洗滌用表面活性劑的類型（四）

5  高分子表面活性劑
    相對分子質量在數百的表面活性劑為一般的低分子表面活性劑，而相對分子質量在數千以上并具有表面活性的物質稱為高分子表面活性劑。高分子表面活性劑根據來源可分為天然的、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，以維持其生命現象，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，相對分子質量為5萬～20萬。藻酸是高黏性的膠體物質，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，它對油脂表現出很好的乳化穩定作用。藻酸可作為冰激凌的乳化穩定劑，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。
    藻酸鈉在食品工業中用作凝固、增稠、乳化、懸浮、穩定和防止食品干燥的添加劑；在化妝品工業用作牙膏基料、洗發劑和整發劑；在印染工業中用作媒染劑、整理漿料和印花漿料；在紡織工業中用作經紗漿料、防水加工和制造花邊用水溶纖維；在造紙工業中用于施膠；在礦業中用作選礦用浮選劑，鉆探泥漿調整劑；在橡膠工業中用作膠乳濃縮劑；在涂料工業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層，為內部細胞的支撐物質。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。按其結構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。果膠的相對分子質量大約為50000～180000。
    果膠廣泛用于食品工業，主要用作膠凝劑、增稠劑、乳化劑和穩定劑。此外，也廣泛用于醫藥、紡織、造紙等工業和微生物學領域中。
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構。將纖維素分子的羥基部分酯化，并適當調節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；在石油工業中用作鉆井泥漿的懸浮穩定劑；在造紙工業中做添加劑能提高紙的縱向強度和平滑度；在食品工業中用作增稠劑、乳化穩定劑；在紡織工業中用作上漿劑，印染的增稠劑；在醫藥工業中可做針劑的乳化穩定劑；在化妝品工業中用作增稠劑；在洗滌劑工業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，加熱發生脫水而凝膠化。甲基，纖維素性穩定，耐酸、堿、熱、微生物。利用這些性質，甲基纖維素廣泛用于建筑業作為水泥、灰漿的混合劑和乳化穩定劑；在化妝品、醫藥和食品工業中用作成模劑和膠黏劑；在紡織、印染工業中用作上漿劑、合成樹脂分散劑以及涂料工業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。一般制品乙基化率達47％～48％。不溶于水，耐酸、堿，溶于多數有機溶劑，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，導致陰離子之間的排斥力減小，分子發生卷曲收縮，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，即得兩性高分子表面活性劑。