作为洗涤剂必要的活性组分的表面活性剂是这样一类物质,当它的加入量很小时,就能使溶剂的表面张力或液一液界面张力大大降低,改变体系的界面状态,当它达到一定浓度时,在溶液中缔合成胶团。因而产生润湿或反润湿、乳化或破乳、起泡或消泡、加溶、洗涤等作用,以达到实际应用的要求。
表面活性剂的种类很多,作用不同,应用的方面和范围不同,但它们的分子结构有一个共同特点,即表面活性剂分子都是双亲化合物。其化合物分子中至少有一个基团明显地对显著极性表面具有亲和性,大多数情况下能保证在水中的溶解性。另一个基团对水没有亲和力,而具有亲油性质。前一个基团称为亲水基,而后一个基团称为亲油基。表面活性剂分子中同时含有一个或一个以上的亲水基团,和一个或一个以上的亲油基团,形成不对称结构。普通的表面活性剂其亲水基是极性基团如羧酸基、磺酸基、硫酸基、磷酸基、胺盐、季铵盐、氧乙烯等,亲油基团是非极性的碳氢链。
对一些特殊的表面活性剂,如氟、硅表面活性剂,则根据其亲油基或其特殊结构来分类命名。
表面活性剂品种繁多,商品牌号已达16000多个,产量达900万吨,其用途非常广泛,涉及工农业生产及人民生活的各个领域,有工业味精的美称。其中在洗涤剂中使用的表面活性剂主要有以下品种。
烷基苯磺酸钠(LAS,ABS)
烷基苯磺酸钠是当今世界各地生产洗涤剂用量最多的表面活性剂。市场上呈种品牌的洗衣粉几乎都是用它作主要成分而配制的,其产量占表面活性剂总产量的近三分之一。
20世纪60年代以前用于洗涤剂的烷基苯磺酸钠来自四聚丙烯苯为支链的烷基苯磺酸钠,称为硬性烷基苯磺酸钠(ABS)。由于它的生物降解性差,当前世界普遍采用的是直链Cll-C13烷的线性烷基苯磺酸钠(LAS),称为软性烷基苯磺酸钠。其生物降解性显著好于支链产品。
烷基硫酸盐(AS)
烷基硫酸钠又称脂肪醇硫酸钠,也是商品洗涤剂的主要成分之一,更是阴离子表面活性剂的一个重要品种。它的分散力、乳化力和去污力都很好,可用作重垢织物洗涤剂、轻垢液体洗涤剂,用于洗涤毛、丝织物,也可配制餐具洗涤剂、香波、地毯清洗剂、牙膏等。
烷基硫酸钠通常由脂肪醇以三氧化硫、发烟硫酸或氯磺酸为硫酸化试剂硫酸化后,再经中和而制得。
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐(AES)
AES的缺点之一是溶解度小,不充分稀释则得不到透明液体。因此,将高级醇加成上环氧乙烷而得到烷基聚氧乙烯醚,然后再进行硫酸化,经中和得到AES。AES易溶解于水,在较高浓度下也显示低浊点。而且去污力及发泡性都好。被广泛用作香波、浴液、餐具洗涤剂等液洗配方,当它与LAS复配时,有去污增效效果。
仲烷基磺酸钠(SAS)
仲烷基磺酸钠是以平均碳数为C16的烷烃,经磺氧化工艺制得的产品。仲烷基磺酸钠是很早就已发展的阴离子表面活性剂,早在第二次世界大战期间,德国曾大量生产,用作洗涤剂的主要成分及纺织印染工业等方面。烷基磺酸盐是重要的阴离子表面活性剂,具有良好的润湿性,去污力强,泡沫适中,溶解性好,皮肤刺激小,生物降解性优良,同时与其他表面活性剂的配伍性好,可广泛用作配制各种液体洗涤剂,也可用于配制洗衣粉等洗涤用品。
α-烯基磺酸盐(AOS)
α-烯基磺酸盐是近20年来广为开发的阴离子型表面活性剂。它的去污性能好,可完全生物降解,耐硬水性好,皮肤刺激性小,原料供应充足,因此,受到洗涤剂行业的普遍重视,AOS1995年的消费量为7.8万吨。AOS可广泛用于各类液体、粉状洗涤剂配方,尤其适宜于重垢洗涤剂的配制。AOS为α-烯烃经三氧化硫磺化后制得的产品,为烯基磺酸盐、羟基磺酸盐、多磺酸盐等组成的混合物。
脂肪酸甲酯磺酸盐(MES)
高碳脂肪酸甲酯磺酸盐是利用天然油脂制得的一种磺酸盐表面活性剂,它用途广泛,性能优良,具有良好的钙皂分散能力和较好的去污力,生物降解性好,毒性低。可以用作肥皂粉、块状皂、液体洗涤剂等的配制。在配方中加人MES特别适宜于低温及在高硬度水中的洗涤。
脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)。
脂肪醇聚氧乙烯醚是非离子表面活性剂系列产品中最典型的代表。它是以高碳醇与环氧乙烷进行聚氧乙烯化反应制得的产品,它与LAS一样,是当今合成洗涤剂的最主要活性物之一。在美国、欧洲、日本等发达地区,AEO的消费量都在20万吨以上。为满足我国合成洗涤剂工业及其他工业的需要,我国在“八五”及“九五”期间,大力建设AEO生产线。
烷基酚聚氧乙烯醚(APE)
烷基酚聚氧乙烯醚也洗涤剂中常用的表面活性剂。它是由烷基酚与环氧乙烷加成聚合而得。常用的烷基酚有辛烷基酚,壬烷基酚等。环氧乙烷的加成数为9-l0mol的产品是洗涤剂中最常用的。目前APE全世界的消费量在50万吨心上。主要是用于各类液状、粉状洗涤剂配方,但由于生物降解性的原因,有些国家和地区已开始限制APE的用量。
脂肪酸烷醇酰胺(Ninol)
烷醇酰胺是一类特殊的非离子表面活性剂。是洗涤剂常用的活性组分之一,与其他表面活性剂复配,可以提高产品的去污力,增加泡沫稳定性和黏度。因此可用于配制香波、餐具洗涤剂等液体洗涤剂。
烷基糖昔(APG)
APG是国际上20世纪90年代开发出的一种新型表面活性剂,由于具有高表面活性,泡沫丰富,去污和配伍性好,而且无毒,无刺激,生物降解迅速且彻底,受到了各国的普遍重视,目前APG的生产能力已达到10万吨。APG被认为是继LAS,醇系表面活性剂之后,最有希望的一代新的洗涤用表面活性剂。APG是由天然的脂肪醇及天然碳水化合物制得,无论在生态、毒理等方面,还是在皮肤病学方面都是安全的,因此,APG又称“绿色”产品。在洗涤剂行业,APG可广泛用于配制洗衣粉、餐具洗涤剂、香波及浴液、硬表面清洗剂、液体洗涤剂等。
聚醚(EP)型
聚醚型非离子表面活性剂的特点是低泡,它常与肥皂、阴离子表面活性剂复配在一起,制成低泡洗涤剂。
蔗糖酯(SE)
蔗糖酯的最大特点是对人体无害,对皮肤无刺激作用,具有优异的生物降解性。用它作洗涤剂的活性物,有去除水果和蔬菜上残留农药的良好效果,因而蔗糖酯适合于配制餐具和食品用液体洗涤剂。
磷酸酯型表面活性剂
常用的磷酸酯型阴离子表面活性剂有磷酸月桂酯、磷酸肉豆蔻酯、磷酸二酯、烷基聚氧乙烯醚磷酸酯等。该类表面活性剂溶解性好,对人的皮肤作用温和,但发泡力较差,适合配制洁面乳、浴液等日化产品。
失水山梨醇脂肪酸酯(Span)及其聚氧乙烯化物(Tween)
失水山梨醇脂肪酸酯(Span,斯盘)水溶性差,一般不适宜以水为介质的洗涤剂。但它具有安全无毒、刺激性低的性质,可作食品添加剂,如作为食品乳化剂,也可考虑作食品洗涤剂的辅助表面活性剂。聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯(Tween,吐温)则增加了水溶性,可复配于洗涤剂配方中。
琥珀酸酯磺酸盐(MESS)
常用的有脂肪醇琥珀酯磺酸二钠盐、单钠盐,脂肪醇聚氧乙烯醚琥珀酸酯磺酸二钠盐、单钠盐等。是一种刺激性低的阴离子表面活性剂。具有较好的去污性,抗硬水性好,发泡适中,泡沫柔软、易漂洗。可用于配制香波、浴液、洗手剂等液体洗涤剂。
氧化叔胺(OA,OB)
有烷基二甲基氧化胺及酰氨基丙基二甲基氧化胺等。商品为30%-40%有效物的液体,易溶于水和乙醇等极性溶剂。具有良好的起泡性、泡沫稳定性。氧化胺是一种特殊的非离子表面活性剂,具有两性表面活性剂的性质,有一定的杀菌防霉作用,皮肤刺激性小,去污力一般,复配协调性好,与AES复配效果最好,用于洗发香波、浴液、餐具洗涤剂等液体洗涤剂。
咪唑啉两性表面活性剂
咪唑啉是两性表面活性剂中产量和商品种类最多、应用最广的商品表面活性剂。在硬水及软水中具有良好的洗涤力,耐电解质,对酸碱稳定,对纤维具有抗静电性和柔软性。在广泛的pH值范围内能与多种表面活性剂复配,可用于配制毛呢绒等的衣物洗涤剂。产品性能温和,无毒,对皮肤刺激小,因而广泛用于香波、浴液等日化产品的配制。
甜菜碱两性表面活性剂
有十二烷基甜菜碱及酰氨基丙基二甲基甜菜碱等。甜菜碱型两性表面活性剂一般具有水溶性好、起泡力强、对皮肤和眼睛刺激性小等优点,所以广泛用作低刺激性香波的基料。某些产品如烷基咪唑啉甜菜碱还可用于生产婴儿用香波。
氨基酸型两性表面活性剂
有氨基乙酸型、氨基丙酸型等。如十二烷基氨基丙酸钠对皮肤刺激性小,其水溶液与肥皂近似,可用于香波的生产,也可用于生产某些特殊用途的洗涤剂。
脂肪酸酰胺磺酸盐(Igepon)
主要有IgeponT(N-甲基-N-油酰基牛磺酸盐)、IgeponTC(N-甲基-N-椰油酰基牛磺酸盐)等。具有优良的润湿、去污,渗透、扩散、起泡、乳化性能,也是良好的钙皂分散剂。用于洗涤皂、香波、泡沫浴、洗面奶等洗涤剂配制,也用作毛纺和丝纺工业的精炼剂、净洗剂。
醇醚羧酸盐(AEC)
产品多为30%-60%活性物的淡黄色液体或膏状物,有优良的抗硬水能力和良好的金属离子螯合性能,是有效的发泡剂、净洗剂、润湿剂、钙皂分散剂。溶于水,可溶于油性原料中,并可与许多阳离子化合物混用。性能温和,对头发、皮肤无过度脱脂力。用于各类洗涤剂、卫生清洁剂配制。
酰基谷氨酸盐(AGA)
N-酰基谷氨酸(AGA)及其钠盐、三乙醇胺盐是酰基氨基酸类阴离子表面活性剂中产量和品种最大的一类商品。是一类性质温和、性能优良的表面活性剂。具有良好的去污、起泡、乳性能,耐硬水性好,可用于各类粉状、膏状、液状洗涤剂配方。用于高档香皂生产,可改善皂的耐硬水性,降低它对皮肤的刺激性。由于具有弱酸性,使用后皮肤感觉光滑、柔软。
酰基肌氨酸盐(梅迪兰)
有油酰基肌氨酸盐、月桂酰基肌氨酸盐、椰子酰基肌氨酸盐等。易溶于水,起泡力及去污力良好,耐硬水,对皮肤作用温和。适用于牙膏、香波、浴液等个人护理用品及轻垢洗涤剂、玻璃清洗剂、地毯清洗剂、精细织物洗涤剂等各类洗涤剂配制。
油酰基多肽(雷米邦A;613洗涤剂)
商品为棕黄色液体,有良好的钙皂分散力。在硬水和碱性溶液中稳定,在酸性溶液中易分解,在pH值为5以下时有沉淀析出。易吸潮,可与热水以任何比例混合。脱脂力弱,对皮肤刺激性小。多用于各类工业洗涤剂的配制。若多肽原料较好时,也适宜于香波、浴液等个人洗涤卫生用品。