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對表面活性劑化學(xué)結(jié)構(gòu)與應(yīng)用的探究

文檔作者：李晨陽文檔來源：北京市順義區(qū)牛欄山第一中學(xué)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2025年04月06日
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上一篇：國企化工企業(yè)安全生產(chǎn)管理路徑探討

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Chenmical Intermediate
46 當(dāng)代化工研究 化學(xué)新課標(biāo) 2016·09
對表面活性劑化學(xué)結(jié)構(gòu)與應(yīng)用的探究
＊李晨陽
（北京市順義區(qū)牛欄山第一中學(xué) 北京 101301）
摘要：在化學(xué)工業(yè)的發(fā)展過程中，界面化學(xué)扮演著重要的角色，表面活性劑因其能夠改變?nèi)芤后w系表面張力的特點(diǎn)，在日用化工領(lǐng)域中
具有廣泛的應(yīng)用。隨著人們環(huán)保意識的加強(qiáng)，表面活性劑的發(fā)展也面臨著更多的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。本文通過查閱文獻(xiàn)的方式，探究其物理化學(xué)
性質(zhì)，結(jié)合應(yīng)用，旨在讓人們對表面活性劑有更深入的了解，并指出綠色化、溫和的低成本表面活性劑生產(chǎn)工藝會有更加廣闊的發(fā)展前景。
關(guān)鍵詞：表面活性劑；綠色化工；應(yīng)用
中圖分類號：T 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
Study on the Chemical Structure and Application of Surface Active Agent
Li Chenyang
（Beijing Niulanshan No. 1 Middle School in Shunyi district, Beijing, 101301）
Abstract：In the process of chemical industry development, interface chemistry plays an important role, besides, surface active agent has a
extensive application in the field of daily chemical industry because of its characteristics of changing the surface tension of solution system. Along
with the strengthening of people’s environmental protection consciousness, the development of surface active agent is also facing more opportunities
and challenges. In this paper, through the way of checking the literature, it probes into its physical and chemical properties, besides, combining
with the application to let people have a deeper knowledge of surface active agent and point out that the green, mild and low-cost surface active agent
production process will have a more broad development prospects.
Key words：surface active agent；green chemical industry；application
1.引言
長期以來，表面活性劑有著“工業(yè)味精”的美譽(yù)。少量
的表面活性劑就能顯著降低油水體系的表面張力，對溶液這
一體系的界面狀態(tài)進(jìn)行改變。當(dāng)表面活性劑的濃度大于臨界
濃度時，便會在溶液內(nèi)部形成膠束，后者是表面活性劑能夠
起到乳化、潤濕、發(fā)泡、洗滌、分散等作用的關(guān)鍵因素。因
此，不僅在日化領(lǐng)域大量用于洗滌劑與化妝品，也廣泛地使
用在食品、金屬加工、制造等等工業(yè)領(lǐng)域，是化學(xué)工業(yè)的重
要組成部分。
然而，隨著人們對于含磷洗衣粉導(dǎo)致的環(huán)境問題的關(guān)
注，表面活性劑行業(yè)也面臨著新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。本文旨在通
過介紹表面活性劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)以其對應(yīng)的性質(zhì)，以它在生活
中的兩個應(yīng)用為例，探究它的發(fā)展方向與廣闊的前景。
2.表面活性劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)
表面張力是由于在兩相界面，表面層分子所受的分子引
力不對稱所導(dǎo)致的。生活中常見的“油水分離”現(xiàn)象，就是
因?yàn)橛头肿雍退肿釉诮佑|時表面張力過大以至于不能穩(wěn)定
互溶。而有一類分子卻可以解決這個問題——雙親分子。所
謂的雙親分子是一種同時擁有親水基和親油基并將二者通過
化學(xué)鍵相連的分子。它的親水基團(tuán)易溶于水，親油基團(tuán)易溶
于油，通過將水相與油相的界面連接起來，降低其表面張力
與表面能，從而增加兩者的溶解度。這一類雙親分子，就是
表面活性劑。
低濃度的表面活性劑主要集中于兩相界面，隨著加入濃
度的升高，其分子將轉(zhuǎn)入溶液內(nèi)部，（此時，表面活性劑的
濃度被稱為臨界濃度，CMC）。當(dāng)表面活性劑濃度較高，
便會自行結(jié)合成一個個膠束，分子的親水基與溶劑中的水分
子相吸引，分子的親油基與親油基因?yàn)榉肿娱g范德華力相互
吸引，這些膠束可能是球狀、棒狀和層狀的結(jié)構(gòu)。長的疏水
烴鏈組成的膠束體積更大，因此其增溶作用強(qiáng)于短烴鏈。不
飽和烴鏈的電子云斥力大于飽和烴鏈，因此其活性不如后
者。膠束結(jié)構(gòu)是表面活性劑能夠發(fā)揮作用的重要因素。
3.表面活性劑的應(yīng)用
表面活性劑因其獨(dú)特的性質(zhì)，在生產(chǎn)和生活中發(fā)揮著重
要的作用。毫不夸張地說，存在兩相界面的地方，就存在著
表面活性劑的用武之地。以下，筆者將結(jié)合生活，給出兩個
表面活性劑的具體應(yīng)用。
(1)洗滌劑中的活性成分：以肥皂為例
肥皂是我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｓ玫南礈煊闷?，其主要成分?
高級脂肪酸的鈉鹽或者鉀鹽（如硬脂酸鈉）。制備方法主要
是通過油脂的皂化反應(yīng)獲得高級脂肪酸鹽（反應(yīng)方程如下所
示），再將之倒入熱的氯化鈉溶液中使之發(fā)生鹽析而析出。
萬方數(shù)據(jù)
2016·09 化學(xué)新課標(biāo) Chenmical Intermediate 47
當(dāng)代化工研究
H2C—OOCR
CH-OOCR
H2C—OOCR
CH2OH
CHOH
CH2OH
+3NaOH→ +3RCOONa
將一定量油脂（通常為豬油）與95%的酒精和氫氧化
鈉溶液共煮，先攪拌使其溶解，再水浴加熱至油層逐漸消
失。向其中加入熱的蒸餾水，攪拌使之互溶，再將其倒入熱
的飽和食鹽溶液中，靜置，肥皂便會鹽析上浮。
當(dāng)我們使用肥皂去污時，表面活性劑分子便會進(jìn)入溶
液，形成膠束。此時它的親水基在外，親油基在內(nèi)，親油基
可以結(jié)合一些油分子，從而將之束縛在膠束內(nèi)部，此時用清
水沖洗，這些膠束便會帶著油污一起被沖走——這便是表面
活性劑的洗滌原理。
肥皂去污原理示意圖
(2)化妝品中的重要組分：以乳化和護(hù)理為例
各種化妝品是表面活性劑的一大用武之地。常見化妝品
的有效成分往往既有油性的也有水性的，為了使兩者能夠形
成一個均一的溶液體系，往往會在其中加入表面活性劑。以
油性成分為例，在水性環(huán)境中，表面活性劑發(fā)揮它的乳化作
用，形成膠束，將本不溶于水的油顆粒包裹在中心。另外，
高濃度的油性成分除美觀因素外，往往也不能起到很好的化
妝效果，如甘油（丙三醇），濃度過大時不僅無法保濕，反
而會使皮膚細(xì)胞失水。因此，乳液通常能夠更好地達(dá)到美容
或補(bǔ)水的效果，當(dāng)被涂抹到皮膚上，乳液中的膠束便會破裂
并釋放出其中的有效成分。
脂質(zhì)體
膠束
雙層分子膜
除了乳化作用，護(hù)理也是表面活性劑的另一大作用。當(dāng)
頭皮表面蛋白受損時，其通常會顯現(xiàn)負(fù)電性，兩兩頭發(fā)間因
此而互相排斥，這便是為何冬天頭發(fā)容易很亂。陽離子型表
面活性劑可以與帶負(fù)電的頭發(fā)相互吸引，由于表面活性劑帶
有油性基團(tuán)，不僅改善頭發(fā)的手感，而且中和其負(fù)電性，減
小毛糙，最終達(dá)到護(hù)理頭發(fā)的效果。
4.污染與表面活性劑的綠色化發(fā)展
表面活性劑產(chǎn)生污染的一大原因是由于其中還添加了一
些輔助成分，如含磷洗衣粉就是通過添加磷酸鹽來增強(qiáng)洗滌
效果。由于水中有著一定量鈣離子，鎂離子，容易與表面活
性劑結(jié)合，使之失活，而磷酸根可以優(yōu)先與鈣鎂離子結(jié)合，
保護(hù)了表面活性劑。然而，當(dāng)含有大量磷酸根的污水進(jìn)入水
體，磷酸根會成為水體中藻類的營養(yǎng)物質(zhì)而促進(jìn)其生長，打
亂了生態(tài)平衡。
酶的引入可以說是洗滌劑綠色化的一個巨大進(jìn)步。一
方面，酶的主要成分是蛋白質(zhì)或RNA，進(jìn)入環(huán)境都會自然降
解，不會產(chǎn)生污染。另一方面，在中低溫環(huán)境下（40攝氏
度左右）酶催化底物水解的能力是無機(jī)催化劑的幾十萬倍，
而衣物上常見的污漬大多是油脂或蛋白質(zhì)，利用油脂水解酶
和蛋白酶可以催化其水解，從而達(dá)到清潔的目的。
5.結(jié)語
隨著人們對綠色生活的追求，結(jié)合目前的生產(chǎn)生活，
人們對表面活性劑的開發(fā)提出了更高的要求，不僅僅對于洗
滌劑的綠色化使用，同時，由于表面活性劑被廣泛運(yùn)用于各
種個人護(hù)理品，人們對它溫和、無刺激的要求也越來越高。
綜上所述，綠色化、溫和的低成本表面活性劑生產(chǎn)工藝會有
更加廣闊的發(fā)展前景，也是目前這一產(chǎn)業(yè)研究的熱點(diǎn)課題。
【參考文獻(xiàn)】
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[10]晉心文.H-420軟泡勻泡劑.聚氨酯工業(yè),2000,15(1):35.
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業(yè)生論文,2009.
【作者簡介】
李晨陽（1999~），男，北京市順義區(qū)牛欄山第一中學(xué)，研究
方向：材料。
（責(zé)任編輯：盧鳳英）

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