表面活性剂因其具备润湿或抗粘、乳化或破乳、起泡或消泡以及增溶、分散、洗涤、防腐、抗静电等多方面的物理化学作用,被广泛应用于各个领域。这类化学品在日常生活中常作为洗涤剂使用,在其他精细化工领域的应用也非常广泛。
1. 增溶作用
增溶要求表面活性剂的亲水亲油平衡值(HLB)在13至18之间。临界胶束浓度(CMC)是表面活性剂分子形成胶束的最低浓度。当浓度超过CMC时,表面活性剂分子会形成球状、棒状、束状、层状/板状等结构。增溶体系是一个热力学平衡体系。CMC越低、缔合数越大,增溶量(MAC)就越高。温度会影响胶束形成、增溶质的溶解以及表面活性剂的溶解度。Krafft点是离子型表面活性剂在特定温度下溶解度急剧增大时的点,Krafft点越高,CMC越小。昙点是聚氧乙烯型非离子表面活性剂在温度升高到一定程度时溶解度急剧下降并析出,溶液出现混浊的现象,昙点越高,碳氢链越长,聚氧乙烯链越短则浊点越低。
2. 乳化作用
HLB值表示表面活性剂分子中亲水和亲油基团对油或水的综合亲合力。非离子型表面活性剂的HLB值范围在0至20之间。混合加和性公式为HLB=(HLBa×Wa+HLBb×Wb)/(Wa+Wb)。理论HLB值可通过计算亲水基团HLB值之和、亲油基团HLB值之和减去7得出。HLB值在3至8范围内的表面活性剂适用于W/O型乳化剂,如Tween;HLB值在8至16范围内的表面活性剂适用于O/W型乳化剂,如Span。
3. 润湿作用
润湿作用要求表面活性剂的HLB值在7至9之间。表面活性剂可以控制液、固之间的润湿程度。在农药行业,表面活性剂用于提高药剂在受药表面的附着性和沉积量,加快有效成分在有水分条件下的释放速度和扩展面积,从而提高防病、治病效果。在化妆品行业,表面活性剂作为乳化剂是乳霜、乳液、洁面、卸妆等护肤产品中不可或缺的成分。
4. 助悬作用
在农药行业,可湿性粉剂、乳油及浓乳剂都需要有一定量的表面活性剂。可湿性粉剂中原药多为有机化合物,具有憎水性,表面活性剂可以降低水的表面张力,使药粒被水润湿,形成水悬液。
5. 起泡和消泡作用
表面活性剂在医药行业中有广泛应用。它们可以作为增溶剂形成透明溶液及增加浓度,同时也是乳化剂、润湿剂、助悬剂、起泡剂和消泡剂等。
6. 消毒、杀菌
在医药行业中,表面活性剂可作为杀菌剂和消毒剂。它们的消毒作用与与细菌生物膜蛋白质的强烈相互作用有关,可以使之变性或失去功能。这些消毒剂在水中具有较大的溶解度,根据使用浓度,可用于手术前皮肤消毒、伤口或粘膜消毒、器械消毒和环境消毒。
7. 去垢、洗涤作用
去垢、洗涤作用与润湿、起泡等作用密切相关。表面活性剂在造纸工业中可用作蒸煮剂、废纸脱墨剂、施胶剂、树脂障碍控制剂、消泡剂、柔软剂、抗静电剂、阻垢剂、软化剂、除油剂、杀菌灭藻剂、缓蚀剂等。
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