余渊荣 严立峰
浙江皇马科技股份有限公司
摘要：表面活性剂是衡量一个国家化工水平的重要指标，作为世界第二大表面活性剂生产国，目前国内市场上表面活性剂的种类较多。主要针对非离子表面活性剂进行了阐述，对当前应用范围较广的集中非离子表面活性剂的特点和实践应用进行了分析。
关键词：非离子表面；活性剂；特点；应用
1表面活性剂
表面活性剂通常由亲水基和疏水基构成，具有两亲性结构，能够很低浓度时显著降低物质的界面张力，因而被广泛应用于各个工业领域，是众多行业不可或缺的化学助剂，素有"工业味精"之称。根据表面活性剂中极性基团的解离性质，通常分为非离子类型、阴离子类型、阳离子类型和两性类型。在上述4种表面活性剂中，非离子表面活性剂是一类非常重要的原料，不仅在水溶液中不产生离子，并且具有强的亲水基，如羟基和聚氧乙烯链。相较于其他类型表面活性剂，非离子表面活性剂不仅具有更优的乳化能力，而且具备优异的润湿和洗涤功能。此外，非离子表面活性剂还具有优异的抗硬水性能，能够与其他类型表面活性剂共同使用。当然，非离子表面活性剂也存在一些缺陷，如浊点限制、价格高等。随着科学技术的不断进步，对非离子表面活性剂的性能不断提出新的要求，这就需要根据表面活性剂结构与性能之间的关系，不断研究开发新型功能型非离子表面活性剂。
2 多元醇酯类非离子表面活性剂
多元醇的酯类也是应用较为广泛非离子表面活性剂，产量较大的一个品种，是由多元醇与脂肪酸直接酯化反应生成的产品，脂肪链作为疏水基，剩余的羟基作为亲水基团的一类非离子表面活性剂。采用松香多元醇酯为原料合成聚氧乙烯醚非离子表面活性剂，通过红外光谱分析对分子结构进行表征。此外，该类表面活性剂通常具有良好的可降解、无刺激性等特点，被广泛应用于医药用乳化、食品增稠、微乳液聚合和农药增效等领域。近年来，随着绿色化学的发展，采用天然产物作为原料制备的多元醇酯类非离子表面活性剂已然成为发展趋势。通过聚乙烯乙二醇（PEG）不同聚合度合成的单酯、多酯是烯基乙二醇酯主要部分，其分子结构中烯基具有良好亲水和对称性，具有良好的柔软、抗静电、芳香、平滑等性。山梨醇酯一般是分子内失水生成失水山梨醇酯，具有优异的乳化性能，由于山梨醇具有立体层叠式的结构，提高了耐热性和乳化性，同时还有低温流动性，常用于机械油、润滑油、工业用的各种润滑剂、缓蚀剂、油性消泡剂，乳化聚合用稳定剂及亲油性分散剂等。烷基糖苷，简称APG，是由糖的半缩醛羟基与醇反应所生成的具有缩醛结构的表面活性剂，是一种绿色天然的新型非离子表面活性剂。植物多烯酚是来源于热带腰果树的植物多烯物质，具有廉价易得、环保的天然原料，其制备的植物多烯酚聚氧乙烯醚具有较高的浊点，良好的乳化性能、耐硬水性、低毒性和易生物降解性。
3含氮类非离子表面活性剂
含氮类非离子表面活性剂主要分为烷基醇酰胺和氧化铵两类。烷基醇酰胺由脂肪酸和乙醇胺脱水缩合制备，也是广泛应用的非离子表面活性剂，通过改变单体配比制备烷基醇酰胺系列非离子表面活性剂。其的外观和溶解度等性质随着烷基链长、制备方法不同而有很大变化。随着烷基醇酰胺疏水碳链的增长，产品逐渐表现出高熔点，水溶性变差；脂肪基相同时，单烷基醇酰胺较双烷基醇酰胺难溶解于水，并且烷基醇胺没有浊点，这是由于烷基醇酰胺制备温度较高，可达到160 ℃，并且由于氮元素的存在提升烷基醇酰胺的耐温性能。氧化铵是具有极性结构的非离子表面活性剂，根据水溶液pH值的不同会显示不同的离子性质。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在碱性或中性条件下，氧化铵在水溶液中呈现不电离的水化物胶束，显示出非离子特性；在酸性溶液中，变为弱阳离子性，能与阴离子表面活性剂生成沉淀，所以在pH值小于7的酸性条件下氧化铵不能和阴离子表面活性剂复配使用。
4 嵌段聚醚型非离子表面活性剂
嵌段聚醚是以环氧乙烷（EO）、环氧丙烷（PO）或其他烯烃类氧化物为主体，以某些含活泼氢的化合物为引发剂，合成嵌段共聚的非离子表面活性剂。按其聚合产物结构可分为整嵌型聚醚和杂嵌型聚醚两种类型，其中整嵌型聚醚在嵌段聚醚中所占比重最大，其通式简化为ABA类型，该结构上能够赋予整嵌型聚醚很大的形态变化，实现了整嵌聚醚产品的物理形态从可流动的液体、膏状物到片状、粉末状固体均有存在。因此为应用提供了广泛的选择空间。此外，整嵌聚醚产品具有无刺激性、毒性小等特点，广泛应用于洗发剂、乳化剂、乳液稳定剂和增稠剂。杂嵌聚醚类商品的水溶性稍差，水溶性随着脂肪醇的加入而增加，在水中的溶解度随温度上升而下降，并有浑浊现象。杂嵌嵌段聚醚在塑料工业和纺织印染中用途颇广，常被用作润滑剂、抗静电剂、柔软剂等。
5非离子表面活性剂在实践中的应用
5.1 在皮革生产中的应用
皮革生产对于非离子表面活性剂的需求量并不是很大，但是非离子表面活性剂对提高皮革质量具有十分重要的意义。皮革生产包括前处理、鞣制、加脂、染色、涂饰等诸多环节，其中，非离子表面活性剂主要被应用于鞣制和加脂环节中，在实践中常常为借助非离子表面活性剂中的聚氧乙烯醚类表面活性剂来赋予皮革更好的手感，使得最终生产出的皮革显得更加光滑，颜色更加鲜明。
5.2在煤炭生产中的应用
非离子表面活性在煤炭生产中的应用主要取决于煤炭质量。我国煤炭普遍存在的灰分含量大、湿度大的问题决定了非离子表面活性剂是煤炭生产不可或缺的化工原料。在生产中常常会采用浮选的方式，即向媒浆中注入空气，再通过添加一定表面活性剂的方式来使得煤块表面形成一层疏水性薄膜，如此一来较为细小的煤炭颗粒就会与起泡粘连在一起，上浮到煤浆表面，进而获得高纯度的精煤。在煤炭生产中主要使用的是多元醇酯类等 HLB 值较低的非离子表面活性剂。
5.3 在纺织生产中的应用
非离子表面活性剂在纺织生产中的应用是随着各种新型纤维的出现而出现的，传统的纺织生产并不需要使用表面活性剂，而复合纤维、异形纤维、超细纤维等材料则需要使用非离子表面活性剂来帮助产品进行增湿、增效、匀染。其中，在退浆环节中主要采用通用的非离子表面活性剂来生产相关的润湿剂和退浆剂，比如渗透剂JFC 等；在精练环节中，则主要利用非离子表面活性剂的乳化、洗净等功能来清除产品上的各种杂质。这一环节中基本不会使用多元醇酯类等不具有净洗功能的表面活性剂。在染色环节中，主要是利用非离子表面活性剂的非离子特点与阴离子、阳离子型染料混合使用。
结束语
表面活性剂一直都有着"工业味精"之称，我国的表面活性剂生产起步于 20 世纪 50 年代，经过半个多世纪的发展，我国已经跃居世界第二大表面活性剂生产国。但是在市场上我国的表面活性剂仅仅依靠产量而不是质量赢取市场，市场上种类繁多的表面活性剂更是给生产者带来了极大的困扰。因此，本文对当前应用范围比较广泛的非离子表面活性剂进行了探讨，对市场上一些功能、性价比较高的非离子表面活性剂的特点以及在生产中的应用进行了梳理，以期对生产者、表面活性剂的开发和研究提供一定的借鉴。
参考文献
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[3]邢欣欣. 适用恶劣油藏的两性离子表面活性剂的设计合成及性能[D].东北石油大学,2013.
论文作者:余渊荣 严立峰
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第22期
论文发表时间:2019/11/26
标签：表面活性剂论文; 离子论文; 烷基论文; 疏水论文; 聚醚论文; 酰胺论文; 煤炭论文; 《中国西部科技》2019年第22期论文;