表面活性劑的結(jié)構(gòu)與復(fù)配

表面活性劑的結(jié)構(gòu)與復(fù)配

表面活性劑是一種即使在很低的濃度范圍內(nèi)也能顯著降低表面張力的物質(zhì)。其分子結(jié)構(gòu)均由兩部分構(gòu)成,分子的一端為極親油的疏水基,分子的另一端為極性親水的親水基,兩類結(jié)構(gòu)與性能截然相反的分子碎片或基團分處于同一分子的兩端并以化學(xué)鍵相連接,形成了一種不對稱的、極性的結(jié)構(gòu),賦予了該類特殊分子既親水又親油,又不是整體親水或親油的特性,這種特有結(jié)構(gòu)通常稱之為“雙親結(jié)構(gòu)”。表面活性劑按分子結(jié)構(gòu)特性可分為陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑、兩性離子表面活性劑、陽離子表面活性劑,目前,在我國這幾種表面活性劑的生產(chǎn)量分別占56%、36%、5%、3%。1一般表面活性劑的應(yīng)用特性1.1陰離子表面活性劑1.1.1洗潔精的復(fù)配體系此類活性劑常見的有直鏈烷基苯磺酸鈉和α-烯基磺酸鈉。直鏈烷基苯磺酸鈉別名LAS或ABS,為白色或淡黃色粉狀或片狀固體,在復(fù)配表面活性劑體系中溶解性很好,對堿、稀酸和硬水都比較穩(wěn)定。常用于洗潔精(餐具液洗劑)和衣用液體洗滌劑,一般不用于洗發(fā)香波,很少用于淋浴液。在洗潔精中其用量可占表面活性劑總量的一半左右,在衣用液體洗滌劑中所占比例實際調(diào)節(jié)范圍較寬。應(yīng)用于洗潔精比較典型的復(fù)配體系是三元體系“LAS(直鏈烷基苯磺酸鈉)-AES(醇醚硫酸鈉)-FFA(烷基醇酰胺)”。直鏈烷基苯磺酸鈉突出的優(yōu)點是穩(wěn)定性好、去污力強、環(huán)境危害極小,能很好地被生物降解為無害物、價格低廉。突出的缺點是刺激性大。α-烯基磺酸鈉別名AOS,極易溶于水,它在廣泛的pH值范圍內(nèi)都有較好的穩(wěn)定性。在磺酸鹽品種中,性能最好。突出的優(yōu)點是穩(wěn)定性好,水溶性好,配伍性好,刺激性小,微生物降解也非常理想,是洗發(fā)香波和淋浴液中常使用的主表面活性劑之一。其缺點是價格較貴。1.1.2色漿中以硫酸鈉為主,其復(fù)配成透明水溶液此類活性劑常見的有脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉和十二烷基硫酸鈉。脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉別名AES、醇醚硫酸鈉。易溶于水,在洗發(fā)香波、淋浴液、餐具液體洗滌劑(洗潔精)、衣用液體洗滌劑中都可應(yīng)用。水溶性比十二烷基硫酸鈉更好,在常溫下本身就可配成任何比例的透明水溶液。在液體洗滌劑中的應(yīng)用比直鏈烷基苯磺酸鈉更廣泛,配伍性更好;能夠與許多表面活性劑二元復(fù)配或多元復(fù)配成透明水溶液。突出的優(yōu)點是刺激性小、水溶性好、配伍性好、在防皮膚干裂粗糙方面表現(xiàn)好。缺點是在酸性介質(zhì)中的穩(wěn)定性稍差,去污力次于直鏈烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉。十二烷基硫酸鈉別名AS、K12、椰油醇硫酸鈉、月桂醇硫酸鈉發(fā)泡劑,對堿和硬水不敏感,在酸性條件下穩(wěn)定性次于一般磺酸鹽,接近于脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉,易降解,對環(huán)境危害極小。在液體洗滌劑中應(yīng)用,酸度不能太高;在洗發(fā)香波和沐浴液中使用其乙醇胺鹽或銨鹽,不僅可增加耐酸穩(wěn)定性,還有益于降低刺激性。除發(fā)泡性好和去污力強外,其他方面的使用性能都不如醇醚硫酸鈉。在常見陰離子表面活性劑中價格一般為最高。1.1.3酸鈉類表面活性劑按脂肪酸的碳鏈分類,應(yīng)用于液體洗滌劑以月桂酸皂最好,按成鹽不同分類,應(yīng)用于液體洗滌劑以胺鹽、鉀鹽、銨鹽較好。硬脂酸鈉不能在液體洗滌劑中作為主表面活性劑應(yīng)用。在液體洗滌劑中,脂肪酸鹽主要用于衣用液體洗滌劑和淋浴液中,產(chǎn)品pH值一般為8以上。與之匹配的表面活性劑一般是起鈣皂分散作用,其次還能改善表面活性劑的水溶性。優(yōu)點是價格低廉,在防皮膚干裂粗糙方面表現(xiàn)好;缺點是不能在酸性介質(zhì)中使用(作主表面活性劑),在一般陰離子表面活性劑中去污力稍差,耐硬水性能最差。1.2作為輔助表面活性劑與各種類型表面活性劑相比,陽離子表面活性劑的調(diào)整作用最突出,殺菌作用最強,盡管有去污力差,起泡性差,配伍性差、刺激性大,價格昂貴等缺點。陽離子表面活性劑不直接與陰離子表面活性劑配伍,只能作為調(diào)理劑組分或殺菌劑來使用。陽離子表面活性劑在液體洗滌劑中作為輔助表面活性劑(配方用量很少的調(diào)理劑組分)一般用于較高檔次產(chǎn)品,主要用于洗發(fā)香波。作為調(diào)整劑組分在高檔次液體洗滌劑洗發(fā)香波中不是其他類型表面活性劑所能替代的。常見陽離子表面活性劑品種有十六烷基二甲基氯化銨(1631)、十八烷基三甲基氯化銨(1831)、陽離子瓜爾膠(C-14S)、陽離子泛醇、陽離子硅油、十二烷基二甲基氧化胺(OB-2)等。1.3在合成纖維中的應(yīng)用兩性表面活性劑指兼有陰離子和陽離子性親水基的表面活性劑,因此這種表面活性劑在酸性溶液中呈陽離子性,在堿性溶液中呈陰離子性,而在中性溶液中有類似非離子的性質(zhì)。兩性表面活性劑易溶于水,溶于較濃的酸、堿溶液,甚至在無機鹽的濃溶液中也能溶解,耐硬水性好,對皮膚刺激性小,織物柔軟性好,抗靜電性好,有良好的殺菌作用,與各種表面活性劑的相容性好。重要的兩性表面活性劑品種有十二烷基二甲基甜菜堿、羧酸鹽型咪唑啉等。非離子表面活性劑的性能更全面,缺陷少,只是去污力和起泡性差一些;與非離子表面活性劑比較,兩性表面活性劑的某些性能更優(yōu),其余性能也不落后。兩性表面活性劑比一般非離子表面活性劑有更好的發(fā)泡能力,更好的殺菌能力,更好的調(diào)理性。因此,在液體洗滌劑中,兩性表面活性劑主要是應(yīng)用于洗發(fā)香波,其次是淋浴液等皮膚清潔劑。1.4非離子表面活性劑非離子表面活性劑具有良好的增溶、洗滌、抗靜電、刺激性小、鈣皂分散等性能;可應(yīng)用pH范圍比一般離子型表面活性劑更寬廣;除去污力和起泡性外,其他性能往往優(yōu)于一般陰離子表面活性劑。在離子型表面活性劑中添加少量非離子表面活性劑,可使該體系的表面活性提高(相同活性物含量之間比較)。主要品種有烷基醇酰胺(FFA)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AE)、烷基酚聚氧乙烯醚(APE或OP)。烷基醇酰胺(FFA)是一類性能優(yōu)越和用途廣泛及使用頻率很高的非離子表面活性劑,在各種液體洗滌劑中常用。在液體洗滌劑中使用常與酰胺配伍,配比一般為“2∶1”和“1.5∶1”(烷基醇酰胺∶酰胺)。烷基醇酰胺可以在一般稍偏酸性和堿性洗滌劑中應(yīng)用,是非離子表面活性劑中價格最便宜的一個品種。2用表面活性劑或助劑隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的開拓,表面活性劑工業(yè)將得到快速發(fā)展,其應(yīng)用領(lǐng)域從日用化學(xué)工業(yè)發(fā)展到石油、紡織、食品、農(nóng)業(yè)、新型材料等方面。環(huán)保型表面活性劑的研究開發(fā)勢在必行,且市場前景廣闊,具有安全、溫和、易生物降解等特性的表面活性劑的開發(fā)和應(yīng)用為大勢所趨。結(jié)合我國產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及應(yīng)用領(lǐng)域,今后陰離子表面活性劑烷基苯磺酸鹽和烷基磺酸鹽的使用將趨于減少,脂肪醇硫酸鹽則呈增加趨勢;陽離子表面活性劑雙十八烷基二甲基氯化銨呈減少趨勢;非離子表面活性劑脂醇醚呈增加趨勢;兩性離子表面活性劑甜菜堿保持相對穩(wěn)定。我國表面活性劑工業(yè)起步晚,基礎(chǔ)弱,為適應(yīng)國際發(fā)展潮流,今后應(yīng)重點開發(fā)糖苷類表面活性劑;系統(tǒng)研究開發(fā)大豆磷脂類表面活性劑,磷脂既有表面活性,又有生物活性,是特種表面活性劑;開發(fā)蔗糖脂肪酸酯系列產(chǎn)品,蔗糖脂肪酸酯具有無毒、無臭、無刺激性、易生物降解性等優(yōu)點,