表面活性剂的前世今生

2019-09-09王万绪台秀梅

知识就是力量 2019年9期

王万绪台秀梅

诞生于两河流域的神奇“魔法”

表面活性剂是指加入少量即能够显著改变溶液体系界面状态的物质。人类认识表面活性剂是从洗涤剂开始的。早在公元前2500年，幼发拉底河流域的苏美尔人就已经知道用羊油和草木灰制造肥皂;而在罗马时代的庞贝遗址挖掘中还发现了现在仍可使用的肥皂。19世纪中叶以前，肥皂一直是人们使用的唯一的表面活性剂。随着第二次工业革命的推进，土耳其红油（磺化蓖麻油）出现了，这是第一种由植物油制得的洗涤剂，具有良好的水溶性，解决了肥皂不耐硬水、不耐酸的问题。随着石油工业的发展，石油硫酸（绿油）成为了第一种由矿物油制得的洗涤剂。第一次世界大战期间，德国从煤焦油衍生物中开发出了短链烷基萘磺酸盐类表面活性剂——拉开粉（Nekal）。20世纪30年代，长链烷基苯磺酸盐开始登陆市场，并作为洗涤剂的主要原料称霸洗涤剂行业，直到现在。德国在第二次世界大战后，开始了乙二醇衍生物的研究，开发出许多性能优良的非离子型表面活性剂，大大促进了液体洗涤剂的发展。20世纪50年代以后，随着化工技术的进步，中国表面活性剂品种数量不断增加，目前已超过4000种。

拥有辉煌文明的中华民族，最早在周代就已经利用草木灰清洗衣物，《礼记》中就有记载“冠带垢，和灰请漱;衣裳垢，和灰请澣”。魏晋时期，人们发现皂角和澡豆有去除污渍的作用。皂角树的果实——皂角，泡在水中可以产生泡沫，具有一定的去污效果，且纯天然不伤手。澡豆是将猪胰腺清洗干净，再将胰腺多余的脂肪研磨成糊状，将豆粉、香料加入其中，混合均匀，经过自然风干而成。这两种洗涤剂在中国走过了一千多年，见证了中国历史的兴衰。直至民国初期，西方制皂术传入，中国才开始改用肥皂，并将其称为“洋胰子”。20世纪50年代开始，中国开始大力发展表面活性剂和合成洗涤剂工业。经过科研人员的不懈努力，中国表面活性剂的发展后来居上，位于世界前列。

表面活性剂中的起泡剂可以在水面形成丰富的泡沫

19世纪中叶，肥皂开始被大量使用

古人用燃燒后的草木灰和羊油混合制造肥皂

具有去污作用的皂角

各司其职的“家族成员”

表面活性剂分子一般由两部分构成，一部分是亲水头基，另一部分是疏水尾链。根据亲水头基的类型，可以将表面活性剂分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂。离子型表面活性剂的头基在水中可以解离，根据其亲水基离子的类型，可分为阳离子型、阴离子型和两性离子型表面活性剂。非离子型表面活性剂在水溶液中不发生解离，没有离子生成。

阴离子表面活性剂具有良好的乳化、分散、增溶、起泡、去污能力，是应用最广的表面活性剂，主要作为洗涤剂使用，目前最常用的是直链烷基苯磺酸钠。阳离子表面活性剂自身带有正电荷，具有很强的吸附能力，日常接触到的洗手液、洗衣液、创可贴等产品中都会加入季铵盐类阳离子表面活性剂，以起到杀菌的作用。两性离子表面活性剂具有良好的生物降解性、耐硬水和耐电解质能力，低毒低刺激，与其他表面活性剂具有很好的复配性能，可以作为高档洗涤剂、柔软剂、抗静电剂、乳化剂和杀菌剂等。非离子型表面活性剂具有很强的润湿、乳化及去污能力，与其他表面活性剂具有很好的复配性能。来源于天然植物的非离子型表面活性剂，如烷基糖苷（APG），可用于婴幼儿护肤品和敏感肌肤类护肤产品中。

未来可期的“工业味精”

表面活性剂具有“工业味精”的美誉，特殊的分子结构，使其在各行各业应用广泛。随着表面活性剂研究的进一步深入，人们对其性质和功能的认识逐步加深。目前，表面活性剂不仅仅局限于洗涤剂领域，还被广泛用作分散剂、柔软剂、催化剂、防水剂、防污剂、润滑剂、防尘剂、防腐剂、铺展剂、增稠剂、抗静电剂、防沉积剂、表面改性剂等功能性试剂，在化妆品、食品、农药、油漆、石油化工、采矿、医药、建筑等领域发挥着重要作用。