表面活性剂在洗涤中的应用及发展

1表面活性剂在洗涤中的应用及发展摘要:表面活性剂是一类具有两亲结构的物质，大部分能溶于水，产生润湿、乳化、渗透、发泡、去污等作用。在工业、农业、医药、环境治理及日常生活中都有广泛应用，被誉为“工业味精”。本文简要总结了表面活性剂在厨房、衣物洗涤等领域使用现状，并对表面活性剂的发展趋势进行了阐述。关键字:表面活性剂；洗涤；应用；发展1前言表面活性剂是一类能显著降低溶剂表面张力的物质[1]。它改变体系的界面状态，从而产生乳化、发泡、润湿、增溶等作用，以达到实际应用的要求。表面活性剂易附集于界面、并对界面性质和相关工艺过程产生明显影响。从历史发展来看，表面活性剂源于洗涤剂，随着表面活性剂的发展和整体工业水平的提高，表面活性剂已从日常生活中的个人保护用品和家用洗涤用品进入国民经济的各个领域如能源工业、环境工程、新型材料、电子、冶金、机械、农业等。它是一种“功能”型化工材料，能有效地改进相关行业工艺、改进产品质量、提高效率、改善环境、节约能源等。并被誉为“工业味精”[2]。2表面活性剂分类按表面活性剂的用途可分为乳化剂、润湿剂、发泡剂、分散剂、凝聚剂、去污剂、破乳剂、抗静电剂等。按表面活性剂在水中是否离解，可分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂。离子型表面活性剂根据溶解后的活性成分又可分为阳离子型阴离子型和两性离子型[3]，其具体分类如图1。图1表面活性剂分类Fig.1Classificationofsurfactant23表面活性剂在洗涤中的应用表面活性剂在生活及工业中应用十分广泛。它在污垢与固体表面之间发生一系列的物理化学作用（如：润湿、渗透、乳化、增溶、分散、起泡等）。并借助于机械搅拌获得洗涤效果。表面活性剂是洗涤剂配方中的主要组分，它的分子结构包括长链疏水基团（非极性的碳氢链）和亲水性的离子基团或极性基团（如羧酸基磺酸基硫酸基磷酸基铵盐季铵盐氧乙烯等）两部分[4]。其主要产品有洗衣粉、液体洗涤剂、餐具洗涤剂以及各种家庭清洗用品。以下简单介绍表面活性剂的五种作用。（1）乳化作用：油脂在水中表面张力大，当水与油脂混合后，使用机械搅拌，油脂被粉碎成细珠状，互相混合成乳浊液。搅拌停止后混合液重新分层。在油水混合物中加入表面活性剂后，搅拌溶液，停止后很长时间内仍不易分层，这就是表面活性剂的乳化作用。（2）润湿作用：机械零件表面通常粘附有一层油脂类物质，油脂类物质属于疏水性的。因此，零件表面不易被水润湿，当水溶液中加入表面活性剂时，零件上的水珠就很容易分散开来，使零件的表面张力大大降低，达到润湿目的。（3）增溶作用：表面活性剂在水溶液中形成胶束后具有能使油类物质的溶解度显著增大的能力，且此时溶液呈透明状，胶束的这种作用称为增溶。（4）分散作用：灰尘和污粒等固体粒子比较容易聚集在一起，在水中容易发生沉降，表面活性剂能使灰尘等固体粒子分割成细小的微粒，避免其发生沉降，让其分散悬浮在溶液中，起到促使固体粒子均匀分散的作用。（5）泡沫作用：表面活性剂的发生定向吸附作用，使气液两相间的表面张力降低。产生丰富的泡沫。通常低分子表面活性剂容易发泡，高分子活性剂泡沫少。在生产实际中，由于清洗的具体对象和使用要求的不同，使得用表面活性剂的性能有所差异。以下分别简单介绍在厨房清洁以及衣物洗涤中表面活性剂的应用。3.1厨房清洁用表面活性剂厨房污垢主要由高级脂肪酸甘油酯构成，表面活性剂与油污接触时，主要作用为表面活性剂的乳化作用。油脂的疏水性基团被活性剂的亲水基团所包围，形成定向的吸引力，降低了油在水中分散所需要的功，使油脂与水混合成乳浊液，长时间不易分层，油脂得到很好的乳化，容易被去除。常用的表面活性剂有以下几种，其去除油污的能力如表1。表1各类表面活性剂去污能力Table1.Varioustypesofsurfactantdecontaminationcapability表面活性剂去污能力(%)十二烷基硫酸钠（SDS）37.1直链烷基苯磺酸盐（LAS）38.8脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐（AES）42.3脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）44.5烷基酚聚氧乙烯醚的复合物（OP-10）43.23由表1可以看出，非离子表面活性剂AEO的去污能力最强，在阴离子表面活性剂中，AES的去污能力较好，分析其原因，非离子表面活性剂的表面张力低，油污易发生增溶、乳化作用而被除去。AES的聚氧乙烯链有利于极性油污的增溶。它抗硬水性好，在硬水中去污力强，泡沫稳定，在低温液洗中有较高的稳定性和良好的皮肤相容性[1]。使之去油污能力优于其他阴离子表面活性剂。低温下，单一的表面活性剂往往不能得到良好的厨房清洗效果，因此常通过多种表面活性剂复配以提高低温去污能力[5]。在配制厨房油污清洗剂时，通常以LAS为主要试剂，加入一定的AES。但是，多种表面活性剂混用不一定能带来理想的效果，有时，混用表面活性剂会对洗涤剂的去油污能力产生负效应。3.2衣物洗涤中用表面活性剂洗涤剂中最主要的组分是表面活性剂，它是通过降低水的表面张力来提高润湿衣物的能力，在洗涤过程中主要用来疏松并去除污垢，将污垢乳化、溶剂化或使其悬浮在水中，达到去除污渍的目的。洗涤产品中最常用的表面活性剂是烷基苯磺酸钠[6]。它属于阴离子表面活性剂，是市场上各种品牌的洗衣粉的主要成分。它对硬水较稳定，具有较强的去污能力和较好泡沫性质，溶解度良好[7]。因其性能优异，而且工艺成熟，价格较低，再生产中得到广泛应用。侯五爱等[6]人对市场上雕牌、超能、奇强、汰渍、碧浪这五种品牌洗衣粉的去污能力做了研究。研究表明，碧浪和超能这两个品牌的洗衣粉中表面活性剂含量比较高，去油污的能力比较强。并得出结论，洗衣粉中表面活性剂含量适度高些，去污效果就越好。4展望化学合成的表面活性剂都是以石油为原料化学合成而来[8]。在生产和使用过程中常常会给人类生存环境带来严重的污染,对人类的身体健康产生很大威胁[9]。如烷基苯磺酸（ABS）的生物降解性差，在洗涤剂中大量使用，所产生的大量泡沫造成了城市下水道及河流泡沫泛滥[10]，使用含有磷酸盐的表面活性剂使河流湖泊水质产生富营养化[11]。随着资源的紧缺及人类环保意识的加强，未来的表面活性剂将朝绿色环保的方向前进。表面活性剂的发展将围绕不断改进技术，扩展应用范围，完善其作用机理，减少其带来的二次污染展开。此外，后5～10年洗涤剂的全球性发展趋势是低温、节水洗涤[12]。低温下，要求洗涤剂能保持良好的溶解度和分散性，且具有良好的洗涤能力。在未来的发展中，需要更多新型性能优良、生物降解性高、使用安全的表面活性剂出现。同时给人们的生活及工业生产注入活力。参考文献:[1]刘伦,刘浪浪,刘军海.生物表面活性剂应用概述及其发展前景[J].化工技术与开发,2009,38(9):31-35.[2]李明强,崔丹.绿色表面活性剂的现状及研究进展.科技创新导报,2008,(18):1-3.[3]李文安.绿色表面活性剂的应用及研究进展[J].安徽农业科学,2007,35(19):5691-5692.[4]姬学亮.洗涤剂和化妆品生产技术[M].北京:科学出版社,2006,3-4.4[5]闫菡,郑利强.低温洗涤用表面活性剂的研究[J].中国洗涤用品工业,2011,(1):82-84.[6]侯五爱,郭毓琪,刘伟.常用洗衣粉中表面活性剂含量及去污能力的测定[J].山西大同大学学报.2011.27(5):41-42.[7]阎佳,杨军.表面活性剂在家用洗涤剂中的应用[J].河北化工.2009,32(8):17-18.[8]刘程,米裕民.表面活性剂性质理论与应用[M].北京:化学工业出版社,2003.45-52.[9]王雁,安秋凤.表面活性剂的安全性问题[J].日用化学品科学,2008,23(1):28-31.[10]张高勇，王军.表面活性剂的绿色化学进展(上)[M].太原:中国日用化学工业研究院，2011:1-5.[11]刘俊莉,马建中,鲍艳,胡静.绿色表面活性剂的研究进展[J].日用化学品科学，2009,32(10):22-26.[12]刘俊莉,马建中,鲍艳.绿色表面活性剂的应用及研究进展[J].皮革科学与工程，2010，20(3):34-38.表面活性剂在洗涤剂中的应用研究进展华安庆（华侨大学材料学院应用化学系0814131013）[摘要]】表面活性剂是具有表面活性的物质，能改变物质的表面张力。表面活性剂的分子都是由亲水基和疏水基构成，大部分能溶于水，产生润湿、乳化、渗透、发泡、去污等作用。家用合成洗涤剂所用的表面活性剂主要要有去污能力，同时还考虑乳化、发泡等各项性能的综合效应。在目前的洗涤剂中仍大量使用阴离子表面活性剂，非离子表面活性剂的用量正在日益增加，阳离子表面活性剂则被大量用于洗涤后处理，两性离子表面活性剂使用量较少。随着洗涤剂越来越专用化，表面活性剂的品种数量也在飞速发展。阐述了洗涤剂的主要成分一一表面活性剂的用途与发展情况，介绍了几种新型绿色表面活性剂的特点及应用，最后讨论了其发展趋势和应用前景。【关键词]表面活性剂：绿色表面活性剂；性能；洗涤剂：应用表面活性剂在工业生产和人类日常生活中的应用越来越广，并占有特殊而重要的地位，被称作为“工业味精’，在洗涤剂中加人一定量的表面活性剂溶剂可以增强洗涤剂的溶解性和洗涤性，但由于这些溶剂具有一定的毒性，会对皮肤产生明显的刺激作用。大量使用表面活性剂还会对生态系统产生潜在的危害。近年来，为了解决日益严重的环境污染问题，绿色化学从化学学科中脱颖而出，成为当前化学学科研究的热点和前沿。表面活性剂的绿色化学是绿色化学的重要内容之一，绿色表面活性剂是近几年洗涤剂工业中的又一个新亮点。烷基多苷以其低刺激性、高泡沫性、良好的配伍性和环境友好性，在洗涤用品中有着美好的应用前景；新一代表面活性剂Gemini的出现，以其优良的钙皂分散性、低cmc、水溶助长性及生物安全性，倍受人们青睐；多功能表面活性剂，兼具表面活性剂和螯合功能物质ED3A、单烷基二苯醚磺酸盐(MADS)和双烷基苯醚磺酸盐(DADS)具有优良的去污力，等显现出广阔的应用前景。1表面活性剂的研究进展51.1应用与发展概况传统产品由于其成本／效能的优势仍然起主导作用，今后的发展趋势是继续开发传统产品的优越性，同时特效表面活性剂的发展以及表面活性剂的绿色化将受到重视。根据“中国化工信息网”报道，未来最值得关注的重点表面活性剂产品有：烷基多苷与葡糖酰胺；醇(酰胺)醚羟基酸盐。目前阴离子表面活性剂仍是应用得最广泛的表面活性剂，预计在未来的表面活性剂消费中，AS、AE、MES、APG和AGA的增长率最高。洗涤用表面活性剂主要有直链烷基苯磺酸(LAS)、脂肪醇硫酸盐(AS或FAS)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AE)、壬基酚聚氧乙烯醚(NPE)、仲烷基磺酸盐(SAS)、a一烯基磺酸盐(AoS)、甲酯磺酸盐(MES)和烷基多糖苷(APG)等。随着“绿色化学”的呼声越来越高，将油基从来自石油产品改为来自天然油脂已成为研究的一大趋势。近年来，以天然油脂为主要原料的表面活性剂的产量出现增长趋势。1.2绿色表面活性剂的分类和性能绿色表面活性剂是指由天然或再生资源加工的，对人体刺激性小和易于生物降解的表面活性剂。绿色表面活性剂按其在水中是否离解，可分为非离子型绿色表面活性剂和离子型绿色表面活性剂。离子型绿色表面活性剂根据溶解后的活性成分又可分为阳离子型、阴离子型和两性离子型。1.3几种新开发的绿色表面活性剂1.3.1烷基糖苷(APG)APG是一种由葡萄糖的半缩醛羟基与脂肪醇羟基在酸催化作用下脱去一分子水得到的一种苷化合物。由于糖分子有多个羟基，所得产品是由单苷、二苷和三苷等组成的混合物，通式为RO(G)n，式中，R为长链烷基，G为糖单元，n为每个烷基结合的平均糖单元数，平均聚合度为以DP表示，通常在1．2～2．0。APG的特性如下：①原料主要来自天然可再生的植物性资源，如淀粉、脂肪、醇等②无毒、安全、完全生物降解，与人体相容性好；⑧与一般非离子表面活性剂不同，不含乙氧基；④发泡、润湿等表面活性与阴离子表面活性剂相似。APG的衍生物中最重要的仍然是阴离子表面活性剂，它们既改进了原