《表面活性剂》报告

环保型表面活性剂的发展极其应用表面活性剂是由两个单链单头基普通表面活性剂在离子头基处通过化学键联接而成，因而阻抑了表面活性剂有序聚集过程中的头基分离力，极大提高了表面活性。与当前为提高表面活性而进行的大量尝试，如添加盐类、提高温度或将阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂混合相比较，表面活性剂是概念上的突破，因而被誉为新一代的表面活性剂【1】。表面活性剂的生物降解性主要由疏水基团决定，并随着疏水基线性程度的增加而增加，末端季碳原子会显著降低降解度，疏水链长短也影响降解性；表面活性剂的亲水基性质对生物降解度有次要的影响；乙氧基链长影响非离子表面活性剂的生物降解性；增加磺酸基和疏水基末端之间的距离，烷基苯磺酸盐的初级生物降解度增加（距离原则）。最后指出了我国今后表面活性剂生物降解度研究的发展方向【2】。为了解决日益严重的环境问题，绿色化学从化学学科中脱颖而出，成为当前化学学科研究的热点和前沿。表面活性剂的绿色化学是绿色化学的重要内容之一，目前主要体现在3个方面：①继续揭示表面活性剂结构与性能的关系，特别是生物降解等环境相容性的关系；②降低产品中有害物质的含量；③表面活性剂的绿色应用。表面活性剂与环境的相容性则是表面活性剂绿色化学的重点。因此，了解表面活性剂的被处理特性，并进一步掌握其在自然界中的行为，对讨论表面活性剂的生物降解性具有重要意义【2】。淀粉基表面活性剂的研究始于30年代，到80年代得到迅速发展。由于石油资源的日趋枯竭及价格的不断上涨，迫使人们寻找表面活性剂新的原材料。通过对多糖类高聚物（尤其是淀粉）的研究发现，在由淀粉制得的表面活性剂结构中含有葡萄糖单元，该表面活性剂具有易被生物降解的特点，而且产品还具有无毒、对皮肤和眼睛无刺激等独特性能淀粉基表面活性剂的研究开发，为化学工业和相关行业开辟了新的原料资源，其开发利用已成为近年来国内外学者研究的重大课题之一【3】。烷基糖苷（AlkylPolyglucoside，简称APG）又称烷基多苷，是90年代最新商品化的一类温和性非离子表面活性剂，国内外有关专家称它为世界级表面活性剂。它以碳水化合物和天然脂肪醇作原料制成，除了具有传统表面活性剂的优异性能外，还具有许多独特的性能APG一直是近10年来世界各国表面活性剂工业的研究重点之一，也成为我国精细化工的研究热点，许多科研单位在从事这项研究工作，并发表多篇研究论文，工业化生产也日趋成熟⑶。表面活性剂在实际应用上的重要性是众所周知的.除了在日用化学工业中(主要是洗涤剂、化妆品)的大量应用外，也广瑟应用于其它生产实际，诸如石油、煤炭、矿冶、机械、纺织、医药等工业及农业生产中，起着关键作用，表面活性剂科学与许多重要学科，如生命科学、能源科学、材料科学、环境科学以及信息科学等，有着密切联系，对这些学科的发展有重要作用.此外，应该注意到，表面活性剂是在各种界面过程中起重要作用的物质，表面活性剂分子有序组合体溶液又是一类极有特色的胶体，即缔合胶体(亲液胶体之一).因此，表面活性剂科学成为胶体及界面科学中很重要的一个组成部分，可以说是研究胶体科学和界面科学的桥梁⑷。表面活性剂与环境，6O年代表面活性剂就已在洗涤工业中大量应用。在卫生用品及某些工业洗涤材料中所用的表面活性剂被直接排入废水系统，这些表面活性剂不仅直接危害水生环境，而且抑制其它有毒物质的降解，导致了严重的水质污染。生物降解性是评价环境接受表面活性荆能力的重要表征。表面活性剂的生物降解性是指表面活性剂分子在微生物(主要是细菌)的作用下分解转化为微生物的代谢物或细胞物质，并产生二氧化碳和水。完整的生物降解需经历以下过程：初级生物降解：母体分子结构消失，特性发生改变。达到环境可以接受程度的生物降解：降解得到的任何产物不再导致污染。最终生物降解：底物完全转化为=氧化碳和水等无机质和代谢物。由于降解程度的差异，许多难以降解的表面活性剂仍然会对环境造成污染。近年来随着人们环保意识的增强。世界许多国家和组织、环境学家以及生态学家们对此深为关注。现已拥有包括美国、加拿大、日本和西欧等24个成员国的经济合作与发展组织(OECD)，对应用的表面活性剂的降解性作了具体详细的规定(例如规定家庭用洗涤剂所用的阴离子表面活性剂的初级生物降解度必须高于80，并相应规定了统一的分析测试准则）。有人预言在今后若干年内，降解性能优越的烯基磺酸盐、氧化胺、聚氧乙烯非离子型以及两性表面活性剂将逐步取代烷基、芳基磺酸盐，含苯环的聚氧乙烯烷基酚醚也将被容易降解的聚氧乙烯直链烷醇系所取代⑸。表面活性剂对环境的影响正越来越受到人们的重视。研究表面活性剂生物降解的试验方法生物降解试验主要考察表面活性剂被微生物分解的过程及分解的程度天然水源、污泥、土壤、污水系统等都可以成为表面活性剂的降解环境，模拟这些环境条件可以对表面活性剂的生物降解性进行研究。由于模拟条件复杂且难以精确控制，因此用不同的模拟方式得到的结果往往不同。为此，早在1965年肥皂与洗涤剂协会（TheSoapandDetergentAssociation）就制定了专门测定某些表面活性剂（如LAS）的方法。之后许多国家与组织都规定了某些试验标准OECD不仅建立了一套成员国之问相互承认的测试准则，而且规定必须是OECD专门委员会承认的合格实验室测出的试验结果才能得承认⑸。生物表面活性剂是由微生物产生的具有表面活性的两性化合物。与化学合成的表面活性剂相比，它们除具有降低表面张力、稳定乳化液和发泡等相同特性外，还具有一般化学合成表面活性剂所不具备的无毒、能生物降解等特性，有利于环境保护。因此，近年来对它的研究日益增多，它们在医药、化妆品、洗涤剂和食品等工业方面具有潜在的应用价值⑹。微生物产生的生物表面活性剂包括许多不同的种类，如糖脂、脂肽、多糖.脂类复合物、磷脂、脂肪酸和中性脂等。它们主要是由利用碳氢化合物作碳源的微生物产生，用来乳化这些碳源，以利菌体的吸收.本文介绍了筛选生物表面活性剂产生菌的方法以及生物表面活性剂种类的分析方法，并筛选出lO株产生物表面活性剂的菌株，它们分别产生糖脂、磷脂、脂肪酸和脂多糖等生物表面活性剂⑹。高分子表面活性剂是一类在石油开采和涂料工业中有巨大应用前景的聚合物材料，在仿生膜中亦有着广泛的应用。与低分子表面活性剂相比，它的优点是溶液粘度高，成膜性好，其缺点是降低表面张力能力差,表面活性伴随着分子量提高急剧下降。因此，合成高分子量（粘度）、高表面活性的两亲性聚合物，成为近年来表面活性剂的主要研究课题之一。虽然聚合物的分子设计在80年代取得了较大的进展，就高分子表面活性剂而言，由于结构与性能的关系知之甚少，涉及物理化学性质的大分子水溶液体系又异常复杂，因此溶液性质的研究皆在非水体系（选择性有机溶剂）或分子量低于1X104的大分子表面活性剂水溶液体系，高分子量、表面活性优良的高分子表面活性剂品种几乎空白。伊藤浩一曾总结了高分子表面活性剂的主要合成方法,但没有涉及大分子化学结构、分子形态与胶束行为、表面活性等一系列分子设计的关键问题【7】。普通表面活性剂的疏水基一般为碳氢链，称碳氢表面活性剂。将碳氢表面活性剂分子碳氢链中的氢原子部分或全部用氟原子取代，就成为碳氟表面活性剂，或称氟表面活性剂。碳氟表面活性剂是特种表面活性剂中最重要的品种，有很多碳氢表面活性剂不可替代的重要用途。碳氟表面活性剂的独特性能常被概括为“三高”、“两憎”，即高表面活性、高耐热稳定性及高化学稳定性；它的含氟烃基既憎水又憎油【8】。随着全球范围环保意识的增强，对日常生活和工业领域中使用的表面活性剂提出了许多新要求。近几年来，双亲油基一双亲水基型表面活性剂（GeminiSurfactants，以下简称双联表面活性剂）作为一种崭新的、高性能表面活性剂而逐渐被人们所认识。研究表明，双联表面活性剂的临界胶束浓度值比传统的表面活性剂低10倍〜100倍；连接基为亲水的双联表面活性荆有很低的Krafft点，能够用于冷水中和传统表面活性剂相比，双联表面活性剂降低水表面张力方面表现出更高的效率另外，双联表面活性荆还有更好的钙皂分散性口，可用于制备高效润湿荆；一些短链连接基的双联表面括性剂具有独特的流变性能，它们在稀的浓度范围内表现出粘弹性归；双联表面活性荆和传统的单琥水基单亲水基型表面活性荆组成的混合体系有协同效应，使得复配体系的性能更卓越。双联表面活性剂同传统表面活性荆一样也可以分为几种不同类型，如阴离子型、阳离子型、非离子型和两性型。它们的台戚方法各异，性能也有所不同【9】。REFERENCES新一代表面活性剂:Geminis,PROGRESSINCHEMISTRY,Vo1.11No.4,Nov,1999表面活的结构与生物降解性的关系，DETERGENT&COSM^CS，V01.25N0.5，Oct.20023淀粉基表面活性剂烷基糖苷及其应用，301997年第5期化工进展4表面活性剂科学的一些进展，ACTAPHYSIC0.CHIMICASINICA,W,l_13.N0.8,August,19975表面活性剂在环境中的生物降解，环