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表面活性劑
表面活性劑(surfactant)，是指加入少量能使其溶液體系的界面狀態發生明顯變化的物質。具有固定的親水親油基團，在溶液的表面能定向排列。表面活性劑的分子結構具有兩親性：一端為親水基團，另一端為疏水基團；親水基團常為極性基團，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其鹽，羥基、酰胺基、醚鍵等也可作為極性親水基團；而疏水基團常為非極性烴鏈，如8個碳原子以上烴鏈。表面活性劑分為離子型表面活性劑（包括陽離子表面活性劑與陰離子表面活性劑）、非離子型表面活性劑、兩性表面活性劑、復配表面活性劑、其他表面活性劑等。中文名 表面活性劑 外文名 surface active agent、surfactant 別 稱 表面活性物質、SAA
應用學科 化學 分 類 離子 非離子等 特 性 兩親性
簡介
表面活性劑(surfactant)，是指加入少量能使其溶液體系的界面狀態發生明顯變化的物質。具有固定的親水親油基團，在溶液的表面能定向排列。表面活性劑的分子結構具有兩親性：一端為親水基團，另一端為疏水基團；親水基團常為極性基團，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其鹽，羥基、酰胺基、醚鍵等也可作為極性親水基團；而疏水基團常為非極性烴鏈，如8個碳原子以上烴鏈。表面活性劑分為離子型表面活性劑（包括陽離子表面活性劑與陰離子表面活性劑）、非離子型表面活性劑、兩性表面活性劑、復配表面活性劑、其他表面活性劑等。起源歷史
①公元前2500年——1850年羊油和草木灰制造肥皂羊油——三羧酸酯簡稱三甘酯，經堿水解→羧酸鹽+單甘酯+二甘酯+甘油
19世紀中葉
一方面肥皂開始實現工業化大生產，另一方面，也出現了化學合成的表面活性劑
②土耳其紅油的出現：
土耳其紅油即蓖麻油與硫酸反應的產物，蓖麻油為蓖麻油酸的三甘酯
深度磺化，耐酸耐硬水
③19世紀初，礦物原料制備洗滌劑
石油工業的發展→石油硫酸（綠油）
蠟和茶的磺化混合物，溶于酸中，呈綠黑色，用堿中和制得。
石油磺酸皂具有良好的水溶性，稱綠鈉（第一個礦物原料制得的洗滌劑）
第一次世界大戰期間，油脂出現
煤炭產量→煤化工業發→短鏈烷基、奈磺酸鹽類表面活性劑
如丙基奈磺酸鹽、丁基奈磺酸鹽
1920——1930脂肪醇硫酸化→烷基硫酸鹽
20世紀30年代，長鏈烷基、苯基出現于美國
第一次世界大戰后，德國開發乙二醇衍生物，如聚乙二醇 衍生物產品，聚乙二醇與各種有機化合物（包括醇、酸、酯、胺、酰胺）等結合，形成多種優良性能的非離子表面活性劑。
表面活性劑和合成洗滌劑形成一門工業得追溯到本世紀30年代，以石油化工原料衍生的合成表面活性劑和洗滌劑打破了肥皂一統天下的局面。經過60余年的發展，1995年世界洗滌劑總產量達到4300萬噸，其中肥皂900萬噸。據專家預測，全世界人口從2000年到2050年將翻一番，洗滌劑總量將從5000萬噸增加到12000萬噸，凈增1.4培，這是一個令人鼓舞的數字。
中國的表面活性劑和合成洗滌劑工業起始于50年代，盡管起步較晚，但發展較快。1995年洗滌用品總量已達到310萬噸，僅次于美國，排名世界第二位。其中合成洗滌劑的生產量從1980年的40萬噸上升到1995年的230萬噸，凈增4.7倍，并以年平均增長率大于10%的速度增長。據中國權威部門預測，2000年洗滌用品總量將達到360萬噸，其中合成洗滌劑將達到65.5萬噸。其中產量超萬噸的表面活性劑品種計有：直鏈烷基苯磺酸鈉（LAS）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉（AES）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸銨（AESA）、月桂醇硫酸鈉（K12或SDS）、月桂酰基谷氨酸、壬基酚聚氧乙烯（10）醚（TX-10）、平平加O、二乙醇酰胺（6501）硬脂酸甘油單酯、木質素磺酸鹽、重烷基苯磺酸鹽、烷基磺酸鹽（石油磺酸鹽）、擴散劑NNO、擴散劑MF、烷基聚醚（PO-EO共聚物）、脂肪醇聚氧乙烯（3）醚（AEO-3）等。
定義
凡是溶于水能夠顯著降低水的表面能的物質稱為表面活性劑(surface active agent，SAA)或表面活性物質。傳統觀念上認為，表面活性劑是一類即使在很低濃度時也能顯著降低表（界）面張力的物質。隨著對表面活性劑研究的深入，一般認為只要在較低濃度下能顯著改變表（界）面性質或與此相關、由此派生的性質的物質，都可以劃歸表面活性劑范疇。
表面活性劑有天然的，如磷脂、膽堿、蛋白質等，但更多的是人工合成的，如十八烷基硫酸鈉C18H37-SO3Na、硬脂酸鈉C17H35-COONa等。表面活性劑范圍十分廣泛（陽離子、陰離子、非離子及兩性），為具體應用提供多種功能，包括發泡效果，表面改性，清潔，乳液，流變學，環境和健康保護。
化學結構
雙親分子
表面活性劑分子具有獨特的兩親性：一端為親水的極性基團，簡稱親水基，也稱為疏油基或憎油基，有時形象地稱為親水頭，如-OH、-COOH、-SO3H、-NH2；另一端為親油的非極性基團，簡稱親油基，也稱為疏水基或憎水基，如R-（烷基）、Ar-（芳基）。兩類結構與性能截然相反的分子碎片或基團分處于同一分子的兩端并以化學鍵相連接，形成了一種不對稱的、極性的結構，因而賦予了該類特殊分子既親水、又親油，但又不是整體親水或親油的特性。表面活性劑的這種特有結構通常稱之為“雙親結構”（amphiphilic structure），表面活性劑分子因而也常被稱作“雙親分子”。 [1]為了方便，常用符號長方形加一個圓圈表示表面活性劑分子，如右圖所示。其中長方形代表親油基，而圓圈代表親水基。
H·L·B值
表面活性劑要呈現特有的界面活性，必須使疏水基和親水基之間有一定的平衡。親水親油平衡值(Hydrophile-Lipophile Balance)，簡稱H·L·B值，表示表面活性劑的親水疏水性能，如石蠟HLB值=0（無親水基）聚乙二醇HLB值=20（完全親水）。對陰離子表面活性劑，可通過乳化標準油來確定HLB值。HLB值可作為選用表面活性劑的參考依據。HLB值： 15~18 13~15 8~16 7~9 3.5~6 1.5~3
用途增溶劑：洗滌劑 油/水型乳化劑 潤濕劑 水/油乳化劑 消泡劑
親水基
末端：凈洗作用強，潤濕性差；中間：相反。分子量
當HLB值、親水基、疏水基相同，分子量小，潤濕作用好，去污力差；分子量大，潤濕作用差，去污力好。
濁點
對非離子表面活性劑來說，親水性取決于醚鍵的多少，醚與水分子的結合是放熱反應。當溫度上升，水分子逐漸脫離醚鍵，而出現混濁現象，剛剛出現混濁時的溫度稱濁點。此時表面活性劑失去作用。濁點越高，使用的溫度范圍廣。
性質
表面活性劑通過在氣液兩相界面吸附降低水的表面張力，也可以通過吸附在液體界面間來降低油水界面張力。許多表面活性劑也能在本體溶液中聚集成為聚集體。囊泡和膠束都是此類聚集體。表面活性劑開始形成膠束的濃度叫做臨界膠束濃度或CMC。當膠束在水中形成，膠束的尾形成能夠包裹油滴的核，而它們的（離子/極性）頭能夠形成一個外殼，保持與水接觸。表面活性劑在油中聚集，聚集體指的是反膠束。在反膠束中，頭在核，尾保持與油的充分接觸。表面活性劑通常分為四大類：陰離子，陽離子，非離子和兩性離子（雙電子）。表面活性劑系統的熱動力學很重要，不論是理論上還是實踐上。因為表面活性劑系統代表的是介于有序和無序物質狀態之間的系統。表面活性劑溶液可能含有有序相（膠束）和無序相（自由表面活性劑分子和/或離子）。膠束——表面活性劑分子的親脂尾端聚于膠束內部，避免與極性的水分子接觸；分子的極性親水頭端則露于外部，與極性的水分子發生作用，并對膠束內部的憎水基團產生保護作用。形成膠束的化合物一般為兩親分子，因此一般膠束除可溶于水等極性溶劑以外，還能以反膠束的形式溶于非極性溶劑中。
比如，常用的洗滌劑能夠提高水在土壤中的滲透能力，但是效果僅僅持續數日(許多標準洗衣粉含有一定量的化學品，比如鈉和溴，由于它們會破壞植物，不適于土壤)。商業土壤潤濕劑會持續起效果一段時間，最終還是會被微生物降解。然而，有一些會對水生物的生物循環產生影響，因此必須小心防止這些產品流入地表徑流，過量產品不應該洗消。
吸附性
溶液中的正吸附：增加潤濕性、乳化性、起泡性；
固體表面的吸附：非極性固體表面單層吸附，
極性固體表面可發生多層吸附
原理
通過分子中不同部分分別對于兩相的親和，使兩相均將其看作本相的成分，分子排列在兩相之間，使兩相的表面相當于轉入分子內部。從而降低表面張力。由于兩相都將其看作本相的一個組分，就相當于兩個相與表面活性劑分子都沒有形成界面，就相當于通過這種方式部分的消滅了兩個相的界面，就降低了表面張力和表面自由能。分類
根據所需要的性質和具體應用場合不同，有時要求表面活性劑具有不同的親水親油結構和相對密度。通過變換親水基或親油基種類、所占份額及在分子結構中的位置，可以達到所需親水親油平衡的目的。經過多年研究和生產，已派生出許多表面活性劑種類，每一種類又包含眾多品種，給識別和挑選某個具體品種帶來困難。因此，必須對成千上萬種表面活性劑作一科學分類，才有利于進一步研究和生產新品種，并為篩選、應用表面活性劑提供便利。表面活性劑的分類方法很多，根據疏水基結構進行分類，分直鏈、支鏈、芳
香鏈、含氟長鏈等；根據親水基進行分類，分為羧酸鹽、硫酸鹽、季銨鹽、PEO衍生物、內酯等；有些研究者根據其分子構成的離子性分成離子型、非離子型等，還有根據其水溶性、化學結構特征、原料來源等各種分類方法。但是眾多分類方法都有其局限性，很難將表面活性劑合適定位，并在概念內涵上不發生重疊。
人們一般都認為按照它的化學結構來分比較合適。即當表面活性劑溶解于水后，根據是否生成離子及其電性，分為離子型表面活性劑和非離子型表面活性劑。
按極性基團的解離性質分類
1.陰離子表面活性劑：硬脂酸，十二烷基苯磺酸鈉