洗涤用品与化学

5.1.4 表面活性剂的性质和应用
乳化

分散 洗涤
破乳
发泡
增溶
润湿
1.乳化作用
把一种液体以极其细小的液滴（直径约 0.1至数十微米）均匀分散到另一种与之 不相混溶的液体中的过程称为乳化。所 形成的体系称为乳状液。
常用于食品工业和膏霜类化妆品
2. 发泡作用
发泡：改变液体和气体之间的表面张力， 使混合过程中出现泡沫的现象。 起泡剂：能使泡沫稳定的物质。
5.1 洗涤
洗涤是指以化学和物理作用并用的方法，将附 在被洗涤物表面的污垢去掉，从而使物体表面 洁净的过程。
•洗涤用品
洗涤物体时，能改变水的表面活性、 提高去污效果的一类物质。
•洗涤剂
以去污为目的而设计配合的制品。
5.1.1洗涤原理
• 洗涤机制包括润湿作用和洗涤过程。 • 1．润湿作用 • 液体对固体表面的润湿能力可用接触角θ 来表示。 • 所谓接触角就是指液滴在固体表面形成的角度。当θ ＝0º
表面活性剂分子结构特点
图5-2 表面活性剂结构的火柴模型
表面活性剂刚刚好能填满整个界面的浓度。 表面活性剂在溶液中形成胶束的最低浓度。
水包油（O/W） 油包水（W/O）
图5-3 表面活性剂在两相间的排列与聚集
• 实质:分子间作用力，即范德华力。 • 受力状况
• 相本体内的分子 • 处于界面的分子——表面张力
时为完全润湿，θ ＝90º为润湿，90－180º不润湿，180º完 全不润湿。
2．洗涤过程
（介质） 被洗物一污垢＋洗涤剂 ====== 被洗物＋洗涤剂－污垢 水洗介质为水，干洗介质为有机溶剂。关键是洗涤剂。 除润湿作用外，还有： ①机械作用 ②乳化作用 ③增溶作用。
洗涤剂的去污作用就是上述由降低界面张力而产生的润湿、 渗透、起泡、乳化、增溶等多种作用的综合结果，可用去 污力表示：
②非离子型。这一类活性剂在水中并不离解出离子，而 是以分子状态存在。如上海美加净等。
1.阴离子表面活性剂
在水中电离后，亲水性基团为阴离子基团。
性能较温和 刺激性较小 去污能力良好 洗涤能力良好 发泡能力良好
2.阳离子表面活性剂
在水中电离后，亲水性基团为阳离子基团。 洗涤性能较差，刺激性和毒性较大，杀菌性能强。 主要用作杀菌剂、柔软剂、破乳剂和抗静电剂。
洗涤助剂是能使表面活性剂充分发挥活性作用， 从而提高洗涤效果的物质。
以石油化工原料衍生的
表面活性剂
20世纪30年代
合成洗涤剂
形成一门工业
表面活性剂已有2000多种。分子结构上的共同特 点是分子中同时带有 “双亲”基团，即既带有亲
水的极性基团（如羟基、羧基等），又带有疏水的 非极性基团（如碳原子数≥8的烃基）
3.分散作用 不溶于溶剂的固体借助表面活性剂的 作用，均匀分散于溶剂中的现象。
指甲油
4.破乳作用 使乳化体系中的油、水分层，消除乳化现象。
脱脂牛奶
5.增溶作用
当表面活性剂用量超过临界胶束浓度 后，形成的胶束将携带其中一相的物 质溶入溶剂，使低溶解度的物质溶解 度“增加”，这就是增溶。
能使泡沫稳定的物质
去污力（％）＝
洗涤前附着量 洗涤后附着量 洗涤前附着量

洗涤掉的附着量 洗涤前的附着量
5.1.2洗涤剂的化学结构
1．洗涤剂的一般组成 洗涤剂的主要成分不外乎由表面活性剂和洗涤助
剂两部分构成。 表面活性剂是一种用量尽管很少但对体系的表面
行为有显著效应的物质。它们能降低水的表面张力， 起到润湿、增溶、乳化、分散等作用。
6.润湿作用
固体与液体接触时， 扩大接触面而相互附 着的现象，是不同表 面与界面张力作用的 综合结果。
图5-4 表面张力与液相夹角关系图
7.洗涤作用
基于表面活性剂降低界面的表面张力而产生的综合 效应，以物理和化学并用的方法，将附着在被洗物 表面上的不需要物体或者有害物体除掉，从而使被 洗物表面清洁的过程。
图5-1 液相内分子受力示意图
5.1.3洗涤剂的分类
洗涤剂中常用的表面活性剂有脂肪酸盐、烷基苯磺酸钠、烷 基醇酰胺、脂肪醇硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚（平平加）等。 它们分为离子型和非离子型两大类。
①离子型。离子型又分为阴离子型、阳离子型和两性型 三种。 如作为普通肥皂的脂肪酸盐、大部分民用洗衣粉的烷基苯磺 酸钠、用作化妆品原料的脂肪醇硫酸钠都是阴离子型；一些 用作杀菌剂的铵盐如季铵盐（新洁尔灭）、叔胺（萨帕明A） 为阳离子型；如可用作乳化剂、柔软剂的氨基酸盐（十二烷 基氨基丙酸钠），它们在水中可离解成阴、阳两类离子，故 称为两性型；
5.2 肥皂
含有8～18个碳原子 的脂肪酸或混合脂 肪酸的碱性盐类 （无机的或有机的） 的总称。
肥皂
5.2.1 肥皂的原料
钙皂分散剂 着色剂 香料
油脂 泡花碱
肥皂 碳酸钠与滑石粉
钛白粉
5.2.2 制皂原理和肥皂去污原理
1.制皂原理
(C17 H 35COO)3 C3 H 5 3NaOH 3C17 H 35COONa C3 H 5 (OH )3
3.两性离子型表面活性剂
酸性 阳离子表面活性剂的性能 碱性 阴离子表面活性剂的性能 等电点 非离子状态，表面活性较差。
与其他表面活性剂相容性较好，可在任何酸碱度条件下 使用，有良好的耐硬水性，发泡力强，无毒性，刺激性 小。
4．非离子型表面活性剂
本身不含离子型官能团，在溶液中以分子 状态存在。 受内部的亲水基团和亲油基团的性能制约 。 整体性能温和，毒性、刺激性较低，化学 稳定性好，与其他表面活性剂的相容性较 好，有良好的乳化、渗透、增溶、润湿等 性能。
2.肥皂去污原理
C17 H 35COONa H 2O C17 H 35 COOH NaOH
亲油基
亲水基
肥皂在水中具有润湿、乳化、起泡、增溶、悬浮 等性能，从而表现出显著的去污能力。但是，肥皂不 能在硬水中使用。因为肥皂能与硬水中的钙、镁离子 生成不溶性的钙皂和镁皂，从而减弱肥皂的洗涤能力， 这不仅会浪费肥皂，而积淀在织物上的钙皂和镁皂也 会影响染色效果，还会使织物泛黄、变灰、变脆。同 时，肥皂也不适合在酸性溶液中使用，否则会分解成 脂肪酸和盐。
表面活性剂的各种作用的综合结果。
表面活性剂部分理化性质与其浓度的关系曲线
洗涤过程中，并不是洗涤 剂用得越多，洗涤能力就会 越强。因为，从图我们可以 知道当洗衣粉的用量达到临 界胶束浓度时，洗涤能力达 到最大；继续加入过量的洗 衣粉，洗涤能力不会有明显 的上升。这也是为什么现在 市场中出售的洗衣粉往往都 有建议用量，一般会建议多 少公斤（或多少件）衣服使 用多少洗衣粉。