表面活性剂(一):什么是表面活性剂?

表面活性剂(一):什么是表面活性剂? 1、简介 在这一系列有关表面活性剂的文章中,我们将了解个人护理和清洁行业常用成分之一背后的基础知识。在第一部分中,我们将首先探讨什么是表面活性剂,然后是它们...

表面活性剂(一):什么是表面活性剂?

1、简介

在这一系列有关表面活性剂的文章中,我们将了解个人护理和清洁行业常用成分之一背后的基础知识。在第一部分中,我们将首先探讨什么是表面活性剂,然后是它们的工作原理。在本文章的下一部分中,我们将介绍四种表面活性剂组(阴离子、阳离子、非离子、两性)和一些常见的表面活性剂子组。我们还将深入研究天然表面活性剂和环保替代品。+

2.什么是表面活性剂?

表面活性剂是个人护理行业常用的成分之一。从化妆制剂到沐浴露或剃须泡沫,从湿巾到护发素,几乎所有化妆品制剂和产品都含有一种或多种表面活性剂。众所周知,清洁行业也广泛使用表面活性剂,但表面活性剂的使用并不限于清洁和个人护理行业。表面活性剂广泛应用于油漆和涂料、制药、农用化学品、工业化学和石油开采等行业。虽然有许多不同的表面活性剂,但有些表面活性剂几乎每个人都会认识(例如,十二烷基醚硫酸钠(SLES)和十二烷基硫酸钠(SLS)),并且有些表面活性剂具有奇异的名称,例如肌氨酸盐或氧化胺。

表面活性剂_ _ _ _由于多种原因被添加到配方中。经常添加阴离子表面活性剂(带负电荷)是因为它们具有有效的清洁或发泡特性,而阳离子表面活性剂(带正电荷)是因为它们具有调理特性。然后是非离子表面活性剂(不带电荷)和两性表面活性剂(两亲分子),它们通常与其他表面活性剂结合使用以提高其性能。有些仅用于改善清洁,有些用于乳化活性剂,还有一些仅用于稳定配方或提高粘度。这些功能看起来可能截然不同,但它们都依赖于一种简单的机制;

表面活性剂都是通过降低液体的表面张力来起作用的。虽然表面活性剂有很多不同类型,但它们都具有相同的基本化学结构,这使得它们能够做到这一点。表面活性剂一般由两部分组成:

亲水头:分子的这一小部分通常喜欢水。

疏水尾巴:这部分通常是长尾巴,讨厌水。

3. 表面活性剂如何发挥作用

现在我们知道了表面活性剂的样子,让我们来谈谈它们的工作原理。当阅读有关表面活性剂的信息时,您经常会读到诸如表面活性剂降低表面张力或界面张力的内容。虽然这些词有时可以互换使用,但正确区分以防止混淆非常重要。

3.1. 表面张力和界面张力

这两种形式的张力之间的区别在于张力的性质。想象一个装有液体的烧杯。液体的顶层与空气接触,导致水产生张力,这称为表面张力。换句话说,表面张力适用于液体和气体。现在想象一下,您向烧杯中添加了另一种液体或固体。这些新物质也会对液体产生吸引力,这种张力称为界面张力。该界面张力可以存在于两种液体之间、液体和固体之间、甚至固体和气体之间。

一些表面活性剂是很好的油/水表面活性剂,而另一些表面活性剂是很好的水/油表面活性剂。同时,有些在液/液界面上工作得更好,而另一些则在液/固界面上工作得更好。重要的是要知道两者之间存在差异,并且从广义上讲,这种差异是什么。然而,这也不是本文的重点;因此,从现在开始,我们将表面张力和界面张力统称为表面张力。

3.2. 表面活性剂分子的作用

表面活性剂分子具有亲水性头部和疏水性尾部。这种结构使它们以某种方式表现,这就是它们在如此广泛的配方中如此有用的原因。

表面活性剂分子有两个部分,它们希望以最适合分子两个部分的方式定向自己。这意味着,理想情况下,亲水部分在水中,疏水部分在水外。当向水中添加表面活性剂时,表面活性剂首先聚集在表面,尾部伸出水面。当达到一定的表面活性剂浓度后,它们的尾巴将不再能从水中伸出,其中一些将被迫沉入水下,进入溶液中。如果添加更多的表面活性剂,将达到临界胶束浓度(CMC)。高于该表面活性剂浓度,溶液中的表面活性剂分子将形成胶束。胶束是小气泡,其中表面活性剂与其面向水的外侧的亲水性头部对齐,并且在由亲水性头部基团产生的气泡内的内部与疏水性基团对齐。头部充当尾部防水的盾牌。值得注意的是,即使使用极少量的表面活性剂,也几乎总能达到 CMC。

形成胶束的能力使表面活性剂能够充当洗涤剂、乳化剂等。这是因为胶束可以吸收通常不溶于水的物质。无论这些东西是需要去除的油脂或污垢,还是需要乳化的活性剂或油,胶束都可以实现。

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3.3. 阳离子表面活性剂

带正电荷的表面活性剂的用途略有不同。它们通常是调理剂。用肥皂清洗后,皮肤或头发常常带负电。负电荷相互排斥,这在头发、飞散的头发中最明显。为了解决这个问题,阳离子表面活性剂将自身附着在毛干上,使电荷呈中性。这可以防止头发飞散并使头发感觉更柔软。

4. 表面活性剂的用途是什么?

如果您熟悉表面活性剂,那么术语“亲水亲油平衡”(HLB) 可能听起来很熟悉。这是一种通过观察表面活性剂分子的不同区域来分离表面活性剂不同功能的稍微过时的方法。亲水头和疏水尾均被指定一个值。然后可以使用这些数字来计算 HLB。HLB标度范围为0至18。0-6指疏水性(油溶性)分子,7-10指水分散性分子,11-18指亲水性(水溶性)分子。HLB 等级大致如下:

2-3:消泡剂

3-6:油包水乳化剂

7-9:润湿剂和铺展剂

8-16:水包油乳化剂

13-15:清洁剂

15-18:增溶剂

对我们来说最相关的功能是洗涤剂(清洁剂/清洁剂/脱脂剂)。此类表面活性剂可将污垢、污渍、油、油脂和其他不溶于水的异物颗粒从表面上清除。表面活性剂在这方面表现出色,因为它们能够产生胶束。所有不需要的部分都很容易被胶束吸收,然后被水带走。另一相关组是乳化剂、分散剂和增溶剂。增溶剂能够完全溶解少量成分。乳化剂产生乳液,这是一种浑浊的溶液,乳化成分漂浮在其中。分散剂的工作原理大致相同,它可以分散成分,防止它们粘在一起,同时也提供浑浊的溶液。乳化和分散表面活性剂通常也经常用作稳定剂或粘度控制剂。铺展剂或润湿剂。用于此目的的表面活性剂可以使皮肤保湿剂等产品更容易铺开。润湿剂通常指的是相同的,但用于将产品铺展在台面或墙壁上。具有这些特性的表面活性剂可以充当润滑剂,擅长降低表面张力。

5. 总结

总而言之,表面活性剂(表面活性剂)是最常用的清洁和个人护理成分之一。它们用于多种不同的应用,从沐浴露和洗发水到保湿霜和化妆品,甚至到工业和机构清洁产品。由于表面活性剂本身差异很大,因此有许多不同的用例。有些非常擅长清洁和去除污垢、油脂和不需要的颗粒,有些则擅长乳化和稳定混合物。它们的共同点是它们的基本结构,几乎总是归结为疏水区域和亲水部分。

在本文章系列的表面活性剂第 2 部分 – 表面活性剂类型中  ,我们将讨论不同类型的表面活性剂。在表面活性剂第 3 部分 – 表面活性剂亚型中,我们将深入讨论不同的表面活性剂亚型。在本文章的最后一部分,表面活性剂第 4 部分 – 天然表面活性剂,我们将研究天然表面活性剂,并研究与传统表面活性剂相比,它们为何变得绿色环保。

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