界面活性劑
界面活性劑(Surfactant)是一種具有兩端特性的分子,一端喜歡水,另一端則喜歡油脂。在清洗的過程中,產生泡沫之後,親油端會把油污吸起抓住,之後再藉由沖水的動作讓親水端跟著水流一起把髒污帶走。[1]
目录
概述
具疏水性和親水性
界面活性劑是添加在清潔劑中,界面活性劑一般為具有親水與疏水基團的有機兩性分子,通常是兩親的有機化合物,含有疏水基團(「尾」)和親水基團(「頭」)。因此,它們在有機溶劑和水中均可溶。主要作用為幫助清潔並產生泡沫,親水又親油的分子,能使目標溶液表面張力顯著下降的物質,可降低兩種液體或液體-固體間的表面張力。最典型的例子是肥皂,具分解、滲入的效果,應用廣泛。使用範圍之廣,包括:地板清潔劑、廁浴清潔劑、洗髮精、沐浴乳、洗碗精、洗衣精,甚至化妝品……等等,日常生活中無處不在,可說是與生活息息相關。
接觸管道
界面活性劑不只是皮膚接觸,同時會經由各種管道,例如口腔、呼吸進入到體內,是一種隱藏的危機。所以,選用健康又環保的產品很重要。
定義
名詞由來
(界面+活性+劑)組成
界面活性劑它是合成詞,由surface active agents(表面+活性+劑)組成surfactants這個名詞。日常生活中的清潔劑成分也絕對少不了界面活性劑!髒汙只用水是洗不掉的,因此需要界面活性劑的特性來幫忙除去污垢。界面活性劑有很多類型,依其不同性質,適用於不同的目的。
石化界面活性劑
常見的有SLS (十二烷基硫酸鈉) 和SLES(十二烷基聚氧乙醚硫酸鈉)。SLS 主要透過石油、椰子油或棕櫚油提煉而得,再經化學處理後,SLS 則可形成 SLES。由於成本低,清潔力強,所以是市面清潔劑使用熱門人選。但是它無法被分解,排放後會造成環境污染,也會危害生物。透過食物鏈的累積與傳播,進而導致生態失衡。也因為清潔力強,長期使用的話,容易對肌膚造成刺激,也會殘留在體內,對人類的生理機能造成影響。
植物天然界面活性劑
天然界面活性劑APG(烷基糖苷),萃取自椰子樹、棕櫚樹、玉米、馬鈴薯、小麥。
性質天然溫和,容易被生物分解,也無毒,對人體較為安全,生產時所產生的溫室氣體也較少,為目前國際公認最環保的綠色界面活性劑。和石化界面活性劑相較下,較不易刺激肌膚,不殘留在體內,也就不會造成身體的負擔。是安全安心,對人體和對環保的首選。
去污特性
界面活性劑分子中同時具有親水基團和親油基團,這種特性也叫做「雙親」(amphiphilic)。由於表面活性劑的這種特性,在適當濃度時,它們在水中能形成膠束(micelle):親水的頭部被水吸引朝外,親油的尾部被水排斥從而朝里。在洗衣服的過程中,油漬就是被親油基團拉到膠束的內部,而整個膠束又被水帶走。如果是在油性環境中,它們又可以形成反膠束(inverse micelle),即頭在內尾在外。這些膠束在化妝品中有著舉足輕重的作用。
界面活性劑的作用是從棉墊和繃帶的基質中排出空氣,從而可以吸收藥物溶液以應用於身體的各個部位。它們還通過在清洗傷口時使用清潔劑以及通過在皮膚和粘膜表面使用藥用洗劑和噴霧劑來取代污垢和碎屑。
生物降解
如常用的洗滌劑能夠提高水在土壤中的滲透能力,但是效果僅僅持續數日(許多標準洗衣粉含有一定量的化學品,比如鈉和溴,由於它們會破壞植物,不適於土壤)。商業土壤潤濕劑會持續起效果一段時間,最終還是會被微生物降解。然而,有一些會對水生物的生物循環產生影響,因此必須小心防止這些產品流入地表徑流,過量產品不應該洗消。
囊泡和膠束
表面活性劑通常分為四大類:陰離子,陽離子,非離子和兩性離子(雙電子)。 界面活性劑按照種類,可以分為:陽離子表面活性劑非離子表面活性劑,它在溶液中的濃度超過某一臨界值後,會自發締合形成膠束(micelle)。膠束開始明顯形成時的「濃度」,稱為臨界膠束濃度(CMC),是表面活性劑的重要參數。界面活性劑通過在氣液兩相界面吸附降低水的表面張力,或通過吸附在液體界面間來降低油水界面張力。許多表面活性劑也能在本體溶液中,聚集成為聚集體。
囊泡和膠束都是此類聚集體。表面活性劑開始形成膠束的濃度叫做臨界膠束濃度或CMC。當膠束在水中形成,膠束的尾形成能夠包裹油滴的核,而它們的(離子/極性)頭能夠形成一個外殼,保持與水接觸。表面活性劑在油中聚集,聚集體指的是反膠束。在反膠束中,頭在核,尾保持與油的充分接觸。
界面活性劑系統的熱動力學很重要,不論是理論上還是實踐上。因為表面活性劑系統代表的是介於有序和無序物質狀態之間的系統。表面活性劑溶液可能含有有序相(膠束)和無序相(自由表面活性劑分子和/或離子)。
應用廣泛
於1950年由安德拉的產品首先使用,在許多實際應用和產品中作為清潔劑、潤濕劑、分散劑、乳化劑、發泡劑和消泡劑發揮著重要作用,包括洗滌劑、衣物柔軟精、機油、乳液、肥皂、油漆、粘合劑、油墨、防霧劑、滑雪蠟、滑雪板蠟、再生紙脫墨、浮選、洗滌和酶促工藝以及瀉藥.還有農用化學製劑,例如某些除草劑、殺蟲劑、消毒劑。個人護理產品,如化妝品、洗髮水、沐浴露、護髮素和牙膏。界面活性劑用於消防和管道(液體減阻劑)。鹼性表面活性劑聚合物用於使油井中的油流動。
肥皂
日常生活中常見的肥皂就是典型的界面活性劑。肥皂可以用來洗淨衣服、皮膚表面的油漬,而單用水卻不容易洗掉,因為油是不溶於水的。肥皂能夠洗淨油漬歸於表面活性劑的「兩面派」特性。肥皂的成分是脂肪酸金屬鹽,它一頭易溶於水,稱之為「親水基團」;另一頭則難溶於水而易溶於油,稱為「親油基團」。因為這樣特殊的結構,肥皂能夠一頭扎進水中,另一頭扎進油中。這樣,水拉著肥皂分子,肥皂分子再拉著油,就把油漬從衣服上拉下來了。
化妝品
常見的化妝品一般都是膏狀或乳霜狀的,其中既含有油也含有水,而且分散得非常均勻。水油不相容,那如何能使它們在護膚品中和平共處呢?表面活性劑在這時就發揮了重要的作用——乳化作用(Emulsification)。在水性環境中,表面活性劑形成膠束,把油的小顆粒包裹在膠束的中心,相當於在油顆粒外面套上了一件親水的外衣,使它們能夠自在又均勻地分散在水中,形成穩定的乳液(emulsion)。而當乳液被塗到皮膚上時,這些膠束就會破裂,從而釋放出油顆粒(通常即是化妝品的有效成分)被皮膚吸收。