天然表面活性劑多來自動植物體

天然表面活性劑多來自動植物體(總5賽I^^M-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-CompanyOnel-CAL-本頁僅作為文檔封面，使用請直接刪除天然表面活性劑應(yīng)用姓名：高海賓、 學(xué)號:092736摘要：天然表面活性劑在生活中，應(yīng)用非常廣泛，是化工生產(chǎn)產(chǎn)品中不可缺少的一部分，在科學(xué)領(lǐng)域有十分重要的應(yīng)用價值。天然表面活性劑是工業(yè)生產(chǎn)向前發(fā)展的加速劑，有著巨大的商業(yè)價值。關(guān)鍵字：天然表面活性劑天然表面活性劑多來自動植物體，為較復(fù)雜的高分子有機(jī)物。由于其親水性強(qiáng)，因而能形成乳濁液。而這類物質(zhì)多有較高的粘度 ，有益于乳化穩(wěn)定性。如卵磷脂、膽甾醇、羊毛脂、茶皂素、蛋白質(zhì)、皂苷類、糖類及烷基多苷等。此類表面活性劑一般表面張力能力較小，乳化能力也不盡相同。但有的具有較強(qiáng)的表面活性 ，如茶皂素、烷基多苷等，去污活性強(qiáng)，可直接應(yīng)用于洗澡用品、洗發(fā)制劑。而大多數(shù)天然表面活性劑具有優(yōu)良的乳化性能，且具有其他方面的特性和功能，在醫(yī)藥、食品、化妝品及洗滌用品等方面應(yīng)用廣闊。這類表面活性劑多數(shù)無刺激、無毒副作用 ，安全性能高，易生物降解，配伍性能好。是未來表面活性劑的發(fā)展方向，特別是在日化產(chǎn)品中有著廣闊的應(yīng)用前景。1、 卵磷脂卵磷脂存在于生物細(xì)胞中，如動物卵、腦等組織及植物的種子或胚芽中 ，卵黃磷脂從蛋黃中提取；大豆中含有豐富的卵磷脂。卵磷脂具有乳化、分散、抗氧化等生理活性 ，是天然優(yōu)良的表面活性劑，重要的乳化劑。其具有多種功能：①能參與細(xì)胞的代謝，活化細(xì)胞，有抗衰老功能；②對細(xì)胞有滲透和調(diào)節(jié)作用，可軟化和保護(hù)皮膚；③可改善油脂的潤濕和輔展性能，多用以調(diào)節(jié)、護(hù)理頭發(fā)、皮膚化妝品等 ：④具有良好的成膜性能，可改善洗滌劑對皮膚的脫脂作用；⑤預(yù)防和治療濕疹及多種皮膚?。孩薮龠M(jìn)毛發(fā)生長，有護(hù)發(fā)健發(fā)作用：⑦具有香料和色素的分散穩(wěn)定作用；⑧維持制劑乳液的穩(wěn)定作用。卵磷脂具有雙親結(jié)構(gòu)，即較長的兩個?；诟视椭羞M(jìn)行酯結(jié)合形成親油結(jié)構(gòu)，以磷酸基為媒介而結(jié)合的季銨基親水結(jié)構(gòu)。在水中分散的時候，很明顯地形成有穩(wěn)定的二分子膜結(jié)構(gòu)的磷脂質(zhì)小細(xì)胞體 （脂肪體）。這種脂肪體可以在醫(yī)藥品方面作藥物的載體。因此卵磷脂可廣泛應(yīng)同于護(hù)膚護(hù)發(fā)、浴用及美容化妝品中。需要指出的是：在化妝品工業(yè)中卵磷脂作為主表面活性劑使用的例子非常之少。主要原因是磷脂成分的不確定性。天然的卵磷脂源于蛋黃和大豆，其磷脂質(zhì)組成大不相同，乳化性能等也不相同，乳化劑用量和乳化技術(shù)難以掌握。另外的原因是天然卵磷脂中含有不飽和脂肪酸，存在耐熱、耐光、耐酸性差等缺點(diǎn)。但近年開發(fā)了一些新的乳化方法和新的使用技術(shù)，上述問題逐步被克服。例如加氫的卵磷脂的穩(wěn)定性比較好，廣泛用作保濕劑和乳化劑。隨著精制技術(shù)的發(fā)展，高純度的卵磷脂已經(jīng)制備出來。2、 膽甾醇膽甾醇亦稱膽固醇。存在動物大腦及神經(jīng)組織 ，及羊毛脂與卵黃中。是一種天然乳化劑。其分子結(jié)構(gòu)的特征，疏水基作用力強(qiáng)，所以適宜于油溶性和乳化劑制備，即W/0型乳狀液。皮膚中皮脂分泌物含有豐富的膽甾醇及其衍生物 ，所以膽甾醇有護(hù)膚和護(hù)發(fā)的作用。其亦是一種助乳化劑，具有促進(jìn)和增強(qiáng)其他表面活性劑的功能。應(yīng)用于唇膏及眼部化妝品制劑，有益于色素和乳液的穩(wěn)定。多使用于油脂性護(hù)膚品。3、 羊毛脂是羊的皮脂腺的分泌物，多從羊毛中提取。具有很強(qiáng)的乳化和滲透作用。易為頭發(fā)和皮膚吸收，其配伍性能亦好。羊毛脂的衍生物多有乳化作用。①羊毛脂蠟 ：是優(yōu)異的水/油型乳化劑，對多種化妝品成份有很好的分散作用，多用于唇膏；②羊毛脂酸異丙脂：親水作用力強(qiáng)，也具有水/油性乳化特性，可用于膏霜制劑；③羊毛脂醇：具有較強(qiáng)的水/油乳化特性，也能穩(wěn)定油/水乳液；④氫化羊毛脂：其既是水/油乳化劑，又是油/水型乳液穩(wěn)定劑，吸水性強(qiáng)，易為皮膚吸收，常用于唇膏等；⑤羊毛脂酸皂：有鉀、鈉、三乙醇胺等，具有乳化作用，在氣容式產(chǎn)品中，可促進(jìn)原料的分散和穩(wěn)定。總之由羊毛脂及其衍生物制得的乳液 ，穩(wěn)定性好，且易為皮膚吸收，潤膚性能好，所以多用于膏霜及油性乳狀液。4、 茶皂素茶皂素是茶葉中的提取物，結(jié)構(gòu)是一種三萜類皂苷，有較強(qiáng)的表面活性，抗硬水能力和起泡能力均很高。茶皂素具有乳化、去污、潤濕、分散 ，起泡等多種功能。利用其乳化性能，可開發(fā)不同的“油相”乳化劑。用茶皂素直接洗滌毛絲織物?？杀３挚椢锏钠G麗色彩并有保護(hù)織物作用；用于洗發(fā)劑，具有洗發(fā)、護(hù)發(fā)、烏發(fā)及去頭屑、防脫發(fā)的功能。其乳化能力超過油酸皂、烷基磺酸鹽及聚氧乙烯脂肪醇醚等乳化劑 ，是一種優(yōu)異的天然表面活性劑。多應(yīng)用于高檔的洗發(fā)用制劑和洗滌用品。若按化學(xué)性質(zhì)來分，皂苷可分為酸性皂苷和中性皂苷兩類。酸性皂苷在苷元上帶有羧基，在這一類皂苷的水溶液中加入硫酸銨、乙酸鉛或其他中性鹽類即生成沉淀。中性皂苷不帶有羧基，在其水溶液中加入堿式乙酸鉛或氫氧化鋇等溶液也可生成沉淀。皂苷的分子比較大，大多為白色或乳白色無定形粉末，僅少數(shù)為結(jié)晶。皂苷的溶解度隨其分子中連接糖的數(shù)目而有所不同，一般可溶于水，易溶于熱水、熱甲醇和熱乙醇，不溶于乙醚、苯等極性小的有機(jī)溶劑。皂苷在丁醇及戊醇中也有一定的溶解度，尤以含水丁醇更好，因此常從水溶液中用丁醇或戊醇提取，借以與糖、蛋白質(zhì)等親水性成分分開。皂苷可被酸或酶水解，但水解條件較其他苷強(qiáng)烈。皂苷元一般不溶于水，可溶于丙酮、乙醚、氯仿等有機(jī)溶劑。以下是兩種有代表性的皂苷類天然表面活性劑。①山茶皂苷山茶皂苷是茶屬植物山茶籽中五環(huán)三萜類皂苷的總稱，水解后至少可分離出5種不同的皂苷元，均連有多糖。其代表性化學(xué)結(jié)構(gòu)見式 （2）。山茶皂苷在山茶籽中約含20%，可以茶籽餅為原料提取。茶籽餅先用石油醚浸提完全脫脂后，再用甲醇或乙醇加熱后流抽提數(shù)小時，醇提取液濃縮至干為粗山茶皂苷。山茶皂苷為無定形粉末，能溶于熱甲醇、乙醇中，微溶于水，不溶于乙醚等有機(jī)溶劑。②皂樹酸皂樹酸是皂樹和肥皂草中的皂苷成分。皂樹酸可以皂樹皮或肥皂草根為原料提取，用甲醇加熱后提取得到。皂樹酸可溶于水、甲醇和乙醇等水溶性溶劑，其比旋光度[a]+56.1o。皂樹酸有良好的表面活性，其發(fā)泡能力是普通皂苷的 170%以上，廣泛用于香波、化妝品乳液、啤酒和藥用。在香波中可代替洗滌劑，泡沫豐富且手感好，對頭發(fā)無傷害，能賦予毛發(fā)柔軟性和天然光澤。皂樹酸有優(yōu)秀的乳化性， 20%的水溶液可長時間穩(wěn)定非極性香精和水的乳狀液體系；和非離子型表面活性劑有協(xié)同效應(yīng)。皂樹酸也有抗菌防腐性。5、 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)由氨基酸構(gòu)成，既有親水基，又有疏水基，其實質(zhì)上是高分子表面活性劑。蛋白質(zhì)是人體必須營養(yǎng)物，多用作食品乳化劑，其種類亦多，如牛奶、卵蛋白、酪蛋白、大豆蛋白等，均具有乳化、起泡及膠體的保護(hù)作用，在食品工業(yè)多用食品乳化劑應(yīng)用。但不同品種的蛋白質(zhì)功能和應(yīng)用也不盡相同：①粘蛋白：屬糖蛋白，其分子結(jié)構(gòu)的特征，能束縛水分子，可穩(wěn)定乳狀液，可作為輔乳化劑在護(hù)膚品中應(yīng)用，具有營養(yǎng)和保濕作用，亦能增強(qiáng)其他活性物質(zhì)的調(diào)理功能和穩(wěn)定性能：②卵黃高磷蛋白；由蛋黃中提取，具有顯著的表面能力和穩(wěn)定乳液的性能，易溶于水。與多種化妝品原料的配伍性能好，亦是優(yōu)異的營養(yǎng)劑、保濕劑，能增加皮膚營養(yǎng)，是優(yōu)異的護(hù)膚化妝品的營養(yǎng)劑和乳化劑：③脂蛋白：由蛋白質(zhì)、膽固醇、磷脂等多種乳化劑組成，因此其是一種多功能的乳化劑和穩(wěn)定劑。脂蛋白還具有一定的抗菌活性，可用于香皂、香波，并具營養(yǎng)作用。常用于抗皺營養(yǎng)乳液。6、植物甾醇植物甾醇可由黃豆油提取。由谷甾醇、豆甾醇、菜油甾醇、VE等組成。與膽固醇有相似的物化性質(zhì)。具有微弱的表面活性 ，及殺菌消炎作用，對頭發(fā)有護(hù)理作用，以其配制成的香波與硅氧烷產(chǎn)品相當(dāng)?？蓽p少靜電 ，改善梳理性，有護(hù)發(fā)和烏發(fā)的作用，應(yīng)特別指出的是，植物甾醇具有液晶結(jié)構(gòu)，多被用于制備脂質(zhì)體。豆甾醇亦是一種植物甾醇 ，亦具表面活性，是一種助乳化劑，還具抗氧化作用。用于護(hù)膚化妝品有明顯的皮膚保水能力 ，是優(yōu)異的保濕劑、營養(yǎng)劑及調(diào)理劑。若與磷脂配合使用 ，效果會更好。多用于乳液及護(hù)發(fā)產(chǎn)品。7、 烷基苷烷基苷是由天然再生資源糖合成的。由于其來源于天然物質(zhì) ，亦可算是一種天然表面活性劑。對皮膚刺激性弱，具有廣譜的抗菌性能，與其他種類的表面活性劑有著很好的配伍性能。且潤濕、起泡性能優(yōu)良，及明顯的增稠作用，所以它的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。加入洗衣粉，抗硬水可提高去污力；用于餐洗劑，能提高制劑的溶解性和溫和性，減小對皮膚的脫脂力；應(yīng)用于護(hù)發(fā)、護(hù)膚化妝品，具有明顯的保濕護(hù)膚、柔軟、滋潤及護(hù)發(fā)、養(yǎng)發(fā)的功能。8、 皂苷類皂苷由皂苷元和糖組成。組成皂苷的糖常見的有葡萄糖、半乳糖、鼠李糖、阿拉伯糖及葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸等。皂苷元根據(jù)其結(jié)構(gòu)不同，分三萜皂苷和甾體皂苷兩大類，其中三萜皂苷的分布比甾體皂苷廣泛，種類也多。三萜皂苷元的結(jié)構(gòu)可分五環(huán)三萜及四環(huán)三萜。 含有皂苷類的植物很多，皂苷在單子葉植物和雙子葉植物中均有分布，常見于百合科、薯芋科、龍舌蘭科、薔薇科、石竹科、遠(yuǎn)志科、五加科、葫蘆科等，許多中草藥如人參、遠(yuǎn)志、桔梗、甘草、知母、柴胡、七葉一枝花等多有去垢功能和乳化作用，是一類重要的天然表面活性劑。①遠(yuǎn)志皂苷 ：具有表面活性，可用作乳化劑和分散劑，用于發(fā)水，具有洗發(fā)和刺激生發(fā)的雙重功能；②七葉皂苷：其鈉鹽有表面活性，可用作洗滌劑和起泡劑，有抑菌消炎作用，有吸濕保濕的性能，是化妝品優(yōu)異的調(diào)理劑，并有穩(wěn)定乳液的作用：③皂樹酸：屬皂苷成份，具有良好的表面活性及較強(qiáng)的發(fā)泡力?？蓮V泛應(yīng)用于香波化妝品乳液，在香波中可替代去污成份，能賦予頭發(fā)柔軟和光澤；④山茶皂苷：也具有一定的表面活性，可作乳化劑，有起泡、潤濕及分散功能。用于發(fā)用品，可軟化頭皮，有去屑止癢及防脫發(fā)功能，多用于發(fā)用化妝品。9、糖類糖類天然表面活性劑，去垢力微弱，但多有增稠和乳化能力及乳化穩(wěn)定作用。并有其它方面的功能。①角叉膠：屬糖類。是應(yīng)用廣泛有助乳化劑，對膠體有穩(wěn)定作用（如牙膏、剃須膏），具有成膜功能，應(yīng)用于噴發(fā)膠，可改善頭發(fā)的梳理性能：②海藻酸：屬糖類。海藻酸及其鈉鹽，是常用的增稠劑和乳化劑，可穩(wěn)定乳液，具有保濕作用，可用于洗發(fā)膏香波；③普魯蘭糖：亦具有乳化性能，常用于清潔類化妝品，具有保濕功能；④烷基和羥烷基纖維素：其水溶液有表面活性，有乳化和穩(wěn)定乳液的作用，并有增稠和成膜性能，其中羥乙基纖維素，具有高效的增稠作用，優(yōu)異的流變性強(qiáng)，對皮膚安全無毒副作用，可作為增調(diào)劑、乳化劑、乳液穩(wěn)定劑及保濕劑，而廣泛應(yīng)用于化妝品制劑中；⑤環(huán)糊精：屬低聚糖：由葡萄糖單元構(gòu)成，呈環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)腔具有疏水性，能與許多有機(jī)物或無機(jī)物構(gòu)成包絡(luò)形態(tài) ，具有乳化、增溶及分散等表面活性。用于精油和香精 ，具有包絡(luò)穩(wěn)定作用。用于洗衣粉有消泡作用。用于牙膏等口腔制劑，有除口臭功能……，是一功能特殊的表面活性劑；⑥膠類物質(zhì)：來自樹木分泌物，豆科植物種子，如阿拉伯樹膠、黃蓍膠、瓜爾膠等，均屬多糖，為古老的乳化劑，能提高制劑的水溶性粘度，多作輔乳化劑應(yīng)用。10脂肪酸單甘油酯單硬脂酸甘油酯的化學(xué)成分是C17H33COOCH2CHOHCH2OH。奶油色蠟狀固體，熔點(diǎn)56°C，在熱水中能分散，溶解于乙醇，17HLB值3.8?8：5。屬親油性表面活性劑。單甘酯屬于多用途的乳化劑，單甘酯的獨(dú)特性質(zhì)使它具有廣泛的用途。又由于它可以100%被生物降解，降解產(chǎn)物為甘油和脂肪酸，無毒，具有很高的安全性，是公認(rèn)的有利于環(huán)保的“綠色”產(chǎn)品，所以被廣泛地作為食品和化妝品乳化劑。在化妝品應(yīng)用方面，單甘酯是w/o型乳狀液的乳化劑。色淺的分子蒸餾單甘酯都已經(jīng)開始用于代替純度低、顏色深的普通單甘酯。是膏霜類產(chǎn)品的理想原料，主要用于膏霜、粉底、香粉、撲粉、胭脂等。分子蒸餾單甘酯的乳化效果好于未蒸餾產(chǎn)品 (價格性能比優(yōu)于未蒸餾的單甘酯)。在使用單甘酯的各個行業(yè)中，高純度、高效能、顏色淺的分子蒸餾單甘酯都已經(jīng)開始用于代替純度低、顏色深的普通單甘酯。11魔芋精粉表面活性劑該技術(shù)以魔芋精粉為原料，應(yīng)用現(xiàn)代高新生物化工技術(shù)，通過酶解脫脂、醇洗去雜魔芋精粉，經(jīng)酸解氧化成低聚糖醛酸與脂肪酸縮合新工藝 ，生產(chǎn)出純天然的脂酰葡甘聚糖醛酸鈉。該產(chǎn)品填補(bǔ)了國際醫(yī)藥保健品的表面活性劑空白。該產(chǎn)品為乳白色狀液，其脂值大于140,酸值小于72,含鈉量小于5%，總糖酸小于30%,砷含量小于3mg/kg,固體含量(96)大于10%。該產(chǎn)品具有保濕、成型、成膜、發(fā)泡、乳化、分散等活性葡甘聚糖的優(yōu)良性能及降血脂，去膽固醇等特殊保健功效。用于配制系列中成藥、保健品、藥品等各種劑型。具有促進(jìn)吸收、擴(kuò)展療效的增效效應(yīng)。同時可應(yīng)用于日用化妝品、保健食品作乳化劑使用，是一種通用的純天然表面活性劑12天然混合羧酸鹽為主的復(fù)配表面活性劑體系 ZY5該技術(shù)是以ZY5(SD驅(qū)油劑)作為表面活性劑組分配制的 ASP三元復(fù)合驅(qū)油體系，在中原胡狀油田現(xiàn)場試驗中應(yīng)用，獲得了很好的增油減水效果［1］羧酸鹽為主的復(fù)配表面活性劑體系ZY5驅(qū)油劑ZY5:由混合羧酸鹽SCD-O(77%)非離子表面活性劑+兩性表面活性劑(10%)和助劑(13%)配成，曾用名SD驅(qū)油劑［1］,中原油田采油五廠生產(chǎn)模擬油：70°C時粘度3.4mPa?s,密度0.80g/cm3氯化鈉氯化鈣氯化鎂為分析試劑1.1.2界面張力測定用Texas-500型旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀測定驅(qū)油劑溶液與模擬油之間的界面張力 ，取平衡值1.2實驗結(jié)果與討論1.2.1抗鹽性能40C時濃度2.0g/dL的ZY5水溶液與模擬油之間的界面張力隨水溶液中 氯化鈉濃度的變化見圖1圖1實驗結(jié)果表明，隨氯化鈉濃度增加，油水界面張力逐漸降低，氯化鈉濃度為6X104mg/L時界面張力達(dá)到最低值6.9X10-3mN/m,氯化鈉濃度繼續(xù)增加時界面張力略有增加，但在氯化鈉濃度為1.5X105mg/L時仍維持在10-2mN/m對于陰離子表面活性劑水溶液，鹽起著使表面活性劑親油化的“補(bǔ)償”作用，引起極性基水化程度減弱，促使其相互聚結(jié)或增加其向烴環(huán)境的躍遷勢和進(jìn)入油相的潛能1.2.2抗溫性能氯化鈉濃度6X104mg/L的2.0g/dLZY5水溶液在不同溫度下的界面張力示于圖 2圖2實驗結(jié)果表明,ZY5在40—70C時有優(yōu)異的界面活性，油水界面張力保持10-3mN/m,在70-105C時界面活性良好，油水界面張力維持在10-2mN/m不同濃度的兩組ZY5溶液在密閉的充氮?dú)獍碴灯恐?，?0C長達(dá)636小時的熱老化過程中，油水界面張力變化幅度不大，表現(xiàn)出良好的熱穩(wěn)定性實驗結(jié)果見圖 31.2.3鈣鎂離子的影響羧酸鹽及其他陰離子表面活性劑可與 Ca2+Mg2+等高價金屬離子反應(yīng)生成沉淀而損失圖4為40C時2.0g/dLZY5 水溶液與模擬油之間的界面張力隨 Ca2+濃度的變化該實驗結(jié)果表明，ZY5在Ca2+濃度高達(dá)3000mg/L時仍能保持低界面張力圖5為40C時含3000mg/LCa2+的2.0g/dLZY5 水溶液與模擬油間的界面張力隨氯化鈉濃度的變化當(dāng)有3000mg/LCa2+存在時，氯化鈉濃度增加使油水界面張力持續(xù)減少 ，氯化鈉濃度大于1.0X105mg/L后ZY5又具有了良好的界面活性這是由于隨著離子強(qiáng)度增大，陰離子表面活性劑的反離子濃度增加 ，膠束的擴(kuò)散雙電層平均厚度減小，表面活性劑的CMC值降低，膠束化程度提高，促使沉淀的表面活性劑溶解[2]進(jìn)一步的實驗結(jié)果表明，在氯化鈉濃度1.5X105mg/L,Ca2+濃度5000mg/LMg2+濃度700mg/L時，2.0g/dLZY5 水溶液與模擬油之間的界面張力仍能達(dá)到 10-2mN/m的低值1.2.4乳化性能ZY5在礦化度1.638X105mg/L,Ca2+濃度5000mg/L鹽水中的溶液與等體積的模擬油在70°C振蕩10小時，各相體積與ZY5濃度的關(guān)系見圖6隨ZY5濃度的增大，乳化層體積迅速增大這說明在高鹽高鈣條件下，以混合天然羧酸鹽為主的復(fù)合表面活性劑 ZY5仍具有較強(qiáng)的增溶模擬油的能力2巖心驅(qū)油能力2.1實驗部分2.1.1藥劑及實驗材料巖心：胡狀油田及橋25塊天然巖心配液和驅(qū)替用水：胡狀油田注入水，礦化度1.1X105mg/L,其中Ca2+2980mg/L,Mg2+875mg/L實驗用油：胡狀聯(lián)合站外輸原油，70C時粘度7.04mPa?s天然羧酸鹽驅(qū)油劑ZY5,中原油田采油五廠生產(chǎn)，見1.1.1節(jié)；黃胞膠(XC),美國進(jìn)口品Flocon4800,600mg/L溶液70C時粘度7.0mPa?s;Na2CO3，KCl,化學(xué)純或分析純試劑 23實驗方法巖心實驗程序如下：①將巖心在105C干燥8小時，準(zhǔn)確稱量；②抽真空飽和注入水，準(zhǔn)確稱量，計算孔隙體積；③在70C下飽和實驗原油，原始油飽和度在75%左右，在70C放置5—7天;④水驅(qū)油至巖心出口含水大于 95%以上;⑤注入驅(qū)油段塞；⑥后續(xù)水驅(qū)至巖心出口含水100%注入流量0.44mL/min巖心實驗溫度70C2.2實驗結(jié)果與討論2.2.1不同驅(qū)油劑對比分別測定了2.0g/dL(2%)ZY5溶液600m