表面活性劑的化學結構和應用分析

韓寶同

（寧夏理工學院，寧夏石嘴山 75300）

由于表面活性劑具有特殊的結構特點，在一定的條件下，它可以形成乳化以及發泡等性能，并被廣泛應用于多個領域[1]。然而，在其中依然存在一些問題，需要進行深入的分析，并將這些問題進行有效解決，以增加其使用性能。

1 表面活性劑的內涵及其主要特點

分子表面上會存在很多疏水或親水基，就結構而言，它們和水比較接近，或其基團中的一些物質的化學鍵與水的HO鍵接近，在水中大多數都能溶解，但如果在結構上完全不同于水，在化學鍵方面也有較大差異的話，則不溶于水[2]。表面活性劑，可以有效改變溶液體系的界面情況，讓本來不混溶的物質可以實現相溶，或使對兩種融合物質的化學試劑進行分離，其分子結構既親水又疏水，因而它可以與不同的物質實現相溶，進而讓清除或聚合的功能得以實現。對表面活性劑來說，它具有的界面張力就是其主要特點。當一定條件下某種溶液中加入某種物質時，活性劑就會減少其表面張力。通常而言，它的表面活性較強通常稱這種物質是表面活性劑。表面活性劑中有兩個基團，也就是親水基團和疏水基團，二者完全不同，所以當它與溶液接觸時，親水基就會與水相溶，疏水基則會遠離水，與油進行相溶，這樣它的表面活性就體現為兩親分子結構。因為表面活性劑具有較強的表面活性能力，因此它在工農業生產領域以及日常生活中被廣泛使用，來充分發揮其乳化、增溶、分散以及發泡等多種功效。

2 表面活性劑的化學結構分析

之所以會存在表面張力，是因為兩相界面的分子引力并不平衡，表面層分子就會受此影響。日常生活中經常可以看到“油水分離”的現象，其原因就在于，水分子與油分子在接觸時，它們的表面張力會比較大，因而它們不能實現穩定性的相互溶解，然而如果是雙親分子結構，就不會存在這種現象。雙親分子是指分子中同時包含親水與親油基，如果要將這兩個分子進行連接，可以通過化學鍵方式完成。其親水基團在水中易溶解，其親油基團在油中易溶解，利用鏈接起水相和油相界面的方式，可以讓其表面張力減少，進而讓二者增強其溶解度，把該類型的雙親分子，稱作是表面活性劑。表面活性劑如果沒有太高的濃度，則其分子往往會匯集在兩相界面，隨著濃度的不斷提升，其分子就會很快進入溶液內部。表面活性劑如果濃度較高，就會自動形成單個的膠束，這樣其中的親水基就會與溶劑中的水分子進行溶解，其中的親油基就會和溶劑中的親油基進行溶解，這些膠束有著不同的結構形式，比如球狀和層狀以及棒狀等形式。如果疏水烴鏈很長，由其形成的膠束，其體積也會較大，相比于短烴鏈，它有著更好的增溶能力。相比于飽和烴鏈，在不飽和烴鏈中，其電子云之間存在較大的斥力，因此后者的活性要優于前者。表面活性劑之所以能充分發揮其性能，就在于它具有許多膠束結構。

3 表面活性劑的主要類型

表面活性劑的主要類型見表1。

表1 表面活性劑的主要類型分析

4 表面活性劑的化學應用情況分析

4.1 化妝品

現今，人們的物質生活水平不斷提升，對于美的追求方式也越來越多。近幾年來，化妝品行業的發展速度很快。在化妝品的研發過程中，表面活性劑也是必不可少的。化妝品需要確保可以很好地貼合在人的皮膚上，所以化妝品中的成分，就需要具備良好的油性與水性能力，而表面活性劑恰好具備這些特點[3]。在研發化妝品的過程中，就需要使用表面活性劑，利用其分子結構，來形成大量的膠束，這樣就能確保其乳化效果的良好。此外，對于許多的化妝品來說，它都是由不同的有機物質所構成的，因而其油性較大，所以可以通過表面活性劑的性質，來讓表面活性的油性實現良好的平衡，進而實現保濕效果。

4.2 洗滌劑

親水基與疏水基存在于表面活性劑中，因此其在洗滌劑中被大量使用。首先，日常生活中離不開洗滌劑，洗滌劑在制作過程中，表面活性劑就是一種不可或缺的物質。例如，在制作肥皂時，原料中會包括高級脂肪酸，它和相關的醇類物質接觸，酯化反應就會出現，不穩定的油脂由此也會產生，通過特定的條件，就會發生皂化反應，而后對其進行靜置后，肥皂就會形成。表面活性劑之所以會運用在制作肥皂過程中，是由于表面活性劑能利用一定的作用形成膠束，在洗滌時，疏水基就會與雜質油脂類實現相溶，親水基和水相接觸，進而能有效分離油脂與水，從而達到洗滌干凈的功效。

4.3 氣泡性能

由于其特殊的化學結構，會讓表面活性劑形成一定的氣泡性能。由于表面活性劑具有特殊的結構，因而其吸附能力較強，進而可以形成氣泡，可以讓氣體和液體之間增加接觸面，這樣利用表面活性劑所達到的保護性能就會較強，進而對氣泡的穩定能力進行有效改善。此外，對于表面活性劑來說，其分子結構同時包含親水與疏水兩種基團，能實現水和油的有效分離，這樣就能對工作效率進行改進。與此同時，表面活性劑還具有良好的乳化能力，可以加大界面中的表面張力，這樣就能充分發揮出氣泡的性能。在農藥行業中，會經常使用到可濕性粉劑和乳油以及濃乳劑，在它們的原料中，表面活性劑都是不能缺少的，比如可濕性粉劑中的主要物質就是有機化合物，其和水之間不相溶，但是加入表面活性劑后，水就會減少其表面張力，進而讓水浸潤藥粒，從而生成水懸液形態。農業領域中還會使用到粒劑以及供噴粉用的粉劑，其中也會包含相當數量的表面活性劑。就是通過表面活性劑的作用，能讓藥劑在受藥表面更好地實現吸附，進而在有水分的前提下，加快成分的釋放速度，并讓其面積快速增加，從而實現良好的治病效果。

4.4 增溶性能

利用水溶液的作用，表面活性劑可以出現一定的膠束，它可以讓不易在水中相溶的物質，提升其溶解度，利用膠束的作用，原本是渾濁的溶液，會更加透明和澄清，表面活性劑形成該種作用就是增溶性能。表面活性劑如果出現了增溶作用，就是增溶物質，被增溶物就是被增溶的物質。在表面活性劑中加入被增溶物質后，其很快就會出現渾濁現象，該現象就是乳狀液，再將表面活性劑加入該乳狀液中后，溶液又成為無色透明狀。盡管這是種連續的變化，然而對于乳化與增溶而言，它們具有不同的本質。

4.5 乳化和破乳性能

由于表面活性劑具有良好的乳化性能，其被廣泛運用于各個領域中，比如被運用于食品生產、金屬制造、農藥、醫學以及紡織等領域。無論什么類型的表面活性劑，都具有良好的乳化能力，非離子與陰離子這兩種表面活性劑是經常使用到的。乳化能力主要是指兩種液體，呈現出不同的溶解能力，而后會形成乳狀化的一種過程。兩種液體如果不能實現溶解，只利用機械攪拌方式，無法使乳狀液具有穩定性。要想讓乳狀液更加穩定，就需要將第三組分加入其中，表面活性劑就是這第三組分。

4.6 表面活性劑型阻垢劑

現今，在我國的油田中，燃煤注汽鍋爐應用的比較多，但是時常會出現鍋爐爆管的事故，造成了嚴重的經濟損失。之所以會出現爆管現象，在于內壁存在較多的污垢，內壁上附著的污垢越多，時間一長，就會有堵塞出現。此外，結垢現象的發生，就會讓設備和氣體以及水體相互之間的接觸面減少，其熱交換的效率也會受到影響，讓能源與電力其耗損加大，進而讓油田開采運營成本增加。為了減少該類事故出現，就可以利用阻垢劑，來對無機鹽進行抑制，使其減少結垢與沉淀，這樣對于設備來說，其傳熱效果也會增加，爆管現象就會減少。其中就會使用到表面活性劑型阻垢劑，一般常見的阻垢劑是有機磷系列，它與油田污水中的 Ca以及Mg 等離子，可以進行溶解，進而生成合離子，這樣就能避免它們出現聚合，合離子中還會存在一些鏈條，這樣碳酸鹽晶體就能很好地附著在其上，同時會將碳酸根取代，利用置換反應，就能有效抑制碳酸鹽晶體的生長。

4.7 消毒殺菌性能

在藥劑中，會存在一些揮發油的脂溶性纖維素以及激素等物質，通過表面活性劑的增溶性能，這些難溶性的藥物就能變為透明的溶液，其濃度也會增加，在醫藥行業中，表面活性劑可以作為殺菌劑與消毒劑來使用，其之所以具有殺菌與消毒性能，就在于它們能與細菌中的生物膜蛋白質發生化學反應，細菌的功能就會喪失，按照使用的濃度，在手術前，可以用來對皮膚進行消毒，對傷口或黏膜的消毒效果也很好，還可以對器械和環境進行有效消毒。

5 結束語

現今，社會在不斷進步，我國化工產業的發展速度也很快，因而表面活性劑被大量使用在多種領域中，滿足人們的發展需求。要對表面活性劑的特點與應用情況進行深入分析，以便更好地分析表面活性劑的結構與性質，進而拓展表面活性劑的多種使用性能。