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陰離子表面活性劑的應用及發展

陰離子表面活性劑通常分為高級羧酸鹽型、磺酸鹽型、硫酸酯鹽型、磷酸酯鹽型、脂肪酰——肽縮合物等。它在表面活性劑家族中品種最多,用量最大,其應用十分廣泛。

應用

1 農業 大多數的農藥都是油溶性有機物,不能直接使用.為了安全、經濟有效地使用,必須將農藥與表面活性劑等助劑按配方加工成制劑產品,如制成乳油、懸浮劑、可濕性粉劑等.用水稀釋后,大面積地在農作物上均勻噴灑,促進活性組分滲透入植物內部.現在用陰離子與非離子的復配物作為農藥乳化劑,使乳化劑的用量由20%—40%下降為3%—10%,且有利于農藥的化學穩定性,同時降低了成本,減少了污染,提高了藥效利用率.如在殺蟲劑、除銹劑、植物生長調節劑中常加入烷基苯磺酸鹽、木質素磺酸鹽等作乳化劑和潤濕劑,可用于改良土壤.

2 建筑工業 混凝土是建筑工業中廣泛使用的材料,制備混凝土砂漿時,加入一定量的表面活性劑以改善混凝土的性能,如木質素磺酸鹽系列用作減水劑,引氣劑,十二烷基磺酸鹽及其復配物用作砂漿塑化劑等.在建筑用涂料中,表面活性劑主要起潤濕、乳化、分散、穩定和防靜電作用.如用作分散劑的是聚磷酸鈉或鉀等陰離子活性劑,它可以降低乳化系統中的界面張力,阻止絮凝,打碎膠團,改善涂料的遮蓋力,流動性和流平性,同時減少涂料的發花和顏料的沉降等.多數涂料含有固體顆粒,如體質顏料作為分散的第一步,要充分地潤濕,向水和涂料中加入陰離子表面活性劑,可降低固液表面張力,產生穩定的不相溶混合物.如果缺少合適的潤濕劑,涂料會絮凝和沉降,分散時間將延長,涂層會失去光澤.當陰離子表面活性劑的親水基位于兩個憎水鏈的中央時,可提供較強的潤濕性,如二辛基磺化琥珀酸鈉、烷基硫酸鹽等是有效的潤濕劑.

3 化妝品工業 陰離子表面活性劑在化妝品中的應用越趨廣泛.其主要作用是作乳化劑、增溶劑、潤濕劑和活效組分增效劑.最重要的是考慮其藥理學和毒理學上的安全,如單烷基磷酸酯鹽,由于在皮膚和毛發洗滌用品中被大量使用,成為日本花王公司的一個得意品種,并在菲律賓花王子公司內部專門生產此品,商品牌號為MAP.MAP的鈉鹽、鉀鹽因其豐富的發泡性,良好的乳化性,適度的洗凈力以及特有的皮膚親和性而能滿足毛發洗凈劑的要求.在不少洗面奶、沐浴露以及嬰幼兒洗滌用品中使用.美國PPG公司于1986年開發了“Avanel”S系列陰離子表面活性劑——烷基聚氧乙烯硫酸鹽,其分子式為CmH2m+10(C2H4O)nCH2SO3Na,由于式中的疏水基和乙氧基聚和度可以調節,因而可以人為地控制其某些性質以適合實際需要.“Avanel”S既耐酸又耐堿,其發泡性能不受硬水的影響,可完全被生物降解,適于制家用清潔劑,如:它對皮膚非常柔和,可用于護膚膏霜類化妝品.對皮膚和眼睛的刺激性低,適用于調理香波,且具有持久的保濕作用.還可用于藥物香波和去頭屑香波,它的抗活性過氧化物和藥物的能力促進了產品的穩定性,且產生的泡沫易于漂洗.國內多年來一直沿用至今的“209”表面活性劑是油酰基甲基牛磺酸鈉,只能配制大眾化的洗發膏.80年代初,日本的資生堂與東邦化學合作開發了椰油酰基甲基牛磺酸鈉,并在高檔香波、沐浴露和洗面奶中加以應用.現該品種已成為日本一種常用的表面活性劑,常見于資生堂,LION等公司的專利文獻配方中.最近日本專利用磷酸月桂酯鈉鹽等制備對皮膚溫和的洗滌劑、洗發香波,經研究,在一定PH值下不僅有軟化、調理頭發的功效,而且防止頭皮發癢.專利用雙十六烷基磷酸鈣復配成性能優良具有抗水、抗油、對皮膚附著力好的固體化妝品.在醫用化妝品生產中,為了提高藥效成分及香料的溶解度,須加入一定的增溶劑.烷基磷酸酯類毒性小,又耐酸、耐堿、耐菌、親水親油,且易被生物代謝,是應用廣泛的增溶系列.日本松本公司合成了含有機聚硅氧烷的磷酸酯陰離子表面活性劑,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劑.

4 石油工業 廣泛使用表面活性劑.據估計,美國用于油田開發的表面活性劑約占工業用量的17%.在鉆井中,用陰離子表面活性劑配制鉆井液,濕潤冷卻鉆井工具.據API公報報道,1978年美國使用的鉆井液中大量地用到了磺酸鹽類:如木質素磺酸鹽用作稀釋分散劑,石油磺酸鹽用作破乳劑,烷基芳基磺酸鹽用作潤滑劑.在強化采油方法中,利用表面活性劑驅油是一種主要方法,烷基酚聚氧乙烯醚磺酸鈉可用于高含鹽量(Na+?Cl-?Ca2+?Mg2-)高溫地下巖層的三次采油,而且若與烷基苯磺酸混用,可改進地下巖層(含酸溶性組分)的滲透性和孔隙度來提高石油采出率;與烷基酚聚氧乙烯醚同時使用,可用于含鹽度高的水礦層,也可用于滲透變化性大的巖層進行三次采油.據報道,1982年在美國三次采油1900萬噸,主要用蒸汽驅油,其驅油劑中的主要成分中加有烷基苯磺酸鹽,烷基酚聚氧乙烯醚磺酸鹽等陰離子活性劑.此外,還可作為原油降粘劑,改進原油輸送中的流動性,降低能耗.在石油產品中,作為潔凈劑、分散劑、高堿性添加劑、防銹劑、抗靜電劑、乳化降粘劑、消蠟防蠟劑以及污水處理劑等.

5 紡織工業 隨著紡織纖維品種的不斷更新,對紡織印染加工等提出了新的要求.紡織印染后用的染整助劑要對織物具有較好的潤濕作用,對染料具有較強的增溶和分散能力,對織物和顏料有較強的親和力,從而減慢上染速度,達到勻染目的.此外,根據特殊需要,還要對織物具有一定的柔軟、拒水和抗靜電作用.因此,表面活性劑的增效、分散、勻染、拒水、抗靜電、柔順作用對紡織工業十分重要.例如,在紡織原料處理中,為了除去原料中的蠟脂、果膠、棉籽殼等,常用堿煮,烷基苯磺酸鹽等復配制劑作為洗滌和潤濕劑,用來改善煮練液的潤濕性、乳化性、滲透性,從而達到改善棉紗線外觀及吸水性之目的.在漂白過程中,加入磺酸鹽、脂肪醇硫酸鹽等作為耐酸堿低泡的潤濕劑,提高漂白液的滲透、濕潤能力和織物的柔軟性.紡絲工序中,用烷基苯磺酸(或硫酸鹽)等作乳化劑.在印染整理中,作為助溶劑、擴散劑、勻染劑、抗靜電劑和柔順劑被廣泛使用.如羧甲基纖維素常作為纖維印花漿上漿劑,磺化油和高級硫酸酯鈉鹽是主要的勻染劑,烷基磺酸納是常見的柔順劑,也可作為絲光整理劑和抗靜電劑使用.

發展趨勢

追溯歷史,人類早在公元前從天然植物如皂角(含有皂素成分)以及草木灰中取得了可用于洗滌和去污的物質,后來出現了原始形式的肥皂,是使用最早的陰離子活性劑.世界上第一個合成洗滌劑的誕生是在一戰中的德國,叫做“Nehel”,含短鏈的烷基萘磺酸鹽.至1984年,世界上表面活性劑的總產量已達到1400萬噸/年,品種上萬種,從各種研究動態分析,今后的發展趨勢大致是:(1)由單一功能向多功能型發展;(2)由通用性向專一性發展;(3)采用活性物多種復配;(4)強調“綠色”標記和“溫和型”的發展方向;(5)在無機助劑中的代磷研究;(6)有機助劑向高分子電解質類有機活性物發展;(7)生物助劑采用混合酶;(8)研制含F·Si等特種表面活性劑等.


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