表面活性剂
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月桂基磺化琥珀酸单酯二钠(DLS)一、英文名:Disodium Monolauryl Sulfosuccinate二、化学名:月桂基磺化琥珀酸单酯二钠三、化学构造式:ROCO-CH2-CH(SO3Na)-COONa四、产品特性1 .常温下为白色细腻膏体,加热后(>70βC)为透亮液体;2 .泡沫细密丰富;无滑时感,格外简洁冲洗;3 .去污力强,脱脂力低,属常见的温存性外表活性剂;4 .能与其它外表活性剂配伍,并降低其刺激性;5 .耐硬水,生物降解性好,性能价格比高。
五、技术指标:1 .外观(25βC):纯白色细腻膏状体2 .含量(%) :48.0—50.03 .Na2SO3 (%) :≤0.504 .PH 值11 %水溶液): 5.5—7.0六、用途与用量:1 .用途:配制温存高粘度高度清洁的洗手膏(液)、泡沫洁面音、泡沫洁面*、泡沫剃须膏, 也可配制爽洁无滑腻的泡沫沐浴露、珠光香波等。
2 .推举用量:10—60%。
脂肪醵聚氧乙烯醒(3)磺基琥珀酸单酯二钠MES一、英文名:Disodium Laureth(3) Sulfosuccinate二、化学名:脂肪醇聚氯乙烯酸(3)磺基琥珀酸单酯二钠三、化学构造式:RO(CH2CH2O)3COCH2CH(SO3Na)COONa四、产品特性:1 .具有优良的洗涤、*化、分散、润湿、增溶性能;2 .刺激性低,且能显著降低其他外表活性剂的刺激性;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,能与多种外表活性剂和植物提取液(如皂角、首乌)复配,形成格外稳定的体系,创制自然用品;6 .脱脂力低,去污力适中,极易冲洗且无滑腻感。
五、技术指标:1 .外观(25℃):无色至浅**透亮粘稠液体2 .活性物(%) :30.0±2.03 .PH 值(1%) : 5.5-6.54 .色泽(APHA) :≤505 .Na2SO3 (%):≤0.36 .泡沫(mm) :≥150六、用途与用量:1、用途:制造洗发香波、泡沫浴、沐浴露、洗手液、外科手术清洗及其它扮装品、洗涤日化产品等,还可作为*化剂、分散剂、润湿剂、发泡剂等。
1.表面活性剂定义:在加入量很少时即能明显降低溶剂表面张力,改变物系的界面状态,能够产生润湿,乳化,起泡,增溶及分散等一系列作用,从而达到实际应用的要求的一类物质。
2.表面活性剂的分类:按离子类型:1.阴离子表面活性剂2.阳离子表面活性剂3.两性表面活性剂按亲水基结构:1.羧酸盐类2.磺酸盐类3.硫酸酯盐类4.磷酸酯眼泪5.胺盐类6.季铵盐7.鎓盐类8.多羟基型9.聚氧乙烯型3.表面活性,表面活性物质,表面活性剂:表面活性:使溶剂表面张力降低的性质表面活性物质:具有表面活性的物质表面活性剂:一类表面活性物质,其在浓度极低时能明显降低溶液表面张力的物质4.表面活性如何表征:溶质在表面发生吸附,使溶液表面张力降低5.表面活性剂的两大性质:1.降低表面张力2.形成胶束6.什么是临界胶束浓度及其测定方法:临界胶束浓度:开始形成胶束的最低浓度测定方法:1.表面张力法2.电导法3.增溶作用法4.染料法5.光散射法7.什么是表面活性剂的HLB值,有什么意义HLB值:亲水亲油平衡值意义:HLB值越大,亲水性越强;HLB只越小,亲油性越强8.影响表面活性剂性能的结构因素包括哪些方面?表面活性剂分子形态,分子量和其润湿去活能力的关系?因素包括:亲水基;疏水基;分子形态;分子大小。
分子形态的影响:1.亲水基位于分子中间时,润湿性能比位于分子末端强,亲水基在末端的去活力强;2.亲油基团中带分子结构的具有较好的润湿和渗透性能,但去活力较小分子大小的影响:分子量大的洗涤,分散,乳化性能好;分子量少的润湿,渗透作用好。
9.表面张力的定义:作用在表面单位长度边缘上的力。
10.表面张力的测定方法:滴重法;毛细管上升法;环法;吊片法;最大气泡法;滴外形法。
11.表面活性剂的结构特征:由一部分疏水基团和一部分亲水基团构成,这两部分处于表面活性剂分子两端形成不对称的结构,疏水基团由疏水亲油的非极性碳氢链构成,亲水基团由亲水疏油的极性基团构成。
一、名词解释1.表面与界面:界面是指物质的相与相之间的交界面(约几个分子厚的过渡区)。
若其中一项为气体,这种界面通常称为表面。
2.表面活性剂:表面活性剂是这样一种物质,它活跃于表面和界面上,具有极高的降低表、界面张力的能力和效率。
在一定浓度以上的溶液中形成分子有序组合体,从而具有一系列应用功能。
3.表面活性:这种因表面正吸附而使液体表面张力降低的性质称为表面活性。
表面活性剂所具有的润湿和反润湿,渗透和防水,乳化和破乳,分散和凝聚,起泡和消泡,洗涤,抗静电,润滑以及增溶等一系列作用称为表面活性。
4.临界胶束浓度(cmc):表面活性剂在水中随着浓度增大,表面上聚集的活性剂分子形成定向排列的紧密单分子层,多余的分子在体相内部也三三两两的以憎水基互相靠拢,聚集在一起形成胶束,这开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度(critical micelle concentration, cmc)。
5.Krafft点与浊点:对离子型表面活性剂,在温度较低时,表面活性剂的溶解度一般都较小,当达到某一温度时,表面活性剂的溶解度突然增大,这一温度被称为Krafft点。
对非离子型表面活性剂则不同,它存在浊点(cloud point),即一定浓度的表面活性剂溶液在加热过程中,表面活性剂突然析出使溶液浑浊的温度点。
6.特劳贝(Traube)规则:在稀水溶液中,当c很小时,γ-c略成直线,每增加一个一CH2一基团时,其负斜率约为原来的三倍。
7.效率和有效值:表面活性剂的效率(efficiency)由测定表面活性剂使水的表面张力明显下降至一定值时的所需浓度来度量的。
有效值(effectiveness) 是表面活性剂能使溶液的表面张力降低到可能达到的(一般在cmc附近)最小值(γcmc)。
8.酸值:是指中和1克脂肪中的游离脂肪酸所需的氢氧化钾的毫克数。
9.皂化值:是指水解1克油脂所需要氢氧化钾的克数。
10.冰山结构(iceberg sturcture):表面活性剂溶于水后,使水中原来的氢键结构重新排列,亲油基周围也形成一“整齐结构”,即所谓“冰山结构”。
绪论1.表面活性物质:凡是能降低溶剂表面张力的物质——有机酸、醇、醛溶液2.非表面活性物质:不能降低溶剂表面张力的物质——NaCl、Na2SO4等3.表面活性剂:在浓度很低时能大大降低溶剂的表面张力,在浓度达到一定值时,随浓度的增加,表面张力不再变化或变化不明显的物质——C8以上有机酸、有机胺盐、磺酸盐、苯磺酸盐4.表面活性剂的功能:①在表(界)面上吸附,形成吸附膜②在溶液内部自聚,形成胶团5.表面活性剂分类:⑴阴离子型:极性基带负电——羧酸盐(RCOO-M+)、磺酸盐(RSO3-M+)、硫酸酯盐(ROSO3-M+)、磷酸盐(RPO4-M+)⑵阳离子型:极性基带正电——季铵盐(RN+R’3 A-)、胺盐(RnNHm+A-,m=1~3,n=1~3)⑶两性型:正电性基团主要为氨基、季铵基,负电性基团主要是羧基和磺酸基。
氨基酸型:R-NH(CH2)n-CH2COO- 甜菜碱型:RN+(CH3)2CH2COO-咪唑啉型:N----CH2----CH2|| |R——C————-N+——CH2CH2OH|CH2COO-⑷非离子型:极性基不带电①多元醇类化合物(蔗糖酯型、甘油酯型、失水山梨醇脂肪酸酯——司盘)②聚乙二醇型(OP型——烷基酚聚氧乙烯醚平平加型——脂肪醇聚氧乙烯醚吐温型——聚山梨酯)⑸混合型:两种亲水基团,一种带电,一种不带电醇醚硫酸盐 R(C2H4O)nSO4Na6.表面张力:作用于液体表面单位长度上使表面收缩的力(N/m)第一章表面活性剂的功能及其作用1.临界溶解温度(Tk 克拉夫特点):离子型表面活性剂在水中的溶解度随温度的上升逐渐增加,当达到某一特定温度时,溶解度急剧陡升,该温度称为临界溶解温度2.Sa的浊点:非离子表面活性剂在水中的溶解度随温度的上升而降低,升至某一温度,溶液出现浑浊,经放置或离心可得到富胶团和贫胶团两个液相,这个温度称为该Sa的浊点(Tp)亲水基相同时,亲水基增加,亲水性升高,浊点升高;亲水基加成数固定,碳增加,亲油性升高,浊点降低。
一、物理化学性质
(一)表面活性
液体表面上的分子并不像其内部分子一样完全被其他的分子所包围,因此溶液内部的分子对表面分子施加一个向液体内部的净作用力,这种力使表面有收缩的趋势,即表面张力。
表面活性剂在较低浓度时,溶液表面形成单分子层,可降低溶液的表面张力。
表面活性剂的表面活性除与浓度有关外,其分子结构、碳链的长短、不饱和程度及亲水亲油平衡值等均可影响其表面活性的大小。
(二)表面活性剂胶束
1.临界胶束浓度(critical micell concentration,CMC):
胶束(micelles):当表面活性剂的正吸附达饱和后,继续加入表面活性剂,其分子则转入溶液中,因其亲油基团的存在,水分子与表面活性剂分子相互间的排斥力大于吸引力,导致表面活性剂分子自身依赖范德华力相互聚集,形成亲油基团向内,亲水基团向外、在水中稳定分散、大小在胶体粒子范围的缔合体,称为胶团或胶束(micelles)。
表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度即为临界胶束浓度(critical micell concentration, CMC)。
离子型表面活性剂的缔合数10~100;非离子型表面活性剂缔合数一般较大。
具有相同亲水基的同系列表面活性剂,若亲油基团越大,则CMC越小。
在CMC时,溶液的表面张力基本上到达最低值。
在CMC达到一定范围内,单位体积内胶束数量和表面活性剂的总浓度几乎成正比。
不同表面活性剂有其自己的临界胶束浓度,除与结构和组成有关外,还可随外部条件变化而不同,如温度、溶液的pH及电解质等均影响CMC的大小。
常用表面活性剂的临界胶束浓度
2.胶束的结构
在一定浓度范围的表面活性剂溶液中,胶束呈球形结构,其碳氢链无序缠绕构成内核,具非极性液态性质。
碳氢链上一些与亲水基相邻的次甲基形成整齐排列的栅状层。
亲水基则分布在胶束表面,由于亲水基与水分子的相互作用,水分子可深入到栅状层内。
对于离子型表面活性剂,则有反离子吸附在胶束表面。
从球形结构到层状结构,表面活性剂的碳氢链从紊乱分布转变成规整排列,完成了从液态向液晶态的转变,表现出明显的光学各向异性性质,在层状结构中,表面活性剂分子的排列已接近于双分子层结构。
在高浓度的表面活性剂水溶液中,如有少量的非极性溶剂存在,则可能形成反向胶束,即亲水基团向内,亲油基团朝向非极性液体。
油溶性表面活性剂如钙肥皂、丁二酸二辛基磺酸钠和司盘类表面活性剂在非极性溶剂中也可形成类似反向胶束。
3.临界胶束浓度的测定
(三)亲水亲油平衡值(HLB)
表面活性剂是由亲水基团和亲油基团所组成,其亲水性和亲油性的强弱是影响表面活性剂性能的主要因素。
亲水亲油平衡值(Hydrophile-lipophile balance,HLB):表面活性剂分子中亲水和亲油基团对油和水的综合亲和力称为亲水亲油平衡值。
亲油性或亲水性很大的表面活性剂易溶于油或易溶于水,在溶液界面的正吸附量较少,故降低表面张力的作用较弱。
HLB范围0~40
非离子表面活性剂HLB范围0~20
石蜡(完全由疏水的碳氢基团组成)HLB=0
聚氧乙烯(完全由亲水的氧乙烯基组成)HLB=20
十二烷基硫酸钠HLB=40
亲水性表面活性剂HLB较大,亲油性表面活性剂HLB较小。
表面活性剂HLB与其应用性质
W/O乳化剂:HLB 3~6
O/W乳化剂:HLB 8~18
增溶剂:HLB 13~18
润湿剂:HLB 7~9
消泡剂:HLB 1~3
非离子表面活性剂的加和性:
不适用于混合离子表面活性剂HLB值的计算。
用45%司盘60(HLB=4.7)和55%吐温60(HLB=14.9)混合,问混合表面活性剂的HLB 值是多少?
HLB值的理论计算法
把表面活性剂的HLB值看成是分子中各种结构基团贡献的总和,则每个基团对HLB值的贡献可以用数值表示,这些数值称为HLB基团数(group number),将各个HLB基团数代入下式,即可求出表面活性剂的HLB值,
HLB=∑(亲水基团HLB数)-∑(亲油基团HLB数)+7
例如:十二烷基硫酸钠
已知:硫酸钠基团HLB数=38.7
(四)表面活性剂的增溶作用
1.胶束增溶
增溶(solubilization):表面活性剂在水溶液中达到CMC后,一些水不溶性或微溶性物质在胶束溶液中的溶解度可显著增加,形成透明胶体溶液,这种作用称为增溶。
例如:甲酚在水中溶解度2%,在肥皂溶液中50%。
非洛地平在0.025%吐温溶液中溶解度增加10倍。
胶束增溶体系是热力学稳定体系也是热力学平衡体系。
在CMC以上,随着表面活性剂用量的增加,胶束数量增加,增溶量也相应增加。
最大增溶浓度(maximum additive concentration, MAC):当表面活性剂用量为1g时增溶药物达到饱和的浓度即为最大增溶浓度。
1g十二烷基硫酸钠可增溶0.262g黄体酮,1g吐温80或吐温20可分别增溶0.19g和0.25g 丁香油。
CMC越低、缔合数越大,MAC越高。
2.温度对增溶的影响
温度对增溶存在三方面的影响:
①影响胶束的形成
②影响增溶质的溶解
③影响表面活性剂的溶解度
(1)Krafft点
对于离子型表面活性剂,例如十二烷基硫酸钠在水中的溶解度随温度变化曲线,如图。
图十二烷基硫酸钠在水中的溶解度曲线
对于离子型表面活性剂,随温度升高至某一温度,其溶解度急剧升高,该温度称克拉费特点(Krafft point)。
Krafft点是离子型表面活性剂的特征值。
Krafft点也是表面活性剂应用温度的下限,或者说,只有在温度高于Krafft点表面活性剂才能更好的发挥作用。
在室温条件下使用,下列哪种表面活性剂比较理想?十二烷基硫酸钠的Krafft点为8℃,十二烷基磺酸钠的Krafft点为70℃,
2.起昙与昙点(Cloud point)
某些氧乙烯型非离子型表面活性剂因加热其溶解度随温度升高而急剧下降并析出,使溶液变为混浊,这种现象称为起昙,此时的温度称为浊点或昙点(Cloud point)。
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℃。
产生昙点的原因:温度升高,导致聚氧乙烯链与水之间的氢键断裂,当温度上升到一定温度时,聚氧乙烯链可发生强烈脱水和收缩,使增溶空间减小,增溶能力下降,表面活性剂溶解度急剧下降和析出,溶液出现混浊;当冷却时氢键重新形成,又恢复澄明状态。
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。
观察不到浊点:泊洛沙姆108,泊洛沙姆188
二、表面活性剂的生物学性质
(一)表面活性剂对药物吸收的影响
研究发现表面活性剂的存在可能增进药物的吸收也可能降低药物的吸收。
取决于多种因素的影响,如药物在胶束中的扩散、生物膜的通透性改变、对胃空速率的影响、粘度等,很难作出预测。
1.增进
2.降低
(二)表面活性剂与蛋白质的相互作用
1.静电结合
2.破坏蛋白质二维结构中的盐键、氢键和疏水键
(三)表面活性剂的毒性
毒性:阳离子表面活性剂>阴离子表面活性剂>非离子表面活性剂
阳离子、阴离子表面活性剂不仅毒性较大,还有溶血作用,非离子表面活性剂的溶血作用较轻微,吐温类溶血作用最小。
溶血:聚氧乙烯烷基醚>聚氧乙烯芳基醚>聚氧乙烯脂肪酸酯>吐温类
吐温20>吐温60>吐温40>吐温80。
目前吐温类表面活性剂仍只用于某些肌肉注射液中。
(四)表面活性剂的刺激性
各类表面活性剂都可以用于外用制剂,但长期应用或高浓度使用可能出现皮肤或粘膜损害。
例如季铵盐类化合物高于1%即可对皮肤产生损害,十二烷基硫酸钠产生损害的浓度为20%以上,吐温类对皮肤和粘膜的刺激性很低,但同样一些聚氧乙烯醚类表面活性剂在5%以上浓度即产生损害作用。