93表面活性剂

中文名称：表面活性剂英文名称：surfaceactiveagents•一、定义•二、结构•三、分类•四、应用•五、历史基本定义：表面活性剂是由两种截然不同的粒子形成的分子，一种粒子具有极强的亲油性，另一种则具有极强的亲水性。溶解于水中以后，表面活性剂能降低水的表面张力，并提高有机化合物的可溶性。组成：表面活性剂分子结构具有两亲性：一端为亲水基团，另一端为疏水基团。吸附性溶液中的正吸附：增加润湿性、乳化性、起泡性；固体表面的吸附：非极性固体表面单层吸附，极性固体表面可发生多层吸附传统观念上认为，表面活性剂是一类即使在很低浓度时也能显著降低面张力的物质。随着研究的深入，目前一般认为只要在较低浓度下能显著改变表面性质或与此相关、由此派生的性质的物质，都可以划归表面活性剂范畴。无论何种表面活性剂，其分子结构均由两部分构成。一端为非极亲油的疏水基；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，因而赋予了该类特殊分子既亲水、又亲油，便又不是整体亲水或亲油的特性。人们一般都认为按照它的化学结构来分比较合适。即当表面活性剂溶解于水后，根据是否生成离子及其电性，分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂。按极性基团的解离性质分类1、阴离子表面活性剂：硬脂酸，十二烷基苯磺酸钠2、阳离子表面活性剂：季铵化物3、两性离子表面活性剂：卵磷脂，氨基酸型，甜菜碱型4、非离子表面活性剂：脂肪酸甘油酯，脂肪酸山梨坦（司盘），聚山梨酯（吐温）一、阴离子表面活性剂1、肥皂类系高级脂肪酸的盐，通式：(RCOOˉ）nM。脂肪酸烃R一般为11~17个碳的长链，常见有硬脂酸、油酸、月桂酸。根据M代表的物质不同，又可分为碱金属皂、碱土金属皂和有机胺皂。2、硫酸化物RO-SO3-M主要是硫酸化油和高级脂肪醇硫酸酯类。脂肪烃链R在12~18个碳之间。硫酸化油的代表是硫酸化蓖麻油，俗称土耳其红油。高级脂肪醇硫酸酯类有十二烷基硫酸钠（SDS、月桂醇硫酸钠）3、磺酸化物R-SO3-M属于这类的有脂肪族磺酸化物、烷基芳基磺酸化物和烷基萘磺酸化物。它们的水溶性和耐酸耐钙、镁盐性比硫酸化物稍差，但在酸性溶液中不易水解。常用品种有：二辛基琥珀酸磺酸钠（阿洛索-OT），十二烷基苯磺酸钠，甘胆酸钠二、阳离子表面活性剂该类表面活性剂起作用的部分是阳离子，因此称为阳性皂。其分子结构主要部分是一个五价氮原子，所以也称为季铵化合物。其特点是水溶性大，在酸性与碱性溶液中较稳定，具有良好的表面活性作用和杀菌作用。常用品种有苯扎氯铵(洁尔灭）和苯扎溴铵（新洁尔灭）等。三、两性离子表面活性剂这类表面活性剂的分子结构中同时具有正、负电荷基团，在不同pH值介质中可表现出阳离子或阴离子表面活性剂的性质。1、卵磷脂：是制备注射用乳剂及脂质微粒制剂的主要辅料2、氨基酸型和甜菜碱型：氨基酸型：R-NH+2-CH2CH2COO－甜菜碱型：R-N+(CH3）2-COO—。在碱性水溶液中呈阴离子表面活性剂的性质，具有很好的起泡、去污作用；在酸性溶液中则呈阳离子表面活性剂的性质，具有很强的杀菌能力。四、非离子表面活性剂1.脂肪酸甘油酯：单硬脂酸甘油酯；HLB为3~4，主要用作W/O型乳剂辅助乳化剂。2.多元醇蔗糖酯：HLB（5~13）O/W乳化剂、分散剂脂肪酸山梨坦（Span）：W/O乳化剂聚山梨酯（Tween）：O/W乳化剂3.聚氧乙烯型：Myrij（卖泽类，长链脂肪酸酯）；Brij（脂肪醇酯）4.聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物：Poloxamer能耐受热压灭菌和低温冰冻，静脉乳剂的乳化剂概述表面活性剂由于具有润湿或抗粘、乳化或破乳、起泡或消泡以及增溶、分散、洗涤、防腐、抗静电等一系列物理化学作用及相应的实际应用，成为一类灵活多样、用途广泛的精细化工产品。表面活性剂除了在日常生活中作为洗涤剂，其他应用几乎可以覆盖所有的精细化工领域。1.增溶要求：CCMC（HLB13~18）临界胶束浓度（CMC）：表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度。当其浓度高于CMC值时，表面活性剂的排列成球状、棒状、束状、层状/板状等结构。增溶体系为热力学平衡体系；CMC越低、缔合数越大，增溶量（MAC）就越高；温度对增溶的影响：温度影响胶束的形成，影响增溶质的溶解，影响表面活性剂的溶解度2.乳化作用亲水亲油平衡值（HLB）：表面活性剂分子中亲水和亲油基团对油或水的综合亲合力。根据经验，将表面活性剂的HLB值范围限定在0-40，非离子型的HLB值在0-20。混合加和性：HLB=（HLBaWa+HLBb/Wb）/（Wa+Wb）理论计算：HLB=∑（亲水基团HLB值）+∑（亲油基团HLB）-7HLB：3-8W/O型乳化剂：Span；二价皂HLB：8-16O/W型乳化剂：Tween；一价皂。3.润湿作用要求：HLB：7-9。使用表面活性剂可以控制液、固之间的润湿程度。在粒剂及供喷粉的农药中，有的也含有一定量的表面活性剂，提高了药剂在受药表面的附着性和沉积量，提高防病、治病效果。在化妆品中，做为乳化剂是乳霜、乳液、洁面、卸妆等护肤产品中不可或缺的成分。4.助悬作用在农药行业，可湿性粉剂、乳油及浓乳剂都需要有一定量的表面活性剂，如可湿性粉剂中原药多为有机化合物，具有憎水性，只有在表面活性剂存在的条件下，降低水的表面张力，药粒才有可能被水所润湿，形成水悬液。5.起泡和消泡作用表面活性剂在医药行业也有广泛应用。在药剂中，一些挥发油脂溶性纤维素、甾体激素等许多难溶性药物利用表面活性剂的增溶作用可形成透明溶液及增加浓度；药剂制备过程中，它是不可缺少的乳化剂、润湿剂、助悬剂、起泡剂和消泡剂等。6.消毒、杀菌在医药行业中可作为杀菌剂和消毒剂使用，其杀菌和消毒作用归结于它们与细菌生物膜蛋白质的强烈相互作用使之变性或失去功能，这些消毒剂在水中都有比较大的溶解度，根据使用浓度，可用于手术前皮肤消毒、伤口或粘膜消毒、器械消毒和环境消毒；7.抗硬水性甜菜碱表面活性剂对钙、镁离子均表现出非常好的稳定性，即自身对钙、镁硬离子的耐受能力以及对钙皂的分散力。在使用过程中防止钙皂的沉淀，提高使用效果。8.增粘性及增泡性表面活性剂有对改变溶液体系的作用，增大粘度变稠或增大体系的泡沫，在一些特除的清洗、开采行业有广泛的应用。9.去垢、洗涤作用去除油脂污垢是一个比较复杂的过程，它与上面提到的润湿、起泡等作用均有关。①公元前2500年——1850年羊油和草木灰制造肥皂羊油——三羧酸酯简称三甘酯，经碱水解→羧酸盐+单甘酯+二甘酯+甘油19世纪中叶一方面肥皂开始实现工业化大生产，另一方面，也出现了化学合成的表面活性剂②土耳其红油的出现：土耳其红油即蓖麻油与硫酸反应的产物，蓖麻油为蓖麻油酸的三甘酯深度磺化，耐酸耐硬水③19世纪初，矿物原料制备洗涤剂石油工业的发展→石油硫酸（绿油）蜡和茶的磺化混合物，溶于酸中，呈绿黑色，用碱中和制得。石油磺酸皂具有良好的水溶性，称绿钠（第一个矿物原料制得的洗涤剂）第一次世界大战期间，油脂出现煤炭产量→煤化工业发→短链烷基、奈磺酸盐类表面活性剂如丙基奈磺酸盐、丁基奈磺酸盐1920——1930脂肪醇硫酸化→烷基硫酸盐20世纪30年代，长链烷基、苯基出现于美国