业第36卷表1十二烷基烷基硫酸铵水溶液的cmc(25℃)[5]Tab.1cmcofalkylammoniumdodecylsulfates(25oC)表面活性剂cmc/mol?LI1[C2H5N(CH3)3]c12sO4一[QN(CH3)3]c12s04一[C6H13N(CH3)3]cnn~s04一[CsU17N(CH3)3]c12SO4一[C10H21N(CH3)3]c12H:sSO4一[C2H5NH3]CniluSO4一[C4H9NH3]C12H25S04[c6HI3NH3]C12H~SO4[H17NH3]C12一c8Hl7N(CH3)3Br/C8Hl7SO4Na等摩尔复配溶液的表面张力及界面张力测定结果表明:混合物的表面活性远较单一表面活性剂为高l6J,其水溶液的cmc约为7.5×l0～mo[/L,是纯C8H】7N(C)3Br的1/35,纯H17S04Na的1/20;空气/水表面的y约为23mN/m (纯C8H17N(CH3)3Br为41mN/m,纯C8H17so4Na为38mN/m).此1:1的混合物可使庚烷/水界面张力降至单一表面活性剂难以达到的0.2mN/m(纯c8H17N (C)3Br为14mN/m,纯C8H17S04Na为11raN/m)L6J. 表2列出一些阴/阳离子表面活性剂混合物和单一表面活性剂的cmc和y,可以看出,不仅等摩尔比的阴/阳离子表面活性剂混合物显示出高表面活性,非等摩尔配比时,阴/阳离子表面活性剂混合也使cmc减小,y一降低,表面活性提高l_5J.少量阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂混合(或少量阴离子表面活性剂混入阳离子表面活性剂),即可使溶液的表面活性明显提高lI.c8Hl7N(Ctt3)3Br/C8H17S04Na混合溶液的表面张力(y)与组成()间的关系曲线(图1),更能形象说明阴/阳离子表面活性剂在表面活性上的相互促进作用l6J.图1表明,少量C8H17SO4Na与c8H17N(CH3)3Br混合(或少量C8H17N(CH3)3Br混入c8H17S04Na),都可使溶液的表面张力迅速降低,在等摩尔比混合时表面张力达到最低值6.这种情况,不但存在于浓度较大时(图1中曲线3),而且在浓度较小时(图1中曲线1和曲线2)也存在.阴/阳离子表面活性剂混合物的增效作用,不仅表现在原来已具有相当大的表面活性的表面活性剂上(如c12以上),而且对于表面活性不大,不易生成胶团的两亲分子(如H1N(cH3)3Br,C8H17SO4Na)和特殊表面活性剂(如含氟表面活性剂)亦有此种特性_5].即使在单纯溶液中表面活性很低,不能形成胶团的短链"表面活性剂",阴/阳离子混合体系也有很高的表面活性,可以在较低浓度188?时即形成胶团【引.C6H13N(c)3Br和Hl3s04Na混合溶液的表面活性就相当高,ClTIC约为1.1×l0～moVL,比c8Hl7SO4Na的cmc还低,y.也比c8Hl7S04Na{l~[.由此可见,阴/阳离子表面活性剂之间强烈的作用,使混合表面活性剂的表面活性大为增加,具有普遍性.表2某些表面活性剂的唧和),一值(25℃)【5JTab.2ticandncofsuffactantmixtures(25oC)注:1)1:1阴/阳离子表面活性剂复配体系的一按单一表面活性剂浓度计算,非等摩尔比复配体系的—c则按总浓度计算.混合溶液总质凰摩尔浓度(m)/rmJ?kg一[6J:l5×l0一21×l032×l0图1H17N(CH3)3Br/CsHl7so4Na混合溶液的y与的关系曲线(25℃)Fig.1Surfacetension(),)ofC8HI7N(CH3)3Br/C~Ht7SO4Na mixtureslt8afunctionofmoleratio()阴/阳离子表面活性剂复配后的沉淀现象是由于强静电作用使两者相结合,形成不溶于水的相对分子质量较大的结合体而造成的,如果能够控制疏水链的长度,用短链表面活性剂或增加亲水基团(乙氧基化),则有可能在溶液中不出现沉淀现象,并使表面活性较单一组分有大幅度提高,达到增效作用.表3为辛基酚聚氧乙烯硫酸钠(c8H】7c6}{4(I)C2H4)9.6OSO3Na)与十二烷基三甲基溴化铵(C12Hz~N(CH3)3Br)以不同摩尔比333333333一一一一一一一一一OOOOOOOOO×××××××××∞勰∞∞g{勰42OO521O箜杜志平等:阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的相互作用(I)——表面活性复配后的cmc和),一,说明在一种组分中加入很少的另一种组分,即产生很强的相互作用,使混合体系具有高表面活性l8J.由于较大聚氧乙烯基团的引入,在各种配比和浓度(如超过2X10I3mol/L)下,混合溶液都能呈透明均相状态.表3c8H17c6H4(OQIt4)9.6OS03Na与c12H25N(CH3)3Br混台体系的cme和)/eme[8]Tab.3cmcandy—ofQHI7C6H4(0C2H4)9.6OSOzNaandCl2HuN(CH3)sBrmixtures2表面吸附(r)由于阴,阳离子表面活性剂间存在异性离子问强烈的静电吸引作用,复配后会使表面吸附量明显增加,导致高表面活性【.在吸咐层呈等比组成时达到最大电性吸引,表面吸附层分子排列更紧密,吸附量增加达到最大值』.在c8H17N(cHa)3Br/C8H17so4Na等摩尔复配时,饱和吸附量可达5.6X100mol/cm2,相应的每个吸附分子平均所占面积约为0.3砌2,比单一表面活性剂溶液表面吸附层的最小分子面积(均大于0.4nrn2)小得多J.表4列出了C8H】7N(C)3Br/c8H17S04Na混合溶液在空气/水表面和正庚烷/水界面的吸附情况_6J.在所研究浓度下,等摩尔混合溶液的表(界)面吸附层中,c8Hl7N(cH3)3和c8Hl7So4一的摩尔比近于1:1;对于其他不同比例的混合溶液,表(界)面层中C8H】7N(CH3)3和C8H17So4一的摩尔比在大多数情形中仍接近1:l,不过在C(c8Hl7N(CH3)3Br)比例较小时也会出现r(c8H】7N(cH3)3)<PT的情况,因为在溶液浓度相当小时,离子问相互作用的影响减弱J.以上结果说明正,负离子的强烈电性相互作用对表,界面吸附的影响.表面吸附量增加形成排列紧密的碳氢链层,使得原来强极性,表面能较高的水表面,改变为非极性,低表面能的"油"表面,因而在很大程度上改变了表面性质,使之更接近于碳氢化合物表面.等摩尔cH1(cH3)3Br/C8H17S04Na混合溶液的最低表面张力(约23mN/m)与正辛烷的表面张力(约22mN/m)相近,以及溶液/庚烷的界面张力极低(<1mN/m)的现象,就是很好的例子.表4不同比例C8Hl7N(C}王3)3Br/QH17SO4Na混台溶液中表面活性离子的吸附量[6]Tab.4r(C8H17N(CH3)3)andrTofC8H17SO4NdC8H17N(CH3)3Brmixtures'Na):c(b"/,TX.10l,oCn(BH17N(CH3)3BI)/'L～,mdⅢ'an2/lll0I'咖一空气/100:13.00×10_..2.35.4水表面10:14.00×10一2.55.21:14.00×10—2.65.41:102.00×1022.65.4正庚烷/20:12.00×101.83.7水界面10:14.00×10～2.14.25:14.00×10—32.04.21:Q::兰:Q阴/阳离子表面活性剂混合溶液,不但消除了同电荷之问的斥力,而且形成了正,负电荷问的引力,十分有利于两种表面活性剂离子问的缔合,同时也就增加了疏水性.因此,在表面(或界面)上的吸附增加,也使胶团更容易形成,提高表面活性.3表面膜强度阴/阳离子表面活性剂混合体系表面吸附量的增加,使复配溶液具有很低的表面和界面张力.同时,由于吸附层中分子间静电吸引力的较强相互作用,表面膜机械强度增加.表5给出浓度为7.5X10I3mol/L 时气泡和液滴的"寿命"l6],在此浓度时,等摩尔复配溶液的气泡寿命比单一表面活性剂大得多;正庚烷液滴在"油"/水界面上的情况也相似.由于泡沫(或液滴)表(界)面吸附层中分子排列紧密以及分子之间较强的相互作用,使得表(界)面粘度增大,表面膜机械强度增加,使之受外力作用时不易破裂,泡沫(或液滴)内气(液)体流失速度变慢,透过性降低,延长了寿命.表5气泡在空气/水表面及正庚烷液滴在正庚烷/水界面的寿命l(25oC)[]I曲.5Lifetimeofairbubbleatair/watersurfaceandlifetime ofheptanedropatheptanefwaterinterface注:1)单泡法测溶液液面下形成气泡(液滴)后直至因守气(液体)透过液膜而消失的时间,以s为单位(在此浓度气泡或液滴不破裂).l89?斓4表面润湿日用化学工业第36卷与阴/阳离子表面活性剂混合溶液表现出的高表面活性相对应,混合溶液表现出良好的润湿性能.图2为C8Hl7N(CH3)3Br/Hl7s04Na混合溶液在石蜡表面上的润湿情况(图中c为体系总浓度,原文为lgc(CaH17N(CH3)3Br),可能有误,因为(C8H17N(cH3)3Br):(C8H17SO4Na)=0:1的曲线不可能在lgc(CsHl7N(c)3Br)下做出).在同一浓度(1×10I2mol/L)时,单一表面活性剂溶液在石蜡上的润湿角()约为100.,接近纯水在石蜡上的润湿角;而阴/阳离子表面活性剂混合溶液则显着不同,等摩尔混合溶液(1:1)润湿角可以降到l6.,在石蜡上近于铺展;在一种离子表面活性剂中只要加入少量电荷相反的另一种离子表面活性剂(1:10),润湿能力即有很大提高L2j2.对于其它比例(如l:50)的混合溶液,也有类似的情况.一3.5—3—2.5—2—1.5—1一O.50IgTn(c8Hl7N(CH3)3Br):n(c8Hl7SO4Na)[63:10:121:1031:1图2c8Hl7N(cHa)3Br/C8Hl7SO4Na混合溶液在石蜡表面的润湿角Fig.2ContactanglesofmixedC8Hl7N(Clt3)3Br/QH17SO4Na solutionatap日nsurfaceasafunctionoflgCT5小结阴/阳离子表面活性剂混合体系,由于其分子间极性基团的强静电吸引作用,表现出的临界胶束浓度(cmc)和表(界)面张力大大低于单一组分,使得表面吸附量(r)明显增大,润湿性能显着提高等.参考文献[1]HOLLANDPM,RUBINGHDN.Mixedsurfactantsystems[M]. Washington:AnOverview,InMixedSurfactantSystems,HollandPM, Rubin#DN(eds),AmericanChemicalSociety,1992:2—30.[2]赵国玺,朱耻瑶.正一负离子表面活性剂研究的新进展[c]//中国日用化学工业研究院信息中心.92国际表面活性剂,洗涤剂研讨会论文集.太原:中国日用化学工业信息中心.1992:4o5—412.[3]AMANTEJC,SCAMEHORNJF,HARWELLJHH.Precipifionof mixturesofanionicandcationicsurfactants[J].JColloidInterfaceSci, 1991.144(1):243—253.[4]STELLNERK,AMANTEJC,SCAMEHORNJF,eta1.Precipitionphenomenainmixturesofanionicandcationicsurfactantsinaqueoussolutions[J].JColloidInterfaceSci,1988,123(1):186—200.[5]赵国玺,朱砖瑶.表面活性剂作用原理[M].北京:中国轻工业出版社.2003.[6]赵国玺,程玉珍,欧进国.等.正离子表面活性剂与负离子表面活性剂在水溶液中的相互作用[J].化学,1980,38(5):409—420.[7]李学刚,宋丽.阴,阳离子混合表面活性剂的表面活性[J].日用化学工业,1997(3):12—15.[8]李学刚,张光先.阴阳离子表面活性剂混合体系的表面活性[J].西南农业大学,1995,17(4):286—290.[9]SHINODAK.Colloidsurfactants[M].NewY ork:AcadPress,1963.[10]HARMEDHS.Thephysicalchemistryofelectrolyticsolutions[M].2nded.NewY ork:ACSMonographSet,Reinhold,1950.InteractionsbetweenaIli0Ilicsurfactantsandcationicsurfactants(I)——SurflaceactivityDUZhi—ping.WANGWan—xu (ChinaResearchInstituteofDailyChemicalIndustry,Taiyuan030001,China) Abstract:Thesurfaceactivityofmixedanionicsurfactantsandcationicsurfactantshasbeenr eviewedbycriticalmicelleconcentrationcmc),surfacetensionatcmc(),cm),surfaceadsorption,strengthofsurfaceme mbrane(1ifetimeofairbubblesandheptanedroplets),andwettingpower(contactangleatparaffinsurface)andsoon.Duetost rongelectrostaticattraction betweenthemoleculesofanionicandcationicsurfactants.山eaggregationsofmixedsolutionshouldbemucheasier山an山isofsingle—ionicsurfactantsolution.AttheSalTletimehydropobicityisenhanced.Thus,undersuitablec onditions,theformation ofmicellesbecomesmucheasierandthemixturesblendmayhavehighersurfaceactivity.Thevaluesofcmcandomofmixedsystemswel'~obviouslylowerthantheseofsinglesystemsnotonlvat1:1moleratiobutalsoat othermoleratios.Themole ratioofthemoleculesatsurfaceadsorptionlayerisnearlyl:1whetherthemoleratioofbulksolu tionatl:lornot.Therefore.thesurfaceviscosity,thestrengthofthesurfacemembranesandthewettingpowerabilitywel' ~improvedbymixinganionicsurfactantsandcationicsurfactants.Keywords:anionicsurfactant;cationicsurfactant;surfaceactivity;surfaceadsorption;surfa cemembrane;wettability。
表面活性剂和助剂的配伍
表面活性剂和助剂的配伍表面活性剂的清洗能力和它本身的结构(亲水基的类型及疏水基的结构等)有着密切的联系，不同类型的表面活性剂，它们的洗涤能力也不同。
因此在配制清洗剂时需选择合适类型的表面活性剂。
但在相当多的情况下，即使已经挑选出性能最好的表面活性剂品种，仍不能达到预期的目标，或者性能虽然可以满足要求，但从经济角度来看又不可行。
此时即应考虑使用混合表面活性剂。
在实际应用中，洗涤剂是由多种成分复配而成的，通过复配可以提高表面活性剂的活性，同时还引入一些附加的其他洗涤力，互相协同，达到提高去污力，改善使用性能和降低成本的目的。
因此研究和开发表面活性剂和助剂的复配技术非常重要，它所带来的经济效益和社会效益往往比研制新结构的表面活性剂更直接、更显著。
研究和开发洗涤剂配方要根据洗涤对象(污垢)的性质、洗涤要求、洗涤条件、经济性及环境保护等方面的因素来决定。
另一方面，配方不仅是指配方组分的组成比例，而且还包括配制工艺。
洗涤剂是一个相当复杂的混合体系。
在体系中存在着表面活性剂之间、洗涤助剂和表面活性剂之间、洗涤助剂之间的物理化学作用。
因此这些组分之间是否具有良好的配伍性及协同性都是需要考虑的。
如果能了解和掌握它们直接的复配规律来寻求适用高效的配方是最好不过了。
但是这个混合体系少则几个组分，多则十几个组分，相互影响十分复杂，我们只能在掌握表面活性剂及洗涤助剂的性能、作用及其复配规律等物化知识的配方技术的基础上，大体估计这些组分在复配体系中的行为，作为配方的指导。
1表面活性剂之间的复配目前在大多数实用洗涤剂的配方中，都是采用多种表面活性剂的复合活性物来达到提高性能和降低成本的目的。
不同种类的表面活性剂复配后，常可达到比混合物中任一组分都好的性能，此时我们称之发生了增效作用(或协同作用)；但若搭配不当(如品种或混合比例选择不合理)也会出现性能变劣的情况。
对于混合表面活性剂的增效作用，近年来的研究工作非常活跃，在理论与应用两个方面均是如此，并且取得了长足的进步，已初步掌握了混合表面活性剂体系的一些规律。
表面活性剂复配原理分析
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cmc与所加盐的浓度有下列关系：
lgcmc＝A2-k0lgC/i
(5-43)
式中，A2－常数；
K0－与胶团反离子结合度有关的常数； C/i－表面活性剂反离子的浓度。
RCOOK：1.C9H19CCOK
1C12H25O(C2H4O)6H－C8H17O(C2H4O)6H
2 C10H21COOK
2 C12H25O(C2H4O)6H－C12H25O(C2H4O)12H
3 C11H23COOK
4 C13H27COOK
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5.2无机电解质
• 协同作用：无机电解质使溶液的表面活性 提高。
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研究表明：阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂的 相互作用明显强于阳离子表面活性剂与非离子表面 活性剂。
非离子表面活性剂(如聚氧乙烯链中的氧原子)通 过氢键与H2O及H3O+结合，从而使这种非离子 表面活性剂分子带有一些正电性。
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5.5阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂混合物
5.5.1表面活性 阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂相互作用 可形成一种复合物，其临界胶束浓度远小于各自 离子表面活性剂的临界胶束浓度，阴离子-阳离子 复配具有很高的表面活性。 阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂形成的复 合物，其组成是1：1等物质的量的。
表面活性剂溶液
气泡寿命/s 液滴寿命/s
C8H17SO4Na溶液 C8H17(CH3)3Br溶液 两者1：1复合物溶液
19Leabharlann 111812
阴离子表面活性剂测定方法的综述与研究进展
阴离子表面活性剂测定方法的综述与研究进展摘要：随着表面活性剂在工业和日常生活中的广泛应用，大量含有表面活性剂（尤其是阴离子表面活性剂）的生产废水和生活废水未经处理直接排放，对水体造成严重污染。
本文对国内外近年来对环境水样中阴离子表面活性剂的测定方法进行综述，了解研究进展。
关键词：阴离子表面活性剂；测定方法；综述Abstract：With the wide application of surfactants in industry and daily life，the untreated wastewater from industry and daily life，containing a large number of surfactants especially an-ionic surfactants，will cause serious water pollution if discharged directly.In this article the latest progresses of determination methods inAn-ionic surfactant were reviewed.Keywords：An-ionic surfactant；determination；review表面活性剂（surfactant），是指加入少量能使其溶液体系的界面状态发生明显变化的物质。
具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列。
表面活性剂的分子结构具有两亲性：一端为亲水基团，另一端为疏水基团。
表面活性剂分为离子型表面活性剂（包括阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂）、非离子型表面活性剂、两性表面活性剂、复配表面活性剂、其他表面活性剂等。
阴离子表面活性剂（An-ionic surfactant）是表面活性剂的一类。
在水中解离后，生成亲水性阴离子。
阴离子表面活性剂分为羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐和磷酸酯盐四大类[1]，具有较好的去污、发泡、分散、乳化、润湿等特性。
阴阳离子对表面活性剂的功能
阴阳离子对表面活性剂的功能阴阳离子对表面活性剂的功能科学家在表面活性剂的个性优化和功能重组的实验中，发现阴阳离子对表面活性剂的结合体具有功能充分的特点，在帮助解决日化洗涤、纺织、皮革、油田、电子化学品、基因工程、生态养殖、医疗卫生、涂料、军事工业、建材行业的技术难题中有着特殊作用。
阴阳离子表面活性剂同体系使用，根据配对组合的不同，分别呈现出优异的乳化、杀菌、润滑、抗静电、渗透、耐碱、润湿、分散、柔软、增溶特性，在安全性和体系相容性，尤其在不含水的体系中功能卓越。
这一新型表面活性剂的应用正在赋予各类商品及工业品新的生命力，已被越来越多的行业重视，其功能潜力也将随着实际应用的发展得到进一步开发。
下面仅以一些典型特性说明阴阳离子对表面活性剂的功能。
柔软性高碳阳离子表面活性剂一直作为性能良好的柔软剂，但由于其溶解性低，只能配制低浓度产品，而且存在较严重的泛黄和变色问题。
将阴离子表面活性剂加入其中，则可以非常容易地配制高浓度产品，与此同时还可减少一半阳离子表面活性剂用量，而组合体的抗静电性能却可大大增强。
浅色织物的柔软化一直是个难点，用合适的阴离子与阳离子表面活性剂复配即可得到柔软性能良好的不泛黄柔软剂。
将阴离子表面活性剂与阳离子胺基硅复合也能完美解决泛黄的问题。
由于阴离子表面活性剂配入阳离子表面活性剂能产生许多新的功能，为染整行业提供了更多的处理手段和潜在的发展空间，同时还可使柔软处理成本大幅度降低。
杀菌性阴阳离子对表面活性剂被确认为具有杀菌性已长达４０年之久。
科学家们在大量实验的基础上，发现有多个亲水基团的阴离子表面活性剂或短链烷基阴离子与双癸基季铵盐及各类阳离子复合使用，其杀菌性不仅不会减小，还会提高，并由此而产生一系列新优点：抑菌时间延长２倍，毒性下降到原来的１／６０--１／１５，与各种配方系统相容，抗硬水、抗有机物的能力大大加强，约为阳离子表面活性剂的３--６倍。
洗涤增效性在阴离子、非离子表面活性剂体系中加入一定量的阳离子表面活性剂，能显著提高去污效果。
阴阳离子表面活性剂复配自发形成囊泡的研究
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第４ ５卷
第 ４期
吉 林 大 学 学 报 （理 学 版 ）
Ｊ Ｕ Ｎ ＬＯ ＩＩ Ｎ Ｖ Ｒ ＩＹ （ ＣＥ Ｃ ＤＴＯ Ｏ Ｒ Ａ ＦＪ Ｎ Ｕ Ｉ Ｅ ＳＴ Ｓ Ｉ Ｎ ＥＥ ＩＩ Ｎ） Ｌ
Ｖｏ ． ５ Ｎｏ ４ １４ ．
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酸钠 、十 二烷基磺 酸钠 及 十 二烷基硫 酸钠 复 配 ， ３种体 系 的水 溶 液在 适 当条 件 下 均 可 自发 形 成 囊泡．结 果表 明，虽 然 ３种 阴离子表 面活 性 剂 的分 子 结 构相 似 ，但在 与 同 一种 阳离子 表 面 活 性剂复 配形 成囊 泡 时 的复 配 比例及囊 泡 的稳定 性 却有 很 大 区别 ．考 察 了３种体 系囊泡 自发 形 成 时 的复 配 比例 ， 探讨 了囊 泡 的形 成机 理及 其 时 间稳定 性 ，利用 负染 Ｔ Ｍ 技术 观察 了囊 并 Ｅ
阳离子表面活性剂在工业清洗中的应用
阳离子表面活性剂在工业清洗中的应用在工业清洗中，复配适当（结构、数量）的阳离子表面活性剂，会对清洗油明显增效。
在结构上一般会选疏水链活性不强的阳离子表面活性剂，这是因为阳离子疏水链表面活性越高，越容易吸附在固体表面，使得表面疏水、亲油，易吸附油污，造成污垢再沉积。
同时会和清洗剂体系中的阴离子表面活性剂或油污中的脂肪酸皂等阴离子型物质形成不溶物，沉积在固体表面，形成更难去除的垢。
对阳离子表面活性剂疏水链改性，使得其疏水性降低，大大增强了其复配、去污性能。
阳离子表面活性剂的增溶性能仅次于非离子表面活性剂，高于两性、阴离子表面活性剂，界面吸附性能强，但由于易吸附于带负电的固体表面，使得固体表面疏水，不能润湿而使得在清洗上应用受限，长期以来在清洗领域被忽视。
在阴离子表面活性剂体系中，加入少量阳离子表面活性剂，使得表面吸附层分子间的静电斥力减弱，吸附层排列更紧密，体系的表面活性会显著增强，去污性能有所提升。
在非离子表面活性剂体系中，加入阳离子，增强了体系在固体表面的吸附性，去污速度明显提升。
但由于结构所限，常规阳离子表面活性剂的复配性能不佳。
通过对其疏水链改性，使疏水链的活性降低，可以使其既能保持阳离子在固体表面的吸附优势，又对体系的润湿性能影响不大，大大提升了其与阴离子、非离子表面活性剂的复配性能及其去污性能。
为清洗体系提供了更加高效的选择。
因此，设计开发不同疏水链结构的阳离子表面活性剂及其在工业清洗剂中的灵活应用将成为表面活性剂、工业清洗行业今后研究和开发的重点之一，前景非常广阔。
在设计开发及应用中有以下几点要素：（1）在表面活性剂的结构上，注意亲水基和疏水基的平衡，以保证表面活性。
（2）开发和应用双子季铵盐表面活性剂，要把乙氧基化、糖基等结构的表面活性剂良好的去污性和季铵盐表面活性剂的高吸附性以及双子表面活性剂的高效性完美结合。
（3）特殊结构的阳离子表面活性剂的应用，可以提升清洗剂的去油效率（除油快）及容量（使用寿命长），也可以实现油污剥离（即油污从表面分离后，悬浮于清洗液中，静置后快速油水分离）。
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阴-阳离子表面活性剂复配研究与应用摘要:综合介绍了阴-阳离子表面活性剂复配体系在各种物化性能的增效效应,例如降低表面张力的效能、表面张力的效率、降低临界胶束浓度的能力、改善表面吸附的能力,以及这些增效效应在去污、增溶、泡沫、润湿、乳化等方面的应用。
讨论了提高阴-阳离子表面活性剂之间的可配伍性之对策,诸如采用非等摩尔比复配、在离子型表面活性剂中引入聚氧乙烯链及加入非离子或两性表面活性剂进行调节等手段以优化配方性能和提高综合经济效益。
总结了阴—阳离子表面活性剂复配体系用于洗涤用品的可行性配方技术,即采取无机助剂、水溶性有机高聚物或非离子表面活性剂包裹阳离子表面活性剂的措施。
关键词:阴离子表面活性剂;阳离子表面活性剂;复配体系;增效效应;研究;应用目前,表面活性剂复配体系的研究与应用已形成热点,如表面活性剂与无机物、高聚物或表面活性剂之间复配等,其目的是提高含表面活性剂配方的性能,优化使用并提高经济效益。
长期以来,在表面活性剂复配应用过程中把阳离子型表面活性剂与阴离子型表面活性剂的复配视为禁忌,一般认为两者在水溶液中相互作用会产生沉淀或絮状络合物,从而产生负效应甚至使表面活性剂失去表面活性。
研究发现,在一定条件下阴-阳离子表面活性剂复配体系具有很高的表面活性,显示出极大的增效作用,这样的复配体系已成功地用于实际。
由于阴-阳离子表面活性剂复配在一起相互之间必然产生强烈的电性作用,因而使表面活性大大提高。
有人认为阳离子型表面活性剂与阴离子型表面活性剂混合之后形成了“新的络合物”,并会表现出优异的表面活性和各方面的增效效应。
1阴-阳离子表面活性剂复配的增效效应1.1降低表面张力的效能复配溶液所能达到的最低表面张力,即在ｃｍｃ时的表面张力γｃｍｃ比单一组分的最低表面张力低。
阳离子表面活性剂Ｃ8Ｈ17Ｎ(ＣＨ3)3Ｂｒ(以下用Ｃ8Ｎ表示)与阴离子表面活性剂Ｃ8Ｈ17ＳＯ4Ｎａ(以下用Ｃ8Ｓ表示)等摩尔复配体系的γｃｍｃ比两纯组分各自的γｃｍｃ低得多,尤其在正庚烷/水溶液界面的界面张力的降低表现更为突出,等摩尔复配体系的界面张力可以低至0.2ｍＮ/ｍ,而两种纯表面活性剂溶液相应的界面张力则高得多(分别为14ｍＮ/ｍ和11ｍＮ/ｍ)。
事实上,在单组分的碳氢链表面活性剂中尚未见报道能达到如此低的表面张力和界面张力。
1.2降低表面张力的效率达到指定的表面张力γ时,复配体系所需表面活性剂总浓度比单一表面活性剂溶液所需浓度低。
十二醇聚氧乙烯醚硫酸铵(ＡＥＳＡ)与阳离子表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵(ＤＴＡＢ)以9/1(ｍｏｌ)复配,当达到相同的表面张力38ｍＮ/ｍ时,体系的总浓度为5×10-6ｍｏｌ/Ｌ,远比单一组分ＡＥＳＡ(4×10-4ｍｏｌ/Ｌ及ＤＴＡＢ(1×10-2ｍｏｌ/Ｌ)的浓度低得多。
1.3降低ｃｍｃ复配体系的ｃｍｃ小于每一单纯组分表面活性剂的ｃｍｃ,甚至呈现几个数量级的降低。
如等摩尔Ｃ12Ｈ25Ｎ(Ｃ2Ｈ4ＯＨ)3ＣＬ与Ｃ12Ｈ25ＳＯ4Ｎａ复配体系的ｃｍｃ分别为上述两种单一表面活性剂的1/208和1/240。
再如以等摩尔Ｃ12Ｈ25Ｎ(Ｃ2Ｈ4ＯＨ)3Ｃｌ与Ｃ8Ｈ17ＳＯ4Ｎａ复配,体系的ｃｍｃ分别为单一表面活性剂的1/13和1/189。
由此可见阴-阳离子表面活性剂复配体系有形成胶团能力的增效作用。
1.4表面吸附阴阳离子表面活性剂复配后会导致每一组分吸附量增加,这是由于阴、阳离子表面活性剂间存在强烈相互作用,这种相互作用包括异性离子间的静电吸引作用以及烃基间的憎水相互作用。
阴阳离子表面活性剂在吸咐层呈等比组成时达到最大电性吸引,表面吸附层分子排列更加紧密而使表面吸附增加。
如Ｃ8ＮＣ8Ｓ的等摩尔复配溶液的饱和吸附量达到 5.6×10-10ｍｏｌ/ｃｍ2,相应的每个吸附分子平均所占面积Ａｍ约为0 3ｎｍ2,比单一表面活性剂溶液表面吸附层的最小分子面积(均大于0 4ｎｍ2)小得多。
2增效效应的应用2.1去污性能阳离子表面活性剂可少量添加在以阴离子表面活性剂为主的洗涤剂中作为增效剂,提高去污能力。
过去一般认为阳离子表面活性剂对织物的洗涤作用是不利的,因为一般纤维和固体表面在水溶液中,特别是在碱性水溶液中,通常带有负电荷,而阳离子表面活性剂在水溶液中,特别是碱性水溶液中的表面活性由表面活性阳离子来体现,在静电作用下,阳离子表面活性剂在织物(或固体)表面形成了亲水基朝向内、非极性基朝向外的排列,使织物疏水性增大而不利于洗涤,甚至有反洗涤作用。
正因为如此,阳离子表面活性剂很容易吸附在固体表面形成一层表面膜,依据阳离子表面活性剂的种类及吸附表面的性质,这一吸附恰好起到了特殊作用。
通常认为残留或附着于固体表面或织物表面上的无机细颗粒有很多面,其中有一些面带负电;而阳离子表面活性剂含有一带正电端头,在静电作用下阳离子表面活性剂与这些带负电的面相互吸引,形成疏水性颗粒。
大量的阴离子表面活性剂则通过疏水作用以疏水基与阳离子表面活性剂吸附层的疏水基相互作用,将亲水头向外排列形成亲水型的带电的表面活性吸附双层包围颗粒,从而将残留或附着于固体表面或织物表面的无机细颗粒(或称为污物、污点)“吊起来”,最终在洗涤过程中形成“可溶性颗粒”而除去[9]。
如,双烷氧基化季铵盐(Ｂｉｓ-ＡＱＡ)表面活性剂作为增效剂加入洗衣粉中,洗衣粉清洗日常油污能力大大提高;与此同时发现含有Ｂｉｓ-ＡＱＡ和铝硅酸盐添加剂的洗衣粉同仅仅含有其一的产品相比,前者有更高的清洗与增白功能,特别是可提高无机的、不溶于或微溶于水的添加剂在配方中比例,在提高洗涤性能的同时不会增加其在清洗物上的残留[9]。
再如用脂肪醇硫酸钠洗涤羊毛时加入少量十二烷基吡啶氯化物,由于吸附在阴离子表面活性剂单分子膜上的阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂相互渗透,降低了阴离子头基间的斥力,形成更紧密的聚合膜,提高了表面活性和去污力。
2.2增溶性能许多研究表明,阴-阳离子表面活性剂混合胶团对非极性或微极性有机物的增溶显示出正的增效作用。
在阴-阳离子表面活性剂复配体系中,随着一种表面活性剂加入到另一种带相反电荷的表面活性剂中,混合胶团的聚合数会急剧增加,同时胶团过渡到棒状结构,这种棒状胶团对增溶于胶团内核的被增溶物具有较大的增溶能力。
例如正庚烷在ＡＥＳＡ/ＤＴＡＢ复配体系中的最大添加增溶物:表面活性剂(Ｍ/Ｍ)在阴离子和阳离子过量区分别为2.25和4.70,比单—阴离子或阳离子表面活性剂的最大添加比例(分别为1.30和1.49)大得多。
2 3泡沫性能阴-阳离子表面活性剂间存在电性吸引,并且吸附层的等比组成是实现最大电性吸引所必需的。
电荷作用减弱了吸附层和胶团中表面活性离子之间的电性斥力,从而使表面吸附增加。
上述作用使得复配溶液具有很低的表面和界面张力,这样势必引起起泡力增加。
与此同时,由于吸附层中分子排列紧密以及分子之间较强的相互作用还使得表面黏度增大、表面膜机械强度增加,使之受外力作用时不易破裂、泡沫内液体流失速度变慢、气体透过性降低,延长了泡沫的寿命。
表1给出各溶液浓度都为7.5×10-3ｍｏｌ/Ｌ时气泡和液滴的“寿命”,可以看出等摩尔复配溶液的气泡及正庚烷液滴的寿命大约是单一表面活性剂溶液的1400倍及70倍。
再如烷基链较短的Ｃ8Ｎ与Ｃ8Ｓ混合,相互作用十分强烈,具有很好的表面活性,表面膜强度极高,泡沫性能非常好。
2 4润湿性能由于阴-阳离子表面活性剂复配体系表面吸附增强,体系表面张力较低,这样复配体系将具有较强的润湿能力。
图①是几种溶液在石蜡表面上的接触角,单一表面活性剂溶液与等摩尔复配溶液的润湿能力有明显差别。
在同一浓度(1×10-2ｍｏｌ/Ｌ)时,后者在石蜡上的接触角为16°,而前者约为100°。
2 5乳化性能表面活性剂的乳化能力取决于本身的亲水亲油平衡、油相的亲水亲油值以及表面活性剂在油、水界面形成膜的牢固程度等。
在阴离子表面活性剂中加入少量阳离子表面活性剂,或反之,由于电荷作用之故,复配表面活性剂的表面活性增加,在油/水界面形成的膜致密性增加,故乳化能力增强。
辛基酚聚氧乙烯醚硫酸钠和十二烷基溴化铵以9∶1(ｍｏｌ)复配时,乳化能力显著提高(复配体系的乳化稳定时间为43ｍｉｎ,单一组分则分别为38ｍｉｎ和6ｍｉｎ)。
此外,复配体系还可同时具两组分的优点。
阳离子表活剂是较好的抗静电剂、杀菌防霉剂,但洗涤效果不佳,与阴离子表活剂复配后可得到化纤产品的优良洗涤剂,同时兼有抗静电、柔软、防尘等作用。
近年来在国内外市场上出现的“防尘柔软洗衣粉”就是应用阴-阳离子表面活性剂复配原理开发的产品。
3提高可配伍性的对策尽管阴-阳离子表面活性剂复配体系有强烈的增效效应,其表面活性比单一组分高,然而阴-阳离子表面活性剂混合体系的一个主要缺点是由于强电性作用易于形成沉淀或絮状悬浮,混合体系的水溶液因此不太稳定。
一旦浓度超过ｃｍｃ以后溶液就容易发生分层析出或凝聚等现象,甚至出现沉淀(特别是等摩尔混合体系),产生负效应甚至使表面活性剂失去表面活性,从而给实际应用带来不利影响。
经过多年的研究和实际应用,人们已经尝试了多种方法。
3 1非等摩尔比复配阴-阳离子表面活性剂配合使用时,要使其不发生沉淀或絮状悬浮,达到最大增效作用,两者配用比是很重要的。
不等比例(其中一种只占总量少部分)配合依然会产生很高的表面活性与增效作用。
一种表面活性剂组分过量很多的复配物较等摩尔的复配物的溶解度大得多,溶液因此不易出现混浊,这样就可采用价格较低的阴离子表面活性剂为主,配以少量的阳离子表面活性剂得到表面活性极高的复合表面活性剂。
国外有关报道提出以阴离子表面活性剂为主时,阴/阳离子表面活性剂的摩尔比一般为4∶1～50∶1。
3 2含有聚氧乙烯链的离子型表面活性剂分子中引入聚氧乙烯基有利于降低分子的电荷密度从而减弱离子头基间的强静电相互作用。
同时,由于聚氧乙烯链兼有弱的亲水性和弱的亲油性,它不仅使表面活性剂的极性增大,同时也增长了疏水基的长度。
聚氧乙烯链的亲水性和位阻效应减弱了阴-阳离子表面活性剂之间的相互作用,从而对沉淀或凝聚作用有明显的抑制作用。
3 3加入两性表面活性剂两性表面活性剂其表面活性不如阴、阳离子型表面活性剂强。
将其加入阴-阳离子表面活性剂复配体系,结果表明有利于改善复配体系的溶解性能。
对混合溶液表面层和胶团相中的分子相互作用参数βｓ和βｍ的计算表明,阴-阳离子表面活性剂与两性表面活性剂混合体系在表面层中可能形成双分子或多分子层结构。
其缺点是加入比例较大时,阴-阳离子表面活性剂之表面活性会有较大的降低,同时成本太高。
3 4加入非离子表面活性剂加入溶解度较大的非离子表面活性剂,阴-阳离子表面活性剂在水中溶解度明显增加。