表面活性劑在洗滌劑中的應(yīng)用分析研究進(jìn)展

1、表面活性劑在洗滌劑中的應(yīng)用研究進(jìn)展華安慶華僑大學(xué)材料學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系 0814131013）摘要表面活性劑是具有表面活性的物質(zhì)，能改變物質(zhì)的表面張力。表面活性劑的分子都是由親水基和疏水基構(gòu)成，大部分能溶于水，產(chǎn)生潤(rùn)濕、乳化、滲透、發(fā)泡、去污等作用。家用合成洗滌劑所用的表面活性劑主要要有去污能力，同時(shí)還考慮乳化、發(fā)泡等各項(xiàng)性能的綜合效應(yīng)。在目前的洗滌劑中仍大量使用陰離子表面活性劑，非離子表面活性劑的用量正在日益增加，陽(yáng)離子表面活性劑則被大量用于洗滌后處理，兩性離子表面活性劑使用量較少。隨著洗滌劑越來(lái)越專(zhuān)用化，表面活性劑的品種數(shù)量也在飛速發(fā)展。闡述了洗滌劑的主要成分一一表面活性劑的用途與發(fā)展情況，介

2、紹了幾種新型綠色表面活性劑的特點(diǎn)及應(yīng)用，最后討論了其發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用前景?！娟P(guān)鍵詞表面活性劑：綠色表面活性劑；性能；洗滌劑：應(yīng)用表面活性劑在工業(yè)生產(chǎn)和人類(lèi)日常生活中的應(yīng)用越來(lái)越廣，并占有特殊而重要的地位，被稱(chēng)作為“工業(yè)味精，在洗滌劑中加人一定量的表面活性劑溶劑可以增強(qiáng)洗滌劑的溶解性和洗滌性，但由于這些溶劑具有一定的毒性，會(huì)對(duì)皮膚產(chǎn)生明顯的刺激作用。大量使用表面活性劑還會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生潛在的危害。近年來(lái)，為了解決日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，綠色化學(xué)從化學(xué)學(xué)科中脫穎而出，成為當(dāng)前化學(xué)學(xué)科研究的熱點(diǎn)和前沿。表面活性劑的綠色化學(xué)是綠色化學(xué)的重要內(nèi)容之一，綠色表面活性劑是近幾年洗滌劑工業(yè)中的又一個(gè)新亮點(diǎn)。烷基

3、多昔以其低刺激性、高泡沫性、良好的配伍性和環(huán)境友好性，在洗滌用品中有著美好的應(yīng)用前景；新一代表面活性劑 Gemini 的出現(xiàn)，以其優(yōu)良的鈣皂分散性、低 cmG 水溶助長(zhǎng)性及生物安全性，倍受人們青睞；多功能表面活性劑，兼具表面活性劑和螯合功能物質(zhì) ED3A 單烷基二苯醴磺酸鹽（MADS 和雙烷基苯醴磺酸鹽（DADS 具有優(yōu)良的去污力，等顯現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。1 表面活性劑的研究進(jìn)展1.1 應(yīng)用與發(fā)展簡(jiǎn)況傳統(tǒng)產(chǎn)品由于其成本/效能的優(yōu)勢(shì)仍然起主導(dǎo)作用，今后的發(fā)展趨勢(shì)是繼續(xù)開(kāi)發(fā)傳統(tǒng)產(chǎn)品的優(yōu)越性，同時(shí)特效表面活性劑的發(fā)展以及表面活性劑的綠色化將受到重視。根據(jù)“中國(guó)化工信息網(wǎng)”報(bào)道，未來(lái)最值得關(guān)注的重點(diǎn)表

4、面活性劑產(chǎn)品有：烷基多甘與葡糖酰胺；醇（酰胺醴羥基酸鹽。目前陰離子表面活性劑仍是應(yīng)用得最廣泛的表面活性劑，預(yù)計(jì)在未來(lái)的表面活性劑消費(fèi)中， ASAEMESAPG 口 AGA 勺增長(zhǎng)率最高。 洗滌用表面活性劑主要有直鏈烷基苯磺酸（LAS、脂肪醇硫酸鹽（AS 或 FAS脂肪醇聚氧乙烯醴（AE、壬基酚聚氧乙烯醴（NPE仲烷基磺酸鹽（SASKa 一烯基磺酸鹽（AoS、甲酯磺酸鹽（MES 和烷基多糖甘（APG第。隨著“綠色化學(xué)”的呼聲越來(lái)越高，將油基從來(lái)自石油產(chǎn)品改為來(lái)自天然油脂已成為研究的一大趨勢(shì)。近年來(lái)，以天然油脂為主要原料的表面活性劑的產(chǎn)量出現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。1.2 綠色表面活性劑的分類(lèi)和性能綠色表面活性

5、劑是指由天然或再生資源加工的，對(duì)人體刺激性小和易于生物降解的表面活性劑。綠色表面活性劑按其在水中是否離解，可分為非離子型綠色表面活性劑和離子型綠色表面活性劑。離子型綠色表面活性劑根據(jù)溶解后的活性成分又可分為陽(yáng)離子型、陰離子型和兩性離子型。1.3 幾種新開(kāi)發(fā)的綠色表面活性劑1.3.1 烷基糖昔（APGAP0 一種由葡萄糖的半縮醛羥基與脂肪醇羥基在酸催化作用下脫去一分子水得到的一種甘化合物。由于糖分子有多個(gè)羥基，所得產(chǎn)品是由單昔、二昔和三昔等組成的混合物，通式為 RO（Gn 式中，R 為長(zhǎng)鏈烷基，G 為糖單元，n 為每個(gè)烷基結(jié)合的平均糖單元數(shù)，平均聚合度為以 DPg 示，通常在 1.22.00AP

6、G 勺特性如下：原料主要來(lái)自天然可再生的植物性資源，如淀粉、脂肪、醇等無(wú)毒、安全、完全生物降解，與人體相容性好；與一般非離子表面活性劑不同，不含乙氧基；發(fā)泡、潤(rùn)濕等表面活性與陰離子表面活性劑相似。APG 勺衍生物中最重要的仍然是陰離子表面活性劑，它們既改進(jìn)了原有產(chǎn)品的性能，又產(chǎn)生了具有多功能的新產(chǎn)品，價(jià)格也進(jìn)一步地降低了。例如，常用的磺基琥珀酸單醇醴二鈉鹽泡沫雖豐富，但穩(wěn)定性差。若用 AP 默替醇醴所得的磺基琥珀單 AP旨二鈉既有好的水溶性,又有良好的發(fā)泡力及泡沫穩(wěn)定性。1.3.2 0MSSOMS 是油酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸酯鹽的英文縮寫(xiě)。一般以油脂（天然為起始原料，經(jīng)過(guò)酰胺化、酯化、磺化等反

7、應(yīng)獲得。化、酯化、磺化等反應(yīng)獲得?；腔晁狨ヮ?lèi)表面活性劑不僅本身刺激性低，與其他表面活性劑復(fù)配還能降低別的表面活性劑的刺激性。由于 OMSS 毒、無(wú)刺激性、易降解并具有較好的表面活性7,以 OMSS 制的洗滌劑不僅具有較好的清洗功能，而且不損傷皮膚、不影響健康、不損害環(huán)境，特別適宜配制與皮膚接觸的洗滌劑。1.3.3 聚乙烯叱咯烷酮（PVP作為一種新型高分子表面活性劑，PV 哄有優(yōu)良的溶解性、生物相容性、低毒性、成膜性及高分子表面活性、膠體保護(hù)能力和與許多化合物的復(fù)合能力。PVFffl 在皂類(lèi)中中可提高塊皂的黏結(jié)強(qiáng)度， 在衛(wèi)生皂中 PV 而與殺菌劑形成配合物， 從而降底對(duì)皮膚刺激性。在用于液體

8、洗滌劑時(shí)，能防止用色并能抗再沉積.防止合成洗滌劑對(duì)皮膚的刺激性。在加酶洗衣劑中使用的 PVP 既作為助劑又作為黏結(jié)劑和穩(wěn)定劑，可防止潮濕和過(guò)碳酸鈉對(duì)酶的破壞。2、洗滌劑用表面活性劑發(fā)展史烷基硫酸鹽作為成功最早的一種表面活性劑于2刖紀(jì)35代被寶潔公司開(kāi)始用在各種家用洗滌劑和洗發(fā)香波中，但如今，這類(lèi)表面活性劑只限于作為潤(rùn)濕劑用在紡織工業(yè)中。20B：紀(jì) 4O代，出現(xiàn)了最早的合成表面活性劑一一支鏈烷基苯磺酸鹽，它是第一個(gè)在洗滌劑中被廣泛使用的表面活性劑，但是人們?cè)诋?dāng)時(shí)并沒(méi)有認(rèn)識(shí)到它對(duì)未來(lái)環(huán)境的影響。50代到 60代初，表面活性劑進(jìn)一步發(fā)展，新型表面活性劑繼續(xù)商品化，烷基酚聚氧乙烯醴、酰胺、季錢(qián)化合物、

9、氧化胺都成為洗滌類(lèi)產(chǎn)品的主要成分。20ffi 紀(jì) 6Cff 代，常用表面活性劑又發(fā)生了一個(gè)巨大的變化，即直鏈烷基苯及其磺酸鹽的引入。與支鏈烷基苯磺酸鹽相比，直鏈烷基苯磺酸鹽具有更好的生物降解性。同一時(shí)期，脂肪醇聚氧乙烯醴也開(kāi)始商業(yè)化，其優(yōu)良的耐硬水性促使著人們又開(kāi)發(fā)了它的硫酸化衍生物一一醇醴硫酸酯。20ffi 紀(jì) 70代，80代，成功的產(chǎn)品是特種表面活性劑的出現(xiàn)，如聚胺和甜菜堿。80代后期和 90代， 烷基多甘和甲酯磺酸鹽的商品化增加了從“可再生”原料中獲取表面活性劑的選擇。進(jìn)入 21 世紀(jì)，隨著人們環(huán)保意識(shí)的日益加強(qiáng)，綠色表面活性劑成為洗滌業(yè)表面活性劑的主流，烷基多音、雙子表面活性劑、ADP

10、0DS 及具有螯合性能的表面活性劑JED3 抹口 5 ?；?ED3A 丙烯酸/丙烯酰胺共聚物的陽(yáng)離子型衍生物等成為洗滌劑工業(yè)中最有應(yīng)用前景的表面活性劑。2 洗滌劑用表面活性劑發(fā)展趨勢(shì)從洗滌劑對(duì)表面活性劑的要求來(lái)看， 表面活性劑的研究和生產(chǎn)正在向綠色化和功能性方向發(fā)展，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1 開(kāi)發(fā)由天然可再生資源制造，對(duì)人體刺激小，易生物降解的表面活性劑A 烷基多音（APG 弄口葡糖酰胺（APA 先以葡萄糖和天然脂肪醇/脂肪酸為基本原料合成的新型非離子表面活性劑，它們不僅表面活性高，起泡、穩(wěn)泡性好，去污力也優(yōu)良，尤其是它與其它表面活性劑復(fù)配能夠產(chǎn)生協(xié)同增效作用。它們不但本身刺激性小，而且還可

11、以降低其它表面活性劑的刺激性，是當(dāng)今最引人注目的新型綠色表面活性劑。B 醇醴竣酸鹽（AEC 濟(jì)口酰胺醴竣酸鹽（AAECA 分子結(jié)才來(lái)看，AEC 目當(dāng)于在肥皂分子中烷基和竣基之間嵌入一段氧乙烯基，這兩種產(chǎn)品 Krafft 點(diǎn)很低，抗 Ca、Mg的能力強(qiáng)，日益受到人們的關(guān)注。開(kāi)發(fā)功能性表面活性劑A眾所周知，EDTAI 一種優(yōu)良的鈣鎂離子絡(luò)合劑，但在絡(luò)合時(shí)只有三個(gè)竣基和兩個(gè)迎起作用，而另一個(gè)竣基并不起作用，若用長(zhǎng)鏈?zhǔn)杷〈丝⒒?，就改性為既有表面活性又有?qiáng)的鈣鎂離子絡(luò)合能力的 ED3A 這種產(chǎn)品既可用于油田三次采油中作用作驅(qū)油劑，又可以作為無(wú)磷洗滌劑中的活性物。B 十六烷基二苯基醴單磺酸鹽（CMA

12、DS 具有“反常”特點(diǎn)，其表面活性隨洗滌溫度升高而降低。，隨鈣，鎂離子的濃度增大提高。洗滌工業(yè)中新型表面活性劑：雙子表面活性劑雙子表面活性劑的研究工作是從 1991 年開(kāi)始的，當(dāng)時(shí)，Menge 哈成了以剛性基團(tuán)聯(lián)接離子頭基的雙烷姓鏈表面活性劑， 并給這類(lèi)型順序排列的兩親分子起了個(gè)名字： “Gimini。Gimini 在天文學(xué)上的意思以雙子星座，借用于此剛好形象地表達(dá)了這類(lèi)表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。從分子結(jié)構(gòu)看，它們又相似于兩個(gè)表面活性劑分子的聚結(jié)，因此有時(shí)雙稱(chēng)為二聚表面活性劑（dimericsurfactants。這類(lèi)表面活性劑分子中有兩個(gè)疏水基團(tuán)、兩個(gè)親水基團(tuán)、一個(gè)連接基，其結(jié)構(gòu)新穎獨(dú)特，與傳統(tǒng)

13、的只有一個(gè)親水基和親油基的表面活性劑相比，它具有更優(yōu)良的物化性能和應(yīng)用性能?；Y(jié)構(gòu)模型如下：連接基可以是親水性的，也可以是疏水性的，常見(jiàn)的聯(lián)接基團(tuán)有聚亞甲基、聚氧乙烯基、聚氧丙烯基，也有剛性的或雜原子的基團(tuán)。Gemini 的獨(dú)特結(jié)構(gòu)在 Gemini 表面活性劑中，含有兩個(gè)親油基和兩個(gè)親水基，聯(lián)接基團(tuán)通過(guò)化學(xué)鍵將兩親成分連接在一起的，使得兩個(gè)表面活性劑單體分子的連接相當(dāng)緊密，從而雙子表面活性劑的碳?xì)滏滈g更容易產(chǎn)生強(qiáng)的相互作用，即加強(qiáng)了碳?xì)滏滈g的疏水結(jié)合力，而且離子頭基間的排斥傾向受制于化學(xué)鍵力而被大大削弱， 因 Gemini 表面活性劑要比單鏈單頭基表面活性劑有更高的表面活性。對(duì)傳統(tǒng)表面活性劑也

14、可以增加親油基團(tuán)來(lái)提高其疏水性，提高表面活性，但增加油基的同時(shí)會(huì)引起溶解度的降低，限制了傳統(tǒng)表面活性劑的親油基的無(wú)限增長(zhǎng)。而雙子表面活性劑，由于有兩個(gè)親水基團(tuán)，允許雙子表面活性劑存在較多親油基存在的同時(shí)，仍然保持其水溶性，使其具有實(shí)際廣泛的應(yīng)用價(jià)值。Gemini 表面活性劑的優(yōu)良性質(zhì)實(shí)驗(yàn)表明，在保持每個(gè)親水基團(tuán)聯(lián)接的碳原子數(shù)相等條件下，與單烷姓鏈和單離子頭基組成的普通表面活性劑相比，離子型 Gemini 表面活性劑具有如下特征性質(zhì)：（1更易吸附在氣/液表面，從而更有效地降低水溶液表面張力；(2雙子表面活性劑 cmcfi 比傳統(tǒng)表面活性劑低 10100 倍；(3連接基為親水基的雙子表面活性劑具有

15、很低的 Kraft 點(diǎn)，可以用于冷水中；(4對(duì)水溶液表面張力的降低能力和降低效率而言，Gemini 和普通 SAM 其是和非離子 SAA 勺復(fù)配能產(chǎn)生更大的協(xié)同效應(yīng)；(5具有良好的鈣皂分散性、潤(rùn)濕性、起泡性和泡穩(wěn)定性、增溶能力、抗菌能力和洗滌力等(6與傳統(tǒng)表面活性劑相比，雙子表面活性劑在降低水的表面張力方面表現(xiàn)出更高的效率。3 綠色表面活性劑的發(fā)展方向親 油 基親 油 基連 接 基連 接 基親水基親水基綠色表面活性劑在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣。在它本身結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，引人功能性基團(tuán)，從而得到各種性能更獨(dú)特或更優(yōu)良的衍生物，使綠色表面活性劑的生命力增強(qiáng)。生產(chǎn)工藝方面對(duì)綠色表面活性劑進(jìn)行了改進(jìn)，即減少

16、中間過(guò)程，提高反應(yīng)的選擇性，同時(shí)還開(kāi)發(fā)新型、高效的催化劑，加強(qiáng)新技術(shù)在綠色表面活性劑生產(chǎn)中的應(yīng)用，提高工藝裝置的自動(dòng)化和智能化。綠色表面活性劑在研究和應(yīng)用的同時(shí)與材料科學(xué)、能源科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、生命科學(xué)及信息科學(xué)等學(xué)科出現(xiàn)了更多的交叉。這將促使它的應(yīng)用范圍延伸到新的應(yīng)用領(lǐng)域。綠色表面活性劑將在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和應(yīng)用開(kāi)發(fā)上呈現(xiàn)出新的優(yōu)勢(shì)。4 總結(jié)目前， 我國(guó)洗滌用品總產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò) 500 萬(wàn) t,并以年 4.3%的速度遞增。 在新世紀(jì)安全可靠、環(huán)境保護(hù)洗滌用品倍受關(guān)注的情況下，積極開(kāi)發(fā)性能更優(yōu)良，價(jià)格更合理，對(duì)環(huán)境更好的洗滌用品就顯得尤為重要。溫和型、復(fù)配型和功能性表面活性劑是表面活性劑的發(fā)展方向；研

17、制性能優(yōu)良的復(fù)合酶，發(fā)展加酶洗滌劑和多功能洗滌劑，尋找具有良好低溫漂白性能的產(chǎn)品，以提高洗滌劑效果和質(zhì)量是洗滌助劑追求的目標(biāo)。洗滌用品將繼續(xù)向有利環(huán)保、節(jié)水、高效、溫和、使用方便以及節(jié)能的方向發(fā)展。隨著洗滌劑工業(yè)的發(fā)展，不斷對(duì)表面活性劑提出更高的要求，在未來(lái)幾十年里，LAS 醇的衍生物還將占據(jù)其統(tǒng)治地位，因?yàn)樗鼈冇袃?yōu)良的價(jià)格/性能比以及它們的環(huán)境記錄，使得它們?nèi)匀辉谙礈旃I(yè)中走在前沿的行列。近幾年來(lái)，特種表面活性劑的出現(xiàn)以及它們所表現(xiàn)出的優(yōu)良性能，吸引著科研工作者們對(duì)它們投入更多的研究，新的技術(shù)、新型表面活性劑將會(huì)不斷出現(xiàn)，來(lái)滿(mǎn)足廣大消費(fèi)者的各種需求，新型表面活性劑的開(kāi)發(fā)與投入使用之間的周期將

18、會(huì)越來(lái)越短。綠色表面活性劑彌補(bǔ)了傳統(tǒng)表面活性劑生產(chǎn)和使用中出現(xiàn)的各種弊端。它在世界范圍內(nèi)已經(jīng)得到了廣泛的推廣和應(yīng)用，人們對(duì)綠色表面活性劑的研究具有更重要的現(xiàn)實(shí)意義。在研究和開(kāi)發(fā)綠色表面活性劑產(chǎn)品的同時(shí)，應(yīng)進(jìn)一步加大對(duì)綠色表面活性劑的研究力度，促使我國(guó)綠色表面活性劑事業(yè)實(shí)現(xiàn)飛速發(fā)展，進(jìn)而帶動(dòng)我國(guó)其他行業(yè)的快速發(fā)展。5.參考文獻(xiàn)11 馮書(shū)博我國(guó)合成洗滌劑發(fā)展趨勢(shì)探討J廣西輕工業(yè)，2008,24(5:26,2劉彩娟.表面活性劑的應(yīng)用與發(fā)展 EJ.河北化工，2007,30(4:2021.【3】銀軍，高慧，蔡輝平.我國(guó)陰離子表面活性劑的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)J.中國(guó)洗滌用品工業(yè)，2007,2:2629.Rybi

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