表面活性剂在洗涤剂中的应用

表面活性剂在洗涤剂中的应用 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 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 1 表面活性剂的主要作用 1 1 乳化作用 由于油脂在水中表面张力大 当水中滴入油脂后 用力搅拌 油脂被粉碎 成细珠状 互相混合成乳浊液 但搅拌停止又重新分层 如果加入表面活性剂 用力搅拌 停止后很长时间内却不易分层 这就是乳化作用 其原因是油脂的 疏水性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 使油脂得到很好的乳化 1 2 润湿作用 零件表面上往往粘附有一层蜡 油脂或鳞片状的物质 这些物质是疏水性 的 由于这些物质的污染 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 1 3 增溶作用 油类物质中加入表面活性剂后 才能 溶解 但是这种溶解只有在表面 活性剂的浓度达到胶体的临界浓度时才能发生 溶解度的大小根据增溶对象和 性质来决定 就增溶作用而言 长的疏水基因烃链要比短烃链强 饱和烃链比 不饱和烃链强 非离子表面活性剂增溶作用一般比较显著 1 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 活性剂的分子能使固体粒子聚集体分割成细小的微粒 使其分散悬浮在溶液中 起到促使固体粒子均匀分散的作用 1 5 泡沫作用 泡沫的形成主要是活性剂的定向吸附作用 是气液两相间的表面张力降低 所致 一般低分子活性剂容易发泡 高分子活性剂泡沫少 豆蔻酸黄发泡性最 高 硬脂酸钠发泡性最差 阴离子活性剂发泡性和泡沫稳定性比非离子型好 如烷基苯磺酸钠发泡性很强 通常使用的泡沫稳定剂有脂肪醇酰胺 羧基甲基 纤维素等 泡沫抑制剂有脂肪酸 脂肪酸酯 聚醚等及其它非离子表面活性剂 2表面活性剂在洗涤剂中的应用 表面活性剂具有高效的清洁及消毒功能 早已成为保洁产品中最重要的组成部 分 表面活性剂是洗涤剂的主要成分 它与污垢和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 用量最多 最广泛的是阴离子和非离子表面活性 剂 阳离子和两性表面活性剂只是在生产某些特殊类型和功能的洗涤剂时才使 用 主要品种有LAS 指连烷基苯磺酸脂盐 AES 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐 MES 磺酸脂肪酸脂盐 AOS 烯基磺酸盐 烷基聚氧乙烯醚 烷基酚聚氧乙烯醚 脂肪酰二乙醇胺 胺基酸型 甜菜碱型等 3 表面活性剂的分类 3 1 阴离子表面活性剂 在各类表面活性剂中 阴离子表面活性剂是洗涤剂中用量较多的一种 包 括洗衣 洗餐具以及一般性的洗涤 3 1 1 直链烷基苯磺酸盐 LAS 烷基苯磺酸钠是当今世界各地生产洗涤剂用量最多的表面活性剂 市场上 各种品牌的洗衣粉几乎都是用其作主要成分而配制的 它的溶解度良好 具有 较强的去污能力和较好泡沫性质 生物降解性好 能与其他表面活性剂进行良 好的配伍 工艺成熟 价格较低 对硬水的敏感性可通过加入螫合剂或离子交 换剂加以克服 产生的丰富泡沫可用调节剂进行控制 3 1 2 脂肪酸盐 肥皂 对硬水比较敏感 使其活性大大降低 生成的钙 镁皂会沉积在织物和洗 涤用具的器壁上 减少了纤维的吸附性和透气性 因此已被有效的表面活性剂 所取代 目前脂肪酸钠主要在粉状洗涤剂中用作泡沫调节剂 在重垢液洗中与 其他表面活性剂配合使用 其作用为洗涤时先与碱土金属离子结合 充分发挥 其他表面活性剂的性能 3 1 3 烷基硫酸盐 AS 烷基硫酸钠又称脂肪醇硫酸钠 是洗涤剂中的主要成分之一 也是阴离子 表面活性剂的一个重要品种 它的分散力 乳化力和去污力都很好 可用作重 垢织物洗涤剂 轻垢液体洗涤剂 用于洗涤毛 丝织物 也可配制餐具洗涤剂 香波 地毯清洗剂 牙膏等 3 1 4 仲烷基磺酸盐 SAS 溶解度比直链烷基苯磺酸盐大 不会水解 性能稳定 具有良好的润湿性 去污力强 泡沫类似于直链烷基苯磺酸盐 生物降解性能优良 对皮肤刺激性 小 主要用来配制液体洗涤剂 洗衣粉等 3 1 5 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐 AES 抗硬水性好 在硬水中去污力好 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 广泛用于各种液体洗涤剂 如洗发香波 泡沫浴 餐具洗涤剂 重垢液体洗涤剂 呢绒洗涤剂等嘲 当其与LAS复配时 有去污增 效效果 3 1 6 高碳脂肪酸甲酯磺酸盐 MES 对硬水敏感性低 具有良好的钙皂分散能力和较好的去污力 生物降解性 好 毒性低 可以用作肥皂粉 块状皂 液体洗黼的配割 在酉秽冲加入MES 特别适宜于低温及在高硬度水中的洗涤 用天然原料生产的MES 由于其性能优 良 正日益为人们所重视 3 2 非离子表面活性剂 所谓非离子表面活性剂 就是这种活性物在水溶液中不会离解成带电的阴 离子或阳离子 而以中性非离子分子或胶束状态存在 大部分是环氧乙烷和疏 水物的加成物 3 2 1 脂肪醇聚氧乙烯醚 AEO AE0是非离子表面活性剂系列产品中最典型的代表 AEO抗硬水性好 在相 对低的浓度下就具有良好的去污能力和污垢分散力 并具有独特的污垢抗再沉 积作用 能适应织物纤维的发展 洗涤温度降低和洗涤剂低磷化的趋势 因此 在洗涤剂中的用量增长很快 是粉状和液体洗涤剂的一种主要成分 3 2 2 烷基酚聚氧乙烯醚 APE APE也是洗涤剂中常用的非离子表面活性剂 在洗涤剂中大量使用的是加成 5 10环氧乙烷的辛基酚或壬基酚衍生物 主要用于各类液体 粉状洗涤剂配 方 但由于其生物降解性差 在洗涤剂中的用量正在下降 3 2 3 烷基糖苷 APG APG是国际上20世纪90年代开发出的一种新型表面活性剂 由于其具有高表 面活性 泡沫丰富 去污和配伍性好 而且无毒 无刺激 生物降解迅速且彻 底 受到了各国的普遍重视 被认为是继LAS 醇系表面活性剂之后 最有希望 的一代新的洗涤用表面活性剂 3 2 4脂肪酸烷醇酰胺 FAA 烷醇酰胺是一类特殊的非离子表面活性剂 是洗涤剂常用的活性组分之一 与其他表面活性剂复配 可以提高产品的去污力 增加泡沫稳定性和粘度 因 此可用于配制香波 餐具洗涤剂等液体洗涤剂 烷基醇酰胺常用在高泡洗涤剂中 以增加使用时的泡沫高度和泡沫稳定性 亦 能改进产品在低浓度下的去污力 氧化胺有很好的洗涤能力 亦是一种泡沫稳 定剂 与直链烷基苯磺酸盐结合 皮肤相容性好 但由于其热稳定性差 成本 高 仅用在一些特殊的洗涤剂中 3 3 阳离子表面活性剂 常见阳离子表面活性剂品种有十六烷基二甲基氯化铵 1631 十八烷基三甲 基氯化铵 1831 阳离子瓜尔胶 C 14S 阳离子泛醇 阳离子硅油 十二烷基 二甲基氧化胺 OB 2 等等 阳离子表面活性剂不同于其它表面活性剂 去污力 和起泡性差 往往有一定的刺激性毒性 低 阳离子表面活性剂在液体洗涤剂中是作为辅助表面活性剂 配方用量很 少的调理剂组分 一般是用于较高档次产品 主要用于洗发香波 阳离子表面 活性剂不直接与阴离子表面活性剂配伍 阳离子与阴离子配伍有出现好结果的 可能性 但出现沉淀 结晶 的风险性较大 应用于洗发香波的阳离子表面活性剂品种多 使用频次也较为分散 不 是集中使用某一个或两个品种 并且经常配制成调理剂商品 阳离子表面活性 剂在表面活性剂中的产量份额少 价格也往往比其它类别表面活性剂贵 与各 种类型表面活性剂相比 阳离子表面活性剂的调整作用最突出 杀菌作用最强 尽管有去污力差 起泡性差 配伍性差 刺激性大 价格昂贵等缺点 但作为 调整剂组分在高档次液体洗涤剂洗发香波中不是其它类型表面活性剂所能替代 的 值得注意的是 阳离子表面活性剂也只能作为调理剂组分或杀菌剂来使用 4 结论 化学品无疑给我们的生活带来了很多便利 但 如何应用 如何发展他 们 是摆在我们面前的挑战性难题 我国洗涤剂行业近年来虽有较快速的发展 但已遇到不小的困难 为 此 洗涤剂行业必须摆脱目前的困境 走上健康发展之路 洗涤剂行业一直 是一个产量快速增长的行业 全行业生产能力在短短的几年内就提高了3 倍多 但是产品的技术水平几乎还是停留在十几年前 没有大的突破 许多 企业的技术研发能力薄弱 产品开发没有突破现有技术水平 多数是低水平 的重复 5 面对国外家用洗涤剂技术的飞速发展 我们也要加强技术研发的脚步 从使用条件 环境影响 量小高效等各方面 研究出适宜环境的 高效的 对环境友好的洗涤剂 让精细化学品真正成为人们生活的帮手 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