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表面活性剂的定义
表面活性剂：定义和用途
表面活性剂，也称为界面活性剂，是一种化学物质，具有表面活性性质，能够调节液体间的相互作用，改善液体的界面性质，并具有良好的洗涤能力。
表面活性剂可以将液体分成脂肪族、非脂肪族和非水溶性组分。
它们的主要作用是使液体的界面活性性增强，使液体表面的粘着性降低，从而改善液体的洗涤能力。
表面活性剂的种类繁多，主要有极性表面活性剂、非极性表面活性剂、离子性表面活性剂、非离子性表面活性剂等。
不同的表面活性剂具有不同的性能，可以根据不同的应用需求来选择适当的表面活性剂。
表面活性剂有多种用途，主要用于清洁剂、润滑剂、染料、防结垢剂、抗结垢剂、抗氧化剂、医药中间体、各种洗涤液和洗衣粉的制备以及液体的分散、悬浮和乳化等。
举例来说，洗洁精中的表面活性剂可以改善洗洁精的洗涤能力，使污渍更容易清除；润滑剂中的表面活性剂可以减少摩擦，提高润滑性；防结垢剂中的表面活性剂可以阻止水中的沉淀物结块，防止水垢的形成等。
总之，表面活性剂是一种具有优良界面活性性质的物质，它可以改善液体的洗涤能力，并被广泛应用于清洁剂、润滑剂、染料、防结
垢剂、抗氧化剂、医药中间体、各种洗涤液和洗衣粉的制备以及液体的分散、悬浮和乳化等方面。
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。
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。
表面活性剂在化工方面的应用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：C>CMC （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Krafft点：离子型表面活性剂的溶解度随温度增加而急剧增大这一温度称为Krafft点，Krafft点越高，其临界胶束浓度越小昙点：对于聚氧乙烯型非离子表面活性剂，温度升高到一定程度时，溶解度急剧下降并析出，溶液出现混浊，这一现象称为起昙，此温度称为昙点。
在聚氧乙烯链相同时，碳氢链越长，浊点越低；在碳氢链相同时，聚氧乙烯链越长则浊点越高。
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=（HLBa Wa+HLBb /Wb）/ （Wa+Wb）理论计算：HLB=∑（亲水基团HLB值）+∑（亲油基团HLB）-7 HLB：3-8 W /O型乳化剂：Tween；一价皂HLB：8-16 O/W型乳化剂：Span；二价皂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。
农药行业中在粒剂及供喷粉用的粉剂中，有的也含有一定量的表面活性剂，其目的是为了提高药剂在受药表面的附着性和沉积量，提高有效成分在有水分条件下的释放速度和扩展面积，提高防病、治病效果。
在化妆品行业中，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.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。
最后要说明的是，表面活性剂起作用，并不单单是因为某一方面的作用，很多情况下是多种因素共同作用。
如在造纸工业中可以用作蒸煮剂、废纸脱墨剂、施胶剂、树脂障碍控制剂、消泡剂、柔软剂、抗静电剂、阻垢剂、软化剂、除油剂、杀菌灭藻剂、缓蚀剂等。
,生物表面活性剂还可以用作食品加工业和精细化工中的保湿剂、防腐剂、润湿剂、起泡剂、增稠剂、润滑剂等。
据报道蔗糖酯加入食品中可以改善食品的加工性能、提高食品抗氧化防霉作用和香味质量,蔗糖酯对柑桔、苹果、梨等水果的保鲜已取得良好效果。
产朊假丝酵母(Ｃａｎｄｉｄａｕｔｉｌｉｓ)合成的生物乳化剂可用作色拉调味剂。
槐糖脂具有良好的皮肤亲和性,可作为皮肤保湿剂用于化妆品中,还可用于制造洗涤剂、增加感光乳剂的稳定性等。
表面活性剂在石油方面的应用表面活性剂作为石油处理剂的应用随着石油工业迅速发展,海洋溢油事故常常发生。
石油在海上漂浮扩散广,污染水质,必须及时地加以清除处理。
石油处理剂处理是常采用的方法之一。
石油处理剂由溶剂和表面活性剂组成。
表面活性剂能使石油分散形成水包油型乳状液,形成微粒子而分散于海水中,消除污染,溶剂能降低石油的粘度,使其易于乳化。
石油处理剂的效果与所使用的表面活性剂密切相关,因此配制石油处理剂必须选择适当的表面活性剂。
为使石油处理剂符合实用要求,所选用的表面活性剂应具有以下条件:对流出油的乳化分散力强;对水产资源无不良影响;生物降解性良好;使用方便和价格便宜。
海洋上漂浮的石油经石油处理剂处理后形成的乳状液,由于这种乳状液是水包油型的,不易粘附在油轮和岩石上,而且乳化油表面积非常大,沉降深度一般不超过3ｍ,所以油粒很快被水中溶解氧、细菌及微生物分解,最后成为无害于水体的物质。
生物表面活性剂在黏稠性石油运输和油罐清洗中的应用稠油的黏度较高，给开采特别是运输带来很大的困难。
目前，国内外提出的稠油降黏以利于运输的方法种类很多。
其中，乳化降黏是非常有效的一种。
使用表面活性剂降黏运输，特别是远距离运输，可取消相应的加热设备，大大降低能耗和生产成本。
石油和生物学的研究人员还把微生物技术用于石油的降黏和运输，即利用微生物代谢产物生物表面活性剂，代替化学合成的溶剂和分散剂。
这也是生物表面活性剂在石油工业上的一个重要应用。
使用相应的表面活性剂就能满足两个要求。
①形成O／W型乳浊液；②保证乳浊液在输送过程中是稳定的。
使用相应的表面活性剂就能满足以上两个要求。
高黏度稠油的输送，主要是利用表面活性剂改善原油在输送过程中的流动性。
在此过程中，加入表面活性剂，原油即以很少的液滴分散到表面活性剂的水溶液中，形成O／W型乳状液。
0／W型乳状液比原油的黏度降低2～3个数量级，以便于原油的输送表面活性剂吸附在管道上还可以形成亲水膜，降低了运输时的摩擦阻力，降低输送时的能耗。
在此过程中，如混合状况不好，至少可以在管壁形成亲水膜，显著降低摩擦阻力和能耗。
选择合适的表面活性剂、浓度及输送条件，可使原油输送时0／W型乳状液具有适度的稳定性，即在管道中保持稳定不发生破乳，但又能够在集输站或炼油厂容易破乳而实现油水分离。
生物表面活性剂在稠油运输中的使用由细菌等微生物代谢作用产生的生物表面活性剂，其结构和化学合成的表面活性剂非常接近细菌等微生物在石油烃类基质中生长时，常伴有培养液中水不溶性碳源的乳化。
实际上，这种乳化作用是细菌等微生物在发酵过程中产生的生物表面活性剂所引起。
因此，可以把细菌和足够的营养物质加入到石油中，如有合适的生长环境，细菌就可能在黏稠的石油中进行代谢作用，产生生物表面活性剂。
生物表面活性剂在石油中的乳化作用，可有利于石油的运输。
生物表面活性剂分子结构的双亲性，可以使原油在一定程度上分散在生物表面活性剂的水溶液中，形成o／w型原油乳状液或拟乳浊液。
0／w型乳状液比纯石油黏度下降2～3个数量级，可以大大降低原油的表观黏度，使油的流动加速。
另外，生物表面活性剂分子吸附在输油管道上，形成一层薄薄的亲水膜，同样可以降低管壁的摩擦阻力。
0／w型乳状液和亲水膜的形成，都可以降低原油管道运输时的能耗。
应用于石油开采业(ＭＥＯＲ技术)由于石油工业对生物表面活性剂的纯度和专一性要求不高,所以可直接使用含完整微生物细胞的生物表面活性剂发酵液。
微生物强化采油(ｍｉｃｒｏｂｉａｌｅｎｈａｎｃｅｄｏｉｌｒｅｃｏｖｅｒｙ,ＭＥＯＲ)技术就是指往油层中注入某些微生物,同时注入一些微生物生长所必需的营养物,这些微生物在生长的同时,能产生生物表面活性剂。
这些生物表面活性剂可降低原油与水两相界面的张力,从而可提高油田的开采量。
ＭＥＯＲ技术是生物表面活性剂的一个重要应用领域。
在油田开采中,应用一次及二次采油技术开采后,仍有大约70%的原油滞留在储油层中。
为进一步采集这些极为可观的残留原油,通常向油井中注入化学合成的表面活性剂,以降低原油与水的界面张力,使地层毛细管孔隙中所夹持的原油大量释放出来,从而提高原油采收率。
但化学合成的表面活性剂通常难以生物降解,会造成严重的环境污染。
而生物表面活性剂可被微生物降解,所以不会对环境造成污染。
直接向地下注入产生物表面活性剂的微生物,并配以适当的营养物质,以地下石油为唯一碳源,将油层当作生物反应器的微生物驱采油方法是目前国内外力争攻克的难题。
微生物驱与化学驱的重要区别是微生物不但可沿注水压差方向运移,还可在油层中纵深迁移,并与水驱难以扫及的原油作用,大大提高了水驱或化学驱的波及效率。
另外微生物在与原油作用的同时,会产生有利于提高原油采收率的代谢产物,除产生生物表面活性剂外,还产生某些小分子的有机酸、有机溶剂等,既能降低油水间界面张力,又使油层的通透性增强。
在此基础上,再与化学驱结合将会在最大程度提高原油采收率的同时,大大降低化学驱的成本。
据报道,紫红诺卡氏菌(Ｎｏｃａｒｄｉａｒｈｏｄｏｃｈｒｏｕｓ)产生的海藻糖脂,用于地下砂石中石油的回收,出油率提高了30%。
在制药方面的应用◆表面活性剂在医药工业中的应用表面活性剂用作制剂辅料，它可以作为载体、乳化剂、润湿剂或渗透剂、增溶剂及助溶剂等，赋予药剂以必要的物理、化学、药理和生物学性质。
有的还可以直接作为药物。
◆1、用作药物载体在制剂中表面活性剂常用作载体。
载体可以分为无水载体、脂膏载体及水乳载体。
常用品种有非离子型的失水山梨醇脂肪酸酯及其聚氧乙烯醚、蔗糖脂肪酸酯、脂肪酸聚氧乙烯酯、脂肪酸聚乙二醇酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、羊毛脂的聚氧乙烯醚等，以及某些阴离子型的活性剂。
非离子型活性剂与大多数药物有较好的相容性，与阴离子型相比，刺激性与毒性也较低。
在大多数情况下，阴离子型适合偏碱性配方中，而阳离子型适合酸性配方中。
◆2、用作增溶剂某些亲油性药物不溶于一些溶剂或溶解度比较小，可以借助表面活性剂的增溶作用，使其溶解。
例如：维生素油可以用Tween80或甘油草蓖麻油酸酯聚氧乙烯醚增溶。
利用这一作用，可以将很多药制成稳定、透明、均一的液体，这在制剂中有着广泛的应用。
由于阳离子型活性剂的毒付作用比非离子型和阴离子型大，所以用作药物增溶剂的多使用非离子型和阴离子型活性剂。
其中以非离子型用途较广，可以用于外用、内服、注射等制剂制备，常用品种有Tween、Myri、AEO等牌号产品。
阴离子型多用于外用制剂制备，最常用品种有磺基琥珀酸二辛酯-钠盐。
◆3、用作乳化剂近年来在国外乳关液制剂发展较快，其主要原因是乳液制剂使用方便，特别是作为口服药，更适合儿童、老年病人服用，显效速度与效果比传统的片剂好。
作为注射药，肌肉对乳剂比油剂有更快的吸收作用。
在制备乳剂时，可以根据需要，选择一定HLB值的乳化剂进行乳剂配制。
乳剂可以W/O、O/W或W/O/W型。
制备W/O型乳剂，所需HLB值为3-8，O/W为8-18。
