洗滌用表面活性劑的類型（四）

5  高分子表面活性劑
    相對分子質(zhì)量在數(shù)百的表面活性劑為一般的低分子表面活性劑，而相對分子質(zhì)量在數(shù)千以上并具有表面活性的物質(zhì)稱為高分子表面活性劑。高分子表面活性劑根據(jù)來源可分為天然的、半合成的和合成的三類。
5.1  天然高分子表面活性劑
    動物和植物的組織中含有各種天然高分子表面活性物質(zhì)，以維持其生命現(xiàn)象，維持新陳代謝，保持各組織中的大量水分等。
    (1)藻酸、藻酸鈉藻酸是海帶、海草、黑海帶等褐藻類的細胞膜的構(gòu)成成分。將上述藻類用硫酸鈉水溶液提取，然后用鹽酸或稀硫酸精制而成。
    藻酸是D-甘露糖醛酸和L-葡糖醛酸的脫水縮合物，相對分子質(zhì)量為5萬～20萬。藻酸是高黏性的膠體物質(zhì)，親水性強，易溶于冷水或熱水而成為黏稠溶液。由于它具有良好的保護膠體性能，它對油脂表現(xiàn)出很好的乳化穩(wěn)定作用。藻酸可作為冰激凌的乳化穩(wěn)定劑，以及用于食品加工、纖維加工、造紙和制藥等中。
    藻酸鈉是由藻酸凝膠與碳酸鈉起中和反應(yīng)獲得的鈉鹽。藻酸鈉為淺黃色或乳白色粉末，具有強親水性，在冷水和溫水中都能溶解，形成非常黏稠的均勻溶液。具有很強的保護膠體作用，對油脂具強乳化作用。溶液具有極佳柔軟性，黏著力小。
    藻酸鈉在食品工業(yè)中用作凝固、增稠、乳化、懸浮、穩(wěn)定和防止食品干燥的添加劑；在化妝品工業(yè)用作牙膏基料、洗發(fā)劑和整發(fā)劑；在印染工業(yè)中用作媒染劑、整理漿料和印花漿料；在紡織工業(yè)中用作經(jīng)紗漿料、防水加工和制造花邊用水溶纖維；在造紙工業(yè)中用于施膠；在礦業(yè)中用作選礦用浮選劑，鉆探泥漿調(diào)整劑；在橡膠工業(yè)中用作膠乳濃縮劑；在涂料工業(yè)中用作水性涂料和耐水性涂料。
    (2)果膠  果膠為一類多糖的總稱，存在于植物細胞壁和細胞內(nèi)層，為內(nèi)部細胞的支撐物質(zhì)。果膠的制法：以柚子、柑橘類等果實的果皮為原料，加鹽酸萃取，壓榨過濾，真空濃縮，用乙醇沉淀，再經(jīng)洗滌、脫水、干燥、粉碎而制得。果膠為白色至淡黃褐色粉末，微有特異臭味。溶于20倍的水成黏稠狀液體。按其結(jié)構(gòu)中甲氧基含量的多少，分為高甲氧基果膠和低甲氧基果膠兩種。果膠的相對分子質(zhì)量大約為50000～180000。
    果膠廣泛用于食品工業(yè)，主要用作膠凝劑、增稠劑、乳化劑和穩(wěn)定劑。此外，也廣泛用于醫(yī)藥、紡織、造紙等工業(yè)和微生物學(xué)領(lǐng)域中。
5.2  半合成高分子表面活性劑
    纖維素是由D-吡喃型葡萄糖基彼此以l-4苷鍵連接而成的一種高分子。纖維素是構(gòu)成植物細胞膜的主要成分，是代表性的多糖類。每個纖維素分子除2個端基外、每一葡萄糖基都有3個羥基是親水基，其余部分為疏水基，所以纖維素具有表面活性劑的結(jié)構(gòu)。將纖維素分子的羥基部分酯化，并適當調(diào)節(jié)親水性和疏水性的平衡，控制分子間的氫鍵，可將其制成水溶性纖維素衍生物，如羧甲基纖維素、甲基纖維素、乙基纖維素、羥乙基纖維素等。
    羧甲基纖維素(簡稱CMC)是在纖維素的羥基上以胺甲基進行醚化的產(chǎn)物。純的羧甲基纖維素使用較少，實際使用的是其鈉鹽。羧甲基纖維素的制法是將纖維素與氫氧化鈉反應(yīng)生成堿纖維素，然后用一氯乙酸進行胺甲基化而制得。由于羧甲基纖維素是在纖維素上引入了親水基，所以提高了在水中的溶解度，雖然幾乎無降低表面張力的能力，但卻有良好的保護膠體、分散和增稠等性能。
    羧甲基纖維素主要用于配制肥皂和合成洗滌劑；在石油工業(yè)中用作鉆井泥漿的懸浮穩(wěn)定劑；在造紙工業(yè)中做添加劑能提高紙的縱向強度和平滑度；在食品工業(yè)中用作增稠劑、乳化穩(wěn)定劑；在紡織工業(yè)中用作上漿劑，印染的增稠劑；在醫(yī)藥工業(yè)中可做針劑的乳化穩(wěn)定劑；在化妝品工業(yè)中用作增稠劑；在洗滌劑工業(yè)中用作增稠劑和抗污垢再沉積劑等。羧甲基纖維素無毒性，對皮膚無刺激性。甲基纖維素(簡稱MC)是將纖維素分子的葡萄糖基中3個羥基全部或部分甲基化所得到的產(chǎn)物。如果全部甲基化，則取代度為3，甲氧基的含量為45．6％。一般產(chǎn)品含甲氧囊為26％～33％，其取代度為l．7---2．2。取代度為1．3～2．6的制品可溶于水。
    甲基纖維素的制法是纖維素與苛性鈉反應(yīng)生成堿纖維素，然后再與氯甲烷進行醚化。甲基纖維素具有較大的表面活性和保護膠體的性能，溶于冷水成為黏稠狀溶液，加熱發(fā)生脫水而凝膠化。甲基，纖維素性穩(wěn)定，耐酸、堿、熱、微生物。利用這些性質(zhì)，甲基纖維素廣泛用于建筑業(yè)作為水泥、灰漿的混合劑和乳化穩(wěn)定劑；在化妝品、醫(yī)藥和食品工業(yè)中用作成模劑和膠黏劑；在紡織、印染工業(yè)中用作上漿劑、合成樹脂分散劑以及涂料工業(yè)中用作涂料的成膜劑和增稠劑等等。
    乙基纖維素(簡稱EC)是將纖維素分子的葡萄糖基中的羥基進行乙基化而得，其溶解性與乙基化程度有關(guān)。一般制品乙基化率達47％～48％。不溶于水，耐酸、堿，溶于多數(shù)有機溶劑，能與樹脂、油蠟及增塑劑混合。乙基纖維素被膜強韌，在低溫下能保持柔軟，熱穩(wěn)定性好，與蠟相容性好。取代程度不同的各種乙基纖維素性能有較大差異。取代度為0．5～o．7時，溶于堿液；取代度為0．8～1．5時，溶予冷水；取代度為2．2～2．5時，溶于一般有機溶劑；取代度為2．6～2．8時，溶于烴類。
    乙基纖維素主要用于涂料、油墨、膠黏劑、顏料糊等中，其商品可用于醫(yī)藥、化妝品和食品等中。
5.3  合成高分子表面活性劑
    合成高分子表面活性劑可分為兩類：一類是丙烯酸共聚物、順丁烯二酸共聚物；另一類是聚4-乙烯吡啶。
    (1)丙烯酸共聚物、順丁烯二酸共聚物  這兩種表面活性劑均屬陰離子型高分子表面活性劑，它們在水中溶解時，隨pH值不同，其離解狀態(tài)也不同，溶解度和溶液的黏度也有變化。例如，pH值小時，由于羧基離解不充分，在水中溶解性變差，所以它的分子是卷曲的；pH值大時，離解性好，陰離子之間的排斥力增高，分子體積變大，黏度升高；pH值更大時，如在堿性條件下，聚合體的陰離子吸引聚集陽離子，導(dǎo)致陰離子之間的排斥力減小，分子發(fā)生卷曲收縮，黏度降低。濃度不同，起分散作用的能力也不相同。濃度低時，高分子表面活性劑的分子吸附在兩個粒子上，將兩粒子連接在一起，而導(dǎo)致凝聚作用；濃度高時，高分子表面活性劑分子包圍住粒子，可防止粒子間凝聚，起分散作用。
    對于疏水性固體粒子在水中分散時，使用陰聲子高分子表面活性劑做分散劑有效，表面活性劑分子在固體粒子上定向吸附后，分散粒子帶有電荷，形成雙電層，使分散體趨于穩(wěn)定。
    (2)聚4-乙烯基吡啶鈴鹽  聚4-乙烯基吡啶錨鹽是用C2H2Br對聚4-乙烯基吡啶季銨化制得的。十二烷基化達0.67％時，分子擴展，達l3．6％時，分子收縮，再增高十二烷基化程度，分子不再進一步收縮。這種聚合肥皂，在水溶液中由于十二烷基的凝集作用而發(fā)生收縮。
    陽離子高分子表面活性劑主要用作凝集劑，例如在污水處理中，將陽離子表面活性劑與無機凝集劑復(fù)配使用，可促進污泥的過濾。  
    此外，高分子表面活性劑也有兩性的，例如以十二烷基溴與聚乙烯亞胺的亞胺基部分作用后，再與氯乙酸反應(yīng)，即得兩性高分子表面活性劑。