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摘要：表面活性剂通过在气液两相界面吸附降低水的表面张力，也可以通过吸附在液体界面间来降低油水界面张力。表面活性剂系统的热动力学很重要，不论是理论上还是实践上。因为表面活性剂系统代表的是介于有序和无序物质状态之间的系统。表面活性剂溶液可能含有有序相和无序相。胶束——表面活性剂分子的亲脂尾端聚于胶束内部，避免与极性的水分子接触;分子的极性亲水头端则露于外部，与极性的水分子发生作用，并对胶束内部的憎水基团产生保护作用。
关键词：表面活性剂;合成;分类;作用原理
近年来，表面活性剂在生命科学、能源科学、信息材料以及许多现代高新技术中发挥了重要作用。表面活性剂一般为具有亲水与疏水基团的有机两性分子，可溶于有机溶液和水溶液。亲水基团常为极性的基团，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，也可是羟基、酰胺基、醚键等;而憎水基团常为非极性烃链，如8个碳原子以上烃链。表面活性剂分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂等。它是一大类有机化合物，他们的性质极具特色，应用极为灵活、广泛，有很大的实用价值和理论意义。
一、表面活性剂的分类
表面活性剂的分类方法很多，根据疏水基结构进行分类，分直链、支链、芳香链、含氟长链等;根据亲水基进行分类，分为羧酸盐、硫酸盐、季铵盐、PEO衍生物、内酯等;有些研究者根据其分子构成的离子性分成离子型、非离子型等，
按极性基团的解离性质分类
1、阴离子表面活性剂：硬脂酸，十二烷基苯磺酸钠肥皂类。系高级脂肪酸的盐，通式：（RCOOˉ）nM。
硫酸化物RO-SO3-M。主要是硫酸化油和高级脂肪醇硫酸酯类。
磺酸化物R-SO3-M。属于这类的有脂肪族磺酸化物、烷基芳基磺酸化物和烷基萘磺酸化物。
2、阳离子表面活性剂：季铵化物
该类表面活性剂起作用的部分是阳离子，因此称为阳性皂。其分子结构主要部分是一个五价氮原子，所以也称为季铵化合物。其特点是水溶性大，在酸性与碱性溶液中较稳定，具有良好的表面活性作用和杀菌作用。
3、两性离子表面活性剂：卵磷脂，氨基酸型，甜菜碱型
这类表面活性剂的分子结构中同时具有正、负电荷基团，在不同pH值介质中可表现出阳离子或阴离子表面活性剂的性质。
4、非离子表面活性剂：脂肪酸甘油酯，脂肪酸山梨坦（司盘）。
二、表面活性剂的作用机理
由于两相都将其看作本相的一个组分，就相当于两个相与表面活性剂分子都没有形成界面，就相当于通过这种方式部分的消灭了两个相的界面，就降低了表面张力和表面自由能。表面张力，是液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力。表面张力是物质的特性，其大小与温度和界面两相物质的性质有关。表面自由能：在恒温恒压条件下使体系增加单位表面积，外界必须对体系做的功。
表面活性剂一般是低分子量分散剂。表面活性剂分子具有改性作用，特别是降低颜料和树脂溶液间表面张力。表面活性剂结构上含有两种溶解性或极性相反的基团，使表面活性增加。在水性体系中，极性基团是一些亲水基，非极性的则是憎水基或亲油基。在非水性体系中，极性基团是憎油基，非极性的为亲油基。表面活性剂按其化学结构分类，特别是极性基团包括：阴离子、阳离子、电中性粒子和非离子。
聚合物分散剂作用下效力由以下因素确定：颜料表面极性基团的吸附作用。锚固基团可以是氨基、羧酸、磺酸、磷酸及其盐。介质中围绕在微粒周围的非极性链段的行为。分子的一些部分（脂肪族或脂肪族-芳香族片断）必须与粘接剂体系高度的相容。类似表面活性剂的分散剂的稳定机理是静电稳定：围绕颜料粒子的极性基团形成了双层带电的结构。由于布朗运动，液体介质中颜料粒子时常碰撞在一起，因此在其减速进程中具有强烈的重絮凝趋势。
三、表面活性剂的作用
（1）乳化作用由于油脂在水中表面张力大，当水中滴入油脂后，用力搅拌，油脂被粉碎成细珠状，互相混合成乳浊液，但搅拌停止又重新分层.如果加入表面活性剂，用力搅拌，停止后很长时间内却不易分层，这就是乳化作用.其原因是油脂的疏水性被活性剂的亲水基团所包圍，形成定向的吸引力，降低了油在水中分散所需要的功，使油脂得到很好的乳化。
（2）润湿作用零件表面上往往粘附有一层蜡、油脂或鳞片状的物质，这些物质是疏水性的.由于这些物质的污染，零件表面不易被水润湿，当水溶液中加入表面活性剂时，零件上的水珠就很容易分散开来，使零件的表面张力大大降低，达到润湿目的。
（3）增溶作用油类物质中加入表面活性剂后，才能溶解，但是这种溶解只有在表面活性剂的浓度达到胶体的临界浓度时才能发生，溶解度的大小根据增溶对象和性质来决定.就增溶作用而言，长的疏水基因烃链要比短烃链强，饱和烃链比不饱和烃链强，非离子表面活性剂增溶作用一般比较显著。
（4）分散作用灰尘和污粒等固体粒子比较容易聚集在一起，在水中容易发生沉降，表面活性剂的分子能使固体粒子聚集体分割成细小的微粒，使其分散悬浮在溶液中，起到促使固体粒子均匀分散的作用。
（5）泡沫作用泡沫的形成主要是活性剂的定向吸附作用，是气液两相间的表面张力降低所致.一般低分子活性剂容易发泡，高分子活性剂泡沫少，豆蔻酸黄发泡性最高，硬脂酸钠发泡性最差，阴离子活性剂发泡性和泡沫稳定性比非离子型好。
四、表面活性剂的发展趋势
系统开发安全、温和、易生物降解、具有特殊作用的表面活性剂，研究其构效关系，为新型产品的开发和应用提供理论基础。重点开发糖苷类表面活性剂，糖苷有多个游离羟基，类似多元醇，可开发各种多元醇类和醇类表面活性剂。
开发蔗糖脂肪酸酯系列产品，蔗糖脂肪酸酯是以8个羟基蔗糖为亲水基，以置换了蔗糖羟基的脂肪酸部分为憎水基的非离子表面活性剂，是通过蔗糖与脂肪酸酯交换反应形成的。除单酯外，某种条件下可生成二酯和三酯。蔗糖脂肪酸酯可作食品添加剂（乳化剂），具有无毒、无臭、无刺激性、易生物降解性等优点，其洗净力不大，但有W/0型乳化、增溶、起泡等多种性能，并且有抑制淀粉沉降和油脂结晶转变的作用。研究表面活性剂在工业催化方面的应用，重点对酯化、磺化、烷基化、硝化反应专用的新型、高效、环境友好的催化剂进行开发研究，以降低工业生产成本。
参考文献：
[1]马子川，于海涛.表面活性剂[J].化学专业导论.2011：20-21.
[2]刘程.表面活性剂应用手册（第二版）[M].北京：化学工业出版社，1995：17-21.
关键词：表面活性剂;合成;分类;作用原理
近年来，表面活性剂在生命科学、能源科学、信息材料以及许多现代高新技术中发挥了重要作用。表面活性剂一般为具有亲水与疏水基团的有机两性分子，可溶于有机溶液和水溶液。亲水基团常为极性的基团，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，也可是羟基、酰胺基、醚键等;而憎水基团常为非极性烃链，如8个碳原子以上烃链。表面活性剂分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂等。它是一大类有机化合物，他们的性质极具特色，应用极为灵活、广泛，有很大的实用价值和理论意义。
一、表面活性剂的分类
表面活性剂的分类方法很多，根据疏水基结构进行分类，分直链、支链、芳香链、含氟长链等;根据亲水基进行分类，分为羧酸盐、硫酸盐、季铵盐、PEO衍生物、内酯等;有些研究者根据其分子构成的离子性分成离子型、非离子型等，
按极性基团的解离性质分类
1、阴离子表面活性剂：硬脂酸，十二烷基苯磺酸钠肥皂类。系高级脂肪酸的盐，通式：（RCOOˉ）nM。
硫酸化物RO-SO3-M。主要是硫酸化油和高级脂肪醇硫酸酯类。
磺酸化物R-SO3-M。属于这类的有脂肪族磺酸化物、烷基芳基磺酸化物和烷基萘磺酸化物。
2、阳离子表面活性剂：季铵化物
该类表面活性剂起作用的部分是阳离子，因此称为阳性皂。其分子结构主要部分是一个五价氮原子，所以也称为季铵化合物。其特点是水溶性大，在酸性与碱性溶液中较稳定，具有良好的表面活性作用和杀菌作用。
3、两性离子表面活性剂：卵磷脂，氨基酸型，甜菜碱型
这类表面活性剂的分子结构中同时具有正、负电荷基团，在不同pH值介质中可表现出阳离子或阴离子表面活性剂的性质。
4、非离子表面活性剂：脂肪酸甘油酯，脂肪酸山梨坦（司盘）。
二、表面活性剂的作用机理
由于两相都将其看作本相的一个组分，就相当于两个相与表面活性剂分子都没有形成界面，就相当于通过这种方式部分的消灭了两个相的界面，就降低了表面张力和表面自由能。表面张力，是液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力。表面张力是物质的特性，其大小与温度和界面两相物质的性质有关。表面自由能：在恒温恒压条件下使体系增加单位表面积，外界必须对体系做的功。
表面活性剂一般是低分子量分散剂。表面活性剂分子具有改性作用，特别是降低颜料和树脂溶液间表面张力。表面活性剂结构上含有两种溶解性或极性相反的基团，使表面活性增加。在水性体系中，极性基团是一些亲水基，非极性的则是憎水基或亲油基。在非水性体系中，极性基团是憎油基，非极性的为亲油基。表面活性剂按其化学结构分类，特别是极性基团包括：阴离子、阳离子、电中性粒子和非离子。
聚合物分散剂作用下效力由以下因素确定：颜料表面极性基团的吸附作用。锚固基团可以是氨基、羧酸、磺酸、磷酸及其盐。介质中围绕在微粒周围的非极性链段的行为。分子的一些部分（脂肪族或脂肪族-芳香族片断）必须与粘接剂体系高度的相容。类似表面活性剂的分散剂的稳定机理是静电稳定：围绕颜料粒子的极性基团形成了双层带电的结构。由于布朗运动，液体介质中颜料粒子时常碰撞在一起，因此在其减速进程中具有强烈的重絮凝趋势。
三、表面活性剂的作用
（1）乳化作用由于油脂在水中表面张力大，当水中滴入油脂后，用力搅拌，油脂被粉碎成细珠状，互相混合成乳浊液，但搅拌停止又重新分层.如果加入表面活性剂，用力搅拌，停止后很长时间内却不易分层，这就是乳化作用.其原因是油脂的疏水性被活性剂的亲水基团所包圍，形成定向的吸引力，降低了油在水中分散所需要的功，使油脂得到很好的乳化。
（2）润湿作用零件表面上往往粘附有一层蜡、油脂或鳞片状的物质，这些物质是疏水性的.由于这些物质的污染，零件表面不易被水润湿，当水溶液中加入表面活性剂时，零件上的水珠就很容易分散开来，使零件的表面张力大大降低，达到润湿目的。
（3）增溶作用油类物质中加入表面活性剂后，才能溶解，但是这种溶解只有在表面活性剂的浓度达到胶体的临界浓度时才能发生，溶解度的大小根据增溶对象和性质来决定.就增溶作用而言，长的疏水基因烃链要比短烃链强，饱和烃链比不饱和烃链强，非离子表面活性剂增溶作用一般比较显著。
（4）分散作用灰尘和污粒等固体粒子比较容易聚集在一起，在水中容易发生沉降，表面活性剂的分子能使固体粒子聚集体分割成细小的微粒，使其分散悬浮在溶液中，起到促使固体粒子均匀分散的作用。
（5）泡沫作用泡沫的形成主要是活性剂的定向吸附作用，是气液两相间的表面张力降低所致.一般低分子活性剂容易发泡，高分子活性剂泡沫少，豆蔻酸黄发泡性最高，硬脂酸钠发泡性最差，阴离子活性剂发泡性和泡沫稳定性比非离子型好。
四、表面活性剂的发展趋势
系统开发安全、温和、易生物降解、具有特殊作用的表面活性剂，研究其构效关系，为新型产品的开发和应用提供理论基础。重点开发糖苷类表面活性剂，糖苷有多个游离羟基，类似多元醇，可开发各种多元醇类和醇类表面活性剂。
开发蔗糖脂肪酸酯系列产品，蔗糖脂肪酸酯是以8个羟基蔗糖为亲水基，以置换了蔗糖羟基的脂肪酸部分为憎水基的非离子表面活性剂，是通过蔗糖与脂肪酸酯交换反应形成的。除单酯外，某种条件下可生成二酯和三酯。蔗糖脂肪酸酯可作食品添加剂（乳化剂），具有无毒、无臭、无刺激性、易生物降解性等优点，其洗净力不大，但有W/0型乳化、增溶、起泡等多种性能，并且有抑制淀粉沉降和油脂结晶转变的作用。研究表面活性剂在工业催化方面的应用，重点对酯化、磺化、烷基化、硝化反应专用的新型、高效、环境友好的催化剂进行开发研究，以降低工业生产成本。
参考文献：
[1]马子川，于海涛.表面活性剂[J].化学专业导论.2011：20-21.
[2]刘程.表面活性剂应用手册（第二版）[M].北京：化学工业出版社，1995：17-21.