第三章 表面活性剂

1、1第三章 表面活性剂2主要内容o 第一节 表面活性剂及种类o 第二节 表面活性剂的基本特性o 第三节 表面活性剂的应用3第一节 表面活性剂及种类一、概念： o 表面活性剂表面活性剂(surfactant) ：能使表面张力急剧下降的物质。如肥皂水溶液。 o 表面张力：表面张力：使液体表面分子向内收缩至最小面积的这种力。 o 界面吸附：界面吸附：表面活性剂溶于液体中时，被吸附于液体的表面，使溶液表面层的浓度大于溶液内部的浓度，这种现象称为界面吸附。o 正吸附：正吸附：表面活性剂在溶液的表面层聚集的现象。45二、表面活性剂的作用原理： o 由于其分子结构大都是长链的有机化合物，含有亲水基团和亲油基团

2、，当被溶于水中时，在低浓度时几乎被吸附于液体表面，其亲水基团插入水中，亲油基团向空中，从而改变了液体的表面张力。 6三、表面活性剂的种类：o 离子型表面活性剂离子型表面活性剂 （阴离子型活性剂；阳离子型活性剂）o 两性离子型两性离子型o 非离子型表面活性剂非离子型表面活性剂 7（一）阴离子型表面活性剂： o 起表面活性作用部分是阴离子，即带负电荷。1、肥皂类：、肥皂类： 通式：通式：(RCOO)n-Mn+脂肪酸盐 分类：分类：一价金属皂(钾、钠皂)；二价或多价皂(铅、钙、铝皂)；有机胺皂(三乙醇胺皂) 性质：性质：具有良好的乳化能力，易被酸及多价盐破坏，电解质使之盐析。 应用：应用：具有一定的

3、刺激性，只供外用。 82、硫酸化物：、硫酸化物： 通式：通式：ROSO3-M+硫酸化油,高级脂肪醇硫酸脂类。 分类：分类：硫酸化油(硫酸化蓖麻油称土耳其红油)；硫酸化脂肪醇脂(十二烷基硫酸钠,SDS,SLS) 。 性质：性质：可与水混溶，为无刺激的去污剂和润湿剂；乳化性很强，稳定，易与一些高分子阳离子药物发生沉淀。 应用：应用：代替配皂洗涤皮肤；有一定刺激性，用于外用软膏的乳化剂。 93、磺酸化物：、磺酸化物： 通式：通式：RSO3-M+ 分类：分类：脂肪族磺酸化物，如二辛玻珀酸脂磺的钠；烷基芳基磺酸化物，如十二烷基苯磺酸钠，常用洗涤剂；烷基苯磺酸化物；胆酸盐，如牛磺胆酸钠。 性质：性质：水溶

4、性, 耐酸、钙、镁盐性比硫酸化物差, 不易水解。 应用：应用： 用作胃肠脂肪的乳化剂和单脂肪酸甘油酸的增溶剂；较好的洗涤剂。 10(二)阳离子型表面活性剂 o 起作用的是阳离子称阳性皂。 1、结构：含有一个五价氮原子。 2、特点：良好的表面活性作用，具有很强的杀菌作用。 3、应用：杀菌、防腐、皮肤、粘膜手术器械的消毒。 114、常用药物： 苯扎氯铵(洁尔灭)：常用浓度0.01-0.02%杀菌力强稳定可降低溶液的表面张力。 苯扎溴铵 (新洁尔灭) 12(三)两性离子型表面活性剂: o 分子上同时具有正负电荷的表面活性剂，随介质的PH可成阳或阴离子型。分类及常用品种: o 天然活性剂：天然活性剂：

5、 阴离子部分磷酸型； 阳离子部分季胺盐类。 o 合成活性剂：合成活性剂： 阴离子部分羟酸盐型、硫酸脂、 磺酸 盐、磷酸脂。 阳离子部分胺酸、季胺盐； 13o 常用品种常用品种：卵磷脂、氨基酸型和甜菜碱型两性离子型表面活性剂。o 最大优点：最大优点：适用于任何PH溶液，在等电点时也无沉淀。 性质： o 碱性水溶液中呈阴离子性质，起泡性良好、去污力强； o 酸性水溶液中呈阳离子性质，杀菌力很强，毒性小。 14(四)非离子型表面活性剂 o 在水溶液中不是解离状态故称之。 1、结构组成：亲水基团 (甘油、聚乙二醇、山梨醇)；亲油基团(长链脂肪酸、长链脂肪醇、烷基或芳基)；酯键、醚键。2、性质： 毒性，

6、溶血作用较小，化学上不解离，不易受电解质，pH值的影响；能与大多数药物配伍，应用广泛（外用、内服、注射）。 153、常用品种 o 脂肪酸甘油酯 主要有脂肪酸单甘油酯和脂肪酸二甘油酯。o 性质：不溶于水，在水、热、酸、碱及酶等作用下易水解成甘油和脂肪酸。o 应用：HLB34，表面活性弱，主要用作W/O型辅助乳化剂。 16 蔗糖脂肪酸酯：简称蔗糖酯 简称蔗糖酯， 是蔗糖和脂肪酸反应生成的一大类化合物，属于多元醇型非离子表面活性剂。 o 根据脂肪酸取代数不同分为：单酯、二酯、三酯及多酯。o 性质：溶于丙二醇、乙醇，但不溶于水和油；在酸、碱及酶等作用下易水解成蔗糖和脂肪酸。o 应用：HLB513，表面

7、活性弱，主要用作O/W型乳化剂、分散剂。17脂肪酸山梨坦：司盘类Spans 即脱水山梨醇脂肪酸酯o 山梨糖醇及其单酐和二酐+各种脂肪酸Spans(混合物)o 根据脂肪酸品种数量不同分为：o 应用：HLB1.83.8，因其亲油性较强，一般用作W/O乳剂的乳化剂。用于搽剂，软膏，亦可作辅助乳化剂。 Span-20-40-6065-80-85脂肪酸单月桂单棕榈单硬脂三硬脂单油三油 18聚山梨酯(polysorbate)：吐温Tweens 即聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯o 脱水山梨醇脂肪酸酯+环氧乙烷Tweens(亲水性化合物)o 因也有一次和二次脱水，故为混合物。 o 脂肪酸品种和数量不同分为：o 应

8、用：亲水性大大增加，为水溶性表面活性剂，用作增溶剂、乳化剂、分散剂和润湿剂。Tween-20-40-6065-80-85脂肪酸单月桂单棕榈单硬脂三硬脂单油三油 19聚氧乙烯脂肪酸酯：卖泽类Myrjo 系聚乙二醇与长链脂肪酸缩合而成的酯。 o 通式：RCOOCH2(CH2O CH2)nCH2OH o 因n不同，产品常用的有： Myri-45 -49 -51 -52 -53 o 应用：具有较强水溶性，乳化能力强，作增溶剂和O/W型乳化剂。 常用的有polyoxyl 40 stearate(聚氧乙烯40硬脂酸酯,聚乙二醇单硬脂酸聚烃氧40酯,S40 )。20聚氧乙烯脂肪醇醚o 系聚乙二醇与脂肪醇缩合

9、而成的醚。o 通式:RO(CH2O CH2)nH o 产品有: 1）苄泽类(Brij)，如Brij-30 和-35分别为不同分子量的聚乙二醇与月桂醇的缩合物，n为10-20时作油/水乳化剂 。2）西土马哥(Cetomacrogol)为聚乙二醇与十六醇的缩合物。 213）平平加O(Perogol O)为15单位氧乙烯与油醇的缩合物。 4）埃莫尔弗(Emlphor)为一类聚氧乙烯蓖麻油化合物，由20个单位以上的氧乙烯与油醇缩合而成。o Emlphor易溶于水和醇及多种有机溶剂， HLB1218，具有较强亲水性，乳化能力强，作增溶剂和油/水型乳化剂。 如Cremophor EL为聚氧乙烯蓖麻油甘油醚

10、，氧乙烯单位为3540，HLB1214。22聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物 即泊洛沙姆(poloxamer)，商品名普朗尼克类(Pluronic)。o 通式：HO(C2H4O)a-(C3H6O)b-(C2H4O)cH o 性质：为淡黄色液体或固体；分子量100014000；HBL0.530；随聚氧丙烯比例增加，则亲油性增强；随聚氧乙烯比例增加，则亲水性增强；具有乳化、润湿、分散、起泡和消泡等多种优良性能，但增溶能力较弱。23o 特点：对皮肤无刺激和过敏性， 对粘膜刺激性很大，毒性中较小，Poloxamer188 (pluronic68)可作为o/w型乳化剂， 是目前用于静脉乳剂少数合成的乳化剂之一，

11、用本品制备的乳剂能耐受热压灭菌和低温冰冻而不改变其物理稳定性。 2425第二节 表面活性剂的基本特性一、缔合胶体一、缔合胶体 o 胶束（胶束（micelles)：当溶液内表面活性剂分子数目不断增加时，其疏水部分相互吸引，缔合在一起，亲水部分向着水，几十个或更多分子缔合在一起形成缔合的粒子，称为胶束。 o 临界胶束浓度临界胶束浓度（ critical micell concentration, CMC）：开始形成胶束的浓度，与物质的结构、组成有关。 o 缔合胶体：缔合胶体：由于胶束的大小约在 30-80A， 在胶体分散范围并且有胶体溶液的一些特性，故称为缔合胶体。26o 胶束的结构胶束的结构27

12、二、亲水亲油平衡值HLB o 定义：HLB(hydrophile-lipophile balance)系表面活性剂中亲水和亲油基团对油或水的综合亲合力，是用来表示表面活性剂的亲水亲油性强弱的数值。 o 数值范围：HLB040，其中非离子表面活性剂HLB020，即石蜡为0，聚氧乙烯为20。2829o 特性与应用：o 亲油性表面活性剂的HLB低，亲水性表面活性剂的HLB高；o 亲油性或亲水性很大的表面活性剂易溶于油或易溶于水；o HLB值在38的表面活性剂适合作W/O型乳化剂；o HLB值在818的表面活性剂适合作O/W型乳化剂；o HLB值在1318的表面活性剂适合作增溶剂；o HLB值在79的

13、表面活性剂适合作润湿剂。3031o HLB值计算：非离子表面活性剂的HLB具有加和性。(1) 对非离子型表面活性， 可能过经验式求得:o HLBab=(HLBaWa+HLBbWb)/(Wa+Wb)(2)理论计算法：如果HLB值是由表面活性剂分子中各种结构基团贡献的总和，则每个基团对HLB值的贡献可用数值表示，此数值称为HLB基团数(group number)。o HLB=(亲水基团HLB)+(亲油基团HLB)+73233o当温度升高至某一温度时，离子型表面活性剂在水中的溶解度急剧升高， 该温度称为kraft点， 相对应的溶解度即为该离子表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)o临界胶束浓度(CMC)

14、：表面活性剂分子缔合成胶束的最低浓度okrafft点是离子表面活性剂的特征值， krafft点越高，则CMC越小。okrafft点亦是离子表面活性剂应用温度的下限，即只有高于krafft点，表面活性剂才能更大地发挥作用。三、 kraft点、CMC、昙点34浊点或昙点(cloud point)o 对聚氧乙烯型非离子表面活性剂，温度升高可导致聚氧乙烯链与水之间的氢键断裂，当温度上升到一定程度时，聚氧乙烯链可发生强烈的脱水和收缩，使增溶空间减小，增溶能力下降，表面活剂溶解度急剧下降和析出，溶液出现混浊，此现象称为起昙，此时温度称为昙点或浊点。35第三节 表面活性剂的应用一、增溶剂： o 增溶：系指物

15、质由于界面活性剂胶团的作用，而增大溶解度的过程。o 增溶剂：用于增溶的表面活性剂，用非离子型表面活性剂作增溶剂的最适HLB值为15-18。 36二、乳化剂（Emulsifiers） o 在油、水混合液中，加入界面活性剂后，界面活性剂分子定向排列在油与水的界面上，使油-水界面张力降低，并在分散相液滴的周围形成了一层保护膜，防止了分散相相互碰撞时的聚结合并，这一过程称为乳化，加入的表面活性叫作乳化剂。 37o 表面活性剂的HLB值，可决定乳浊液的类型，通常选用HLB值为38的表面活性剂作为W/O型乳化剂；选用HLB值816的表面活性剂作为O/W型乳化剂.。o 每种被乳化的油，均有最适宜的HLB值，

16、欲制成最稳定的乳浊液，应选择该油相所需的HLB值所对应的表面活性剂作用乳化剂。38三、润湿剂(Wetters) o 润湿：表面活性剂可降低疏水性固体药物和润湿液体之间的界面张力，使液体能粘附在固体表面，改善其润湿作用。o HLB值79，并有适宜溶解度的表面活性剂，可作润湿剂使用。39四、起泡剂与消泡剂o 起泡剂(foaming agent)：表面活性物质降低了液体的表面张力，增加了液体的粘度，并使泡沫稳定之故。 o 消泡剂(antifoaming agent)：用来消除泡沫的物质，因其表面活性大，可吸附在泡沫的表面上，取代原来的起泡剂，由于本身碳链短不能形成坚固的液膜，使泡沫破坏。 o 如：C5-6醇或醚，硅酮以及其它HLB值在1.5-3的表活剂。40五、去垢剂o 去垢剂(det