表面活性剂的分类方法
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、表面活性剂1、阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂是表面活性剂的一类。
在水中解离后,生成憎水性阴离子。
如脂肪醇硫酸钠在水分子的包围下,即解离为R0S02-0-和Na+两部分,带负电荷的R0S02-0-,具有表面活性。
阴离子表面活性剂分为羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐和磷酸酯盐四大类,具有较好的去污、发泡、分散、乳化、润湿等特性。
广泛用作洗涤剂、起泡剂、润湿剂、乳化剂和分散剂。
2、非离子表面活性剂非离子表面活性剂有良好的耐硬水能力,有低起泡性的特点,因此适合作特殊洗涤剂。
由于它具有分散、乳化、泡沫、润湿、增溶多种性能非离子表面活性剂按亲水基团分类,有聚氧乙烯型和多元醇型两类。
脂肪酸聚氧乙烯酯脂肪酸甲酯乙氧基化物聚丙二醇的环氧乙烷加成物聚氧乙烯化的离子型表面活性剂失水山梨醇酯改用生物降解性能好的碳脂肪醇聚氧乙烯醚。
脂肪酸聚氧乙烯酯(AE)脂肪酸在催化剂的作用卜可以与环氧乙烷加成,形成亲I水基与疏水基由酯键连接的聚氧乙烯型非离子表面活性剂。
但与上述两类以醚键结合的非离子表面活性剂不同,由于醚键易于水解,所以这类化合物在强碱溶液中使用时会水解变成肥皂。
这类化合物与高级醇或烷基酚的环氧乙烷加成物相比,一般渗透力、去污力都差些,因此不适合做洗涤剂,主要做乳化剂、分散剂、,染色助剂等。
主要作为一种高效的净洗剂,具有低泡沫、高浊点、净洗性能优异,特别是具有岀色的分散性能,良好的分散性在工业生产中非常重要,在工作液浴比越来越小的发展趋势下,能够有效防止工作液中的污垢聚集成团。
商品化的FMEE为7mol的EO 加成数,属于亲水性表面活性剂,FMEE无法获得低于7mol的EO加成数产品如FMEE的3EO 5EO等产品,限制了FMEE作为亲油性表面活性剂在乳化领域的应用。
此表面活性剂的亲油性(疏水性)和亲水性的大小可通过调节聚氧乙烯和聚氧丙烯的比例加以控制。
不同比例和不同聚合方式得到各种不同性能的表面活性剂。
聚醚型非离子表面活性剂在很低浓度时就有降低界面张力的能力可以做W/O型及O/W型乳状液的乳化剂,对硬水中钙皂有分散作用并有良好的增溶作用,有的可做消泡剂、抑泡剂。
表面活性剂的分类根据分子组成特点和极性基团的解离性质,将表面活性剂分为离子表面活性剂和非离子表面活性剂。
根据离子表面活性剂所带电荷,又可分为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和两性离子表面活性剂。
一些表现出较强的表面活性同时具有一定的起泡、乳化、增溶等应用性能的水溶性高分子,称为高分子表面活性剂,如海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、甲基纤维素、聚乙烯醇、聚维酮等,但与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较小,增溶力、渗透力弱,乳化力较强,常用做保护胶体。
一、离子表面活性剂(一)阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂起表面活性作用的部分是阴离子。
1.高级脂肪酸盐系肥皂类,通式为(RCOO-)nMn+。
脂肪酸烃链R 一般在C11~C17之间,以硬脂酸、油酸、月桂酸等较常见。
根据M的不同,又可分碱金属皂(一价皂)、碱土金属皂(二价皂)和有机胺皂(三乙醇胺皂)等。
它们均具有良好的乳化性能和分散油的能力,但易被酸破坏,碱金属皂还可被钙、镁盐等破坏,电解质可使之盐析。
一般只用于外用制剂。
2.硫酸化物主要是硫酸化油和高级脂肪醇硫酸酯类,通式为R·O·SO3-M+,其中脂肪烃链R在C12~C18范围。
硫酸化油的代表是硫酸化蓖麻油,俗称土耳其红油,为黄色或桔黄色粘稠液,有微臭,约含48.5%的总脂肪油,可与水混合,为无刺激性的去污剂和润湿剂,可代替肥皂洗涤皮肤,也可用于挥发油或水不溶性杀菌剂的增溶。
高级脂肪醇硫酸酯类中常用的是十二烷基硫酸钠(SDS,又称月桂醇硫酸钠、SLS)、十六烷基硫酸钠(鲸蜡醇硫酸钠)、十八烷基硫酸钠(硬脂醇硫酸钠)等。
它们的乳化性也很强,并较肥皂类稳定,较耐酸和钙、镁盐,但可与一些高分子阳离子药物发生作用而产生沉淀,对粘膜有一定的刺激性,主要用做外用软膏的乳化剂,有时也用于片剂等固体制剂的润湿剂或增溶剂。
3.磺酸化物系指脂肪族磺酸化物和烷基芳基磺酸化物等。
通式分别为R·SO3-M+和RC6H5·SO3-M+。
表面活性剂的分类及性质一、表面活性剂概念:能使水的表面张力下降的物质称为水的表面活性剂(surfactant)。
结构特征:具有极性的亲水基和非极性的疏水基,且两部分分别处于表面活性剂分子的两端。
表面活性剂称之为两性分子(亲水亲油分子),但两性分子不一定是表面活性剂。
二、表面活性剂的类型(一)阴离子型(二)阳离子型表面活性剂(三)两性离子型表面活性剂分子中同时具有正电荷基团和负电荷基团的表面活性剂称之为两性离子型表面活性剂。
(四)非离子型表面活性剂非离子型表面活性剂的两亲性常以其分子亲水和疏水的平衡值(HLB值)表示。
HLB值越低,亲酯越强。
(五)高分子型表面活性剂特点:相对分子量数千以上,有时达数十万,分子内有极性和非极性部分。
常用:蛋白质、阿拉伯胶、树脂、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺。
三、表面活性剂溶液的表面性质液体表面存在表面张力,使液体表面有收缩的趋势。
收缩的液体表面处于最低的能量状态。
两亲性分子在水溶液中趋于表面聚集,疏水基远离水相而获得最低自由能。
由于水分子与非极性基团分子间相互吸引力小于水分子与水分子间的相互吸引力,所以表面收缩力减少。
四、表面活性剂在溶液中形成胶束理论在临界胶束浓度时,溶液的性质如渗透压、密度、界面张力、摩尔电导都存在突变现象。
胶束的种类:(一)离子型表面活性剂(二)非离子型表面活性剂常温下,聚氧乙烯基的聚合度较大时,胶束呈网状;升温时,聚氧乙烯基与水分子之间的氢键被破环,发生失水,胶束则变为球状。
(三)高分子型表面活性剂一些高分子型表面活性剂,分子很长,在溶液中卷曲形成聚氧乙烯基为表面,聚氧丙烯基为内核的胶束,一个或几个分子就可以形成胶束。
表面活性剂的分类姓名:黄朋学号: 2012G0303006 1、高分子表面活性剂:离子分类亲水基高分子表面活性剂天然系半合成系合成系阴离子型羧酸基海藻酸钠果胶酸钠腐植酸钠咕吨树胶羧甲基纤维素羟甲基淀粉丙烯酸接枝淀粉水解丙烯腈接枝淀粉丙烯酸共聚物马来酸共聚物水解聚丙烯酰胺磺酸基木质素磺酸盐铁铬木质素磺酸盐缩合萘磺酸盐聚苯乙烯磺酸盐硫酸酯基缩合烷基苯醚硫酸酯阳离子型胺基壳聚糖阳离子淀粉氨基烷基丙烯酸酯共聚物聚乙烯苯甲基三甲铵盐季铵盐两性型胺基、羧基等水溶性蛋白质类非离子型多元醇及其他淀粉淀粉改性产物甲基纤维素乙基纤维素羧乙基纤维素聚乙烯醇聚乙烯基醚EO加成物聚乙烯吡咯烷酮2、离子分类:阴离子型表面活性剂离子型表面活性剂阳离子型表面活性剂表面活性剂非离子型表面活性剂两性表面活性剂特殊表面活性剂阴离子型表面活性剂:羧酸盐型、磺酸盐型、硫酸酯盐型、磷酸酯盐型等阳离子表面活性剂:脂肪胺盐、烷基咪唑啉盐、烷基吡啶盐、β—羟基胺等两性表面活性剂:从广义上讲,分子结构中含有两种及两种以上极性基团的表面活性剂,均可称为两性活性剂。
可将其分为:非离子-阴离子型;非离子-阳离子型;阴离子-阳离子型;非离子-阳离子-非离子型。
这类表面活性剂具有许多独特的性质。
例如,对皮肤的低刺激性,具有较好的抗盐性,且兼备阴离子型和阳离子型两类表面活性剂的点,既可用作洗涤剂、乳化剂,也可用作杀菌剂、防霉剂和抗静电剂。
因而,两性离子表面活性剂是近年来发展较快的一类。
非离子型表面活性剂:这类表面活性剂溶于水后不发生解离,其极性基部分大多为氧乙烯基、多元醇和酰胺基。
类型:酯型;醚型;胺型;酰胺型;混合型(Tween)酯醚型等。
特殊表面活性剂:以碳氟链为疏水基的表面活性剂,简称为氟表面活性剂,如全氟辛酸。
这类活性剂具有极高的表面活性,不仅可以使水的表面张力降至20 mN.m-1以下,而且能降低油的表面张力。
其化学性质极其稳定,具有抗氧化、抗强酸和强碱及抗高温等特性。
举例说明表面活性剂的分类
表面活性剂分类:
一、磷系表面活性剂
1、二聚磷酸盐:它们主要用于医药、防腐剂、清洁剂、农药和化妆品等,具有很好的清洁效果,也常用来制备洗衣机洗涤剂和去污剂等。
2、氧基磷酸盐:主要用于肥皂、清洁剂、洗衣粉、香水、肥皂、洗发水和洗护用品等,具有很好的表面活性性和发泡性,广泛用于清洁、
配制和去污等领域。
二、硫系表面活性剂
1、硫酸盐:主要用于清洗剂、增稠剂、乳液剂、纺织染料和石油产品,它们具有良好的清洁作用,抗氧化和防腐蚀能力。
2、萘系表面活性剂:主要用于洗衣剂、洁净剂、抗菌剂、香水、增稠剂、聚氧乙烯胶等,具有良好的分散性能和稳定性,可抑制水中的有
机物和脂肪。
三、烃类表面活性剂
1、乙醇胺类:主要用于洗涤剂、乳液剂、抗菌剂、去污剂和抗泡沫剂,可制备家用清洁剂,具有很强的清洁和表面活性能力,对有机污染物
具有良好的抗微生物作用。
2、芳香烃类表面活性剂:主要用于抗菌剂、清洁剂、乳剂、肥皂和各种表面处理剂,可增加清洁剂的活性,也可使清洁剂更易溶解,减少
表面张力,提供更加平滑的表面处理。
四、氨基系表面活性剂
1、硼系表面活性剂:主要用于清洁剂、抗菌剂、增稠剂、乳剂和美容用品,具有优异的活性和发泡特性,有效抑制污垢的悬浮能力,减少表面的张力,使清洁更加顺畅。
2、异氰酸酯系表面活性剂:主要用于清洁剂、抗菌剂、去污剂、皂剂和肥皂,具有良好的表面活性能力和发泡性能,也可用于乳化剂、抗泡剂和洗发水等等。
表面活性剂的分类方法表面活性剂的分类方法有以下几种:1、按表面活性别在水溶液中能否解离及解离后所带电荷类型分为非离子型、阴离子型、阳离子型和两性离子性;2 、按表面活性剂在水和油中的溶解性可分为水溶性和油溶性表面活性剂;3 、按分子量分类,可将分子量大于104 者称为高分子表面活性剂,分子量在103~104 者称为中分子量表面活性剂及分子量在102~l03 者称为低分子量表面活性剂。
在这些分类方法中常用的是按表面活性剂在水溶液中能否解离及解离后所带电荷类型来分类。
1、阴离子表面活性剂阴离子型表面活性既是具有阴离子亲水性基团的表面活性剂。
它们在整个表面活性剂生产中占有相当大的比重,据统计,世界表面活性剂总产量的40% 属于这一类2、阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂正好与阴离子表面活性剂结构相反。
如图所示,其亲水基一端是阳离子,故常称之为“逆性肥皂”或“阳性皂”。
阳离子表面活性剂水溶液,大多呈酸性。
而阴离子表面活性剂水溶液,一般为中性或碱性,与前者正好相反。
这是因为在中和时,各自的酸碱强度不同而造成的。
3、两性表面活性剂广义地说,所谓两性表面活性剂,是指同时具有两种离子性质的表面活性剂。
然而,通常所说的两性表面活性剂,是指由阴离子和阳离子所组成的表面活性剂。
换言之,单就两性表面活性剂结构来讲,在憎水基一端既有阳离子(+) 也有阴离子(-) ,是两者结合在一起的表面活性剂甜菜碱型表面活性剂两性表面活性剂主要由氨基酸型和甜菜碱型两类其中的甜菜碱型表面活性剂,加水能呈透明溶液,泡沫多去污力好。
可看成是两性表面活性剂的代表。
甜菜碱型两性表面活性剂与氨基酸型两性表面活性剂最大的差别是前者无论是在酸性、中性或碱性都易溶于水。
即使在等电点也无沉淀,且在任何pH 值时均可使用。
4、非离子型表面活性剂非离子型表面活性剂在水溶液中不电离,其亲水基主要是由具有一定数量的含氧基团成。
正是这一特点决定了非离子型表面活性剂在某些方面比离子型表面活性剂优越。
表面活性剂的分类及特点一表面活性剂的特征(1)乳化作用(2)分散作用(3)润湿作用(4)增稠作用(5)消泡作用二表面活性剂分类1阴离子表面活性剂1左中括号磺酸盐类左中括号1)ABS(十二烷基苯磺酸钠):分类:分为硬性(含有支链)和软性(含有直连)的两种,硬性的ABS清洗能力较好生物降解性较差,软性的ABS清洗能力较差而生物降解性较好用途:主要是家用,金属加工业,用作脱脂剂,混凝土行业,用作增稠剂注意事项:ABS耐水耐酸碱,做增稠剂使用时,使用要加热2)烷基磺酸盐:生物降解性能较好,主要适用于家用3)a-烯烃磺酸钠(烯基和羟基的混合物):生物降解性较好,主要用于家用和厨房4)脂肪酸乙酰磺酸盐(不常用):抗硬水能力较强,手感较好,对皮肤比较温和5)仲醇聚氧乙烯醚琥珀磺酸盐一般用氨水和三乙醇胺来中和6)N-N-油酰基磺酸盐7)脂肪酰胺磺酸盐8)BX-丁基萘磺酸钠(拉开粉)9)石油磺酸盐:主要用于防锈油中02左中括号磷酸酯盐左中括号1)醇的取代类:作用:具有增容性和分散性,可以用氢氧化钠和氢氧化钾,胺类来中和,特性:对皮肤比较温和,生物降解性较差,渗透能力较好。
2)硫酸盐:a、脂肪醇硫酸盐(AS)b、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐(AES):AES和AEC复配通常起到很好的效果c 、脂肪醇聚氧乙烯硫酸盐K12(十二烷基硫酸钠)d、酰基-甘油-硫酸脂盐03左中括号羧酸盐左中括号1)肥皂C17H35COONa 有抑泡和消泡作用2)醇醚羧酸钠(AEC):安全环保,生物降解性好,可用作增容剂和分散剂3)月桂酰基氨酸钠用于香波民用4)油酰氨基酸钠(雷米帮)用于丝绸,锦袍,对皮肤刺激性小5)月桂醇聚氧乙烯醚邻萘二甲酸单脂钠盐耐硬水低泡增容性好2阳离子表面活性剂1)胺盐型2)季铵盐型3)杂环型4)啰盐型3非离子表面活性剂1)特性:较易溶于水;易清洗;易复配(阴阳两性和非离子表活都可以复配,一般阴阳离子表活复配比例在4-50:1时可以增加阳离子的性能2)HLB值具有亲水,亲油的性能。
化学反应中的表面活性物质分类表面活性物质是指一类具有分子结构对称性和亲疏水性的化学物质,在水等液体表面形成具有物理、化学特性的薄膜(称为界面)。
它们分子分布不均、表面活泼,具有良好的表面张力活性,能够影响表面和分子间的相互作用,常常用于制药、日用品、涂料、环保、生物化学等领域。
在化学反应过程中,表面活性物质扮演着重要的角色。
在这个过程中,根据各种不同的分子特性,表面活性物质可以分为五大类,包括阳离子表面活性剂,阴离子表面活性剂,非离子表面活性剂,离子形块聚物和非离子形块聚物。
下面将对这五大类表面活性物质进行详细介绍。
一、阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂又称为季铵盐表面活性剂,是一种正离子表面活性剂,它们的分子中含有烃基、氧原子和氮原子等元素。
常见的阳离子表面活性剂例如八卡兹胺、丁基苄基二甲酰胺,物理化学性质上具有很高的荷电量和极性强,能够与水中的阴离子分子结合在一起,使基质表面产生剩余荷电。
在医药、化妆品等领域广泛应用,起到增稠、增溶和杀菌、杀毒的作用。
二、阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂属于负离子表面活性剂,也是广为使用的一种表面活性剂,其分子一般是由烷基链和苯酚、硫酸酯基等构成,如十二烷基磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠等。
阴离子表面活性剂化学性质是带负电荷,具有高表面张力,与阳离子表面活性剂相比较,阴离子表面活性剂的表面张力更低,在洁净、去污、悬浮和乳化等方面都拥有很好的用途。
三、非离子表面活性剂非离子表面活性剂一般具有羟基和葡萄糖环等官能基,是含有疏水性和亲水性的分子。
常见的非离子表面活性剂有十二醇聚氧乙烯醚、十二烷基苯聚氧乙烯醚等,这些表面活性剂官能基的不同可以控制其在不同条件下的水溶性、亲水性和疏水性,广泛应用于日用品、医药、纺织化学和精细化学等领域。
四、离子形块聚物离子性块聚物一般是由水溶性的大分子结构组成,具有疏水性和亲水性两种特性。
由于其独特的结构和性质,离子形块聚物广泛应用于纳米颗粒制备、先进的电子学和电子测量领域,具有重要的科学意义和应用价值。
一、表面活性剂1、阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂是表面活性剂的一类。
在水中解离后,生成憎水性阴离子。
如脂肪醇硫酸钠在水分子的包围下,即解离为ROSO2-O-和Na+两部分,带负电荷的ROSO2-O-,具有表面活性。
阴离子表面活性剂分为羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐和磷酸酯盐四大类,具有较好的去污、发泡、分散、乳化、润湿等特性。
广泛用作洗涤剂、起泡剂、润湿剂、乳化剂和分散剂。
2、非离子表面活性剂非离子表面活性剂有良好的耐硬水能力,有低起泡性的特点,因此适合作特殊洗涤剂。
由于它具有分散、乳化、泡沫、润湿、增溶多种性能非离子表面活性剂按亲水基团分类,有聚氧乙烯型和多元醇型两类。
3、阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂具有良好的杀菌、杀藻、防霉能力,而且抗菌谱广、用量少、刺激性低、霉性低、无异味、污染少,因此应用广泛。
阳离子表面活性剂带有正电荷,与阴离子表面活性剂所带的电荷相反,两者配合使用一般会形成沉淀,丧失表面活性。
它能和非离子表面活性剂配合使用。
用作织物柔软剂、油漆油墨印刷助剂、抗静电剂、杀菌剂、沥青乳化剂、护发素、焗油膏。
因为一般基质的表面带有负离子,当带正电的阳离子表面活性剂与基质接触时就会与其表面的污物结合,而不去溶解污物所以一般不做洗涤剂。
阳离子和两性离子表面活性剂以及其它胺类衍生物的消费仅为合成表面活性剂总量的10%左右,但其价值约占25%。
因其相对价格比较高,在无须阳离子表面活性剂的特殊性能的体系中,一般使用其它表面活性剂。
二、防腐剂我国最新颁布的 《化妆品卫生规范》 中对 56 类防腐剂在化妆品中的限量和使用生产化妆品的种类及条件作了规定。
虽然针对不同的化妆品所使用的防腐剂也是不同的, 而且随着生产技术的不断改进和提高, 防腐剂的种类也越来越多, 但按化学结构, 化妆品中常用防腐剂可分为 4 类: (1)醇类, 主要有苯甲醇和苯氧乙醇, 其中苯氧乙醇最大的优点是对绿脓杆菌效果明显; (2) 甲醛供体和醛类衍生物, 主要包括咪唑烷基脲, 重氮咪唑烷基脲, 1, 3- 二羟甲基 - 5, 5-二甲基乙内酰脲 ( DMDMH) , 氯化 3- 氯烯丙基六亚甲基四铵( 季铵盐 - 15) 以及甲醛类等;( 3) 苯甲酸及其衍生物, 主要包括苯甲酸以及对羟基苯甲酸酯类防腐剂, 其中对羟基苯甲酸酯类是最为常用的防腐剂, 一般都以一种或几种对羟基苯甲酸酯复配使用;( 4) 其他有机化合物, 最常见的有 3- 碘代丙炔氨基甲酸丁酯 ( IPBC) , 2- 溴 - 2- 硝基 - 1, 3- 丙二醇 ( 布罗波尔) 和异噻唑啉酮类 ( 凯松) , 其中 3- 碘代丙炔氨基甲酸丁酯是目前最有效的防霉剂。
表面活性剂的分类根据分子组成特点和极性基团的解离性质,将表面活性剂分为离子表面活性剂和非离子表面活性剂。
根据离子表面活性剂所带电荷,又可分为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和两性离子表面活性剂。
一些表现出较强的表面活性同时具有一定的起泡、乳化、增溶等应用性能的水溶性高分子,称为高分子表面活性剂,如海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、甲基纤维素、聚乙烯醇、聚维酮等,但与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较小,增溶力、渗透力弱,乳化力较强,常用做保护胶体。
一、离子表面活性剂(一)阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂起表面活性作用的部分是阴离子。
1.高级脂肪酸盐系肥皂类,通式为(RCOO-)nMn+。
脂肪酸烃链R一般在C11~C17之间,以硬脂酸、油酸、月桂酸等较常见。
根据M的不同,又可分碱金属皂(一价皂)、碱土金属皂(二价皂)和有机胺皂(三乙醇胺皂)等。
它们均具有良好的乳化性能和分散油的能力,但易被酸破坏,碱金属皂还可被钙、镁盐等破坏,电解质可使之盐析。
一般只用于外用制剂。
2.硫酸化物主要是硫酸化油和高级脂肪醇硫酸酯类,通式为R·O·SO3-M+,其中脂肪烃链R在C12~C18范围。
硫酸化油的代表是硫酸化蓖麻油,俗称土耳其红油,为黄色或桔黄色粘稠液,有微臭,约含48.5%的总脂肪油,可与水混合,为无刺激性的去污剂和润湿剂,可代替肥皂洗涤皮肤,也可用于挥发油或水不溶性杀菌剂的增溶。
高级脂肪醇硫酸酯类中常用的是十二烷基硫酸钠(SDS,又称月桂醇硫酸钠、SLS)、十六烷基硫酸钠(鲸蜡醇硫酸钠)、十八烷基硫酸钠(硬脂醇硫酸钠)等。
它们的乳化性也很强,并较肥皂类稳定,较耐酸和钙、镁盐,但可与一些高分子阳离子药物发生作用而产生沉淀,对粘膜有一定的刺激性,主要用做外用软膏的乳化剂,有时也用于片剂等固体制剂的润湿剂或增溶剂。
3.磺酸化物系指脂肪族磺酸化物和烷基芳基磺酸化物等。
通式分别为R·SO3-M+和RC6H5·SO3-M+。
1.阳离子表面活性剂:伯仲叔胺盐,季铵盐(杀菌剂)最常用咪唑啉(缓蚀剂) 有的用于乳化剂,绝大多数为含氮原子的阳离子,少数为含硫或磷原子的阳离子。
一般基质的表面带有负离子,当带正电的阳离子表面活性剂与基质接触时就会与其表面的污物结合,而不去溶解污物所以一般不做洗涤剂。
2.阴离子表面活性剂分为羧酸盐(皮肤清洁剂)、硫酸酯盐、磺酸盐和磷酸酯盐,。
去污、发泡、分散、乳化、润湿等特性。
广泛用作洗涤剂、起泡剂、润湿剂、乳化剂和分散剂。
①肥皂,水溶液的pH在9.0~9.8②烷基苯磺酸钠(LAS直ABS支),是阴离子表面活性剂中最重要的一种品种,烷基苯磺酸盐不是纯化合物合成洗涤剂的主要活性成分。
ABS支,十二烷基苯磺酸钠是最常见的产品。
烷基磺酸盐(AS和SAS),琥珀酸酯磺酸盐(渗透剂OT), JFC,脂肪酸甲酯磺酸盐(MES)③硫酸酯盐。
它与磺酸盐结构的区别在于硫酸酯盐中的硫原子不与烃基中的碳原子直接相连。
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐(AES) ,是非离子—阴离子型两性混合表面活性剂,一般也将它归在阴离子型硫酸酯盐表面活性剂中。
3. 非离子表面活性剂在水中不发生电离,是以羟基(一OH)或醚键(R—O—R′)为亲水基的两亲结构分子,由于羟基和醚键的亲水性弱,因此分子中必须含有多个这样的基团—才表现出一定的亲水性,这与只有一个亲水基就能发挥亲水性的阴离子和阳离子表面活性剂是大不相同的。
在水中和有机溶剂中都有较好的溶解性,在溶液中稳定性高,不易受强电解质无机盐和酸、碱的影响。
(1)聚氧乙烯型①烷基酚聚氧乙烯醚(APEO) 包括OP系列和TX系列产品。
OP—10属于壬基酚聚氧乙烯醚中的一种。
TX—10 属于辛基酚聚氧乙烯醚中的一种。
②高碳脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO) 平平加O(2)多元醇型①失水山梨醇酯,单酯的商品代号叫Span(司盘) ,若把司盘类多元醇表面活性剂再用环氧乙烷作用就得到相应的吐温(Tween)②烷基醇酰胺型尼纳尔(Ninol),6501、6502椰子油脂肪酸二乙醇酰胺,6501结构式C11H23CON(CH2CH2OH)24.主要是甜菜碱型、氨基酸型和咪唑啉型。
表面活性剂的分类表面活性剂的分类方法很多,根据疏水基结构进行分类,分直链、支链、芳表面活性剂香链、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。
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)阴离子表面活性剂表面活性剂的一类。
在水中解离后,生成憎水性阴离子。
如脂肪醇硫酸钠在水分子的包围下,即解离为ROSO2-O-和Na+两部分,带负电荷的ROSO2-O-,具有表面活性。
阴离子表面活性剂分为羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐和磷酸酯盐四大类,具有较好的去污、发泡、分散、乳化、润湿等特性。
广泛用作洗涤剂、起泡剂、润湿剂、乳化剂和分散剂。
产量占表面活性剂的首位。
不可与阳离子表面活性剂一同使用,在水溶液中生成沉淀而失去效力。
定义将在水中电离后起表面活性作用的部分带负电荷的表面活性剂称为阴离子表面活性剂。
分类从结构上把阴离子表面活性剂分为脂肪酸盐、磺酸盐、硫酸酯盐和磷酸酯盐四大类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。
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。
表面活性剂按结构特点分类
一、表面活性剂
是一种化学结构很特殊的物质,在化妆品行业应用非常广泛,它是化妆品原料中的辅助原料,虽然用量不多,但起到很大的作用,在洗面奶、润肤乳液、护肤霜、洗发水、护发素、牙膏等大多数产品中都有应用。
表面活性剂在化妆品中主要作用表现为:乳化、洗涤、发泡、增溶、杀菌、抗静电、分散等。
二、表面活性剂按结构特点分为四大类
表面活性剂按结构特点的不同可分为阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型四大类。
1.阴离子型表面活性剂
其洗涤、发泡作用较好,多用于清洁用的产品中。
2.阳离子表面活性剂
其杀菌、抗静电以及柔顺毛发作用较好,多用于护发素中。
3.两性离子型表面活性剂
其洗涤作用较弱,但增泡、稳泡、增稠作用较好,多用于清洁类产品中辅助阴离子型表面活性剂,增强产品的清洁效果,降低刺激性。
4.非离子型表面活性剂
以乳化、增溶作用擅长,刺激性较低,多用于膏霜、乳液类
产品以及需要增溶的水剂类产品中。
表面活性剂的分类方法表面活性剂的分类方法有以下几种:1、按表面活性别在水溶液中能否解离及解离后所带电荷类型分为非离子型、阴离子型、阳离子型和两性离子性;2、按表面活性剂在水和油中的溶解性可分为水溶性和油溶性表面活性剂;3、按分子量分类,可将分子量大于104者称为高分子表面活性剂,分子量在103~104者称为中分子量表面活性剂及分子量在102~l03者称为低分子量表面活性剂。
在这些分类方法中常用的是按表面活性剂在水溶液中能否解离及解离后所带电荷类型来分类。
1、阴离子表面活性剂阴离子型表面活性既是具有阴离子亲水性基团的表面活性剂。
它们在整个表面活性剂生产中占有相当大的比重,据统计,世界表面活性剂总产量的40%属于这一类2、阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂正好与阴离子表面活性剂结构相反。
如图所示,其亲水基一端是阳离子,故常称之为“逆性肥皂”或“阳性皂”。
阳离子表面活性剂水溶液,大多呈酸性。
而阴离子表面活性剂水溶液,一般为中性或碱性,与前者正好相反。
这是因为在中和时,各自的酸碱强度不同而造成的。
3、两性表面活性剂广义地说,所谓两性表面活性剂,是指同时具有两种离子性质的表面活性剂。
然而,通常所说的两性表面活性剂,是指由阴离子和阳离子所组成的表面活性剂。
换言之,单就两性表面活性剂结构来讲,在憎水基一端既有阳离子(+)也有阴离子(-),是两者结合在一起的表面活性剂甜菜碱型表面活性剂两性表面活性剂主要由氨基酸型和甜菜碱型两类其中的甜菜碱型表面活性剂,加水能呈透明溶液,泡沫多去污力好。
可看成是两性表面活性剂的代表。
甜菜碱型两性表面活性剂与氨基酸型两性表面活性剂最大的差别是前者无论是在酸性、中性或碱性都易溶于水。
即使在等电点也无沉淀,且在任何pH值时均可使用。
4、非离子型表面活性剂非离子型表面活性剂在水溶液中不电离,其亲水基主要是由具有一定数量的含氧基团成。
正是这一特点决定了非离子型表面活性剂在某些方面比离子型表面活性剂优越。
表面活性剂的分类方法表面活性剂的分类方法有以下几种:1、按表面活性别在水溶液中能否解离及解离后所带电荷类型分为非离子型、阴离子型、阳离子型和两性离子性;2、按表面活性剂在水和油中的溶解性可分为水溶性和油溶性表面活性剂;3、按分子量分类,可将分子量大于104者称为高分子表面活性剂,分子量在103~104者称为中分子量表面活性剂及分子量在102~l03者称为低分子量表面活性剂。
在这些分类方法中常用的是按表面活性剂在水溶液中能否解离及解离后所带电荷类型来分类。
1、阴离子表面活性剂阴离子型表面活性既是具有阴离子亲水性基团的表面活性剂。
它们在整个表面活性剂生产中占有相当大的比重,据统计,世界表面活性剂总产量的40%属于这一类2、阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂正好与阴离子表面活性剂结构相反。
如图所示,其亲水基一端是阳离子,故常称之为“逆性肥皂”或“阳性皂”。
阳离子表面活性剂水溶液,大多呈酸性。
而阴离子表面活性剂水溶液,一般为中性或碱性,与前者正好相反。
这是因为在中和时,各自的酸碱强度不同而造成的。
3、两性表面活性剂广义地说,所谓两性表面活性剂,是指同时具有两种离子性质的表面活性剂。
然而,通常所说的两性表面活性剂,是指由阴离子和阳离子所组成的表面活性剂。
换言之,单就两性表面活性剂结构来讲,在憎水基一端既有阳离子(+)也有阴离子(-),是两者结合在一起的表面活性剂甜菜碱型表面活性剂两性表面活性剂主要由氨基酸型和甜菜碱型两类其中的甜菜碱型表面活性剂,加水能呈透明溶液,泡沫多去污力好。
可看成是两性表面活性剂的代表。
甜菜碱型两性表面活性剂与氨基酸型两性表面活性剂最大的差别是前者无论是在酸性、中性或碱性都易溶于水。
即使在等电点也无沉淀,且在任何pH值时均可使用。
4、非离子型表面活性剂非离子型表面活性剂在水溶液中不电离,其亲水基主要是由具有一定数量的含氧基团成。
正是这一特点决定了非离子型表面活性剂在某些方面比离子型表面活性剂优越。
5、特种表面活性剂特种表面活性剂是指含有氟、硅、磷和硼等元素的表面活性剂。
表面活性剂被称为“工业味精”。
目前,它的应用空前广泛,已从日化工业发展到石油、纺织、医药、采矿、食品、环境保护等各个领域,现在全球年产量己达1000万吨,品种则达万种以上。
表面活性剂种类繁多,各种表面活性剂都有其独特的结构和性质,如何合理地选择和使用,一直是这一领域人们致力于解决的重要问题[1]。
表面活性剂分子是一种两亲分子,具有既亲油又亲水的两亲性质。
其分子一般总是由非极性的、亲油的碳氢链和极性的、亲水的基团两部分组成,该两部分分处在两端,形成不对称的结构,因此,它具有可在各种界面上定向吸附及在溶液内部形成胶团的重要性质。
在表面活性剂中,比较其表面活性分子中亲水基团的亲水性和亲油基团的亲油性是一项衡量效率的重要指标。
1949年,Griffin首次提出用HLB值表示表面活性分子内部平衡后整个分子的综合倾向是亲水的还是亲油的,以及亲和程度如何。
表面活性剂的HLB值均以石蜡的HLB=0,聚乙二醇的HLB=20,十二烷基硫酸钠的HLB=40作为参考标准,其他表面活性剂的HLB值可用浊度法即由它在水中的溶解情况按表1的标准估计该表面活性剂的HLB范围。
表1 浊度法测定HLB值对照表加水后情况HLB值加水后情况HLB值不分散1——4 稳定*白色分散系8——10分散较差3——6 半透明至透明分散系10——13剧烈振荡后成*剂6——8 透明溶液13以上HLB值越大,表示该表面活性剂的亲水性越强,反之,则亲油性越强,HLB值在10附近的亲水亲油能力均衡。
表面活性剂分子的HLB值可按照下式计算:HLB值=7+∑(亲水基的HLB值)-∑(亲油基的HLB值)不同基团各自对表面活性剂的HLB值有不同的影响,具体数值见表2:表2:某些基团的HLB值基团名称HLB值基团名称HLB值基团名称HLB值-SO4Na 38.7 -OH(自由) 1.9 -CH3 0.475-COOK 21.1 -O- 1.3 -CH2- 0.475-SO3Na 11 -OH 0.5 -CF3 0.87-COOH 2.1 -(C2H4O)- 0.33 -CF2- 0.87表面活性剂之间可以互配,也可以和其他助剂在一起配制成用途各异的液体或固体洗涤剂;从工业上说,有各种品牌的重垢清洗剂,用于清洗印刷、机械加工、石油化工、纺织印染、交通运输等设备。
从生活上说,有果蔬、餐具清洗剂、洗发剂、沐浴液、家具增光剂、液体洗衣剂等。
除此之外很多新面市的洗衣粉都含有一种或几种性能优异的表面活性剂,达到理想的增白洗涤效果。
可以说表面活性剂为我们提供了极大的方便,它已深深地溶入了我们的社会,走进了我们的生活。
表面活性剂是一类在很低浓度时能显著降低水的表面张力的化合物。
表面活性剂分子都是由非极性的、亲油的碳氢链部分和极性的亲水基团两部分构成。
这两部分形成不对称结构,因此表面活性剂是两亲分子,具有又亲油又亲水的两亲性质。
并不是所有具有两亲结构的分子都是表面活性剂,例如,丙酸、丁酸都具有两亲结构,就不是表面活性剂,而只是具有表面活性而已。
只有疏水基足够大的两亲分子,一般来说碳链长度大于8个碳原子时,才显示表面活性剂的特性。
在洗涤过程中表面活性剂在水和油污之间形成独特的定向排列,若干个溶质分子或离子缔合成肉眼看不见的聚集体,这些聚集体是以非极性基团(亲油基)为核,里面包裹着油污,以极性基团(亲水基)为外层的分子有序组合体,我们把它称之为胶团。
胶团形成以后,它的内核相当于碳氢油微滴,具有溶油的能力,使整个溶液表现出既溶水又溶油的能力。
紧紧吸附着油污的胶团在机械力的作用下与载体(衣物)分开,并悬浮于水中,由于载体表面粘附着洗涤液,油污不会再返回到衣物表面,达到清洗的效果。
实际上表面活性剂的洗涤性,包括了它的润湿性、溶油性、渗透性、*化性、分散性、增溶性和发泡性等几乎全部基本特征。
表面活性剂的分类及其性质在表面活性剂科学中广泛采用的是按照其在水中,亲水基是否电离分为离子型和非离子型表面活性剂两大类。
离子型又可按照离子的电性分为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂和两性离子型表面活性剂3种。
此外还有近年发展较快的,既有离子型亲水基又有非离子型亲水基的混合型表面活性剂。
下面分别加以介绍:1.阴离子型憎水基主要为烷基、异烷基、烷基苯等,亲水基主要有钠盐、钾盐、乙醇胺盐等水溶性盐类。
阴离子型表面活性剂主要有,羧酸盐( RCOO-M+)、烷基硫酸酯盐( ROSO3-M+)、烷基磷酸酯盐(ROPO3-M+)、烷基磺酸盐(RSO3-M+)等,以聚氧乙烯十二烷基醚磷酸酯盐为例,表示为:n=1~5M=K,Na等这是一种去污能力强、粘度高、适用于餐具洗涤剂的重要原料,其综合性能和复配性能都很好。
2.阳离子型几乎所有的阳离子表面活性剂都是含氮化合物,就是有机胺的衍生物。
主要有季铵盐(RNR3’+A-)、烷基吡啶翁(RC5H5N+A-)。
以十六烷基三甲基氯化铵为例,表示为:阳离子表面活性剂可以作为杀菌剂,也有柔软、脱脂、破*、抗静电作用。
一般来说它不具备去污能力,不能和阴离子表面活性剂配伍使用。
3.两性型分子中带有两个亲水基团,一个带正电,一个带负电,正电性基团主要是含氮基团(或用硫和磷取代氮的位置)。
负电基团主要是羧基和磺酸基。
甜菜碱类[ RN+(CH3)2CH2COO-],氨基丙酸类( RN+H2CH2CH2COO-),牛磺酸类[ RN+(CH3)2(CH2)2SO3-]和咪唑啉类是4类重要的两性型表面活性剂。
它们具有抗静电、柔软、杀菌和调理等作用,尤其是咪唑衍生物和甜菜碱衍生物更有实用价值,具有低刺激性、耐硬水力强、水溶性好等优点。
因此广泛应用于婴儿香波、洗发香波中,它们可以和各类表面活性剂配合使用。
4.非离子型它的极性基不带电,在水溶液中不电离,并且不受强电解质、强酸、强碱的影响,稳定性高,与其他类型的表面活性剂相溶性好。
非离子型表面活性剂主要有:脂肪醇聚氧乙烯醚[RO(CH2CH2O)nH],n=l~5,一般采用脂肪醇和环氧乙烷直接缩合而成;烷基醇酰胺类[RCON(CH2CH2OH)2],由脂肪酸与乙醇胺类直接缩合而成;多元醇类化合物(如蔗糖、山梨糖醇、甘油醇的衍生物)等。
另外还有聚氧乙烯、聚氧丙烯生成的聚合型表面活性剂及烷基多苷类表面活性剂。
非离子表面活性剂在洗涤用品中经常使用,常和离子型表面活性剂复配使用,主要用作发泡剂、稳泡剂、*化剂、增溶剂和调理剂等多种用途。
当做为一种主要成分和阴离子表面活性剂配合使用时,即使加入量很少,也能大大增加体系的去污能力,这是因为它对油污良好的*化能力和增溶能力决定的。
5.混合型这种活性剂的分子带有两种亲水基团,一种带电,一种不带电。
醇醚硫酸盐(CH2CH2O)nSO4M(AES)就是这样一类表面活性剂,其中n=I~5。
两种亲水基分别是非离子的聚氧乙烯基和阴离子的硫酸根,虽然一般分类仍把这种表面活性剂归属于阴离子表面活性剂,但从水溶性、耐盐性、抗硬水性来讲要比阴离子表面活性剂—烷基硫酸盐要好得多。
就上面5种类型的表面活性剂而言,非离子型的表面活性较大,两性型的次之,离子型的较小。
虽然这样,但它们在各种配方的使用中,只要配合得当,都能发挥出意想不到的作用。
表面活性剂的发展趋势在表面活性剂给人们的生活,给工农业生产带来极大方便的同时,也给我们的环境带来了污染。
这是世界性的问题,尤其在我国更应重视,解决的好坏关系到我国能否走可持续发展的道路问题。
据有关方面报道,我国的江湖,例如淮河、辽河、松花江、巢湖、太湖、滇池的水污染已直接影响到人们的生活。
其中滇池污染已经证明是由于居民大量使用含磷洗涤剂造成,水质严重富营养化,清澈透明的湖水变得乌黑、发臭。
三聚磷酸钠(Na5P3O10)是洗涤剂常用的助洗剂,它能与钙、镁、铁等离子生成溶于水的络合物,起到软化水的作用,还能在pH=4.3~14的范围内有较强的缓冲作用,调解pH值,保证洗涤效果。
如果不是污染的缘故,它是理想的助洗剂。
为了改变这种状况,环保部门已采取措施,限制含磷洗涤剂的生产、销售。
但真正解决尚需时日,目前已有厂家用4A沸石代替三聚磷酸钠。
因此活性剂和其他助剂的发展应该满足环保、对人安全和节能的要求,其发展趋势可以概括为以下几点:1.表面活性剂要易于生物降解,原料可再生,广泛使用后,对环境无污染,对人、畜安全温和。
长链烷基多苷(APG)和直链十二烷基苯磺酸钠(LAS)就是很有希望的两种表面活性剂。
APG是新发展的,原料可再生的表面活性剂,并且有很好的生物降解性。
LAS是一种老产品,最近研究证明,经废水厂处理后,生物降解度为98%,达到了环保要求。
2.表面活性剂要高效、多功能,除有清洁作用外,还要有抑菌、杀菌、滋润皮肤等作用,并应不断开发新用途。