表面活性剂的应用和发展

TOTAL CORROSION CONTROLVol.19 No.6

2005年第19Dec. 2005卷第6期

表面活性剂的应用和发展张卫丽 李淑英

（大连理工大学 化工学院，辽宁 大连 116012）

摘 要：表面活性剂素有“工业味精”之称，目前已被广泛应用于纺织、制药、化妆品、食品、造船、土建、采矿、表面处理等领域，它是许多工业部门必须的化学助剂，其用量小，收效大，往往起到意想不到的效果。本文主要讲述了表面活性剂的作用、分类、应用和发展。

关键词：表面活性剂 作用 分类 应用 发展

The Application and Development of SurfactantZhang Weili Li Shuying

（School of Chemical Engineering, Dalian University of Technclogy, Dalian Liaoning 116012）

Abstract: Surfactant is called as industrial monosodium glutamate. Recently, it is used widely in the field suchas textile pharmaceutical industry , pharmaceutical industry, cosmetic, food, shipbuilding, civil construction, mining andsurface preparation. It is the requisites for many industrial sectors as chemical assistants. Though its amount is low, it canoften bring out unexpected effects. This article mainly describes the effect, categorization ,application and developmentof the surfactant.

Keywords: surfactant; effect; categorization; application; development

表面活性剂是指能以极低的浓度就能显著降低溶剂表面张力的物质。其分子结构有着共同的特点，即分子都是由非极性的憎水基与极性的亲水基两部分构成，结构与性能截然相反的分子碎片或基团处于同一分子的两端，并以化学键相连接，形成了一种不对称的、极性的结构。因而这类分子具有既亲水，又亲油，但又不是整体亲水或亲油的特性。

（3）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。

（4）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。

（5）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，豆蔻酸黄发泡性最高，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。

1 表面活性剂的主要作用（1）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。

（2）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。—42—

2 表面活性剂的分类按亲水基生成的离子类型可将表面活性剂分为阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型四大

全面腐蚀控制张卫丽 李淑英 表面活性剂的应用和发展2005年第19卷第6期

类。通常使用的表面活性剂，其憎水基是碳氢烃基，分子中还可能含有氧、氮、硫、氯、溴和碘等元素，称为碳氢表面活性剂或普通表面活性剂。

含有氟、硅、磷和硼等元素的表面活性剂则称为特种表面活性剂。由于氟、硅、磷和硼等元素的引入而赋予表面活性剂更独特、优异的性能。含氟表面活性剂是特种表面活性剂中最重要的品种之一。

2.1 阴离子表面活性剂磺酸盐型和硫酸(酯)盐型阴离子表面活性剂产量最大,应用最广。最主要的磺酸盐生产工艺为磺氧化、氯磺化和磺化工艺。磺化反应器是生产磺酸盐/硫酸(酯)盐型阴离子表面活性剂的关键设备。

2.2 非离子表面活性剂非离子表面活性剂按分子结构可分为聚氧乙烯衍生物、聚醚、烷基醇酰胺、脂肪酸多元醇酯和烷基多苷等。聚氧乙烯衍生物又可按疏水基原料的不同分为脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯酰胺、烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯脂肪胺、吐温和其他聚氧乙烯系非离子表面活性剂等系列。多元醇酯可根据亲水基不同而分为：脂肪酸乙二醇酯、季戊四醇(和丁四醇)的脂肪酸酯、单脂肪酸甘油酯(单甘酯)、失水山梨醇(或称山梨酐)的脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯和其他多元醇的脂肪酸酯等。但无论从生产规模和品种数量看,聚氧乙烯衍生物都占主导地位,其主要生产技术是乙氧基化技术。

2.3 阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂目前绝大多数仍为含氮化合物,基本原料为脂肪胺(同时也是两性表面活性剂的主要原料), 阳离子表面活性剂或脂肪胺衍生物主要以天然油脂为原料制得，其次主要由石油化工原料制得。脂肪胺的产量可视为衡量阳离子表面活性剂发展的依据，目前生产脂肪胺的工艺路线按原料分主要有脂肪酸、油脂、醇和α-烯烃4种。

2.4 两性表面活性剂两性表面活性剂是具有两种离子性质的表面活性剂,按化学结构可分为：①甜菜碱型；②氨基酸型；③磷酸酯型；④咪唑啉型；⑤其他,如高分子、杂原子类等两性表面活性剂。两性表面活性剂近年来发展速度最快(年增长率约7%～8%),远远超过阴离子表面活性剂(2%～3%)、非离子表面活性剂(4%～5%)及阳离子表面活性剂(5%)。

两性表面活性剂以其独特的多功能性著称，主

要特性有：① 低毒性和对皮肤、眼睛的低刺激性；②极好的耐硬水性和耐高浓度电解质性，甚至在海水中也可以有效地使用；③ 良好的生物降解性；④ 对织物有优异的柔软平滑性和抗静电性；⑤ 有一定的杀菌性和抑霉性，良好的乳化性和分散性；⑥ 可与几乎所有其他类型表面活性剂的配伍性，通常会有增效的协同效应；⑦ 可以吸附在带负电荷或正电荷的物质表面上,而不生成憎水薄层，因此有很好的润湿性和发泡性。

3 表面活性剂的应用表面活性剂的应用可分为民用和工业应用。据资料显示：民用表面活性剂中有2/3用于个人保护用品；合成洗涤剂是表面活性剂消费最大的市场之一，产品包括洗衣粉、液体洗涤剂、餐具洗涤剂和各种家庭用清洗产品及个人保护用品如：洗发香波、护发素、发乳、发胶脂、润肤乳液、爽肤液和洗面奶等。

工业用表面活性剂是民用表面活性剂以外用于各工业领域的表面活性剂总和，其应用领域包括纺织工业，金属工业，涂料、油漆、颜料工业，塑料树脂工业，食品工业，造纸工业，皮革工业，石油开采，建材工业，采矿业，能源工业等。以下就几个方面进行叙述。

3.1 在洗涤剂和化妆品中的应用表面活性剂是洗涤剂的主要成分，它与污垢和在污垢与固体表面之间发生一系列的物理化学作用（如：润湿、渗透、乳化、增溶、分散、起泡等）并借助于机械搅拌获得洗涤效果。用量最多、最广泛的是阴离子和非离子表面活性剂，阳离子和两性表面活性剂只是在生产某些特殊类型和功能的洗涤剂时才使用。主要品种有LAS（指连烷基苯磺酸脂盐）、AES（脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐）、MES（α-磺酸脂肪酸脂盐）、AOS（α-烯基磺酸盐）、烷基聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酰二乙醇胺、胺基酸型、甜菜碱型等。表面活性剂广泛用于各类化妆品中作乳化剂、渗透剂、洗涤剂、柔软剂、润湿剂、杀菌剂、分散剂、增溶剂、抗静电剂、染发剂等。非离子表面活性剂由于不刺激且和其他组分易相容，在化妆品中最常用，一般多为一些脂肪酸酯类和聚醚。

3.2 在石油、煤炭工业中的应用石油工业中，表面活性剂是必不可少的化学助剂。原油破乳剂用量最大，主要有脂肪酸钠、烷基苯磺酸钠、烷基磺酸钠、季铵盐、聚氧乙烯烷基醇醚等。在破乳剂的类型中，聚合型破乳剂发展较快，在国外

—43—

全面腐蚀控制张卫丽 李淑英 表面活性剂的应用和发展2005年第19卷第6期

已有新型聚合物破乳剂的报道。化学合成表面活性剂主要为水包油型，其中HLB亲水亲油平衡值为8~18，用量最大的是石油磺酸盐及其衍生物，通常进行复配。

表面活性剂的双亲结构被用作煤的悬浮捕集剂、絮凝剂等，选择高分子表面活性剂还可获得选择性絮凝。水煤浆作为一种新型煤基燃料，表面活性剂可使其煤粉稳定地分散在水中，从而获得浓度高、稳定性好、流动性好的水煤浆。

表面活性剂驱油的三次采油（EOR）由于可观的经济效益而备受青睐。在其中表面活性剂起到非常重要的作用，它的加入能降低地下油层各相间的界面张力，引起乳化作用，减少岩层对油的吸附力，并增加油在水中的溶解度，降低原油粘度，从而将岩层束缚的油采出。

3.3 表面活性剂在金属脱脂与酸洗中的应用碱性脱脂虽然是最古老的金属洗净方法之一，但目前使用仍非常广泛，其主要原因是价格便宜，寿命长。一般所用的碱性脱脂剂有碳酸钠、硅酸钠、磷酸钠及偏硅酸钠、正硅酸钠和焦磷酸钠等。这类物质对金属表面上的矿物油都具有渗透作用。用这类碱性盐对金属表面上的油脂进行去除需要相当长的时间，其原因是这类碱性盐的脱脂能力完全依赖于皂化反应。

为了缩短脱脂时间，可以在上述含碱性盐类溶液中加入少量的烷基磺酸钠或聚氧乙烯（烃基酸）系非离子型或其他类型的表面活性剂。加入表面活性剂能够缩短时间，提高效率，其原因是表面活性剂能促进金属表面上油污的润湿、渗透、乳化及分散。

除去铁表面的油污，使用高浓度的碱是有效的，但是对于有色金属则要特别注意洗液的pH值，否则金属很容易被浸蚀。故以不使用苛性钠为佳，最好采用偏硅酸钠、碳酸钠及磷酸钠等。对于金属铝来说，使用硅酸钠有双重作用，一是洗净作用，二是有很好的腐蚀抑制作用。

金属表面去油用表面活性剂选择非离子型为宜，去锈用表面活性剂选择阳离子型为宜。

3.4 表面活性剂在表面处理中的应用由于表面活性剂具有润湿渗透起泡和分散等种种特性，使其在金属的表面处理中得到了广泛的应用。

3.4.1 表面活性剂在电镀中的应用

电镀上用的表面活性剂以上述各类活性剂为主，对电极过程的反应有下列的影响：

（1） 光亮作用和整平作用 ；

（2） 结晶细化作用和结晶的配向性变化 ；—44—

（3） 内应力、硬度和延展等机械性能的影响 ；（4） 降低溶液的表面张力 ；（5） 防止镀层针孔的产生 ；（6） 消泡和防止溶液雾的飞溅。

电镀时所用的表面活性剂，根据金属种类，溶液组成和电镀条件不同而选用。

3.4.2 表面活性剂在磷化中的作用

工件经强酸强碱溶液除锈、脱脂后，会对金属表面带来一定程度的影响，使磷化膜粗糙，粗糙膜在涂装中与涂料的结合性比较差，严重影响涂层的附着力和耐腐蚀性。而在磷化液中加入适量的表面活性剂，可以明显改善磷化液的磷化效果。其起到的主要作用如下：

（1） 润湿渗透 ；（2） 分散增溶 ；（3） 增高表面清洁 ；（4） 增强阴极去极化 ；

生成的H2易析出，加速磷化 ；（5） 使H+分布均匀，

（6） 降低表面膜的孔隙率，提高致密性和耐蚀性能。根据磷化液的作用、组成不同，不同的表面活性剂起到不同的作用，应根据实际需要进行选择。

4 发展方向表面活性剂的发展方向将表现在以下方面：①回归天然；②代替有害化学品；③室温下洗涤使用；④不用助剂可在硬水中使用；⑤能有效处理废液废水、粉尘等的环保型表面活性剂；⑥能有效提高矿物、燃料、生产利用率的表面活性剂；⑦多功能表面活性剂；⑧以生物工程为基础，利用工业或城市废弃物制备的表面活性剂； ⑨用复配技术产生协合效应的高效表面活性剂。

5 结束语随着人们对环境意识的增强和环境法规的日益完善，对表面活性剂行业的要求越来越高。如当前纺织行业就提出要按照生态学的规定生产和制作纺织品，其他行业也对表面活性剂提出了同样的要求，即开发和选用的表面活性剂必须安全无毒。

随着人们生活水平的提高和工业的进一步发展，表面活性剂的应用领域将会逐步拓宽，我们甚至可以说，只要有界/表面存在的地方，表面活性剂便会有其用武之地。

下转（第45页）

第19卷第6期2005年12月全面腐蚀控制全 面 腐 蚀 控 制

TOTAL CORROSION CONTROLVol.19 No.6

2005年第19Dec. 2005卷第6期

最后的智慧：21世纪CEO的职责彼得・德鲁克

The Ultimate Wisdom: Responsibility of CEO on the 21st CenturyPeter Drucker

2005年11月11日，“现代管理学之父”彼得・德鲁克溘然长逝。留给世界的，是他闪烁着真知灼见的大量著述，是过去半个多世纪中他对现代企业的组织及管理所产生的重大影响。

德鲁克留给我们的最后也是他最新的管理思想就是2004年10月1日，他在美国德鲁克档案馆举办的“智者对话”上精辟地阐述了21世纪CEO的职责。以下就是他留给人类的最后智慧：

首先要说的是，CEO要承担责任，而不是“权力”。你不能用工作所具有的权力来界定工作，而只能用你对这项工作所产生的结果来界定。CEO要对组织的使命和行动以及价值观和结果负责。最重要的就是结果。有鉴于此，CEO的工作因他们所服务的组织不同而有所不同。

CEO是将组织与外界连接在一起的人。组织内部只有成本，结果存在于组织的外部。这意味着CEO应当仔细思考在他们的组织内有什么信息，组织的外部又有什么信息，以及如何组织这些信息。到目前为止，只有少数CEO这样做了。整合组织内外的信息是CEO未来的主要工作之一。

同样重要的是，只有CEO才能做的就是决定“我们的事业是什么？我们的事业应当是什么？”更为困难的是决定“我们的事业不应当是什么？”一旦做出了以上的决定，CEO才能决定什么结果对他所服务的组织是有意义的。

CEO要做出平衡的决策，即：在目前的需求和是否投资于高度不确定的未来之间取得平衡。这种决策是所有经济活动的精髓所在。CEO必须对此做出决策，如果组织涉及各个领域，分散精力和资源，最终将一事无成。

CEO要配置组织的一项特殊的稀缺资源——高绩效的人。一个人越有能力，他就越有可能是高度专业化的。世界上没有通才。一位伟大的钢琴演奏家很可能连机票都订不了。你是把他当钢琴演奏家请来的，而不是看他是否能看懂航班表。CEO的特有工作就是将高绩效的人安排在能让产生结果的岗位，也就是用人之长，因为只有长处才能创造结果。

CEO要通过身体力行去树立组织的价值观和标准。因为，太多的CEO认为组织的价值观和标准是靠讲话讲出来的。而组织的价值观和标准是靠CEO身体力行做出来的。

上接（第44页）

参考文献

[1] 袁世炬，邓振强，含氟表面活性剂结构、特牲及应用，湖北造 纸， 2001，(3)

[2] 王瑞祥，论表面活性剂在电镀工业中的应用，材料保护，2002，

35(3)

[3] 程时远，袁建军，表面活性剂的应用与发展趋势，精细化工， 1998，15

[4] 郑薇，表面活性剂的工业进展，化工进展，2003，22（4）

[5] 廖辉伟，“绿色”磷化工艺研究，表面技术，2002，31（2）[6] 王德松，罗青枝，李发堂，李俊新，材料保护，2000，33（8）[7] 朱满康，杨桦，陈延民，贺德仁，武汉工业大学学报，1997， 19（4）

[8] 陈伟平，海南大学学报，2002，20（1）[9] 刘岚，化工设计通讯，2002，28（2）

—45—