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阴离子表面活性剂的应用及发展

阴离子表面活性剂通常分为高级羧酸盐型、磺酸盐型、硫酸酯盐型、磷酸酯盐型、脂肪酰——肽缩合物等。它在表面活性剂家族中品种最多,用量最大,其应用十分广泛。

应用

1 农业 大多数的农药都是油溶性有机物,不能直接使用.为了安全、经济有效地使用,必须将农药与表面活性剂等助剂按配方加工成制剂产品,如制成乳油、悬浮剂、可湿性粉剂等.用水稀释后,大面积地在农作物上均匀喷洒,促进活性组分渗透入植物内部.现在用阴离子与非离子的复配物作为农药乳化剂,使乳化剂的用量由20%—40%下降为3%—10%,且有利于农药的化学稳定性,同时降低了成本,减少了污染,提高了药效利用率.如在杀虫剂、除锈剂、植物生长调节剂中常加入烷基苯磺酸盐、木质素磺酸盐等作乳化剂和润湿剂,可用于改良土壤.

2 建筑工业 混凝土是建筑工业中广泛使用的材料,制备混凝土砂浆时,加入一定量的表面活性剂以改善混凝土的性能,如木质素磺酸盐系列用作减水剂,引气剂,十二烷基磺酸盐及其复配物用作砂浆塑化剂等.在建筑用涂料中,表面活性剂主要起润湿、乳化、分散、稳定和防静电作用.如用作分散剂的是聚磷酸钠或钾等阴离子活性剂,它可以降低乳化系统中的界面张力,阻止絮凝,打碎胶团,改善涂料的遮盖力,流动性和流平性,同时减少涂料的发花和颜料的沉降等.多数涂料含有固体颗粒,如体质颜料作为分散的第一步,要充分地润湿,向水和涂料中加入阴离子表面活性剂,可降低固液表面张力,产生稳定的不相溶混合物.如果缺少合适的润湿剂,涂料会絮凝和沉降,分散时间将延长,涂层会失去光泽.当阴离子表面活性剂的亲水基位于两个憎水链的中央时,可提供较强的润湿性,如二辛基磺化琥珀酸钠、烷基硫酸盐等是有效的润湿剂.

3 化妆品工业 阴离子表面活性剂在化妆品中的应用越趋广泛.其主要作用是作乳化剂、增溶剂、润湿剂和活效组分增效剂.最重要的是考虑其药理学和毒理学上的安全,如单烷基磷酸酯盐,由于在皮肤和毛发洗涤用品中被大量使用,成为日本花王公司的一个得意品种,并在菲律宾花王子公司内部专门生产此品,商品牌号为MAP.MAP的钠盐、钾盐因其丰富的发泡性,良好的乳化性,适度的洗净力以及特有的皮肤亲和性而能满足毛发洗净剂的要求.在不少洗面奶、沐浴露以及婴幼儿洗涤用品中使用.美国PPG公司于1986年开发了“Avanel”S系列阴离子表面活性剂——烷基聚氧乙烯硫酸盐,其分子式为CmH2m+10(C2H4O)nCH2SO3Na,由于式中的疏水基和乙氧基聚和度可以调节,因而可以人为地控制其某些性质以适合实际需要.“Avanel”S既耐酸又耐碱,其发泡性能不受硬水的影响,可完全被生物降解,适于制家用清洁剂,如:它对皮肤非常柔和,可用于护肤膏霜类化妆品.对皮肤和眼睛的刺激性低,适用于调理香波,且具有持久的保湿作用.还可用于药物香波和去头屑香波,它的抗活性过氧化物和药物的能力促进了产品的稳定性,且产生的泡沫易于漂洗.国内多年来一直沿用至今的“209”表面活性剂是油酰基甲基牛磺酸钠,只能配制大众化的洗发膏.80年代初,日本的资生堂与东邦化学合作开发了椰油酰基甲基牛磺酸钠,并在高档香波、沐浴露和洗面奶中加以应用.现该品种已成为日本一种常用的表面活性剂,常见于资生堂,LION等公司的专利文献配方中.最近日本专利用磷酸月桂酯钠盐等制备对皮肤温和的洗涤剂、洗发香波,经研究,在一定PH值下不仅有软化、调理头发的功效,而且防止头皮发痒.专利用双十六烷基磷酸钙复配成性能优良具有抗水、抗油、对皮肤附着力好的固体化妆品.在医用化妆品生产中,为了提高药效成分及香料的溶解度,须加入一定的增溶剂.烷基磷酸酯类毒性小,又耐酸、耐碱、耐菌、亲水亲油,且易被生物代谢,是应用广泛的增溶系列.日本松本公司合成了含有机聚硅氧烷的磷酸酯阴离子表面活性剂,另一公司合成了磷酸酯二(全氟辛基乙酯)三乙氧基硅烷酯表面活性剂.

4 石油工业 广泛使用表面活性剂.据估计,美国用于油田开发的表面活性剂约占工业用量的17%.在钻井中,用阴离子表面活性剂配制钻井液,湿润冷却钻井工具.据API公报报道,1978年美国使用的钻井液中大量地用到了磺酸盐类:如木质素磺酸盐用作稀释分散剂,石油磺酸盐用作破乳剂,烷基芳基磺酸盐用作润滑剂.在强化采油方法中,利用表面活性剂驱油是一种主要方法,烷基酚聚氧乙烯醚磺酸钠可用于高含盐量(Na+?Cl-?Ca2+?Mg2-)高温地下岩层的三次采油,而且若与烷基苯磺酸混用,可改进地下岩层(含酸溶性组分)的渗透性和孔隙度来提高石油采出率;与烷基酚聚氧乙烯醚同时使用,可用于含盐度高的水矿层,也可用于渗透变化性大的岩层进行三次采油.据报道,1982年在美国三次采油1900万吨,主要用蒸汽驱油,其驱油剂中的主要成分中加有烷基苯磺酸盐,烷基酚聚氧乙烯醚磺酸盐等阴离子活性剂.此外,还可作为原油降粘剂,改进原油输送中的流动性,降低能耗.在石油产品中,作为洁净剂、分散剂、高碱性添加剂、防锈剂、抗静电剂、乳化降粘剂、消蜡防蜡剂以及污水处理剂等.

5 纺织工业 随着纺织纤维品种的不断更新,对纺织印染加工等提出了新的要求.纺织印染后用的染整助剂要对织物具有较好的润湿作用,对染料具有较强的增溶和分散能力,对织物和颜料有较强的亲和力,从而减慢上染速度,达到匀染目的.此外,根据特殊需要,还要对织物具有一定的柔软、拒水和抗静电作用.因此,表面活性剂的增效、分散、匀染、拒水、抗静电、柔顺作用对纺织工业十分重要.例如,在纺织原料处理中,为了除去原料中的蜡脂、果胶、棉籽壳等,常用碱煮,烷基苯磺酸盐等复配制剂作为洗涤和润湿剂,用来改善煮练液的润湿性、乳化性、渗透性,从而达到改善棉纱线外观及吸水性之目的.在漂白过程中,加入磺酸盐、脂肪醇硫酸盐等作为耐酸碱低泡的润湿剂,提高漂白液的渗透、湿润能力和织物的柔软性.纺丝工序中,用烷基苯磺酸(或硫酸盐)等作乳化剂.在印染整理中,作为助溶剂、扩散剂、匀染剂、抗静电剂和柔顺剂被广泛使用.如羧甲基纤维素常作为纤维印花浆上浆剂,磺化油和高级硫酸酯钠盐是主要的匀染剂,烷基磺酸纳是常见的柔顺剂,也可作为丝光整理剂和抗静电剂使用.

发展趋势

追溯历史,人类早在公元前从天然植物如皂角(含有皂素成分)以及草木灰中取得了可用于洗涤和去污的物质,后来出现了原始形式的肥皂,是使用最早的阴离子活性剂.世界上第一个合成洗涤剂的诞生是在一战中的德国,叫做“Nehel”,含短链的烷基萘磺酸盐.至1984年,世界上表面活性剂的总产量已达到1400万吨/年,品种上万种,从各种研究动态分析,今后的发展趋势大致是:(1)由单一功能向多功能型发展;(2)由通用性向专一性发展;(3)采用活性物多种复配;(4)强调“绿色”标记和“温和型”的发展方向;(5)在无机助剂中的代磷研究;(6)有机助剂向高分子电解质类有机活性物发展;(7)生物助剂采用混合酶;(8)研制含F·Si等特种表面活性剂等.