表面活性剂的应用进展

化学前沿论文

论文题目：表面活性剂的应用与发展

学院：化学与化工学院

专业：＿＿＿化学＿＿＿

班级：＿＿101A＿＿＿

学号：＿＿

学生姓名：＿＿＿＿

2013年 6 月7

摘要 (3)

前言 (4)

第一章表面活性剂的发展历史 (4)

第二章表面活性剂的应用 (5)

1.表面活性剂在日用品领域的应用 (5)

2.表面活性剂在选矿领域的应用 (6)

3.表面活性剂在农药领域的应用 (7)

4.表面活性剂在生物体中的重要作用 (8)

第三章表面活性剂的发展前景 (9)

结语 (9)

参考文献 (10)

致谢 (11)

表面活性剂的应用与进展

摘要

表面活性剂(surfactant)，是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。表面活性剂在日常生活或者工业生产中都有广泛的应用。随着科学技术的发展，越来越多的新型表面活性剂被合成出来，并且广泛的应用于日用品、选矿、农药、制药表面处理等领域。本文主要讲述了表面活性剂的发展历史、表面活性剂在现实生活生产中应用以及表面活性剂的发展趋势。

关键词：表面活性剂，应用，进展

前言

表面活性剂分子在结构上具有共同的特点是都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。同时，这种特性也决定了它在生活生产中的应用。

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表面活性。

表面活性剂的主要作用【1】有：润湿作用，起泡作用，增溶作用，乳化作用。在工业生产或者生活中经常利用这些性质作用来为我们服务，比如农药中利用表面活性剂降低表面张力使其均匀的润湿庄稼，能更好的起到杀虫作用。

第一章表面活性剂的发展历史

回顾表面活性剂的历史，其实人类很早就开始使用使用表面活性剂，不过人们的对其认识程度还远远不及现在。公元前2500年—1850年，人们用羊油和草木灰制造肥皂。早期，还有土耳其人用蓖麻油与硫酸反应制造出土耳其红油。这些都是先人们靠经验与智慧生产出来的，而表面活性剂的真正腾飞阶段是在近一个多世纪。19世纪初，出现了矿物原料制备洗涤剂。特别是石油工业的发展促生了许多洗涤剂。石油硫酸（绿油）蜡和茶的磺化混合物―石油磺酸皂（溶于酸中，呈绿黑色，用碱中和制得）。石油磺酸皂具有良好的水溶性，俗称绿钠。它是第一个矿物原料制得的洗涤剂，在表面活性剂的发展历史上具有重要意义。两次世界大战在某种程度上极大的促进了表面活性剂的发展。第一次世界大战期间，油脂出现煤炭产量，煤化工业的发展使诞生了短链烷基、奈磺酸盐类表面活性剂，如丙基奈磺酸盐、丁基奈磺酸盐。第一次世界大战后,德国开发乙二醇衍

生物，如聚乙二醇衍生物产品，聚乙二醇与各种有机化合物（包括醇、酸、酯、胺、酰胺等）结合，形成多种优良性能的非离子表面活性剂。从此表面活性剂得到了长足的发展，现在在这领域涌现出了许多新型的表面活性剂，比如碳氟表面活性剂、含硅表面活性剂、高分子表面活性剂、冠醚型表面活性剂、生物表面活性剂等。

展望未来，表面活性剂将会被更加深入的研究，同时在我们的生活生产中也会更加广泛的应用表面活性剂，为我们带来更多的便利。

第二章表面活性剂的应用

表面活性剂在平时生活中，在生产中，还有再有机生命体中都承担着重要的作用。英国化学家Clint曾经说过：“冰淇淋是我们最喜爱的食物；有了洗涤剂我们的生活才能如此美好。若没有表面活性剂，这两样东西都不会有。这真是太可悲了。”但是，如果真没有了表面活性剂，也不会有人为没有冰淇淋和洗涤剂而哭泣。因为没有表面活性剂，人也不存在了。由此，可见表面活性剂对我们的重要性。

这一部分从表面活性剂在日用品、选矿、农药领域的应用以及在生命体中的作用四个角度来介绍它的重要性。

1.表面活性剂在日用品领域的应用

提到表面活性剂我们的第一反应就是肥皂、洗洁精等日用品，确实，表面活性剂在日用品领域应用比较广泛而且较早应用。合成洗涤剂是表面活性剂消费最大的市场之一。由于表面活性剂的分子结构既具有亲水基团又有疏水基团，根据相似相溶性，它能够将疏水基团伸入油污内，而亲水基团则暴露在极性溶剂中，经过搅拌使油污分解达到去污的目的。这就是表面活性剂的去污原理。

在洗涤方面的表面活性剂用量最多、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【2】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。

除此之外，表面活性剂广泛用于各类化妆品中。比如作乳化剂、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。

2.表面活性剂在选矿领域的应用

选矿是表面活性剂的一个很重要的应用。同时用表面活性剂选矿的历史也相对来说比较悠久。

自然界中除煤、石墨、硫磺、滑石和辉钼矿等矿物颗粒表面疏水、具有天然的可浮性外，大多数矿物均是亲水的。加入表面活性剂，改变矿物颗粒的亲水性而产生疏水性使之可浮。极性表面活性剂的亲水基团与矿物粒子吸附，疏水基团暴露在水中其分子或离子呈定向排列形成疏水膜，从而使矿位具有可浮性。当从选矿槽底部通以一定流速的气体时，能够使矿物粒子浮在液体表面上，因此达到分离的目的。

贵州省内的矿物种类繁多，全省已发现矿产110多种，其中有76种探明了储量，有多种保有储量排在全国前列。但是很多矿的品位比较低，比较难富集，开采的成本较大。也因此很多品位低的矿物被直接丢弃，这样不仅大量的浪费资源，而且还污染了环境。采用表面活性剂法进行矿物浮选能够有效的解决此问题。比如，贵州境内含量较多的磷矿。当磷的品位低于30%时则开采成本比较大，有的品位稍低的甚至不能够开采，因此改善采矿方法才是真正解决问题的关键。若能研究出浮选磷矿的廉价表面活性剂，那么就能够将低品位的磷矿开采，不至于资源的浪费。

3.表面活性剂在农药领域的应用

中国作为一个农业大国，农药的使用的必可避免的。而如此庞大的农药使用量势必会对环境造成伤害，如何高效、安全的使用农药就成了一个重要的研究方向，表面活性剂在农药的使用上起到了很重要的作用。

我们知道农药的溶剂一般就是水，而水的表面张力比较大，常温下达7.2×10-2N/m 。如图所示，当润湿角θ=0时，固体表面能够被

完全润湿；当润湿角0﹤θ﹤90时，固体表面能被液体

表面润湿；当润湿角θ﹥90时【3】，固体表面不能被润湿。

由于水的的表面张力比较大，θ角比较大，当农药喷洒

到叶子上时不能够完全铺展开来，这样影响了农药的效

率。为达到同样的效果需要喷洒更多的农药，这样对环

境的伤害大为增加。

利用表面活性剂能够很好地解决这一问题。根据表面活性剂的定义就知道，它能够使液体的表面张力减低，从而减小θ值，使农药能够更好的在叶子上铺展开来。然而并不是说表面活性剂的浓度越高越好，因此对表面活性剂与表面张力关系的研究具有生产制度意义。

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由图可以看出在一定范围内表面张力随表面活性剂的浓度增加而减小，但超过一临界浓度后表面张力不再随浓度的增加而减小，成了一条平行的直线。在实际的生产过程中上图具有指导意义。

除此之外，表面活性剂还有増溶作用。很多合成的农药都是有机化合物，在水中的溶解性不大，需要用到增溶剂。而表面活性剂就是一种很好的增溶剂类型。

由于表面活性剂的这两个特性能够同时的增加农药的利用效率，因此决定了它在农药领域中不可动摇的地位。

4.表面活性剂在生物体中的重要作用

表面活性剂不仅仅只在日常生活中和生产中有应用，其实它在生物体的也具有很重要的作用。

在人体中肺是一个非常重要的器官，没有肺也就我们也就不能存活。而肺的缩长和表面活性剂有着很大的关联。表面活性剂能够减小肺通气中肺泡舒张阻力，当表面活性剂不足和过量是都影响肺泡的舒张程度，从而影响身体机能。

我们知道到我们的体内有许多的生物膜，这些生物膜在物质的交换中起着重

要的作用，同时它也将一个

一个的区域分隔开来使每个

区域的环境都不一样。由此

看出，生物膜在生命体中起

着基础作用。生物膜是一种

磷脂双分子层，其结构和层

状胶束一致，疏水基团和疏

水基团相互靠近一起形成稳

定的结构。

除了在人体以外，在其他的生物体重也体现除了表面活性剂的重要作用，比如蝴蝶的翅膀上的表面上具有疏水基团使其能在雨中飞舞、水黾能够在水上游走等等。

正如英国化学家Clint所说的，没有表面活性剂我们也就不存在了。由此，我们也能看出表面活性剂在生命体中的重要作用。

第三章表面活性剂的发展前景

随着科学技术的发展以及人们对环境的重视程度的增加，表面活性剂将朝更加“绿色”的方向进行。表面活性剂要易于生物降解，原料可再生，广泛使用后，对环境无污染，对人、畜安全温和。

未来的表面活性剂将朝高分子表面活性剂方向发展。所谓高分子表面活性剂是指相对分子质量在千数以上且具有表面活性的物质。高分子表面活性剂在分散稳定性、凝聚功能、流变特性、成膜性、生物相容性以及粘结性等方面独具优势今后研发重点是适用于海洋采油，稠油采油用破乳剂等。

在将来，表面活性剂的另一个发展方向是特种表面活性剂。特种表面活性剂是指含氟、硅、硼等两性表面活性剂。含氟表面活性剂与普通表面活性剂相比，突出的性能是高表面活性、高耐热稳定性、高化学惰性；既憎水又憎油。含氟表面活性剂无毒或毒性非常小，这也是它的优势。

除此之外，生物表面活性剂也将是一个热门的方向。考虑到环境因素，我国科研部门正在积极开发可降解的生物表面活性剂。如氨基酸型表面活性剂属于以生物物质为基础的表面活性剂，可通过生物技术或化学方法使用可循环的原材料(氨基酸、糖类、植物油)来合成。

表面活性剂将会被越来越深入的研究，朝着多功能、专用化方向不断开发新用途。并且更加广泛应用于食品工业、精细化工、医疗卫生等行业,与我们的日常生活密切相关。生物表面活性剂及其应用研究将有广阔的发展前景。

结语

本世纪中，表面活性剂工业将会获得更加迅猛的发展，为我国走可持续发展道路带来勃勃生机和活力。同样，表面活性剂工业的发展，也面临新的发展机遇和挑战。

参考文献

[1] 傅献彩, 沈文霞, 姚天杨, 等. 物理化学[M]. 2006. 高等教育出版社,

2006 :352-354.

[2] 张卫丽. 表面活性剂的应用与发展[J]. 全面腐蚀控制, 2005-12-30(2005年06

期).

[3] 傅献彩, 沈文霞, 姚天杨, 等. 物理化学[M]. 2006. 高等教育出版社,

2006 :343-344.

致谢

在此感谢姜小明老师，让我在本次的课程学到了许多课本中没有的东西，开拓了我的视野，也为以后的以后从事化学提供了一个参考方向。

此致

敬礼！