表面活性劑論文

1、表面活性劑的分類及應(yīng)用摘要：表面活性劑的應(yīng)用范圍涵蓋了人們生活和工作的各個方面，在20事跡90年代人們已經(jīng)開始系統(tǒng)的研究表面活性劑。可以說沒有表面活性劑就沒有現(xiàn)在干凈的我們，現(xiàn)在我們對表面活性劑的認識只是停留在表面沒有更深入的研究，下面是對表面活性劑一些基礎(chǔ)認識。關(guān)鍵詞：HLB值，分類，應(yīng)用一、HLB值-HLB值越大代表親水性越強，HLB值越小代表親油性越強，一般而言HLB值從1 40之間。親水親油轉(zhuǎn)折點HLB為10。HLB小于10為親油性,大于10為親水性。 1-3作消泡劑3-6作W/O型乳化劑司盤（脫水山梨醇脂肪酸酯）是w/o型乳化劑，具有很強的乳化、分散、潤滑作用，可與各類表面活性劑混用

2、，尤其適應(yīng)與吐溫60， HLB值4.7。7-9作潤濕劑； 8-18作O/W型乳化劑，也叫吐溫型乳化劑，為司盤（Span，山梨醇脂肪酸酯）和環(huán)氧乙烷的縮合物，為聚氧乙烯山梨醇脂肪酸酯的一類非離子型去污劑；常作為水包油（O/W）型，藥用： （1）可作某些藥物的增溶劑。 （2）有溶血作用，以吐溫-80作用最弱。 （3）水溶液加熱后可產(chǎn)生混濁，冷后澄明，不影響質(zhì)量。 （4）在溶液中可干擾抑菌劑的作用13-18作增溶劑。二、分類及常用： 1、陰離子表面活性劑 ：硬脂酸，十二烷基苯磺酸鈉 2、陽離子表面活性劑：季銨化物 3、兩性離子表面活性劑：卵磷脂，氨基酸型，甜菜堿型 4、非離子表面活性劑： 脂肪酸甘油

3、酯，脂肪酸山梨坦（司盤），聚山梨酯（吐溫）陰離子表面活性劑：1、肥皂類 ：堿金屬皂：O/W ，堿土金屬皂：W/O 有機胺皂：三乙醇胺皂 2、硫酸化物 ：硫酸化蓖麻油，俗稱土耳其紅油。 十二烷基硫酸鈉（SDS、月桂醇硫酸鈉） 3、磺酸化物 ：二辛基琥珀酸磺酸鈉（阿洛索-OT）十二烷基苯磺酸鈉甘膽酸鈉 陰離子表面活性劑 陽性皂。其分子結(jié)構(gòu)主要部分是一個五價氮原子，所以也稱為季銨化合物。其特點是水溶性大，在酸性與堿性溶液中較穩(wěn)定，具有良好的表面活性作用和殺菌作用。 常用品種有苯扎氯銨(潔爾滅)和苯扎溴銨(新潔爾滅)等。 兩性離子表面活性劑同時具有正、負電荷基團，在不同pH值介質(zhì)中可表現(xiàn)出陽離子或陰離

4、子表面活性劑的性質(zhì)。 1、卵磷脂：是制備注射用乳劑及脂質(zhì)微粒制劑的主要輔料 2、氨基酸型和甜菜堿型： 氨基酸型甜菜堿型： 在堿性水溶液中呈陰離子表面活性劑的性質(zhì)，具有很好的起泡、去污作用；在酸性溶液中則呈陽離子表面活性劑的性質(zhì)，具有很強的殺菌能力。 非離子表面活性劑1.脂肪酸甘油酯：單硬脂酸甘油酯；HLB為34主用作W/O型乳劑輔助乳化劑。 2.多元醇 蔗糖酯：HLB（513）O/W乳化劑、分散劑 脂肪酸山梨坦（Span） ：W/O乳化劑 聚山梨酯（Tween） ： O/W乳化劑 3.聚氧乙烯型：Myrij(賣澤類，長鏈脂肪酸酯）;Brij （脂肪醇酯） 4.聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物： 能耐受

5、熱壓滅菌和低溫冰凍,靜脈乳劑的乳化劑應(yīng)用表面活性劑一般是低分子量分散劑。表面活性劑分子具有改性作用，特別是降低顏料和樹脂溶液間表面張力。 表面活性劑結(jié)構(gòu)上含有兩種溶解性或極性相反的基團，使表面活性增加。在水性體系中，極性基團是一些親水基，非極性的則是憎水基或親油基。在非水性體系中，極性基團是憎油基，非極性的為親油基。表面活性劑按其化學(xué)結(jié)構(gòu)分類，特別是極性基團包括：陰離子、陽離子、電中性粒子和非離子。 聚合物分散劑作用下效力由以下因素確定： 顏料表面極性基團的吸附作用。錨固基團可以是氨基、羧酸、磺酸、磷酸及其鹽。 介質(zhì)中圍繞在微粒周圍的非極性鏈段的行為。分子的一些部分(脂肪族或脂肪族-芳香族片斷

6、)必須與粘接劑體系高度的相容。 類似表面活性劑的分散劑的穩(wěn)定機理是靜電穩(wěn)定：圍繞顏料粒子的極性基團形成了雙層帶電的結(jié)構(gòu)。由于布朗運動，液體介質(zhì)中顏料粒子時常碰撞在一起，因此在其減速進程中具有強烈的重絮凝趨勢。 根據(jù)其化學(xué)結(jié)構(gòu)(如：低的分子量)和靜電穩(wěn)定理論，表面活性劑有以下缺陷： 水敏感性：表面活性劑通常使最終涂層產(chǎn)生水敏感性，不適于室外應(yīng)用。 易產(chǎn)生泡沫：許多表面改性劑會產(chǎn)生泡沫，在涂層上產(chǎn)生缺陷(如魚眼、凹坑)。如果泡沫在研磨進程出現(xiàn)，則導(dǎo)致生產(chǎn)能力的下降。 干擾涂層間的粘接。 經(jīng)過多年發(fā)展，特殊的表面活性劑得到改進，使涂層缺陷最大程度地降低，并且某些還能使涂層具有一些別的優(yōu)點，如消泡/抗

7、腐蝕能力或使基材難以潤濕。 用于顏料分散作用的最常用表面活性劑有如下品種： 脂肪酸衍生物，磷酸酯，聚丙烯酸鈉/聚丙烯酸，乙炔二醇和大豆卵磷脂。表面活性劑發(fā)展方向1.烷基磷羧酸鹽(AEC)工業(yè)化制造隨著科技飛速發(fā)展和現(xiàn)代文盟的不斷進步，人們對表面活性劑使用要求也越來越高，即溫和、易生物降解和多功能性，強調(diào)使用安全、生態(tài)保護和提高效率。烷基醇醚羧酸鹽(AEC)是8O年代以來，發(fā)達國家積極研究開發(fā)的優(yōu)質(zhì)表面活性劑熱點品種，它與烷基多苷和醇醚磷酸單酯同被稱為“表面活性劑90年代的綠色品種”。 烷基醚羧酸鹽的生產(chǎn)。一般采用以脂肪醇或烷基酚為原料，經(jīng)乙氧基化和羧甲基化，制備AEC和APEC。烷基醚羧酸鹽在

8、化學(xué)結(jié)構(gòu)上與皂類似，在疏水基和親水基之間，嵌入一定加成數(shù)環(huán)氧乙烷，從而使其兼有陰離子和非離子表面活性劑中許多優(yōu)良性能，成為多功能性品種。它在金屬加工用方面，效果比相應(yīng)的醇(酚)醚表面活性劑更好，它具有： (1)對皮膚和眼的刺激性很小。 (2)清洗性能，受pH值和溫度影響較小。 (3)對酸、堿、氯較為穩(wěn)定。 (4)生物降解性能優(yōu)異。 圖1 表面活性劑結(jié)構(gòu)示意圖烷基醚羧酸鹽國內(nèi)的應(yīng)用市場還遠遠落后于發(fā)達國家，隨著環(huán)保意識的不斷加強和人民物質(zhì)文化水平的不斷提高，這類集溫和、易生物降解和多功能性于一身的表面活性劑，在金屬加工領(lǐng)域內(nèi)，將發(fā)揮更大作用。 2.新一代表面活性劑Gemini目前已經(jīng)合成的低聚表

9、面活性劑有二聚體、三聚體和四聚體等，其中最引人注目的是二聚體，結(jié)構(gòu)示意圖見圖1，二聚表面活性劑最早被合成于1971年4-5，后因其結(jié)構(gòu)上的特點而被形象地命名為Gemini(英文是雙子星之意)表面活性劑。 表面活性劑Gemini(或稱dimeric)是由兩個單鏈單頭基普通表面活性劑在離子頭基處通過化學(xué)鍵聯(lián)接而成，因而阻抑了表面活性劑有序聚集過程中的頭基分離力，極大地提高了表面活性。與當(dāng)前為提高表面活性而進行的大量嘗試，如添加鹽類、提高溫度或?qū)㈥庪x子表面活性劑與陰離子表面活性劑混合相比較，Gemini表面活性劑是概念上的突破，因而被譽為新一代的表面括性劑。 在Gemini表面活性劑中，兩個離子頭基

10、是靠聯(lián)接基團通過化學(xué)鍵而連接的，由此造成了兩個表面活性劑單體離子相當(dāng)緊密的連接，致使其碳氫鏈間更容易產(chǎn)生強相互作用，即加強了碳氫鏈問的疏水結(jié)合力，而且離子頭基間的排斥傾向受制于化學(xué)鍵力而被大大削弱，這就是Gemlrd表面活性劑和單鏈單頭基表面括性劑相比較，具有高表面括性的根本原因。另一方面。在兩個離子頭基問的化學(xué)鍵聯(lián)接不破壞其親水性，從而為高表面活性的Cmini表面活性劑的廣泛應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。通過化學(xué)鍵聯(lián)接方法提高表面活性和以往通常應(yīng)用的物理方法不同，在概念上是一個突破。 圖2 炔醇類Gemini表面活性劑Genfini表面活性劑的優(yōu)良性質(zhì)： 實驗表明，在保持每個親水基團聯(lián)接的碳原子數(shù)相等條件

11、下，與單烷烴鏈和單離子頭基組成的普通表面活性劑相比，離子型Gemini表面活性劑具有如下特征性質(zhì)： (1)更易吸附在氣液表面，從而更有效地降低水溶液表面張力。 (2)更易聚集生成膠團。 (3)Gemini降低水溶液表面張力的傾向遠大于聚集生成膠團的傾向，降低水溶液表面張力的效率是相當(dāng)突出的。 (4)具有很低的Krat相轉(zhuǎn)移點。 (5)對水溶液表面張力的降低能力和降低效率而言，Gemini和普通表面活性劑尤其是和非離子表面活性劑的復(fù)配能產(chǎn)生更大的協(xié)同效應(yīng)。 (6)具有良好的鈣皂分散性質(zhì)。 (7)在很多場臺，是優(yōu)良的潤濕劑。 從理論上講，在極性頭基區(qū)的化學(xué)鍵臺阻抑了原先單鏈單頭基表面活性荊彼此頭基

12、之間的分離力，因而必定增強碳鏈之間的結(jié)臺。實驗證明這是提高表面活性的一個重要突破，而且為實際應(yīng)用開辟了新的途徑 另一方面，由于鍵臺產(chǎn)生的新分子幾何形狀的改變，帶來了若干新形態(tài)的分子聚集體，這大大豐富了兩親分子自組織現(xiàn)象，通過揭示新分子結(jié)構(gòu)和自組織行為間的聯(lián)系有助于深刻認識兩親分子自組織機理。為此Gemini表面活性劑正在成為世界膠體和界面科學(xué)領(lǐng)域各主要小組的研究方向。 3.AB型嵌段高分子表面活性劑涂料中顏填料的分散先后使用過聚磷酸鹽、硅酸鹽、碳酸鹽等無機分散劑，傳統(tǒng)小分子表面活性劑和聚羧酸鹽、聚丙酸酸鹽等高分子化合物。高分子化合物主要利用空間位阻使顏填料顆粒穩(wěn)定，效果好于小分子表面活性劑的靜

13、電排斥作用。研究表明，在眾多類型的高分子分散劑中，效果最好、效率最高的是AB型嵌段高分子表面活性劑。從分子結(jié)構(gòu)上看，AB型嵌段高分子就是超大號的表面活性劑，A嵌段和B嵌段分別類似于表面活性劑的親水頭基和疏水尾鏈。AB嵌段高分子表面活性劑在顏填料表面采取尾型吸附形態(tài)，A嵌段是親顏料的錨固基團，B嵌段是親溶劑的溶劑化尾鏈。A嵌段可以是酸、胺、醇、酚等官能團，通過離子鍵、共價鍵、配位鍵、氫鍵及范德華力等相互作用吸附在顆粒表面，由于含有多個吸附點，可以有效地防止分散劑分子脫附，使吸附緊密且持久。B嵌段可以是聚醚、聚酯、聚烯烴、聚丙烯酸酯等基團，分別適用于極性和非極性溶劑。典型的AB嵌段型高分子表面活性

14、劑結(jié)構(gòu)如圖3所示。穩(wěn)定顆粒主要依靠B嵌段形成的吸附層產(chǎn)生的空間位阻作用，所以對作為溶劑化尾鏈的B嵌段的長度和均一性有極高的要求，希望可以形成厚度適中且均一的吸附層，如果B段過長，可能會起架橋作用，引起分散體系黏度增加，甚至絮凝沉淀。通常認為位阻層的厚度為20nm時，可以達到最好的穩(wěn)定效果。 圖3 AB嵌段型高分子表面活性劑合成分子結(jié)構(gòu)明確和相對分子質(zhì)量可控的AB型嵌段高分子表面活性劑是涂料分散助劑的發(fā)展方向，這需要用到受控聚合技術(shù)?；鶊F轉(zhuǎn)移聚合(GTP)、原子轉(zhuǎn)移游離基聚合(ATRP)、硝酰基聚合(NMP)和可逆加成分裂鏈段轉(zhuǎn)移聚合(RAFT)是當(dāng)今最常用的受控聚合技術(shù)，利用這些技術(shù)，選用合適的方法和設(shè)備可得到想要的聚合物結(jié)