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洗涤用表面活性剂的类型（四）
发布日期：2015-6-30 来源：xiashundong 浏览次数：2581
5 高分子表面活性剂
相对分子质量在数百的表面活性剂为一般的低分子表面活性剂，而相对分子质量在数千以上并具有表面活性的物质称为高分子表面活性剂。高分子表面活性剂根据来源可分为天然的、半合成的和合成的三类。
5.1 天然高分子表面活性剂
动物和植物的组织中含有各种天然高分子表面活性物质，以维持其生命现象，维持新陈代谢，保持各组织中的大量水分等。
(1)藻酸、藻酸钠藻酸是海带、海草、黑海带等褐藻类的细胞膜的构成成分。将上述藻类用硫酸钠水溶液提取，然后用盐酸或稀硫酸精制而成。
藻酸是D-甘露糖醛酸和L-葡糖醛酸的脱水缩合物，相对分子质量为5万～20万。藻酸是高黏性的胶体物质，亲水性强，易溶于冷水或热水而成为黏稠溶液。由于它具有良好的保护胶体性能，它对油脂表现出很好的乳化稳定作用。藻酸可作为冰激凌的乳化稳定剂，以及用于食品加工、纤维加工、造纸和制药等中。
藻酸钠是由藻酸凝胶与碳酸钠起中和反应获得的钠盐。藻酸钠为浅黄色或乳白色粉末，具有强亲水性，在冷水和温水中都能溶解，形成非常黏稠的均匀溶液。具有很强的保护胶体作用，对油脂具强乳化作用。溶液具有极佳柔软性，黏着力小。
藻酸钠在食品工业中用作凝固、增稠、乳化、悬浮、稳定和防止食品干燥的添加剂；在化妆品工业用作牙膏基料、洗发剂和整发剂；在印染工业中用作媒染剂、整理浆料和印花浆料；在纺织工业中用作经纱浆料、防水加工和制造花边用水溶纤维；在造纸工业中用于施胶；在矿业中用作选矿用浮选剂，钻探泥浆调整剂；在橡胶工业中用作胶乳浓缩剂；在涂料工业中用作水性涂料和耐水性涂料。
(2)果胶 果胶为一类多糖的总称，存在于植物细胞壁和细胞内层，为内部细胞的支撑物质。果胶的制法：以柚子、柑橘类等果实的果皮为原料，加盐酸萃取，压榨过滤，真空浓缩，用乙醇沉淀，再经洗涤、脱水、干燥、粉碎而制得。果胶为白色至淡黄褐色粉末，微有特异臭味。溶于20倍的水成黏稠状液体。按其结构中甲氧基含量的多少，分为高甲氧基果胶和低甲氧基果胶两种。果胶的相对分子质量大约为50000～180000。
果胶广泛用于食品工业，主要用作胶凝剂、增稠剂、乳化剂和稳定剂。此外，也广泛用于医药、纺织、造纸等工业和微生物学领域中。
5.2 半合成高分子表面活性剂
纤维素是由D-吡喃型葡萄糖基彼此以l-4苷键连接而成的一种高分子。纤维素是构成植物细胞膜的主要成分，是代表性的多糖类。每个纤维素分子除2个端基外、每一葡萄糖基都有3个羟基是亲水基，其余部分为疏水基，所以纤维素具有表面活性剂的结构。将纤维素分子的羟基部分酯化，并适当调节亲水性和疏水性的平衡，控制分子间的氢键，可将其制成水溶性纤维素衍生物，如羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素等。
羧甲基纤维素(简称CMC)是在纤维素的羟基上以胺甲基进行醚化的产物。纯的羧甲基纤维素使用较少，实际使用的是其钠盐。羧甲基纤维素的制法是将纤维素与氢氧化钠反应生成碱纤维素，然后用一氯乙酸进行胺甲基化而制得。由于羧甲基纤维素是在纤维素上引入了亲水基，所以提高了在水中的溶解度，虽然几乎无降低表面张力的能力，但却有良好的保护胶体、分散和增稠等性能。
羧甲基纤维素主要用于配制肥皂和合成洗涤剂；在石油工业中用作钻井泥浆的悬浮稳定剂；在造纸工业中做添加剂能提高纸的纵向强度和平滑度；在食品工业中用作增稠剂、乳化稳定剂；在纺织工业中用作上浆剂，印染的增稠剂；在医药工业中可做针剂的乳化稳定剂；在化妆品工业中用作增稠剂；在洗涤剂工业中用作增稠剂和抗污垢再沉积剂等。羧甲基纤维素无毒性，对皮肤无刺激性。甲基纤维素(简称MC)是将纤维素分子的葡萄糖基中3个羟基全部或部分甲基化所得到的产物。如果全部甲基化，则取代度为3，甲氧基的含量为45．6％。一般产品含甲氧囊为26％～33％，其取代度为l．7---2．2。取代度为1．3～2．6的制品可溶于水。
甲基纤维素的制法是纤维素与苛性钠反应生成碱纤维素，然后再与氯甲烷进行醚化。甲基纤维素具有较大的表面活性和保护胶体的性能，溶于冷水成为黏稠状溶液，加热发生脱水而凝胶化。甲基，纤维素性稳定，耐酸、碱、热、微生物。利用这些性质，甲基纤维素广泛用于建筑业作为水泥、灰浆的混合剂和乳化稳定剂；在化妆品、医药和食品工业中用作成模剂和胶黏剂；在纺织、印染工业中用作上浆剂、合成树脂分散剂以及涂料工业中用作涂料的成膜剂和增稠剂等等。
乙基纤维素(简称EC)是将纤维素分子的葡萄糖基中的羟基进行乙基化而得，其溶解性与乙基化程度有关。一般制品乙基化率达47％～48％。不溶于水，耐酸、碱，溶于多数有机溶剂，能与树脂、油蜡及增塑剂混合。乙基纤维素被膜强韧，在低温下能保持柔软，热稳定性好，与蜡相容性好。取代程度不同的各种乙基纤维素性能有较大差异。取代度为0．5～o．7时，溶于碱液；取代度为0．8～1．5时，溶予冷水；取代度为2．2～2．5时，溶于一般有机溶剂；取代度为2．6～2．8时，溶于烃类。
乙基纤维素主要用于涂料、油墨、胶黏剂、颜料糊等中，其商品可用于医药、化妆品和食品等中。
5.3 合成高分子表面活性剂
合成高分子表面活性剂可分为两类：一类是丙烯酸共聚物、顺丁烯二酸共聚物；另一类是聚4-乙烯吡啶。
(1)丙烯酸共聚物、顺丁烯二酸共聚物 这两种表面活性剂均属阴离子型高分子表面活性剂，它们在水中溶解时，随pH值不同，其离解状态也不同，溶解度和溶液的黏度也有变化。例如，pH值小时，由于羧基离解不充分，在水中溶解性变差，所以它的分子是卷曲的；pH值大时，离解性好，阴离子之间的排斥力增高，分子体积变大，黏度升高；pH值更大时，如在碱性条件下，聚合体的阴离子吸引聚集阳离子，导致阴离子之间的排斥力减小，分子发生卷曲收缩，黏度降低。浓度不同，起分散作用的能力也不相同。浓度低时，高分子表面活性剂的分子吸附在两个粒子上，将两粒子连接在一起，而导致凝聚作用；浓度高时，高分子表面活性剂分子包围住粒子，可防止粒子间凝聚，起分散作用。
对于疏水性固体粒子在水中分散时，使用阴声子高分子表面活性剂做分散剂最有效，表面活性剂分子在固体粒子上定向吸附后，分散粒子带有电荷，形成双电层，使分散体趋于稳定。
(2)聚4-乙烯基吡啶铃盐 聚4-乙烯基吡啶锚盐是用C2H2Br对聚4-乙烯基吡啶季铵化制得的。十二烷基化达0.67％时，分子扩展，达l3．6％时，分子收缩，再增高十二烷基化程度，分子不再进一步收缩。这种聚合肥皂，在水溶液中由于十二烷基的凝集作用而发生收缩。
阳离子高分子表面活性剂主要用作凝集剂，例如在污水处理中，将阳离子表面活性剂与无机凝集剂复配使用，可促进污泥的过滤。
此外，高分子表面活性剂也有两性的，例如以十二烷基溴与聚乙烯亚胺的亚胺基部分作用后，再与氯乙酸反应，即得两性高分子表面活性剂。
相对分子质量在数百的表面活性剂为一般的低分子表面活性剂，而相对分子质量在数千以上并具有表面活性的物质称为高分子表面活性剂。高分子表面活性剂根据来源可分为天然的、半合成的和合成的三类。
5.1 天然高分子表面活性剂
动物和植物的组织中含有各种天然高分子表面活性物质，以维持其生命现象，维持新陈代谢，保持各组织中的大量水分等。
(1)藻酸、藻酸钠藻酸是海带、海草、黑海带等褐藻类的细胞膜的构成成分。将上述藻类用硫酸钠水溶液提取，然后用盐酸或稀硫酸精制而成。
藻酸是D-甘露糖醛酸和L-葡糖醛酸的脱水缩合物，相对分子质量为5万～20万。藻酸是高黏性的胶体物质，亲水性强，易溶于冷水或热水而成为黏稠溶液。由于它具有良好的保护胶体性能，它对油脂表现出很好的乳化稳定作用。藻酸可作为冰激凌的乳化稳定剂，以及用于食品加工、纤维加工、造纸和制药等中。
藻酸钠是由藻酸凝胶与碳酸钠起中和反应获得的钠盐。藻酸钠为浅黄色或乳白色粉末，具有强亲水性，在冷水和温水中都能溶解，形成非常黏稠的均匀溶液。具有很强的保护胶体作用，对油脂具强乳化作用。溶液具有极佳柔软性，黏着力小。
藻酸钠在食品工业中用作凝固、增稠、乳化、悬浮、稳定和防止食品干燥的添加剂；在化妆品工业用作牙膏基料、洗发剂和整发剂；在印染工业中用作媒染剂、整理浆料和印花浆料；在纺织工业中用作经纱浆料、防水加工和制造花边用水溶纤维；在造纸工业中用于施胶；在矿业中用作选矿用浮选剂，钻探泥浆调整剂；在橡胶工业中用作胶乳浓缩剂；在涂料工业中用作水性涂料和耐水性涂料。
(2)果胶 果胶为一类多糖的总称，存在于植物细胞壁和细胞内层，为内部细胞的支撑物质。果胶的制法：以柚子、柑橘类等果实的果皮为原料，加盐酸萃取，压榨过滤，真空浓缩，用乙醇沉淀，再经洗涤、脱水、干燥、粉碎而制得。果胶为白色至淡黄褐色粉末，微有特异臭味。溶于20倍的水成黏稠状液体。按其结构中甲氧基含量的多少，分为高甲氧基果胶和低甲氧基果胶两种。果胶的相对分子质量大约为50000～180000。
果胶广泛用于食品工业，主要用作胶凝剂、增稠剂、乳化剂和稳定剂。此外，也广泛用于医药、纺织、造纸等工业和微生物学领域中。
5.2 半合成高分子表面活性剂
纤维素是由D-吡喃型葡萄糖基彼此以l-4苷键连接而成的一种高分子。纤维素是构成植物细胞膜的主要成分，是代表性的多糖类。每个纤维素分子除2个端基外、每一葡萄糖基都有3个羟基是亲水基，其余部分为疏水基，所以纤维素具有表面活性剂的结构。将纤维素分子的羟基部分酯化，并适当调节亲水性和疏水性的平衡，控制分子间的氢键，可将其制成水溶性纤维素衍生物，如羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素等。
羧甲基纤维素(简称CMC)是在纤维素的羟基上以胺甲基进行醚化的产物。纯的羧甲基纤维素使用较少，实际使用的是其钠盐。羧甲基纤维素的制法是将纤维素与氢氧化钠反应生成碱纤维素，然后用一氯乙酸进行胺甲基化而制得。由于羧甲基纤维素是在纤维素上引入了亲水基，所以提高了在水中的溶解度，虽然几乎无降低表面张力的能力，但却有良好的保护胶体、分散和增稠等性能。
羧甲基纤维素主要用于配制肥皂和合成洗涤剂；在石油工业中用作钻井泥浆的悬浮稳定剂；在造纸工业中做添加剂能提高纸的纵向强度和平滑度；在食品工业中用作增稠剂、乳化稳定剂；在纺织工业中用作上浆剂，印染的增稠剂；在医药工业中可做针剂的乳化稳定剂；在化妆品工业中用作增稠剂；在洗涤剂工业中用作增稠剂和抗污垢再沉积剂等。羧甲基纤维素无毒性，对皮肤无刺激性。甲基纤维素(简称MC)是将纤维素分子的葡萄糖基中3个羟基全部或部分甲基化所得到的产物。如果全部甲基化，则取代度为3，甲氧基的含量为45．6％。一般产品含甲氧囊为26％～33％，其取代度为l．7---2．2。取代度为1．3～2．6的制品可溶于水。
甲基纤维素的制法是纤维素与苛性钠反应生成碱纤维素，然后再与氯甲烷进行醚化。甲基纤维素具有较大的表面活性和保护胶体的性能，溶于冷水成为黏稠状溶液，加热发生脱水而凝胶化。甲基，纤维素性稳定，耐酸、碱、热、微生物。利用这些性质，甲基纤维素广泛用于建筑业作为水泥、灰浆的混合剂和乳化稳定剂；在化妆品、医药和食品工业中用作成模剂和胶黏剂；在纺织、印染工业中用作上浆剂、合成树脂分散剂以及涂料工业中用作涂料的成膜剂和增稠剂等等。
乙基纤维素(简称EC)是将纤维素分子的葡萄糖基中的羟基进行乙基化而得，其溶解性与乙基化程度有关。一般制品乙基化率达47％～48％。不溶于水，耐酸、碱，溶于多数有机溶剂，能与树脂、油蜡及增塑剂混合。乙基纤维素被膜强韧，在低温下能保持柔软，热稳定性好，与蜡相容性好。取代程度不同的各种乙基纤维素性能有较大差异。取代度为0．5～o．7时，溶于碱液；取代度为0．8～1．5时，溶予冷水；取代度为2．2～2．5时，溶于一般有机溶剂；取代度为2．6～2．8时，溶于烃类。
乙基纤维素主要用于涂料、油墨、胶黏剂、颜料糊等中，其商品可用于医药、化妆品和食品等中。
5.3 合成高分子表面活性剂
合成高分子表面活性剂可分为两类：一类是丙烯酸共聚物、顺丁烯二酸共聚物；另一类是聚4-乙烯吡啶。
(1)丙烯酸共聚物、顺丁烯二酸共聚物 这两种表面活性剂均属阴离子型高分子表面活性剂，它们在水中溶解时，随pH值不同，其离解状态也不同，溶解度和溶液的黏度也有变化。例如，pH值小时，由于羧基离解不充分，在水中溶解性变差，所以它的分子是卷曲的；pH值大时，离解性好，阴离子之间的排斥力增高，分子体积变大，黏度升高；pH值更大时，如在碱性条件下，聚合体的阴离子吸引聚集阳离子，导致阴离子之间的排斥力减小，分子发生卷曲收缩，黏度降低。浓度不同，起分散作用的能力也不相同。浓度低时，高分子表面活性剂的分子吸附在两个粒子上，将两粒子连接在一起，而导致凝聚作用；浓度高时，高分子表面活性剂分子包围住粒子，可防止粒子间凝聚，起分散作用。
对于疏水性固体粒子在水中分散时，使用阴声子高分子表面活性剂做分散剂最有效，表面活性剂分子在固体粒子上定向吸附后，分散粒子带有电荷，形成双电层，使分散体趋于稳定。
(2)聚4-乙烯基吡啶铃盐 聚4-乙烯基吡啶锚盐是用C2H2Br对聚4-乙烯基吡啶季铵化制得的。十二烷基化达0.67％时，分子扩展，达l3．6％时，分子收缩，再增高十二烷基化程度，分子不再进一步收缩。这种聚合肥皂，在水溶液中由于十二烷基的凝集作用而发生收缩。
阳离子高分子表面活性剂主要用作凝集剂，例如在污水处理中，将阳离子表面活性剂与无机凝集剂复配使用，可促进污泥的过滤。
此外，高分子表面活性剂也有两性的，例如以十二烷基溴与聚乙烯亚胺的亚胺基部分作用后，再与氯乙酸反应，即得两性高分子表面活性剂。