嘉峪检测网 2025-06-18 13:39
导读：本文详细介绍了表面活性剂作用原理、表面活性剂分类、不同表面活性剂性质对比、表面活性剂的应用和表面活性剂的环保性能等内容。
1、表面活性剂作用原理
表面活性剂也称为界面活性剂，能够使显著降低两种液体之间、液体与气体间、液体与固体间的表面张力。表面活性剂是一种既亲水又亲油的两亲分子。
亲水基团是可以的解离的离子，也可以是不解离的亲水基团，例如磺酸或羧酸及其盐、硫酸酯及其可溶性盐、氨基或胺基及其盐、羧基、酰胺基、磷酸酯基、羧酸酯基等。
亲油基团一般是长度在8个在碳原子以上的烃链，或者是含有杂环或芳香族基团的碳链。
低浓度的表面活性剂加入水中，表面活性剂主要集中在气/液界面，形成亲水基团朝向水中，亲油基团朝向空气的定向排列单分子膜。此刻，溶液表层的表面活性剂浓度远远高于其在溶液中的浓度，表面活性剂在溶液表层聚集，形成分子吸附或正吸附状态。正吸附改变了溶液表面的性质，使表面张力降低，进而产生了较好的润湿、乳化效果。依据此原理，表面活性剂广泛应用于制药领域。
图1 表面活性剂原理示意图
2、表面活性剂分类
表面活性剂有多种分类方法：①根据其来源可分为天然表面活性剂和合成表面活性剂；②根据其溶解性可以分为水溶性表面活性剂和油溶性表面活性剂；③根据分子组成特点和极性基团解离性质，可以分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂；根据离子型表面活性剂带电荷情况，可进一步分为两性离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂。
本文以分子组成特点和极性基团解离性质对表面活性剂进行区分：阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、非离子表面活性剂。
图2表面活性剂分类
3、不同表面活性剂性质对比
（1）阴离子表面活性剂
阴离子表面活性剂起表面活性的部分是阴离子部分，带有负电荷，例如硫酸化物、高级脂肪酸盐、磺化物等。阴离子表面活性剂具有一定的刺激性，多用于外用制剂，很少用于口服。
（2）阳离子表面活性剂
阳离子表面活性剂起表面活性的部分是阳离子部分，带有正电荷，也称阳性皂。其分子主要部分是一个五价氮原子，故又称为季铵化合物。该类型表面活性剂具有水溶性好，在酸碱溶液中均有较好的稳定性，具有很好的表面活性及杀/抑菌作用，但与阴离子表面活性剂结合会失去活性并产生沉淀。阳离子表面活性剂毒性较大，主要用于皮肤、粘膜、手术用具或器材的消毒。常用品种有苯扎溴铵、苯扎氯铵。
（3）两性离子表面活性剂
两性离子表面活性剂是指分子中同时具有正电荷和负电荷的基团，随着pH的变化表现出不同的性质。例如，pH在等电点范围内表面活性剂呈中性；在等电点以下呈阳离子型表面活性性质，具有较强的杀菌作用；在等电点以上呈阴离子型表面活性剂的性质，具有较好的起泡，去污功能。两性离子表面活性剂主要包括卵磷脂类（天然形成）、氨基酸型和甜菜碱型（化学合成）。两性离子表面活性剂可用与口服和注射，例如卵磷脂无论是口服还是注射均由良好的安全性。
（4）非离子表面活性剂
非离子表面活性剂是指在水中不解离的一类表面活性剂，其分子的亲水基团是多元醇，例如甘油、聚乙二醇、山梨醇等；其亲油基团是长链脂肪酸或长链脂肪醇以及烷基或芳基，通常以醚键或酯键与亲水基团结合。两性离子表面活性剂具有不解离、毒性低、不受pH影响的特点，能与大多数药物配伍，在药物制剂中广泛应用，常用于增溶剂、乳化剂、混悬剂、分散剂等。常用类型为聚山梨酯（吐温）、脂肪酸山梨坦类（司盘）、聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物（泊洛沙母）、蔗糖脂肪酸等，可用于口服或注射剂。
表1表面活性剂结构与电荷特性对比
类型 |
阴离子表面活性剂 | 阳离子表面活性剂 | 两性离子表面活性剂 | 非离子表面活性剂 |
|---|---|---|---|---|
| 亲水基团电荷 | 带负电荷（羧酸根、硫酸根、磷酸根） | 带正电荷（季铵盐阳离子） | 同时含正负电荷基团（随 pH 变化） | 不带电荷（羟基、聚氧乙烯链等） |
| 典型结构 | R-COO⁻Na⁺、R-SO₄⁻Na⁺ | [R-NR₃]⁺X⁻（X 为卤素离子） | R-NH₃⁺COOH、R-N⁺(CH₃)₂COO⁻ | R-OH、R-(OCH₂CH₂)ₙ-OH |
| 常见类型 | 肥皂、十二烷基硫酸钠（SDS） | 苯扎氯铵、苯扎溴铵 | 卵磷脂、氨基酸型、甜菜碱型 |
吐温（聚山梨酯）、司盘、泊洛沙姆 |
表2表面活性剂性质对比
| 性质 | 阴离子表面活性剂 | 阳离子表面活性剂 | 两性离子表面活性剂 | 非离子表面活性剂 |
|---|---|---|---|---|
| 溶解性 | 易溶于水，遇钙镁离子易沉淀 | 水溶性好，耐电解质能力强 | 水溶性好，pH 影响溶解度 | 水溶性取决于亲水基团（如聚氧乙烯链长度） |
| 表面活性 | 降低表面张力能力强，CMC 较低 | 表面活性强，CMC 高于阴离子型 | 表面活性随 pH 变化，等电点时最低 | 表面活性温和，CMC 较低 |
| 化学稳定性 | 碱性条件稳定，酸性易水解 | 酸碱条件均稳定，热稳定性高 | 等电点时可能沉淀，耐盐性较好 | 耐酸、碱、盐，化学稳定性极高 |
| 与其他物质作用 | 与阴离子物质反应沉淀 | 与阴离子物质反应沉淀 | 可与阴/阳离子、非离子表面活性剂混用 | 与各类表面活性剂相容性均好 |
4、表面活性剂的应用
表面活性剂具有广泛用途，在制药行业中主要用于难溶性药物的增溶、混悬液的润湿和助悬、油的乳化等，不仅可以增加药物的稳定性，还可以促进药物在体内的吸收，是各类剂型中常见的附加剂。
（1）增溶作用
在药物制剂中。表面活性剂具有增容作用。例如，一些难溶性维生素、挥发油、甾体激素等难溶性药物在水中溶解度很小，无法达到治疗浓度。可考虑在制剂中加入表面活性剂促进药物增溶。
（2）润湿作用
表面活性剂作为润湿剂时，最适HLB通常在7~9范围内，并且润湿性能受环境温度影响，在一定温度条件下才能起作用。
图3 表面活性剂HLB值及其作用
（3）乳化作用
乳化剂可分为水包油型乳化剂（O/W）和油包水型乳化剂（W/O，一般）HLB值（亲水亲油平衡值）在3-8的表面活性剂适用于W/O型乳化剂；HLB值在8-16的表面活性剂适用于O/W型乳化剂。阳离子表面活性剂毒性和刺激性较大，一般不作为内服乳的乳化剂；阴离子表面活性剂一般作为一般亦不用于口服，常用于外用制剂的乳化剂；两性离子表面活性剂具有良好的安全性，一般可用遇内服制剂的乳化剂，例如琼脂、阿拉伯胶等；非离子表面活性剂具有毒性低，相容性好，稳定性好的特点，不易发生配伍变化，亦可用于内服制剂。表面活性剂在相关领域的应用见表3。
表3表面活性剂在相关领域应用
| 领域 | 阴离子表面活性剂 | 阳离子表面活性剂 | 两性离子表面活性剂 | 非离子表面活性剂 |
|---|---|---|---|---|
| 洗涤剂/清洁 | 洗洁精、洗衣液（主成分） | 较少直接使用（易吸附纤维影响清洁） | 温和洗面奶、婴儿洗护品 | 低泡沫清洁剂、乳液乳化剂 |
| 个人护理 | 洗发水去污剂（如SDS） | 护发素（抗静电、柔顺） | 护发素、沐浴露（低刺激） | 面霜、乳液（乳化稳定） |
| 医药/消毒 | 软膏基质乳化剂 | 消毒剂（苯扎溴铵）、杀菌剂 | 脂质体载体（卵磷脂） | 增溶剂（如吐温助溶难溶性药物） |
| 食品工业 | 食品乳化剂（硬脂酸乳酸钠） | 一般禁用（毒性较高） | 食品保鲜剂、蛋白类乳化剂 | 乳化剂（如蔗糖脂肪酸酯）、消泡剂 |
| 工业应用 | 纺织润湿剂、农药乳化剂 | 水处理絮凝剂、沥青乳化剂 | 矿物浮选剂、皮革柔软剂 | 石油破乳剂、涂料分散剂 |
| 特殊场景 | 油田驱油剂 | 抗静电剂、杀菌防腐剂 | 化妆品增稠剂、血液抗凝剂 | 膜分离助剂、纳米材料制备 |
5、表面活性剂的环保性能
表面活性剂毒性及降解性能存在差异，在选用表面活性剂·时环保性能也是重要的参考指标。表面活性剂毒性、环保等信息见表4。
表4 表面活性剂环保性能
| 维度 | 阴离子表面活性剂 | 阳离子表面活性剂 | 两性离子表面活性剂 | 非离子表面活性剂 |
|---|---|---|---|---|
| 毒性 | 低毒，高浓度刺激皮肤 | 毒性较高（尤其对水生生物） | 低毒，刺激性极低 | 低毒，生物相容性好 |
| 环境降解性 | LAS，支链型难降解 | 降解速度慢，易残留 | 易生物降解，环境友好性高 | 部分类型（如APEO）难降解，需注意 |
| 生态影响 | 高浓度对水生生物有一定毒性 | 长期残留可能破坏生态平衡 | 影响较小 | 聚氧乙烯型降解产物可能危害生态 |
参考文献
[1]表面活性剂的润湿性能.
[2]药学专业知识，中国医药出版社(2022年版）.
[3]对表面张力的理解&表面活性剂和HLB值,https://zhuanlan.zhihu.com/p/711580399
来源：Internet
