表面活性剂的主要种类表面活性剂的主要类型及特点概述李汛(MG0524010)南京大学化学化工学院无机化学专业摘要:本文将常用的表面活性剂按亲水基性质、亲油基性质、分子量等特征进行了分类,并逐一作了介绍,使读者对表面活性剂的种类和各自特点有一了解,供学习和实验中参考。关键词:表面活性剂分类表面活性剂是一大类有机化合物,它们的性质极具特色,应用极为灵活、广泛,有很大的实用价值和理论意义。表面活性剂一词来自英文surfactant,它实际上是短语surfaceactiveagent的缩写。因此我们可以看出:表面活性剂是这样一种物质,它活跃于表面和界面上,具有极高的降低表、界面张力的能力和效率;[1]在一定浓度以上的溶液中能形成分子有序组合体,从而具有一系列应用功能。随着社会经济的发展,表面活性剂已作为乳化剂、润湿剂、起泡剂、加溶剂、分散剂、减水剂、织物柔软剂、催化剂、防水剂、防污剂、润滑剂、防酸雾剂、防尘剂、防腐剂、铺展剂、增稠剂、透膜剂、浮选剂、流平剂、防结块剂、抗静电剂、表而改性剂等数十种功能试剂而应用于许许多多传统工业和高新技术领域。因此有必要对形形色色的表面活性剂进行分类,以有利于人们的应用及开发新型表面活性剂。表面活性剂的特点是具有不对称的分子结构。整个分子可分为两部分,一部分是亲油的(lipophilic)非极性基团,又叫做疏水基(hydrophobicgroup)或亲油[2]基;另一部分是亲水的极性基团、叫做亲水基(hydrophilicgroup)。因此,表面活性剂分子具有两亲性质,被称为两亲分子(amphiphile)。表面活性剂分子亲水基的种类很多,包括极性和离子性的各种基团。例如羧基、硫酸基、磺酸基、磷酸基、胺基、膦基、季铵基、吡啶基、酰胺基、亚砜基、聚氧乙烯基、糖基等。疏水基则主要有各种碳氢基团、碳氟基团、聚硅氧烷链、聚氧丙烯基等。因此按照这一结构特点,我们可以将表面活性剂按亲水基性质、亲油基性质、分子量等[3]特征对其进行分类。一(根据表面活性剂亲水基性质分类按表面活性剂亲水基性质可把表面活性剂分为:阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂、非离子表面活性剂等五大类。[4]1(阴离子表面活性剂在水中,阴离子表面活性剂的亲水基为阴离子,通常由C-C长链烃基疏1020水基和羧酸、磺酸、硫酸、磷酸等亲水基组成,具有原料易得、加工简单、成本较低、性能优良的特点,因此一直在合成表面活性剂生产中占首位,同时阴离子表面活性剂具有较好的润湿、去污功能。1(1羧酸盐肥皂即为一种羧酸盐(一般是脂肪酸钠盐,即所谓钠皂;钾盐则为钾皂),是最古老的表面活性剂,现仍大量应用于日常生活及生产中;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)不溶于水。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。松香是多种树脂酸(占总量的90,)和少量脂肪酸、中性物组成的混合物。树HCOOH的同分异构体的总称,它们具有一个三环菲骨脂酸是一类分子式为C929架、含有两个双键的一元羧酸。按双键位置不同树脂酸主要可以分为枞酸型和海松酸型两类。早在19l9年美国Strassburry发表关于松香树脂酸钠盐作为表面活[5]性剂方面的论文。松香酸钠盐广泛应用于洗衣皂生产中,它能改变肥皂泡沫性[6]能,防止酸败,增加边缘透明性。用松香皂、聚硅氧院及其它非离子表面活性剂配成的一种低泡沫洗涤剂,特别适用于自动洗衣机在高温(85?)下洗涤。1(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),烷基中的碳原子数在12左右,应用中也常用钙盐和胺盐。烷基苯磺酸盐在一定程度上克服了肥皂的缺点,在硬水小一般不致生成钙皂皂垢,能耐酸、碱。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,常用于纺织、印染、农药等工业中作为润湿剂。“拉开粉”即为其俗名。(3)烷磺酸盐[7]正构直链烷烃磺酸盐的物理化学件质已有较详细的研究。由于其实际应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解度亦低。抗硬水性也稍差,故产量小,未得到广泛应用。[4](4)石油磺酸盐石油磺酸是用三氧化硫、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