讲义 3.4资料文件与下载

3. 4 常用表面活性剂产品

1 阴离子型

同学们好，今天我们一起来看一下常用的表面活性剂产品，我们按照表面活性剂在水溶液当中能否理解出离子的这种分类方法，分别来看一下。

第一大类也就是目前主要的表面活性剂的种类，是阴离子型表面活性剂，主要有羧酸盐型、磺酸盐、硫酸盐以及磷酸盐等等。

第1种羧酸盐型的，它的分子结构呢，可以简写为RCOOM，称为皂类的化合物，R是烷烃，碳数一般在8-14个碳。M为金属原子，一般为Na、K或者是氨类的化合物，M的不同会影响这类化合物的性能，比如说脂肪酸钠盐通常来作为香皂或者肥皂；脂肪酸钾呢，它是液体的皂。

羧酸盐的生产，是通过油脂与碱的水溶液加热进行皂化反应来得到的，方程式如图1，那么这里面的油脂呢，包括动物的油脂或植物的油脂，例如、大豆油、花生油、棕榈油等，这一类油脂通常为三甘油酯，跟碱反应除了得到肥皂外，还产生甘油。

图1 所酸盐表面活性剂制备方程式

第二种阴离子型表面活性剂呐，是烷基苯磺酸钠。如果烷基上带有分枝，我们用ABS表示，这类物质呢，不容易被生物降解，环境污染比较严重，所以目前很多的品种已经被禁用了；那么现在用的呢，主要为直链烷烃的苯磺酸钠，用LAS来表示。但是烷基链的位置、碳链的长度、磺酸基的个数，通常是不固定的，所以LAS一般是为混合物。总体来说是黄色的油状物，经过纯化之后呢，可以成为结晶的物质，会有微弱的毒性。不容易氧化，起泡能力比较强，去污能力也比较强，也就是常用的日用和工业洗涤用品的主成分，如普通（无磷）洗衣粉，浓缩（无磷）洗衣粉，固体、浆状和膏状洗涤剂以及纺织工业的清洗剂、染色助剂。这类物质呢，也比较容易与其他的助剂复配，它的成本是比较低的，工艺也比较成熟，对颗粒蛋白和油性物质具有比较明显的去污作用，随着温度的升高，洗涤作用会更强，特别对蛋白质的去污能力要高于非离子型的，而且泡沫是比较丰富。

但是，烷基苯磺酸钠对皮肤有刺激性，比如说我们洗衣服之后手感不好，就是它的脱脂力较强导致的，需要与阳离子型表面活性剂的柔软剂来混合使用。

图2 洗涤剂配方

来看图2中几个洗涤剂的配方，先看一下轻垢的洗涤剂和重垢的洗涤剂，从配方表上来看，它们都含有烷基苯磺酸钠，只是含量不同；重垢的洗涤剂，它的直链烷基苯磺酸钠的含量要大接近一半；同时呢，都含有接近60%的助洗成份，也就是硫酸钠盐或者是磷酸盐。

在碱性的洗涤剂配方中，烷基苯磺酸钠的含量是每升清洗剂0.1到1克，含量比较小，这也表明了表面活性剂的一个特点，在比较低的浓度下，便可以有比较明显的一个作用。

那么第三种阴离子型表面活性剂呐，我们看烯烃类的磺酸盐如图3，AOS跟烷基苯磺酸钠相比呐，在他的制备中，异构化过程非常多，那么也就会导致产品中，磺酸盐产物比较多，组成成分包括了烯烃的磺酸盐、烷基磺酸盐和二磺酸盐，也是一个混合物。这类化合物的优点呢，就是生物的降解性要好，耐硬水的效果要比前面我们讲到的烷基苯磺酸盐好，而且起泡性好，对皮肤的刺激性也要小，原料易得；特别是它对酶的复配效果比较好，所以呢，目前，AOS已经开始用于低磷或者无磷的洗涤剂当中。

图3 AOS

2 阳离子型

第二大类表面活性剂是阳离子型表面活性剂，其中以胺盐型表面活性剂为代表，它是通过胺与酸的中和作用制得的，我们在松香表面活性剂合当中讲到过。这类表面活性剂通常不适用于洗涤，是因为它会吸附在具有负电性的纤维织物或固体的表面上，这样就导致它的亲水端吸附在洗涤物表面上，而使的亲油端朝向水中，失去了洗涤的作用。但是，它有比较好的抗静电作用，就是中和负电性的作用，所以呢，它可以作为纤维柔软整理剂，又或者我们洗发的柔顺剂，也通常为这类物质，可使毛发柔软和抗静电的效果。另外呢，胺盐类表面活性剂还有一个效果，就是我们在讲季铵盐型的阳离子活性剂时，提到的一个问题，我们说他会有杀菌效果，为什么呢？就是由于正电荷的作用，可以吸附细菌，阻碍了细菌的呼吸作用、糖解等生命活动，导致细菌死亡，而起到杀菌效果。

图4  1227反应分子式

阳离子型常用的表面活性剂呐，我们介绍几个。第一种，1227又称洁尔灭，是十二烷基二甲基苄基氯化铵，是叔胺化合物和卞烷氯反应得到的，过程如图4所示。它是非氧化性的广谱、高效的杀菌剂，同时还有灭藻能力，比较好的发泡能力，可以作为染料的缓染剂。如果我们把分子中氯离子转化成溴的话，便是新洁尔灭，是一种强的阳离子杀菌剂。

第二种阳离子型表面活性剂是烷基吡啶盐，如图5，十六烷基氯化吡啶、十六烷基溴化吡啶可用作染色助剂和杀菌剂。十八酰胺甲基氯化吡啶是常用的纤维防水剂。

图5  烷基吡啶盐反应分子式

第三种阳离子型表面活性剂是叔胺盐型，比如亲油基中含有酯基的Soromine系列（图6），Soromine A 商品牌号为乳化剂FM，具有良好的渗透和匀染性，可以作为染料助剂和杀菌剂。

图6 Soromine分子式

3 非离子型
   第三类常用的表面活性剂是非离子型的表面活性剂，这类物质的特点呢，是在水溶液中不可以离解，不带电荷，所以是比较稳定的，不受酸碱的影响，耐硬水的效果也比较好，不与蛋白质结合，皮肤刺激性比较小，毒性也比较小，而且容易和其他的表面活性剂复配，通常是液体，具有比较高的表面活性，水溶液的表面张力比较低，具有良好的乳化能力和去污能力，但是起泡能力相对要差一些。

图7 无患子皂荚图片

这类物质包括非常多的天然产物，比如图7中所示，北方的皂荚，早期用来洗涤衣物的天然物质，他的主成分哪，是含多糖的糖苷。南方也有此类植物，也就是无患子皂苷，分布在福建和台湾。此类天然非离子型表面活性剂，通常温和无刺激，洗涤效果非常好，可以用来做适合油性皮肤的洗发膏等等。

第二种呢，是AEO，伯醇脂肪醇聚氧乙烯醚类的化合物，天然醇的碳在12-16个，合成的一般在12-15个。具有优异的润湿性、发泡能力、去污能力和乳化能力。

另外，非离子型表面活性剂还有span系类（图8），例如span80。

图8 Span产品合成

还有其他的一些烷基糖苷类的表面活性剂（图9），这类表面活性剂，具有比较好的生物降解性，可用做餐洗剂等。

图9 烷基糖苷类表面活性剂分子式

4 两性型

两性的表面活性剂比如氨基酸类化合物。两性表面活性剂随着pH值的变化，会显示出不同的电荷性能，如图10所示，例如等电点为4时，当体系pH小于4时，溶液显示正电性，为阳离子型表面活性剂，而当体系pH大于4时，溶液显示负电性，为阴离子型。

图10 两性氨基酸表面活性剂的pH值响应

两性表面活性剂复配作用强，毒性小。具有比较广的pH值适用范围，耐硬水效果好，还有杀菌效果，因为它里面含有正电荷和负电荷的作用，还可以作为柔顺剂、抗静电等等（图11）。比如我们举个例子，BS-12，十二烷基甜菜碱和12烷基丙基甜菜碱，手感温和，抗硬水能力强。

图11 两性表面活性剂分子

这些表面活性剂产品非常多的都是用在日用品中的洗涤和护理当中。我们看一下相关的企业，目前比较大型的日化公司，包括宝洁和联合利华（图12），我们简单对它进行一些了解。比如说保洁公司里有哪些产品呢？我们简单看一下，宝洁公司的商标图，我们可以看到玉兰油、舒肤佳，ski2、海飞丝，潘婷、飘柔、沙宣，帮宝适、护舒宝、碧浪、汰渍、佳洁士、吉利、博朗等等，这些我们非常熟悉的品牌，都是宝洁公司的产品。那么联合利华呢，他们生产的，很多也是我们所熟悉的，比如噢妙、立顿，夏士莲、中华等等。虽然这两个企业中的很多产品品牌，我们都非常熟悉，但是也经常会有很多的误区。认为一些产品是国内品牌，特别是名字非常中国化的产品，例如中华牙膏，本来是国内品牌，于1994年被联合利华集团租用，但，很多人依然会觉得它是国内产品。而我们国内某些品牌呢，反而会被认为是国外产品，比如韩束。

图12 日用品牌

目前精细化工的日化行业，有很大的一个挑战，就是被很多大型的国际集团所垄断，而且产生了很强的这种品牌效应，那么在这些领域呢，我们国家的很多的企业也在做很多努力，比如说有些企业经历了几年甚至十多年的努力，在行业里面已经有非常大的进展，特别是化妆品行业的。如果有兴趣的同学，可以通过网络了解更多的相关信息；建议大家在使用一些日用产品时，特别是有偏爱的产品时，可以养成一些习惯，例如，去看一下它的产品成分，了解企业。