表面活性剂简介及主要发展方向

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表面活性剂简介及近年研究进展

一.【关键词】表面活性剂不对称结构双亲化合物界面张力表面张力吸附性能酰胺基脂肽生物微生物高分子非离子型高粘度高表面活性糖基类表面活性剂临界胶束浓度戊糖基两性表面活性剂壳聚糖基表面活性剂酶法合成果糖醋酶法合成成糖醛酸内酯

二.【文摘】表面活性剂是这样一类物质,它在加入很少量时即能大大降低溶剂的表面张力(一般以水为标准溶剂)和液-液界面张力,并具有一定特殊结构、亲水亲油特性和特殊吸附性能的物质。表面活性剂分子都是双亲化合物,分子具有不对称结构。其分子由易溶于水的亲水基(如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐,也可是羟基、酰胺基、醚键等)和不溶于水而易溶于油的亲油基(即疏水基,常为非极性烃链,如8个碳原子以上烃链)组成。

表面活性剂概述:

三.【简介】

1.概念:表面活性剂(surfactant)是指具有固定的亲水亲油基团,在溶液的表面能定向排列,并能使表面张力显著下降的物质。

2.组成:分子结构具有两亲性,非极性烃链: 8个碳原子以上烃链,极性基团:羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐,也可是羟基、酰胺基、醚键等。

3.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。

4.表面活性剂的分类

根据疏水基结构进行分类,分直链、支链、芳香链、含氟长链等;根据亲水基进行分类,分为羧酸盐、硫酸盐、季铵盐、PEO衍生物、内酯等;有些研究者根据其分子构成的离子性分成离子型、非离子型等,还有根据其水溶性、化学结构特征、原料来源等各种分类方法。但是众多分类方法都有其局限性,很难将表面活性剂合适定位,并在概念内涵上不发生重叠。

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)

四.【表面活性剂研究进展】

现在社会,表面活性剂的应用日益广泛,下面介绍几种对现行的几种表面活性剂及其应用进行了初步的探索。

1. 脂肽生物表面活性剂

自从Fleming发现微生物产生青霉素以来,微生物成为生物活性物质的一个重要来源,为天然合成化学品提供了丰富资源。生物表面活性剂是微生物在一定条件下培养时,在其代谢过程申分泌出来的具有一定表面活性的代谢产物,如糖脂、多糖蛋白脂、脂肪、磷脂利脂肪酸中性类脂衍生物。它们与一般表面活性剂分子在结构上类似,即在分子中不仅有脂肪烃链构成的非极性憎水基,同时也含有极性的亲水基。

生物表面活性剂的早期研究见于1946年,1965年之后,微生物对烃类乳化机制的研究引起人们的关注。微生物产生的表面活性剂是微生物提高石油采收率的重要机制之一。用微生物生产表面活性剂成为生物技术领域中的一个新课题。1968

年,Arima等首次发现枯草芽胞杆菌株(Bacillus subtilis)产生的是脂肽类表面活性剂,呈晶状,商品名为表面活性素(surfactin),这类表面活性剂主要含:伊枯草菌素(Iturilns),杆菌霉素(Bacillomycin),芬荠素(Fengycin)和表面活性(Surfacin)等,其中surfactin的表面活性最强,是迄今报道的效果最好的生物表面活性齐之一。脂肽分子由亲水的肽键和亲油的脂肪烃链两部分组成,由于其特殊的化学组成和两亲型分子结构,脂肤类生物表面活性剂在医药、微生物采油、环境治理等领域有重要的应用前景。目前发现的脂肽类生物表面活性剂有数十种。

2. 高分子表面活性剂

高分子表面活性剂通常指分子量大于1000、具有表面活性的物质。减小两相界面张力的大分子物质皆可称为高分子表面活性剂。高分子表面活性剂具有分散、凝聚、乳化、稳定泡沫、保护胶体、增溶等能力,毒性小,可用作胶凝剂、减阻剂、增粘剂、絮凝剂、分散剂、乳化剂、破乳剂、增溶剂、保湿剂、抗静电剂、纸张增强剂等。与低分于表面活性剂一样,高分子表面活性剂也可分为阴离子型、阴离子型、两个离子型和非离子型四大类。阴离子型古有解离后产生阴离子的基团如焌酸基—COOH、磺酸基-8H等;阳离子型占有解离后产生阳离子的基团如季铵盐、吡啶盐等。两性离子型同时占有以上两类基团;非离子型不含可解离基团。1961年Strauss合成了名为聚皂高分子表面活性剂。随后,氧化乙烯氧化丙烯嵌段共聚物作为非离子型表面活性剂(产品名Pluronies)实现了工业化生产。与常用的低分子表面活性剂相比,高分子表面活性剂降低表面张力的能力差,成本偏高,始终未育占据表面活性剂领域的优势。近十余年来由于能源工业(强化采油、燃油乳化、油/某乳化)、涂料工业(无皂聚合、高浓度胶乳)、膜科学(仿生膜、LB膜)的需要,高分子表面活性剂研究有了新的进展,得到了性能良好的氧化乙烯硅氧烷共聚物、乙烯亚胺共聚物、乙烯基醚共聚物、烷基酚甲醛缩合物氧化乙烯共聚物等品种。我们采用自由基聚合法得到的丙烯酚胺表面活性大单体离子型单体共聚物,有高粘度和高表面活性,突破了分子量高则表面活性差的传统。

3. 糖基类表面活性剂

糖类物质本身己经具备多烃基的亲水性结构,如果再连接上长的疏水链就可以产生具有表面

活性的物质。以糖类制成的表面活性剂,原料来自天然可再生资源,环境相容性好,有很好的皮肤兼容性和极佳的生物可降解性,这使得它们在去污剂、清洁剂和化妆品行业中的应用日益广泛,而且在制药、生物化学和生物医学方面有着潜在的应用前途。近年来,一些糖基表面活性剂开始大量应用,如烷基多背及

其衍生物、烷醇基葡糖酚胺、蔗糖醋等。如何开发更多的糖类资源应用于表面活性剂工业和肝制类型更丰富性能更好的表面活性剂产品成为科学家们研究的热点,最近不断有一些新型糖基表面活性剂被合成出来。

表面活性剂是在加入很少量时既能大大降低溶剂的表面(界面)张力的一大类有机化合物。按照传统的分类方法,表面活性剂可分为阴离子型、阳离子型、非离子型和两性型四大类。在表征表面活性的众多参数中,临界胶束浓度(CMC)是表面活性剂的一个重要参数,它可以作为表面活性剂的表面活性的量度。CMC值越小表明在较低浓度下,表面活性剂就能发挥很大的效能。

日前开发糖基表面活性剂三个主要万向,也就是开发更多种类的糖类原料、研究新型的"成技术和开发特种表面活性剂,以CMC值作为表面性质的主要参数介绍了糖基表面活性剂。