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简单介绍一下“工业味精”表面活性剂

来源:本站发布时间:2025-04-16




工业味精也就是表面活性剂(Surfactant),表面活性剂是这样一类物质,当它的加入量很少时,就能使溶剂(一般为水)的表面张力大大降低,改变体系的界面状态;当它达到一定的浓度时,在溶液中缔合成胶团。因而产生润湿或反润湿、乳化和破乳、起泡或消泡、加溶、洗涤等作用,以达到实际应用的要求。味精作为一种鲜味物质在我们的饮食生活中可谓是无所不及。在工业生产中表面活性剂是和味精很类似的物质,用量不需太多,可作用十分神奇,这类物质就是通常所说的表面活性剂。


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表面活性剂 简介
表面活性剂具有两性分子结构:一端是亲水基团,简称亲水基,也称为疏油基或憎油基,能够使表面活性剂以单体的形式溶在水中。亲水基团经常为极性基团,可为羧基(-COOH)、磺酸基(-SO3H)、氨基(-NH2)或胺基及其盐,羟基(-OH)、酰胺基、醚键(-O-)等也可作为极性亲水基团;另一端是疏水基团,简称亲油基,也称为疏水基或憎水基。疏水基团通常为非极性烃链,如疏水的烷基链R-(烷基)、Ar-(芳基)等。
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表面活性剂分为离子型表面活性剂(包括阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂)、非离子型表面活性剂、两性表面活性剂、复配表面活性剂、其他表面活性剂等。
表面活性剂溶液中,表面活性剂的浓度达到一定值后,表面活性剂分子会形成各种有序的组合体称之为胶束。胶束化作用或胶束的形成是表面活性剂溶液十分重要的基本性质,一些重要的界面现象都与胶束的形成有关。使表面活性剂在溶液中形成胶束的浓度被称之为临界胶束浓度(Critical Micelle Concentration,CMC)。胶束并不是固定不变的球形,它为极度不规则、动态变化的形状。在某些条件下,表面活性剂还会出现反胶束的状态。
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影响临界胶束浓度 主要因素

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表面活性剂的结构   

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添加剂的加入与类型

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温度的影响              


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表面活性剂与蛋白质 相互作用
蛋白质包含非极性、极性和带电基团,许多两亲分子均可以与蛋白质发生各种作用。表面活性剂在不同条件下可形成具有不同结构的分子有序组合体,如胶束、反胶束等,其分别与蛋白质相互作用也不同。蛋白质-表面活性剂(Protein-Surfactant,P-S)之间主要存在着静电作用和疏水作用,离子型表面活性剂与蛋白质作用主要是极性基的静电作用和疏水碳氢链的疏水作用,分别结合到蛋白质的极性和疏水部分,形成P-S的复合物。而非离子型表面活性剂主要通过疏水力与蛋白质发生作用,其疏水链与蛋白质的疏水基团之间的相互作用对表面活性剂和蛋白质的结构和功能都能产生一定的影响。因此,表面活性剂的类型、浓度和体系环境决定了表面活性剂是使蛋白质稳定还是失稳,聚集还是分散。
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表面活性剂 HLB值
表面活性剂要呈现特有的界面活性,必须使疏水基和亲水基之间有一定的平衡。HLB(Hydrophile-Lipophile Balance)是表面活性剂的亲水-亲油平衡值,是衡量表面活性剂的亲水疏水性能的指标。
HLB值是一个相对值(0~40之间),如石蜡HLB值=0(无亲水基),聚氧乙烯为20,亲水性较强的SDS其HLB值为40。HLB值可作为选用表面活性剂的参考依据。HLB值越大,说明该表面活性剂的亲水性越好;HLB值越小,则说明该表面活性剂的亲水性越差。

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表面活性剂 主要作用

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。


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


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。


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。


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,豆蔻酸黄发泡性较高,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。




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表面活性剂 分类



表面活性剂按分子结构特性可分为阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、阳离子表面活性剂。


阴离子表面活性剂

磺酸盐

此类活性剂常见的有直链烷基苯磺酸钠和 α-烯基磺酸钠

直链烷基苯磺酸钠别名 LAS 或 ABS,为白色或淡黄色粉状或片状固体,在复配表面活性剂体系中溶解性很好,对碱、稀酸和硬水都比较稳定。常用于洗洁精(餐具液洗剂) 和衣用液体洗涤剂,一般不用于洗发香波,很少用于淋浴液。在洗洁精中其用量可占表面活性剂总量的一半左右,在衣用液体洗涤剂中所占比例实际调节范围较宽。应用于洗洁精比较典型的复配体系是三元体系“LAS(直链烷基苯磺酸钠)-AES(醇醚硫酸钠)-FFA(烷基醇酰胺)”。直链烷基苯磺酸钠突出的优点是稳定性好、去污力强、环境危害极小,能很好地被生物降解为无害物、价格低廉。突出的缺点是刺激性大。

α- 烯基磺酸钠别名 AOS,极易溶于水,它在广泛的 p H 值范围内都有较好的稳定性。在磺酸盐品种中,性能较好。突出的优点是稳定性好,水溶性好,配伍性好,刺激性小,微生物降解也非常理想,是洗发香波和淋浴液中常使用的主表面活性剂之一。其缺点是价格较贵。


硫酸盐

此类活性剂常见的有脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和十二烷基硫酸钠。

脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠别名 AES、醇醚硫酸钠。易溶于水,在洗发香波、淋浴液、餐具液体洗涤剂(洗洁精)、衣用液体洗涤剂中都可应用。水溶性比十二烷基硫酸钠更好,在常温下本身就可配成任何比例的透明水溶液。在液体洗涤剂中的应用比直链烷基苯磺酸钠更广泛,配伍性更好;能够与许多表面活性剂二元复配或多元复配成透明水溶液。突出的优点是刺激性小、水溶性好、配伍性好、在防皮肤干裂粗糙方面表现好。缺点是在酸性介质中的稳定性稍差,去污力次于直链烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠。


十二烷基硫酸钠别名 AS、K 12、椰油醇硫酸钠、月桂醇硫酸钠发泡剂,对碱和硬水不敏感,在酸性条件下稳定性次于一般磺酸盐,接近于脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠,易降解,对环境危害极小。在液体洗涤剂中应用,酸度不能太高;在洗发香波和沐浴液中使用其乙醇胺盐或铵盐,不仅可增加耐酸稳定性,还有益于降低刺激性。除发泡性好和去污力强外,其他方面的使用性能都不如醇醚硫酸钠。在常见阴离子表面活性剂中价格一般比较高。


阳离子表面活性剂

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与各种类型表面活性剂相比,阳离子表面活性剂的调整作用最突出,杀菌作用最强,尽管有去污力差,起泡性差,配伍性差、刺激性大,价格昂贵等缺点。阳离子表面活性剂不直接与阴离子表面活性剂配伍,只能作为调理剂组分或杀菌剂来使用。阳离子表面活性剂在液体洗涤剂中作为辅助表面活性剂(配方用量很少的调理剂组分)一般用于较高档次产品,主要用于洗发香波。作为调整剂组分在高档次液体洗涤剂洗发香波中不是其他类型表面活性剂所能替代的。


常见阳离子表面活性剂品种有十六烷基二甲基氯化铵(1631)、十八烷基三甲基氯化铵(1831)、阳离子瓜尔胶(C-14 S)、阳离子泛醇、阳离子硅油、十二烷基二甲基氧化胺(OB-2)等。


两性离子表面活性剂

两性表面活性剂指兼有阴离子和阳离子性亲水基的表面活性剂,因此这种表面活性剂在酸性溶液中呈阳离子性,在碱性溶液中呈阴离子性,而在中性溶液中有类似非离子的性质。两性表面活性剂易溶于水,溶于较浓的酸、碱溶液,甚至在无机盐的浓溶液中也能溶解,耐硬水性好,对皮肤刺激性小,织物柔软性好,抗静电性好,有良好的杀菌作用,与各种表面活性剂的相容性好。重要的两性表面活性剂品种有十二烷基二甲基甜菜碱、羧酸盐型咪唑啉等。


非离子表面活性剂

非离子表面活性剂具有良好的增溶、洗涤、抗静电、刺激性小、钙皂分散等性能;可应用 p H 范围比一般离子型表面活性剂更宽广;除去污力和起泡性外,其他性能往往优于一般阴离子表面活性剂。在离子型表面活性剂中添加少量非离子表面活性剂,可使该体系的表面活性提高(相同活性物含量之间比较)。主要品种有烷基醇酰胺(FFA)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AE)、烷基酚聚氧乙烯醚(APE 或 OP)。


烷基醇酰胺(FFA)是一类性能优越和用途广泛及使用频率很高的非离子表面活性剂,在各种液体洗涤剂中常用。在液体洗涤剂中使用常与酰胺配伍,配比一般为“2∶1”和“1.5∶1”(烷基醇酰胺∶酰胺)。烷基醇酰胺可以在一般稍偏酸性和碱性洗涤剂中应用,是非离子表面活性剂中价格最便宜的一个品种。


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表面活性剂 应用

随着科学技术的发展,尤其是化学工业的进步’及相关学科的渗透.促使表面活性剂的作用和应用越趋广泛而深入,大到矿物的开采和能源的开发,小至细胞的作用和酶的效应,均能找到表面活性剂的踪影。而今表面活性剂的应用早不限于洗涤剂的去污活性物、牙膏的去垢剂、化妆品乳化剂等日化工业方面,而已遍及石油化工、能源开发、医药工业等其他生产领域。


石油开采

石油开采中,使用表面活性剂的加水稀溶液,或表面活性剂与油和水的混合浓溶液进行油田的采油,可提高原油开采率15%一20%。由于表面活性剂具有降低溶液粘度的性能,钻井时使用,使原油粘度下降,减少或防止卡钻事故的发生。亦能使不再喷油的老井重新复喷。


能源开发

表面活性剂还能在能源开发方面作出贡献。如今在世界石油价格上涨,油源紧张的形势下,发展油--一煤混合燃料意义深远。即在工艺中加入表面活性剂可制成流动性能很高的新型燃料,这种燃料可代替汽油,作为动力能源。之外在汽油、柴油和重油中加入起乳化作用的表面活性剂,不但节省油源,而且可提高热效应,还可减轻对环境的污染。因此表面活性剂对能源开发有着深远意义。


纺织工业

表面活性剂在纺织工业上的应用已有长久历史。合成纤维较天然纤维有着粗糙、不够蓬松,易产生静电吸附尘埃的弊端及吸湿性和手感差等缺点,若以专用表面活性剂处理之后,上述合成纤维的缺陷可大大改善。之外表面活性剂也是纺织印染业的柔软剂、抗静电剂、润湿渗透剂、乳化剂。可见表面活性剂在纺织印染业中的应用是十分广泛的。


金属清洗

在金属清洗方面,传统的溶剂是汽油、煤油、四氯化碳等有机溶剂。据有关资料统计,全国每年用于清洗金属件的汽油竟高达50万吨。而以表面活性剂配制成的水基金属清洗剂,可节约能源。据测算:一吨金属清洗剂可代替20吨汽油,而1吨石油原料可制成4吨金属清洗剂,可见表面活性剂对于节约能源有着深远意义。之外表面活性剂金属清洗剂还具有无毒、不致燃爆、不污染环境以及保障工人安全的特点。这类金属倩洗剂现已推广应用于航天发动机、飞机、轴承等不同种类的金属零部件的清洗方面。


食品工业

食品工业中,表面活性剂是制作食品的多功能助剂。食品用表面活性剂有着优良的乳化、润湿、防粘、保鲜及絮凝作用。由于这类特殊的添加剂作用,可使糕点起酥,发泡性食品起泡,面包松软,人造奶油、蛋黄酱、冰淇淋等产品原料均匀地分散乳化开来,对提高制品的制作工艺和产品的内在质量均有着奇特的功效。


农业

农药是一种乳状液体,由于液体表面张力的原因,喷洒在植物叶面上有不易铺展开来的缺憾。若在农药的配液中加入表面活性剂,借助于表面活性剂能够降低液体表面张力的作用,即乳液失去表面活性,农药乳液将容易地展敷在叶面上,这样其杀虫效果会更好。


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