表面活性剂的组成和分类

helloshigy

1．表面活性剂的基本组成
    任何一种表面活性剂都是由非极性的亲油(疏水)的碳氢链基和极性的亲水(疏油)基团所组成的。而且两部分分处两端，形不对称结构见图8-3。
    图8-3 表面活性剂分子模型示意 图8-4表面活性剂分子的乳化作用
    表面活性剂分子是一种两亲分子，具有既亲油又亲水的两亲性质。
    亲油基团是容易在油脂中溶化或被油脂湿润的原子团，和油一年有排斥水的性质。但是，疏水基不一定都是亲油基，亲油基只是疯水基中的一部分。亲水基是由容易溶于水或被水湿润的原子团所组成的。许多表面活性剂的亲水基团都是无机性质的，但也有有机物，例如非离子表面活性剂的亲水基。
    这种分子就会在水溶液体系中，相对于水介质而采取独特的定向排列，并形成一定的结构，如图8-4所示。它表现出两种重要的基本性质：溶液表面的吸附与在溶液内部形成胶团。
    2．表面活性剂的非极性亲油基团
    亲油基团是具有易于在油中溶化的性质的原子集合体。亲油基和油一样具有排斥水的性质，因此又称为疏水基。常见的亲油基主要有下面几种：
(1)C8～C20
(2)C8～C20带支链烷基；
(3)烷基碳原子数8～16的烷基苯基；
(4)烷基萘基，烷基碳原子数>3，一般为双烷基；
(5)松香衍生物；
(6)高分子量的聚氧丙烯基；
(7)长链全氟或高氟代烷基；
(8)—低分子量的全氟聚氧丙烯基；
(9)聚硅氧烷基。
    3．表面活性剂的极性亲水基团
它是由易溶解于水的或易被水湿润的原子团所组成的，有的是无机物，有的是有机物，它们都具有无机性质。在工业上常用的表面活性剂的极性亲水基团很多；主要包括以下几类。
(1)阴离子表面活性剂中的极性亲水基团
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)阳离子表面活；睦剂中的极性亲水基团
伯氨基 一NH3·H+；     叔氨基 一(CH3)2N·H+；
仲氨基 一CH3NH·H+；   季镑基 一(CH3)3N+等。
(3)两性表面活性剂中的极性亲水基团
氨基羧基 一N+H(CH2)2COO-；
内铵基羧基 一N+(CH3)2CH2COO-等。
(4)—非离子型表面活性剂中的极性亲水基团
聚乙二醇型中的醚基  —O—和羟基—OH；
多元醇型中的羟基  —OH等。
    由亲水基和亲油基组成多种多样的表面活性剂小表面活喇亲水性、水溶性除了受亲水基的种类的影响以外，还受各种条件的影响。
    对亲水基的亲水性影响最大的是温度。离子型表面活性剂的水溶性随温度升高而升高。例如，作为肥皂之一的棕榈酸钠，在冷水中几乎不溶解；在温热的水中溶解度也很小，到70℃左右溶解度明显增加。
    钠皂的水溶性与温度的关系见图825。由图可见在广定温度以上，钠皂的溶解度迅速增大，该温度称为所对应的离子型表面活性剂的克拉夫特点(KrafftPoint)。克拉夫特点是离子型表面活性剂的溶解度明显上升的温度(是一个窄的温度范围)，也是水中离子型表面活性剂的浓度达到，临界胶束浓度的温度，在此温度，其溶解度等于，临界胶束浓度；磺酸盐型和硫酸酯型的阴离子表面活性剂、胺盐型阳离子表面活性剂等离子型的表面活性剂，大多能看到克拉夫特点的现象。
    与离子型表面活性剂相反；温度越高，聚乙二醇型非离子表面括性剂反而越难溶于水。例如，壬酚10mol环氧乙烷加成物溶解于水呈透明状大约加热到65℃，壬酚10mol环氧乙烷加成物溶解度；下降，随温度再升高，变成不溶于水，呈细小的“油滴”析出，溶液变混浊；稍加冷却，溶液又变清澈透明，因为壬酚10mol环氧乙烷加咸物文可溶子水。聚乙二醇型等非离子表面活性剂一般都具有这种特性，在某一温度以上很快变成不溶解于水，该温度称为表面活性剂的浊点。
    4．表面活性剂的分类
    表面活性剂种类很多，性能干差万别。其性能取决于亲油基的大小和结构，以及亲水基团的种类和性能。
    亲水基团对表面活性剂性质的影响远比亲油基团的影响大。因此，一般是按照亲水基的电离状况及其离子的带电性质对表面活性剂进行分类。表面活性剂分为离子型和非离子型，前者在水溶液中可以电离；后者在水溶液中不电离。
    离子型表面活性剂(又包括阴离子型、阳离子型及两性离子型表面活性剂)和非离子型表面括性剂等；有些新型的表面括性剂
则是按照其所含亲油基的特殊性能分类的。
按表面活性剂的组成和结构其主要分类法如图8-6所示；
除图8-6中所示的各种表面活性剂以外，还有一些特殊的表面活性剂：如含氟表面活性剂，含硅表面活性剂，冠醚类大环化合物表面活性剂等。