非離子型錶面活性劑

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　　非離子型錶面活性劑是指在溶液中不電離,不生成離子的錶面活性劑。非離子錶面活性劑廣泛地用於紡織、造紙、食品、塑料、皮革、毛皮、醫葯、農藥、染料、選礦、環保、化妝品、消防和農業等方面^[1]。

　　根據親水基團性質，錶面活性劑分為離子型和非離子型。離子型錶面活性劑分為陽離子錶面活性劑，陰離子錶面活性劑，兩性錶面活性劑。非離子錶面活性劑分子在水中不電離，呈電中性。

　　非離子錶面活性劑是繼陰離子錶面活性劑之後用量大，重要的錶面活性劑。其分子中的親油基常是8～l8碳的烴鏈，親水基常是羥基或聚氧乙烯基。這些基團親水性較弱，在水中呈乳化或分散態。非離子錶面活性劑可溶於水或有機溶劑，呈電中性或膠束狀態。在酸性、鹼性及中性電解質溶液中穩定存在，並可與其他錶面活性劑聯用。根據親水基團，主要分為聚氧乙烯型、多元醇型和含氮型三類。

　　1.聚氧乙烯非離子錶面活性劑

　　聚氧乙烯型由含活潑氫原子的親油基化合物和環氧乙烷進行加成反應而製成。凡含有-OH、-COOH、-NH₂、-CONH₂等基團的親油基化合物，容易與環氧乙烷發生加成反應，生成聚氧乙烯型錶面活性劑。

　　目前，工業上常用的含活潑氫原子的親油基化合物有：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。環氧乙烷分子數越多，加成物水溶性越強。

　　2.多元醇類非離子錶面活性劑

　　多元醇型由含有多個羥基的多元醇、烷基醇胺或糖類與高級脂肪酸生成的酯類或酰胺類化合物。其中凡親油基和親水基是由酯鍵相連接的，容易發生水解反應，如將酯鍵代以酰胺，則不易水解，較穩定。工業上常用的含多羥基的化合物有：甘油、季戊四醇、山梨醇、乙醇胺、異丙醇胺、蔗糖等。高級脂肪酸(C₁₂-C₁₈的酸)如月桂酸、椰子油脂肪酸、十四酸、棕櫚酸、油酸、硬脂酸等。烷基糖苷是糖的半縮醛羥基與醇所生成的具有縮醛結構的衍生物。烷基多苷不僅錶面活性高，泡沫豐富，去污及配伍性好，而且無毒、無刺激、生物降解快。

　　3.含氮的非離子錶面活性劑

　　此類型包括烷基醇酰胺、氧化胺、嵌段聚醚型非離子錶面活性劑、甾醇衍生的非離子型錶面活性劑。烷基醇酰胺由脂肪酸和乙醇胺縮合制得。氧化胺是有極性的非離子錶面活性劑，在水溶液中依溶液pH不同，氧化胺可顯示非離子性質，也可以顯示強離子性質。嵌段聚醚是以環氧乙烷、環氧丙烷或其它烯烴氧化物為主體，以某些含活潑氫化合物為引發劑的嵌段共聚非離子錶面活性劑。按其聚合方式可分為整嵌、雜嵌、全雜嵌三種類型。試驗表明，甾醇類錶面活性劑毒性低，可用於醫葯領域。

　　各類與人體接觸配方中錶面活性劑的毒副作用研究受到關註 。錶面活性劑的發展更傾向於安全無污染、生物降解完全、功能性強、化學穩定性好、成本低的產品。錶面活性劑的發展已由傳統界面化學進入到分子界面化學。

　　1.聚氧乙烯型

　　此類型的錶面活性劑又稱聚乙二醇型，是環氧乙烷與含有活潑氫的化合物進行加成反應的產物。如高碳脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)是一種用途廣泛的非離子錶面活性劑，但其生物降解性較差，目前應用趨勢在逐步減小，替代品為生物降解性能好的碳脂肪醇聚氧乙烯醚。

　　醇結構中碳原子數和加成的環氧乙烷分子數會影響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數在10~18之間，所以生產AEO可採用10~18個碳原子的伯醇和仲醇。

　　以脂肪醇烷基鏈鏈含12一14個碳原子加成10個左右環氧乙烷的產物洗滌去污能力最好。是常用的洗滌剎成分。AEO產品的最大特點是化學穩定性好，在熱稀鹼、酸及氧化劑中均穩定，在低於它濁點的溫度下有良好的洗滌去污能.力，所以用它配製的洗滌劑能滿足低溫低泡耐硬水的要求。工業上使用的這類產品商品名為:平平加O(C₁₈H₃₅O(CH₂CH₂₀)₁OH)OH、勻染劑O(C₁₂H₂₅O(CH₂CH₂O)₂₂H)、滲透劑JFC(C_{7 − 9}H_{15 − 19}O(CH₂CH₂O)₅H)等。

　　烷基酚聚氧乙烯醚(APFO)在非離子錶面活性劑中僅次於AEO，主要產品包括辛基酚聚氧乙烯醚和壬基酚聚氧乙烯醚，商品牌號為乳化劑OP系列，千基酚聚氧乙烯醚向加成環氧乙烷分子產物的HLB值，HLB值越大親水性越好。作為洗滌劑，分子中加成的環氧乙烷數N=9~12，其親水基是由醚鍵和翔基構成的，且在分子的端基只存在一個經基，親水性很小，欲使此類分子有足夠的親水性，必須增加環氧乙烷加成的分子數n，即含的醚鍵越多甲親水性越好，因此可通過結合不同的環氧乙烷分子數目來調節此類活性劑的親水性。可有環氧乙烷加成得到具有不同分子數(n)的混合物，通常n是一個平均值。

　　脂肪酸聚氧乙烯醋(AE)脂肪酸在催化劑的作用下可以與環氧乙烷加成，形成親水基與疏水基由醋鍵連接的聚氧乙烯型非離子錶面活性劑。但與上述兩類以醚鍵結合的非離子錶面活性劑不同，醚鍵易於水解，所以這類化合物在強鹼溶液中使用時會水解變成肥皂。這類化合物與高級醇或烷基酚的環氧乙烷加成物相比，一般滲透力、去污力都差些，因此，不適合做洗滌劉，主要做乳化劑、分散劑、染色助劑等。聚氧乙烯酰胺是在鹼性條件下脂肪酰胺與環氧乙烷加成得到的產物，酰胺基上可有一個或二個活潑氫與環氧乙烷加成，所以可以得到幾種不同結構的產物。聚氧乙烯胺由高級脂肪胺與環氧乙烷加成的反應產物，所用高級脂肪胺可能是伯胺、仲胺或叔胺。

　　2.多元醇酯型

　　多元醇型非離子錶面活性劑是乙二醇、甘油季戊四醇、失水山梨醇和蔗糖等含有多個羥基的有機物與高級脂肪酸形成的酯。其分子中的親水基是-OH，由於-OH親水性弱所以多做乳化劑使用。這類產物來源於天然產品，具有易生物降解、低毒性的特點，因此，多用於禽磁涸醫葯等部門，其中應用較多的是失水山梨醇酯。

　　山梨醇是由葡萄糖加氫制得的多元醇，分子中有6個羥基。山梨醇在適當條件下可脫水生成失水山梨醇和二失水山梨醇，失水山梨醇分子中剩餘的羥基與高級脂肪酸發生酯化反應得到失水山梨醇酯是多元酬測錶面活性劑。產物實際上是單酯，雙酯和三酷的混合物；脂肪酸可採用月桂酸，棕櫥酸封酬脂酸和油酸。其單酯的商品代號分別叫Span(司盤)-20、40、60、80，而硬脂酸和油酸的警捌脂代號分別叫Span-65和Span-85。

　　3.烷基醇酰胺型

　　烷基醇酰胺是脂肪酸與乙醇胺的縮合產物。脂肪酸通常為椰子油酸、脂肪酸或月桂酸，乙醇胺為單乙醇胺或二乙醇胺，當氨與環氧乙烷反應時，氨分子中的三個活潑氫會被羥乙基取代而形成單乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺：其中比較重要的是月桂酸、椰子油酸、油酸和硬脂酸與α-醇胺反應的產物。有脂肪酸與二乙醇胺分子比為1：1及1：2的兩種產物，當1mol脂肪酸與2mol二乙醇胺反應時得到一種水溶性烷基醇酰胺產物，商品名為尼納樂(Nin01)，6501，2：1型烷醇酰胺。