第一節(jié)　表面活性劑概述

一、表面化學(xué)基礎(chǔ)

界面（interface）是指兩相間接觸的交界部分。界面不是一個沒有厚度的幾何平面，而是在兩相間的一個具有約幾個分子厚度的三維空間，這個界面層就是所謂的“界面相”，但為了處理問題的方便，通常將界面相看作虛構(gòu)的幾何平面即相界面。按兩相物理狀態(tài)的不同，可將相界面分為氣-液、氣-固、液-液、液-固和固-固界面這五種類型。習(xí)慣上把有氣體參與構(gòu)成的界面稱為表面（surface）。

表面張力（surface tension）是在液體表面內(nèi)垂直作用于單位長度相表（界）面上的力，也可將表面張力理解為液體表面相鄰兩部分單位長度上的相互牽引力，方向為垂直于分界線并與液面相切，單位為mN/m。表面張力是物質(zhì)的一個重要物理量，它與物質(zhì)所處的溫度、壓力、組成以及共同存在的另一相的性質(zhì)等均有關(guān)系。一般溫度升高，物質(zhì)的表面張力下降。壓力增大，物質(zhì)表面張力降低，但壓力變化不大時其影響可忽略。等溫、等壓下，純液體的表面張力是一個常數(shù)，其表面是由純液體與飽和了自身蒸氣的空氣相所構(gòu)成。當(dāng)共存的另一相為其他物質(zhì)時，則作用在兩相界面（液-液界面或液-固界面）上的張力一般稱為界面張力（interface tension）。溶液的表面張力不僅與溫度和壓力有關(guān)，而且隨加入溶質(zhì)的性質(zhì)和數(shù)量而變化，其變化規(guī)律也各不相同。

二、表面活性劑及其結(jié)構(gòu)特征

表面活性劑（surface active agent，surfactant）是指能使目標(biāo)溶液表面張力顯著下降的物質(zhì)，以及降低兩種界面之間界面張力的物質(zhì)。從名稱上包括三個含義，即“表面”（surface）、“活性”（active）和“添加劑”（agent）。表面活性劑具有兩個特性：在很低濃度（1%以下）可以顯著降低溶劑的表（界）面張力，改變體系的表（界）面組成與結(jié)構(gòu)；在一定濃度以上時，可形成分子有序組合體。

表面活性劑分子結(jié)構(gòu)特征是具有不對稱性和兩親特征（圖1-1），通常表面活性劑分子由兩個部分組成，一端是具有親水性質(zhì)的親水基團(tuán)（hydrophilic group），它的親水作用使分子的極性端進(jìn)入水中；另一端是具有親油性質(zhì)的疏水基團(tuán)（hydrophobic group），常為高碳的碳?xì)滏湥湓魉饔昧υ噲D使分子離開水相朝向空氣，因此被稱為兩親分子（amphiphilic molecular）。

只有疏水基足夠大的兩親分子才顯示表面活性劑特性，一般要求碳鏈長度大于或者等于8個碳原子；如果兩親分子中疏水基過長，則溶解度過小，變成不溶于水的物質(zhì)，也不屬于表面活性劑，一般直鏈表面活性劑的碳鏈長度在8～20個碳原子左右。

三、表面活性劑的分類

表面活性劑的種類很多，其分類方法也很多。根據(jù)疏水基結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類，可以分直鏈、支鏈、芳香鏈、含氟長鏈、含硅長鏈等；根據(jù)親水基進(jìn)行分類，可以分為羧酸鹽、硫酸鹽、季銨鹽、PEO衍生物、內(nèi)酯等；還可以根據(jù)其帶電性質(zhì)、水溶性、化學(xué)結(jié)構(gòu)特征、原料來源等進(jìn)行分類。但是眾多分類方法都有其局限性，很難將表面活性劑合適定位，并在概念內(nèi)涵上不發(fā)生重疊。

目前最常用和最方便的是按其化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類，即根據(jù)親水基的類型和它們的電性的不同來區(qū)分（圖1-2）。凡溶于水后能發(fā)生電離的叫做離子型表面活性劑，并根據(jù)親水基的帶電情況可進(jìn)一步分為陽離子型、陰離子型和兩性離子型等。凡在水中不能電離的叫做非離子型表面活性劑。除了人工合成的以外，在食品、化妝品、醫(yī)藥、生物等領(lǐng)域還常常使用許多天然的表面活性劑，其中包括磷脂、甾類、水溶性膠、藻朊酸鹽等。表面活性劑多種多樣的應(yīng)用就是靠分子結(jié)構(gòu)上的這種差異演變而來的。

1. 陰離子表面活性劑

陰離子表面活性劑在水溶液中電離時生成的表面活性離子帶負(fù)電荷。按離子類型可分為磺酸鹽、硫酸酯鹽、磷酸酯鹽、羧酸鹽（脂肪羧酸鹽）等。按具體結(jié)構(gòu)可分為烷基芳基磺酸鹽［十二烷基苯磺酸鈉（鈣）、二丁基萘磺酸鈉Nekal BX（拉開粉）］、α-烯基磺酸鹽（AOS）、十二烷基硫酸鈉（K12）、琥珀酸酯磺酸鹽（烷基丁二酸酯磺酸鈉 滲透劑T）、（烷基）萘磺酸鹽甲醛縮合物（芐基萘磺酸甲醛縮合物分散劑CNF、萘磺酸鈉甲醛縮合物NNO、二丁基萘磺酸鈉甲醛縮合物分散劑NO、甲基萘磺酸鈉甲醛縮合物MF）以及聚氧乙烯醚改性物（多芳基酚醚磷酸酯WPJ、烷基酚醚甲醛縮合物硫酸酯鹽SOPA 270、脂肪醇醚羧酸鈉AEC）等。與其他表面活性劑相比，除了其表面活性的差異，陰離子表面活性劑一般具有以下特征性質(zhì)：

① 溶解度隨溫度的變化存在明顯的轉(zhuǎn)折點，即在較低的一段溫度范圍內(nèi)溶解度隨溫度上升非常緩慢，當(dāng)溫度上升到某一定值時其溶解度隨溫度上升而迅速增大，這個溫度即表面活性劑的Krafft點，一般陰離子型表面活性劑都有Krafft點；

② 一般情況下與陽離子表面活性劑配伍性差，容易生成沉淀或變?yōu)闇啙幔谝欢l件下與陽離子表面活性劑的復(fù)配可極大地提高表面活性；

③ 抗硬水性能差，對硬水的敏感性，羧酸鹽＞磷酸鹽＞硫酸鹽＞磺酸鹽；

④ 在疏水鏈和陰離子頭基之間引入短的聚氧乙烯鏈可極大地改善其耐鹽性能；

⑤ 在疏水鏈和陰離子頭基之間引入短的聚氧丙烯鏈可改善其在有機(jī)溶劑中的溶解性，但同時也降低了其生物降解性能；

⑥ 陰離子表面活性劑是家用洗滌劑，工業(yè)清洗劑、干洗劑和潤濕劑的重要組分。

2. 陽離子表面活性劑

陽離子表面活性劑在水溶液中離解時生成的表面活性離子帶正電荷，其疏水基與陰離子表面活性劑中的相似，親水基主要為氮原子，也有磷、硫等原子。在陽離子表面活性劑中，最重要的是含氮的表面活性劑，而在含氮的陽離子表面活性劑中，根據(jù)氮原子在分子中的位置，又可分為常見的胺鹽、季銨鹽和雜環(huán)型3類。與其他類型的表面活性劑相比，除了其表面活性的差異，陽離子表面活性劑具有以下兩個顯著特征性質(zhì)。

（1）優(yōu)異的殺菌性 陽離子表面活性劑（主要是季銨鹽類）水溶液有很強(qiáng)的殺菌能力。單獨的陽離子表面活性劑，基于它的殺菌性，很難被微生物分解，在有些時候甚至可以作為活性成分使用。但由于陽離子表面活性劑在水環(huán)境中一般不會單獨存在，易與一些其他物質(zhì)結(jié)合成復(fù)合體，這些復(fù)合體可以被降解。

（2）容易吸附于一般固體表面 陽離子表面活性劑容易吸附于一般固體表面主要是由于在水介質(zhì)中的固體表面一般是帶負(fù)電的，帶正電的表面活性離子由于靜電相互作用容易被強(qiáng)烈吸附于固體表面。因此，常能賦予某些特性，用于特殊用途。

3. 兩性離子表面活性劑

兩性離子表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)與蛋白質(zhì)中的氨基酸相似，在分子中同時存在酸性基和堿性基，易形成“內(nèi)鹽”。酸性基團(tuán)大都是羧基、磺酸基或磷酸基；堿性基團(tuán)則為氨基或季銨基。兩性離子表面活性劑有甜菜堿型、咪唑啉型、氨基酸型等，也有雜元素代替N、P，如S為陽離子基團(tuán)中心的兩性離子表面活性劑。

兩性離子表面活性劑雖然其化學(xué)結(jié)構(gòu)各有所不同，但一般均具有下列共同特征：

① 耐硬水，鈣皂分散力較強(qiáng)，能與電解質(zhì)共存，甚至在海水中也可以有效地使用；

② 與陰離子、陽離子、非離子表面活性劑都有良好的配伍性；

③ 一般在酸、堿溶液中穩(wěn)定，特別是甜菜堿類兩性離子表面活性劑在強(qiáng)堿溶液中也能保持其表面活性；

④ 大多數(shù)兩性離子表面活性劑對眼睛和皮膚刺激性低，因此適合于配制香波和其他個人護(hù)理用品。

4. 非離子表面活性劑

非離子表面活性劑是一種在水中不離解成離子狀態(tài)的兩親結(jié)構(gòu)化合物。其親水基主要是由聚氧乙烯基構(gòu)成，由所含氧乙烯基數(shù)目控制其親水性。另外就是以多元醇（如甘油、季戊四醇、蔗糖、葡萄糖、山梨醇等）為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)。此外還有以單乙醇胺、二乙醇胺等為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)。按結(jié)構(gòu)可分為由活性氫與環(huán)氧化物聚合形成的聚氧烯醚類、活性羥基與酸酯化的酯類、多糖與烷基反應(yīng)形成的糖苷類等。主要品種有烷基酚聚氧烯醚（乳化劑OP、NP系列）、多苯乙烯基苯酚聚氧烯醚（600#系列、1600#、33#、34#等）、蓖麻油聚氧烯醚（BY系列）、失水山梨醇脂肪酸酯（Span系列）、失水山梨醇脂肪酸酯聚氧烯醚類（Tween系列）、環(huán)氧乙烯環(huán)氧丙烷嵌段共聚物Pluronics、酚醛樹脂聚氧烯醚（400#、700#）、脂肪醇聚氧烯醚（AEO系列）、脂肪酸聚氧烯醚酯（AO系列）、脂肪胺聚氧烯醚類（TA-15）、硅聚醚、脂肪酸酯（甘油油酸酯、蓖麻油聚氧烯醚脂肪酸酯）和烷基多糖苷（APG810、APG1214）等上百種。

非離子表面活性劑有以下特征性質(zhì)：

① 是表面活性劑家族第二大類，產(chǎn)量僅次于陰離子表面活性劑；

② 由于非離子表面活性劑不能在水溶液中離解為離子，因此穩(wěn)定性高，不受酸、堿、鹽等的影響，耐硬水性強(qiáng)；

③ 與其他表面活性劑及添加劑相容性較好，可與陰離子、陽離子、兩性離子表面活性劑混合使用；

④ 由于在溶液中不電離，故在一般固體表面上不易發(fā)生強(qiáng)烈吸附；

⑤ 聚氧乙烯型非離子表面活性劑的物理化學(xué)性質(zhì)強(qiáng)烈依賴于溫度，隨溫度升高，在水中變得不溶，存在濁點現(xiàn)象，但糖基非離子表面活性劑的性質(zhì)具有正常的溫度依賴性，其溶解性隨溫度升高而增加；

⑥ 非離子表面活性劑具有高表面活性，其水溶液的表面張力低，臨界膠束濃度低，膠束聚集數(shù)大，增溶作用強(qiáng)，具有良好的乳化性能和去污性能；

⑦ 與離子型表面活性劑相比，非離子表面活性劑一般來講起泡性能較差，因此適合配制低泡型洗滌劑和其他低泡型配方產(chǎn)品；

⑧ 非離子表面活性劑在溶液中不帶電荷，不會與蛋白質(zhì)結(jié)合，因而毒性低，對皮膚刺激性也較小；

⑨ 非離子表面活性劑產(chǎn)品，大部分呈液態(tài)或漿狀，這是與離子型表面活性劑的不同之處。

5. 特殊類型的表面活性劑

隨著科技飛速發(fā)展和現(xiàn)代技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們對表面活性劑的使用要求也越來越高，溫和、易生物降解和多功能性的表面活性劑不斷涌現(xiàn)，人們也更加強(qiáng)調(diào)使用安全、生態(tài)保護(hù)和提高效率。近年來出現(xiàn)的特殊類型表面活性劑主要有以下幾種：Gemini表面活性劑、高分子表面活性劑、Bola型表面活性劑、Dendimer型表面活性劑、低泡或無泡表面活性劑等。

（1）Gemini表面活性劑 Gemini表面活性劑是通過連接基團(tuán)將兩個兩親結(jié)構(gòu)單元在其親水頭基上或靠近親水頭基處以共價鍵方式連接而成的一類表面活性劑。從分子結(jié)構(gòu)上看，雙子表面活性劑類似于兩個單鏈表面活性劑分子的聚結(jié)（圖1-3）。雙子表面活性劑的親水基團(tuán)可以是陽離子、陰離子、非離子和兩性離子。該類表面活性劑的連接基團(tuán)可以是剛性鏈也可以是柔性鏈，按連接基團(tuán)的極性還可以分為極性鏈和非極性鏈。

在Gemini表面活性劑中，同一個分子具有兩個疏水基團(tuán)，比只有一個疏水基團(tuán)的傳統(tǒng)表面活性劑有更強(qiáng)烈的逃離水相的傾向，因而更易于自發(fā)吸附到氣/水表面上。更重要的是，兩個離子端基通過連接基團(tuán)化學(xué)鍵緊密地連接在一起，致使其疏水基之間更容易產(chǎn)生強(qiáng)烈的相互作用，在氣/水表面上排列得更緊湊。離子端基之間的排斥傾向受制于化學(xué)鍵作用力而被大大削弱，這就是Gemini表面活性劑具有高表面活性的根本原因。它在氣/液表面吸附能有效地降低表面張力，形成更穩(wěn)定的泡沫；在液/液界面吸附可形成穩(wěn)定的乳液；在固/液界面吸附能形成更穩(wěn)定的分散體。對離子型Gemini表面活性劑而言，其離子端基帶有兩倍的電荷，吸附于固體小顆粒上能使小顆粒穩(wěn)定分散在水中。它表面活性好，具有更低的臨界膠束濃度，更低的Krafft點和優(yōu)良的流變性能，因而具有良好的應(yīng)用價值。

分子中因連接基團(tuán)的引入而使結(jié)構(gòu)更為多樣化，如連接基團(tuán)的長度、親疏水性、剛?cè)嵝砸约笆杷満皖^基的不對稱性。同時由于連接基團(tuán)的存在，原有的結(jié)構(gòu)特性和功能性基團(tuán)對體系聚集行為的影響又得以加強(qiáng)，使其具有更加復(fù)雜的自聚集行為和更加多樣化的聚集體結(jié)構(gòu)，賦予其強(qiáng)大的可調(diào)控性和功能性。離子型Gemini表面活性劑具有如下特性：

① 與碳?xì)滏滈L相當(dāng)?shù)膫鹘y(tǒng)表面活性劑相比，Gemini表面活性劑的臨界膠束濃度降低了兩個數(shù)量級，因此使用濃度可以大大降低，因為有很低的CMC，更適合用作乳化劑和分散劑；

② 更容易吸附在氣/液界面上，而且排列更緊密，從而有效地降低水溶液的表面張力，在很多場合，它是優(yōu)良的潤濕劑；

③ 具有很低的Krafft點，水溶性好，其水溶性隨親水基類別和數(shù)量而變化；

④ 增溶能力強(qiáng)，對有機(jī)物有很強(qiáng)的增溶能力，由于Gemini表面活性劑極易聚集形成膠束，CMC極低，是一類優(yōu)良的增溶劑；

⑤ 具有獨特的流變性和黏彈性，膠束的形態(tài)極大地影響溶液的流變性能，1%濃度的Gemini表面活性劑，即可生成巨大的線狀膠束，線狀膠束之間的相互締合、纏繞導(dǎo)致溶液中形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，易于增大體系的黏度；

⑥ 對于兩種表面活性劑的親水基團(tuán)之間相互作用的強(qiáng)度，以及對水溶液表面張力降低能力和降低效率兩者而言，Gemini表面活性劑與其他傳統(tǒng)表面活性劑之間可能存在協(xié)同作用，因此可以進(jìn)行復(fù)配。

（2）合成高分子表面活性劑 按結(jié)構(gòu)分有非離子型，即由環(huán)氧化物聚合形成的大分子如脂肪醇嵌段聚醚500LQ（M=4500）、EO-PO-EO如Pluronic PE10500（M=6500）、壬基酚聚醚NP-100（M=4600）、蓖麻油聚醚EL-100（M=7100）、聚乙烯醇（M=1788）、聚乙烯吡咯烷酮PVP（M＞5000）等；陰離子型有聚羧酸鹽（M＞4000）（ABA嵌段聚羧酸鹽SP-2836，梳形聚羧酸鹽Atlox4913、Disperse2500、SP-2728、SP-OF3472B、Disperse2700、GY-D800等）、萘磺酸鹽甲醛縮合物（D425、Tamol DN8906、SP-2850）、木質(zhì)素磺酸鹽（Dispersant 910、Borregard Na、VESTVACO）等，而EO-PO嵌段共聚類和聚羧酸鹽類高分子表面活性劑在WG、SC、EW等制劑產(chǎn)品中已顯示出多種獨特的優(yōu)點，推廣前景甚好。典型的AB型嵌段高分子表面活性劑結(jié)構(gòu)如圖1-4所示。

（3）Bola型表面活性劑 Bola型表面活性劑是由兩個極性頭基用一根或多根疏水鏈連接起來的化合物，因形狀像南美土著人的一種用一根繩子的兩端各連接一個球的武器Bola而得名。當(dāng)連接基團(tuán)的數(shù)量和方式不同時，Bola型表面活性劑根據(jù)分子形態(tài)可劃分為3種類型，即單鏈型、雙鏈型和半環(huán)型，如圖1-5所示。Bola型表面活性劑的疏水鏈可以是飽和碳?xì)浠蛱挤鶊F(tuán)，也可以是不飽和的、帶支鏈的或帶有芳香環(huán)的基團(tuán)。與傳統(tǒng)的單頭基表面活性劑相比，因為結(jié)構(gòu)上的差異造成其特征性質(zhì)也有所不同，其臨界膠束濃度值一般較高，臨界溶解溫度較低，常溫下一般具有更高的溶解性能；其在水相中形成的聚集體數(shù)目較少，并且可以形成球形、棒狀和盤狀等多種形態(tài)的膠束；其中的疏水鏈達(dá)到一定長度時，可以在氣液界面形成特殊的單層類脂膜，進(jìn)而在水相中形成單分子層囊泡。

具有兩親結(jié)構(gòu)的Bola型表面活性劑在水的氣液界面上有許多獨特的性能，如高溫穩(wěn)定性，可以用來改善細(xì)胞功能，在納米材料、藥物緩釋、生物礦化、光化學(xué)修飾、基因轉(zhuǎn)染和凝膠化試劑等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。Bola型表面活性劑作為一種新型表面活性劑受到了很大的關(guān)注，為人們研究分子自組裝及開發(fā)功能材料提供了新的材料來源。

（4）Dendimer型表面活性劑 Dendrimer型表面活性劑就是樹枝狀大分子，它是從一個中心核出發(fā)，由許多支化單體逐級擴(kuò)散伸展開來的結(jié)構(gòu)，或者由中心核、數(shù)層支化單元和外圍基團(tuán)通過化學(xué)鍵連接而成的結(jié)構(gòu)，目前已經(jīng)有聚醚、聚酯、聚酰胺、聚芳烴、聚有機(jī)硅等類型。Dendrimer型表面活性劑相對于傳統(tǒng)表面活性劑的優(yōu)點是其分子結(jié)構(gòu)規(guī)整，分子體積和形狀可在分子水平上設(shè)計與控制，可在分子末端導(dǎo)入功能性基團(tuán)，因此成為目前的研究熱點。

（5）碳氟表面活性劑 將碳?xì)浔砻婊钚詣┓肿拥臍湓硬糠只蛉坑梅尤〈统蔀樘挤砻婊钚詣蚍Q氟碳表面活性劑或氟表面活性劑。碳氟表面活性劑具有很多碳?xì)浔砻婊钚詣┎豢商娲闹匾饔茫涮卣餍再|(zhì)常被概括為“三高”，即高表面活性、高耐熱穩(wěn)定性及高化學(xué)穩(wěn)定性；“兩憎”，即含氟烴基既憎水又憎油。當(dāng)憎水基的碳數(shù)相同、親水基的分子相同時，其憎水憎油性均比碳?xì)滏湉?qiáng)；表面活性很高，一般可將水的表面張力降至15mN/m，不但能顯著降低水的表面張力，也能降低其他有機(jī)溶劑的表面張力；化學(xué)性質(zhì)極其穩(wěn)定，耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高溫，與強(qiáng)氧化劑不起作用。可作油類火災(zāi)的滅火劑，也可作防水、防油的紡織品、紙張及皮革的表面涂覆劑，如CF3(CF2)6COOK，CF3(CF2)8CF2SO3Na。

（6）有機(jī)硅表面活性劑 在表面活性劑家族中，有機(jī)硅表面活性劑可謂后起之秀。有機(jī)硅表面活性劑是指疏水基由甲基化的Si—O—Si、Si—C—Si或Si—Si組成的一類特種表面活性劑。其中以Si—O—Si為主要成分的表面活性劑（即硅氧烷表面活性劑）原料易得，在工業(yè)上應(yīng)用最廣，一般所說的有機(jī)硅表面活性劑也主要指硅氧烷表面活性劑。有機(jī)硅表面活性劑與其他表面活性劑相比，有下列特征性質(zhì)：

① 很高的表面活性。其表面活性僅次于氟表面活性劑，水溶液的最低表面張力可降至大約20mN/m，而典型的碳?xì)浔砻婊钚詣?0mN/m左右；

② 在水溶液體系和非水溶液體系都有表面活性；

③ 對低自由能的表面有優(yōu)異的潤濕能力；

④ 具有優(yōu)異的消泡能力，是一類性能優(yōu)異的消泡劑；

⑤ 通常有很高的熱穩(wěn)定性；

⑥ 毒性低，不會刺激皮膚，因而可用于藥物和化妝品；

⑦ 由不同的化學(xué)方法制備，可以產(chǎn)生不同類型的分子結(jié)構(gòu)，通常有很高的分子量。

有機(jī)硅表面活性劑的缺點是生物降解性能較差。此外，其價格相對較高。但其高效率可彌補(bǔ)其成本的不足。

有機(jī)硅表面活性劑的結(jié)構(gòu)如圖1-6所示。

有機(jī)硅表面活性劑的應(yīng)用給農(nóng)藥制劑的加工及使用帶來了根本性的變革意義。通常農(nóng)藥制劑的作用靶標(biāo)生物表面都具有抗?jié)櫇裥缘某煞只蚪Y(jié)構(gòu)，對大多數(shù)農(nóng)藥制劑的吸附作用效果不佳。有機(jī)硅表面活性劑的添加可以促進(jìn)農(nóng)藥藥液在靶標(biāo)生物表面上被有效地吸附、滯留、潤濕、鋪展及滲透，對農(nóng)藥制劑有效利用率的提高起到關(guān)鍵的促進(jìn)作用。它能促使農(nóng)藥制劑由植物葉片表面的氣孔快速滲透進(jìn)入表皮進(jìn)行吸收，因而表現(xiàn)出較好的耐雨水沖刷能力，可以提高農(nóng)藥制劑的利用率，減少環(huán)境污染。

（7）天然高分子表面活性劑 如海藻酸鈉（陰離子型）、殼聚糖（陽離子型）、甲基纖維素（非離子型）、水溶性蛋白質(zhì)（如蛋清）等，屬天然高分子物質(zhì)，可用于食品工業(yè)、水處理、制藥等。

水性體系中適用的超分散劑由親油和親水兩部分組成，為達(dá)到良好的分散效果，親水部分分子量一般控制在3000～5000，親水鏈過長，超分散劑分子易從固體表面脫落，且親水鏈與親水鏈間易發(fā)生纏結(jié)而導(dǎo)致絮凝；疏水部分的分子量一般控制在5000～7000，疏水鏈過長，往往因無法完全吸附于粒子表面而成環(huán)或與相鄰粒子表面結(jié)合，導(dǎo)致粒子間的“架橋”絮凝。此外，高分子分散劑鏈段中親水部分適宜比例為20%～40%，如果親水端比例過高，則分散劑溶劑化過強(qiáng)，粒子與分散劑間的結(jié)合力相對削弱，分散劑易脫落；反之若親水端的比例過低，分散劑無法在水中完全溶解，分散效果下降。

（8）生物表面活性劑 生物表面活性劑是由生物體系新陳代謝產(chǎn)生的兩親化合物，其親水基主要有磷酸根、多羥基基團(tuán)，憎水基由脂肪烴鏈構(gòu)成，其應(yīng)用前景廣闊。生物表面活性劑根據(jù)親水基的類別可分為糖脂系生物表面活性劑、酰基縮氨酸系生物表面活性劑、磷脂系生物表面活性劑、脂肪酸系生物表面活性劑和高分子生物表面活性劑等。這類高效新型助劑具有對水生生物毒性低、原料來源于生物源、容易生物降解、對作物無藥害和與環(huán)境相容性好等優(yōu)點，可以選用的包括烷基多糖類（APS）的烷基多苷（APG）和N-烷基吡咯烷酮類表面活性劑。APS還有另一個優(yōu)點是可以從再生原料、幾乎由葡萄糖基單元組成的淀粉類和烷基成分的植物油類合成得到。生產(chǎn)中無“三廢”產(chǎn)生，毒性和對皮膚及眼睛刺激性都低于常用表面活性劑，生物降解也快，與其他表面活性劑相容性好，被認(rèn)為是一類很有前途的新型助劑。早在20世紀(jì)90年代德國漢高公司將其用在農(nóng)藥上，對草甘膦和肥料活性有明顯提高。

新發(fā)展的表面活性劑各有特點，可以在農(nóng)藥加工及使用中發(fā)揮巨大的作用，對它們物理、化學(xué)性能及作用原理的研究也在探索中。就目前使用情況而言，農(nóng)藥中使用的表面活性劑以陰離子型和非離子型居多。由于各類表面活性劑都有自身的優(yōu)點及不足，單獨使用某一種表面活性劑往往很難適應(yīng)各類農(nóng)藥加工的需要。因此，商品化的產(chǎn)品如乳化劑多數(shù)是混合型的，既有陰離子型與非離子型之間的混合，也有非離子型之間的混合。

四、表面活性劑的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

目前，全世界表面活性劑的品種有近7000種，商品牌號上萬種，年產(chǎn)量接近1500萬噸。世界表面活性劑工業(yè)的發(fā)展呈現(xiàn)出平衡而緩慢的增長趨勢，表面活性劑的年增產(chǎn)率保持在3%左右。在不同區(qū)域的發(fā)展略有不同，北美、西歐地區(qū)過去十年主導(dǎo)著全球表面活性劑的發(fā)展潮流，但是其市場趨于飽和，發(fā)展速度降低，表面活性劑的年增長率在2%以下；亞洲和其他地區(qū)的發(fā)展較快，表面活性劑的年增長率在4%以上，目前亞洲的消費量已經(jīng)占到了市場的40%。從表面活性劑的品種市場占用率來看，陰離子表面活性劑仍占主導(dǎo)地位，約占總消費量的55%；非離子表面活性劑次之，占35%；陽離子表面活性劑和兩性表面活性劑共占10%。陰離子表面活性劑中的直鏈烷基苯磺酸鈉鹽（LAS）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉（AES）、十二烷基硫酸鈉（K12）和非表面活性劑的脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）、烷基酚聚氧乙烯醚（APE）仍是表面活性劑中的主導(dǎo)產(chǎn)品。在表面活性劑給人們生活、給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來極大方便的同時，也給環(huán)境帶來了污染。

在使用方面，表面活性劑的應(yīng)用領(lǐng)域可分為家用領(lǐng)域、個人護(hù)理領(lǐng)域以及工業(yè)與公共設(shè)施領(lǐng)域3大類。家用占到50%左右，工業(yè)與公共設(shè)施占到40%左右，個人護(hù)理不到10%。工業(yè)用表面活性劑所占比例的大小，從側(cè)面反映了這個國家工業(yè)的發(fā)展程度。

目前，國內(nèi)農(nóng)藥用表面活性劑的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中陰離子型大約占13.0%～14.3%，非離子型大約占26.1%～28.6%，混合型占53.5%～56.5%，其他類型不到4.4%。我國從事農(nóng)藥表面活性劑的生產(chǎn)企業(yè)超過100家，裝置年生產(chǎn)能力超過50萬噸，而實際年銷售量約在10萬～15萬噸。在我國銷售農(nóng)藥用表面活性劑的外資企業(yè)也有10多家，這些跨國企業(yè)的產(chǎn)品已經(jīng)樹立了品牌，如巴斯夫的嵌段聚醚PO-EO（PE10500）、亨斯邁的聚羧酸鹽2700、原羅地亞的聚羧酸鹽T/36、阿克蘇諾貝爾的萘磺酸鹽D-425、科萊恩的磷酸酯分散劑DISPERSOGEN LFS以及維實偉克、鮑利葛的木質(zhì)素磺酸鹽都是典型代表。從事農(nóng)藥用表面活性劑生產(chǎn)或者銷售企業(yè)的不斷增加，為農(nóng)藥制劑配方篩選提供了更多的選擇，促進(jìn)了農(nóng)藥制劑開發(fā)水平的不斷提高。但同時助劑的管理也應(yīng)該引起重視，強(qiáng)化對農(nóng)藥用表面活性劑生產(chǎn)和應(yīng)用的管理，克服目前存在的無序管理，應(yīng)該認(rèn)真學(xué)習(xí)和借鑒國外農(nóng)藥助劑管理的經(jīng)驗和做法，進(jìn)一步向規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化邁進(jìn)。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程和越來越嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)及人民對環(huán)保、安全意識的增強(qiáng)，今后表面活性劑的市場競爭將更加激烈，表面活性劑工業(yè)將圍繞環(huán)境保護(hù)、節(jié)能、開辟天然原料，向多樣化、多功能和安全、溫和及易生物降解的方向發(fā)展，濃縮化、多功能復(fù)配產(chǎn)品和功能性表面活性劑將更流行。近年來，國外生產(chǎn)的α-烯基磺酸鹽（AOS）以其高效率、無污染、低成本的優(yōu)勢，取代目前產(chǎn)量最大的脂肪醇乙氧基化合物而成為表面活性劑的主要品種。另外，整個表面活性劑用途的分配趨勢由家用領(lǐng)域向工業(yè)領(lǐng)域逐漸轉(zhuǎn)移，表面活性劑的工業(yè)應(yīng)用將占主要比例，個人護(hù)理方面也會有所提高。成本、價格、環(huán)保與安全成為表面活性劑發(fā)展的主要驅(qū)動力，發(fā)展出來的表面活性劑必將是市場所需要的。如今，為了進(jìn)一步改變表面活性劑本身及其與農(nóng)藥的相互作用帶來的殘留和環(huán)境污染等問題，又研發(fā)出多種生物型表面活性劑，即微生物或植物在一定條件下培養(yǎng)時，其代謝過程中分泌出的具有一定表面活性的代謝產(chǎn)物。此類表面活性劑的來源廣泛、選擇性廣、對環(huán)境友好、用量少、無毒、乳化能力更強(qiáng)，可被完全降解，是很理想的環(huán)保型表面活性劑，但在其對農(nóng)藥制劑的加工工藝、成本控制和批量生產(chǎn)方面還需要進(jìn)一步研究來完善。