第二节　表面活性剂

表面活性剂是指加入少量能使其溶液体系的界面状态发生明显变化的物质。表面活性剂用途广泛，几乎覆盖所有的精细化工行业，在日用化学品中更是经常使用。表面活性剂的分子结构具有固定的亲水亲油基团，一端为亲水基团，另一端为疏水基团，在溶液的表面能定向排列。绝大多数表面活性剂是人工合成的，但也有少量是天然的，如微生物代谢分泌的生物性表面活性剂。

一、表面活性剂的分类

表面活性剂一般可分为离子型表面活性剂（包括阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂）、非离子型表面活性剂、两性表面活性剂、复配表面活性剂、其他表面活性剂（如生物表面活性剂）等。

1.阳离子表面活性剂

阳离子表面活性剂是在水溶液中溶解后，其亲水基带有阳电荷的表面活性剂。阳离子表面活性剂的亲水基主要是含氮元素的阳离子（如有机胺衍生物），也有少数含硫、磷、砷等元素的阳离子；分子中阴离子不具有表面活性，通常是单个原子或基团，如氯、溴、醋酸根等。阳离子表面活性剂在酸性介质中才具有良好的表面活性，而在碱性介质中容易析出而失去表面活性；其与阴离子表面活性剂所带电荷相反，两者一起使用可形成沉淀，但可和非离子表面活性剂合用。

按照阳离子表面活性剂的化学结构，主要可分为胺盐型、季铵盐型、杂环型等类。胺盐型阳离子表面活性剂是有机脂肪胺与酸形成的盐，只溶于酸性溶液，按照氮原子有机取代基数量分为伯胺盐、仲胺盐和叔胺盐三种，按照化学结构可分为烷基胺盐型、氨基醇脂肪酸衍生物型、多胺脂肪酸衍生物型和咪唑啉型等类型，主要用作纤维助剂、矿物浮选剂、分散剂、乳化剂和防锈剂等。季铵盐型阳离子表面活性剂是氮原子相连的4个氢原子被有机基团取代形成，是最为重要的阳离子表面活性剂品种，其既可溶于酸性溶液，又可溶于碱性溶液，在碱性溶液中不产生游离胺，性质稳定；按照化学结构，此类表面活性剂可分为烷基三甲基铵盐型、二烷基二甲基铵盐型、烷基二甲基苄基铵盐型、吡啶铵盐型、烷基异喹啉铵盐型和苄索氯铵等6种，可用作纤维的抗静电剂、柔软剂、缓染剂、固色剂等，还可用作杀菌消毒剂、护发剂等。

阳离子表面活性剂的优缺点鲜明，既有良好的乳化、润湿、杀菌、柔软、抗静电和抗腐蚀等性能，也有去污力和起泡性差、对人有较明显刺激性毒性等缺点，其应用范围相对较窄、使用量也较小。

2.阴离子表面活性剂

阴离子表面活性剂是指在水溶液中溶解电离后，带负电荷的部分具有表面活性作用的表面活性剂。阴离子表面活性剂不仅是日化产品（如洗涤剂、清洁剂、化妆品等）的主要活性组分，而且在工业领域（如农药生产、建筑混凝土、工业清洗、纺织印染等）也有广泛用途。

按照化学结构，阴离子表面活性剂一般分为羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐和磷酸酯盐四大类。羧酸盐（也称为脂肪酸盐）阴离子表面活性剂是亲水基为羧基的阴离子表面活性剂，包括高级脂肪酸的钾、钠、铵盐以及三乙醇铵盐，最常用的品种有硬脂酸钠（俗称肥皂）、柠檬酸酯钠、月桂醇聚醚-11羧酸钠等。硫酸酯盐阴离子表面活性剂是硫酸化油和高级脂肪醇的硫酸酯类物质，常见品种是硫酸化蓖麻油（俗称土耳其红油）、月桂醇硫酸酯钠等。磺酸盐阴离子表面活性剂是脂肪族磺酸化物、磺基芳基磺酸化物、磺基萘磺酸化物等类物质，常见品种有十二烷基苯磺酸钠、牛磺胆酸钠、二辛玻珀酸脂磺酸钠等。磷酸酯盐阴离子表面活性剂是高级醇磷酸单酯盐、高级醇磷酸双酯盐等物质，常见品种有鲸蜡醇磷酸酯钾、烷基醇聚氧乙烯醚磷酸酯盐等。

阴离子表面活性剂常用作洗涤剂、润湿剂、乳化剂和分散剂，不可与阳离子型表面活性剂一同使用（会在水溶液中将生成沉淀而失去效力），但可与非离子型表面活性剂一起使用。阴离子型表面活性剂在净洗、清洁能力普遍不如非离子表面活性剂，但具有耐酸、耐碱、耐硬水、低温流动性好等优点。阴离子表面活性剂对皮肤黏膜和眼睛的刺激性较低，价格在所有表面活性剂中最低廉，是产量最大、品种最多的一类表面活性剂。

3.非离子表面活性剂

非离子表面活性剂是指在水溶液中不产生离子的表面活性剂。非离子表面活性剂在水中的溶解是由于具有对水亲和力很强的官能团，其亲水基主要是一定数量的含氧基团（如酯键、醚键和羟键等）构成。非离子表面活性剂在水溶液中不是离子状态，稳定性高，不受强电解质无机盐类的影响，也不受pH的影响，在各种溶剂中均有良好的溶解性，与其他类型表面活性剂相容性好。

按照亲水基团分类，非离子表面活性剂分为聚氧乙烯型（如烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯乙氧基化物、月桂醇聚氧乙烯醚等）、多元醇型（失水山梨醇酯、蔗糖脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯等）和其他（如聚醚型和配位键型等）几类。

非离子表面活性剂的使用量仅次于阴离子表面活性剂，应用范围很广，可用于大多数工业品和日用品制造领域。与其他表面活性剂相比，其乳化能力更高，并具有一定的耐硬水能力，对皮肤黏膜刺激性也较小，还可以与其他表面活性剂合用。但非离子表面活性剂也存在一些缺陷，如浊点限制、不耐碱、价格较高等。

4.两性表面活性剂

两性表面活性剂是在同一分子中既含有阴离子亲水基（酸性基），又含有阳离子亲水基（碱性基）的表面活性剂。酸性基主要是羧基、磺酸基、磷酸基，碱性基则为胺基或季铵基。两性表面活性剂能与其他表面活性剂（如阴离子、非离子型表面活性剂）混配使用，能耐酸、碱和盐类物质。

两性表面活性剂主要种类包括氨基酸型（如十二烷基氨基丙酸、十二烷基二亚甲基氨基二甲酸钠、Nα-酰基赖氨酸、椰油酰谷氨酸钠、N-烷基氨乙基磺酸钠）、甜菜碱型（烷基二甲基甜菜碱、十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、十二烷基磺丙基甜菜碱、十四烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱、烷基二甲基羟丙基磷酸脂甜菜碱等）、咪唑啉型（如2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉、油酸基硫酸酯盐型咪唑啉、磺酸盐类咪唑啉等）、氧化胺型（如十八烷基二羟乙基氧化胺、十四烷基二羟乙基氧化胺、椰油酰胺丙基氧化胺、月桂酰胺丙基氧化胺等）以及其他类（如两性离子聚丙烯酰胺）。

两性表面活性剂可在较宽的pH范围内有良好的表面活性，对皮肤、眼睛刺激性低，生物降解良好、安全性高，但价格相对较高，在日化产品的实际使用范围相对较小，主要用于化妆品、家居洗涤用品、卫生用品等。

5.生物表面活性剂

生物表面活性剂是微生物在代谢过程中分泌产出的具有一定表面活性的生物大分子代谢产物，包括糖脂类（如鼠李糖脂、槐糖脂、海藻糖脂等）、脂肽类（如表面活性素、伊枯草菌素）、磷脂和高分子表面活性剂（如Emulsan）。生物表面活性剂成本较高，但环境中可自然降解，生物相容性较好。

二、表面活性剂的毒性

大多数表面活性剂属于低毒或微毒化学物，部分阳离子表面活性剂属于中等毒化学物，无高毒、剧毒类物质。总的来讲，阳离子表面活性剂急性毒性相对较高，阴离子表面活性剂其次，非离子型和两性型表面活性剂的急性毒性普遍较离子型表面活性剂更低。常见表面活性剂的急性毒性参见表3-1-1。

表面活性剂对皮肤黏膜的损伤情况与其急性毒性大体相似。非离子表面活性剂不带电荷，不会与蛋白质结合，对皮肤刺激性最小；阳离子表面活性剂的皮肤刺激性最大，阴离子表面活性剂介于两者之间。

三、表面活性剂对人体健康的影响

除了少数阳离子表面活性剂以外，表面活性剂很少作为日用化学品的主要成分。由于绝大多数表面活性剂为低毒或微毒物质，在日用化学品中的含量又较少，因此其在日用化学品对人体健康影响中并不起主要作用。一些阳离子表面活性剂（如苯扎溴铵、苯扎氯铵等）毒性较大，急性毒性为中等毒类，并且可以是家用消毒剂的主要成分，大量误用或误服可以造成明显健康损害，甚至发生脏器功能障碍，具体可参见本篇消毒剂章节。

（张宏顺　编　张宏顺　审）