表面活性剂

表面活性剂一、表面活性剂的性质1.表面活性剂的定义表面活性剂(surfactant)，是指加入少量能使其溶液体系的界面状态发生明显变化的物质。

具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列。

表面活性剂分为离子型表面活性剂（包括阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂）、非离子型表面活性剂、两性表面活性剂、复配表面活性剂、其他表面活性剂等。

2.表面活性剂的结构特点表面活性剂分子具有独特的两亲性：一端为亲水的极性基团，简称亲水基，也称为疏油基或憎油基，有时形象地称为亲水头，如-OH、-COOH、-SO3H、-NH2；另一端为亲油的非极性基团，简称亲油基，也称为疏水基或憎水基，如R-（烷基）、Ar-（芳基）。

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，但又不是整体亲水或亲油的特性。

表面活性剂的这种特有结构通常称之为“双亲结构”（amphiphilic structure），表面活性剂分子因而也常被称作“双亲分子”。

3.表面活性剂的性质表面活性剂通过在气液两相界面吸附降低水的表面张力，也可以通过吸附在液体界面间来降低油水界面张力。

许多表面活性剂也能在本体溶液中聚集成为聚集体。

囊泡和胶束都是此类聚集体。

表面活性剂开始形成胶束的浓度叫做临界胶束浓度或CMC。

当胶束在水中形成，胶束的尾形成能够包裹油滴的核，而它们的（离子/极性）头能够形成一个外壳，保持与水接触。

表面活性剂在油中聚集，聚集体指的是反胶束。

在反胶束中，头在核，尾保持与油的充分接触。

表面活性剂系统的热动力学很重要，不论是理论上还是实践上。

因为表面活性剂系统代表的是介于有序和无序物质状态之间的系统。

表面活性剂溶液可能含有有序相（胶束）和无序相（自由表面活性剂分子和/或离子）。

胶束——表面活性剂分子的亲脂尾端聚于胶束内部，避免与极性的水分子接触；分子的极性亲水头端则露于外部，与极性的水分子发生作用，并对胶束内部的憎水基团产生保护作用。

第三章表面活性剂表面活性剂在药物制剂的制备中被广泛应用，其结构特征是具有亲水性与亲脂性两种基团，其作用是能显著降低分散系的表面（界面）张力，因此可用作乳化剂、助悬剂、增溶剂、促吸收剂、润湿剂、起泡剂与消泡剂、去污剂等，是药用乳剂、悬浊剂、脂质体等的重要辅料.本章重点讨论表面活性剂的基本性质（如CMC值、HLB值、Krafft点与昙点等）与测定方法等。

第一节表面活性剂分类一、表面活性剂（surfactant)：具有很强表面活性,加入少量就能使液体表面张力显著下降的物质。

1.①纯液体在一定温度有一定的表面张力，是液体的物理常数.②当在水中加入无机盐或糖类物质时，则水的表面张力略有升高;③当在水中加入低级脂肪醇、脂肪酸时，则水的表面张力下降,称此类物质为水的表面活性物质。

④当在水中加入油酸钠、十二烷基硫酸钠（高级脂肪酸）时，则水的表面张力能够显著的降低，称此类物质为该溶剂的表面活性剂(surfactant)。

2.表面活性剂分子的结构特征:是由具有极性的亲水基和非极性的亲油基组成,而且两部分分处两端。

因此，表面活性剂具有既亲水又亲油的两亲性质，但具有两亲性的分子不一定都是表面活性剂。

3.表面活性剂的吸附性：表面活性剂由于其特殊结构可以在两相界面发生定向排列,来改变两相界面性质。

从而起到润湿、乳化、增溶、絮凝、反絮凝、起泡、消泡的作用。

（1）在溶液中的正吸附:表面活性剂在溶液表面层聚集的现象为正吸附，正吸附改变了溶液表面的性质。

最外层疏水，表现低表面张力，产生较好的润湿性、乳化性、增溶性、起泡性.（2）在固体表面的吸附：表面活性剂溶液与固体接触时，表面活性剂分子可能在固体表面发生吸附，使固体表面性质发生改变，易于润湿.二、表面活性剂的类型1。

表面活性剂分类方法有多种，根据来源可分为天然表面活性剂与合成表面活性剂；2。

根据溶解性质可分为水溶性表面活性剂与油溶性表面活性剂;3。

根据极性基团的解离性质分为离子型表面活性剂与非离子型表面活性剂两大类；再根据离子型表面活性剂所带电荷，又分为阳离子、阴离子、两性离子表面活性剂。

化学名词表面活性剂（surfactant），是指是能使目标溶液表面张力显著下降的物质。

具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列。

表面活性剂的分子结构具有两性：一端为亲水基团，另一端为疏水基团；亲水基团常为极性基团，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，羟基、酰胺基、醚键等也可作为极性亲水基团；而疏水基团常为非极性烃链，如8个碳原子以上烃链。

表面活性剂分为离子型表面活性剂（包括阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂）、非离子型表面活性剂、两性表面活性剂、复配表面活性剂、其他表面活性剂等。

中文名表面活性剂外文名surfactant别名表面活性物质应用学科化学分类离子型表面活性剂（包括阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂）、非离子型表面活性剂、两性表面活性剂、复配表面活性剂、其他表面活性剂等特性两亲性作用降低目标溶液的表面张力简介表面活性剂（surfactant），是指加入少量能使其溶液体系的界面状态发生明显变化的物质。

具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列。

表面活性剂的分子结构具有两亲性：一端为亲水基团，另一端为疏水基团；亲水基团常为极性基团，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，羟基、酰胺基、醚键等也可作为极性亲水基团；而疏水基团常为非极性烃链，如8个碳原子以上烃链。

表面活性剂分为离子型表面活性剂（包括阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂）、非离子型表面活性剂、两性表面活性剂、复配表面活性剂、其他表面活性剂等。

起源历史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。

表面活性剂的定义：表面活性剂是指某些有机化合物,它们不仅溶于水或其他有机溶剂，同时又能在相界面上定向并改变界面的性质。

表面活性剂一般是低分子量分散剂。

表面活性剂分子具有改性作用，特别是降低颜料和树脂溶液间的界面张力。

表面活性剂的原理表面活性剂的应用取决于它们在界面上以及溶液中的各种性质。

表面和界面现象两相接触的部分为面接触，三相接触的部分是一条线，四相或四相以上的多相接触则是点接触。

占主导地位的是液相与其他面之间的接触例如：液--气液--液--气液--液--固--气液--固--固表面活性剂的特点;双亲媒性结构化学结构上看同时具有亲油性的碳氢键的亲水性的官能团。

溶解度至少溶于液相的某一相。

界面吸附平衡时，表面活性剂溶质在界面上的浓度大于溶液内部的浓度。

界面定向排列界面上的分子能定性排成单分子膜覆盖于界面上(在界面上排成电子层）形成胶束当浓度达到一定时，分子会聚集而形成胶束。

这种浓度的极限值称为临界胶束浓度（简称CMC)表面活性剂的分类按分子机构带电的特征首先分为阴离子型阳离子型非离子型和两性表面活性剂。

阴离子型亲水基带负电。

这类最重要的是直链烷基苯磺酸。

阳离子型在水中能解离出带正电的亲水性原子团。

非离子型在水中无带电的集团。

两性表面活性剂在水中同时具有可溶于水的正电荷负电性基团表面活性剂的缺点根据其化学结构(如：低的分子量)和静电稳定理论，表面活性剂有以下缺陷：·水敏感性：表面活性剂通常使最终涂层产生水敏感性，不适于室外应用。

·易产生泡沫：许多表面改性剂会产生泡沫，在涂层上产生缺陷(如鱼眼、凹坑)。

如果泡沫在研磨进程出现，则导致生产能力的下降。

·干扰涂层间的粘接。

经过多年发展，特殊的表面活性剂得到改进，使涂层缺陷最大程度地降低，并且某些还能使涂层具有一些别的优点，如消泡/抗腐蚀能力或使基材难以润湿来源阴离子表面活性剂1、肥皂类系高级脂肪酸的盐，通式: (RCOOˉ)n M。

表面活性剂表面活性剂是一种功能性精细化工产品。

表面活性剂不仅有洗涤去污作用而且有润湿、分机乳化、增溶、起泡、柔软、抗静电、杀菌等多种性能，因此以表面活性剂为主要成分的清洗剂在民用清洗和工业清洗中都得到广泛应用。

表面活性剂的有关概念一、表面张力与表面活性剂1．表面与表面张力按物理化学定义，在体系内部物理性质与化学性质完全均匀的一部分称为相。

相与相之恫的接触面称为界面。

在固、液、气相之间都存在界面。

由于两种气体之间可以任意互相扩散成均匀一相，因此不存在气—气界面，液体与液体以及液体与固体之间可以存在液-液和液-固界面，两种固体接触也可形成固—固界面，但通常习惯上将气体与固体以及气体与液体之间的界面称为表面。

物体相界向上的分子与相内郡分子受力情况是不同的。

卧7-1是描述水分子受力情况的示意图。

由图可以看出，在水相内部，水分子(a)受到周围水分子的吸引力是平衡的，而在水与空气界面上的水分子(b)受到空气的吸弓[力要比受到水时吸引力小得多。

因此表面层的水分子处于受力不平衡的状态；受到一种指向相内部的拉力使表面收缩。

把这种作用于相表面而指向相内部的表面紧缩力称为表面张力。

表面张力是物质的一种属性，不同的物质有不同的表面张力，常见的液体物质中水有较大的表面张力，而苯、四氯化碳、正辛烷、乙醇、乙醚、丙酮等有机溶剂表面张力较小，见表5—1。

图7—1 表面分子与内部，分子受力情况不同2．表面活性剂定义将不同性质的物质分别溶于水时，发现水的表面张力会发生变化，一种情况是水的表面张力随溶质浓度的增加而加大，如将氯化钠、氢氧化钾、硝酸钾等无机物以及蔗糖、甘露醇有机物溶于水时所见到的情况；另一种是水的表面张力随溶质的加入而逐渐减小，如把绝大多数醇、醛、脂肪酸等有机物溶于水时的情况；第三种情况是水的表面张力在稀溶液时随溶质浓度的增加而急剧下降，下降至一定程度后便缓慢下来或不再下降，如在水中加入肥皂，烷基苯磺酸盐的情况。

把物质能使溶剂表面张力降低的性质称为表面活性；第三类物质为非表面滑睦物质，而把具有表面活性的第三类物质称为表面活性剂，即表面活性剂为—类在溶液中浓度很低时就可以显著降低溶剂表面张力的物质。

表面活性剂什么是表面活性剂表面活性剂是指那些具有很强表面活性、能使液体的表面张力显著下降的物质。

表面活性剂分子一般由非极性烃链和一个以上的极性基团组成,烃链长度一般在8个碳原子以上,极性基团可以是解离的离子,也可以是不解离的亲水基团。

极性基团可以是羧酸及其盐、磺酸及其盐、硫酸酯及其可溶性盐﹑磷酸酯基﹑氨基或胺基及它们的盐,也可以是羟基、酰胺基、醚键﹑羧酸酯基等。

如肥皂是脂肪酸类(R-COO-)表面活性剂,其结构中的脂肪酸碳链(R-)为亲油基团,解离的脂肪酸根(COO-)为亲水基团。

[编辑]表面活性剂的分类[2]表面活性剂的种类很多,其分类方法亦各不相同,如可依据离子类型、溶解性、应用功能、结构等分类。

但通常根据表面活性剂分子在水溶液中离解与否将其分成离子型和非离子型两大类。

离子型表面活性剂按其所带电荷种类,又可分为阴离子、阳离子和两性离子表面活性剂。

1.阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂是发展历史最悠久、产量最大、品种最多、应用最广的一类表面活性剂。

其分子一般由长链烃基(C10~C20)及亲水基羧酸基、磺酸基、硫酸基或磷酸基组成。

其中产量最大、应用最广的阴离子表面活性剂是亲水基为磺酸盐型,其次是硫酸(酯)盐型。

阴离子表面活性剂具有极好的去污、发泡、润湿、分散、乳化等性能,所以应用非常广泛,主要用作洗涤剂、润湿剂、乳化剂、发泡剂、增溶剂等。

2.阳离子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表面活性剂的概念当溶剂中溶入溶质时，溶液的表面张力因溶质的加入而发生变化，水溶液表面张力的大小因溶质不同而改变，如一些无机盐可以使水的表面张力略有增加，一些低级醇则使水的表面张力略有下降，而肥皂和洗衣粉可使水的表面张力显著下降，使液体表面张力降低的性质即为表面活性[1]。

表面活性剂是指那些具有很强表面活性、能使液体的表面张力显著下降的物质[2]。

1.2 表面活性剂的昙点对非离子型表面活性剂在水溶液中得溶解度随温度升高而下降，使溶液变浊，称此变浊温度为昙点（Cloud point），亦称浊点。

昙点是非离子型表面活性剂的特征值。

此类表面活性剂的昙点在70~100℃，例如吐温20为90℃；吐温60为76℃；吐温80为93℃。

吐温类产生昙点的原因是温度升高，聚氧乙烯链与水之间的氢键断裂，水合能力下降，溶解度反而减小，溶液变浊出现昙点，冷却时氢键重新形成，又澄明。

在聚氧乙烯链相同时，碳氢链越长，则昙点越低；在碳氢链长相同时，聚氧乙烯链越长则昙点越高。

1.2 表面活性剂的结构特点表面活性剂的分子是由与水有亲和性的亲水基团（也称憎油基）和与油有亲和性的亲油基团（也称僧水基）构成的。

因此它既可以溶解在极性溶剂（最常用的溶剂是水）中，又可以溶解在非极性的油相中，具有两亲性质，被称为两亲分子[3]。

表面活性剂的非极性疏水基团一般是含有C8-C18碳的直链烃（也可能是环烃），如碳氢链、碳氟链、聚硅氧烷以及聚氧丙烯等;亲水基团种类很多，包括极性基团如淡基、硫酸基、磺酸基、磷酸基和季按基等。

表面活性剂的性质主要由亲水基团决定，因此通常按亲水基团的结构和性质进行分类。

1.3 表面活性剂的疏水性质表面活性剂不对称的分子结构，使其既具有亲水性又具有亲油性，溶于水后会产生疏水效应即:极性基或离子性亲水基团与水分子间产生强烈的相互吸引作用，而非极性疏水基团（碳氢链间）却有逃离水的趋势（一般认为只要溶质分子具有非极性基团，就会在水溶液中通过疏水作用而有逃水的趋势），分子间相互靠拢、缔合，从而逃离水的包围。

常见的17种表面活性剂
一、阴离子型表面活性剂
1. 磺酸盐类：硫酸钠、硫酸钾、氢氧化钠等；
2. 聚氧化乙烯类：聚乙二醇醚（PEG）、聚乙二醇硫酸酯（PES）、聚氧乙烯乙基醚（POE）等；
3. 硫醇类：硫醇钠、硫醇钾、磷酸硫醇、硫酸硫醇等；
4. 氯化物类：氯化钠、氯化钾等；
5. 脂肪醇类：甘油、乙基己基醇、硬脂醇等；
6. 葡萄糖醇类：玉米醇、葡萄糖醇、甘露醇等；
7. 脂肪酸类：棕榈酸、肉豆蔻酸钠等；
8. 醚类：苯乙醇、异丁基羟基苯醚、异戊二基羟基苯醚等；
9. 芳香族表面活性剂：苯甲醚树脂、羟基乙基苯乙醚等。

二、阳离子型表面活性剂
1. 烷基氧基醚类：芳香族烷基氧基醚、烷基氧基醚磺酰脲等；
2. 羧基化合物类：氯化月桂基醇、苯甲酸钠、氯化磺酰胺等；
3. 叠氮化合物类：氯化二苯基硫磺酸酯、氯化硫酰胺等；
4. 其他类：聚乙二醇偶联剂、乙二胺四乙酸、氨基磺酸类等。

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常用的十七种表面活性剂月桂基磺化琥珀酸单酯二钠( DLS)一、英文Disodium Monolauryl二、化学名：月桂基磺化琥珀酸单酯二钠三、化学结构式: ROCO-CH2-CH(SO3Na)-COONa四、产品特性1.常温下为白色细腻膏体，加热后(>70C)为透明液体;2.泡沫细密丰富；无滑腻感，非常容易冲洗；3.去污力强，脱脂力低，属常见的温和性表面活性剂;4.能与其它表面活性剂配伍，并降低其刺激性;5.耐硬水，生物降解性好，性能价格比高。

脂肪醇聚氧乙烯醚( 3)磺基琥珀酸单酯二钠MES一、英文名：Disodium Laureth(3) Sulfosuccinate二、化学名：脂肪醇聚氧乙烯醚( 3)磺基琥珀酸单酯二钠三、化学结构式：RO(CH2CH2O)3COCH2CH(SO3Na)COONa四、产品特性：1.具有优良的洗涤、乳化、分散、润湿、增溶性能;2.刺激性低，且能显著降低其他表面活性剂的刺激性;3.泡沫丰富细密稳定;性能价格比高;4.有优良的钙皂分散和抗硬水性能;5.复配性能好，能与多种表面活性剂和植物提取液(如皂角、首乌) 复配，形成十分稳定的体系，创制天然用品；6.脱脂力低，去污力适中，极易冲洗且无滑腻感。

椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠DMSS一、英文名：Disodium Cocoyl Monoethanolamide Sulfosuccinate二、化学名称：椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠三、结构式：RCONHCH2CH2OCOCHCH(SO3Na)COONa四、产品特性：1.具有优良的洗涤、乳化、分散、润湿、增溶性能；2.刺激性低，且能显著降低其他表面活性剂的刺激性；3.泡沫丰富细密稳定；稳泡性能优于醇醚型磺基琥珀酸单酯二钠；4.有优良的钙皂分散和抗硬水性能；5.脱脂力低，去污力适中，极易冲洗且无滑腻感。

单月桂基磷酸酯MAP一、英文名：Lauryl alcohol phosphate acid ester二、化学名：单月桂基磷酸酯三、化学结构式：ROPO(OH) 2 R:为天然月桂醇四、产品特性：1.优良的乳化性和增溶性。

表面活性剂的名词解释
表面活性剂(SurfaceActiveAgent)是一种具有表面活性的有机物，它们的分子具有双性结构，其中含有一个水溶性的部分(阴离子或阳离子)和一个油溶性的部分(芳烃)，使之具有表面活性，能够在液体表面上形成一层附着膜，从而改变液体的物理性质。

表面活性剂在工业生产中有广泛的应用。

表面活性剂的性质：由于表面活性剂分子具有双性结构，因此可以将表面活性剂分为三类：阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂。

其中，阴离子表面活性剂的水溶性部分是一个负离子，油溶性部分是芳烃，使之具有较强的吸附性和极性。

阳离子表面活性剂的水溶性部分是一个正离子，油溶性部分是芳烃，使之具有良好的乳化性和亲水性。

非离子表面活性剂的水溶性部分是一个非离子，油溶性部分是芳烃，使之具有良好的乳化性和亲油性。

表面活性剂的应用：表面活性剂广泛应用于化学工业、冶金工业、食品工业、医药工业和日常生活等领域，其应用的具体功能如下：（1）表面活性剂可以改变液体的物理性质，如改善润湿性、稳定解吸、减少拉力和油水分离等。

（2）表面活性剂可以调节表面和界面，如稳定油水界面、减少接触角、控制气溶胶的大小和形状等。

（3）表面活性剂可以用作乳化剂，如石油钻井液中的乳化剂、乳腺的乳化剂、高分子的乳化剂等。

（4）表面活性剂还可以用于皮革加工、洗涤剂、石油脱蜡剂、
燃料添加剂等。

综上所述，表面活性剂在化学工业、冶金工业、食品工业、医药工业和日常生活等领域都具有重要的应用。

从生产成本、性能等角度出发，表面活性剂一般分为三类，分别是阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂，具有不同的性质和应用功能。