新型表面活性劑的發(fā)展概況

1、新型表面活性劑的發(fā)展概況摘要表面活性劑是從50年代開始隨著石油化工飛速發(fā)展與合成塑料、合成橡膠、合成纖維一并興起的一種新型化學品。目前已被廣泛應用于紡織、制藥、化妝品、食品、造船、土建、采礦以及洗滌等各個領域，它是許多工業(yè)部門必要的化學助劑，其用量雖小，但收效甚大，往往能起到意想不到的效果。關鍵詞：新型表面活性劑；兩性表面活性劑；非離子表面活性劑；陽離子表面活性劑；陰離子表面活性劑。AbstractFrom the 1950s , as oil chemical developed rapiddly ,surfactants exist as a new chemical fiber up w

2、ith the synthetic plastic, synthetic rubber, synthetic .Currently it has been widely used in textile, pharmaceutical, cosmetic, food, shipbuilding, civil construction, mining and washing, etc. It becomes to be many industry agencies necessary chemical agents. Its dosage is small, but its products ar

3、e extremely large. It will make unexpected effect sometimes.Keywords: New surfactant；Amphoteric surfactant ；Nonionic surfactant；Cationic surfactant； Anionic surfactant.表面活性劑素有“工業(yè)味精”之稱，新世紀中人們將會進一步拓寬其應用領域，除在造紙、食品、建 筑、交通、水處理和農業(yè)等方面開發(fā)應用之外，還會大力開發(fā)其在紡織和能源方面的應用。目前，我國表面活性劑工業(yè)已有相當大的規(guī)模，裝備和技術已越來越向國際水平靠攏，產品產量、種類和質

4、量都有大幅增長和提高。我國現(xiàn)有表面活性劑主要品種的變化趨勢為：陰離子表面活性劑肥皂保持，烷基苯磺酸鹽減少，脂肪醇硫酸鹽增加，烷基磺酸鹽減少，非離子表面活性劑脂醇醚增加，烷基多苷增加，葡糖酰胺增加，烷基酚醚停止使用，陽離子表面活性劑雙十八烷基二甲基氯化銨減少，酯基季銨鹽保持，兩性離子表面活性劑甜菜堿保持。1、兩性表面活性劑是指在同一分子結構中同時存在被橋鏈(碳氫鏈、碳氟鏈等)連接的一個或多個正、負電荷中心的表面活性劑。兩性表面活性劑是今年發(fā)展較快的新型表面活性劑。由于蓋表面活性劑幾乎無毒性，對人體、眼睛的刺激極小并有良好的配伍性和配方的協(xié)同效果等卓越的性能，使其成為當今世界開發(fā)、研究和應用的焦點

5、。而其中又以十二烷基氧化胺（OA-12）和十二烷基甜菜堿（BS-12）(圖0)的應用范圍最為廣泛。我國兩性表面活性劑發(fā)展較晚，目前所有種類兩性活性劑生產量遠不及需求量，供求矛盾非常突出，尤其是近幾年來經濟的飛速增長和人民消費水平的提高，其應用范圍正在猛速擴大，需求量急劇上升，它是紡織工業(yè)的柔軟劑、抗靜電劑、分散劑、消毒殺菌劑、印染助劑；機械工業(yè)的金屬清洗劑、潤滑劑、緩蝕劑、螯合劑；石油工業(yè)的發(fā)泡和乳化劑；醫(yī)藥衛(wèi)生行業(yè)殺菌洗滌劑；日化行業(yè)用于發(fā)質調理劑、皮膚清洗劑、香波、浴液等；因而，開發(fā)生產兩性表面活性劑有著深遠的意義。1圖02、由于非離子表面活性劑比離子型表面活性劑具有更為獨特的表面化學特性

6、，因此它有可能在更為廣泛的領域中得到應用，其需要量將得到徐速增長。由于石油化工的發(fā)展，可獲得價廉質優(yōu)的原料氧化乙烯（環(huán)氧乙烷），因此，聚氧乙烯系非離子型表面活性劑發(fā)展尤為迅速，并成為非離子型表面活性劑的主要品種。近幾年來，新型的以聚氧乙烯為親水及的非離子型表面活性劑得到不斷開發(fā)。以下幾種便是該類新型非離子表面活性劑的代表。(1)“多功能”非離子型表面活性劑2與通常的聚氧乙烯非離子型表面活性劑不同，“多功能”聚氧乙烯系非離子型表面活性劑，除了顯示非離子性的聚氧化乙烯基團外，還含有不同特性的基團（即分子中具有混合型基團），因而，表面活性劑就具有“多功能”或“多效”的性質和作用。也就是說，這類表面活

7、性劑，不僅具有非離子型表面活性劑應有的表面活性，而且還具有諸如催化、絡合、分解等功能。由朱雄精一等人合成的氨基酰亞胺化合物就屬于這類多功能表面活性劑。他們從非對稱的二甲基肼、1,2-環(huán)氧鏈烷和羧酸酯，用Slagel方法合成了多種新的安吉酰亞胺類化合物(1)(2)(圖1)，并對它們的表面活性及其功能，尤其對環(huán)氧乙烷數對于表面活性及性能的影響作了充分的研究。研究表明，這類新型表面活性劑，而且還可以與金屬離子相互作用，故可作相轉移催化劑及脂肪酸酯的加水分解催化劑。尤其如式(1)所示的化合物，由于在兩個氨基酰亞胺基之間引入了氧化依稀集團，使其相轉移能力得到很大提高。(2)冠醚類非離子型表面活化劑3冠醚

8、的大環(huán)是由聚氧乙烯構成的，或看成是由兩個聚氧化乙烯鏈的兩末端羥基間脫水縮合而成。因此，在性質上可看成是非離子表面活性劑，但當在還上引入長鏈烷基后，就成為一類既能選擇性地絡合陽離子、陰離子及中性分子，又具有表面活性劑以及能形成膠團等符合性能的表面活性劑，這在生物化學、分析化學、藥物化學及有機化學等領域有很大用途。此外，當它與極性基團或某些金屬離子形成絡合物后，使之從非離子型表面活性劑變成離子型表面活性劑。冠醚類非離子型表面活性劑中，又分硫代冠醚(圖2)、有氨基酰亞胺基的4類冠醚(圖3)、有羥基的冠醚、有光學活性和表面活性的冠醚、有聚氧化乙烯側鏈的冠醚、在冠醚環(huán)的聚氧乙烯側鏈上引入羥基的冠醚等等。

9、(3)嵌段非離子型表面活性劑4,5嵌段非離子型表面活性劑，通常是用兩種或兩種以上氧化烯烴，在酸性或堿性催化劑存在下，于基本無水條件下，經加溫加壓加成到含有一個或幾個活潑氫的水溶性有機化合物而制得的。根據制備條件，可獲得勻嵌/勻嵌、勻嵌/雜嵌、雜嵌/雜嵌非離子型表面活性劑。這類表面活性劑的最大優(yōu)點是只要稍微改變分子結構，就可得到所希望的分子特性(分子量和組成)和所需的表面活性，尤其對需要穩(wěn)定的膠態(tài)體系(如填料的分散、乳液、膠乳)效果特佳，是傳統(tǒng)的表面活性劑所達不到的。為此，這類表面活性劑在熱塑性彈性體、粘合劑、摻合物等方面，越來越引起人們的關注。圖4研究和應用最多的嵌段非離子型表面活性劑是環(huán)氧乙

10、烷-環(huán)氧丙烷嵌段共聚物，它們可用于分散劑、加速劑、乳化劑、潤濕劑、鼓泡劑等的制備中；此外，還可作醫(yī)學配方中的乳化劑及工業(yè)用破乳劑。最近陸續(xù)開發(fā)了帶有更高級的嵌段共聚物。如經環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷嵌段共聚物改性的聚硅氧烷6,與化妝品基料有良好的相容性，可作為具有抗靜電性的潤滑劑，廣泛用于護發(fā)、護膚領域，圖(4)中的兩個化合物就屬于這種。(4)有機金屬化合物非離子型表面活性劑目黑謙次郎等人7以有機鈦和有機硅為原料，與聚氧化乙烯高級醇醚反應，合成各種各樣的有機金屬化合物非離子型表面活性劑(圖5)，并研究了它們的表面活性。他們發(fā)現(xiàn)這類表面活性劑的最大特點是無論在有機溶劑中，還是在水中，都能使無機顏料很好地

11、分散，而且它們的性質可通過改變環(huán)氧乙烷鏈長(改變n)及烷基的鏈長進行改性。圖5(5)其他類型非離子表面活性劑除上述幾類非離子表面活性劑外，還有氟表面活性劑和硫表面活性劑。氟表面活性劑的特點是表面活性高，化學穩(wěn)定性高和熱穩(wěn)定性高。硫表面活性劑廣泛用于紡織印染、防銹防蝕、殺菌殺蟲、采油、洗滌劑，乃至農藥、醫(yī)學等領域。圖63、陽離子表面活性劑具有特殊的乳化性和吸附性。陽離子表面活性劑容易吸附于一般固體表面，因此常能賦予固體表面某些特性,于是具有某些特殊用途：如利用陽離子表面活性劑和陽離子染料在纖維上的競爭吸附，可將其作為染整行業(yè)的緩染劑。在造紙工業(yè)中，高分子型陽離子表面活性劑可作為紙張增強劑、松香乳

12、化劑及中性施膠劑的乳化劑等等。此外，陽離子表面活性劑具有某些特殊的性能(如抗靜電、柔軟和殺菌等功能)，不能被其他類型的表面活性劑所取代，因此，陽離子表面活性劑用途廣泛,性能優(yōu)異。新型氧離子表面活性劑也多種，比如有在季銨鹽類表面活性劑分子中引入帶有非離子性質的羥基基團合成出的新型陽離子表面活性劑8，有以糖基和季銨陽離子為親水基、以氮原子上連接的長鏈烷基為親油基的含糖基季銨鹽表面活性劑9(圖6)，還有采用脂肪醇聚氧乙烯醚為主要原料合成的聚氧乙烯基縮水甘油三甲胺鹽酸鹽新型陽離子表面活性劑10(圖7)等。 圖74、陰離子表面活性劑是在溶于水后生成離子，其親水基團為帶有負電的原子團。水中解離后，生成憎水

13、性陰離子。如脂肪醇硫酸鈉在水分子的包圍下，即解離為ROSO2-O-和Na+兩部分，帶負電荷的ROSO2-O-，具有表面活性。 陰離子表面活性劑分為羧酸鹽、硫酸酯鹽、磺酸鹽和磷酸酯鹽四大類，具有較好的去污、發(fā)泡、分散、乳化、潤濕等特性。廣泛用作洗滌劑、起泡劑、潤濕劑、乳化劑和分散劑。產量占表面活性劑的首位。不可與陽離子表面活性劑一同使用，在水溶液中生成沉淀而失去效力。目前，傳統(tǒng)該類表面活性劑產圖8品性能優(yōu)越，使用廣泛，但也不乏一些新型產品，這些產品在某些性能下相對傳統(tǒng)產品而言有不小的突破，如以長烷基鏈酮為原料在對甲苯磺酸的催化下與丙三醇反應制備了環(huán)縮醛中間體，所得中間體與1,3-丙磺酸內酯反應，

14、合成的一種新型含1,3-二氧雜環(huán)戊烷的單陰離子型表面活性劑11(圖8)；有新型陰離子表面活性劑磷酸二(2乙基己氧基)乙基酯鈉(DEEPA)12(圖圖99)；還有以無水對氨基苯磺酸、1,2-二溴乙烷、溴代十二烷等為主要原料制備的雙陰離子（Gemini）表面活性劑N,N-(十二烷基二對苯磺酸鈉)乙二胺圖10(HY-12)13(圖10)等。當前,國外表面活性劑的主要研究方向為安全、溫和、易生物降解，而我國在這方面的工作才剛剛起步。為適應國際發(fā)展潮流，有必要組成專業(yè)性較強的表面活性劑工程研究中心，系統(tǒng)地進行新產品開發(fā)和工程化研究。由于表面活性劑產品品種多，應用范圍廣，且由于中國在該領域基礎薄弱，所涉及

15、的亟待解決的問題也多，應首先解決以下問題：系統(tǒng)開發(fā)安全、溫和、易生物降解、具有特殊作用的表面活性劑，研究其構效關系，為新型產品的開發(fā)和應用提供理論基礎。參考文獻：1 錢向明等.新型兩性表面活性劑M.技術與市場,2000,(4):17-18.2 楊樹良.新型非離子表面活性劑及其功能M.化工進展,1995,(5):39.3 朱雄精一.油化學M,1988,37(3):157-165.4 楊樹良.化工進展M,1993,(4):29-32.5 Bahadur Petal.Tenside Surf.DetJ.1991,28(3):173譯文見日用化學工業(yè)譯叢J,1992(4):29-32.6 朱林(譯).日用化學工業(yè)譯叢J,1994,(1):36-38.7 目黑謙次郎.油化學M,1988,37(4):228-239.8 李津等.新型陽離子表面活性