1.表面活性劑
表面活性劑的種類很多,按其產量排序分別為:陰離子佔56%,非離子佔36%,兩性離子佔5%,陽離子佔3%。
2.陰離子表面活性劑
2.1陰離子表面活性劑磺酸鹽此類活性劑常見的有直鏈烷基苯磺酸鈉和α-烯基磺酸鈉。直鏈烷基苯磺酸鈉別名ＬＡＳ或ＡＢＳ,為白色或淡黃色粉狀或片狀固體,可溶於水,雖然在較低溫度下水溶性較差,常溫下在水中的溶解度是3以下,但在復配表面活性劑體系中溶解性很好。它對鹼、稀酸和硬水都比較穩定,分解溫度240℃。10%溶液刺激指數5.0,微生物降解率80%～90%,ＬＤ50為1300～2500ｍｇ/ｋｇ。]
α-烯基磺酸鈉別名ＡＯＳ。活性物含量38%～40%時,外觀為黃色透明液體,極易溶於水。它在廣泛的ｐＨ值範圍內都有較好的穩定性;30℃3天,ｐＨ2、ｐＨ4、ｐＨ10,水解率均為0。它對皮膚的刺激性小,微生物降解率為100%,ＬＤ50為1300～2400ｍｇ/ｋｇ。其中,ＬＡＳ一般不用於洗髮香波,也很少用於淋浴液,常用於衣用液體洗滌劑和洗潔精(餐具液洗劑)。其在洗潔精中ＬＡＳ可佔表面活性劑總量的一半左右,在衣用液體洗滌劑中ＬＡＳ所佔比例的實際調節範圍很寬。
ＬＡＳ的水溶性主要是體現在較高溫度之下(如60℃)和與某些表面活性劑復配的條件下。應用於洗潔精比較典型的復配體系是三元體系「ＬＡＳ-ＡＥＳ-ＦＦＡ」。應用於衣用液體洗滌劑的復配體系有「ＬＡＳ-皂基-η·ＳＡＡ」。值得注意的是,ＬＡＳ直接與非離子表面活性劑烷基醇醯胺復配不一定能取得好的效果,「ＬＡＳ-ＦＦＡ」體系不穩定且粘度小和外觀為白乳狀。ＬＡＳ是產量最大(290ｋｔ/ａ),價格最便宜的合成表面活性劑品種。ＬＡＳ在產量居前5位的合成表面活性劑中價格最低,在常見陰離子表面活性劑中與皂基(脂肪酯皂)相當。ＬＡＳ突出的優點是穩定性好、去汙力好、價格低廉,突出的缺點是刺激性大。
ＡＯＳ在磺酸鹽品種中,性能最好,具有一般磺酸鹽的優點或其優點更為突出,而不具有一般磺酸鹽的缺陷。ＡＯＳ是洗髮香波和淋浴液中常見使用的主表面活性劑之一。在其它液體洗滌劑中的應用也會隨產品國產化的實現(價格下降)而逐步增多。ＡＯＳ突出的優點是穩定性好,水溶性好,配伍性好,刺激性小,微生物降解也非常理想;突出的缺點是價格在陰離子表面活性劑中是較貴的。
2.2陰離子表面活性劑硫酸鹽
此類活性劑常見的有脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉和十二烷基硫酸鈉。脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉別名ＡＥＳ,醇醚硫酸鈉。它易溶於水,活性物含量70%時外觀為淡黃色粘稠液體(半透明),穩定性次於一般磺酸鹽。在ｐＨ4以下很快水解,但在鹼性環境下水解穩定性好。在30℃3天,ｐＨ2、ｐＨ4、ｐＨ10條件下,水解率分別是100%和50%及0。刺激性小,10%溶液刺激指數2.3。生物降解率為90%以上。ＬＤ50為1800ｍｇ/ｋｇ。
十二烷基硫酸鈉別名ＡＳ、Ｋ12、椰油醇硫酸鈉,月桂醇硫酸鈉、發泡劑。它溶於水,25℃水中溶解度15左右,但水溶程度次於ＡＥＳ。對鹼和硬水不敏感,但在酸性條件下穩定性次於一般磺酸鹽,接近於ＡＥＳ,長期加熱不宜超過95℃,刺激性在表面活性劑中層中等水平,10%溶液刺激指數3.3,高於ＡＥＳ,低於ＬＡＳ。ＬＤ50為1300ｍｇ/ｋｇ。
ＡＥＳ在洗髮香波、淋浴液、餐具液體洗滌劑(洗潔精),衣用液體洗滌劑中都可應用。在應用時如果ｐＨ值質量指標允許,應儘可能把ｐＨ值調高些,如中性或偏鹼性。當必須在ｐＨ值較低的條件下(洗髮香波中)使用ＡＥＳ時,一般是使用其乙醇胺鹽。ＡＥＳ的水溶性比ＡＳ更好;在常溫下本身就可配成任何比例的透明水溶液。ＡＥＳ不僅比ＬＡＳ在液體洗滌劑中的應用更為廣泛,同時配伍性更好;能夠與許多表面活性劑二元復配或多元復配成透明水溶液。ＡＥＳ在合成表面活性劑中,產量居第三,價格低於ＡＳ,2002年70%ＡＥＳ價格為8500元/ｔ。ＡＥＳ突出的優點是刺激性小,水溶性好,配伍性好,在防皮膚乾裂粗糙方面表現好;缺點是在酸性介質中的穩定性稍差———必須控制ｐＨ遠大於4,去汙力次於ＬＡＳ、ＡＳ。
ＡＳ在液體洗滌劑中應用,要注意ｐＨ介質條件———酸度不太高;在洗髮香波中應用必須是使用其乙醇胺鹽或銨鹽;在淋浴液中往往是使用其乙醇胺鹽或銨鹽。使用其乙醇胺鹽不僅可增加耐酸穩定性,還有益於降低刺激性。10%的三乙醇胺鹽刺激指數3.0。ＡＳ在餐具液體洗滌劑中的應用頻次少,亦很少作主表面活性劑即配方用量少,主要原因是對降低產品成本不利,其次是這類產品對發泡性幾乎無要求。ＡＳ在合成表面活性劑中,產量居第5位,價格較高,2002年,粉狀價格為15000元/ｔ。ＡＳ除發泡性好和去汙力強外,其它方面的使用性能都不如ＡＥＳ。如耐酸穩定性略差一點,刺激性也相對是較大———只是小於ＬＡＳ,在常見陰離子表面活性劑中價格也是最高。
3.非離子表面活性劑
非離子表面活性劑的主要品種有烷基醇醯胺(ＦＦＡ)、脂肪醇聚氧乙烯醚(ＡＥ)、烷基酚聚氧乙烯醚(ＡＰＥ或ＯＰ)。非離子表面活性劑具有良好的增溶、洗滌、抗靜電、刺激性小、鈣皂分散等性能;實際的可應用ｐＨ範圍比一般離子型表面活性劑更寬廣;除去汙力和起泡性外,其它性能往往優於一般陰離子表面活性劑。實驗表明:在離子型表面活性劑中添加少量非離子表面活性劑,即可使該體系的表面活性提高———相同活性物含量之間比較。
烷基醇醯胺是一類性能優越和用途廣泛及使用頻率很高的非離子表面活性劑,在各種液體洗滌劑中常見使用。烷基醇醯胺在液體洗滌劑中常見使用的規格是「2∶1醯胺」和「1.5∶1醯胺」,「1∶1醯胺」也可使用。這三種規格在水溶性和增稠性方面的表現各不相同。一般來說,「1.5∶1醯胺」較為適中,較多應用於洗潔精。通常情況下「1∶1醯胺」與其它水溶性表面活性劑複合使用才易於溶解。烷基醇醯胺更適合於鹼性洗滌劑,也可以在一般偏酸性的洗滌劑中應用。烷基醇醯胺是非離子表面活性劑中價格最便宜的一個品種,2002年價格7800元/ｔ。烷基醇醯胺在液體洗滌劑中的應用頻次多於脂肪醇聚氧乙烯醇。在洗髮香波中所應用的非離子表面活性劑往往是烷基醇醯胺。其原因可能是:ＦＦＡ的綜合功能優於或多於ＡＥ;ＦＦＡ產品的價格低於ＡＥ;ＦＦＡ的溶解性優於ＡＥ;ＦＦＡ的發泡性優於ＡＥ。
4.兩性離子表面活性劑
兩性表面活性劑指兼有陰離子和陽離子性親水基的表面活性劑,因此這種表面活性劑在酸性溶液中呈陽離子性,在鹼性溶液中呈陰離子性,而在中性溶液中有類似非離子的性質。兩性表面活性劑易溶於水,溶於較濃的酸、鹼溶液,甚至在無機鹽的濃溶液中也能溶解,耐硬水性好,對皮膚刺激性小,織物柔軟性好,抗靜電性好,有良好的殺菌作用,與各種表面活性劑的相容性好。
這類產品在較寬的ｐＨ範圍內都可應用,但從不同酸鹼介質條件下所對應的離子狀態來看,在酸性和中性條件下所表現的性能應該比鹼性條件下更好。一般來說,兩性離子表面活性劑的價格高於非離子表面活性劑。
重要的兩性表面活性劑品種有十二烷基二甲基甜菜鹼、羧酸鹽型咪唑啉等。與陰離子表面活性劑比較,非離子表面活性劑的性能更全面,缺陷少———僅去汙力和起泡性差一些;與非離子表面活性劑比較,兩性表面活性劑的某些性能更優,其餘性能也不落後。兩性表面活性劑比一般非離子表面活性劑有更好的發泡能力———ＡＥ的發泡能力差;更好的殺菌能力———相對非離子和陰離子;更好的調理性。因此,在液體洗滌劑中,兩性表面活性劑主要是應用於洗髮香波,其次是淋浴液等皮膚清潔劑。
5.陽離子表面活性劑
常見陽離子表面活性劑品種有十六烷基二甲基氯化銨(1631),十八烷基三甲基氯化銨(1831),陽離子瓜爾膠(Ｃ-14Ｓ),陽離子泛醇、陽離子矽油、十二烷基二甲基氧化胺(ＯＢ-2)等等。陽離子表面活性劑不同於其它表面活性劑,去汙力和起泡性差,往往有一定的刺激性毒性(低)。
陽離子表面活性劑在液體洗滌劑中是作為輔助表面活性劑———配方用量很少的調理劑組分;一般是用於較高檔次產品,主要用於洗髮香波。陽離子表面活性劑不直接與陰離子表面活性劑配伍,陽離子與陰離子配伍有出現好結果的可能性,但出現沉澱(結晶)的風險性較大。
應用於洗髮香波的陽離子表面活性劑品種多,使用頻次也較為分散———不是集中使用某一個或兩個品種,並且經常配製成調理劑商品。陽離子表面活性劑在表面活性劑中的產量份額少,價格也往往比其它類別表面活性劑貴。與各種類型表面活性劑相比,陽離子表面活性劑的調整作用最突出,殺菌作用最強;儘管有去汙力差,起泡性差,配伍性差、刺激性大,價格昂貴等缺點,但作為調整劑組分在高檔次液體洗滌劑洗髮香波中不是其它類型表面活性劑所能替代的。值得注意的是,陽離子表面活性劑也只能作為調理劑組分或殺菌劑來使用。