表面活性劑的應用與發展趨勢

研究制作

表面活性劑是指一類在很低濃度時就能顯著降低水的表面張力的化合物，它達到一定濃度后可締合形成膠團，從而具有潤濕或抗粘、乳化或破乳、起泡或消泡以及增溶、分散、洗滌、防腐、抗靜電等一系列物理化學作用及相應的實際應用，成為一類靈活多樣、用途廣泛的精細化工產品。表面活性劑依其親水基的結構分為陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑及非離子表面活性劑。
1表面活性劑的應用
　　表面活性劑主要應用于洗滌、紡織等行業，其他應用幾乎可以覆蓋所有的精細化工領域。在造紙工業中可以用作蒸煮劑、廢紙脫墨劑、施膠劑、樹脂障礙控制劑、消泡劑、柔軟劑、抗靜電劑、阻垢劑、軟化劑、除油劑、殺菌滅藻劑、緩蝕劑等。表面活性劑在醫藥行業也有廣泛應用，在藥劑中，一些揮發油脂溶性纖維素、甾體激素等許多難溶性藥物利用表面活性劑的增溶作用可形成透明溶液及增加濃度；在醫藥行業中可作為殺菌劑和消毒劑使用，其殺菌和消毒作用歸結于它們與細菌生物膜蛋白質的強烈相互作用使之變性或失去功能，這些消毒劑在水中都有比較大的溶解度，根據使用濃度，可用于手術前皮膚消毒、傷口或粘膜消毒、器械消毒和環境消毒；藥劑制備過程中，它是不可缺少的乳化劑、潤濕劑、助懸劑、起泡劑和消泡劑等。在農藥行業，可濕性粉劑、乳油及濃乳劑都需要有一定量的表面活性劑，如可濕性粉劑中原藥多為有機化合物，具有憎水性，只有在表面活性劑存在的條件下，降低水的表面張力，藥粒才有可能被水所潤濕，形成水懸液；而且在粒劑及供噴粉用的粉劑中，有的也含有一定量的表面活性劑，其目的是為了提高藥劑在受藥表面的附著性和沉積量，提高有效成分在有水分條件下的釋放速度和擴展面積，提高防病、治病效果。總之，表面活性劑作為精細化工領域的支柱產業，在國民經濟中具有重要的作用。1999年我國表面活性劑的消耗情況見表1

研究制作

表1 1999年我國表面活性劑的消耗情況
　　應用領域 消耗比例／%
　　洗滌劑及清洗劑 42.4
　　紡織與纖維 16.7
　　采礦、選礦及油田開采 5.2
　　化妝品與醫藥工業 8.3
　　油漆及塑料工業 4.5
　　食品及飲料工業 4.5
　　金屬加工業 2.9
　　植物保護與蟲害防治 3.3
　　造紙工業 2.2
　　皮革與皮毛工業 1.1
　　其他 9.0
　　由于產品檔次不高，與發達國家相比，我國表面活性劑在醫藥、農藥、造紙等行業的消耗比例偏低，而且主要通過進口來滿足需

研究制作

2國外技術發展現狀及趨勢
　　表面活性劑行業作為國民經濟的重要組成部分，其發展水平已被視為各國高新化工技術產業的重要標志，并成為當今世界化學工業激烈競爭的焦點。目前，發達國家在該領域的研究已具備了完整的體系，能夠實現產品研究開發多樣化、系列化，開發力度非常大，并且開發理念已突破傳統意義上的表面活性劑。
　　以表面活性劑在農藥中應用為例，國外通過表面活性劑對除草劑活性作用的研究表明，表面活性劑并非只單純地降低藥液的表面張力，以提高藥量而達到增效的目的，若針對各種藥劑特性，采用適當種類和濃度的表面活性劑還可以促進藥劑對植物的滲透作用，且對藥劑具有增溶作用，可見有選擇性地開發和應用表面活性劑，可望達到對藥劑增效、節約用藥、減少對環境污染和降低防治成本的目的。
　　表面活性劑在醫藥中也有廣泛的用途，它對藥物的吸收有著明顯的影響，研究發現表面活性劑的存在可能增加藥物的吸收也可能降低藥物的吸收，還應考慮到表面活性劑與蛋白質的相互作用、毒性、刺激性等。
　　國外一些著名的表面活性劑公司在2l世紀初的發展趨勢見表2。從表2中可以看出，國外主要研究方向為安全、溫和和易生物降解的產品。如糖苷類表面活性劑，由于原料來自天然、性能優良、低毒低刺激、易生物降解而得到迅速發展。據報道，1994-1999年在美國家用洗滌劑、器皿用洗滌劑中的糖苷類表面活性劑平均每年增長15%，1993-1998年西歐以砂糖為基質的表面活性劑平均每年增長20%。而我國這方面的研究工作才剛剛起步，產業化幾乎是空白

研究制作

表2 21世紀初國外主要表面活性劑公司開發方向
　　公司 開發方向
　　DOW 雙磺酸鹽結構的DOWFAX表面活性劑，溫和、低毒、易生物降解
　　CRODA 牛磺酸／肌氨酸鹽，植物基的醚胺季銨鹽，與陰離子型配伍性好
　　COGNIS 烷基多糖苷
　　UNIQEMA MONASIL，可用于提高產品的硅氧烷活性
　　CLARIANT 椰油基羥乙基磺酸鈉，革新工藝，降低成本
　　NORMAN PEG-2椰油酰胺，減少副反應
　　AJINOMOTO 基于氨基酸的表面活性劑
　　STEPAN 開發溫和、多功能產品，如ML系列多功能陽離子產品
　　CLEVRON 開發C12-24的AO產品，使產品易干燥和處理
　　LONZA 殺菌皂領域的開發研究

研究制作

3我國表面活性劑領域的現狀
　　在表面活性劑領域，我國的研究開發能力和產業化基礎都還比較薄弱，與國外水平差距很大，尤其在高新技術領域差距更大，這主要表現為產品品種單一落后，生產規模小，產品配套能力差，缺少系列化產品的研究開發能力。由于產品的質量和性能不能滿足許多高新技術產品的要求，缺少能夠帶動相關行業發展的表面活性劑及助劑的研究開發和生產能力，客觀上阻礙了我國精細化工行業的健康發展。雖然我國對表面活性劑及助劑行業投入了大量的建設改造資金，但原來產品結構性缺陷仍未得到有效的改善，具體表現為產品品種少、檔次低。例如非離子表面活性劑目前占主導地位的仍然是脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯酯、聚氧乙烯聚氧丙烯二醇醚等，其中許多都是國外20世紀的主導產品，有些品種早已淘汰，如壬基酚聚氧乙烯醚系列產品由于不易生物降解，會造成環境污染，在民用洗滌產品中已不再使用。我國表面活性劑行業的現狀從表3中可以略見一斑。目前我國液體洗滌劑和洗衣粉等行業所用的醇醚基本為引進裝置生產，產品結構和技術都較落后，這一方面是由于宏觀調控造成投產時間集中，使企業開工不足，造成不堪還貸重負的局面，另一方面科研開發及成果工程化能力薄弱也是一個主要因素。

研究制作

表3 國內引進的乙氧基化反應工程裝置
　　廠家 生產能力/ 工藝 投產 生產狀況
　　萬t/a 技術 日期
　　北京合成化學廠 0.6 Press2 1988年 停產
　　沈陽石油化工廠 1.0 Press1 1988年 停產
　　北京羅地亞公司 3.6 Buss 1998年 正常生產
　　吉林聯合石化公司 6.0 Press3 1994年 60%負荷
　　撫順醇醚化學廠 3.2 Press2 1994年 停產
　　金陵石化化工二廠 1.7 Press3 1996年 65%負荷
　　南京康迪雅化學有限公司 1.5 Press2 1994年 80%負荷
　　安徽貝斯特輕工化學 3.3 Press2 1998年 停產
　　有限公司
　　上海漢高油脂化學品 3.0 Press2 1994年 70%負荷
　　有限公司
　　上海化工助劑廠 1.5 Press3 1994年 停產