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表面活性剂的主要类型及特点概述阴 离子表面活 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;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[1]。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 油基;另一部分是亲水的极性基团、叫做亲水基(hydrophilicgroup)[2]。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、分子量等特征对其进行分类[3]。 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。 1.阴离子表面活性剂[4] 在水中,阴离子表面活性剂的亲水基为阴离子,通常由C10-C20长链烃基疏 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。 的同分异构体的总称,它们具有一个三环 树脂酸是一类分子式为C9H29COOH 菲骨架、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 表面活性剂方面的论文[5]。松香酸钠盐广泛应用于洗衣皂生产中,它能改变肥 皂泡沫性能,防止酸败,增加边缘透明性[6]。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 正构直链烷烃磺酸盐的物理化学件质已有较详细的研究[7]。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)石油磺酸盐[4] 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、 纯化白矿物油的副产品,和废酸一起被抛弃,后来对石油磺酸盐的性质了解得