表面活性剂是指那些具有很强表面活性、能使液体的表面张力下降的物质。其分子结构具有两亲性,一端为亲水基团(如羧基、磺酸基、氨基等),另一端为亲油基团(通常是长链烃基)。
1.阴离子表面活性剂
羧酸盐型:例如肥皂,它是高级脂肪酸的钠盐或钾盐。其亲油基团是长链脂肪酸烃基,如硬脂酸(十八烷酸)、软脂酸(十六烷酸)等的烃基部分,亲水基团是羧基(-COOH)解离后的羧酸盐离子(-COO⁻)。肥皂具有良好的去污能力,但在硬水中会与钙、镁等离子结合形成沉淀,从而降低去污效果。
磺酸盐型:十二烷基苯磺酸钠是典型代表。它的亲油基团是十二烷基苯的烃基部分,亲水基团是磺酸盐(-SO₃⁻)。这种表面活性剂在酸性、碱性和硬水中都比较稳定,去污能力强,常用于洗涤剂中。
硫酸酯盐型:如十二烷基硫酸钠,亲油基团是十二烷基,亲水基团是硫酸酯盐(-OSO₃⁻)。它具有良好的乳化、起泡和去污性能,在化妆品、洗发水等产品中应用。
2.阳离子表面活性剂
主要是铵盐型,如十六烷基三甲基溴化铵。其亲水基团是铵离子(-N⁺R₃),亲油基团是长链烷基。阳离子表面活性剂具有良好的杀菌、消Poison 和柔软性能,常用于织物柔软剂、消Poison 杀菌剂等。不过,它与阴离子表面活性剂混合时,容易发生沉淀而失去活性。
3.两性表面活性剂
这类表面活性剂的分子结构中同时含有阳离子和阴离子亲水基团。例如,卵磷脂是一种天然的两性表面活性剂,它的分子中既有磷酸酯盐的阴离子部分,又有季铵盐的阳离子部分。两性表面活性剂具有良好的去污、乳化、分散和抗静电性能,而且在不同的 pH 值环境下表现出不同的离子性质,在较宽的 pH 范围内都有较好的活性,对皮肤和眼睛的刺激性较小,常用于个人护理产品和一些特殊的工业应用中。
4.非离子表面活性剂
聚氧乙烯型:像壬基酚聚氧乙烯醚,它的亲油基团是壬基酚,亲水基团是聚氧乙烯链(-O - CH₂CH₂ -)ₙ。这种表面活性剂的亲水性可以通过调节聚氧乙烯链的长度来控制。它在水中不解离,稳定性高,耐酸、碱和盐,具有良好的乳化、分散、增溶和去污性能,广泛应用于工业清洗、纺织印染等领域。
多元醇型:例如失水山梨醇脂肪酸酯(司盘系列)及其聚氧乙烯醚(吐温系列)。司盘是由山梨醇失水后与脂肪酸反应生成的酯,亲油基团是脂肪酸的烃基,亲水基团是山梨醇剩余的羟基。吐温是司盘进一步与环氧乙烷反应得到的产物,增加了聚氧乙烯链的亲水部分。它们在食品、医药、化妆品等行业中作为乳化剂使用。