表面活性剂

表面活性剂 surfactant

具有表面活性的物质。

肥皂

表面活性剂的分子结构兼具亲油（疏水）和亲水（疏油）两个部分的两亲分子，能吸附在两相界面上，呈单分子排列使溶液的表面张力降低。

基本性质

表面活性剂的基本性质是由其分子结构决定的。

分子结构中都具有亲水的和亲油的两种基团，溶解于水时，不论离解与否，两种基团同时对水产生相反的作用。

亲水基团受水的吸引而伸向水溶液，亲油基团则受水的排斥整齐地排列在溶液表面成为单分子膜和胶束，单分子膜在界面处起隔离作用，使空气和溶液的接触面减少，溶液的表面张力逐渐下降，达到某一最低浓度后便不再下降，这时的溶液浓度称为临界胶束浓度（CMC）。

不同的表面活性剂有不同的临界胶束浓度，且随温度而异。

达到临界胶束浓度后，溶液中的表面活性剂离子或分子便自行缔合而成为球状（有时也称为层状或棒状）的聚集体，即所谓胶束。

由于胶束的外表由方向朝外的亲水基组成，所以能稳定地溶解于水；胶束的内部由亲油基组成，与水几乎脱离接触，一些原先不易溶于水的物质如油类、污垢等，能进入胶束而变得可以溶于水。

此外，溶液的许多性能如渗透、吸附、润湿、分散、乳化、胶溶、气泡等也都会在临界胶束浓度附近发生显著的变化。

分类

通常按离子类型分类：

在水中能电离而生成离子的称离子表面活性剂，不能电离的称非离子表面活性剂。

在离子表面活性剂中，亲油和亲水基团都在阴离子上的称阴离子表面活性剂；都在阳离子上的称阳离子表面活性剂；视溶液酸碱度不同而离解成阴离子或阳离子的则称为两性表面活性剂。

阴离子表面活性剂

在水中能离解出阴离子的一类表面活性剂。

由于它所带的电荷正好与阳离子表面活性剂相反，一般两者不能混合使用，否则会产生沉淀，失去表面活性；但它能和非离子表面活性剂或两性表面活性剂配合使用。

阴离子表面活性剂品种很多，按其亲水基可分为羧酸盐型、磺酸盐型、硫酸（酯）盐型和磷酸（酯）盐型等。

羧酸盐型的亲油基主要由天然油脂提供；磺酸盐型的亲油基主要由石油化学品如正构烷烃、α-烯烃、直链烷基苯等提供。

其中磺酸盐产量最大，应用最广，主要直链烷基苯磺酸钠、α-烯基磺酸钠、烷基磺酸钠、琥珀酸酯磺酸盐、木质素磺酸盐、α-磺基脂肪酸甲酯（单）钠盐、脂肪酸的磺烷基酯和脂肪酸的磺烷基酰胺等。

羧酸盐中主要是脂肪酸盐。硫酸酯盐中有脂肪醇硫酸（酯）盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、烷基磷酸酯等。

阴离子表面活性剂

在水中离解生成阳离子的表面活性剂。

阳离子表面活性剂中的亲油基与阴离子表面活性剂中的相似，亲水基主要为氮原子。

亲水基和亲油基可直接相连，也可通过酯、醚和酰胺键相连。

阳离子表面活性剂能与非离子表面活性剂和两性表面活性剂配合使用。

在阳离子表面活性剂中，最重要的是含氮的表面活性剂，根据氮原子在分子中的位置，可分为常见的直链的铵盐型、季铵盐型和环状的吡啶型、咪唑啉型四类。

两性表面活性剂

其分子溶于水发生电离后，与亲油基相连的亲水基同时带有正、负两种电荷的表面活性剂。

两性表面活性剂分子的一端同时存在有酸性基或磷酸基；碱性基则为胺基或季铵基、两性表面活性剂能与阴离子、阳离子、非离子表面活性剂混配，能耐酸、碱、盐以及碱土金属盐。

两性表面活性剂有咪唑啉型、甜菜碱型、氨基酸型、磷脂、淀粉、蛋白质衍生物等。

非离子表面活性剂

在水中不离解成离子的表面活性剂。

非离子表面活性剂具有高表面活性，其水溶液的表面张力低，临界胶束浓度低，胶束聚集数大，增溶作用强，具有良好的乳化力和去污力。

非离子表面活性剂的亲油基原料是具有活泼氢原子的亲油化合物，如高碳脂肪醇、脂肪酸、高碳脂肪胺、脂肪酰胺等物质，使用量最大的是脂肪醇；亲水基原料有环氧乙烷、聚乙二醇、单乙醇胺、二乙醇胺等。

非离子表面活性剂溶于水或有机溶剂中，呈中性的分子或胶束状态。

它在酸性、碱性及电解质的溶液中均较稳定，并可与任何种类的表面活性剂配合使用，而不产生沉淀。

非离子表面活性剂可分为4类：

①聚氧乙烯型，是最主要的非离子表面活性剂，包括脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯酰胺、聚氧乙烯脂肪胺、吐温等。

②多元醇系，包括脂肪酸乙二醇酯、单脂肪酸甘油酯（单甘酯）、季戊四醇脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯等。

③聚醚型，即环氧乙烷和环氧丙烷嵌段共聚物。

④烷醇酰胺系，有脂肪酸二乙醇酰胺、脂肪酸单乙醇酰胺、氧化胺和烷基多苷等。

应用

表面活性剂在工业上的应用极为广泛，且愈来愈重要。

表面活性剂主要用作洗涤剂，是洗涤剂的主要活性成分。

利用表面活性剂的乳化、增溶、润湿、渗透、分散等性能，辅以其他有机或无机助剂，能达到清除油渍和锈迹、杀菌机保护表面层的目的。

表面活性剂除在家用洗涤剂中大量应用外，还应用于工业清洗，如火车、船舶、交通工具的清洗，机器及零件的清洗，电子仪器的清洗，印刷设备的洗涤，储油罐、核污染物的清洗，锅炉、羽绒制品、食品设备的清洗等，根据被洗物品的性质及特点有各种配方。

此外，表面活性剂还可作为工业助剂使用，用作乳化剂、分散剂、浮选剂、柔软剂、抗静电剂、防水剂等，广泛应用于纺织、食品、医药、农药、化妆品、建筑、采矿、石油、化工等工业领域。

发展趋势

表面活性剂的发展倾向于生态安全、无环境污染、生物降解完全、功能性强而成本低的产品。

原料除石油外，植物油脂受到重视。高分子表面活性剂、元素表面活性剂及生物表面活性剂的开发成为新的研究领域。

摘自：《中国大百科全书（第2版）》第2册，中国大百科全书出版社，2009年