表面活性劑

表面活性劑(又稱界面活性劑)是加入少量就能使目標溶液表面張力顯著下降的物質,可降低兩種液體或液體-固體間的表面張力。表面活性劑一般為具有親水疏水基團的有機兩性分子,可溶於有機溶液和水溶液。表面活性劑在溶液中的濃度超過某一臨界值後,會自發締合形成膠束(micelle)。膠束開始明顯形成時的濃度稱為臨界膠束濃度(CMC),是表面活性劑的重要參數。

表面活性劑按照種類,可以分為陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、兩性離子表面活性劑和非離子型表面活性劑。

語源

「表面活性劑」一詞的英文surfactant/surfactantssurface active agents(表面+活性+劑)組成的合成詞[1]。表面活性劑通常是兩親的有機化合物,就是說它們含有疏水基團(「尾」)和親水基團(「頭」)。因此,它們在有機溶劑和水中均可溶。「表面活性劑」一詞於1950年由安德拉的產品首先使用。

性質

 
膠束——表面活性劑分子的親脂尾端聚於膠束內部,避免與極性的水分子接觸;分子的極性親水頭端則露於外部,與極性的水分子發生作用,並對膠束內部的憎水基團產生保護作用。形成膠束的化合物一般為兩親分子,因此一般膠束除可溶於水等極性溶劑以外,還能以反膠束的形式溶於非極性溶劑中。

表面活性劑通過在氣液兩相界面吸附降低水的表面張力,或通過吸附在液體界面間來降低油水界面張力。許多表面活性劑也能在本體溶液中聚集成為聚集體。

囊泡和膠束都是此類聚集體。表面活性劑開始形成膠束的濃度叫做臨界膠束濃度或CMC。當膠束在水中形成,膠束的尾形成能夠包裹油滴的核,而它們的(離子/極性)頭能夠形成一個外殼,保持與水接觸。表面活性劑在油中聚集,聚集體指的是反膠束。在反膠束中,頭在核,尾保持與油的充分接觸。表面活性劑通常分為四大類:陰離子,陽離子,非離子和兩性離子(雙電子)。

表面活性劑系統的熱動力學很重要,不論是理論上還是實踐上。因為表面活性劑系統代表的是介於有序和無序物質狀態之間的系統。表面活性劑溶液可能含有有序相(膠束)和無序相(自由表面活性劑分子和/或離子)。

如常用的洗滌劑能夠提高水在土壤中的滲透能力,但是效果僅僅持續數日(許多標準洗衣粉含有一定量的化學品,比如,由於它們會破壞植物,不適於土壤)。商業土壤潤濕劑會持續起效果一段時間,最終還是會被微生物降解。然而,有一些會對水生物的生物循環產生影響,因此必須小心防止這些產品流入地表徑流,過量產品不應該洗消。

應用

表面活性劑可以有許多用途:

  • 金屬行業的前處理
  • 粘合劑乳化
  • 紡織行業
  • 皮革行業
  • 清潔
  • 浸潤
  • 脫墨水
  • 發泡
  • 量子點上包覆材料(coating)

也是許多日常用品的原料:

參考文獻

  1. ^ Rosen, M.J., Surfactants and Interfacial Phenomena. 3rd ed. 2004, Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc.

外部連結

參見

  • 防霧
  • 可降解洗滌劑
  • 泡囊
  • 乳液
  • 肺泡表面活性劑