非离子型表面活性剂

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　　非离子型表面活性剂是指在溶液中不电离,不生成离子的表面活性剂。非离子表面活性剂广泛地用于纺织、造纸、食品、塑料、皮革、毛皮、医药、农药、染料、选矿、环保、化妆品、消防和农业等方面^[1]。

　　根据亲水基团性质，表面活性剂分为离子型和非离子型。离子型表面活性剂分为阳离子表面活性剂，阴离子表面活性剂，两性表面活性剂。非离子表面活性剂分子在水中不电离，呈电中性。

　　非离子表面活性剂是继阴离子表面活性剂之后用量大，重要的表面活性剂。其分子中的亲油基常是8～l8碳的烃链，亲水基常是羟基或聚氧乙烯基。这些基团亲水性较弱，在水中呈乳化或分散态。非离子表面活性剂可溶于水或有机溶剂，呈电中性或胶束状态。在酸性、碱性及中性电解质溶液中稳定存在，并可与其他表面活性剂联用。根据亲水基团，主要分为聚氧乙烯型、多元醇型和含氮型三类。

　　1.聚氧乙烯非离子表面活性剂

　　聚氧乙烯型由含活泼氢原子的亲油基化合物和环氧乙烷进行加成反应而制成。凡含有-OH、-COOH、-NH₂、-CONH₂等基团的亲油基化合物，容易与环氧乙烷发生加成反应，生成聚氧乙烯型表面活性剂。

　　目前，工业上常用的含活泼氢原子的亲油基化合物有：脂肪醇、烷基酚、脂肪酸、脂肪胺及脂肪酰胺、油脂、山梨醇和蔗糖等。环氧乙烷分子数越多，加成物水溶性越强。

　　2.多元醇类非离子表面活性剂

　　多元醇型由含有多个羟基的多元醇、烷基醇胺或糖类与高级脂肪酸生成的酯类或酰胺类化合物。其中凡亲油基和亲水基是由酯键相连接的，容易发生水解反应，如将酯键代以酰胺，则不易水解，较稳定。工业上常用的含多羟基的化合物有：甘油、季戊四醇、山梨醇、乙醇胺、异丙醇胺、蔗糖等。高级脂肪酸(C₁₂-C₁₈的酸)如月桂酸、椰子油脂肪酸、十四酸、棕榈酸、油酸、硬脂酸等。烷基糖苷是糖的半缩醛羟基与醇所生成的具有缩醛结构的衍生物。烷基多苷不仅表面活性高，泡沫丰富，去污及配伍性好，而且无毒、无刺激、生物降解快。

　　3.含氮的非离子表面活性剂

　　此类型包括烷基醇酰胺、氧化胺、嵌段聚醚型非离子表面活性剂、甾醇衍生的非离子型表面活性剂。烷基醇酰胺由脂肪酸和乙醇胺缩合制得。氧化胺是有极性的非离子表面活性剂，在水溶液中依溶液pH不同，氧化胺可显示非离子性质，也可以显示强离子性质。嵌段聚醚是以环氧乙烷、环氧丙烷或其它烯烃氧化物为主体，以某些含活泼氢化合物为引发剂的嵌段共聚非离子表面活性剂。按其聚合方式可分为整嵌、杂嵌、全杂嵌三种类型。试验表明，甾醇类表面活性剂毒性低，可用于医药领域。

　　各类与人体接触配方中表面活性剂的毒副作用研究受到关注 。表面活性剂的发展更倾向于安全无污染、生物降解完全、功能性强、化学稳定性好、成本低的产品。表面活性剂的发展已由传统界面化学进入到分子界面化学。

　　1.聚氧乙烯型

　　此类型的表面活性剂又称聚乙二醇型，是环氧乙烷与含有活泼氢的化合物进行加成反应的产物。如高碳脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)是一种用途广泛的非离子表面活性剂，但其生物降解性较差，目前应用趋势在逐步减小，替代品为生物降解性能好的碳脂肪醇聚氧乙烯醚。

　　醇结构中碳原子数和加成的环氧乙烷分子数会影响高碳脂肪醇聚氧乙烯醚的水溶性，通常使用的脂肪醇含碳原子数在10~18之间，所以生产AEO可采用10~18个碳原子的伯醇和仲醇。

　　以脂肪醇烷基链链含12一14个碳原子加成10个左右环氧乙烷的产物洗涤去污能力最好。是常用的洗涤刹成分。AEO产品的最大特点是化学稳定性好，在热稀碱、酸及氧化剂中均稳定，在低于它浊点的温度下有良好的洗涤去污能.力，所以用它配制的洗涤剂能满足低温低泡耐硬水的要求。工业上使用的这类产品商品名为:平平加O(C₁₈H₃₅O(CH₂CH₂₀)₁OH)OH、匀染剂O(C₁₂H₂₅O(CH₂CH₂O)₂₂H)、渗透剂JFC(C_{7 − 9}H_{15 − 19}O(CH₂CH₂O)₅H)等。

　　烷基酚聚氧乙烯醚(APFO)在非离子表面活性剂中仅次于AEO，主要产品包括辛基酚聚氧乙烯醚和壬基酚聚氧乙烯醚，商品牌号为乳化剂OP系列，千基酚聚氧乙烯醚向加成环氧乙烷分子产物的HLB值，HLB值越大亲水性越好。作为洗涤剂，分子中加成的环氧乙烷数N=9~12，其亲水基是由醚键和翔基构成的，且在分子的端基只存在一个经基，亲水性很小，欲使此类分子有足够的亲水性，必须增加环氧乙烷加成的分子数n，即含的醚键越多甲亲水性越好，因此可通过结合不同的环氧乙烷分子数目来调节此类活性剂的亲水性。可有环氧乙烷加成得到具有不同分子数(n)的混合物，通常n是一个平均值。

　　脂肪酸聚氧乙烯醋(AE)脂肪酸在催化剂的作用下可以与环氧乙烷加成，形成亲水基与疏水基由醋键连接的聚氧乙烯型非离子表面活性剂。但与上述两类以醚键结合的非离子表面活性剂不同，醚键易于水解，所以这类化合物在强碱溶液中使用时会水解变成肥皂。这类化合物与高级醇或烷基酚的环氧乙烷加成物相比，一般渗透力、去污力都差些，因此，不适合做洗涤刘，主要做乳化剂、分散剂、染色助剂等。聚氧乙烯酰胺是在碱性条件下脂肪酰胺与环氧乙烷加成得到的产物，酰胺基上可有一个或二个活泼氢与环氧乙烷加成，所以可以得到几种不同结构的产物。聚氧乙烯胺由高级脂肪胺与环氧乙烷加成的反应产物，所用高级脂肪胺可能是伯胺、仲胺或叔胺。

　　2.多元醇酯型

　　多元醇型非离子表面活性剂是乙二醇、甘油季戊四醇、失水山梨醇和蔗糖等含有多个羟基的有机物与高级脂肪酸形成的酯。其分子中的亲水基是-OH，由于-OH亲水性弱所以多做乳化剂使用。这类产物来源于天然产品，具有易生物降解、低毒性的特点，因此，多用于禽磁涸医药等部门，其中应用较多的是失水山梨醇酯。

　　山梨醇是由葡萄糖加氢制得的多元醇，分子中有6个羟基。山梨醇在适当条件下可脱水生成失水山梨醇和二失水山梨醇，失水山梨醇分子中剩余的羟基与高级脂肪酸发生酯化反应得到失水山梨醇酯是多元酬测表面活性剂。产物实际上是单酯，双酯和三酷的混合物；脂肪酸可采用月桂酸，棕橱酸封酬脂酸和油酸。其单酯的商品代号分别叫Span(司盘)-20、40、60、80，而硬脂酸和油酸的警捌脂代号分别叫Span-65和Span-85。

　　3.烷基醇酰胺型

　　烷基醇酰胺是脂肪酸与乙醇胺的缩合产物。脂肪酸通常为椰子油酸、脂肪酸或月桂酸，乙醇胺为单乙醇胺或二乙醇胺，当氨与环氧乙烷反应时，氨分子中的三个活泼氢会被羟乙基取代而形成单乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺：其中比较重要的是月桂酸、椰子油酸、油酸和硬脂酸与α-醇胺反应的产物。有脂肪酸与二乙醇胺分子比为1：1及1：2的两种产物，当1mol脂肪酸与2mol二乙醇胺反应时得到一种水溶性烷基醇酰胺产物，商品名为尼纳乐(Nin01)，6501，2：1型烷醇酰胺。