【专栏·约稿】聚醚型非离子表面活性剂
2017.10.16
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非离子表面活性剂按亲水基团分类，有聚醚型（含聚乙二醇的醚键）和多元醇型（含多元醇的羟基）两类。与离子型表活不同，其在溶液中不呈离子态，因而不受强电解质和酸碱的影响，稳定性高，配伍性好；且不易在固体表面富集，毒性和溶血作用较弱。
聚醚型非离子表面活性剂作为一类重要的非离子表面活性剂，被广泛用作乳化分散剂、洗涤剂、增溶剂、增稠剂等。
常用的聚醚型非离子表面活性剂以聚乙二醇型表面活性剂（聚氧乙烯醚类表面活性剂）为主，此外，还包括聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物等，是一种高分子型表面活性剂。
聚醚型非离子表面活性剂是由起始剂，通常是脂肪醇、脂肪酸、胺类、醇类等含活性氢基团的化合物与环氧乙烷(EO)、环氧丙烷(PO)等在催化剂作用下开环均聚或共聚制得的线型聚合物，在水溶液中不离解的醚基为主要亲水基。
其中，活性氢基团主要指：-OH，-COOH，-NH2，-CONH2等基团中的氢原子。
聚醚型非离子表面活性剂中的疏水基、EO、PO含率、分子量等对其性能有较大的影响。
疏水基碳链增长或支碳链数增多，均可有效地降低其水溶液的表面张力。相反的，亲水基对于表面活性剂分子在气液界面处的极限吸附量有不利影响，亲水基越大，表面活性剂的极限吸附量越低，表面的吸附单分子层越不紧密，表面张力越高。
以脂肪醇聚氧乙烯醚为例，聚氧乙烯醚链中的氧原子和羟基都有与水分子生成氢键的能力，因而有较好的水溶性。当亲水基EO含率增大时，亲水性能增大，降低表面张力的能力减小。而在具有相同的亲水基的条件下，亲油基如PO增加2个碳原子，cmc值降低为原来的1/10。
当然，随着EO含率增大，表面活性剂分子量也增大。当EO含率大，分子量亦大时，渗透能力下降，起泡能力升高。对同一结构的脂肪酸，加成EO的摩尔数越多，比重越大，黏度越高，流动性也越差。
以脂肪酸聚氧乙烯酯为例，通常加成18molEO的产品是油溶性的，加成12～15molEO时在水中分散或溶解。
通过改变起始剂以及EO和PO的加料方式、加量比、加料次序等条件，可以衍生出各类产品。根据起始剂可简单概述为醇醚、酚醚、酸醚、酯醚、胺醚等。
脂肪醇聚氧乙烯醚（苄泽）是醇醚型非离子表面活性剂中发展最快、用量最大的品种。用通式表示:RO(CH2CH2O)nH，其中R在8-18之间，n在1-45之间。根据脂肪醇的种类和聚乙二醇的聚合度不同而有不同的品种。
常见的还有月桂醇聚醚，C13-15烷醇聚醚、鲸蜡硬脂醇聚醚、油醇聚醚等。其中以C1-C15脂肪醇环氧乙烷（EO）加成数9-10的AEO（平平加）系列性能最好，广泛用于洗涤剂及化妆品等日用化工领域。
酚醚又称烷基酚聚氧乙烯醚，其中最重要的是壬基酚聚氧乙烯醚（TX、OP系列），具有优良的洗涤性能，价格较低。缺点是生物降解性差，对鱼类有毒性，造成环境污染，目前在洗涤剂中用量正在减少，欧洲等发达地区已经淘汰。常见的还有PEG/PPG-70/30生育酚醚（水溶性VE）等。
脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚分子端基上的羟基还可与硫酸或磷酸发生酯化反应，制成醇醚硫酸盐或醇醚磷酸盐等非离子-阴离子混合表面活性剂。
例如月桂醇聚醚硫酸酯及其盐，月桂醇聚醚磷酸酯及其盐等，是一类泡沫温和的表面活性剂。
酸醚主要有硬脂酸聚醚、月桂酸聚醚、油酸聚醚等，比之更常用的是脂肪酸聚氧乙烯醚酯。酯醚主要是油脂聚氧乙烯醚如PEG-35蓖麻油、PEG-7椰油酸甘油酯、PEG-150季戊四醇四硬脂酸酯、PEG-100硬脂酸甘油酯等。
作为水溶性润滑剂，其水溶性取决于含EO摩尔数，可作为赋脂剂、增溶剂和乳化剂等。
胺醚是高级脂肪胺和烷醇酰胺的聚氧乙烯化，其具有阳离子表面活性剂的性质，但随着EO含率的增大，水溶性增大，非离子表面活性剂的性质会逐渐体现；根据pH值不同也会显示不同的离子性质（碱性或中性介质中呈非离子型，而在酸性介质中呈阳离子型）。
胺醚大多为含15molEO以上的胺类，在常温下可溶于水，能与包括阴离子在内的各类表面活性剂匹配，主要用作乳化剂和调理剂，添加于护发及护肤用品中。
除了上述五个大类以外，其他常用的聚醚型非离子表面活性剂还有聚醚硅氧烷、葡萄糖聚醚等。聚醚硅氧烷综合了聚醚链段和聚硅氧烷链段的优点，具有良好的亲水性、抗静电性、耐热性、耐低温性、润滑性和生理惰性等优点，广泛用个人护肤用品原料及助剂。
葡糖苷聚醚如吐温系列、甲基葡萄糖聚氧乙烯醚（20）倍半硬脂酸酯（SSE）等，是一类天然温和、安全且无刺激的聚醚型非离子表面活性剂，可作为膏霜和乳液的乳化剂，用于各类护肤品中。
聚醚型表面活性剂以其优越的表面性能，吸引越来越多的研究者介入此方面的研究工作。目前，国内对烷基酚聚氧乙烯醚的生物降解性和毒性问题已经开始重视，但对于已广泛使用的脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯类、聚氧乙烯胺的相关研究仍较少。
在这一领域，技术较为成熟的是聚氧乙烯酰胺。随着大型聚氧乙烯装置的建成投产和国民经济的快速增长，对于开发降解性好、生态环境友好的聚醚型非离子表面活性剂产品将是很大的挑战。
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