表面活性剂的类型

出自由胺，因季铵盐是强酸、强碱形成的盐，不会发哼水解。季铵盐还有一个除表面活性之外的特性，即其水溶液有很强的杀菌能力，故常用作消毒、灭菌剂，一
个典型的杀菌剂是“新洁尔灭”。
季铵盐这类阳离子表面活性剂容易吸附于固体表面（因一般在水介质中固体表面常带负电荷），使表面变得疏水；于是阳离子表面活性剂具有某些特殊用途。如常用作矿物浮选剂、沥青乳状液（铺路用）乳化剂、纺织纤维柔软剂及抗静电剂，以及颜料分散剂等。也正由于易于吸附，洗涤能力差，不能作洗涤剂的主要成分，价格也较高。
工业上以“磺氯化”或“磺氧化”生产路线得到的烷磺酸盐是几种碳链位置异构体的混合物或主要是仲链烷磺酸盐。“磺氯化”反应中RSO2Cl再经过水解，中和后得到RSO3Na，副产物比较复杂，可以说氯是纯粹被浪费掉。“磺氧化”反应可以说是现在工业生产上唯一采用的较好方法。产品作为洗涤剂用的阴离子表面活性剂是合乎要求的。烷磺酸盐很容易生物降解；仲链烷（或其他碳位链烷）磺酸盐的水溶性也较好。
度及表面活性比相应的氧乙基化的烷基醚硫酸盐还好。
最早合成的可用于硬水的表面活性剂——土耳其红油，是蓖麻油硫酸化后的产品，硫酸与油中的羟基作用生成硫酸酯，但也与C==C双键作用，并且有甘油酯的水解等，故产品为一复杂的混合物。不饱和酸酯如油酸丁酯、蓖麻油酸丁酯，皆可硫酸化制成硫酸酯盐，是低泡性的表面活性剂。
如果苯基上的烷基碳原子数很少、甚至为零时（或仅有两个甲基），如苯磺酸钠、甲苯磺酸钠、二甲苯磺酸钠和异丙苯磺酸钠，能增大烷基苯磺酸钠及其它组分在水溶液配方中的溶度，常用作表面活性剂的（水）助溶剂。
（2）烷基萘磺酸盐
主要是二丁基萘磺酸盐和二
异丙基萘磺酸盐，常用于防治、印染、农
常用的阳离子表面活性剂多为季铵盐，即铵的四个氢原子皆被有机基团所取代，成为R1R2N+R3R4?X－。四个R基中，有一个（有时两个）为长碳氢链，其余R基大多是CH3。
以吡啶为基础的烷基吡啶盐也是一类重要的季铵盐。
季铵盐的合成比较简单，主要是季铵化反应。季铵盐与胺盐不同，其性质不受pH变化的影响，在碱性介质中也不会析
AES是用非离子表面活性剂R（OC2H4）nOH硫酸化而得到的，此类表面活性剂在水中有很好的溶度，表面活性比同碳原子数的烷基硫酸钠高，有较好的钙皂分散能力和起泡能力，而且还有较好的
抗盐能力。
脂肪醇和环氧丙烷作用（烷氧基化）后生成仲醇醚，再硫酸化亦得氧丙基化的烷基醚硫酸盐ROCH2CH(CH3)OSO3Na,其溶
烷基硫酸盐由于其高表面活性和优良性能而得到广泛应用，但有两方面的缺点，一是在酸性条件下容易水解，还原为醇；二是当碳原子数大于14（如碳16，18）时，在室温溶度很小。前一缺点在一般酸性不大、放置时间不长的情况下尚无大碍，甚至由于有少量水解出来的醇存在，反而提高了表面活性，性能更佳。后一缺点可以通过烷基硫酸盐的“聚氧乙烯化”而得到克服；而且新产品有更优良的性能。聚氧乙烯化的烷基硫酸盐即烷基醚硫酸盐（AES）。
（4）石油磺酸盐
石油磺酸是哟嘎三氧化硫、发烟硫酸或硫酸磺化高沸点石油馏分而得的混合物，中和后得到的石油磺酸盐也就是这样的混合物。石油磺酸在早期是提炼、纯化白矿物油的副产品，和废酸一起被抛弃，后来对之了解清楚后，应用更为广泛。
石油磺酸按处理石油所得不同颜色的产物分为“绿酸”和“赤褐酸”（皂）；前者所得磺酸钠易溶于水而不易溶于油；后者易溶于油。“绿酸”不易提纯，加工麻烦，工业用途有限，“赤褐酸”
除用高级醇及天然不饱和油脂为原料外，还可用烯烃硫酸化以制备硫酸酯盐。烯烃来自烷烃（如石蜡）裂解。选择碳8～18的不饱和烯烃，硫酸化后可得性能良好的硫酸酯型表面活性剂。这种表面活性剂有较好的溶度和起泡性，在硫酸化过程中，实际上除形成硫酸单酯外，还有硫酸二烷基酯、磺酸、砜以及聚合物等，所以产品也是复杂的混合物，此类表面活性剂在欧洲生产较多。
表面活性剂的类型
阴（负）离子表面活性剂
1．羧酸盐
肥皂即为一种羧酸盐（一般是脂肪酸钠盐，即所谓的钠皂；钾盐为钾皂），低于10个碳原子的脂肪酸钠亲水性过强，表面活性较低，不适于实际应用；高于18个碳原子的则溶度太小，也不利于应用。肥皂比较容易制造，物理性质优良，适于制成皂块。羧酸盐一般在pH＜7的水溶液中不稳定，易生成不溶的自由酸而失去表面活性。高价金属盐（如钙皂、镁皂、铝皂、铁皂）不溶于数，碱金属皂在盐水（如海水）中亦不易溶解。故肥皂不适宜在酸性溶液、硬水及海水中使用。
阳离子表面活性剂中，还有一些不含氮的，主要是含磷、硫的阳离子表面活性剂。
含磷的阳离子表面活性剂是鏻盐类。通常合成鏻盐的方法与合成季铵盐相似。鏻盐可应用为杀菌剂、抗静电剂、防蚀剂、相迁移催化剂，以及浮选剂等，与季铵盐的应用类似。
含硫的阳离子表面活性剂有两类，一是锍化合物，另一类蚀氧化锍化合物。硫醚与卤代烷反应可得典型的锍化合物。这种产品可作为杀虫药乳化剂。对锍盐进行氧化（用过氧化氢）即直接得到氧化锍盐。含乙氧基的氧化锍盐也可用此法合成。此外，氧化锍也可用亚砜烷基化的办法合成。烷基化剂也可用硫酸二甲酯。
制造肥皂的原料，自古以来都是天然动、植物油脂，油脂加碱（NaOH）皂化即得肥皂。石油工业大发展后，以石油为原料合成脂肪酸，产品经纯化、分离后得到合乎要求的脂肪酸，用合成脂肪酸制成的肥皂质量稍差（外观、气味及洗涤性能），仍需要不断改进。
脂肪酸三乙醇胺盐常用于非水溶液中，也可由脂肪酸（溶于油中）与三乙醇胺（溶于水）在油水界面直接中和形成后用作乳化剂。挥发性胺（如吗啉、氨等）的脂肪酸盐则常用于上光剂配方中；当胺盐水解生成自由胺挥发后，在表面涂层中留下抗水物质，增强了表面的抗水性。
木质素磺酸盐与萘磺酸－甲醛缩合物相似，是固体很好的分散剂，但一般颜色较深和起泡性较强，应用于石油钻井泥浆配方，控制泥浆的流动性；用于动物饲料粒化；作为矿物浮选剂和矿分流体化（以利于管道输送）助剂；广泛用作染料、农药、粘土、水泥等粉剂的分散剂。
3.烷基硫酸盐（硫酸酯盐）
烷基硫酸盐类表面活性剂是润湿、乳化、分散及去污作用最好的表面活性剂之一。十二烷基硫酸钠即为典型代表。烷基硫酸盐是在肥皂之后的一类最老的阴离子表面活性剂，是用高级醇（碳12，14醇为佳）经硫酸化、碱中和后制成。
锍盐和氧化锍的实际应用比鏻盐还少，更少于季铵盐，仅在某些特殊场合适当应用。
非离子表面活性剂
非离子表面活性剂在水中不电离，其亲水基主要是由一定数量的含氧基团（一般为醚基和羟基）构成。正是这一特点决定了非离子表面活性剂在某些方面比离子表面活性剂优越：由于在溶液中不呈离子状态，故稳定性高；不易受强电解质无机盐存在的影响，也不易受酸、碱的影响；与其它类型表面活性剂相容性好，可以复配使用；在水及有机溶剂中皆有较好的溶解性能；由于在溶液中不电离，故在一般固体表面不易发生强烈吸附。
4.磷酸酯盐（烷基磷酸盐）
有单酯盐和双酯盐（单烷基和双烷基磷酸盐）,它们可通过P2O5（或POCl3）与烷基醇反应而制得；也有用铵盐或不必中和而直接用酸的。
此类表面活性剂的自由酸在水中及有机溶剂中皆可溶解，且因酸性不强而可应用。盐在酸性条件下亦可应用而不会失去表面活性（不像肥皂）。磷酸酯盐是低泡表面活性剂，在热碱液中不致水解，亦不变色。聚氧乙烯化的磷酸酯盐能抗硬水和高浓度的电解质；但润湿和洗涤能力稍差。价格高于磺酸盐，钠盐不溶于烃类溶剂。
松香的主要成分是松香酸，与碱（NaOH）中和所形成的皂也是羧酸盐类型。松香皂有较好的水溶性和抗硬水能力，润湿能力也较好。造纸工业副产品妥尔油中含有相当量的松香酸，故妥尔油制成的肥皂也具有上述松香皂的一些优良性质。
2．磺酸盐
（1）烷基苯磺酸盐
现在大多数洗涤剂中的表面活性剂主要成分是烷基苯磺酸盐（钠），基本碳原子数为12左右。在其他应用中也常用钙盐和胺盐。烷基苯磺酸盐在一定程度熵克服了肥皂的缺点，在硬水中一般不致生成皂垢，能耐酸、碱。
琥珀酸单酯磺酸钠只有一个R基，而有两个离子基团，故亲水性强，但若R基碳链较长，则可得到表面活性较好的表面活性剂。此种烷磺酸钠的刺激性较上述双酯磺酸钠低。
a－磺基脂肪酸酯盐（RCH(COOR1)SO3Na）也是一种烷磺酸盐，其结构与琥珀酸酯磺酸盐颇为相似，只是R1基碳原子数很少，其合成方法也较为简单，R1基通常是甲基。常作为钙皂分散剂，本身也有良好的洗涤性能。
制造烷基苯磺酸盐的原料来源主要是石油，烷基中支链多者极不易生物降解，应用时造成环境污染，过去大量使用的以四聚丙烯为原料合成的十二烷基苯磺酸钠即是。现在多用直链烷基苯为原料生产苯磺酸钠，减轻应用中的环境污染。
烷基苯磺酸钠盐是应用最广泛的工业表面活性剂和家用高泡洗涤剂；三乙醇胺盐常用于液体洗涤剂和化妆品中；一些胺盐则由于其油溶性而用于“干洗”洗涤过程中。
磷酸酯盐常用于农药乳状液作为乳化剂；用作“干洗”洗涤剂；用于金属清洗和加工；有防腐蚀作用（可用于发动机冷却液）；在防治工业中可用作抗静电剂。短烷基链产品可作为助溶剂（增加表面活性剂在水中的溶度）。
阳（正）离子表面活性剂
阳离子表面活性剂中，大部分是含氮的有机化合物，即有机胺的衍生物。简单的胺的盐酸（或者它的无机酸）盐及醋酸盐等（碳8～18），可在酸性水溶液中用作乳化、分散、润湿剂，也常用作矿物浮选剂，以及用作颜料粉末表面的疏水剂。当溶液pH值大于7时，自由胺很容易自水溶液中析出，从而失去表面活性。
药等工业中作为润湿剂。“拉开粉”即为其俗名。萘和丁醇在浓硫酸作用下即可制得二丁基萘磺酸，以碱中和即得萘磺酸盐。
萘磺酸盐－甲醛缩合物常用作粉末分散剂，在水泥材料工业（作为减水剂）及胶片工业中皆有应用。
（3）烷磺酸盐
正构直链烷烃磺酸盐，由于其实用性质并不优于价格较低的烷基苯磺酸盐，而且高碳化合物在水中的溶度亦低，抗硬水性也较差，故产量小，未得到广泛应用。
a－烯烃同强磺化剂（如SO3）直接反应可得a－烯烃磺酸盐（AOS）。产品是烯基烷磺酸盐和羟基烷磺酸盐的混合物。其中含有少量的二磺酸盐。AOS性质与烷基苯磺酸盐相似，但较易生物降解，而且毒性小，对皮肤的刺激性较小。
琥珀酸酯磺酸钠的合成路线较为简单，属于一类有优良表面活性的化合物，烷基为碳4～8，R为C8（正辛基及2－乙基己基）的化合物是有名的商品“Aerosol OTN”及“Aerosol OT”，简称A－OTN及A－OT。A－OT可溶于水及有机溶剂（包括烃类），故可用于干洗溶剂中。此类表面活性剂的水溶液表面张力较低，故为优良的润湿剂。
皂则在油系统中显示出优良的表面活性而受到重视，也很难找到同等性能褐价格
的代用品。故一般石油磺酸盐即指后者。
石油磺酸盐的主要成分是复杂的、有稠环（芳环与烷环）的烷基苯（萘）磺酸盐。其余的部分则为脂肪烃及环烷烃的磺化物和氧化物，实际应用的石油磺酸盐大部分是油溶性的，其平均相对分子质量为400～580。
石油磺酸盐的主要用途是作为润滑油、燃料油中的防锈剂、分散剂；在金属加工的切削油中以及农药生产（可溶油）中作为乳化剂；在矿物浮选中作为成泡、促集剂；近年来，大量的石油磺酸盐应用于石油采收率的提高（三次采油）；在素磺酸盐
这是造纸工业的副产品，主要是钠、钙盐，有时也用钠盐。木质素磺酸盐一般是愈疮木醇基（异丙基的）的聚合物，大约每两个愈疮木醇单元含有一磺基；相对分子质量分布相当广，曾分离出相对分子质量为1000～20000的各个级分。最普通的木质素磺酸盐，相对分子质量约为4000。一般而论，低相对分子质量的木质素磺酸盐多为直链，高相对分子质量的多为支链，在水中显示出聚合电解质的性质。