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表面活性劑的特點和分類

文章來源: 發表時候:2022-02-17 點擊量:

表面活性劑是指某些不僅能溶于水或其他溶劑.同時又能在相界面上定向并能改變界面 I性質的有機化合物,它們一般具有以下特點:

(1)雙親媒性結構從化學結構上來看.表面活性劑分子中應同時具有親油性的碳氫鍵 和親水性的官能團;

(2)溶解度表面活性劑至少溶于液相中的某一相,

(3)界面吸附在達到平衡時,表面活性劑溶質在界面匕的濃度要大于溶液整體中的濃度;

(4)界面定向表面活性劑分子在界面上會定向排列成分子層;

(5)生成膠束當表面活性劑溶質在溶劑中的濃度達到一定的值時,它的分十會產生聚 集而生成膠束。這個濃度的極限值禰為臨界膠束濃度(簡稱CMC);

(6)多功能性表面活性劑的溶液通常具有多種復合功能.如清洗、發泡、潤濕、乳化、增 溶'分散等-

表面活性劑這一專用名詞的歷史并不長,但它的應用卻可追溯到古代,我國人民在占代已用皂角、古埃及人用皂草提取皂液來洗衣物。這實際上是一種生物天然表面活性劑,這種物質 雖然具有洗滌功能,但一旦進入人體生化循環系統,就會對人體產生一定的毒性,而近代的合成表面活性劑就沒有這種缺點,

遠在中世紀就發現了肥皂的洗滌功能,此后,直到19世紀,肥皂一直是唯一的人工合成的表面活性劑,從結構上看,肥皂是長碳鏈脂肪酸的堿金屬鹽,它當然符合我們前面提出的定義.肥皂 也是一類表面活性劑。但在分類時通常單作一類(即肥皂)列出,以示與合成表而活性劑的區別.

本世紀初,肥皂對水質硬度和酸度的敏感性引起人們的重視。這種缺點首先在紡織工業中 產生強烈的反應。1917年.德國化學家剛什爾成功地合成了烷基藁磺酸鹽.它具有很高的發泡 性和潤濕性。雖然這種物質還沒有達到肥皂的洗滌功能,但為以后表面活性劑的開發奠定了基 礎。第一個在紡織印染工業上使用的合成表面活性劑是磺化油(俗稱土耳其紅油),它使大量采 用對水質硬度和酸度不敏感的助劑成為可能。本世紀30年代,德國化學家廣泛進行表面活性剤的研究,從而發現了數百種當時認為是新的表面活性劑,這就是近代表面活性劑化學的創始 時期,形成了合成表面活性劑與肥皂之間的競爭局面。第二次世界大戰后,石油化匸的興起提 供了高質量的在當時相對說來較為便宜的原料。原料的變更,促使表面活性剤工業進入-個迅 速發展的時期,岀現了石油化工資源和天然資源(如動、植物油)的原料對峙局面,近20年來,對于石油資源出于戰略上的考慮,以及油料作物生產技術的改進,正在導致進一步研究用天然 原料作為表面活性剤工業基本原料的可能性。在油脂化學工業中已明顯地可以看出有這種傾 向.但目前還不可能改變現有原料來源的比例.

從理論上來說,可作為表面活性劑的化合物多得不可勝數.在文獻中記載的包括已工業生產的表面活性劑品種已有數千種,它們最常用的分類方法是按分子結構中離子的帶電特征分為陰高子型、非離子型、陽離子型和兩性表面活性劑四大類。然后在每一類中再按官能團的特性加以細分。

 (1)陰離子表面活性劑親水基團帶有負電荷,如C“Hz,OSO「Na+,其水溶性基團硫酸 鹽為負電性。

陰離子表面活性劑在這類表面活性劑中最重要的是直鏈烷基苯磺酸鹽,今后一段時間內,它還將是洗滌劑和清洗劑中最重要的表面活性劑。它的產量僅次于肥皂,在合成表面活性劑中則占首位。由「生 產技術的進歩,除烷基革橫酸鹽外,脂肪醇醒和脂肪醇硫酸鹽的產量也在逐歩上升。在以石油 化匸為原料的表面活性劑中e烯燒橫酸鹽和烷蛭磺酸鹽在市場上所占比例有增K的趨勢.此外,磺化脂肪酸甲酯也有類似的傾向。

(2)非離子表面活性劑在分子中并沒有帶電荷的基團,而其水溶性則來自下分予中所具有的聚氧乙烯醍基和端點羥基。其中成直鏈排列的7個氧乙烯基形成聚酰結構,它們的氧原子和最后端點的羥基聯合提供了水溶性。

今天,最重要的非離子表面活性劑是高級脂肪醇(碳數在12以上)及壬基酚與環氧乙烷的縮合物.其中脂肪醇聚氣乙烯醍由于技術經濟和應用性能等多方面的原因.在產量上已超過壬基酚聚氧乙烯醞•并有繼續增長的趨勢。它倡的原料脂肪醇〈G廣6醇)由石油化工產品和大然油脂兩個來源提供。

(3)陽離子表面活性劑其親水基團帶有正電荷,被鹽氮原子上的正電荷為分子提供了水溶性。

陽離子表面活性劑中最重要的就是上述結構的雙「八焼基雙甲基範化鉉,主要用作紡織物洗后柔軟剤和抗靜電劑.

(4)兩性表面活性劑在分子中同時具有可溶于水的正電性的和負電性的基團。如 c12h2jnj(ch9>2chcoo,分于的兩性結構使它具有某些特殊的功能,如可與上述任何一類 表面活性劑配合。但其產量較小,只有一些特殊的用途,

1982年世界上所有表面活性劑的產量為13萬噸,其中肥皂占62%,合成表面活性劑占38%。表面活性劑的應用十分廣泛.

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