表面活性剂（surfactant）

表面活性剂（surfactant），是指是能使目标溶液 表面张力 显著下降的物质。具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列。表面活性剂的分子结构具有两性：一端为 亲水基团 ，另一端为 疏水基团 ；亲水基团常为 极性基团 ，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，羟基、酰胺基、醚键等也可作为极性亲水基团；而疏水基团常为非极性烃链，如8个碳原子以上烃链。表面活性剂分为 离子型表面活性剂 （包括 阳离子表面活性剂 与 阴离子表面活性剂 ）、 非离子型表面活性剂 、 两性表面活性剂 、复配表面活性剂、其他表面活性剂等。

表面活性剂（surfactant），是指加入少量能使其溶液体系的界面状态发生明显变化的物质。具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列。表面活性剂的分子结构具有两亲性：一端为 亲水基团 ，另一端为 疏水基团 ；亲水基团常为极性基团，如 羧酸 、 磺酸 、 硫酸 、 氨基 或胺基及其盐， 羟基 、 酰胺 基、醚键等也可作为极性亲水基团；而疏水基团常为非极性烃链，如8个碳原子以上烃链。表面活性剂分为 离子型表面活性剂 （包括 阳离子表面活性剂 与 阴离子表面活性剂 ）、 非离子型表面活性剂 、 两性表面活性剂 、复配表面活性剂、其他表面活性剂等。

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①公元前2500年——1850年羊油和草木灰制造肥皂

羊油——三羧酸酯简称三甘酯，经碱水解→ 羧酸盐 + 单甘酯 +二甘酯+ 甘油

19世纪中叶

一方面肥皂开始实现工业化大生产，另一方面，也出现了化学合成的表面活性剂。

② 土耳其红油 的出现：

土耳其红油即蓖麻油与硫酸反应的产物，蓖麻油为蓖麻油酸的三甘酯，深度磺化，耐酸耐硬水

③19世纪初，矿物原料制备洗涤剂

石油工业的发展→石油硫酸（绿油）。蜡和茶的磺化混合物，溶于酸中，呈绿黑色，用碱中和制得。石油磺酸皂具有良好的水溶性，称绿钠（第一个矿物原料制得的洗涤剂）。第一次世界大战期间，油脂出现，煤炭产量→煤化工业发→短链烷基、奈磺酸盐类表面活性剂，如丙基奈磺酸盐、丁基奈磺酸盐

1920-1930脂肪醇硫酸化→烷基硫酸盐。20世纪30年代，长链烷基、苯基出现于美国。第一次世界大战后，德国开发乙二醇衍生物，如聚乙二醇 衍生物产品，聚乙二醇与各种有机化合物（包括醇、酸、酯、胺、酰胺）等结合，形成多种优良性能的非离子表面活性剂。

表面活性剂和 合成洗涤剂 形成一门工业得追溯到20世纪30年代，以石油化工原料衍生的合成表面活性剂和洗涤剂打破了肥皂一统天下的局面。经过60余年的发展，1995年世界洗涤剂总产量达到4300万吨，其中肥皂900万吨。据专家预测，全世界人口从2000年到2050年将翻一番，洗涤剂总量将从5000万吨增加到12000万吨，净增14培，这是一个令人鼓舞的数字。

中国的表面活性剂和合成 洗涤剂工业 起始于50年代，尽管起步较晚，但发展较快。1995年 洗涤用品 总量已达到310万吨，仅次于美国，排名世界第二位。其中合成洗涤剂的生产量从1980年的40万吨上升到1995年的230万吨，净增47倍，并以年平均增长率大于10%的速度增长。据中国权威部门预测，2000年洗涤用品总量将达到360万吨，其中合成洗涤剂将达到655万吨。其中产量超万吨的表面活性剂品种计有：直链烷基 苯磺酸钠 （LAS）、 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠 （AES）、 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵 （AESA）、 月桂醇硫酸钠 （SDS）、 月桂酰谷氨酸 、 壬基酚聚氧乙烯醚 （TX-10）、 平平加O 、硬脂酸甘油单酯、 木质素磺酸盐 、重烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐（ 石油磺酸盐 ）、扩散剂NNO、扩散剂MF、烷基聚醚（PO-EO共聚物）、 脂肪醇聚氧乙烯醚 （AEO-3）等。

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凡是溶于水能够显著降低水的表面能的物质称为表面活性剂（surface active agent，SAA）或表面活性物质。

传统观念上认为，表面活性剂是一类即使在很低浓度时也能显著降低表（界）面张力的物质。随着对表面活性剂研究的深入，一般认为只要在较低浓度下能显著改变表（界）面性质或与此相关、由此派生的性质的物质，都可以划归表面活性剂范畴。

表面活性剂有天然的，如 磷脂 、胆碱、蛋白质等，但更多的是人工合成的，如十八烷基硫酸钠C 18 H 37 SO 4 Na、硬脂酸钠C 17 H 35 COONa等 [1] 。表面活性剂范围十分广泛（ 阳离子 、 阴离子 、非离子及两性），为具体应用提供多种功能，包括发泡效果，表面改性，清洁，乳液， 流变学 ，环境和健康保护。

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表面活性剂分子具有独特的两亲性：一端为亲水的极性基团，简称亲水基，也称为疏油基或憎油基，有时形象地称为亲水头，如-OH、-COOH、-SO 3 H、-NH 2 ；另一端为亲油的 非极性基团 ，简称亲油基，也称为疏水基或憎水基，如R-（ 烷基 ）、 Ar -（ 芳基 ）。两类结构与性能截然相反的分子碎片或基团分处于同一分子的两端并以 化学键 相连接，形成了一种不对称的、极性的结构，因而赋予了该类特殊分子既亲水、又亲油，但又不是整体亲水或亲油的特性。表面活性剂的这种特有结构通常称之为“双亲结构”（amphiphilic structure），表面活性剂分子因而也常被称作“双亲分子”。 [2]

为了方便，常用符号长方形加一个圆圈表示表面活性剂分子，如右图所示。其中长方形代表亲油基，而圆圈代表亲水基。

表面活性剂要呈现特有的界面活性，必须使疏水基和亲水基之间有一定的平衡。 亲水亲油平衡值 （Hydrophile-Lipophile Balance），简称 HLB值 ，表示表面活性剂的亲水疏水性能，如 石蜡 HLB值=0（无亲水基） 聚乙二醇 HLB值=20（完全亲水）。对 阴离子表面活性剂 ，可通过乳化标准油来确定HLB值。HLB值可作为选用表面活性剂的参考依据。

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HLB值

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15~18

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13~15

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8~16

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7~9

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35~6

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15~3

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用途

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增溶剂

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洗涤剂

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油/水型乳化剂

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润湿剂

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水/油乳化剂

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消泡剂

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末端：净洗作用强，润湿性差；中间：相反。

当HLB值、亲水基、疏水基相同，分子量小，润湿作用好，去污力差；分子量大，润湿作用差，去污力好。

对非离子表面活性剂来说，亲水性取决于醚键的多少，醚与水分子的结合是放热反应。

当温度上升，水分子逐渐脱离醚键，而出现混浊现象，刚刚出现混浊时的温度称浊点。此时表面活性剂失去作用。浊点越高，使用的温度范围广。

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表面活性剂通过在气液两相界面吸附降低水的表面张力，也可以通过吸附在液体界面间来降低油水界面张力。许多表面活性剂也能在本体溶液中聚集成为 聚集体 。

囊泡 和 胶束 都是此类聚集体。表面活性剂开始形成胶束的浓度叫做 临界胶束浓度 或 CMC 。当胶束在水中形成，胶束的尾形成能够包裹油滴的核，而它们的（离子/极性）头能够形成一个外壳，保持与水接触。表面活性剂在油中聚集，聚集体指的是 反胶束 。在反胶束中，头在核，尾保持与油的充分接触。表面活性剂通常分为四大类：阴离子，阳离子，非离子和两性离子（双电子）。表面活性剂系统的热动力学很重要，不论是理论上还是实践上。因为表面活性剂系统代表的是介于有序和无序物质状态之间的系统。表面活性剂溶液可能含有 有序相 （胶束）和无序相（自由表面活性剂分子和/或离子）。 胶束 ——表面活性剂分子的亲脂尾端聚于胶束内部，避免与极性的水分子接触；分子的极性亲水头端则露于外部，与极性的水分子发生作用，并对胶束内部的憎水基团产生保护作用。形成胶束的化合物一般为两亲分子，因此一般胶束除可溶于水等极性溶剂以外，还能以反胶束的形式溶于非极性溶剂中。

比如，常用的洗涤剂能够提高水在土壤中的渗透能力，但是效果仅仅持续数日（许多标准洗衣粉含有一定量的化学品，比如钠和溴，由于它们会破坏植物，不适于土壤）。商业土壤润湿剂会持续起效果一段时间，最终还是会被微生物降解。然而，有一些会对水生物的生物循环产生影响，因此必须小心防止这些产品流入地表径流，过量产品不应该洗消。

吸附性

溶液中的正吸附：增加润湿性、乳化性、起泡性；

固体表面的吸附：非极性固体表面单层吸附，极性固体表面可发生多层吸附。

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通过分子中不同部分分别对于两相的亲和，使两相均将其看作本相的成分，分子排列在两相之间，使两相的表面相当于转入分子内部。从而降低表面张力。由于两相都将其看作本相的一个组分，就相当于两个相与表面活性剂分子都没有形成界面，就相当于通过这种方式部分的消灭了两个相的界面，就降低了 表面张力 和 表面自由能 。

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根据所需要的性质和具体应用场合不同，有时要求表面活性剂具有不同的亲水亲油结构和相对密度。通过变换 亲水基 或亲油基种类、所占份额及在分子结构中的位置，可以达到所需 亲水亲油平衡 的目的。经过多年研究和生产，已派生出许多表面活性剂种类，每一种类又包含众多品种，给识别和挑选某个具体品种带来困难。因此，必须对成千上万种表面活性剂作一科学分类，才有利于进一步研究和生产新品种，并为筛选、应用表面活性剂提供便利。

表面活性剂的分类方法很多，根据疏水基结构进行分类，分直链、支链、芳香链、含氟长链等；根据亲水基进行分类，分为羧酸盐、硫酸盐、 季铵盐 、PEO衍生物、 内酯 等；有些研究者根据其分子构成的离子性分成离子型、非离子型等，还有根据其水溶性、化学结构特征、原料来源等各种分类方法。但是众多分类方法都有其局限性，很难将表面活性剂合适定位，并在概念内涵上不发生重叠。

人们一般都认为按照它的化学结构来分比较合适。即当表面活性剂溶解于水后，根据是否生成离子及其电性，分为 离子型表面活性剂 和 非离子型表面活性剂 。

按极性基团的解离性质分类

1 阴离子表面活性剂 ： 硬脂酸 ， 十二烷基苯磺酸钠

2 阳离子表面活性剂 ：季铵化物。

3 两性离子表面活性剂 ： 卵磷脂 ，氨基酸型，甜菜碱型。

4 非离子表面活性剂 ：烷基葡糖苷（APG）， 脂肪酸甘油酯 ，脂肪酸山梨坦（ 司盘 ）， 聚山梨酯 （吐温）。

1肥皂类

系高级脂肪酸的盐，通式： (RCOO) n M。脂肪酸烃R一般为11~17个碳的长链，常见有 硬脂酸 、 油酸 、 月桂酸 。根据M代表的物质不同，又可分为碱金属皂、碱土金属皂和有机胺皂。它们均有良好的乳化性能和分散油的能力。但易被破坏，碱金属皂还可被钙、镁盐破坏，电解质亦可使之盐析。

碱金属皂：O/W

碱土金属皂：W/O

有机胺皂：三乙醇胺皂

2硫酸化物 RO-SO 3 -M

主要是 硫酸化油 和 高级脂肪醇 硫酸酯类。脂肪烃链R在12~18个碳之间。硫酸化油的代表是 硫酸化蓖麻油 ，俗称 土耳其红油 。高级脂肪醇硫酸酯类有 十二烷基硫酸钠 （SDS、 月桂醇硫酸钠 ），乳化性很强，且较稳定，较耐酸和钙、镁盐。在 药剂学 上可与一些高分子阳离子药物产生沉淀，对粘膜有一定刺激性，用作外用软膏的乳化剂，也用于片剂等固体制剂的润湿或增溶。

3磺酸化物 R-SO 3 -M

属于这类的有脂肪族磺酸化物、烷基芳基磺酸化物和烷基萘磺酸化物。它们的水溶性和耐酸耐钙、镁盐性比硫酸化物稍差，但在酸性溶液中不易水解。

常用品种有：二辛基琥珀酸磺酸钠（阿洛索-OT）， 十二烷基苯磺酸钠 ，甘胆酸钠。

该类表面活性剂起作用的部分是阳离子，因此称为阳性皂。其分子结构主要部分是一个五价氮原子，所以也称为季铵化合物。其特点是水溶性大，在酸性与碱性溶液中较稳定，具有良好的表面活性作用和杀菌作用。

常用品种有苯扎氯铵(洁尔灭）和苯扎溴铵（新洁尔灭）等。

这类表面活性剂的分子结构中同时具有正、负电荷基团，在不同pH值介质中可表现出阳离子或阴离子表面活性剂的性质。

1卵磷脂 ：是制备注射用乳剂及脂质微粒制剂的主要辅料

2氨基酸型和甜菜碱型 ：

氨基酸型：R-NH+CH 2 CH 2 COO-

甜菜碱型：R-N+2-(CH 3 ) 2 COO-

在碱性水溶液中呈阴离子表面活性剂的性质，具有很好的起泡、去污作用；在酸性溶液中则呈阳离子表面活性剂的性质，具有很强的杀菌能力。

非离子表面活性剂

1烷基葡糖苷

一种新型的非离子表面活性剂，常见的有 椰油基葡糖苷 、 月桂基葡糖苷 、 鲸蜡硬脂基葡糖苷 等。

2脂肪酸甘油酯 ： 单硬脂酸甘油酯 ；

HLB为3~4，主要用作W/O型乳剂辅助 乳化剂 。

3 多元醇

蔗糖酯 ：HLB（5~13）O/W乳化剂、 分散剂

脂肪酸山梨坦（Span） ：W/O乳化剂

聚山梨酯（Tween） ：O/W乳化剂

3聚氧乙烯型 ：Myrij（卖泽类，长链脂肪酸酯）；Brij （脂肪醇酯）

4聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物 ：Poloxamer

能耐受热压灭菌和低温冰冻，静脉乳剂的乳化剂

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表面活性剂由于具有润湿或抗粘、乳化或破乳、起泡或消泡以及增溶、分散、洗涤、防腐、抗静电等一系列物理化学作用及相应的实际应用，成为一类灵活多样、用途广泛的精细化工产品。表面活性剂除了在日常生活中作为洗涤剂，其他应用几乎可以覆盖所有的精细化工领域。

1增溶

要求：C>CMC （ HLB13~18）

临界胶束浓度（CMC）： 表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度。当其浓度高于CMC值时，表面活性剂的排列成球状、棒状、束状、层状/板状等结构。

增溶体系为热力学平衡体系；

CMC 越低、缔合数越大，增溶量（MAC）就越高；

温度对增溶的影响：温度影响胶束的形成，影响增溶质的溶解，影响表面活性剂的溶解度

Krafft点 ： 离子型表面活性剂 的溶解度随温度增加而急剧增大这一温度称为Krafft点， Krafft点越高，其临界胶束浓度越小

昙点 ：对于 聚氧乙烯 型非离子表面活性剂，温度升高到一定程度时，溶解度急剧下降并析出，溶液出现混浊，这一现象称为 起昙 ，此温度称为昙点。这是因为聚氧乙烯与水之间的 氢键 断裂，当温度上升到一定温度时，聚氧乙烯可发生强烈脱水和收缩，使增溶空间减小， 增溶 能力下降。 [3] 在聚氧乙烯链相同时，碳氢链越长，浊点越低；在碳氢链相同时，聚氧乙烯链越长则 浊点 越高。

2乳化作用

亲水亲油平衡值 （HLB）：表面活性剂分子中亲水和亲油基团对油或水的综合亲合力。根据经验，将表面活性剂的 HLB值 范围限定在0-40，非离子型的HLB值在0-20。

混合加和性：HLB=（HLBa Wa+HLBb /Wb)/ (Wa+Wb)

理论计算：HLB=∑(亲水基团HLB值)+∑(亲油基团HLB)-7

HLB：3-8 W /O型乳化剂：Span；二价皂

HLB：8-16 O/W型乳化剂：Tween；一价皂

3润湿作用

要求：HLB：7-9。

使用表面活性剂可以控制液、固之间的润湿程度。农药行业中在粒剂及供喷粉用的粉剂中，有的也含有一定量的表面活性剂，其目的是为了提高药剂在受药表面的附着性和沉积量，提高有效成分在有水分条件下的释放速度和扩展面积，提高防病、治病效果。

在化妆品行业中，做为 乳化剂 是乳霜、乳液、洁面、卸妆等护肤产品中不可或缺的成分。

4助悬作用

在农药行业，可湿性粉剂、乳油及浓乳剂都需要有一定量的表面活性剂，如可湿性粉剂中原药多为有机化合物，具有憎水性，只有在表面活性剂存在的条件下，降低水的表面张力，药粒才有可能被水所润湿，形成水悬液；

5起泡和消泡作用

表面活性剂在医药行业也有广泛应用。在药剂中，一些挥发油脂溶性纤维素、甾体激素等许多难溶性药物利用表面活性剂的增溶作用可形成透明溶液及增加浓度；药剂制备过程中，它是不可缺少的乳化剂、润湿剂、助悬剂、起泡剂和消泡剂等。

6消毒、杀菌

在医药行业中可作为 杀菌剂 和 消毒剂 使用，其杀菌和消毒作用归结于它们与细菌生物膜蛋白质的强烈相互作用使之变性或失去功能，这些消毒剂在水中都有比较大的溶解度，根据使用浓度，可用于手术前皮肤消毒、伤口或粘膜消毒、器械消毒和环境消毒；

7抗硬水性

甜菜碱表面活性剂对钙、镁离子均表现出非常好的稳定性，即自身对钙、镁硬离子的耐受能力以及对钙皂的分散力。在使用过程中防止钙皂的沉淀，提高使用效果。

8增粘性及增泡性

表面活性剂有对改变溶液体系的作用，增大粘度变稠或增大体系的泡沫，在一些特除的清洗、开采行业有广泛的应用。

9去垢、洗涤作用

去除油脂污垢是一个比较复杂的过程，它与上面提到的润湿、起泡等作用均有关。

最后要说明的是，表面活性剂起作用，并不单单是因为某一方面的作用，很多情况下是多种因素共同作用。如在造纸工业中可以用作蒸煮剂、废纸 脱墨剂 、施胶剂、树脂障碍控制剂、 消泡剂 、 柔软剂 、 抗静电剂 、 阻垢剂 、 软化剂 、 除油剂 、 杀菌灭藻剂 、 缓蚀剂 等。

表面活性剂在许多行业配方中被用作性能添加剂，如个人和家庭护理，以及无数的工业应用中：金属处理、工业清洗、石油开采、农药等。

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表面活性剂是从20 世纪50 年代开始随着石油化工业的飞速发展而兴起的一种新型化学品，是精细化工的重要产品，享有“ 工业味精 ”的美称。它几乎渗透到一切技术经济部门。当今，表面活性剂产量大，品种逾万种。随着世界经济的发展以及科学技术领域的开拓，表面活性剂的发展更加迅猛，其应用领域从日用化学工业发展到石油、食品、农业、卫生、环境、新型材料等技术部门。但在表面活性剂给人们生活、给工农业生产带来极大方便的同时，也给环境带来了污染，因此，研究表面活性剂发展及其趋势，对表面活性剂工业，乃至我国整体工业经济有着非常重要作用和意义。

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1烷基磷羧酸盐（AEC）工业化制造

表面活性剂应人类要求正向着温和、易生物降解和多功能性，强调使用安全、生态保护和提高效率的方向发展。例如：烷基醇醚羧酸盐（AEC）是8O年代以来，发达国家积极研究开发的优质表面活性剂热点品种，它与 烷基多苷 和醇醚磷酸单酯同被称为“表面活性剂90年代的绿色品种”。

生物降解性能优异。烷基醚羧酸盐国内的应用市场还远远落后于发达国家，随着环保意识的不断加强和人民物质文化水平的不断提高，这类集温和、易生物降解和多功能性于一身的表面活性剂，在金属加工领域内，将发挥更大作用。

2新一代表面活性剂Gemini

现已经合成的低聚表面活性剂有二聚体、三聚体和四聚体等，其中最引人注目的是二聚体，二聚表面活性剂最早被合成于1971年，后因其结构上的特点而被形象地命名为Gemini（英文是双子星之意）表面活性剂。

表面活性剂Gemini（或称dimeric）提高了表面活性。与当前为提高表面活性而进行的大量尝试，如添加盐类、提高温度或将阴离子表面活性剂与阴离子表面活性剂混合相比较，Gemini表面活性剂是概念上的突破，因而被誉为新一代的表面括性剂。

离子相当紧密的连接，致使其碳氢链间更容易产生强相互作用，即加强了碳氢链间的疏水结合力，而且离子头基间的排斥倾向受制于化学键力而被大大削弱，这就是Gemlrd表面活性剂和单链单头基表面括性剂相比较，具有高表面括性的根本原因。另一方面。在两个离子头基问的化学键联接不破坏其亲水性，从而为高表面活性的C~mini表面活性剂的广泛应用提供了基础。通过化学键联接方法提高表面活性和以往通常应用的物理方法不同，在概念上是一个突破。Genfini表面活性剂的优良性质：

离子型Gemini表面活性剂的特征性质：

（1）更易吸附在气/液表面，从而更有效地降低水溶液表面张力。

（2）更易聚集生成胶团。

（3）Gemini降低水溶液表面张力的倾向远大于聚集生成胶团的倾向，降低水溶液表面张力的效率是相当突出的。

（4）具有很低的Krat~相转移点。

（5）对水溶液表面张力的降低能力和降低效率而言，Gemini和普通表面活性剂尤其是和非离子表面活性剂的复配能产生更大的协同效应。

（6）具有良好的钙皂分散性质。

（7

表面活性剂一词来自英语surfactant。它实际上是短语surface

active

agent的缩合词。它还有一个名字叫做tenside。凡加入少量而能显著降低液体表面张力的物质，统称为表面活性剂。它们的表面活性是对某特定的液体而言的，在通常情况下则指水。

表面活性剂一端是非极性的碳氢链（烃基），与水的亲和力极小，常称疏水基；另一端则是极性基团（如—OH、—COOH、—NH₂、—SO₃H等），与水有很大的亲和力，故称亲水基，总称“双亲分子”（亲油亲水分子）。为了达到稳定,

表面活性剂溶于水时，可以采取两种方式：

1、在液面形成单分子膜。

将亲水基留在水中而将疏水基伸向空气，以减小排斥。而疏水基与水分子间的斥力相当于使表面的水分子受到一个向外的推力，抵消表面水分子原来受到的向内的拉力，亦即使水的表面张力降低。这就是表面活性剂的发泡、乳化和湿润作用的基本原理。在油-水系统中，表面活性剂分子会被吸附在油-水两相的界面上，而将极性基团插入水中，非极性部分则进入油中，在界面定向排列。这在油-水相之间产生拉力，使油-水的界面张力降低。这一性质对表面活性剂的广泛应用有重要的影响。

2、形成“胶束”。

胶束可为球形，也可是层状结构，都尽可能地将疏水基藏于胶束内部而将亲水基外露。如以球形表示极性基，以柱形表示疏水的非极性基，则单分子膜和胶束。如溶液中有不溶于水的油类（不溶于水的有机液体的泛称），则可进入球形胶束中心和层状胶束的夹层内而溶解。这称为表面活性剂的增溶作用。

表面活性剂可起洗涤、乳化、发泡、湿润、浸透和分散等多种作用，且表面活性剂用量少（一般为百分之几到千分之几），操作方便、无毒无腐蚀，是较理想的化学用品因此在生产上和科学研究中都有重要的应用。在浓度相同时，表面活性剂中非极性成分大，其表面活性强。即在同系物中,碳原子数多的表面活性较大。但碳链太长时，则因在水中溶解度太低而无实用价值。

表面活性剂可分为阴离子型、阳离子型、两性离子型、非离子型及性质不明的天然物表面活性剂五大类，有成百上千品种被广泛应用于农药、医药、印染、石油、化妆品等诸多化工行业。这里仅介绍在农药加工上广泛应用并具有代表性的阴离子型、非离子型（包括这两类混用）及天然物表面活性剂的种类和应用原理。

1．阴离子型表面活性剂

在水溶液中解离时生成的表面活性离子带负电荷，一般由离子性的亲水基团和油溶性的亲油基团组成。

（1）羧酸盐类。如碱金属皂，分子结构简式为R-COONa（K）。它是由动植物油与氢氧化钠（钾）皂化而成。皂类表面活性剂不抗硬水，加之大多含有游离碱，所以，不适合与含碱土金属的农药如波尔多液混用，以免生成钙皂而失去在水中的表面活性。

（2）硫酸酯盐类。分子结构简式为R-OSO3Na，是脂肪醇的硫酸化产物。如由蓖麻油和浓硫酸在较低温度下反应，再经氢氧化钠中和而成的土耳其红油。该产品具有一定程度抗硬水能力，但用量较大，一般占乳油的14%～20%，曾作为DDT乳油的乳化剂。

（3）磺酸盐类。分子结构简式为R-SO3Na（Ca），R为烷基芳基。这是目前最重要、最常用的一类表面活性剂。它对硬水和酸碱有相当强的抵抗力，用途广泛，品种很多，其中十二烷基苯磺酸钠（洗衣粉主要成分）和烷基萘磺酸盐，如拉开粉是可湿性粉剂常用的润湿剂，十二烷基苯磺酸钙是目前复配乳化剂的重要组成部分。

十二烷基苯磺酸钠

十二烷基苯磺酸钙

拉开粉－BX

2．非离子型表面活性剂

此类表面活性剂在水中不解离，性质稳定，抗硬水，有良好的乳化、润湿、分散、助溶等性能，是农药加工使用的主要乳化剂。其主要品种的化学结构有酯类和醚类两大类。该类表面活性剂品种繁多，这里仅从具有代表性品种产生表面活性的原理作一阐明。

（1）酯类。例如脂肪酸聚氧乙烯酯，分子结构简式为RCOO（CH2CH2O）nH。脂肪酸部分为亲油部分，多为月桂酸、油酸、硬脂酸或蓖麻酸。聚氧乙烯基部分为亲水部分，其聚合的分子个数（n）越多，亲水性越强，可根据需要进行调整，一般为5～15个。

（2）醚类。这一类表面活性剂主要是由含—OH基的疏水化合物，如醇或酚与环氧乙烷或环氧丙烷加成反应而得。这是一聚合反应，环氧乙烷或环氧丙烷的分子数可人为调节，从而控制这类表面活性剂的亲水亲油平衡。其主要品种类型有烷基聚氧乙烯醚、烷基芳基聚氧乙烯醚以及多芳核基聚氧乙烯醚等。

例1：烷基聚氧乙烯醚是长链脂肪醇（8～12个碳）与环氧乙烷的缩合物，其化学结构通式为RO（CH2CH2O）nH。具有很强的润湿性，也有一定乳化性，例如平平加。

例2：烷基酚聚氧乙烯醚是烷基苯酚与环氧乙烷的缩合物，是表面活性剂中的一大类，有良好的乳化性。其化学结构通式为：

例3：多芳核基聚氧乙烯醚是多芳核酚与环氧乙烷的聚合物，种类多，乳化性能好，是优良的农用乳化剂。农乳300号、400号、600号、700号、BP乳化剂均属此类。农乳600号和700号的结构式是：

非离子型表面活性剂都是分子质量较大的物质，但可从中看出规律，即长碳链的烷烃基、芳基为亲油基。亲水基则由醚键和羟基两者组成，由于靠近分子一端的羟基只有一个，其亲水性作用不大，因此，主要由醚键产生亲水性，醚键数越多，亲水性就越大，也就越易溶于水。具体说，分子中的醚键的氧原子与水中的氢结合形成氢键，氢键数量的多少左右着亲水性强弱。该类表面活性剂在水中具有变换键形的特点，这是它们的重要性质。

聚乙二醇型表面活性剂的形态变化

3．复配乳化剂

某一品种单体乳化剂对乳油中的原药及有机溶剂有适用性的选择，即不具有广泛的适应性，往往仅适合配制一定种类农药的乳油。若采用混合型乳化剂，往往可扩大对原药及有机溶剂的适应范围，降低乳化剂用量和提高乳油质量。混合型乳化剂多为非离子型乳化剂与阴离子型乳化剂中的十二烷基苯磺酸钙的混合，也有非离子型乳化剂之间的混合。在乳化剂混用时，必须掌握单体乳化剂以及配制乳油中原药、有机溶剂的某些重要的物理化学性质，如亲水亲油平衡值、无机性值等。

亲水亲油平衡值，简称HLB值，其广泛用途见表2-2，其应用大致范围如下：

3～6：W/O乳化剂（油包水型乳化剂，农药加工上一般不用）

7～9：湿展剂

8～18：O/W乳化剂（水包油型乳化剂，有的也用于湿展剂）

15～18：增溶剂（有时作为乳油的助溶剂）

无机性值，所有的乳化剂都是程度不同的两性物质，即该化合物的分子上存在有机性结构，又存在无机性结构，以烷基苯磺酸钙最为明显。乳化剂的有机性值与无机性值应与农药原药及其溶剂相一致。

混合型乳化剂的HLB值及无机性值，需要与所配乳油中的原药和有机溶剂的HLB值及无机性值均相适应。只达到一个方面相适应配不出好的乳油。一般地讲，非离子型乳化剂的水溶性较强，无机性弱；油溶性的十二烷基苯磺酸钙的水溶性弱，无机性强。而多数农药的亲水性值与无机性值却具有一致性，即亲水性强的农药，无机性值也强，亲水性弱的农药，无机性值也弱。有机溶剂的性质往往也是这样。可见，若单用非离子型乳化剂或单用十二烷基苯磺酸钙均难以与有机合成农药或有机溶剂的HLB与无机性值相适应。这一理论在指导配制乳油上已初获成效，但许多问题尚待研究，好的配方还是要通过对大量配方的观察、测定才能确定。

4．天然物表面活性剂

自然界中的很多天然物，如动物蛋白质、胶类等，植物的蛋白质、糖苷、多糖的半水解物、生物碱、鞣质等都具有表面活性，能降低水的表面张力。由于动、植物成分组成复杂，不易分离出单体成分，它们虽有表面活性，其分子上的极性基和非极性基又不明显，所以，又称为性质未明的表面活性剂。天然物表面活性剂主要用于加工可湿性粉剂的湿展剂以及乳粉的分散剂等，现已大量应用的有以下种类：

（1）含有大量皂素的植物。皂素为一种糖苷，为环戊烷菲的衍生物，经水解可得糖苷元和糖类化合物。含皂素的植物很多，常用的有：

①茶子饼：又称茶枯。它是油茶树果实榨油后的残渣，一般含茶皂素13%左右。我国西南各省产量很大。

②皂荚：又称皂角。皂荚的荚皮中含皂素15%左右。皂荚在我国分布很广。

③无患子：又称肥皂果。产于我国西南各省。四川省所产的新鲜无患子果肉部分占果实全重的569%，含皂素244%。

（2）亚硫酸纸浆废液。它呈黑褐色，为胶态液体，具有表面活性和较强的分散性能。经烘干的固体物中，木质素化合物占55%～60%，碳水化合物占35%～40%，无机盐类约占5%。它是可湿性粉剂、矿物油浓乳剂的重要湿展剂和分散剂，并具有一定的乳化作用。

（3）动物废料的水解物。是用废动物蛋白、皮、角、骨等水解而成的胶状液体，易溶于水，在碱性及硬水中稳定，扩散力强，具有保护胶体及乳化性能，可用做悬浮剂、乳粉、涂抹剂的助剂。

导语：表面活性剂在工业与化工领域的应用十分广泛，表面活性剂就像烹饪美食中的佐料味精一样，它能使化工产品拥有更好的性能，所以这一有机化合物对我们的生活与生产的意义都是非常重大的，那么有的亲们会问什么是表面活性剂它具体是怎么应用在工业或化工的生产中去的今天小编就给大家对表面活性剂科普一下，顺便把它具体的作用也给大家做一个系统的介绍。

   什么是表面活性剂

从表面活性剂的字面意思来理解，它是一种能够使物质活跃的有机化合物。因为表面活性剂中含有固定的亲水亲油的基团，所以在与物质想碰撞或是接触的时候，活性剂中的基团就会在物质溶液表面进行定向排列，然后使得物质的张力或是坚固度大大降低，从而起到一种活跃的作用。

如果有的亲们对表面活性剂理解的还不是很透彻，那么小编就来举一个肥皂的例子加深一下大家对它的理解。肥皂是最早使用表面活性剂的，最早可以追溯到公元前7-6世纪。没有使用表面活性剂的肥皂遇到水之后就会沉淀，而且肥皂是呈碱性的，它在酸性溶液中的性能也不稳定，所以古代的先人就用一种叫做红油的物质来附着在肥皂的表面，红油最早是在土耳其进行使用的，所以也叫作土耳其红油，这种化合物里面有阴离子的活性剂。

在十九世纪的时候德国的化学公司把这种活性剂正式的分解出来，然后应用在了棉纺与化学的工业中去。在上个世纪的八十年代，肥皂的使用以一个非常快的速度增长，所以表面活性剂的种类也根据需要发展到了几十种甚至上千种的品种。当然表面活性剂的进步也促进了肥皂进一步的多品种化发展。

表面活性剂的原理

通过分子中不同部分分别对于两相的亲和，使两相均将其看作本相的成分，分子排列在两相之间，使两相的表面相当于转入分子内部。从而降低表面张力。由于两相都将其看作本相的一个组分，就相当于两个相与表面活性剂分子都没有形成界面，就相当于通过这种方式部分的消灭了两个相的界面，就降低了表面张力和表面自由能。

表面活性剂的应用

1助悬作用

在农药行业，可湿性粉剂、乳油及浓乳剂都需要有一定量的表面活性剂，如可湿性粉剂中原药多为有机化合物，具有憎水性，只有在表面活性剂存在的条件下，降低水的表面张力，药粒才有可能被水所润湿，形成水悬液;

2起泡和消泡作用

表面活性剂在医药行业也有广泛应用。在药剂中，一些挥发油脂溶性纤维素、甾体激素等许多难溶性药物利用表面活性剂的增溶作用可形成透明溶液及增加浓度;药剂制备过程中，它是不可缺少的乳化剂、润湿剂、助悬剂、起泡剂和消泡剂等。

3消毒、杀菌

在医药行业中可作为杀菌剂和消毒剂使用，其杀菌和消毒作用归结于它们与细菌生物膜蛋白质的强烈相互作用使之变性或失去功能，这些消毒剂在水中都有比较大的溶解度，根据使用浓度，可用于手术前皮肤消毒、伤口或粘膜消毒、器械消毒和环境消毒;

4抗硬水性

甜菜碱表面活性剂对钙、镁离子均表现出非常好的稳定性，即自身对钙、镁硬离子的耐受能力以及对钙皂的分散力。在使用过程中防止钙皂的沉淀，提高使用效果。

5增粘性及增泡性

表面活性剂有对改变溶液体系的作用，增大粘度变稠或增大体系的泡沫，在一些特除的清洗、开采行业有广泛的应用。

6去垢、洗涤作用

去除油脂污垢是一个比较复杂的过程，它与上面提到的润湿、起泡等作用均有关。

表面活性剂最大的特点就是吸附性，它能够对溶液、固体两种形态进行全面彻底的吸附。首先它能够对溶液进行正吸附，从而能够增加使溶液中的湿润离子增多，其次溶液也更溶液起泡。主要原因是它能够使得液体中水的张力大大降低，然后通过吸附溶液中的正离子的作用来使得液体中水油的界限模糊。其次它能够增加固体表面的吸附性，但是只是对固体进行表面的单方面吸附。第三它能够对极性的固体进行多层次的吸附，这个层面还是比较彻底的。

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