表面活性劑在科學(xué)和工業(yè)中的應(yīng)用不計其數(shù)，涵蓋了從初級過程如礦業(yè)和石油工業(yè)中原材料的回收和凈化，到提高涂料、化妝品、藥品和食品等制成品質(zhì)量，最后幫助實現(xiàn)基于更精細(xì)控制界面相互作用的新技術(shù)和舊技術(shù)的新用途。
圖1 重要和高影響力的表面活性劑的應(yīng)用[1]
麥克林提供各類表面活性劑試劑及其衍生產(chǎn)品，具有純度等級高、生產(chǎn)工藝先進、接受研發(fā)定制等特點，能被廣泛適用于各類科研項目、研究實驗中，歡迎選購。
本文通過以下幾點介紹麥克林表面活性劑的產(chǎn)品特性及相關(guān)應(yīng)用：
1.表面活性劑的結(jié)構(gòu)
2.表面活性劑的類型
3.表面活性劑的功能與應(yīng)用
4.麥克林表面活性劑產(chǎn)品介紹
表面活性劑的結(jié)構(gòu)
表面活性劑分子通常由性質(zhì)完全不同的兩部分組成：非極性的親油基團(疏水基)和極性的親水基團(疏油基)。例如:十二烷基硫酸鈉(C12H25SO4Na)，其中C12H25-為親油基(疏水基)， -SO4Na為親水基(疏油基)，如圖2(a) 所示[2]。
圖2 (a)十二烷基硫酸鈉結(jié)構(gòu); (b)表面活性劑親油基和親水基不同排列的結(jié)構(gòu)示意圖[2]
表面活性劑在溶液中能夠自發(fā)形成微小的膠束，這些膠束是由一群表面活性劑分子聚集而成的球形結(jié)構(gòu)。膠束的形成降低了體系的自由能，是表面活性劑發(fā)揮作用的重要機理之一。
圖3 濃度變化下，表面活性劑分子在水溶液中的吸附狀態(tài)[3]
圖4 不同類型的表面活性劑的吸附過程[3]
表面活性劑的類型
表面活性劑的種類很多，可以從不同角度進行分類，按照離子類型分類，可分為離子型與非離子型兩大類，這是大家所公認(rèn)且最常用的分類方法。
表面活性劑溶于水時，凡能離解成離子的叫離子型表面活性劑，凡不能離解成離子的叫非離子型表面活性劑。按表面活性劑溶于水時親水基的電性特征，可分為如下四大類，每大類按親水基結(jié)構(gòu)不同又分為若干小類。
陰離子型表面活性劑
表面活性劑的親水基為陰離子，其中陰離子型表面活性劑根據(jù)親水基的不同又可分為羧酸鹽型、磺酸鹽型、硫酸酯鹽型和磷酸酯鹽型等類型。
圖5 陰離子表面活性劑-十二烷基苯磺酸鈉
陽離子型表面活性劑
表面活性劑的親水基為陽離子，其中陽離子型表面活性劑根據(jù)親水基的不同又可分為胺鹽、季銨鹽、雜環(huán)類、間接連接型、鹽型以及聚合型等類型。
圖6 陽離子表面活性劑-溴代十六烷基吡啶
兩性離子表面活性劑
表面活性劑的親水基既含有陰離子又含有陽離子，即溶于水時同時帶正電和負(fù)電。其中兩性表面活性劑根據(jù)親水基的不同又可分為甜菜堿型、氨基酸型及咪唑啉型等類型。
圖7 兩性離子表面活性劑-十二烷基二甲基甜菜堿
非離子型表面活性劑
表面活性劑的親水基為一些極性基團，如羥基或聚氧乙烯醚，即溶于水時不帶電。
非離子型表面活性劑主要包括聚氧乙烯型、多元醇型、烷醇酰胺型、聚醚型及烷基糖苷等類型。
圖8 非離子型表面活性劑-二乙醇胺月桂酸
表面活性劑的功能與類型
1.潤濕和滲透性
表面活性劑通過降低液體的表面張力，增強其潤濕和滲透性能。這在紡織、農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。例如，在農(nóng)業(yè)中，表面活性劑可以幫助農(nóng)藥更均勻地覆蓋在植物表面，提高其有效性。
2.起泡和消泡性
表面活性劑可以通過穩(wěn)定氣泡膜形成泡沫，或通過破壞氣泡膜抑制泡沫的產(chǎn)生。起泡性和消泡性在食品加工、化妝品和石油開采中都有廣泛應(yīng)用。例如，在食品工業(yè)中，起泡表面活性劑用于制作發(fā)泡食品，而消泡表面活性劑則用于防止不必要的泡沫產(chǎn)生。
3.乳化和破乳
表面活性劑可以使兩種互不相溶的液體（如油和水）形成穩(wěn)定的乳液，并在需要時通過添加破乳劑使乳液分離。乳化和破乳技術(shù)在食品、醫(yī)藥和化工領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。例如，在食品工業(yè)中，乳化劑用于制作乳狀食品，如奶油和沙拉醬，而在石油工業(yè)中，破乳劑用于處理原油中的乳化水。
4.分散
表面活性劑能夠穩(wěn)定懸浮液中的固體顆粒，防止其聚集沉降，從而提高懸浮液的穩(wěn)定性。這在涂料、油墨和農(nóng)藥中有重要應(yīng)用。例如，在涂料工業(yè)中，分散劑用于防止顏料顆粒的沉降，保證涂料的均勻性和穩(wěn)定性。
5.增溶
表面活性劑可以增加難溶物質(zhì)在溶劑中的溶解度，這種現(xiàn)象稱為增溶。增溶技術(shù)在制藥和化妝品中用于提高活性成分的溶解度和生物利用度。例如，在藥物制劑中，增溶劑可以提高藥物的溶解度，從而提高其吸收效率。
6.洗滌
表面活性劑通過潤濕、乳化和增溶作用，有效去除污垢和油脂，使其成為洗滌劑的主要成分。洗滌劑在家庭清潔、工業(yè)清洗和個人護理中都有廣泛應(yīng)用。例如，在家庭清潔中，洗滌劑用于清洗餐具、衣物和表面；在工業(yè)清洗中，洗滌劑用于清除機械零件上的油污。
麥克林表面活性劑產(chǎn)品介紹
麥克林表面活性劑試劑產(chǎn)品優(yōu)勢：
1.結(jié)構(gòu)新穎、品種繁多
2.純度等級高
3.生產(chǎn)工藝先進
4.接受研發(fā)定制
陰離子表面活性劑
陽離子表面活性劑
聚二烯二甲基氯化銨溶液
Mw 200,000-350,000 ,20 wt. % 水溶液,250-500 cP(25 °C)
聚二烯二甲基氯化銨溶液
Mw 100,000-200,000 ,20 wt. % 水溶液,400-1000 cP(25 °C)
兩性離子表面活性劑
N,N-二甲基-N-(3-磺丙基)-1-十八烷銨內(nèi)鹽
>97.0%(N)
3-[(3-膽固醇氨丙基)二甲基氨基]-1-丙磺酸
98%
非離子表面活性劑
天然和生物降解表面活性劑
卵磷脂
from soybean,>98%,powder
木質(zhì)素磺酸鈉
average Mw ~52,000, average Mn ~7,000
氟表面活性劑
特種表面活性劑
1,3,5-三甲基-1,3,5-三(3,3,3-三氟丙基)環(huán)三硅氧烷
≥97%
聚氧乙烯壬基酚磷酸酯
型號:TXP-10, 99%
聚氧乙烯壬基酚磷酸酯
型號:APE-4P, ≥95%
聚氧乙烯壬基酚磷酸酯
型號:APE-10P, 99%
木質(zhì)素磺酸鈉
Mw 5,000-10,000
【麥克林表面活性劑專題頁】
參考文獻
[1] Myers D. Surfactant science and technology[M]. John Wiley & Sons, 2020.
[2] 徐寶財、張桂菊、趙莉. 表面活性劑化學(xué)與工藝學(xué)[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社, 2017.
[3] Wang, Xiaonan, Yuan, Shujie, Jiang, Bingyou, Wetting Process and Adsorption Mechanism of Surfactant Solutions on Coal Dust Surface, Journal of Chemistry, 2019, 9085310, 9 pages, 2019. https://doi.org/10.1155/2019/9085310
[4] 王世榮, 李祥高, 郭俊杰. 表面活性劑化學(xué)[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社, 2022.