表面活性劑（一）：什么是表面活性劑？

1、簡介

在這一系列有關表面活性劑的文章中，我們將了解個人護理和清潔行業(yè)常用成分之一背后的基礎知識。在部分中，我們將首先探討什么是表面活性劑，然后是它們的工作原理。在本文章的下一部分中，我們將介紹四種表面活性劑組（陰離子、陽離子、非離子、兩性）和一些常見的表面活性劑子組。我們還將深入研究天然表面活性劑和環(huán)保替代品。+

2.什么是表面活性劑？

表面活性劑是個人護理行業(yè)常用的成分之一。從化妝制劑到沐浴露或剃須泡沫，從濕巾到護發(fā)素，幾乎所有化妝品制劑和產(chǎn)品都含有一種或多種表面活性劑。眾所周知，清潔行業(yè)也廣泛使用表面活性劑，但表面活性劑的使用并不限于清潔和個人護理行業(yè)。表面活性劑廣泛應用于油漆和涂料、制藥、農(nóng)用化學品、工業(yè)化學和石油開采等行業(yè)。雖然有許多不同的表面活性劑，但有些表面活性劑幾乎每個人都會認識（例如，十二烷基醚硫酸鈉（SLES）和十二烷基硫酸鈉（SLS）），并且有些表面活性劑具有奇異的名稱，例如肌氨酸鹽或氧化胺。

表面活性劑_ _ _ _由于多種原因被添加到配方中。經(jīng)常添加陰離子表面活性劑（帶負電荷）是因為它們具有有效的清潔或發(fā)泡特性，而陽離子表面活性劑（帶正電荷）是因為它們具有調理特性。然后是非離子表面活性劑（不帶電荷）和兩性表面活性劑（兩親分子），它們通常與其他表面活性劑結合使用以提高其性能。有些僅用于改善清潔，有些用于乳化活性劑，還有一些僅用于穩(wěn)定配方或提高粘度。這些功能看起來可能截然不同，但它們都依賴于一種簡單的機制；

表面活性劑都是通過降低液體的表面張力來起作用的。雖然表面活性劑有很多不同類型，但它們都具有相同的基本化學結構，這使得它們能夠做到這一點。表面活性劑一般由兩部分組成：

親水頭：分子的這一小部分通常喜歡水。

疏水尾巴：這部分通常是長尾巴，討厭水。

3. 表面活性劑如何發(fā)揮作用

現(xiàn)在我們知道了表面活性劑的樣子，讓我們來談談它們的工作原理。當閱讀有關表面活性劑的信息時，您經(jīng)常會讀到諸如表面活性劑降低表面張力或界面張力的內容。雖然這些詞有時可以互換使用，但正確區(qū)分以防止混淆非常重要。

3.1. 表面張力和界面張力

這兩種形式的張力之間的區(qū)別在于張力的性質。想象一個裝有液體的燒杯。液體的頂層與空氣接觸，導致水產(chǎn)生張力，這稱為表面張力。換句話說，表面張力適用于液體和氣體?，F(xiàn)在想象一下，您向燒杯中添加了另一種液體或固體。這些新物質也會對液體產(chǎn)生吸引力，這種張力稱為界面張力。該界面張力可以存在于兩種液體之間、液體和固體之間、甚至固體和氣體之間。

一些表面活性劑是很好的油/水表面活性劑，而另一些表面活性劑是很好的水/油表面活性劑。同時，有些在液/液界面上工作得更好，而另一些則在液/固界面上工作得更好。重要的是要知道兩者之間存在差異，并且從廣義上講，這種差異是什么。然而，這也不是本文的重點；因此，從現(xiàn)在開始，我們將表面張力和界面張力統(tǒng)稱為表面張力。

3.2. 表面活性劑分子的作用

表面活性劑分子具有親水性頭部和疏水性尾部。這種結構使它們以某種方式表現(xiàn)，這就是它們在如此廣泛的配方中如此有用的原因。

表面活性劑分子有兩個部分，它們希望以適合分子兩個部分的方式定向自己。這意味著，理想情況下，親水部分在水中，疏水部分在水外。當向水中添加表面活性劑時，表面活性劑首先聚集在表面，尾部伸出水面。當達到一定的表面活性劑濃度后，它們的尾巴將不再能從水中伸出，其中一些將被迫沉入水下，進入溶液中。如果添加更多的表面活性劑，將達到臨界膠束濃度（CMC）。高于該表面活性劑濃度，溶液中的表面活性劑分子將形成膠束。膠束是小氣泡，其中表面活性劑與其面向水的外側的親水性頭部對齊，并且在由親水性頭部基團產(chǎn)生的氣泡內的內部與疏水性基團對齊。頭部充當尾部防水的盾牌。值得注意的是，即使使用極少量的表面活性劑，也幾乎總能達到 CMC。

形成膠束的能力使表面活性劑能夠充當洗滌劑、乳化劑等。這是因為膠束可以吸收通常不溶于水的物質。無論這些東西是需要去除的油脂或污垢，還是需要乳化的活性劑或油，膠束都可以實現(xiàn)。

3.3. 陽離子表面活性劑

帶正電荷的表面活性劑的用途略有不同。它們通常是調理劑。用肥皂清洗后，皮膚或頭發(fā)常常帶負電。負電荷相互排斥，這在頭發(fā)、飛散的頭發(fā)中明顯。為了解決這個問題，陽離子表面活性劑將自身附著在毛干上，使電荷呈中性。這可以防止頭發(fā)飛散并使頭發(fā)感覺更柔軟。

4. 表面活性劑的用途是什么？

如果您熟悉表面活性劑，那么術語“親水親油平衡”(HLB) 可能聽起來很熟悉。這是一種通過觀察表面活性劑分子的不同區(qū)域來分離表面活性劑不同功能的稍微過時的方法。親水頭和疏水尾均被指定一個值。然后可以使用這些數(shù)字來計算 HLB。HLB標度范圍為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指親水性（水溶性）分子。HLB 等級大致如下：

2-3：消泡劑

3-6：油包水乳化劑

7-9：潤濕劑和鋪展劑

8-16：水包油乳化劑

13-15：清潔劑

15-18：增溶劑

對我們來說相關的功能是洗滌劑（清潔劑/清潔劑/脫脂劑）。此類表面活性劑可將污垢、污漬、油、油脂和其他不溶于水的異物顆粒從表面上清除。表面活性劑在這方面表現(xiàn)出色，因為它們能夠產(chǎn)生膠束。所有不需要的部分都很容易被膠束吸收，然后被水帶走。另一相關組是乳化劑、分散劑和增溶劑。增溶劑能夠完全溶解少量成分。乳化劑產(chǎn)生乳液，這是一種渾濁的溶液，乳化成分漂浮在其中。分散劑的工作原理大致相同，它可以分散成分，防止它們粘在一起，同時也提供渾濁的溶液。乳化和分散表面活性劑通常也經(jīng)常用作穩(wěn)定劑或粘度控制劑。鋪展劑或潤濕劑。用于此目的的表面活性劑可以使皮膚保濕劑等產(chǎn)品更容易鋪開。潤濕劑通常指的是相同的，但用于將產(chǎn)品鋪展在臺面或墻壁上。具有這些特性的表面活性劑可以充當潤滑劑，擅長降低表面張力。

5. 總結

總而言之，表面活性劑（表面活性劑）是常用的清潔和個人護理成分之一。它們用于多種不同的應用，從沐浴露和洗發(fā)水到保濕霜和化妝品，甚至到工業(yè)和機構清潔產(chǎn)品。由于表面活性劑本身差異很大，因此有許多不同的用例。有些非常擅長清潔和去除污垢、油脂和不需要的顆粒，有些則擅長乳化和穩(wěn)定混合物。它們的共同點是它們的基本結構，幾乎總是歸結為疏水區(qū)域和親水部分。

在本文章系列的表面活性劑第 2 部分 - 表面活性劑類型中  ，我們將討論不同類型的表面活性劑。在表面活性劑第 3 部分 - 表面活性劑亞型中，我們將深入討論不同的表面活性劑亞型。在本文章的后一部分，表面活性劑第 4 部分 - 天然表面活性劑，我們將研究天然表面活性劑，并研究與傳統(tǒng)表面活性劑相比，它們?yōu)楹巫兊镁G色環(huán)保。