表面活性剂的化学结构和应用

任俐萍

摘 要：表面活性剂具有特殊的化学性质，能够促进发泡、乳化等过程，在食品、化工等行业有广泛的应用。其实，人类应用表面活性剂的历史十分悠久，能够追溯到公元前两千多年，人们利用草木灰和羊油成功研制出肥皂，用于清洁身体。而在我国农村中，用草木灰洗涤含有油污的碗筷也是普遍的做法。但表面活性剂中有许多成分不可被自然降解，若大量流入水源，会产生一定的危害，需要严格控制用量。分析了表面活性剂的化学结构，并提出几种表面活性剂的应用。

关键词：表面活性剂;化学结构;作用

油脂类有机物不能与水互溶，但在很多时候都需要促使两者结合，从而去除油脂或者达到其他目的，随着化工产业的不断发展与进步，能够改变油水特性、达到分离或者混合目的的表面活性剂在生活中得到了广泛的应用，例如用于制作洗涤剂、洗衣液、洗发露等，去除餐具和衣物、头发表面的油脂，或者用于制作化妆品，对肌肤起到滋润、防护和保湿作用。可以说，表面活性剂已经成为工业中必不可少的工具，但其对环境会造成一定污染，因此需要对它的结构进行分析，并进行合理添加。

一、表面活性剂简介

分子表面含有疏水基团或者亲水基团，其中与水结构相似，或者基團化学键与水的H-O键相似的物质大多数易溶于水，而与水结构相差较多、化学键也大不相同的则不溶于水。所谓表面活性剂，指的就是能够改变溶液体系的界面状态、使原本不相溶的物质能够互溶、或者分离两种相融物质的化学药剂，它的分子结构既有亲水性也有疏水性，因此能够与不同物质相结合，达到去除或者聚合的效果。

二、表面活性剂的应用

1.洗涤剂

洗涤剂可以说是使用最为广泛的表面活性剂，家家户户都会使用，它们存在于肥皂、洗洁精、洗衣液等生活用品中，例如制作肥皂的工艺流程是先利用油脂的反应特性，以皂化反应获得高级脂肪酸，然后对其进一步加工以减少油脂含量，再静置、切块包装。在使用时，由于肥皂中含有表面活性剂，在经过摩擦后它们会进入油水混合液，其亲水基与分散在水中的表面活性剂结合，使之能够形成聚合物，然后用水冲洗，即可将表面活性剂与油脂一同清除。此外，为了使表面活性剂更好地发挥功效，时常添加辅助成分，例如在含磷洗衣粉中，有一定的磷酸盐成分，磷酸根会与自来水中的钙镁离子结合，从而对环境造成污染，因此制造含磷洗衣粉时需要对其中的离子浓度进行严格计算和控制，从而提高其清洁度，并防止杂质干扰表面活性剂的作用。

2.化妆品的制作

人的皮肤有不同性质，因此需要不同种类的化妆品，在制作时需要让它们呈现油性或者水性，以起到保护皮肤、保持湿润的目的，添加表面活性剂就可以实现化妆品性质的改变，使之形成胶束，包裹有效成分，完成乳化。但当化妆品中的油性成分过多时，会影响化妆品的品质和手感，同时无法起到保湿效果，对肌肤的防护作用明显下降。因此在制作化妆品时，需要严格控制表面活性剂的剂量，对阴阳离子数目进行调控，使之保持中性，增强化妆品的防护作用。

除了化妆品外，洗发露和护发素也使用了表面活性剂，由于洗发时头发之间会不可避免地产生摩擦，若表面活性剂中电荷量不平衡，就会在摩擦时致使头发互相排斥，因此还需要注意平衡电荷，减少斥力作用。

3.表面活性剂型阻垢剂

目前，我国正在运行中的油田一般使用燃煤注汽锅炉，它们能够以煤和重油、天然气等作为燃料，降低开采稠油的成本，为我国油田资源开采事业提供了强大助力，但由于锅炉爆管事故的频繁发生所导致的经济损失也是一个不容小觑的数字。爆管的根本原因是内壁结垢，污垢附着在内壁上，久而久之，会造成堵塞。此外，结垢现象还会降低设备与气体、水体的接触面，使得热交换效率随之降低，增加能源和电力的消耗，提升油田的开采运营成本，消耗我国财力资源。为了减少甚至杜绝此类事故的发生，提升锅炉系统的安全性和稳定性，并减少无谓的经济损失，必须做好污水处理工作，防止大面积结垢现象的产生。阻垢剂能够抑制无机盐结垢和沉淀，能够保护设备的传热效果，并防止爆管。其中表面活性剂型阻垢剂乃是应用广泛、效果较好的一种，最常见的乃是有机磷系列阻垢剂，它能够与油田污水中的Ca、Mg等离子结合形成合离子并分散，阻止它们聚合，合离子还能形成链条，被碳酸盐晶体吸附且代替碳酸根的位置，利用置换反应防止碳酸盐晶体扩大。同时它能够使碳酸盐失去晶核作用，改变其晶体结构使之转化为不易契合的结构，进而抑制碳酸盐晶体的生长并将其转化为疏松分散的物质。

4.消毒杀菌剂

在医药行业中，表面活性剂还能制作消毒杀菌剂，这是由于细菌中都含有蛋白质，它们的生物膜也主要是由蛋白质构成，表面活性剂可以与蛋白质膜进行作用，使之失去活性甚至变质，起不到防护效果，因此在手术前可以用一定浓度的表面活性剂对伤口进行消毒或者用其制作杀菌药剂。

三、结束语

表面活性剂几乎不具备腐蚀性，且造价低廉，作用多样，随着化工行业的不断发展，表面活性剂的使用会愈发广泛，但在使用的过程中必须注意它对环境的污染并采取相应的防护措施，要在保护环境的前提下发展经济。

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编辑 张佳琪