
表面活性剂是分子中具有亲溶剂基与疏溶剂基,能富集(吸附)于界面,使界面性质发生显著改变而出现界面活性的物质。
通常所说的表面活性剂是指水中的表面活性剂。其分子常被称作“双亲分子”,因为表面活性剂的 特有结构通常称之为“双亲结构”。表面活性剂分子的一端为亲油的疏水基,分子的另一端为极性亲水的亲水基。两类结构与性能截然相反的分子碎片或基团分处于同一分子的两端并以化学键相连接,形成了一种不对称的、极性的结构,因而赋予了该类特殊分子既亲水、又亲油,便又不是整体亲水或亲油的特性。
两亲分子溶解在水中达一定浓度时,其非极性部分会互相吸引,从而使得分子自发形成有序的聚集体,使憎水基向里、亲水基向外,以减少憎水基与水分子的接触,使体系能量下降,这种多分子有序聚集体称为胶束
表面活性剂溶液中开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度(Critical Micelle Concentration,简写为CMC)。
临界胶束浓度越小,表面活性剂形成胶束和达到表面(界面)吸附饱和所需的浓度越低,改变表面(界面)性质,产生润湿、乳化、起泡和增溶等作用所需的浓度也越低。
高分子表面活性剂是指相对分子质量达到数千以上,又有一定表面活性的物质。由于高分子表面活性剂兼具有增黏性和表面活性,因此,在石油开采、医药、化妆品、涂料工业、农药工业、环境治理等领域中有巨大的应用前景。
与低分子表面活性剂一样,高分子表面活性剂也是由亲水和亲油两部分组成。高分子表面活性剂的浴液黏度高,成膜性好,在各种表面、界面有很好的吸附作用,因而.分散性、絮凝性和增溶性均优于低分子表面活性剂,用量较大时还具有强的乳化、稳泡、增稠、成膜和黏附作用。高分子表面活性的毒性也相对较低。但相对低分子表面活性剂来说,高分子表面活性剂在降低表面张力、界面张力、去污力、起泡力和渗透力方面比较差,多数情况不形成胶束。在通常情况下,高分子表面活性剂的表面活性伴随着相对分子质量的提高而急剧下降。
高分子表面活性剂可根据在水中电离后亲水基所带电荷分为阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型四类高分子表面活性剂。如阴离子型的高分子表面活性剂有聚甲基丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠、缩合萘磺酸盐、木质素磺酸盐、缩合烷基苯醚硫酸脂等。阳离子型的高分子表面活性剂有氨基烷基丙烯酸酯共聚物、改型聚乙烯亚胺、含有季胺盐的丙烯酸酰胺共聚物、聚乙烯苯甲基三甲铵盐等。两性离子型的高分子表面活性剂有丙烯酸乙烯基吡啶共聚物、丙烯酸一阳离子丙烯酸酯共聚物、两性聚丙烯酰胺等。非离子型的高分子表面活性剂有羟乙基纤维素、聚丙烯酸胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧乙烯类共聚物等。
高分子表面活性剂按来源分类可分为天然高分子表面活性剂和合成高分子表面活性剂。天然高分子表面活性剂是从动植物体内分离、精制而制成的两亲性水溶性高分子,包括天然高分子经过化学改性而制成的高分子表面活性剂,也叫半合成高分子表面活性剂。如各种淀粉、树胶、多糖、改性淀粉、纤维素、蛋白质和壳聚糖等。合成高分子表面活性剂是指亲水性单体均聚或与憎水性单体共聚而合成的高分子。如聚丙烯酰胺、聚丙烯酸和聚苯乙烯-丙烯酸共聚物等。张洁辉等采用烷基酚聚氧乙烯醚丙烯酸酯、丙烯酰胺和丙烯酸异辛酯共聚,得到了三元共聚物高分子表面活性剂。
高分子表面活性剂又可根据在溶液中是否形成胶束分为聚皂和水溶性高分子表面活性剂。聚皂从离子性来看也可分为阴离子型、阳离子型和非离子型等。如阴离子型聚皂有丙烯酸醋的共聚物、顺酐与乙烯基醚的共聚物和顺酐与烯烃的共聚物
