第二節 表面活性劑分類

表面活性劑是一種兩親分子，即分子中的一部分具有親水性質，另一部分具有親油性質（疏水性質）。表面活性劑的疏水部分一般由烴基構成，特別是由長鏈疏水基構成。疏水基一般包括下列各種結構。

① 直鏈烷基（C8～C20）：—CnH2n+1(n=8～20)；

② 支鏈烷基（C8～C20）：—CnH2n+1(n=8～20)；

③ 烷基苯基（烷基碳原子數為8～16）：

（R=CnH2n+1，n=8～16）

④ 烷基萘基（碳原子數在3以上的烷基一般有兩個，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類親油劑烷基上的氫）；

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

親水基團結構變化多端，各式各樣，但一般可將親水部分分為兩大類：離子性和非離子性，也就是看表面活性劑在水溶液中是否電離。主要的親水基有以下幾種：

① 磺酸鹽：；

② 硫酸酯鹽：；

③ 羧酸鹽：；

④ 磷酸酯鹽：；

⑤ 銨鹽： (與N連接的為Rx或Hy，x=1～3，y=3～1)；

⑥ 季銨鹽：(與N連接的為R1、R2、R3、R4)；

⑦ 甜菜堿：—N+(CH3)2CH2COO?；

⑧ 磺基甜菜堿：；

⑨ 聚氧乙烯(POE)：—OCH2CH2(OCH2CH2)nOH；

⑩ 蔗糖：—OC6H7O(OH)3OC6H7(OH)4。

根據親水基的不同，將表面活性劑分為四類，是表面活性劑研究與應用過程中最常用的分類方法。大多數表面活性劑是水溶性的，根據它們在水溶液中的狀態和離子類型可以將其分為非離子型表面活性劑和離子型表面活性劑。非離子型表面活性劑在水中不能離解產生任何形式的離子，如脂肪醇聚氧乙烯醚。離子型表面活性劑在水溶液中能夠發生電離，并產生帶正電或帶負電的離子。根據離子的類型，該類表面活性劑又可分為陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑和兩性表面活性劑三種。例如十二烷基苯磺酸鈉在水中可以電離出磺酸根離子，屬于陰離子表面活性劑；芐基三甲基氯化銨電離產生季銨陽離子，屬于陽離子表面活性劑；兩性表面活性劑分子中同時存在酸性和堿性基團，如十二烷基甜菜堿，這類表面活性劑在水中的離子性質通常與溶液的pH值有關。

一、陰離子表面活性劑

陰離子型表面活性劑按親水基結構主要可分為：羧酸鹽類、硫酸酯類、磺酸鹽類及磷酸酯類等，常用于化妝品中的陰離子型表面活性劑見表3-1。

陰離子型表面活性劑在化妝品中主要用于潔膚、洗發類化妝品的主表面活性劑或輔助表面活性劑，比如脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸鹽、脂肪酸鹽、酰基肌氨酸鹽、酰基谷氨酸鹽、琥珀酸酯磺酸鹽、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽、單烷基磷酸酯等；烷基苯磺酸鹽是家用洗滌用品的主表面活性劑；脂肪醇硫酸鹽常用作牙膏的發泡劑；少數的陰離子表面活性劑用作乳化劑，如二烷基磷酸雙酯、硬脂酰谷氨酸鈉等。

二、陽離子表面活性劑

陽離子型表面活性劑主要是含氮的有機胺衍生物，有胺鹽、季銨鹽、雜環類等，常用于化妝品中的陽離子表面活性劑見表3-2。

陽離子型表面活性劑在化妝品中主要用作護發產品的主表面活性劑，起到護理毛發的作用，如烷基三甲基季銨鹽，其中十六烷基三甲基氯化銨、十八烷基三甲基氯化銨是最常用的，山崳基三甲基氯化銨、硬脂酰胺二甲基氯化銨、雙十八烷基二甲基氯化銨、三-十六烷基甲基氯化銨等也可以用到洗發水中作調理劑。

三、兩性表面活性劑

兩性表面活性劑是在同一分子中既含有陰離子親水基又含有陽離子親水基的表面活性劑，其最大特征在于它既能給出質子又能接受質子。主要有氨基酸類、甜菜堿類、咪唑啉類、磷酸酯類等。常用于化妝品中的兩性表面活性劑見表3-3。

兩性表面活性劑在化妝品中主要用作潔膚、洗發產品中的輔助表面活性劑，兩性表面活性劑一般不作主表面活性劑，如椰油酰胺丙基甜菜堿是清潔類化妝品中經常會添加的一個輔助表面活性劑。而磷脂酰膽堿常用作護膚化妝品的乳化劑，也是脂質體的主要原料之一。

四、非離子表面活性劑

非離子表面活性劑有聚氧乙烯型、多元醇型、烷基醇酰胺、氧化胺及嵌段共聚物等。常用于化妝品中的非離子表面活性劑見表3-4。

非離子表面活性劑在化妝品中的應用類型是最多的，其中脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、甘油單脂肪酸酯、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體系的乳化劑；而C8～C14烷基糖苷、氧化胺、烷醇酰胺等常用作清潔用品的輔助表面活性劑。

五、特殊類型表面活性劑

新型表面活性劑顯示出十分優異的應用性能，它們的結構與傳統表面活性劑不同，這些特殊類型的表面活性劑主要有以下幾類。

1. 碳氟表面活性劑

指疏水基碳氫鏈中的氫原子部分或全部被氟原子取代的表面活性劑。該類化合物表面活性很高，既具有疏水性，又具有疏油性，碳原子數一般不超過10。如全氟代辛酸鈉：

CF3(CF2)6COONa

2. 含硅表面活性劑

其活性介于碳氟表面活性劑和傳統碳氫表面活性劑之間，通常以硅烷基和硅氧烷基為疏水基，例如：

3. 高分子表面活性劑

分子量高于1000的表面活性劑被稱為高分子表面活性劑，根據來源可以分為天然、合成和半合成三類，根據離子類型可以分為陰離子、陽離子、兩性和非離子型四類。高分子表面活性劑起泡性小，洗滌效果差，但分散性、增溶性、絮凝性好，多用作乳化劑或分散劑等。例如聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯等是其主要品種。

4. 生物表面活性劑

生物表面活性劑是細菌、酵母和真菌等微生物代謝產物過程中產生的具有表面活性的化合物，其疏水基多為烴基，親水基可以是羧基、磷酸酯基及多羥基等。

5. 冠醚型表面活性劑

冠醚是以氧乙烯基為結構單元構成的大環狀化合物，能夠與金屬離子絡合，在某些方面的性質與非離子表面活性劑類似，例如：

目前應用于化妝品中的特殊類型表面活性劑主要是含硅表面活性劑、高分子表面活性劑、生物表面活性劑，這類表面活性劑因其不同于一般表面活性劑的化學結構，也具備了特殊的性質，比如聚丙烯酸類高分子表面活性劑在乳化的同時也具有改變體系流變性的作用，而生物表面活性劑則具有更好的安全性。其他研究較多的特殊表面活性劑主要有雙子（Gemini）表面活性劑、Bola型表面活性劑、螯合型表面活性劑，開頭型表面活性劑等。