陰離子表面活性劑
英文化學(xué)術(shù)語(yǔ): an-ionic surfactant.
表面活性劑的一類。在水中解離后，生成憎水性陰離子。如脂肪醇硫酸鈉在水分子的包圍下，即解離為roso2-o-和na+兩部分，帶負(fù)電荷的roso2-o-，具有表面活性。
陰離子表面活性劑分為羧酸鹽、硫酸酯鹽、磺酸鹽和磷酸酯鹽四大類，具有較好的去污、發(fā)泡、分散、乳化、潤(rùn)濕等特性。廣泛用作洗滌劑、起泡劑、潤(rùn)濕劑、乳化劑和分散劑。產(chǎn)量占表面活性劑的首位。不可與陽(yáng)離子表面活性劑一同使用，在水溶液中生成沉淀而失去效力。定義將在水中電離后起表面活性作用的部分帶負(fù)電荷的表面活性劑稱為陰離子表面活性劑。分類從結(jié)構(gòu)上把陰離子表面活性劑分為脂肪酸鹽、磺酸鹽、硫酸酯鹽和磷酸酯鹽四大類。1．脂肪酸鹽(rcoo-m+)是親水基為羧基的陰離子表面活性劑，包括高級(jí)脂肪酸的鉀、鈉、銨鹽以及三乙醇銨鹽。在水中電離后起表面活性作用的部分是脂肪酸根陰離子。如：
電離
rcoona ——>rcoo-+na+
脂肪酸鹽表面活性劑是歷史上開發(fā)最早的陰離子表面活性劑，也是重要的洗滌劑，目前仍是皮膚清潔劑的重要品種。
(1)肥皂是最常見的脂肪酸鹽陰離子表面活性劑 肥皂的主要性能特點(diǎn)是它的水溶液的ph在9.0～9.8，呈弱堿性，它有良好的潤(rùn)濕、發(fā)泡、去污等作用而被廣泛用作洗滌劑。
肥皂的缺點(diǎn)是耐硬水性能差，在硬水中使用肥皂不僅洗滌力差，同時(shí)生成的鈣皂污垢在 酸水中懸浮并且粘附在衣物上很難去除。肥皂與硬水中的鈣、鎂等離子反應(yīng)生成皂垢，不但增，氍加肥皂的耗費(fèi)，而且粘結(jié)在衣物上產(chǎn)生的斑點(diǎn)會(huì)使衣物發(fā)硬。含有皂垢的布在印染加工時(shí)會(huì)造造成染色不勻。
肥皂在ph低于?的酸性介質(zhì)中會(huì)轉(zhuǎn)變成不溶于水的游離脂肪酸，會(huì)使皂液變混濁并粘附在衣物上不易被除去。因此肥皂只能在中性和堿性介質(zhì)中使用。通常使用肥皂時(shí)常配合加入適量純堿以保持皂液ph在10左右，其目的為防止肥皂水解和提高洗滌效果。注意在去除酸性污垢或在酸性媒液中不能使用肥皂。
軟脂酸鹽和硬脂酸鹽水溶性差，要充分發(fā)揮它們的洗滌能力往往需要在較高溫度條件下 醞使用，而含有不飽和鍵的油酸鹽比較適合在較低溫度的洗滌場(chǎng)合。以上的高碳脂肪酸鹽 隘由于在水中溶解度太低，但油溶性好，所以適合作摻水干洗溶劑中的表面活性劑(變性皂)，脂肪酸的有機(jī)胺鹽和二乙醇胺、三乙醇胺鹽大多表現(xiàn)為油溶性的，常用作乳化劑、潤(rùn)濕 氍劑，如三乙醇胺肥皂常在有機(jī)溶劑中作乳化劑。
(2)親油基通過(guò)牛間鍵與羧基相連的羧酸鹽(雷米邦a) 脂肪酸鹽除了常見的月巴皂外，還有這種形式的羧酸鹽，如用多肽混合物與脂肪酰氯發(fā)生縮合反應(yīng)制成的n—烷?；嚯?。其中用油酰氯與脫脂皮屑等廢蛋白的水解產(chǎn)物縮合制成的表面活性劑，商品名為雷米邦a (lamepon a)，國(guó)內(nèi)商品名為613洗滌劑，化學(xué)名稱為n—油?；嗫s氨基酸鈉(或n—油?；嚯?。其合成反應(yīng)式為：
油酰氯 多縮氨基酸鈉 雷米邦a
(其中r'、r”是含有1～6個(gè)碳原子的烴基)
雷米邦a在毛紡、絲綢、合成纖維及印染工業(yè)等紡織部門常做洗滌劑、乳化劑、擴(kuò)散劑，也可做金屬清洗劑和皮膚清潔劑，由于它結(jié)構(gòu)中的多肽部分化學(xué)結(jié)構(gòu)與蛋白質(zhì)相似，對(duì)皮膚刺 、激性低，可形成良好的保護(hù)膠體，因此也適用于頭發(fā)用品和香波中或用于護(hù)膚香脂中。用它洗滌絲、毛等蛋白質(zhì)類纖維織品，有洗后柔軟、富有光澤、彈性的優(yōu)點(diǎn)。它有很強(qiáng)的乳化力，如22份雷米邦a可乳化1000份植物油。并且它對(duì)鈣皂有很強(qiáng)的分散力。它在中性和堿性介質(zhì)中穩(wěn)定，在堿性介質(zhì)中去污力更佳。但在ph值小于5的介質(zhì)中會(huì)以沉淀形式析出。由于它的吸濕力強(qiáng)，通常不制成粉狀產(chǎn)品，商售為黃棕色粘稠狀液體產(chǎn)品，活性物含量為32%～40%。
制造雷米邦a的多膚部分的原料來(lái)自皮屑、蠶蛹、豬毛、雞毛、骨膠、豆餅、菜籽餅等蛋白質(zhì)下腳料，經(jīng)水解后得到水解蛋白液。油酰氯與水解蛋白液中的多縮氨基酸鈉縮合即得到雷米邦a。2．磺酸鹽(r—so-3m+)把在水中電離后生成起表面活性作用陰離子為磺酸根(r--s03)者稱為磺酸鹽型陰離子表面活性劑，包括烷基苯磺酸鹽、α-烯烴磺酸鹽、烷基磺酸鹽、α-磺基單羧酸酯、脂肪酸磺烷基酯、琥珀酸酯磺酸鹽、烷基萘磺酸鹽、石油磺酸鹽、木質(zhì)素磺酸鹽、烷基甘油醚磺酸鹽等多種類型，其中比較重要和常用作洗滌劑的有下列幾種。
(1)烷基苯磺酸鈉(las或abs) 烷基苯磺酸鈉通常是一種黃色油狀液體，通式為cnh2n+1hc6h4so3na，其疏水基為烷基苯基，親水基為磺酸基。
其早期產(chǎn)品為四聚丙烯苯磺酸鈉(abs)，曲于烷基部分帶有支鏈，所以生物降解性差，60年代各國(guó)相繼改為生產(chǎn)以正構(gòu)烷烴為原料的直鏈烷基苯磺酸鈉(las)。烷基苯磺酸鹽不是純化合物；烷基組成部分不完全相同，因此烷基苯磺酸鹽性質(zhì)受烷基部分碳原子數(shù)、烷基鏈支化度、苯環(huán)在烷基鏈的位置、磺酸基在苯環(huán)上的位置及數(shù)目以及磺酸鹽反離子種類影響而發(fā)生很大變化。
烷基苯磺酸鹽是陰離子表面活性劑中最重要的一種品種，也是中國(guó)合成洗滌劑的主要活性成分。烷基苯磺酸鈉去污力強(qiáng)、起泡力和泡沫穩(wěn)定性以及化學(xué)穩(wěn)定性好、而且原料來(lái)源充足、生產(chǎn)成本低，在民用和工業(yè)用清洗劑中有著廣泛的用途。
①支鏈烷基苯磺酸鹽(abs) 當(dāng)高級(jí)烯烴(如十二碳烯)與苯發(fā)生反應(yīng)時(shí)，生成支鏈烷基苯，再與濃硫酸發(fā)生磺化反應(yīng)，得到支鏈型烷基苯磺酸，與堿(naoh)中和后得到支鏈型烷基苯磺酸鈉鹽，其中十二烷基苯磺酸鈉是最常見的產(chǎn)品。
十二烷基苯磺酸鈉是一種性能優(yōu)良的合成陰離子表面活性劑，它比肥皂更易溶于水，是一種黃色油狀液體。易起泡由于它的泡沫粘度低所以泡沫易于消失。它有很好的脫脂能力并有很好的降低水的表面張力和潤(rùn)濕、滲透和乳化的性能。它的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在酸性或堿性介質(zhì)中以及加熱條件下都不會(huì)分解。與次氯酸鈉過(guò)氧化物等氧化劑混合使用也不會(huì)分解。它可以用烷基苯經(jīng)過(guò)磺化反應(yīng)制備，原料來(lái)源充足，成本低，制造工藝成熟，產(chǎn)品純度高。因此自1936年由美國(guó)國(guó)家苯胺公司開始生產(chǎn)烷基苯磺酸鈉以來(lái)，迄今歷經(jīng)60多年一直受到使用者的歡迎和生產(chǎn)者的重視，成為消費(fèi)量最大的民用洗滌劑，在工業(yè)清洗中也得到廣泛應(yīng)用。
其不足之處是用它洗過(guò)的纖維手感不好。皮膚與它長(zhǎng)時(shí)間接觸會(huì)受到刺激。它易在洗滌物體表面形成吸附膜殘留在物體上，這種吸附膜在低溫下不易被水沖洗去除。它起泡性好，因此在不希望產(chǎn)生泡沫的情況下又是不受歡迎的。
十二烷基苯磺酸鈉特別容易與其他物質(zhì)產(chǎn)生協(xié)同作用(把兩種物質(zhì)混合后能產(chǎn)生比原來(lái)各自性能更好的使用效果叫協(xié)同作用)，因此它常與非離子表面活性劑和無(wú)機(jī)助洗劑復(fù)配使用，以提高去污效果。
它在硬水中不會(huì)像肥皂那樣生成鈣皂沉淀，但生成的烷基苯磺酸鈣不易溶于水，只能分散在水中使它的洗滌能力降低。使用時(shí)如果與三聚磷酸鈉等絡(luò)合劑復(fù)配，把鈣、鎂離子絡(luò)合，就可以在硬水中使用而不影響它的洗滌效果。
支鏈結(jié)構(gòu)的烷基苯磺酸鈉由于難被微生物降解，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，所以從60年代中期，逐漸被直鏈烷基苯磺酸鈉代替。
②直鏈烷基苯磺酸鈉(las) 直鏈烷基苯磺酸鹽是由直鏈烷烴與苯在特殊催化劑作用下合成直鏈烷基苯，再經(jīng)過(guò)磺化，中和反應(yīng)制得的。典型代表結(jié)構(gòu)為(對(duì)位)直鏈?zhǔn)榛交撬徕c，它的性能與支鏈烷基苯磺酸鈉相同，其優(yōu)點(diǎn)是易于被微生物降解，從環(huán)境保護(hù)角度看是性能更優(yōu)良的產(chǎn)品。目前使用的烷基苯磺酸鈉已全部是直鏈烷基結(jié)構(gòu)的了。
(2)α-烯烴磺酸鹽(aos) 是α-烯烴與so3在適當(dāng)條件下反應(yīng)，然后中和、水解得到的具有表面活性陰離子的混合物，成分較復(fù)雜，隨工藝條件和投料量不同成分有變化。其主要成分是烯基磺酸鹽(r--ch==ch--(ch2)—psoana)、羥烷基磺酸鹽(rch--(ch20)—pso3na)和少量二磺酸鹽(r'—ch＝ch—ch-(ch2)-so3na)或r'—ch—(ch2)—xch—(ch2)—yso3na。其商品名為。—烯烴磺酸鹽，縮寫aos。
α—烯烴磺酸鹽是一種性能優(yōu)良的洗滌劑，尤其是在硬水中和有肥皂存在時(shí)具有很好的起泡力和優(yōu)良的去污力。由于它的毒性低對(duì)皮膚刺激性小以及性能溫和的優(yōu)點(diǎn)，在家庭和工業(yè)、清洗中均有廣泛的用途。常用作個(gè)人保護(hù)、衛(wèi)生用品、手洗餐具清洗劑、重垢衣物洗滌劑、毛羽，毛清洗劑、洗衣用合成皂、液體皂以及家庭用和工業(yè)用硬表面清洗劑的主要成分。
(3)烷基磺酸鹽(as和sas) 烷基磺酸鹽的通式為rso3m(m為堿金屬或堿土金屬)，r為c12～c20范圍的烷基，其中以十六烷基磺酸鹽性能最好。其中正構(gòu)烷基在、引發(fā)劑作用下與so2、o2反應(yīng)得到的磺酸鹽，分為伯烷基磺酸鹽(as)和仲烷基磺酸鹽(sas)兩類。其中仲烷基磺酸鹽結(jié)構(gòu)式為r--ch--r'，縮寫名稱為sas，國(guó)內(nèi)商品名為601洗滌劑，是一種具，有很好水溶性、潤(rùn)濕力、除油力的洗滌劑。烷基碳原子一般為c14～c18，以c15～c16去污方最強(qiáng)。其去污能力與直鏈烷基苯磺酸(las)相似，發(fā)泡力稍低，是配制重垢液體洗滌劑的主要原料。它的毒性和對(duì)皮膚的刺激性都比ilas低，生物降解性好。使用時(shí)常與醇醚硫酸(aes)，α—烯基磺酸鹽(aos)復(fù)配，以彌補(bǔ)sas在硬水中泡沫性差的缺點(diǎn)?？勺鰝€(gè)人衛(wèi)生盥洗制品、各種洗衣物以及硬表面清洗劑。
(4)α—磺基單羧酸及其衍生物(mes) 它們的結(jié)構(gòu)式為ch2一coor'， (r為長(zhǎng)鏈烴基或金屬離子)。α-磺基單羧酸本身不具有表面活性，但通過(guò)酯化或酰胺化生成的衍生物