表面活性剂概述:
1.概念:
表面活性剂(surfactant)是指具有固定的亲水亲油基团,在溶液的表面能定向排列,并能使表面张力显著下降的物质。
2.组成:分子结构具有两亲性
非极性烃链: 8个碳原子以上烃链
极性基团:羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐,也可是羟基、酰胺基、醚键等3.吸附性
溶液中的正吸附:增加润湿性、乳化性、起泡性
固体表面的吸附:非极性固体表面单层吸附,
极性固体表面可发生多层吸附
表面活性剂的分类
表面活性剂的分类方法很多,
根据疏水基结构进行分类,分直链、支链、芳香链、含氟长链等;
根据亲水基进行分类,分为羧酸盐、硫酸盐、季铵盐、PEO衍生物、内酯等;
有些研究者根据其分子构成的离子性分成离子型、非离子型等,还有根据其水溶性、化学结构特征、原料来源等各种分类方法。但是众多分类方法都有其局限性,很难将表面活性剂合适定位,并在概念内涵上不发生重叠。
按极性基团的解离性质分类
1、阴离子表面活性剂 :硬脂酸,十二烷基苯磺酸钠
2、阳离子表面活性剂:季铵化物
3、两性离子表面活性剂:卵磷脂,氨基酸型,甜菜碱型
4、非离子表面活性剂: 脂肪酸甘油酯,脂肪酸山梨坦(司盘),聚山梨酯(吐温)
阴离子表面活性剂
1、肥皂类
系高级脂肪酸的盐,通式: (RCOOˉ)n M。脂肪酸烃R一般为11~17个碳的长链,常见有硬脂酸、油酸、月桂酸。根据M代表的物质不同,又可分为碱金属皂、碱土金属皂和有机胺皂。它们均有良好的乳化性能和分散油的能力。但易被破坏,碱金属皂还可被钙、镁盐破坏,电解质亦可使之盐析 。
碱金属皂:O/W
碱土金属皂:W/O
有机胺皂:三乙醇胺皂
2、硫酸化物 RO-SO3-M
主要是硫酸化油和高级脂肪醇硫酸酯类。脂肪烃链R在12~18个碳之间。
硫酸化油的代表是硫酸化蓖麻油,俗称土耳其红油。
高级脂肪醇硫酸酯类有十二烷基硫酸钠(SDS、月桂醇硫酸钠)
乳化性很强,且较稳定,较耐酸和钙、镁盐。在药剂学上可与一些高分子阳离子xx产生沉淀,对粘膜有一定刺激性,用作外用软膏的乳化剂,也用于片剂等固体制剂的润湿或增溶。
3、磺酸化物 R-SO3 - M
属于这类的有脂肪族磺酸化物、烷基芳基磺酸化物和烷基萘磺酸化物。它们的水溶性和耐酸耐钙、镁盐性比硫酸化物稍差,但在酸性溶液中不易水解。
常用品种有:二辛基琥珀酸磺酸钠(阿洛索-OT),十二烷基苯磺酸钠,甘胆酸钠
阳离子表面活性剂
该类表面活性剂起作用的部分是阳离子,因此称为阳性皂。其分子结构主要部分是一个五价氮原子,所以也称为季铵化合物。其特点是水溶性大,在酸性与碱性溶液中较稳定,具有良好的表面活性作用和xx作用。
常用品种有苯扎氯铵(洁尔灭)和苯扎溴铵(新洁尔灭)等。
两性离子表面活性剂
这类表面活性剂的分子结构中同时具有正、负电荷基团,在不同pH值介质中可表现出阳离子或阴离子表面活性剂的性质。
1、卵磷脂:是制备注射用乳剂及脂质微粒制剂的主要辅料
2、氨基酸型和甜菜碱型:
氨基酸型:R-NH+2-CH2CH2COO-甜菜碱型:R-N+(CH3)2-COO—。
在碱性水溶液中呈阴离子表面活性剂的性质,具有很好的起泡、去污作用;在酸性溶液中则呈阳离子表面活性剂的性质,具有很强的xx能力。
非离子表面活性剂
1.脂肪酸甘油酯: 单硬脂酸甘油酯;
HLB为3~4,主要用作W/O型乳剂辅助乳化剂。
2.多元醇
蔗糖酯:HLB(5~13)O/W乳化剂、分散剂
脂肪酸山梨坦(Span) :W/O乳化剂
聚山梨酯(Tween) : O/W乳化剂3.聚氧乙烯型:Myrij(长链脂肪酸酯);Brij (脂肪醇酯)
4.聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物: Poloxamer
能耐受热压xx和低温冰冻,静脉乳剂的乳化剂
表面活性剂的基本性质
1.临界胶束浓度(CMC):表面活性剂分子缔合形成胶束的{zd1}浓度。当其浓度高于CMC值时,表面活性剂的排列成球状、棒状、束状、层状/板状等结构。
2.亲水亲油平衡值(HLB):表面活性剂分子中亲水和亲油基团对油或水的综合亲合力。根据经验,将表面活性剂的HLB值范围限定在0-40,非离子型的HLB值在0-20。
混合加和性:HLB=(HLBa Wa+HLBb /Wb) / (Wa+Wb)
理论计算:HLB=∑(亲水基团HLB值)+∑(亲油基团HLB)-7
表面活性剂的基本性质
3、增溶作用
1)胶束增溶:水不溶性、微溶性xx在胶束溶液中溶解度显著增加
非洛地平-----0.025%吐温-----10倍
(表)亲水基团---亲油基团,
(药)极性基团---非极性基团
?cmc,“表”的量?,胶束?,增溶量?,{zd0}增溶浓度(MAC)表面活性剂的化学结构与性能的关系
1.亲疏平衡值与性能之间的关系
H·L·B值:表示表面活性剂的亲水疏水性能
(Hydrophile-Lipophile Balance)
表面活性剂要呈现特有的界面活性,必须使疏水基和亲水基之间有一定的平衡。
石蜡HLB值=0(无亲水基) 聚乙二醇HLB值=20(xx亲水)
对阴离子表面活性剂,可通过乳化标准油来确定HLB值。
HLB值 15~18 13~15 8~8 7~9 3.5~6 1.5~3
用途 增溶剂 洗涤剂 油/水型乳化剂 润湿剂 水/油乳化剂 消泡剂
HLB值可作为选用表面活性剂的参考依据。
3. 疏水基种类与性能
疏水基按应用分四种
(1) 脂肪烃:
(2) 芳烃:
(3) 混合烃:
(4) 带有弱亲水性基
(5) 其他:全氟烃基
疏水性大小:(5)>(1)>(3)>(2)>(4)
3.亲水基的位置与性能
末端:净洗作用强,润湿性差;中间:相反。
4.分子量与性能
HLB值、亲水基、疏水基相同,分子量小,润湿作用好,去污力差;
分子量大,润湿作用差,去污力好。
5.浊点
对非离子表面活性剂来说,亲水性取决于醚键的多少,醚与水分子的结合是放热反应。
当温度↑,水分子逐渐脱离醚建,而出现混浊现象,刚刚出现混浊时的温度称浊点。此时表面活性剂失去作用。浊点越高,使用的温度范围广。