表面活性剂一词来自英语surfactant。它实际上是短语surface active agent的缩合词。它还有一个名字叫做tenside。凡加入少量而能显著降低液体表面张力的物质,统称为表面活性剂。它们的表面活性是对某特定的液体而言的,在通常情况下则指水。表面活性剂一端是非极性的碳氢链(烃基),与水的亲和力极小,常称疏水基;另一端则是极性基团(如—OH、—COOH、—NH₂、—SO₃H等),与水有很大的亲和力,故称亲水基,总称“双亲分子”(亲油亲水分子)。
为了达到稳定,表面活性剂溶于水时,可以采取两种方式:
1、在液面形成单分子膜
将亲水基留在水中而将疏水基伸向空气,以减小排斥。而疏水基与水分子间的斥力相当于使表面的水分子受到一个向外的推力,抵消表面水分子原来受到的向内的拉力,亦即使水的表面张力降低。这就是表面活性剂的发泡、乳化和湿润作用的基本原理。在油-水系统中,表面活性剂分子会被吸附在油-水两相的界面上,而将极性基团插入水中,非极性部分则进入油中,在界面定向排列。这在油-水相之间产生拉力,使油-水的界面张力降低。这一性质对表面活性剂的广泛应用有重要的影响。
2、形成“胶束”
胶束可为球形,也可是层状结构,都尽可能地将疏水基藏于胶束内部而将亲水基外露。如以球形表示极性基,以柱形表示疏水的非极性基,则单分子膜和胶束。如溶液中有不溶于水的油类(不溶于水的有机液体的泛称),则可进入球形胶束中心和层状胶束的夹层内而溶解。这称为表面活性剂的增溶作用。
表面活性剂在污垢和基底表面的吸附是去污洗涤的核心,吸附作用也是表面活性剂最基本的性质之一。在洗涤过程中,表面活性剂的疏水基会尽可能地减少与水的接触,在表/界面上发生定向吸附,达到一定浓度后在体相形成聚集体,因此表面活性剂表现出一系列优良的性能,如润湿、乳化、增溶等。表面活性剂可起洗涤、乳化、发泡、湿润、浸透和分散等多种作用,且表面活性剂用量少(一般为百分之几到千分之几),操作方便、无毒无腐蚀,是较理想的化学用品。
(1)润湿作用
润湿通常是指液体在固体表面附着的现象,在被洗物表面上的污垢大多数是疏水物质,这些物质的表面不易被水润湿,水不能在其表面铺展开来,如果没有润湿作用,想除去衣物或者皮肤的表面污渍是不可能的。在家用洗涤剂中加入适当的表面活性剂,一方面洗涤剂分子能够“挤入”衣物和污垢之间,在其界面形成吸附层,使界面张力降低;另一方面洗涤剂分子又会渗透到原来粘在一起的污垢的间隙中把它们分散成更小的颗粒,达到润湿效果来完成洗涤的第一步。
(2)乳化作用
乳化作用就是一种液体分散到第二种不相溶的液体中去的过程,具有乳化作用的表面活性剂称之为乳化剂,乳化剂它能够使污垢分散,不再回附于纤维织物上。洗涤剂中的表面活性剂在洗涤过程中的乳化作用的机理是表面活性剂对油污乳化后,油污和表面活性剂结合,形成细小的颗粒,在衣物表面定向排列,并能使表面张力显著下降,此时就容易离开沾附的物体表面,跟随一同乳化的水冲走,达到洗涤去污的效果。
(3)增溶作用
在生产生活中,我们经常会遇到不溶的杂质,如斑点、霉、油渍、水很难洗掉,而选择适应的洗涤产品就可以去除。表面活性剂在洗涤剂中的增溶是基于表面活性剂在胶束形成后显著增加不溶性或不溶性物质在水溶液中溶解度的能力,从而导致不溶性或不溶性物质的完全溶解。污物将进入洗涤剂分子的胶束中,最终除去洗涤的物质以达到去污的目的。
(4)洗涤、发泡作用
一般来说发泡剂是使物体材料多孔,具有较高的表面活性,能有效地降低液体的表面张力,并在液膜表面双层排列并包围气泡形成,并达到去污效果。我们日常使用的肥皂是一种非常常见的表面活性剂,清洁去污过程中,产生大量泡沫,以及我们常用的洗发水、沐浴液、洗手液、牙膏等也是表面活性剂发泡效果的表现。
表面活性剂在溶液中加入少量就能显著降低其表面张力,改变体系界面状态,并产生润湿、乳化、增溶及发泡等效果,是一种功能性精细化工产 品。表面活性剂因其优良的性能被应用在各行各业,家用洗涤剂行业是表面活性剂的最大用户。下载本文