表面活性劑的組成和分類

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1．表面活性劑的基本組成
    任何一種表面活性劑都是由非極性的親油(疏水)的碳?xì)滏溁�和極性的親水(疏油)基團(tuán)所組成的。而且兩部分分處兩端，形不對稱結(jié)構(gòu)見圖8-3。
    圖8-3 表面活性劑分子模型示意 圖8-4表面活性劑分子的乳化作用
    表面活性劑分子是一種兩親分子，具有既親油又親水的兩親性質(zhì)。
    親油基團(tuán)是容易在油脂中溶化或被油脂濕潤的原子團(tuán)，和油一年有排斥水的性質(zhì)。但是，疏水基不一定都是親油基，親油基只是瘋水基中的一部分。親水基是由容易溶于水或被水濕潤的原子團(tuán)所組成的。許多表面活性劑的親水基團(tuán)都是無機(jī)性質(zhì)的，但也有有機(jī)物，例如非離子表面活性劑的親水基。
    這種分子就會在水溶液體系中，相對于水介質(zhì)而采取獨(dú)特的定向排列，并形成一定的結(jié)構(gòu)，如圖8-4所示。它表現(xiàn)出兩種重要的基本性質(zhì)：溶液表面的吸附與在溶液內(nèi)部形成膠團(tuán)。
    2．表面活性劑的非極性親油基團(tuán)
    親油基團(tuán)是具有易于在油中溶化的性質(zhì)的原子集合體。親油基和油一樣具有排斥水的性質(zhì)，因此又稱為疏水基。常見的親油基主要有下面幾種：
(1)C8～C20
(2)C8～C20帶支鏈烷基；
(3)烷基碳原子數(shù)8～16的烷基苯基；
(4)烷基萘基，烷基碳原子數(shù)>3，一般為雙烷基；
(5)松香衍生物；
(6)高分子量的聚氧丙烯基；
(7)長鏈全氟或高氟代烷基；
(8)—低分子量的全氟聚氧丙烯基；
(9)聚硅氧烷基。
    3．表面活性劑的極性親水基團(tuán)
它是由易溶解于水的或易被水濕潤的原子團(tuán)所組成的，有的是無機(jī)物，有的是有機(jī)物，它們都具有無機(jī)性質(zhì)。在工業(yè)上常用的表面活性劑的極性親水基團(tuán)很多；主要包括以下幾類。
(1)陰離子表面活性劑中的極性親水基團(tuán)
羧酸基 一COO-； 磺酸根 一SO-3
硫酸根 一OSO-3； 磷酸根 十OPO2-3等。
(2)陽離子表面活；睦劑中的極性親水基團(tuán)
伯氨基 一NH3·H+；     叔氨基 一(CH3)2N·H+；
仲氨基 一CH3NH·H+；   季鎊基 一(CH3)3N+等。
(3)兩性表面活性劑中的極性親水基團(tuán)
氨基羧基 一N+H(CH2)2COO-；
內(nèi)銨基羧基 一N+(CH3)2CH2COO-等。
(4)—非離子型表面活性劑中的極性親水基團(tuán)
聚乙二醇型中的醚基  —O—和羥基—OH；
多元醇型中的羥基  —OH等。
    由親水基和親油基組成多種多樣的表面活性劑小表面活喇親水性、水溶性除了受親水基的種類的影響以外，還受各種條件的影響。
    對親水基的親水性影響最大的是溫度。離子型表面活性劑的水溶性隨溫度升高而升高。例如，作為肥皂之一的棕櫚酸鈉，在冷水中幾乎不溶解；在溫?zé)岬乃�中溶解度也很小，�?/font>70℃左右溶解度明顯增加。
    鈉皂的水溶性與溫度的關(guān)系見圖825。由圖可見在廣定溫度以上，鈉皂的溶解度迅速增大，該溫度稱為所對應(yīng)的離子型表面活性劑的克拉夫特點(diǎn)(KrafftPoint)。克拉夫特點(diǎn)是離子型表面活性劑的溶解度明顯上升的溫度(是一個(gè)窄的溫度范圍)，也是水中離子型表面活性劑的濃度達(dá)到，臨界膠束濃度的溫度，在此溫度，其溶解度等于，臨界膠束濃度；磺酸鹽型和硫酸酯型的陰離子表面活性劑、胺鹽型陽離子表面活性劑等離子型的表面活性劑，大多能看到克拉夫特點(diǎn)的現(xiàn)象。
    與離子型表面活性劑相反；溫度越高，聚乙二醇型非離子表面括性劑反而越難溶于水。例如，壬酚10mol環(huán)氧乙烷加成物溶解于水呈透明狀大約加熱到65℃，壬酚10mol環(huán)氧乙烷加成物溶解度；下降，隨溫度再升高，變成不溶于水，呈細(xì)小的“油滴”析出，溶液變混濁；稍加冷卻，溶液又變清澈透明，因?yàn)槿煞?/font>10mol環(huán)氧乙烷加咸物文可溶子水。聚乙二醇型等非離子表面活性劑一般都具有這種特性，在某一溫度以上很快變成不溶解于水，該溫度稱為表面活性劑的濁點(diǎn)。
    4．表面活性劑的分類
    表面活性劑種類很多，性能干差萬別。其性能取決于親油基的大小和結(jié)構(gòu)，以及親水基團(tuán)的種類和性能。
    親水基團(tuán)對表面活性劑性質(zhì)的影響遠(yuǎn)比親油基團(tuán)的影響大。因此，一般是按照親水基的電離狀況及其離子的帶電性質(zhì)對表面活性劑進(jìn)行分類。表面活性劑分為離子型和非離子型，前者在水溶液中可以電離；后者在水溶液中不電離。
    離子型表面活性劑(又包括陰離子型、陽離子型及兩性離子型表面活性劑)和非離子型表面括性劑等；有些新型的表面括性劑
則是按照其所含親油基的特殊性能分類的。
按表面活性劑的組成和結(jié)構(gòu)其主要分類法如圖8-6所示；
除圖8-6中所示的各種表面活性劑以外，還有一些特殊的表面活性劑：如含氟表面活性劑，含硅表面活性劑，冠醚類大環(huán)化合物表面活性劑等。