第二节 表面活性剂分类

表面活性剂是一种两亲分子，即分子中的一部分具有亲水性质，另一部分具有亲油性质（疏水性质）。表面活性剂的疏水部分一般由烃基构成，特别是由长链疏水基构成。疏水基一般包括下列各种结构。

① 直链烷基（C8～C20）：—CnH2n+1(n=8～20)；

② 支链烷基（C8～C20）：—CnH2n+1(n=8～20)；

③ 烷基苯基（烷基碳原子数为8～16）：

（R=CnH2n+1，n=8～16）

④ 烷基萘基（碳原子数在3以上的烷基一般有两个，一般R、R' =CnH2n+1，n=3～6）：

⑤ 全氟（或高氟代）烷基（氟全部或部分取代前述①～④类亲油剂烷基上的氢）；

⑥ 聚氧丙烯基；

⑦ 全氟聚氧丙烯基；

⑧ 松香酸衍生物；

⑨ 聚硅氧烷基

亲水基团结构变化多端，各式各样，但一般可将亲水部分分为两大类：离子性和非离子性，也就是看表面活性剂在水溶液中是否电离。主要的亲水基有以下几种：

① 磺酸盐：；

② 硫酸酯盐：；

③ 羧酸盐：；

④ 磷酸酯盐：；

⑤ 铵盐： (与N连接的为Rx或Hy，x=1～3，y=3～1)；

⑥ 季铵盐：(与N连接的为R1、R2、R3、R4)；

⑦ 甜菜碱：—N+(CH3)2CH2COO−；

⑧ 磺基甜菜碱：；

⑨ 聚氧乙烯(POE)：—OCH2CH2(OCH2CH2)nOH；

⑩ 蔗糖：—OC6H7O(OH)3OC6H7(OH)4。

根据亲水基的不同，将表面活性剂分为四类，是表面活性剂研究与应用过程中最常用的分类方法。大多数表面活性剂是水溶性的，根据它们在水溶液中的状态和离子类型可以将其分为非离子型表面活性剂和离子型表面活性剂。非离子型表面活性剂在水中不能离解产生任何形式的离子，如脂肪醇聚氧乙烯醚。离子型表面活性剂在水溶液中能够发生电离，并产生带正电或带负电的离子。根据离子的类型，该类表面活性剂又可分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和两性表面活性剂三种。例如十二烷基苯磺酸钠在水中可以电离出磺酸根离子，属于阴离子表面活性剂；苄基三甲基氯化铵电离产生季铵阳离子，属于阳离子表面活性剂；两性表面活性剂分子中同时存在酸性和碱性基团，如十二烷基甜菜碱，这类表面活性剂在水中的离子性质通常与溶液的pH值有关。

一、阴离子表面活性剂

阴离子型表面活性剂按亲水基结构主要可分为：羧酸盐类、硫酸酯类、磺酸盐类及磷酸酯类等，常用于化妆品中的阴离子型表面活性剂见表3-1。

阴离子型表面活性剂在化妆品中主要用于洁肤、洗发类化妆品的主表面活性剂或辅助表面活性剂，比如脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐、脂肪酸盐、酰基肌氨酸盐、酰基谷氨酸盐、琥珀酸酯磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、单烷基磷酸酯等；烷基苯磺酸盐是家用洗涤用品的主表面活性剂；脂肪醇硫酸盐常用作牙膏的发泡剂；少数的阴离子表面活性剂用作乳化剂，如二烷基磷酸双酯、硬脂酰谷氨酸钠等。

二、阳离子表面活性剂

阳离子型表面活性剂主要是含氮的有机胺衍生物，有胺盐、季铵盐、杂环类等，常用于化妆品中的阳离子表面活性剂见表3-2。

阳离子型表面活性剂在化妆品中主要用作护发产品的主表面活性剂，起到护理毛发的作用，如烷基三甲基季铵盐，其中十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵是最常用的，山嵛基三甲基氯化铵、硬脂酰胺二甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、三-十六烷基甲基氯化铵等也可以用到洗发水中作调理剂。

三、两性表面活性剂

两性表面活性剂是在同一分子中既含有阴离子亲水基又含有阳离子亲水基的表面活性剂，其最大特征在于它既能给出质子又能接受质子。主要有氨基酸类、甜菜碱类、咪唑啉类、磷酸酯类等。常用于化妆品中的两性表面活性剂见表3-3。

两性表面活性剂在化妆品中主要用作洁肤、洗发产品中的辅助表面活性剂，两性表面活性剂一般不作主表面活性剂，如椰油酰胺丙基甜菜碱是清洁类化妆品中经常会添加的一个辅助表面活性剂。而磷脂酰胆碱常用作护肤化妆品的乳化剂，也是脂质体的主要原料之一。

四、非离子表面活性剂

非离子表面活性剂有聚氧乙烯型、多元醇型、烷基醇酰胺、氧化胺及嵌段共聚物等。常用于化妆品中的非离子表面活性剂见表3-4。

非离子表面活性剂在化妆品中的应用类型是最多的，其中脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、甘油单脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、C16～C22烷基糖苷、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物等都用作乳化体系的乳化剂；而C8～C14烷基糖苷、氧化胺、烷醇酰胺等常用作清洁用品的辅助表面活性剂。

五、特殊类型表面活性剂

新型表面活性剂显示出十分优异的应用性能，它们的结构与传统表面活性剂不同，这些特殊类型的表面活性剂主要有以下几类。

1. 碳氟表面活性剂

指疏水基碳氢链中的氢原子部分或全部被氟原子取代的表面活性剂。该类化合物表面活性很高，既具有疏水性，又具有疏油性，碳原子数一般不超过10。如全氟代辛酸钠：

CF3(CF2)6COONa

2. 含硅表面活性剂

其活性介于碳氟表面活性剂和传统碳氢表面活性剂之间，通常以硅烷基和硅氧烷基为疏水基，例如：

3. 高分子表面活性剂

分子量高于1000的表面活性剂被称为高分子表面活性剂，根据来源可以分为天然、合成和半合成三类，根据离子类型可以分为阴离子、阳离子、两性和非离子型四类。高分子表面活性剂起泡性小，洗涤效果差，但分散性、增溶性、絮凝性好，多用作乳化剂或分散剂等。例如聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯等是其主要品种。

4. 生物表面活性剂

生物表面活性剂是细菌、酵母和真菌等微生物代谢产物过程中产生的具有表面活性的化合物，其疏水基多为烃基，亲水基可以是羧基、磷酸酯基及多羟基等。

5. 冠醚型表面活性剂

冠醚是以氧乙烯基为结构单元构成的大环状化合物，能够与金属离子络合，在某些方面的性质与非离子表面活性剂类似，例如：

目前应用于化妆品中的特殊类型表面活性剂主要是含硅表面活性剂、高分子表面活性剂、生物表面活性剂，这类表面活性剂因其不同于一般表面活性剂的化学结构，也具备了特殊的性质，比如聚丙烯酸类高分子表面活性剂在乳化的同时也具有改变体系流变性的作用，而生物表面活性剂则具有更好的安全性。其他研究较多的特殊表面活性剂主要有双子（Gemini）表面活性剂、Bola型表面活性剂、螯合型表面活性剂，开头型表面活性剂等。