表面活性剂在日常生活中的应用

表面活性剂平台 2022-06-21 11:29:46


摘要:论述了表面活性剂的功能,如润湿、分散、乳化、增溶、起泡、消泡和洗涤去污等功能,介绍了表面活性剂的分类情况,介绍了常用的几种表面活性剂。以及在化妆品,洗涤剂,医药,食品的作用。对表面活性剂的发展趋势进行了阐述。 

关键词:表面活性剂 应用 分类 发展


1.  表面活性剂的分类 

表面活性剂的分类方法有很多种,根据表面活性剂的来源进行分类,通常把表面活性剂分为合成表面活性剂、天然表面活性剂和生物表面活性剂三大类。

 

按亲水基生成的离子类型可将表面活性剂分为阴离子型、阳离子型、两性离子型 和非离子型四大 类。通常使用的表面活性剂,其憎水基是碳氢烃基,分子中还可能含有氧、氮、硫、氯、溴和碘等元素,称为碳氢表面活性剂或普通表面活性剂。含有氟、硅、磷和硼等元素的表面活性剂则称为特种表面活性剂。由于氟、硅、磷和硼等元素的引入而赋予表面活性剂更独特、优异的性能。含氟表面活性剂是特种表面活性剂中最重要的品种之一。


2.表面活性剂的主要作用 

(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。  

(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。  

(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。  

(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。  (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。


3 表面活性剂的应用 


表面活性剂的应用可分为民用和工业应用。据资料显示:民用表面活性剂中有2/3 用于个人保护用品;合成洗涤剂是表面活性剂消费最大的市场之一,产品包括洗衣粉、液体洗涤剂、餐具洗涤剂和各种家庭用清洗产品及个人保护用品如:洗发香波、护发素、发乳、发胶脂、润肤乳液、爽肤液和洗面奶等。工业用表面活性剂是民用表面活性剂以外用于各工业领域的表面活性剂总和,其应用领域包括纺织工业,金属工业,涂料、油漆、颜料工业,塑料树脂工业,食品工业,造纸工业,皮革工业,石油开采,建材工业,采矿业,能源工业等。以下就几个方面进行叙述。

3.1.1表面活性剂在化妆品中的 

表面活性剂广泛用于各类化妆品中作乳化剂、渗透剂、洗涤剂、柔软剂、润湿剂、杀菌剂、分散剂、增溶剂、抗静电剂、染发剂等。非离子表面活性剂由于不刺激且和其他组分易相容,在化妆品中最常用,一般多为一些脂肪酸酯类和聚醚。 

3.1.2化妆品对表面活性剂的要求 

化妆品配方的组成是多样的和复杂的,除油、水原料外,还有各种功能表面活性剂、防腐剂、香精和色素等,属多相分散体系。随着化妆品剂型和功能要求越来越多,化妆品中使用的表面活性剂品种也在增加。化妆品中使用的表面活性剂应对皮肤无刺激、无毒副作用,另外还要满足无色、无不愉快气味和稳定性高等要求。

3.2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(α - 磺酸脂肪酸脂盐)、AOS(α-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。

3.3表面活性剂在食品工业的应用

 3.3.1食品乳化剂和增稠剂  表面活性剂在食品工业中最主要的作用是作乳化剂和增稠剂用。磷脂是最常用的乳化剂和稳定剂。除磷脂外,常用的乳化剂还有脂肪酸甘油酯S主要为单甘油脂T、脂肪酸蔗糖酯、脂肪酸山梨糖醇酐酯、脂肪酸丙二醇酯、大豆磷脂、阿拉伯树胶、海藻酸、酪蛋白酸钠、明胶和蛋黄等。增稠剂则分天然和化学合成两类。天然增稠剂有从植物和海藻类制取的淀粉、阿拉伯树胶、瓜尔豆胶、角叉菜胶、果胶、琼脂和海藻酸等。还有从含蛋白质的动植物制取的明胶、酪蛋白和酪蛋白酸钠等。以及从微生物中制取的黄原胶等。合成增稠剂最为常用的有羧甲基纤维素钠:@:、丙二醇酸藻蛋白酸酯、纤维素乙醇酸和聚丙烯酸钠、淀粉乙醇酸钠、淀粉磷酸钠、甲基纤维素和聚丙烯酸钠等。

3.3.2食品保鲜剂  鼠李糖酯具有一定的抗菌、抗病毒和抗支原体的性能,蔗糖酯也对微生物,尤其是对形成孢子的革兰氏阳性菌抑制作用较大。

3.3.3食品分散剂、起泡剂等  表面活性剂在食品制作中除作乳化剂、增稠剂外,还可以起分散剂、润湿剂、起泡剂、消泡剂、结晶控制剂、杀菌以及延长食品保鲜期的作用等。例如全脂奶粉造粒时添加0.2-0.3%的大豆磷脂,可改进其亲水性和分散性,冲调时能迅速溶解而不结团。在制作糕点和冰淇淋时,添加甘油脂肪酸、蔗糖脂可起发泡作用,有利于大量气泡的产生,而在炼乳和豆制品制作中,添加甘油脂肪酸脂有消泡作用。

 3.3.4在色素、香味成分、生物活性成分以及发酵产品的提取分离中的应用

近年来,表面活性剂在食品中的天然成分如色素、香味成分、生物活性成分以及发酵产品的提取分离中的也有广泛的应用。

 

3.4表面活性剂在医药领域的应用 

表面活性剂具有润湿、乳化、增溶等作用,因而被广泛的用作药物制剂辅料,尤其是在近年来发展起来的药学微乳技术中有着越来越广泛的应用。在药物合成中,表面活性剂可用作相转移催化剂,能改变离子的溶剂化程度,进而增大离子的反应活性,使反应在非均相体系中进行,反应效率得到极大的提高,药物分析中尤其是药物荧光光谱分析法中表面活性剂常作为增溶增敏剂得到应用。在医药行业的手术前皮肤消毒、伤口或粘膜消毒、器械消毒和环境消毒等方面,由于表面活性剂可与细菌生物膜蛋白质强烈相互作用,使之变性或失去功能,而作为杀菌剂和消毒剂被广泛使用。

 4.表面活性剂的发展趋势 

表面活性剂的发展方向将表现在以下方面:①回归天然;②代替有害化学品;③室温下洗涤使用;④不用助剂可在硬水中使用;⑤能有效处理废液废水、粉尘等的环保型表面活性剂;⑥能有效提高矿物、燃料、生产利用率的表面活性剂;⑦多功能表面活性剂;⑧以生物工程为基础,利用工业或城市废弃物制备的表面活性剂;⑨用复配技术产生协合效应的高效表面活性剂。


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