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1、表面活性剂简介及近年讨论进展一.【关键词】表面活性剂不对称结构双亲化合物界面张力表面张力吸附性能酰胺基脂肽生物微生物高分子非离子型高粘度高表面活性糖基类表面活性剂临界胶束浓度戊糖基两性表面活性剂壳聚糖基表面活性剂酶法合成果糖醋酶法合成成糖醛酸内酯二.【文摘】表面活性剂是这样一类物质，它在加入很少量时即能大大降低溶剂的表面张力（一般以水为标准溶剂）和液-液界面张力，并具有肯定特别结构、亲水亲油特性和特别吸附性能的物质。表面活性剂分子都是双亲化合物，分子具有不对称结构。其分子由易溶于水的亲水基（如段酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，也可是羟基、酰胺基、醒键等）和不溶于水而易溶于油的亲油基（即疏水基
2、，常为非极性煌链，如8个碳原子以上煌链）组成。表面活性剂概述：三【简介】L概念：表面活性剂（SUrfaCtant）是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。2 .组成：分子结构具有两亲性，非极性母链：8个碳原子以上煌链，极性基团：拨酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，也可是羟基、酰胺基、醒键等。3 .吸附性：溶液中的正吸附：增加润湿性、乳化性、起泡性，固体表面的吸附：非极性固体表面单层吸附，极性固体表面可发生多层吸附。4 .表面活性剂的分类依据疏水基结构进行分类，分直链、支链、芳香链、含氟长链等；依据亲水基进行分类，分为段酸盐、硫酸盐、季铁盐、PEo衍生物
3、、内酯等；有些讨论者依据其分子构成的离子性分成离子型、非离子型等，还有依据其水溶性、化学结构特征、原料来源等各种分类方法。但是众多分类方法都有其局限性，很难将表面活性剂合适定位，并在概念内涵上不发生重叠。按极性基团的解离性质分类：1、阴离子表面活性剂：硬脂酸，十二烷基苯磺酸钠；2、阳离子表面活性剂：季镀化物；3、两性离子表面活性剂：卵磷脂，氨基酸型，甜菜碱型；4、非离子表面活性剂：脂肪酸甘油酯，脂肪酸山梨坦（司盘），聚山梨酯（吐温）四.【表面活性剂讨论进展】现在社会，表面活性剂的应用日益广泛，下面介绍几种对现行的几种表面活性剂及其应用进行了初步的探究。1 .脂肽生物表面活性剂自从FIeming
4、发觉微生物产生青霉素以来，微生物成为生物活性物质的一个重要来源，为自然合成化学品供应了丰富资源。生物表面活性剂是微生物在肯定条件下培育时，在其代谢过程申分泌出来的具有肯定表面活性的代谢产物，如糖脂、多糖蛋白脂、脂肪、磷脂利脂肪酸中性类脂衍生物。它们与一般表面活性剂分子在结构上类似，即在分子中不仅有脂肪母链构成的非极性憎水基，同时也含有极性的亲水基。生物表面活性剂的早期讨论见于1946年，1965年之后，微生物对烧类乳化机制的讨论引起人们的关注。微生物产生的表面活性剂是微生物提高石油采收率的重要机制之一。用微生物生产表面活性剂成为生物技术领域中的一个新课题。1968年，Arima等首次发觉枯草芽
5、胞杆菌株(BaCilIUSSUbtiliS)产生的是脂肽类表面活性剂，呈晶状，商品名为表面活性素(SUrfaCtin),这类表面活性剂主要含:伊枯草菌素(ItUrilns),杆菌霉素(BaCiIIomyCin),芬养素(FengyCin)和表面活性(SUrfaCin)等，其中SUrfaCtin的表面活性最强，是迄今报道的效果最好的生物表面活性齐之一。脂肽分子由亲水的肽键和亲油的脂肪母链两部分组成，由于其特别的化学组成和两亲型分子结构，脂肤类生物表面活性剂在医药、微生物采油、环境治理等领域有重要的应用前景。目前发觉的脂肽类生物表面活性剂有数十种。2 .高分子表面活性剂高分子表面活性剂通常指分子量
6、大于1000、具有表面活性的物质。减小两相界面张力的大分子物质皆可称为高分子表面活性剂。高分子表面活性剂具有分散、分散、乳化、稳定泡沫、爱护胶体、增溶等力量，毒性小，可用作胶凝剂、减阻剂、增粘剂、絮凝剂、分散剂、乳化剂、破乳剂、增溶剂、保湿剂、抗静电剂、纸张增加剂等。与低分于表面活性剂一样，高分子表面活性剂也可分为阴离子型、阴离子型、两个离子型和非离子型四大类。阴离子型古有解离后产生阴离子的基团如燎酸基一C00H、磺酸基-8H等；阳离子型占有解离后产生阳离子的基团如季铁盐、口比嗯盐等。两性离子型同时占有以上两类基团；非离子型不含可解离基团。1961年StraUSS合成了名为聚皂高分子表面活性剂
7、。随后，氧化乙烯氧化丙烯嵌段共聚物作为非离子型表面活性剂(产品名PIUrOnieS)实现了工业化生产。与常用的低分子表面活性剂相比，高分子表面活性剂降低表面张力的力量差，成本偏高，始终未育占据表面活性剂领域的优势。近十余年来由于能源工业(强化采油、燃油乳化、油/某乳化)、涂料工业(无皂聚合、高浓度胶乳)、膜科学(仿生膜、LB膜)的需要，高分子表面活性剂讨论有了新的进展，得到了性能良好的氧化乙烯硅氧烷共聚物、乙烯亚胺共聚物、乙烯基酸共聚物、烷基酚甲醛缩合物氧化乙烯共聚物等品种。我们采纳自由基聚合法得到的丙烯酚胺表面活性大单体离子型单体共聚物，有高粘度和高表面活性，突破了分子量高则表面活性差的传统
8、。3.糖基类表面活性剂糖类物质本身己经具备多塔基的亲水性结构，假如再连接上长的疏水链就可以产生具有表面活性的物质。以糖类制成的表面活性剂，原料来自自然可再生资源，环境相容性好，有很好的皮肤兼容性和极佳的生物可降解性，这使得它们在去污剂、清洁剂和化妆品德业中的应用日益广泛，而且在制药、生物化学和生物医学方面有着潜在的应用前途。近年来，一些糖基表面活性剂开头大量应用，如烷基多背及其衍生物、烷醇基葡糖酚胺、蔗糖醋等。如何开发更多的糖类资源应用于表面活性剂工业和肝制类型更丰富性能更好的表面活性剂产品成为科学家们讨论的热点，最近不断有一些新型糖基表面活性剂被合成出来。表面活性剂是在加入很少量时既能大大降
9、低溶剂的表面(界面)张力的一大类有机化合物。依据传统的分类方法，表面活性剂可分为阴离子型、阳离子型、非离子型和两性型四大类。在表征表面活性的众多参数中，临界胶束浓度(CMC)是表面活性剂的一个重要参数，它可以作为表面活性剂的表面活性的量度。CMC值越小表明在较低浓度下，表面活性剂就能发挥很大的效能。日前开发糖基表面活性剂三个主要万向，也就是开发更多种类的糖类原料、讨论新型的”成技术和开发特种表面活性剂，以CMC值作为表面性质的主要参数介绍了糖基表面活性剂。(1)开发新型的糖类原料最初制备糖基表面活性剂多以葡萄糖为起始原料，再由脂肪酸链通过乙烯基础酯基或氨基连接而成。现在人们开发出了用一些新的糖
10、类原料制成的糖基表面活性剂，不仅宽阔了糖基表面活性剂原料的使用范围，充分采用了更多的糖类资源，而且产品也获得了很好的表面活性性质。(1).1戊糖基两性表面活性剂以戊糖及其衍生物为原料可以合成出具有良好表面活性的表面活性剂，如S一烷基硫戊糖内酯就引起了人们的极大爱好。它是一种两性表面活性剂。两性表面活性剂是指具有表面活性的分子残基中同时包含有彼此不行被电离的正、负电荷中心(或偶极中心)的表面活性剂。它们具有优良的表面性质和良好的生态毒理学性质。糖基两性分子衍生物一般都符合Su.ZR公式，即一个糖类单元Su通过一个原子或一个原子基团z=0,S,OCO连接到R烷基链上(R=CnH2n+kn=6.18
11、)J。S一烷基硫戊糖内酯符合公式SU-SR,正电荷中心负载在S原子上。以戊糖(包括D-核糖，D阿拉伯糖，D一木糖)为原料，合成表面活性NS.烷基硫戊糖内酪，和对应的符合一般公式SU-SR(R=CH2n+hn=6,8,10,12)的醛醇衍生物。讨论发觉，S.烷基硫戊糖内酯的临界胶束浓度(CMC)是主要是依靠下列参数：烷基链长度，自由茎基的数目，环形或非环形戊糖的结构，醛醇的构型。D核糖衍生物经基部处在糖环形结构上同一边，烧基内部的成键会阻碍烧基和溶剂的反应，所以没有临界胶束浓度。一般来说，其他环形的衍生物都有表面活性，而且随着烷基链长度增加，临界胶束浓度的数值也会增大。(1).2壳聚糖基表面活性
12、剂甲壳素是由N-乙酰-2-氨基-2-脱氧T)-葡萄糖以p-1,4糖昔键形式连接而成的多糖，广泛存在于甲壳纲动物的甲壳，真菌和植物的细胞壁中。壳聚糖是甲壳素的N-脱乙酚基的产物，由于壳聚糖存在自由氨基，其溶解性和化学反应性大大改善，表见出比甲壳素更广泛的应用前景。壳聚糖具有-NH2和-H两个不同的功能基团，它们都可以进行特别的衍生化。以壳聚糖为原料合成出的2-酰胺基-2-脱氧-6-0-磺基-D嗽喃葡萄糖昔是一种阴离子型表面活性剂，它是a和b两种异构体的混合物，。讨论发觉，所合成的表面活性剂中主要是Gt异构体。增加碳链的长度会降低表面活动剂的CMC值，这种CMC值与碳链R长度之间的关系与其他的阴离
13、子表面活性剂是相同的，但是当糖基部分含有硫酸盐时亲水性会降低。(2)酶法合成表面活性剂目前合成糖醋类表面活性剂时，多使用化学方法。化学方法选择性不强，往往得到异构体和低聚物混合物。联合采纳基团爱护技术可有选择的生产某种产品，用此法可合成农药中的润湿剂，但是这种操作过程相当繁琐。酶法立体选择性简单的化学爱护和解除爱护步骤，简化生产过程。作为一种新型的生产，目前酶方法讨论多处于试验室阶段，还没提升到工业水平，但是很有应用前景。(2).1酶法合成果糖醋现在售的糖醋类表面活性剂多为蔗糖醋产品，这些产品通常是单酯，二酯或是更高级酯的混合物，合成时都是使用有毒性溶剂在激烈的反应条件下实现。使用酶方法合成，
14、反应速度快，生成产物选择性强，同时避开了有机溶剂残留，克服了化学方法的缺点。通过酶方法使用果糖与不同碳链长度的脂肪酸通过直接醋化反应可得到果糖脂表面活性剂，并与几种蔗糖雕酯产品的表面性质进行比较后发觉，酶方产品产量和生产力量。酶硒化的反应机理一般可理解为首先使用合适的翠酶酚化，酶转化为酰化酶。在缺水的条件下，形成的所谓献化酶波带有煌基基团的物质进攻，因此酶重新生成，羚基基团被酚化就是通过1号茎基的酪化作用得到，果糖二酯是通过1号和6号位置上的炫基的酯化作用得到，讨论发觉果糖醋表现出了良好的表面性质。具有短链脂肪酸的果糖酯连脂肪酸的相比表现出更小的表面张力，水一空气界面张力值与蔗糖酪相链长度和单
15、酯/二醋的比率，果糖醋可能会得到比蔗糖酯更好的表面性合(2).2酶法合成成糖醛酸内酯合成糖醛酸内酯表面活性剂时，向糖醛酸内酯上引入烷基链时，使用酶法可以生酷化并快速引入烷基链。以D-葡萄糖醛酸-1,4-内酯，D-葡萄糖醛酯T,5内酯和L一半乳糖醛酸-1,4内酯为原料可以通过酶方法合成表面活性剂，缩短了反应时间，降低了生产成本。但是使用酶方法也存在一个问题就是可能会引起糖醛酸内酯的聚合。讨论发觉糖醛酸内酯与一种从猪胰腺的原始浸出物中筛分出的酶和假丝酵母脂肪酶反应可以避开这种聚合反应。与化学方法相比，酶方法酰化的位置表面活性性质。最最初内置的结构无关，酰化的位置都在糖醛酸内酯伯醇基上的煌基。酰化产
16、物的生产只与酰化试剂的酰化力量有关。采纳酶方法直接对糖醛酸内酯选择性的酰化良好的表面性质。从当今科学技术飞速进展，被称之为“工业味精”的表面活性剂的地位日趋重要。而从国际上表面活性剂品种进展趋势来看，倾向于生态平安。无环境污染：完全生物、化学稳定性及热稳定性好、成本低的产品，糖基表而活性剂正是符合这种趋势的产品。糖基绿色表面活性剂有着宽阔的市场前景，由于；首先，生产表面活性剂的主原料淀分和油脂资源特别充分，生产成本低;其次，新的生产技术的开发与应用，如酶方法就极大的提高了反应的专一性，提高了产量；最终，糖基表面活性剂与其它表面活性剂复配，不但可以改进自身的性能，而且可以开发出新的应用领域或产品，极大地拓宽了糖基表面活性剂的应用领域。总之，糖基表面活性剂是将来表面活性剂工作开发的重点，随着讨论的深化，必将在日用品和食品等领域中发挥更重要的作用。目前，不同种类的表面活性剂在工业上的应用区域有所不同，但随着讨论的进一步进展表面活性剂工
