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1、第23卷第5期 怀化学院学报 Vol1231No152004年10月JOURNALOFHUAIHUAUNIVERSITYOct1,2004化学化工表面活性剂的结构特点与应用刘 瞻(怀化学院化学与化学工程系,湖南怀化 418008)摘 要:从化学结构上分析了表面活性剂的类型和特点以及在实际应用中的作用1关键词:表面活性剂; 化学结构; 作用中图分类号:O64712 文献标识码:A 文章编号:1671-9743(2004)05-0033-051917年德国化学家由煤焦油合成了第一个表面活性剂—[1]它溶液体系的表面张力或界面张力的物质,具有亲水亲油烷基萘磺酸盐,为表面活性
2、剂的开发奠定了基础1其后,表面活的性质,能起乳化、分散、增溶、洗涤、润湿、发泡、消泡、保湿、性剂的发展经历了数次变革130年代,德国化学家广泛进行表润滑、杀菌、柔软、拒水、抗静电、防腐蚀等一系列作用,广泛应面活性剂的研制,开创了近代表面活性剂时期,并形成合成表用于工业、农业、建筑业、医药及日常生活中,它几乎无处不面活性剂与肥皂相竞争的局面140～50年代支链烷基苯磺酸[2]在1(TPS)因其优良的洗涤性和耐硬水性占据洗涤剂的主导地位;1 表面活性剂的结构特点随后由于TPS难以生物降解造成河流污染,在1964年被性能优异的直链烷基苯磺酸钠取代;同时,50年代后期随着石油化表面活性剂是一种两亲
3、性物质,一部分是与油有亲和性工的发展,促进了醇系表面活性剂的大力发展,其中醇醚非离的亲油基(也称憎水基),另一部分是与水有亲和性的亲水基子表面活性剂因优异的低温洗涤性、低泡性、可生物降解性(也称憎油基)1其亲水基和疏水基分处两端,形成不对称结等,加之脂肪醇和环氧乙烷原料的充足供应获得迅猛发展,至构1表面活性剂的这种结构特点使它溶于水后,亲水基受到水今已有超过阴离子表面活性剂之势190年代,表面活性剂向无分子的吸引,而亲油基受到水分子的排斥1为了克服这种不毒、无公害、高效、全天然发展,烷基多苯(APS)成为第四代最具潜稳定状态,就只有占据到溶液的表面,将亲油基伸向气相,亲力的表面活性剂1水基
4、伸入水中1表面活性剂(surfactant)是一种在低浓度下能降低水和其图1肥皂的亲油基和亲水基示意图图2洗衣粉有效成分的亲油基和亲水基示意图收稿日期:2004-06-23作者简介:刘瞻(1962-),男,陕西扶风人,怀化学院高级实验师,主要研究表面活性剂的应用和无机化学实验1·34·怀化学院学报 2004年10月肥皂的亲水基来自亲水基团羧酸钠(-COONa);洗衣粉(烷基苯磺酸钠)的亲水基是磺酸钠(-SO3Na),分别示于图1型结构式是,阴离子表面活性剂中亲水基的和图2中1亲水基有许多种,而实际能做亲水基原料的只有较少的几种,能做亲油基原料的就更少1引入
5、有直接连接法和间接连接法1所谓直接连接法是用亲油从某种意义来讲,表面活性剂的研制就是寻找价格低廉、基物料与无机试剂直接反应,按引入亲水基的不同,可分为货源充足而又有较好理化性能的亲油基和亲水基原料1亲水皂化、磺化、硫酸酯化和磷酸酯化1而所谓间接连接就是利基(如羧酸基等)常连接在表面活性剂分子亲油基的一端(或用两个以上的多功能、高反应性化合物使亲油基与亲水基相中间)1作为特殊用途,有时也用甘油、山梨醇、季戊四醇等多连接,比如以含活性基的不饱和化合物、环状化合物、多元元醇的基团做亲水基1亲水基多来自天然动植物油脂和合成醇作为连接剂所合成的表面活性剂1而正是由于阴离子表面化工原料,它们的化学结构
6、很相似,只是碳原子数和端基结构活性剂有上述性质以及它在性能和价格方面的优势,所以它应用最广泛1但它同时也是造成水质污染的主要因素之一111112 非离子表面活性剂非离子表面活性剂在水中不离解成离子状态,其表面活性是由中性分子体现出来的1合成非离子表面活性剂所用主要单元反应有乙氧基化、酯化、聚合反应等1非离子表面活性剂具有很高的表面活性、良好的乳化能力和洗涤作用1主要类型有聚氧乙烯型、多元醇型和烷醇酰胺型,以及聚醚型、氧化胺型等111113 阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂疏水基的结构和阴离子表面活性剂相似,且疏水基与亲水基的连接方式也很类同,一种是亲水基直接连在疏水基上,另一种是亲水基通过
7、酯、酰胺、醚键等形式与疏水基间接相连;所不同的是,阳离子表面活性剂溶图3亲油基的碳原子数于水时,其亲水基呈现正电荷,亲水基主要为碱性氮原子1与性能的关系目前工业上所有阳离子表面活性剂均为含氮有机物的衍生1-洗涤力;2-起泡性物,主要有胺盐型阳离子表面活性剂和季铵盐型表面活性剂不同1两大类1虽然表面活性剂分子结构的特点是两亲性分子,但并不[4]11114 两性表面活性剂是所有的两亲性分子都是表面活性剂,只有亲油部分有足够两
