表面活性剂的结构与分类论文

表面活性剂在化妆品中的应用摘要：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，以及在化妆品中的作用。介绍了表面活性剂和化妆品的分类情况，化妆品的原料以及化妆品对表面活性剂的要求。详细介绍了化妆品中常用的几种表面活性剂。对化妆品中用的表面活性剂的发展趋势进行了阐述。关键词：表面活性剂；化妆品；功能；应用表面活性剂在化妆品中的主要功能包括乳化、分散、增溶、起泡、清洗、润滑和柔软等。表面活性剂在化妆品中具有广泛的用途，起着重要的作用。化妆品中所利用的表面活性剂的性能不仅仅是其单一的性能，而是利用其多种性能，因此，表面活性剂是化妆品生产中不可缺少的原料，广泛应用于化妆品中。化妆品是指以涂抹、喷、洒或者其他类似方法，施于人体（皮肤、毛发、指趾甲和口唇齿等），以达到清洁、保养、美化、修饰和改变外观，或者修正人体气味，保持良好状态为目的的产品。目前，化妆品的发展趋势是向疗效性、功能性和天然性方向发展。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。合成表面活性剂合成表面活性剂是指以石油、天然气为原料，通过化学方法合成制备的表面活性剂。表面活性剂在性质上的差异，除与烃基的大小和形状有关外，主要与亲水基团类型有关。一般以亲水基团的结构为依据来分类，按亲水基团是否带电可将表面活性剂分为离子型和非离子型两大类，其中离子型表面活性剂又分为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和两性离子表面活性剂。天然表面活性剂20世纪70年代的石油危机对以石油为基本原料的表面活性剂工业产生了巨大的冲击，引起人们对能源消耗、工艺生产过程、生态学和石油制品安全性等一系列问题的思考，从而引发了以天然油脂为原料生产表面活性剂的重大变革。由于生物新技术的应用，油脂分离精制技术的发展，植物油脂品种的改良及增产，使得大量获得价格较低的高纯度的天然油脂成为可能，新的抗氧化剂的开发成功，解决了天然油脂腐败变质的问题，再加上人们对安全及环保意识的提高，以油脂为原料的天然表面活性剂的开发引起人们的高度重视。目前在天然油脂中最受重视的要数棕榈油和棕榈仁油。生物表面活性剂生物表面活性剂是指由细菌、酵母和真菌等多种微生物产生的具有表面活性剂特征的化合物。用微生物生产表面活性剂是20世纪70年代后期国际生物工程领域中研究的新课题。用微生物制取生物表面活性剂可以得到许多难以用化学方法合成的产物，在结构中引进了新的化学基团，而制得的产物易于被生物完全降解，无毒性，在生态学上是安全的。生物表面活性剂根据其亲水基的不同可分为糖脂系、酰基缩氨酸系、磷脂系、脂肪酸系和高分子表面活性剂五类。2表面活性剂的功能表面活性剂是一类具有多种功能的精细化学品，表面活性剂具有润湿、分散、乳化、增溶、起泡、消泡和洗涤去污等多种功能。当液体与固体表面接触时，气体被排斥，原来的固-气界面消失，代之以固-液界面，这种现象称为润湿。从普遍意义而言，润湿是一种流体被另一种流体自表面取代的过程。通常把一种物质的颗粒或液滴以及微小的形态分散到另一介质中的过程叫分散。所得到的均匀、稳定的体系叫分散体。乳化是一种液体以微小液滴或液晶形式均匀分散到另一种不相混溶的液体介质中形成的具有相当稳定性的多相分散体系的过程。表面活性剂在水溶液中形成胶束后，具有能使不溶或微溶于水的有机化合物的溶解度显著增大的能力，且溶液呈透明状，这种作用称为增溶作用。由液体薄膜或固体薄膜隔离开的气泡聚集体称为泡沫，可分为液体泡沫和固体泡沫。在液体泡沫中，液体和气体的界面起主要作用。一般地说，当表面张力低，膜的强度高时，不论是稳定泡沫还是不稳定泡沫，起泡力都较好。溶液的黏度对泡沫稳定在两方面起作用：一方面是增强泡沫液膜的强度；另外，表面黏度大，膜液体不易流动排出，延缓了液膜破裂，而增强了泡沫的稳定性。消泡作用分为破泡和抑泡两种。具有破泡能力的物质称为破泡剂。有效的消泡剂既要能迅速破泡，又要能在相当长的时间内防止泡沫生成。洗涤去污作用是表面活性剂应用最广泛、最具有实用意义的基本特性。洗涤去污过程是极为复杂的，与污垢种类、基本性能、表面活性剂和助剂的种类和结构密切相关，而其过程又是多种表面现象，如吸附、润湿、渗透、乳化、分散、泡沫和增溶等在不同情况下的综合效应。3化妆品的分类化妆品能对人体面部、皮肤表面、毛发和口腔起清洁保护和美化作用。化妆品的品种多种多样，分类方式也各不相同。按使用部位可分为：皮肤用化妆品、毛发用化妆品、指甲用化妆品和口腔用化妆品。按使用目的可分为：洁净用化妆品、基础保护化妆品、美容化妆品和芳香制品，还可根据化妆品本身的剂型分类。4化妆品的原料制造化妆品所用的原料有很多种，据统计大概有3 000多种。根据化妆品原料在化妆品中所含比例的大小，可分为基质原料和配合原料。基质原料是调配各种化妆品的主体，也成为基础原料。膏霜类的油脂，香粉类的滑石粉等均属基质原料；配合原料是用来改善化妆品的某些性质和赋予色、香等的辅助原料，如膏霜中的乳化剂、抗氧化剂和防腐剂等均属配合原料。配合原料在化妆品中的比例虽小，但对化妆品的质量影响却很大。它们之间没有绝对的界限，某一种原料在化妆品中起着基质原料的作用，而在另一化妆品中可能仅起着辅助原料的作用。基质原料1）油脂类油脂是组成膏霜类化妆品的基本原料，主要起护肤、柔滑和滋润等作用。脂肪酸甘油酯是组成动植物油脂的主要成分，在常温下呈液态的称为油，呈固态的称为脂。根据来源又可分为植物性油脂和动物性油脂。植物性油脂包括椰子油、橄榄油、蓖麻籽油、杏仁油、花生油、大豆油和棕榈油等。动物油脂包括牛油、猪油、貂油和海龟油等。这些动植物油脂加氢后的产物称为硬化油。在化妆品中常用的硬化油有：硬化椰子油、硬化牛脂、硬化蓖麻油和硬化大豆油等。2）蜡类蜡是高碳脂肪酸和高碳脂肪醇所组成的酯。在化妆品中主要作为固定剂，增加化妆品的稳定性，调节其黏度，提高液体油的熔点，使用时对皮肤产生柔软的效果。依据来源的不同，蜡类也可分为植物性蜡和动物性蜡。植物性蜡包括巴西棕榈蜡、霍霍巴蜡和小烛树蜡等。动物蜡类包括蜂蜡、羊毛脂蜡、鲸油和虫蜡等。3）高碳烃类用于化妆品原料中的烃类主要包括烷烃和烯烃，它们在化妆品中的主要作用是其溶解作用，净化皮肤表面，还能在皮肤表面形成憎水性油膜，来抑制皮肤表面水分的蒸发，提高化妆品的功效。在化妆品中用的主要包括角鲨烷、凡士林、液体石蜡和固体石蜡等。4）粉类粉类是组成香粉、爽身粉、胭脂、牙粉和牙膏等粉类化妆品的基质原料。一般是不溶于水的固体，经

表面活性剂(surfactant)，是指加入少量能使其溶液体系的界面状态发生明显变化的物质。具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列。表面活性剂的分子结构具有两亲性：一端为亲水基团，另一端为疏水基团；亲水基团常为极性基团，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，羟基、酰胺基、醚键等也可作为极性亲水基团；而疏水基团常为非极性烃链，如8个碳原子以上烃链。按极性基团的解离性质分类1、阴离子表面活性剂：硬脂酸，十二烷基苯磺酸钠2、阳离子表面活性剂：季铵化物3、两性离子表面活性剂：卵磷脂，氨基酸型，甜菜碱型4、非离子表面活性剂：脂肪酸甘油酯，脂肪酸山梨坦（司盘），聚山梨酯（吐温）表面活性剂由于具有润湿或抗粘、乳化或破乳、起泡或消泡以及增溶、分散、洗涤、防腐、抗静电等一系列物理化学作用及相应的实际应用，成为一类灵活多样、用途广泛的精细化工产品。表面活性剂除了在日常生活中作为洗涤剂，其他应用几乎可以覆盖所有的精细化工领域。

《表面活性剂》论文 表面活性剂的分类及应用 摘要： 表面活性剂的应用范围涵盖了人们生活和工作的各个方面，在20事迹90年代人们已经开始系统的研究表面活性剂。可以说没有表面活性剂就没有现在干净的我们，现在我们对表面活性剂的认识只是停留在表面没有更深入的研究，下面是对表面活性剂一些基础认识。 关键词： HLB值，分类，应用 一、 HLB 值 ----HLB值越大代表亲水性越强，HLB值越小代表亲油性越强，一般而言HLB值从1 ~ 40之间。亲水亲油转折点HLB为10。HLB小于10为亲油性,大于10为亲水性。 1~--3作消泡剂 3~--6作W/O型[乳化剂 司盘（脱水山梨醇脂肪酸酯）是w/o型乳化剂，具有很强的乳化、分散、润滑作用，可与各类表面活性剂混用，尤其适应与吐温－60， HLB值。 7~--9作润湿剂； 8~--18作O/W型乳化剂，也叫吐温型乳化剂， 为司盘（Span，山梨醇脂肪酸酯）和环氧乙烷的缩合物，为聚氧乙烯山梨醇脂肪酸酯的一类非离子型去污剂；常作为水包油（O/W）型， 药用： （1）可作某些药物的增溶剂。 （2）有溶血作用，以吐温-80作用最弱。 （3）水溶液加热后可产生混浊，冷后澄明，不影响质量。 （4）在溶液中可干扰抑菌剂的作用 13~-18作增溶剂。 二、分类及常用 ： 1、阴离子表面活性剂 ：硬脂酸，十二烷基苯磺酸钠 2、阳离子表面活性剂：季铵化物 3、两性离子表面活性剂：卵磷脂，氨基酸型，甜菜碱型 4、非离子表面活性剂： 脂肪酸甘油酯， 脂肪酸山梨坦（司盘）， 聚山梨酯（吐温） 阴离子表面活性剂： 1 、肥皂类 ：碱金属皂：O/W ，碱土金属皂：W/O 有机胺皂：三乙醇胺皂 2 、硫酸化物 ：硫酸化蓖麻油，俗称土耳其红油。 十二烷基硫酸钠（SDS、月桂醇硫酸钠） 3 、磺酸化物 ：二辛基琥珀酸磺酸钠（阿洛索-OT） 十二烷基苯磺酸钠 甘胆酸钠 阴离子表面活性剂 阳性皂。其分子结构主要部分是一个五价氮原子，所以也称为季铵化合物。其特点是水溶性大，在酸性与碱性溶液中较稳定，具有良好的表面活性作用和杀菌作用。 常用品种有苯扎氯铵(洁尔灭)和苯扎溴铵(新洁尔灭)等。 两性离子表面活性剂 同时具有正、负电荷基团，在不同pH值介质中可表现出阳离子或阴离子表面活性剂的性质。 1 、卵磷脂 ：是制备注射用乳剂及脂质微粒制剂的主要辅料 2 、氨基酸型和甜菜碱型 ： 氨基酸型 甜菜碱型： 在碱性水溶液中呈阴离子表面活性剂的性质，具有很好的起泡、去污作用； 在酸性溶液中则呈阳离子表面活性剂的性质，具有很强的杀菌能力。 非离子表面活性剂 1. 脂肪酸甘油酯 ：单硬脂酸甘油酯；HLB为3~4主用作W/O型乳剂辅助乳化剂。 2.多元醇 蔗糖酯：HLB（5~13）O/W乳化剂、分散剂 脂肪酸山梨坦（Span） ：W/O乳化剂 聚山梨酯（Tween） ： O/W乳化剂 3. 聚氧乙烯型 ：Myrij(卖泽类，长链脂肪酸酯）;Brij （脂肪醇酯） 4. 聚氧乙烯 - 聚氧丙烯共聚物 ： 能耐受热压灭菌和低温冰冻,静脉乳剂的乳化剂 应用 表面活性剂一般是低分子量分散剂。表面活性剂分子具有改性作用，特别是降低颜料和树脂溶液间表面张力。 表面活性剂结构上含有两种溶解性或极性相反的基团，使表面活性增加。在水性体系中，极性基团是一些亲水基，非极性的则是憎水基或亲油基。在非水性体系中，极性基团是憎油基，非极性的为亲油基。表面活性剂按其化学结构分类，特别是极性基团包括：阴离子、阳离子、电中性粒子和非离子。 聚合物分散剂作用下效力由以下因素确定： 颜料表面极性基团的吸附作用。锚固基团可以是氨基、羧酸、磺酸、磷酸及其盐。 介质中围绕在微粒周围的非极性链段的行为。分子的一些部分(脂肪族或脂肪族-芳香族片断)必须与粘接剂体系高度的相容。 类似表面活性剂的分散剂的稳定机理是静电稳定：围绕颜料粒子的极性基团形成了双层带电的结构。由于布朗运动，液体介质中颜料粒子时常碰撞在一起，因此在其减速进程中具有强烈的重絮凝趋势。 根据其化学结构(如：低的分子量)和静电稳定理论，表面活性剂有以下缺陷： ·水敏感性：表面活性剂通常使最终涂层产生水敏感性，不适于室外应用。 ·易产生泡沫：许多表面改性剂会产生泡沫，在涂层上产生缺陷(如鱼眼、凹坑)。如果泡沫在研磨进程出现，则导致生产能力的下降。 ·干扰涂层间的粘接。 经过多年发展，特殊的表面活性剂得到改进，使涂层缺陷最大程度地降低，并且某些还能使涂层具有一些别的优点，如消泡/抗腐蚀能力或使基材难以润湿。 用于颜料分散作用的最常用表面活性剂有如下品种： 脂肪酸衍生物，磷酸酯，聚丙烯酸钠/聚丙烯酸，乙炔二醇和大豆卵磷脂。表面活性剂发展方向 1.烷基磷羧酸盐(AEC)工业化制造 随着科技飞速发展和现代文盟的不断进步，人们对表面活性剂使用要求也越来越高，即温和、易生物降解和多功能性，强调使用安全、生态保护和提高效率。烷基醇醚羧酸盐(AEC)是8O年代以来，发达国家积极研究开发的优质表面活性剂热点品种，它与烷基多苷和醇醚磷酸单酯同被称为“表面活性剂90年代的绿色品种”。 烷基醚羧酸盐的生产。一般采用以脂肪醇或烷基酚为原料，经乙氧基化和羧甲基化，制备AEC和APEC。烷基醚羧酸盐在化学结构上与皂类似，在疏水基和亲水基之间，嵌入一定加成数环氧乙烷，从而使其兼有阴离子和非离子表面活性剂中许多优良性能，成为多功能性品种。它在金属加工用方面，效果比相应的醇(酚)醚表面活性剂更好，它具有： (1)对皮肤和眼的刺激性很小。 (2)清洗性能，受pH值和温度影响较小。 (3)对酸、碱、氯较为稳定。 (4)生物降解性能优异。 图1 表面活性剂结构示意图 烷基醚羧酸盐国内的应用市场还远远落后于发达国家，随着环保意识的不断加强和人民物质文化水平的不断提高，这类集温和、易生物降解和多功能性于一身的表面活性剂，在金属加工领域内，将发挥更大作用。 2.新一代表面活性剂Gemini 目前已经合成的低聚表面活性剂有二聚体、三聚体和四聚体等，其中最引人注目的是二聚体，结构示意图见图1，二聚表面活性剂最早被合成于1971年[4-5]，后因其结构上的特点而被形象地命名为Gemini(英文是双子星之意)表面活性剂。 表面活性剂Gemini(或称dimeric)是由两个单链单头基普通表面活性剂在离子头基处通过化学键联接而成，因而阻抑了表面活性剂有序聚集过程中的头基分离力，极大地提高了表面活性。与当前为提高表面活性而进行的大量尝试，如添加盐类、提高温度或将阴离子表面活性剂与阴离子表面活性剂混合相比较，Gemini表面活性剂是概念上的突破，因而被誉为新一代的表面括性剂。 在Gemini表面活性剂中，两个离子头基是靠联接基团通过化学键而连接的，由此造成了两个表面活性剂单体离子相当紧密的连接，致使其碳氢链间更容易产生强相互作用，即加强了碳氢链问的疏水结合力，而且离子头基间的排斥倾向受制于化学键力而被大大削弱，这就是Gemlrd表面活性剂和单链单头基表面括性剂相比较，具有高表面括性的根本原因。另一方面。在两个离子头基问的化学键联接不破坏其亲水性，从而为高表面活性的C~mini表面活性剂的广泛应用提供了基础。通过化学键联接方法提高表面活性和以往通常应用的物理方法不同，在概念上是一个突破。 图2 炔醇类Gemini表面活性剂 Genfini表面活性剂的优良性质： 实验表明，在保持每个亲水基团联接的碳原子数相等条件下，与单烷烃链和单离子头基组成的普通表面活性剂相比，离子型Gemini表面活性剂具有如下特征性质： (1)更易吸附在气／液表面，从而更有效地降低水溶液表面张力。 (2)更易聚集生成胶团。 (3)Gemini降低水溶液表面张力的倾向远大于聚集生成胶团的倾向，降低水溶液表面张力的效率是相当突出的。 (4)具有很低的Krat~相转移点。 (5)对水溶液表面张力的降低能力和降低效率而言，Gemini和普通表面活性剂尤其是和非离子表面活性剂的复配能产生更大的协同效应。 (6)具有良好的钙皂分散性质。 (7)在很多场台，是优良的润湿剂。 从理论上讲，在极性头基区的化学键台阻抑了原先单链单头基表面活性荆彼此头基之间的分离力，因而必定增强碳链之间的结台。实验证明这是提高表面活性的一个重要突破，而且为实际应用开辟了新的途径 另一方面，由于键台产生的新分子几何形状的改变，带来了若干新形态的分子聚集体，这大大丰富了两亲分子自组织现象，通过揭示新分子结构和自组织行为间的联系有助于深刻认识两亲分子自组织机理。为此Gemini表面活性剂正在成为世界胶体和界面科学领域各主要小组的研究方向。 型嵌段高分子表面活性剂 涂料中颜填料的分散先后使用过聚磷酸盐、硅酸盐、碳酸盐等无机分散剂，传统小分子表面活性剂和聚羧酸盐、聚丙酸酸盐等高分子化合物。高分子化合物主要利用空间位阻使颜填料颗粒稳定，效果好于小分子表面活性剂的静电排斥作用。研究表明，在众多类型的高分子分散剂中，效果最好、效率最高的是AB型嵌段高分子表面活性剂。从分子结构上看，AB型嵌段高分子就是超大号的表面活性剂，A嵌段和B嵌段分别类似于表面活性剂的亲水头基和疏水尾链。AB嵌段高分子表面活性剂在颜填料表面采取尾型吸附形态，A嵌段是亲颜料的锚固基团，B嵌段是亲溶剂的溶剂化尾链。A嵌段可以是酸、胺、醇、酚等官能团，通过离子键、共价键、配位键、氢键及范德华力等相互作用吸附在颗粒表面，由于含有多个吸附点，可以有效地防止分散剂分子脱附，使吸附紧密且持久。B嵌段可以是聚醚、聚酯、聚烯烃、聚丙烯酸酯等基团，分别适用于极性和非极性溶剂。典型的AB嵌段型高分子表面活性剂结构如图3所示。稳定颗粒主要依靠B嵌段形成的吸附层产生的空间位阻作用，所以对作为溶剂化尾链的B嵌段的长度和均一性有极高的要求，希望可以形成厚度适中且均一的吸附层，如果B段过长，可能会起架桥作用，引起分散体系黏度增加，甚至絮凝沉淀。通常认为位阻层的厚度为20nm时，可以达到最好的稳定效果。 图3 AB嵌段型高分子表面活性剂 合成分子结构明确和相对分子质量可控的AB型嵌段高分子表面活性剂是涂料分散助剂的发展方向，这需要用到受控聚合技术。基团转移聚合(GTP)、原子转移游离基聚合(ATRP)、硝酰基聚合(NMP)和可逆加成分裂链段转移聚合(RAFT)是当今最常用的受控聚合技术，利用这些技术，选用合适的方法和设备可得到想要的聚合物结构，可以选择不同的单体，按设计的次序进行排列，最终合成特定结构、相对分子质量分布窄、近单分散的聚合物，如果采用常规的方法，即使花大量的时间、精力、材料也无法做到这样。目前仅有BYK、Ciba、Rhodia等少数几个公司拥有受控聚合技术。深圳海川公司正在开发的新型分散剂也是AB型嵌段高分子表面活性剂。