浅谈家用洗涤剂中表面活性剂的应用分析

浅谈家用洗涤剂中表面活性剂的应用分析

毛良梅、孙莲莲、史立文、方灵丹、丁俊豪

赞宇科技集团股份有限公司311300

摘要：表面活性剂是一类因其独特的表面活性而备受重视的物质，它们能够大幅度地减少液体表面张力，故此常被形象地喻为“工业味精”。这类化合物具备多种关键功能特性，包括但不限于润湿、乳化、增溶、渗透、发泡以及去污等效果。本文集中探讨了表面活性剂在家用洗涤剂领域中所扮演的核心角色，并对表面活性剂的不同类别进行了详尽阐述。同时，文章进一步剖析了表面活性剂各项性能在家用洗涤剂中的具体应用方式，旨在引导读者深入理解并全面认识表面活性剂在家用洗涤剂领域的实际效用及其背后的科学原理。

关键词：家用洗涤剂；表面活性剂；洗涤应用

An analysis of the application of surfactants in household detergents

Abstract: Surfactants are a class of substances that are highly valued for their unique surface activity, and are often compared to "industrial monosodium glutamate (MSG)" because of their ability to significantly reduce the surface tension of liquids. These compounds possess a variety of key functional properties including, but not limited to, wetting, emulsifying, solubilising, penetrating, foaming and decontaminating effects. This article focuses on the central role of surfactants in household detergents and provides a detailed description of the different classes of surfactants. At the same time, the article further analyses the application of surfactants in household detergents, aiming at guiding the readers to deeply understand and comprehensively appreciate the practical utility of surfactants in the field of household detergents as well as the scientific principles behind them.

Keywords: household detergents; surfactants; washing applications

引言

表面活性剂是一种特殊的分子，其结构兼具固定的亲水与亲油基团，呈现出两亲性特征。只需少量添加，就能对界面状态产生显著影响，有效降低溶剂的表面张力[1]。因其独特的结构特性和性能优势，在众多领域中，尤其在家用洗涤剂行业得到了广泛应用。例如，在制造洗衣液、洗洁精、洗衣粉、牙膏以及洗面奶等日常家用清洁产品时，适量添加表面活性剂，能够极大地提升产品的去污效能，实现更为出色的清洁效果。

1、家用洗涤剂中表面活性剂所起的重要作用

1.1润湿作用

湿润功能是洗涤剂中表面活性剂不可或缺的核心效能之一，它在高效清除污渍的过程中扮演了决定性的角色。通常情况下，污渍表层由疏水性物质构成，导致水分子难以均匀附着并包裹其表面，进而增加了清洗难度。此时，表面活性剂所具有的湿润性能便能显著提升清洁效率。表面活性剂分子在水中自组装成微小的胶束结构，两端分别具有亲水性和疏水性。当洗涤剂溶于水时，这些表面活性剂分子会有序排列成胶束，其中亲水端面向水体，而疏水端则趋向于指向污渍表面[2]。这样的排列方式使得水能够更好地附着并覆盖在污渍表面，实现良好的湿润效果。

表面活性剂的亲水部分能通过氢键与水结合，并与污渍表面产生相对微弱的相互作用，从而使水能够全面且均匀地覆盖在污渍上，形成一层细腻的湿润膜。这层湿润膜有助于降低污渍表面的表面张力，促使水能够更深入地渗透并分散污渍。其次，表面活性剂的疏水部分能够渗透至污渍内部并与之发生作用。借助这一渗透机制，表面活性剂分子能够逐步瓦解污渍的内部结构，使其间的空隙增大，并将大块污渍分解成更细小的颗粒。这样一来，污渍颗粒更容易被水分包覆并在水中悬浮起来，从而有效地达成了清洗目标。

因此，在家用洗涤剂中科学合理地添加适量的表面活性剂，可以显著降低水与污垢间界面张力，从而有效地使污垢得到充分润湿和分散，这一过程对确保清洗过程顺畅进行起到了至关重要的支撑作用。润湿作用是洗涤剂在清洗环节中不可或缺的核心功能之一，其功效的优劣直接决定了清洗效果的整体表现。

1.2乳化作用

在洗涤剂的工作原理中，乳化作用占据着举足轻重的地位，它负责促使衣物纤维表面上的油脂污渍脱离并均匀地分散到水中，这是整个清洁流程中必不可少的一环。其中，表面活性剂作为核心乳化成分，起着决定性的作用。乳化作用体现在表面活性剂与原本无法溶于水的油脂污渍之间发生的特殊相互作用，这种作用会把油脂分解为极其微小的颗粒，并使其与表面活性剂分子紧密结合。在这个过程中，油脂颗粒会在水中形成一种称为胶束的结构，并在衣物表面有序排列。此外，由于表面活性剂独特的分子构造，能大幅度减少水与油脂之间的界面张力，从而更有效地促进油脂的分散和乳化过程。在实际的乳化步骤中，表面活性剂的疏水部分会与油脂分子相互作用，使得油脂被包裹在水溶液内部，形成微小的胶束结构。这些胶束能够确保油脂均匀分散在水中，有效防止油脂重新聚集并再次黏附于衣物纤维表面[3]。另外，乳化作用有助于水与油脂污渍实现更深度、全面的接触，进而显著增强对污垢的溶解与清除能力。当经过水的冲刷，那些已被乳化的油脂颗粒将从纤维表面顺利剥离并被带走，这一过程确保了污渍得以有效去除，并达成理想的清洁效果。因此，在洗涤剂中，乳化作用是表面活性剂不可或缺的核心功能之一，它通过乳化、分散油脂污渍等作用，成为衣物清洁流程中的关键环节。表面活性剂在乳化过程中所起的作用机理，为提升清洁效能提供了坚实的理论依据，从而有力保障了洗涤过程的高效性和可靠性。

1.3增溶作用

在日常生活中，我们经常会遇到一些无法轻易溶解或完全不溶于水的杂质，如污垢和油渍，仅依赖水往往难以做到彻底清除。此时，选择合适的洗涤产品就能有效地解决这个问题。原因在于，洗涤剂内含有的表面活性剂成分具有显著的增溶效能。表面活性剂与水混合后会产生一种名为胶束的结构，这种胶束具有强大的能力，能够显著提升那些原本不溶或难溶于水的物质的溶解性能，使其能够完全溶解于水中，并因此变得清澈透明。当洗涤剂中的表面活性剂开始起作用时，它会将污垢吸引并包裹在自身形成的胶束结构内部，然后使污垢从被清洗物体上剥离下来，从而达到深层次清洁和去污的效果。在洗涤剂的工作机制中，表面活性剂起到了至关重要的作用，其增溶性能主要来源于其独特的分子结构特点。表面活性剂分子兼具亲水性和疏水性两部分，头部亲水，尾部疏水，这样的构造使得表面活性剂在水中能够自我组织形成胶束。在胶束内部，疏水性的尾部相互聚集构成核心，而亲水性的头部则面向水环境，从而使胶束能在水中稳定存在。当洗涤剂溶解于水时，表面活性剂分子便会自发组装成大量的胶束。这些胶束因其特殊的结构和化学性质，能够高效地包裹并吸附污垢分子[4]。这样一来，原本难以溶解或不溶于水的污垢就被封装在胶束内部，大大提高了其在水中的溶解能力。洗涤剂中的表面活性剂形成的胶束结构具有防止污垢再次黏附于已清洗物体表面的能力，这在本质上保障了清洁效果的持久稳定。得益于其增溶效应，表面活性剂能有效剥离并去除各类污垢，使被清洗物体表面重焕洁净，进而实现深层次的清洁与去污目标。洗涤剂内含的表面活性剂运用其独特的增溶性能，有力地清除了污垢，而其特殊的分子构造及形成的胶束结构，在整个清洁过程中起到了关键性支撑作用，确保了清洁效果既高效又可靠。

1.4洗涤、发泡作用

发泡剂是一种能够促使物料内部生成孔洞的特殊物质，其关键特性体现在卓越的表面活性性能上。通过有效减少液体表面张力，发泡剂能够在液面构建稳定的双电层结构，这一过程有助于空气被包围并转化为气泡，进而实现高效的清洁与去污效果。在我们的日常生活中，常见的肥皂便是一个极具代表性的表面活性剂实例，其出色的清洁与去污效能正是得益于发泡原理的有效运行[5]。同样地，在个人护理领域，诸如洗发水、沐浴露、洗手液乃至牙膏等产品，也都广泛运用了表面活性剂所具有的发泡功能，籍此来增强其清洁效力。

发泡剂之所以能发挥发泡作用，其根本原因在于其独特的分子构造及表面活性属性。表面活性剂分子一般由亲水头部和疏水尾部两个部分构成，这样的分子设计使得表面活性剂能在液体界面上自组装成胶束或薄膜结构。当这些分子在液体内聚集时，它们倾向于将疏水尾部藏匿于液体内，而让亲水头部指向液面，这一步骤极大地降低了液体的表面张力。在洗涤程序中，当发泡剂溶入水中时，其分子会自动排列并构建出胶束或薄膜状构造。这一构造会在液面形成，并能牢固地将空气包容在内，生成大量的泡沫。这些泡沫内部蕴含细微的空洞和孔隙体系，可以高效地吸附并包覆住污渍微粒。这样一来，污渍便会被泡沫紧紧包围，在泡沫破裂时随之从被清洗物体表面剥离，从而实现深度清洁去污的目的。

因此，发泡剂在家用洗涤剂中发挥着关键作用，其产生的泡沫效应有力地辅助了洗涤进程，提升了清洁效能。同样，在个人护理产品领域，发泡剂的应用也使得清洁过程变得更加高效且舒适。

2、家用洗涤剂中的表面活性剂分类及应用

2.1非离子表面活性剂的应用

非离子型表面活性剂在水中并不经历电离过程，其在溶液中的存在形式并非离子态，而是以中性分子或胶束形态维持稳定。这类表面活性剂的一大优势在于其稳定性高，不易受到强电解质或酸碱度变化的影响，且与其他种类的表面活性剂具有良好兼容性，可以有效混合使用。脂肪醇聚氧乙烯醚，简称AEO，是代表性极强且最为典型的非离子表面活性剂之一，属于醇醚类别。AEO具备出色的生物降解能力和优异的耐硬水性能，其在溶液中的稳定性尤为卓越[6]。在洗涤过程中，AEO对于去除污渍并防止污垢再沉积方面表现独特，即使在较低的浓度下也能展现出高效的去污效果。近年来，随着非离子表面活性剂生产规模的扩大和技术进步带来的成本下降，AEO开始逐渐替代部分传统表面活性剂，在家用洗涤剂领域扮演了核心角色。特别是鉴于AEO顺应了洗涤剂行业低磷化的发展趋势，并兼具优越的乳化、发泡、增溶及去污性能，已然成为家用洗涤剂配方中不可或缺的活性成分主力。

2.2阴离子表面活性剂的应用

阴离子表面活性剂在水中能够形成疏水性阴离子，是日用化学品和洗涤剂配方中的核心有效成分。这类化合物被广泛应用于衣物洗涤、餐具清洁以及其他各类物品的清洗过程中。

直链烷基苯磺酸盐（LAS）因其卓越的溶解性能、经济实惠的价格以及成熟的生产工艺而备受青睐。它具备良好的可降解性和强大的去污能力，因此在市场上被大量应用于各种品牌洗衣粉和餐具洗涤剂的制造中。然而，考虑到LAS作为洗涤剂可能对皮肤产生一定刺激，并可能导致洗涤后衣物的手感欠佳，为了提升整体洗涤效果，通常会将其与AEO（醇醚）等其他成分进行复配使用[7]。鉴于直链烷基苯磺酸盐长久以来在表面活性剂领域的重要地位，预计在未来相当长的一段时间内，其复配使用的潜力仍然较大。

烷基硫酸盐（AS）同样属于阴离子表面活性剂家族，它以其出色的分散性、乳化性以及优越的发泡能力和去污效能著称。AS还拥有良好的生物降解性能，并能很好地与其他非离子表面活性剂配合使用[8。凭借这些诸多优点，烷基硫酸盐在洗涤剂行业得到了广泛应用。它可以作为高效重垢衣物洗涤剂的成分，适用于轻垢型液体洗涤剂，特别适合洗涤羊毛、丝绸等精细织物；同时，还可用于调配餐具洗涤剂、洗发水、香波等多种个人护理和家居清洁产品。

3、结语

深度剖析并阐述了家用洗涤剂中表面活性剂的核心功能及其分类。通过探究表面活性剂在润湿、乳化、增溶以及洗涤、发泡等环节的具体效应，阐明了其在家用清洁过程中所起到的关键作用及其背后的原理机制。家用洗涤剂内的表面活性剂在清洁过程中扮演着无可比拟的角色，其科学合理的选择与使用不仅能够提升洗涤效率，也有助于环境保护，并能满足大众对于清洁卫生生活的需求。

参考文献

[1]张红梅,张永民.[芥酰胺苯甲酸][胆碱]离子液体表面活性剂的合成及性能研究[J].日用化学工业(中英文),2024,54(02):149-155.

[2]叶冬菊.家用洗涤剂中表面活性剂的应用[J].科技风,2018(14):144.

[3]李尤,张圆圆,冉朝明,等.脂肪酰基氨基酸表面活性剂亲/疏水基结构对界面性质的影响[J/OL].精细化工,1-13[2024-05-11].

[4]吕斌,刘煜晨,杨海恩,等.阴-非离子型高分子表面活性剂的制备及性能[J/OL].精细化工,1-11[2024-05-11].

[5]刘悦,李双奇,刘明辉,等.非离子表面活性剂在绿色液体洗涤剂中的应用研究[J].辽宁科技学院学报, 2023, 25(4):42-44.

[6]候悦.表面活性剂的应用与发展[J].科技展望,2016,26(05):128+130.

[7]赵昌明.烷基苯磺酸盐表面活性剂的界面性能[D].吉林大学,2019.

[8]张少雄,朱斌兰,陈耀祖,等.不同植物基绿色表面活性剂在浓缩洗涤剂和洗衣凝珠配方中应用探讨[J].中国洗涤用品工业, 2022(1):6.