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表面活性剂

产品特性分类阴离子表面活性剂非离子表面活性剂特种表面活性剂两性表面活性剂主要用途 专题

中文名称	表面活性剂
中文同义词	表面活性剂TERIC168;乙氧基丙氧基C12-14聚乙二醇醚--(A)
英文名称	SURFACTANT
英文同义词	Tomadol 1-9;as surfactant;SURFACTANT;Bio-Terge AS-40 CG-PN;Exfie UDA-50;PAT WET 70;Surfonic L-12 6
CAS号
分子式	C13H27SO3Na；C17H35SO3Na
分子量	0
EINECS号
相关类别	油田助剂;工业表面活性剂;化工助剂;阴离子表面活性剂
Mol文件	Mol File
结构式

表面活性剂 性质

表面活性剂 用途与合成方法

产品特性

表面活性剂是一种吸附或分配在气-液、液-液、液-固界面上，能显著改变其界面性质的物质。表面活性剂的分子中既有亲水性原子基团，又有疏水性原子基团，从而在稀溶液中能改变界面能，在水溶液中能使表面张力降低。例如，水在20℃的表面张力为7.32×10-4N/m，若加入0.1%的聚氧乙烯月桂醚，其表面张力降为2.4×10-4～2.6×10-4N/m。
表面活性剂最早是由肥皂开始的，其后作为纺织工业方面的染色助剂、精炼剂、整理剂得到发展。随着工业的进步，特别是由于防止公害和节能要求的日益迫切，表面活性剂已由过去的主要单纯是纺织助剂发展到节能、防止公害、医药品、化妆品、食品、船舶、建筑、采矿、塑料、橡胶、石油开采、造纸、家庭用洗涤剂等领域，成为工农业生产、尖端科学技术和人民生活不可缺少的重要组成部分。在这些领域中，一般作为分散剂、乳化剂、絮凝剂、起泡剂、消泡剂、抗静电剂、渗透剂、增溶剂等，其品种达数千种。
表面活性剂分子中的疏水基与亲水基的组合方式极多，故表面活性剂的种类也多种多样。疏水基最常用者为12～18个碳原子的烃类。因亲水基对表面活性剂的性质有极其显著的影响，故常按亲水基对表面活性剂进行分类。因此，表面活性剂可分为离子型和非离子型两大类。在其溶解于水时，凡能电离生成离子的表面活性剂称离子型表面活性剂;凡不能电离、不能生成离子的表面活性剂称非离子型表面活性剂。离子型表面活性剂又可按生成的亲水基离子的种类分为阴离子型、阳离子型和两性型表面活性剂。凡亲水基显示阴离子性的表面活性剂称为阴离子型表面活性剂;亲水基显示阳离子性的称阳离子表面活性剂;于同一分子中既有阳性亲水基、又有阴性亲水基，在介质的某种pH范围内具有两性离子结构的表面活性剂，称两性表面活性剂;非离子型表面活性剂不具有在水溶液中离解的化学基，在水中不离解为离子，亲水性部分多为含氧的原子团，通常为聚氧乙烯链或羟基。此外，还有一些特殊结构的活性剂，如含氟表面活性剂和含硅表面活性剂等。

分类

在表面活性剂科学中广泛采用的是按照它的化学结构分类。首先是按亲水基的类型，即电性质分为离子型和非离子型。离子型又分为阳离子型、阴离子型和两性型。此外还有近年来发展较快的、即有离子型亲水基、又有非离子型亲水基的混合型表面活性剂。
1、阴离子表面活性剂的性能和价格都比较适宜，因此它的产量至今仍相当大。阴离子表面活性剂包括一般的肥皂(高级脂肪酸的金属盐)、硫酸盐、磺酸盐和磷酸酯盐等类型。
2、阳离子表面活性剂主要是由氮原子组成的阳离子，工业上所用的几乎全为胺(铵)盐，分胺盐型和季铵盐型两大类，包括伯胺盐、仲胺盐和叔胺盐，总称之为胺盐类；季铵盐型与前者相比，无论制法和性质都不相同，故另成一个类型。
3、两性表面活性剂主要有羧酸盐型和磺酸盐型。羧酸盐型还可分为氨基羧酸型和甜菜碱型两种。
4、非离子型表面活性剂性能好，用途多，在数量上是仅次于阴离子型表面活性剂而被大量使用的品种。非离子型表面活性剂分聚乙二醇型和多元醇型两类。
5、混合型表面活性剂分子中带有两种亲水基团，一个带电，一个不带电。最常用的是醇醚硫酸盐R(C2H4O)nSO4Na及醇醚羧酸盐R(C2H4O)nCH2COONa。
图1为常用表面活性剂的分类、结构和应用。

阴离子表面活性剂

离子型表面活性剂之一。溶解在水中时可电离，具有表面活性的部分显示出憎水性的阴离子作用。典型的阴离子表面活性剂有肥皂、烷基苯磺酸盐、烷基磺酸酯盐、烷基磺酸盐、烷基硫酸盐、含氟脂肪酸盐、聚硅氧烷、脂肪醇硫酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯、α-烯基磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、烷基醇酰胺、烷基磺酸基乙酰胺、烷基琥珀酸酯磺酸盐、醇胺烷基苯磺酸盐、环烷酸盐、烷基酚磺酸酯、聚氧乙烯单月桂酸酯等。阴离子表面活性剂通常在低温下难溶，若溶液浓度继续增加，将达到某一极限值，而后析出水合性的活性剂。若提高水的温度，则在某一温度下，由于胶束溶解，而使溶解度迅速增加，这时的温度称为突变点。这一特性是离子型表面活性剂所特有。阴离子型表面活性剂的亲水基种类有限，但憎水基的种类繁多。重要的亲水基原料有羧酸、磺酸酯、磺酸、磷酸酯等;憎水基原料有动植物油脂及其水解产物，如脂肪酸、高级醇及以石油化工为原料的合成醇、烷基苯、α-烯烃等，动植物油中有椰子油、蓖麻油、棉籽油、棕榈油、抹香鲸油、牛油和鱼油等，再者天然加工品的松香酸、环烷酸等使用的也不少。阴离子表面活性剂的渗透、润湿、乳化、分散、增溶、发泡、去污、防静电、平滑等作用均很好。
用途：在工业上得到广泛应用。在日用化工中用于各种洗涤剂;在化妆品方面用于洗发香波、浴液、各类膏霜、牙膏等的发泡剂、分散剂和乳化剂;在食品方面用作乳化剂、消泡剂、分散剂、防腐剂、增溶剂、增稠剂、蛋白稳定剂等; 饲料乳化剂、分散剂、稳定剂;医药方面用作乳化剂、增稠剂、防腐剂、抗氧化剂等;在纺织业中作为油剂、染色助剂、漂染剂、柔软加工剂;在农药方面用作乳化剂、喷洒剂、分散剂;在公路及城市道路建设中用作沥青乳化剂，例如妥尔油磺酸盐;土建方面用作水泥减水剂;油田开发中用作乳化剂、驱油剂、润滑剂、固砂剂、堵水剂、破乳剂、缓蚀剂、降阻剂、降失水剂等;在石油产品中用作乳化剂、燃料添加剂;在高分子行业中，作为乳化聚合时的乳化剂、防静电剂;金属清洗剂;矿山浮选剂;废水处理剂;电镀液中的光亮剂、分散剂、点蚀防止剂，可加到镀铜液和镀镍液中;其他如涂料、油墨、运输、拆船等行业均有应用。

非离子表面活性剂

非离子表面活性剂在水中不离解成离子状态，其表面活性是由中性分子体现的。非离子表面活性剂由德国IG公司在30年代初首先投入生产。非离子表面活性剂的亲油基是由含有活泼氢的化合物如高碳醇、烷基酚、脂肪酸、脂肪胺等提供的，亲水基是由极性键如醚键、游离羟基、酯键组成。
在非离子表面活性剂中，聚乙二醇型非离子表面活性剂的独特性质，是它的水溶液在慢慢加热至一定温度时，成为乳白色的乳液，超过此温度，水溶液仍不变成透明。这种表面活性剂水溶液开始变成乳白色的温度称为浊点。HLB越大，浊点越高。也就是说，亲水性越大，浊点越高。因此，浊点是表示聚乙二醇型表面活性剂的亲水性的重要指标。如果在大幅度超过浊点的温度下使用聚乙二醇型表面活性剂，则不能发挥这种表面活性剂所具有的性能，因此，必须十分注意使用温度。
非离子表面活性剂，特别是聚乙二醇型非离子表面活性剂，可以任意选择HLB，在广阔的pH范围内，稳定性良好。因此，除大量用作洗涤剂外，在许多工业上可作为乳化剂、渗透剂、消泡剂、增溶剂等使用。多元醇型非离子表面活性剂的毒性较小，乳化力好，较多地用于食品工业，这是它的特点。

特种表面活性剂

特种表面活性剂是按亲油基的结构分类的，如以碳氟链为亲油基的称为氟碳表面活性剂，以聚硅氧烷为亲油基的称为硅表面活性剂，其他还有硼表面活性剂等。由于它们有一些独特的性能，因而在某些领域得到专门的应用，随着合成技术的提高，其应用领域将会逐渐广泛。
碳氟型表面活性剂，因为是用稳定的全氟烃基作疏水基，故同烃基相比，降低表面张力的能力大。一般的表面活性剂水溶液的表面张力降低限度为0.025N/m (25dyn/ cm)，而碳氟型表面活性剂则可达到 0.015N/m (15dyn/cm)左右，是已知的表面活性剂中降低表面张力最大的。碳氟型表面活性剂是石油类火灾有效的泡沫灭火剂，并可用作金属电镀液的添加剂、防水防油剂等。但由于价格贵、产量不大。碳氟型表面活性剂的一般制法有：电解氟化法、调聚反应法、齐聚法，都可制成阴离子型、阳离子型和非离子型产品。
硅氧烷型表面活性剂和含钛、锡等有机金属表面活性剂，是在分子中含有硅(Si)、钛 (Ti)、锡 (Sn) 等的表面活性剂。这些表面活性剂的开发时间不久。硅氧烷型表面活性剂是在50至60年代发现的，现在还在研究新化合物的合成、物性以及应用。

两性表面活性剂

在同一分子中兼具阴离子、阳离子和非离子型的亲水基，或在水中离解成阴离子和阳离子两种亲水基离子并起作用者，称为两性表面活性剂。但通常指后者，即同时带阴离子和阳离子亲水基的表面活性剂。从实用上说，通常采用的阳离子部分为胺盐或季铵盐型亲水基，阴离子部分为羧酸盐、磺酸盐、磷酸盐型亲水基，特别是同一分子中兼含氨基和羧基的氨基酸型两性表面活性剂，或者由季铵基和羧基构成分子内盐的内铵盐型两性表面活性剂。
两性表面活性剂有两种类型，其一是对pH 值比较敏感，另一种是在所有pH范围都不敏感，前者的水溶液因pH不同解离程度各异，呈碱性时显阴离子表面活性剂性质，呈酸性时显阳离子表面活性剂性质，呈中性时显非离子型表面活性剂性质。阳离子型和阴离子型的平衡点称为等电点，氨基酸型两性表面活性剂在等电点时生成沉淀。与其相比，内铵盐型两性表面活性剂在等电点时，仍具有较好的溶解度。其他如羟基咪唑啉型和N-烷基甜菜碱型等在酸性时是阳离子特性。又如在香波中使用的磺酸基甜菜碱和磷酸基甜菜碱两性表面活性剂，在所有pH值下，呈阴离子性。蛋黄中的卵磷脂[1]为磷脂型两性表面活性剂，是食品工业中可以使用的唯一的离子性表面活性剂。[1]基本不溶于水，具有优良的油乳化性能。一般说，两性表面活性剂毒性低，具有抗菌性，耐硬水性优良，与各种表面活性剂有良好的相容性。因此，可作为安全性高的洗发用起泡剂、纤维洗涤剂、杀菌剂等。例如烷基(二氨基乙基)甘氨酸和二(烷基氨基乙基)甘氨酸是可以作为杀菌剂用氨基酸型两性表面活性剂，又如季铵化脂肪酰胺甘氨酸，其性能温和，几乎无刺激性，可用于婴儿香波中。月桂基咪唑鎓内铵盐[2]是洗发粉用的起泡剂。椰子酰胺丙基甜菜碱是一种两性表面活性剂，可用于温和香波和皮肤清洁剂。一般来说，很少单独使用两性表面活性剂，它们大多与脂肪醇硫酸盐复配使用，以改善溶解性，减少刺激性，增大粘度，增大泡沫稳定性。两性表面活性剂也可用作合成纤维的抗静电剂、金属防锈剂等。因为成本较高，使其用途受到一定限制。

图2为两性表面活性剂卵磷脂和月桂基咪唑鎓内铵盐的结构式。

主要用途

表面活性剂是在20世纪40年代随石油化工的发展，与塑料、合成橡胶和合成纤维同时兴起的一类新型化工产品。其作用是能明显降低水与其他物质的两相间界面张力，产生润湿或反润湿、乳化或破乳、起泡或消泡以及加溶等作用。
表面活性剂在工农业生产及日常生活中有广泛用途。在方铅矿的浮选中，浮选剂中的表面活性剂(如黄原酸钠)在方铅矿表面被吸附，生成黄原酸铅。酸基与固体表面的金属结合，烃基尾巴朝外排列，使方铅矿润湿性降低，附在气泡上浮起达到与脉面分离而富集的目的。它也是胶片生产的重要助剂，在生产感光胶片时加入这类助剂会改善乳剂的润湿及铺展性能，使照相乳剂以一定的速度和厚度均匀涂在片基上。它又是乳化剂的主要成分，在界面发生吸附，形成界面膜，保护分散相液珠，使碰撞时不聚集分层，因而得到稳定的乳化液。常见的有乳化农药、乳化沥青、高速切削润滑液和乳化炸药等。在日常生活中，洗衣粉是最常见的表面活性剂。利用其亲油基团使衣物上的油污逐渐卷缩成油珠，离开物品表面，进而被分散、悬浮于介质中，经冲洗后除去。在农业上将含有表面活性剂的叶肥施在作物的叶上，具有肥效快、成本低及增产效果显著等特点，已广泛应用于茶叶、西瓜和葡萄等作物。由于作物叶面上有一层蜡状物，水滴不易铺展，加入这种叶肥后水珠在叶面上迅速铺展，使水中的养分被作物吸收。两相界面无处不有，凡有界面的地方都能用表面活性剂改变其界面性能，因此还能应用于纺织、制药、化妆品、食品、造船、土建、采矿以及民用洗涤等各行业，是许多工业部门必要的化学助剂，用量虽小，收效甚大。

化学性质 

本品为淡黄色液体。有臭味。相对密度1.09。溶于水。对酸碱均稳定。具有较强的去污、渗透及发泡性能。

用途 

本品用作洗涤剂、润湿剂、起泡剂，油类增溶剂。亦可用作橡胶、纺织、印染、皮革、造纸、建筑沥青等工业的乳化剂。

用途 

用作乳化剂、起泡稳泡剂、增稠剂、清洗添加剂等

生产方法 

水-光磺氧化法 本制备方法包括：正构烷烃的磺氧化，磺氧化产物的分离、中和，从中和产物中汽提原料油等工艺。
二氧化硫和氧由磺氧化反应器底部的气体分布器进入，使其很好的颁在由正构烷烃和水组成的液相中，控制反应温度在40℃以下。液体物料在反应器中的停留时间为6～7min。反应物料从反应器底部进入分离器，分出的油相返回反应器。分出的磺酸液经气体分离器脱险二氧化硫后进入蒸发器，分出硫酸相（下）、磺酸相（上）打入中和釜，用50%的氢氧化钠中和。即得产品。
投料比：正构烷烃：二氧化硫＝1︰（1.08～1.10)
液相（质量比）：烷烃︰水＝1︰1
气相（体积比）：二氧化硫︰空气＝2.5︰1
气流空速＝3.5～5.5 L/h·cm²

安全信息

MSDS信息

表面活性剂 上下游产品信息

上游原料

环氧乙烷环氧丙烷正构烷烃原料油

下游产品

碳酸钙草甘膦清洗剂聚氨酯树脂缓蚀剂洗衣粉化纤油剂缓蚀阻垢剂废纸脱墨剂高效脱硫剂草除灵金属清洗剂油浆阻垢剂稠油降粘剂磷化剂脱水防锈油特效去油灵复合肥防结块剂水处理药剂灰水阻垢剂