打开文本图片集

摘要：在非离子表面活性剂上接入亲水性的基团，避免非离子表面活性剂的亲水性较低，从而导致在水包油体系中乳化性差的缺陷。本文对制备非离子表面活性剂亲水性修饰工艺进行了研究，结果表明：反应体系的温度为60℃，pH值为12，反应时间为14小时，经过亲水性修饰的非离子表面活性剂稳定性最高，经过在此条件下进行验证试验制备的该产品的乳化性达到73%，乳化稳定性达到70%，比未经过修饰的非离子表面活性剂的乳化性能显著提高。该工艺是一种有效提高疏水性非离子表面活性剂乳化性能的新技术，具有重要的推广应用意义。

关键词：亲水性修饰;乳化性能;非离子表面活性剂

自从本世纪30年代第一个合成表面活性剂开发以来，世界表面活性剂总产量1984年就达到1400万t，其中合成表面活性剂约580万t。本研究通过在淀粉非离子表面活性剂上面接入亲水性基团一羟丙基，通过优化反应条件确定对其进行亲水性修饰的最优条件，达到提高该产品稳定性的目的。

作为精细化工产物，表面活性剂具有增溶、乳化、润湿等多种化学作用，在日常生活和工业生产中应用广泛，能够用于制作洗涤剂、化妆品等各种物质，给人们的生产生活带来便利。为做好科学应用表面活性剂，应加强物质化学结构分析，根据结构特点掌握物质活性，明确表面活性剂的应用方向。

表面活性剂的化学结构

一、表面活性剂的化学结构

表面活性剂用于降低目标溶液表面张力，拥有固定亲水亲油基团，能够在溶液表面定向排列。根据性质和应用场合差异，可以将表面活性剂划分为多种类型，如离子型和非离子型，也可以根据疏水基划分为分直链、芳香链等，按照亲水基划分为内脂、羧酸盐等。从总体上来看，表面活性剂为双分子结构，一端属于亲水极性基团，如-OH、-NH2等，另一端为亲油非极性基团，如R-、Ar-等，促使其拥有两亲性。分子表面存在与H-O键相似结构，物质将溶于水，反之化学键差异较大通常不溶于水。但表面活性剂却能依靠自身两亲性改变溶液界面状态，促使不相溶的物质可以相互溶解。此外，表面活性剂通过和不同物质结合，也可以实现原本相融物质的相互分离。

二、材料与方法

（1）实验材料

非离子表面活性剂（食品级），环氧丙烷，硬脂酸，氢氧化钠，盐酸，氯化钠均为化学试剂。

（2）实验方法

将非离子表面活性剂加入到反应器中，开动搅拌器搅拌，保持转速200mm左右，调整温度和pH，加入环氧丙烷，并充入氮气，在此条件下反应一定时间，反应结束后中和至pH为6左右，用10%的盐酸调节pH值2.050℃酸化一定时间，再将其分散于60C热水中，调节pH，充分混合均匀，60℃干燥一定时间，调整水分含量，在130℃～160℃加热一定时间进行反应，后将pH调节至中性，即得成品。

将离心管放置24h以3000r/min离心约15min，记录乳化层高度和液体总高度。

乳化能力EA（EmuulsionApacity）=离心管乳化层高度/离心管液体总高度×100%。

乳化稳定性ES（EmuulsionStability）=离心管中仍保持乳化层的高度/离心管液体总高度×100%。

三、结果与讨论

（1）随着反应pH的升高，乳化性和乳化稳定性逐渐提高，当反应pH达到12左右时，两者均达到最高值，而后随着pH的升高，乳化性迅速下降，而对乳化稳定性的影响较小，因为当pH达到12时亲水基团的加入没有降低乳化性，反应效率达到最高，说明允许接入的亲水基团比例达到最大;再随着pH的升高，亲水性也提高了，而亲水基团的接入使稳定性提高，乳液的破乳时间延长，乳化稳定性增加。

（2）随着反应温度的升高，乳化性也逐渐提高，当反应温度达到40℃时乳化性达到最高，说明在40C发生反应时，允许接入的亲水性基团的比例最大，此时接入的羟丙基基团的亲水性能并未降低亲油性，并且提高与水的结合程度，提高了乳化性和稳定性，当温度升高以后，亲水性基团接入比例明显增高，导致亲油性有所降低，而对乳化稳定性的影响较小。

（3）随着反应时间的延长，乳化性和乳化稳定性逐渐提高，但反应时间达到14h时，反应达到平衡，亲水基团的接入数量达到了一定比例，此时乳化颗粒的亲水性与亲油性达到平衡，乳化性最高，乳化稳定性也最高。

（4）亲水性修饰对乳化性的影响

采用相同的条件对修饰后表面活性剂和普通表面活性剂分别进行疏水性酯化反应，得到了具有最高乳化能力的两组产品，乳化性能比较如表1。从表一中可以看出，经过亲水性修饰后乳化性能大大提高。这主要是因为亲水性基团的接入水包油乳滴能更好的分散于体系中，并保持较高的稳定性。

四、应用

非离子表面活性剂在溶液中呈不解离状态，决定其比离子型表面活性剂有更好的稳定性和相溶性，且毒性和溶血作用小。不易受电解质和溶液的影响，能与大多数药物配伍等。目前在药剂中已作增溶剂、乳化剂、助悬剂、抗氧剂、渗透剂、清洁去污剂、消毒防腐剂等使用。在液体制剂中常用非离子型表面活性剂起增溶作用，如不溶于水的蛇木碱，可以加聚环氧乙烷失水山梨醇单油酸酯，可以解决不溶的问题。

非离子表面活性剂在乳剂、膏剂和栓剂中主要起乳化作用。注射用乳化剂的要求纯度高、毒性低、无溶血作用及副作用，且化学稳定性良好，贮存期间不应分解，能耐受高温消毒不起浊等。非离子型表面活性剂失水山梨醇聚环氧乙烷型（Tween）及聚环乙烷和聚环氧丙烷嵌段共聚物（pluronic），可作静脉注射用乳剂的乳化剂。在膜剂中非离子表面活性剂常做成膜材料，常用的有羧甲基纤维素，Tween80，聚乙二醇类（PEG）等，除此之外，在膜材料中加入非离子表面活性剂如PEG，PVP等可以明显增加药物的穿透性。

五、结论

表面活性剂具有改变气-液、液-液及液-固界面性质的能力，使其具有起泡、消泡、乳化、分散、润湿、增溶等多方面的性能，因此表面活性剂存在于人类活动的各个领域，在充分把握活性剂结构特点的基础上，通过分析实践生产需求，可以制定科学的应用策略，以便取得理想生产成效。但结合工业产业发展趋势，应加强表面活性剂应用过程的污染防治，从而创造更多社会效益。通过考察各因素对乳化性和乳化稳定性的影响可以看出，当醚化温度为40℃，醚化pH为12，醚化反应时间为14h，环氧丙烷的添加量为8.5%时，经过亲水性修饰的非离子表面活性剂的凝沉稳定性最高，经过在此条件下验证试验制备的该产品的乳化性达到73%乳化稳定性达到70%，比未经过修饰的非离子表面活性剂的乳化性能大大提高。

参考文献：

[1]陈青明.表面活性剂的化学结构和应用研究[J].浙江：综合论述，2019.

[2]杨锦宗.表面活性剂的复配及其工业应用[J].辽宁：日用化学工业，2021，（2）.

[3]邱立忠.基于疏水改性淀粉的亲水性修饰及其乳化性研究[J].山东.中国食品添加剂，2020（03）：77-80.

[4]严群芳.非离子表面活性剂的性质及应用[J].贵州化工，2019（05）：4-7+22.

作者简介：曹晨曦（2003.3—），女，汉族，安徽省淮北市，本科，学生，非离子表面活性剂的亲水性修饰。