表面活性剂的结构与复配

表面活性剂的结构与复配

表面活性剂是一种即使在很低的浓度范围内也能显著降低表面张力的物质。其分子结构均由两部分构成,分子的一端为极亲油的疏水基,分子的另一端为极性亲水的亲水基,两类结构与性能截然相反的分子碎片或基团分处于同一分子的两端并以化学键相连接,形成了一种不对称的、极性的结构,赋予了该类特殊分子既亲水又亲油,又不是整体亲水或亲油的特性,这种特有结构通常称之为“双亲结构”。表面活性剂按分子结构特性可分为阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、阳离子表面活性剂,目前,在我国这几种表面活性剂的生产量分别占56%、36%、5%、3%。1一般表面活性剂的应用特性1.1阴离子表面活性剂1.1.1洗洁精的复配体系此类活性剂常见的有直链烷基苯磺酸钠和α-烯基磺酸钠。直链烷基苯磺酸钠别名LAS或ABS,为白色或淡黄色粉状或片状固体,在复配表面活性剂体系中溶解性很好,对碱、稀酸和硬水都比较稳定。常用于洗洁精(餐具液洗剂)和衣用液体洗涤剂,一般不用于洗发香波,很少用于淋浴液。在洗洁精中其用量可占表面活性剂总量的一半左右,在衣用液体洗涤剂中所占比例实际调节范围较宽。应用于洗洁精比较典型的复配体系是三元体系“LAS(直链烷基苯磺酸钠)-AES(醇醚硫酸钠)-FFA(烷基醇酰胺)”。直链烷基苯磺酸钠突出的优点是稳定性好、去污力强、环境危害极小,能很好地被生物降解为无害物、价格低廉。突出的缺点是刺激性大。α-烯基磺酸钠别名AOS,极易溶于水,它在广泛的pH值范围内都有较好的稳定性。在磺酸盐品种中,性能最好。突出的优点是稳定性好,水溶性好,配伍性好,刺激性小,微生物降解也非常理想,是洗发香波和淋浴液中常使用的主表面活性剂之一。其缺点是价格较贵。1.1.2色浆中以硫酸钠为主,其复配成透明水溶液此类活性剂常见的有脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和十二烷基硫酸钠。脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠别名AES、醇醚硫酸钠。易溶于水,在洗发香波、淋浴液、餐具液体洗涤剂(洗洁精)、衣用液体洗涤剂中都可应用。水溶性比十二烷基硫酸钠更好,在常温下本身就可配成任何比例的透明水溶液。在液体洗涤剂中的应用比直链烷基苯磺酸钠更广泛,配伍性更好;能够与许多表面活性剂二元复配或多元复配成透明水溶液。突出的优点是刺激性小、水溶性好、配伍性好、在防皮肤干裂粗糙方面表现好。缺点是在酸性介质中的稳定性稍差,去污力次于直链烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠。十二烷基硫酸钠别名AS、K12、椰油醇硫酸钠、月桂醇硫酸钠发泡剂,对碱和硬水不敏感,在酸性条件下稳定性次于一般磺酸盐,接近于脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠,易降解,对环境危害极小。在液体洗涤剂中应用,酸度不能太高;在洗发香波和沐浴液中使用其乙醇胺盐或铵盐,不仅可增加耐酸稳定性,还有益于降低刺激性。除发泡性好和去污力强外,其他方面的使用性能都不如醇醚硫酸钠。在常见阴离子表面活性剂中价格一般为最高。1.1.3酸钠类表面活性剂按脂肪酸的碳链分类,应用于液体洗涤剂以月桂酸皂最好,按成盐不同分类,应用于液体洗涤剂以胺盐、钾盐、铵盐较好。硬脂酸钠不能在液体洗涤剂中作为主表面活性剂应用。在液体洗涤剂中,脂肪酸盐主要用于衣用液体洗涤剂和淋浴液中,产品pH值一般为8以上。与之匹配的表面活性剂一般是起钙皂分散作用,其次还能改善表面活性剂的水溶性。优点是价格低廉,在防皮肤干裂粗糙方面表现好;缺点是不能在酸性介质中使用(作主表面活性剂),在一般阴离子表面活性剂中去污力稍差,耐硬水性能最差。1.2作为辅助表面活性剂与各种类型表面活性剂相比,阳离子表面活性剂的调整作用最突出,杀菌作用最强,尽管有去污力差,起泡性差,配伍性差、刺激性大,价格昂贵等缺点。阳离子表面活性剂不直接与阴离子表面活性剂配伍,只能作为调理剂组分或杀菌剂来使用。阳离子表面活性剂在液体洗涤剂中作为辅助表面活性剂(配方用量很少的调理剂组分)一般用于较高档次产品,主要用于洗发香波。作为调整剂组分在高档次液体洗涤剂洗发香波中不是其他类型表面活性剂所能替代的。常见阳离子表面活性剂品种有十六烷基二甲基氯化铵(1631)、十八烷基三甲基氯化铵(1831)、阳离子瓜尔胶(C-14S)、阳离子泛醇、阳离子硅油、十二烷基二甲基氧化胺(OB-2)等。1.3在合成纤维中的应用两性表面活性剂指兼有阴离子和阳离子性亲水基的表面活性剂,因此这种表面活性剂在酸性溶液中呈阳离子性,在碱性溶液中呈阴离子性,而在中性溶液中有类似非离子的性质。两性表面活性剂易溶于水,溶于较浓的酸、碱溶液,甚至在无机盐的浓溶液中也能溶解,耐硬水性好,对皮肤刺激性小,织物柔软性好,抗静电性好,有良好的杀菌作用,与各种表面活性剂的相容性好。重要的两性表面活性剂品种有十二烷基二甲基甜菜碱、羧酸盐型咪唑啉等。非离子表面活性剂的性能更全面,缺陷少,只是去污力和起泡性差一些;与非离子表面活性剂比较,两性表面活性剂的某些性能更优,其余性能也不落后。两性表面活性剂比一般非离子表面活性剂有更好的发泡能力,更好的杀菌能力,更好的调理性。因此,在液体洗涤剂中,两性表面活性剂主要是应用于洗发香波,其次是淋浴液等皮肤清洁剂。1.4非离子表面活性剂非离子表面活性剂具有良好的增溶、洗涤、抗静电、刺激性小、钙皂分散等性能;可应用pH范围比一般离子型表面活性剂更宽广;除去污力和起泡性外,其他性能往往优于一般阴离子表面活性剂。在离子型表面活性剂中添加少量非离子表面活性剂,可使该体系的表面活性提高(相同活性物含量之间比较)。主要品种有烷基醇酰胺(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)是一类性能优越和用途广泛及使用频率很高的非离子表面活性剂,在各种液体洗涤剂中常用。在液体洗涤剂中使用常与酰胺配伍,配比一般为“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碱性洗涤剂中应用,是非离子表面活性剂中价格最便宜的一个品种。2用表面活性剂或助剂随着全球经济的发展以及科学技术领域的开拓,表面活性剂工业将得到快速发展,其应用领域从日用化学工业发展到石油、纺织、食品、农业、新型材料等方面。环保型表面活性剂的研究开发势在必行,且市场前景广阔,具有安全、温和、易生物降解等特性的表面活性剂的开发和应用为大势所趋。结合我国产品结构及应用领域,今后阴离子表面活性剂烷基苯磺酸盐和烷基磺酸盐的使用将趋于减少,脂肪醇硫酸盐则呈增加趋势;阳离子表面活性剂双十八烷基二甲基氯化铵呈减少趋势;非离子表面活性剂脂醇醚呈增加趋势;两性离子表面活性剂甜菜碱保持相对稳定。我国表面活性剂工业起步晚,基础弱,为适应国际发展潮流,今后应重点开发糖苷类表面活性剂;系统研究开发大豆磷脂类表面活性剂,磷脂既有表面活性,又有生物活性,是特种表面活性剂;开发蔗糖脂肪酸酯系列产品,蔗糖脂肪酸酯具有无毒、无臭、无刺激性、易生物降解性等优点,