非離子表面活性劑是指在水溶液中不電離,其親水基主要是由具有一定數(shù)量的含氧基團(一般為醚基和羥基) 構(gòu)成。分子中的親油基是有高碳脂肪醇、烷基酚、脂肪酸、脂肪胺和油脂等,而其水溶性則來自于分子中所具有的聚氧乙烯醚基和端羥基等。
正是由于非離子表面活性劑具有在水中不電離的特點,決定了它在某些方面較離子型表面活性劑優(yōu)越,如在水中和有機溶劑中都有較好的溶解性,在溶液中穩(wěn)定性高,不易受強電解質(zhì)無機鹽和酸、堿的影響。由于它與其他類型表面活性劑相容性好,所以??梢院芎玫鼗旌蠌?fù)配使用。
非離子表面活性劑大多為液態(tài)和漿狀態(tài),它在水中的溶解度隨溫度升高而降低。非離子表面活性劑具有良好的洗滌、分散、乳化、起泡、潤濕、增溶、抗靜電、勻染、防腐蝕、殺菌和保護膠體等多種性能,廣泛地用于紡織、造紙、食品、塑料、皮革、毛皮、玻璃、石油、化纖、醫(yī)藥、農(nóng)藥、涂料、染料、化肥、膠片、照相、金屬加工、選礦、建材、環(huán)保、化妝品、消防和農(nóng)業(yè)等各方面。
一
聚氧乙烯衍生物
是由長鏈脂肪醇、烷基酚、高級脂肪酸多元醇酯為原料,與環(huán)氧乙烷進行縮合反應(yīng)所得到的聚醚類化合物。
代表原料
脂肪醇聚氧乙烯醚
烷基酚聚氧乙烯醚
多元醇聚氧乙烯醚脂肪酸酯
脂肪酸甲酯乙氧基化物
1
脂肪醇聚氧乙烯醚
脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO),又稱為聚氧乙烯脂肪醇醚。是非離子表面活性劑中發(fā)展最快、用量最大的品種。這種類型的表面活性劑是由聚乙二醇(PEG)與脂肪醇縮合而成的醚,用以下通式表示:RO(CH2CH2O)nH,其中n是聚合度,因聚乙二醇的聚合度和脂肪醇的種類不同而有不同的品種。商品名為芐澤(Brij),如Brij30與Brij是由不同數(shù)目的聚乙二醇與月桂酸縮聚而成,都可作為O/W型乳化劑。
舉例:鯨蠟硬脂醇聚醚-10;INCI名稱:CETEARETH-10;別名:AEO-10;鯨蠟硬脂醇聚氧乙烯醚-10。白色蠟狀體,不溶于水,HLB值為12.9。
結(jié)構(gòu)式:n為10
2
烷基酚聚氧乙烯醚
又名TX;OP,烷基酚聚氧乙烯醚-n,n值大于8的該原料水溶性較好。烷基酚聚氧乙烯醚( APEO) 是一種重要的聚氧乙烯型非離子表面活性劑,它具有性質(zhì)穩(wěn)定、耐酸堿和成本低等特征,主要用以生產(chǎn)高性能洗滌劑,是印染助劑中最常用的主要原料之一, 長期以來在配制洗滌劑、精練劑、紡絲油劑、柔軟劑、毛油和金屬清洗劑等各種印染助劑中都需要添加烷基酚聚氧乙烯醚。
舉例:壬基酚聚醚-10;INCI名稱:NONOXYNOL-10;別名:TX-10、壬基酚聚氧乙烯(10)醚。透明液體,具有良好的潤濕、乳化、分散、增溶、發(fā)泡、消泡和去污等功能,HLB值為13.3。
結(jié)構(gòu)式:
3
多元醇聚氧乙烯醚脂肪酸酯
典型的代表原料為聚氧乙烯失水山梨醇酯(Tween),又稱為:聚山梨酸酯、吐溫,為司盤和環(huán)氧乙烷的縮合物,由于其分子中有較多的親水性基團一聚氧乙烯基,故親水性強。包括T-20/21/40/60/61/65/80/81/85。
舉例:聚山梨醇酯-20;INCI名稱:POLYSORBATE 20;別名:T-20、吐溫20、聚氧乙烯( 20)山梨醇酐單月桂酸酯。
該原料常溫下為淡黃色至黃色粘稠液體,具有微弱的特征氣味。溶于水、乙醇、甲醇、乙酸乙酯,不溶于礦物油和石油醚??捎米魅榛瘎?、分散劑、增溶劑。
其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:
其中w+x+y+z=20
4
脂肪酸甲酯乙氧基化物
脂肪酸甲酯乙氧基化物(FMEE),由脂肪酸甲酯在催化劑作用下,與環(huán)氧乙烷加成,與脂肪酸的聚氧乙烯醚相比,酯基更加穩(wěn)定,特別是在耐酸耐堿性能上有較大提高。
FMEE的原料為脂肪酸甲酯,脂肪酸甲酯本身為一類消泡劑,乙氧基化后的脂肪酸甲酯仍然具有低泡沫的特點。FMEE主要作為一種高效的凈洗劑,具有低泡沫、高濁點、凈洗性能優(yōu)異,特別是具有出色的分散性能,良好的分散性在工業(yè)生產(chǎn)中非常重要,在工作液浴比越來越小的發(fā)展趨勢下,能夠有效防止工作液中的污垢聚集成團,甚至反沾污設(shè)備或加工的物料 。
結(jié)構(gòu)式:
二
烷基醇酰胺
主要成分為RI;UN ( CL-32CH2}H) z。在酸、堿中穩(wěn)定。潤濕力、乳化力大?;烊敕试碇?,可提高起泡力、洗凈力、耐硬水性。由脂肪酸和單乙醇胺(MEA)或二乙醇胺(DEA)縮合制得,其親水基是酰胺基及羥基,親油基是長鏈烷基。它為一種非離子表面活性劑,可用作洗滌劑、濕潤劑、乳化劑。在化妝品中的主要使用目的為增稠劑、穩(wěn)泡劑。
舉例:椰油酰胺DEA,INCI名稱:COCAMIDE DEA;別名:椰油脂肪酸二乙酰胺;6501;椰油酸二乙醇酰胺;無色粘稠液體,溶于水,具有良好的發(fā)泡、穩(wěn)泡、抗靜電等作用。
在《化妝品安全技術(shù)規(guī)范(2015年版)》中屬于有質(zhì)量規(guī)格要求的限用物質(zhì):在使用該原料時,不和亞硝基化體系(Nitrosating system)一起使用;避免形成亞硝胺;產(chǎn)品中仲鏈烷胺最大含量0.5%、亞硝胺最大含量50μg/kg;原料中仲鏈烷胺最大含量5%;存放于無亞硝酸鹽的容器內(nèi)。
結(jié)構(gòu)式:(1:1型烷基酰胺DEA,其中R為椰油酸)
三
多元醇單脂肪酸酯
以多元醇為原料與脂肪酸進行酯化反應(yīng),親油基是脂肪酸的長碳鏈,親水基是未酯化的羥基。包括甘油脂肪酸酯、失水山梨醇酯。
1
甘油脂肪酸酯
甘油和脂肪酸反應(yīng)生成的甘油脂肪酸酯,能做表面活性劑的甘油脂肪酸酯為甘油與脂肪酸合成的單酯、二酯,主要用作乳化劑。一般可利用單酯、二酯的混合物,也可蒸餾精制得到單酯含量約為90%的產(chǎn)品。采用的脂肪酸,可以是硬脂酸、棕櫚酸、肉豆蔻酸、油酸、亞油酸等。但在多數(shù)情況下采用以硬脂酸為主要成分的混合脂肪酸。
舉例:甘油硬脂酸酯;INCI名稱:GLYCERYL STEARATE;別名:甘油硬脂酸(單)酯,白色片狀,不溶于水。主要用作乳化劑、助乳化劑、潤膚劑。
結(jié)構(gòu)式:
2
失水山梨醇酯(Span)
又稱為:司盤、山梨醇酐單脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯。是失水山梨醇與各類脂肪酸酯化反應(yīng)制得的化合物。司盤系列原料在水中溶解度非常低,屬于親油性表面活性劑。在配方中常與吐溫系列原料復(fù)配使用。包括S-20/40/60/65/80/85。商品規(guī)格種類繁多,具有與各類表面活性劑混用的性能和乳化作用,制造工藝技術(shù)成熟,可應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化妝品、紡織行業(yè)等的油溶性液狀或蠟狀的一系列化合物,適于用作油包水型(W/O)乳化劑。
舉例:山梨坦月桂酸酯;INCI名稱:SORBITAN LAURATE;別名:S-20、司盤-20、山梨醇酐單月桂酸酯、失水山梨醇月桂酸酯。
其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:
I、
II、
III、
3
蔗糖酯
蔗糖酯蔗糖酯是蔗糖脂肪酸酯的簡稱。蔗糖(C12H22011)是一個葡萄糖分子與一個果糖分子縮合的產(chǎn)物,分子中有多個自由羥基,因此有良好的水溶性,能與高級脂肪酸發(fā)生酯化反應(yīng)。
由于蔗糖酯有易于生物降解,可為人體吸收,對人體無害,不刺激皮膚的特點,因此大量用于食品和化妝晶中作乳化劑等添加劑,也,可用作低泡沫洗滌劑成分。
結(jié)構(gòu)式:
四
烷基氧化胺
烷基氧化胺易溶于水和極性有機溶劑,是一種弱陽離子型兩性表面活性劑,水溶液在酸性條件下呈陽離子性,在堿性條件下呈非離子性。具有良好的增稠、抗靜電、柔軟、增泡、穩(wěn)泡和去污性能;還具有殺菌、鈣皂分散能力,且生物降解性好,屬環(huán)保型日化產(chǎn)品。烷基氧化胺在化妝品配方中還可作為增稠劑、穩(wěn)泡劑。
舉例:月桂基胺氧化物;INCI名稱:LAURAMINE OXIDE;別名:十二烷基二甲基氧化胺、OB-2調(diào)理劑、OA-12,無色至淡黃色透明液體,可溶于水。
結(jié)構(gòu)式:
五
N-烷基吡咯烷酮
表現(xiàn)類似于烷基氧化胺,結(jié)構(gòu)上屬于非離子表面活性劑,但其在酸性介質(zhì)中,分子發(fā)生質(zhì)子化,產(chǎn)生一個陽離子基團,所以會顯示弱的陽離子性。用作發(fā)用產(chǎn)品的增稠劑、穩(wěn)泡劑、發(fā)用調(diào)理劑,還可用作香精和其他組分的增溶劑。
舉例:月桂基吡咯烷酮,INCI名稱:LAURYL PYRROLIDONE;別名:N-月桂基吡咯烷酮;
結(jié)構(gòu)式:
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原文標(biāo)題:非離子表面活性劑的種類及應(yīng)用
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