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表面活性剂的分类方法

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。

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