阴离子表面活性剂(最终)

阴离子表面活性剂的分类

周升辉

湖南工学院材料与化学工程系化学工程与工艺0901班

摘要：阴离子表面活性剂在低温下较难溶解，随温度升高溶解度加大，溶解度达到极限时会析出表面活性剂的水合物。但是，水溶液加热至一定温度时，表面活性剂分子发生缔合，溶解度会急剧增大。

阴离子表面活性剂亲水基团的种类有局限，而疏水基团可以由多种结构构成，故种类很多。阴离子表面活性剂一般具有良好的渗透、润湿、乳化、分散、增溶、起泡、抗静电和润滑等性能，用作洗涤剂有良好的去污能力。

关键词：阴离子表面活性剂表面活性性质

1.磷酸酯盐

磷酸酯盐表面活性剂具有良好的乳化、分散、抗静电、洗涤和防锈性能，对酸、碱的稳定性好，易被生物降解，又由于它易溶于有机溶剂，故用途极为广泛。

1.1磷酸酯盐阴离子表面活性剂可分为脂肪醇磷酸酯盐和脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯盐两类阴离子表面活性剂。

1.1.1脂肪醇磷酸酯盐

1.1.1.1化学通式

脂肪醇磷酸酯盐有单酯盐和双酯盐两种，它们的化学通式分别为：

式中，R为烷基；M为一价正离子。

1.1.1.2性质

1.1.1.

2.1溶解性

脂肪醇磷酸酯盐的溶解性与疏水基的性质、脂肪醇链的长短、酯化程度及中和试剂密切相关。单脂肪醇磷酸酯盐的溶解性大于双脂肪醇磷酸酯盐的溶解性。单酯盐中，短链脂肪醇磷酸酯盐的溶解性大于长链脂肪醇磷酸酯盐的溶解性。不同的盐中，三乙醇胺盐的溶解性最大，其次是钾盐，钠盐最差。

1.1.1.

2.2表面张力

脂肪醇磷酸酯盐的表面张力与疏水基的构型、酯化度有关。单脂肪醇磷酸酯盐的表面张力较双脂肪醇磷酸酯盐高得多。正构碳链磷酸酯盐的表面张力高于异构碳链的磷酸酯盐。碳链增大，表面张力下降。

1.1.1.

2.3起泡性能

脂肪醇磷酸酯盐的起泡性能与脂肪醇链的长短有关，短链烷醇(如C7～C9烷醇)磷酸酯盐的起泡能力高于长链的C10～C18烷醇磷酸酯盐，但后者的泡沫稳定性较好。脂肪醇磷酸酯的一钠盐的起泡能力高于二钠盐，其原因是由于一钠盐的表面张力低，而二钠盐的表面张力高导致的。

1.1.1.

2.4洗涤性能

脂肪醇磷酸酯盐的洗涤性能与脂肪醇的碳链长短，正、异构情况，以及酯化度有关。碳链为C10时，脂肪醇磷酸酯盐的洗涤性能最好。碳数相同时，支链多的脂肪醇磷酸酯盐的洗

涤性能高于支链少的脂肪醇磷酸酯盐，正构的脂肪醇磷酸酯盐的洗涤性能最差。

1.1.1.

2.5抗电性能

在抗静电性能方面，短碳链脂肪醇磷酸酯盐的抗静电效果较好，单脂肪醇磷酸酯盐的抗静电性能优于双脂肪醇磷酸酯盐。

1.1.1.3应用

脂肪醇磷酸酯盐广泛应用于工农业生产中。在纺织工业中，用于配制合成纤维油剂，用作染色助剂、乳化剂、抗静电剂。在金属加工中，用于配制金属切削油、拔丝油、压延油剂，可配成油溶性的和水溶性的乳液。在化妆品工业中，用于生产护肤品，用作喷发器喷嘴堵塞防止剂在洗涤工业中，用于制造各种洗涤剂，特别由于它易溶于有机溶剂，故可与溶剂配合，用作干洗洗涤剂。在农药工业中，用作农药乳化剂、肥料乳化剂。在造纸工业中，可用作废纸脱墨剂、涂料纸的涂层液的分散稳定剂。在化学工业中，用作乳液聚合用乳化剂。

1.1.2脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯盐

1.1.

2.1结构通式

脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯盐有单酯盐和双酯盐，其结构式如下：

, ,

1.1.

2.2性质

脂肪醇(或烷基酚)聚氧乙烯醚磷酸酯盐能溶于高浓度电解质溶液，耐强碱，抗静电性能也较脂肪醇磷酸酯盐好，但其平滑性能却较差。

其他性质与脂肪醇磷酸酯盐相似。

2.硫酸酯盐

分子中阴离子官能团为硫酸根的表面活性剂为硫酸酯盐型阴离子表面活性剂。硫酸酯盐表面活性剂可分为烷基硫酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、甘油脂肪酸酯硫酸盐、硫酸化蓖麻酸钠、环烷硫酸钠、脂肪酰氨烷基硫酸钠等。

硫酸酯盐是阴离子表面活性剂中应用很广的一大类，具有良好的表面活性。

2.1烷基硫酸盐

2.1.1结构通式

烷基硫酸盐的化学通式为ROS03M，式中M可以是Na、K、NH4、NH(CH2CH2OH)3，R中的碳原子数为8～18。

2.1.2性质

这类表面活性剂具有良好的起泡能力和洗涤性能，在硬水中稳定，其水溶液呈中性或微碱性，故主要用于洗涤剂中。

脂肪醇硫酸酯的成盐离子也影响烷基硫酸盐的性质，二价金属盐的溶解度按如下次序递降：Mn2+>Cu2+>Co2+>Mg2+>Pb2+>Sr2-。二价金属盐的溶解度较一价金属盐溶解度高。此外还发现，二价盐和一价盐混用，有调节洗涤、乳化性能的作用。

2.2脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐

2.2.1结构通式

通式为，式中碳链的链长为C12～C18，M可为Na、K、NH4、Ca1/2：等，行为环氧乙烷的物质的量，通常为2～4。

2.2.2性质

脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐中的代表性产品为月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠。该产品易溶于水，具有优良的起泡、乳化性能和洗涤能力，对皮肤刺激性小。

2.3甘油脂肪酸酯硫酸盐

将甘油单酸酯硫酸化后，以氢氧化钠中和，即得甘油单酸酯二硫酸钠。常用的原料为甘油单月桂酸酯、甘油单硬脂酸酯等，硫酸化剂为气态三氧化硫，中和剂为氢氧化钠。反应如下：

式中，R为C ll H23～C l7H35。

甘油单月桂酸酯二硫酸钠可用于配制清垢液体洗涤剂。

2.4硫酸化脂肪酸盐

硫酸化脂肪酸盐是由不饱和脂肪酸经硫酸化后，再以碱中和而得，其结构式如下：

该分子中有两个亲水基，故其洗涤性能较脂肪酸钠差，但润湿性能和渗透性能则较高。

2.5环烷硫酸钠

环烷硫酸钠的结构式如下：

环烷硫酸钠易溶于水，具有良好的乳化、起泡性能，可用作乳化剂、起泡剂和洗涤剂。

2.6月桂酰氨乙基硫酸钠

月桂酰氨乙基硫酸钠易溶于水，具有良好的起泡、乳化、分散和洗涤性能。

月桂酰氨乙基硫酸钠用作乳化剂、发泡剂、洗涤剂，用于配制各种洗涤剂、香波等。

2.7硫酸化蓖麻酸钠

硫酸化蓖麻酸钠为黏稠状透明液体，易溶于水，耐酸和耐硬水性能比肥皂好，具有良好的乳化、润湿和渗透性能。

2.8硫酸化蓖麻酸丁酯钠

硫酸化蓖麻酸丁酯钠易溶于水，由于分子中的羧酸基团被酯化，其耐硬水、耐酸的性能较硫酸化蓖麻酸钠好，具有良好的乳化、渗透和抗静电性能。

3.磺酸盐

磺酸盐的化学通式为R—S03Na，碳链中的碳数在8～20之间。这类表面活性剂易溶于水，有良好的发泡作用，主要用于生产洗涤剂。磺酸盐在酸性溶液中不发生水解，可以放心使用。

3.1 烷基苯磺酸钠

烷基苯磺酸钠具有良好的乳化、起泡和洗涤性能，在硬水中不与钙、镁离子形成沉淀，耐酸、碱，耐氧化，抗吸湿性强。烷基苯磺酸钠有直链烷基苯磺酸钠和支链烷基苯磺酸钠之分。

3.2 烷基萘磺酸盐

烷基萘磺酸盐的代表性产品为二异丙基萘磺酸钠和二丁基萘磺酸钠。前者的国外商品名称为Neka1 A；后者的国外商品名称为Neka1 BX(国内称为拉开粉BX)。烷基萘磺酸盐易溶于水，对强酸、强碱稳定，具有良好的润湿、渗透性能，也有乳化、分散和增溶性能；发泡性能差，且泡沫不稳定。

3.3 烷基磺酸钠

烷基磺酸钠(烷烃磺酸钠)与直链烷基苯磺酸钠相似，但对硬水更为稳定，生物降解性更好，在碱性、中性和弱酸性介质中较为稳定，具有良好的润湿、乳化、分散和洗涤性能。其生产方法有磺氯化法和磺氧化法。

3.4 α-烯烃磺酸钠

α-烯烃磺酸钠在较宽的pH值范围内处于稳定状态，生物降解性好，对皮肤刺激性小，具有优良的洗涤性能，在硬水中洗涤能力不降低，起泡性能好，泡沫细腻。

α-烯烃磺酸钠广泛用于生产液体洗涤剂、洗发香波、泡沫浴剂，用于配制粉状洗涤剂，易吸水结块。其不足是烯烃磺酸钠可自动氧化，尚需改进。

3.5 α-磺基脂肪酸酯

α-磺基脂肪酸酯具有良好的表面活性。短链醇的酯磺酸钠具有良好的洗涤性能；长链醇的酯磺酸钠具有良好的润湿性能，洗涤性能则下降；如果磺酸盐基位于烃链的端位，则具有良好的钙皂分散性能。

3.6 内磺基脂肪酸酯

与α-磺基脂肪酸酯相比，其表面活性相似，而有更好的起泡性、更大的水溶性及更好的耐硬水性，但洗涤性能和耐水解性能较差。

3.7 烷基磺基琥珀酸钠

烷基磺基琥珀酸钠，按琥珀酸两个羧基上酯化程度的不同可分为二烷基磺基琥珀酸钠和单烷基磺基琥珀酸钠。

3.7.1二烷基磺基琥珀酸钠的代表物为二辛基磺基琥珀酸钠。

二辛基磺基琥珀酸钠为白色蜡状固体，可溶于水，易溶于水和醇的混合液及水和其他有机溶剂的混合液，溶于四氯化碳、石油醚、二甲苯、丙酮及植物油等；在酸性及中性溶液中稳定，在碱性溶液中分解；洗涤和起泡性能好，无毒性，对皮肤刺激性小，有良好的润湿、

渗透性能，多用于生产香波、泡沫浴剂和牙膏等。

3.7.2单烷基磺基琥珀酸钠

单烷基磺基琥珀酸钠亦称烷基磺基琥珀酸单酯二钠，具有良好的洗涤、起泡性能和钙皂分散能力。

3.8 酰基氧烷磺酸钠

酰基氧烷磺酸钠亦称脂肪酸羟乙基磺酸钠，酰基氧烷磺酸钠耐硬水，具有良好的发泡、润湿性能，对皮肤刺激性小，可用于生产化妆品和清洁剂(香皂和香波)。

3.9 酰甲胺烷烃磺酸钠

酰甲胺烷烃磺酸钠中最具代表性的产品为N，N-油酰基甲基牛磺酸钠(N-油酰基N-甲基牛磺酸钠)，易溶于水，且在酸性、碱性、硬水、金属盐及氧化剂等溶液中均比较稳定，具有优良的乳化、分散、渗透、起泡和洗涤性能，并且对皮肤温和。皮肤、头发用其洗涤后滑爽、滋润；毛织品、化纤织物用其洗涤后柔软有光泽，手感好。

4.高级脂肪酸盐

高级脂肪酸盐是使用最多的阴离子表面活性剂，包括肥皂、多羧酸皂、松香皂、N-酰基氨基羧酸盐和脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐等。

4.1 肥皂

肥皂的化学式为RCOOM，式中R为烃基，其碳数在8～22之间，M为Na、K、NH4，一般为Na。肥皂是以天然动、植物油脂与碱的水溶液加热起皂化反应制得的，其反应为：

4.2 多羧酸皂

除简单的脂肪酸皂外，在某些特殊应用中还使用以多羧酸制成的肥皂，如：

这类二羧酸皂具有良好的润湿性能，主要用于配制润湿剂、润滑剂、防锈剂。

4.3 松香皂

松香皂由松香酸用碱中和制得，其结构式为：

松香皂易溶于水，无洗涤作用，但具有良好的乳化、发泡和润湿能力，多用于洗涤用肥皂生产中，可提高洗涤效果。

4.4 N-酰基氨基酸盐

与脂肪酸盐比较，N-酰基氨基酸盐是由在烷基和羧基之间插入了—CONHCHR’ -(R ’为氨基酸的侧链)基构成的，其性质随氨基酸的侧链不同而发生变化。当插入氨基时，羧酸的酸性增大，于是其脂肪酸钠水溶液由弱碱性变为中性。其碱土金属盐的溶解度增高，在硬水中有良好的发泡性能，与蛋白质有良好的亲和性。当用作洗涤剂时，皮肤有滑润感。胺键具有形成分子间强氢键的性质，在水溶液中分子问发生缔合时，会显著影响聚集状态。N-酰基氨基酸盐具有生理活性。

4.5 脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐

脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐的化学式为,它是由脂肪醇聚氧乙烯醚经阴离子化而制得。式中，R可以是月桂基、肉豆蔻基、棕榈基、油烯基或硬脂基，其水溶性随聚氧乙烯链增加而增大。

4.6 环烷酸钠

环烷酸钠的结构式如下：

式中，n可以为0。

环烷酸钠为白色糊状物，溶于水，具有良好的乳化、发泡性能，并有消毒作用，可用作乳化剂和洗涤剂。由环烷基石油的重油和轻油馏分等用氢氧化钠溶液处理而制得。

5.其他阴离子表面活性剂

5.1 脂肪酰氨腈

脂肪酰氨腈的碱金属盐亦称酰胺皂，为弱酸盐，它很像肥皂，而其水溶性则更好，对硬水的敏感性较低。脂肪酰氨腈具有良好的洗涤、润湿、乳化、渗透等性能，可望得到实际应用。

5.2 烷基磺酰氨基乙酸钠

烷基磺酰氨基乙酸钠的代表性产品为十二烷基磺酰氨基乙酸钠，其结构式如下：

参考文献

1 王载紘，张余善，阴离子表面活性剂，北京：中国轻工业出版社，1983

2 赵德丰，程侣柏，姚蒙正等编著，精细化学品合成化学与应用，北京：化学工业出版社，2002

3 刘程，米裕民，表面活性剂性质理论与应用，北京：北京工业大学出版社，2003