表麵活性劑的原理及應用表麵活性劑在體(ti) 外診斷領域有廣泛的應用。如在血細胞分析領域，表麵活性劑常作為(wei) 溶血劑的重要組分，實現不同類型血細胞的計數和分類檢測；在免疫檢測領域，常作為(wei) 潤濕劑和洗滌劑使用。...
表麵活性劑的原理及應用
表麵活性劑在體(ti) 外診斷領域有廣泛的應用。如在血細胞分析領域，表麵活性劑常作為(wei) 溶血劑的重要組分，實現不同類型血細胞的計數和分類檢測；在免疫檢測領域，常作為(wei) 潤濕劑和洗滌劑使用。本文對表麵活性劑的基礎知識進行了概述和總結，對於(yu) 體(ti) 外診斷試劑的開發有著重要的指導意義(yi) 。
表麵活性劑的概念和特性
表麵活性劑是指能夠使溶液表麵張力顯著降低的物質。表麵活性劑分子結構具有兩(liang) 親(qin) 性，一端由非極性烴鏈（親(qin) 油基）組成，烴鏈長度一般在8個(ge) 碳原子以上，另一端由一個(ge) 以上極性基團（親(qin) 水基）組成。極性基團可以是解離的離子，也可以是不解離的親(qin) 水基團，如羧酸、磺酸、、磷酸、氨基或胺基及這些基團的鹽，或者羥基、酰胺基、醚鍵、羧酸酯基等。
表麵活性劑結構示意圖
表麵活性劑具有吸附性，在溶液中呈現正吸附，當水中表麵活性劑的濃度很低時，表麵活性劑分子在水-空氣界麵產(chan) 生定向排列，親(qin) 水基團朝向水而親(qin) 油基團朝向空氣，從(cong) 而在溶液表麵聚集形成單分子層，溶液表麵層表麵活性劑濃度遠高於(yu) 溶液中的濃度。正吸附改變了溶液表麵的性質，外層呈碳氫鏈性質，降低了溶液的表麵張力，從(cong) 而產(chan) 生較好的潤濕性、乳化性、起泡性等。
表麵活性劑在水中的定向排列
表麵活性溶液與(yu) 固體(ti) 接觸時，也能在其表麵發生吸附，使固體(ti) 表麵性質改變。非極性固體(ti) 表麵呈單層吸附，親(qin) 油基吸附在固體(ti) 表麵而親(qin) 水基朝向空氣，並且吸附量並不隨表麵活性劑濃度的增加而增加，甚至有減少的趨勢。極性固體(ti) 表麵既能單層吸附也能發生多層吸附。在低濃度下，表麵活性劑分子在極性固體(ti) 表麵的吸附曲線為(wei) S形，形成單分子層。當濃度達到臨(lin) 界膠束濃度時，吸附達到飽和而呈現雙層吸附，表麵活性劑分子的排列方向與(yu) 層相反，親(qin) 水基團朝向空氣，吸附量隨著溶液溫度的升高而減少。
表麵活性劑的分類
根據分子結構和極性基團的解離性質，表麵活性劑分為(wei) 陰離子表麵活性劑、陽離子表麵活性劑、兩(liang) 性離子表麵活性劑和非離子表麵活性劑。
不同類型的表麵活性劑結構
陰離子表麵活性劑起表麵活性作用的部分是陰離子，包括高級脂肪酸鹽係肥皂類（硬脂酸、油酸、月桂酸等）、化物類（化蓖麻油、十二烷基鈉等）、磺酸化物類（二辛基琥珀酸磺酸鈉、十二烷基環磺酸鈉、肝膽酸鈉等）。
陽離子表麵活性劑起表麵活性作用的是陽離子，其分子結構主要部分是一個(ge) 五價(jia) 的氮原子，因此也稱為(wei) 季銨化合物，如十二烷基三甲基氯化銨、十二烷基三甲基溴化銨等。
兩(liang) 性離子表麵活性劑的結構中同時具有正、負電荷基團，在不同的pH介質中可表現出陰離子或陽離子表麵活性劑的性質，包括卵磷脂、氨基酸型和甜菜堿型兩(liang) 性表麵活性劑。
非離子表麵活性劑在水中不解離，分子中構成親(qin) 水基團的是甘油、聚乙二醇和山梨醇等多元醇，構成親(qin) 油基團的是長鏈脂肪酸或脂肪醇、烷基、芳基等，親(qin) 水基和親(qin) 油基通過酯鍵或醚鍵結合。其種類主要包括烷基葡糖苷（椰油基葡糖苷、月桂基葡糖苷等）、脂肪酸甘油酯（單硬脂酸甘油酯等）、多元醇（蔗糖脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯、聚山梨酯等）、聚氧乙烯型（Myrij、Brij、Perogol O、Emolphor等）、聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物（Poloxamer）。
表麵活性劑的理化性質
（1）臨(lin) 界膠束濃度
當表麵活性劑的正吸附達到飽和後繼續加入表麵活性劑，其分子則轉入溶液中，因親(qin) 油基團的存在，水分子與(yu) 表麵活性劑分子間的排斥力遠大於(yu) 吸引力，導致表麵活性劑分子自身依賴範德華力相互聚集，形成親(qin) 油基團向內(nei) 、親(qin) 水基團向外在水中穩定分散的膠束。在一定溫度和濃度範圍內(nei) ，表麵活性劑膠束有一定的分子締合數，不同表麵活性劑膠束的分子締合數不同。表麵活性劑分子締合形成膠束的低濃度即臨(lin) 界膠束濃度（CMC）。在CMC時，溶液的表麵張力基本達到低值。不同表麵活性劑的CMC不同，具有相同親(qin) 水基的同係列表麵活性劑，親(qin) 油基越大則CMC越小。在CMC達到後的一定範圍內(nei) ，單位體(ti) 積內(nei) 膠束數量和表麵活性劑的總濃度幾乎成正比。當溶液中表麵活性劑的濃度達到臨(lin) 界膠束濃度時，除溶液的表麵張力外，摩爾電導、粘度、滲透壓、密度、光散射等多種物理性質均會(hui) 發生急劇變化。
膠束的形成
不同形狀的膠束
（2）親(qin) 水親(qin) 油平衡值
通常根據親(qin) 水親(qin) 油平衡值來對表麵活性劑進行選擇，表麵活性劑分子中親(qin) 水和親(qin) 油基團對油或水的綜合親(qin) 和力稱為(wei) 親(qin) 水親(qin) 油平衡值（HLB）。HLB值是一個(ge) 相對值，規定完全無親(qin) 水性石蠟的HLB值為(wei) 0，根據經驗，表麵活性劑的HLB值範圍在0~40，其中非離子表麵活性劑的HLB值範圍為(wei) 0~20。親(qin) 水性表麵活性劑有較高的HLB值（HLB＞9），親(qin) 油性表麵活性劑有較低的HLB值（HLB＜9）。
表麵活性的HLB值與(yu) 其應用有著密切的關(guan) 係。HLB值在3~6的表麵活性劑適合用作W/O型乳化劑，HLB值在8~18的表麵活性劑適合用作O/W型乳化劑，HLB值在13~18的表麵活性劑適合作為(wei) 增溶劑、分散劑，HLB值在7~9的表麵活性劑適合作為(wei) 潤濕劑、滲透劑。
不同HLB值表麵活性劑的作用
常見表麵活性劑的HLB值
表麵活性劑的應用
（1）增溶劑
水溶液中表麵活性劑的濃度達到CMC時會(hui) 形成膠束，可以使溶液中完全不溶或微溶的物質進入膠束中得到溶解，並成為(wei) 熱力學穩定溶液，起到增溶作用。
（2）乳化劑
表麵活性劑可以降低兩(liang) 種互不相溶的液體(ti) （如油和水）的界麵張力，使其中一相以微滴狀分散於(yu) 另一相中，形成穩定的乳液。經乳化作用形成的油-水分散體(ti) 係包括水包油型（O/W）和油包水型（W/O）兩(liang) 種。
（3）潤濕和滲透劑
潤濕是指固體(ti) 表麵上的氣體(ti) 被水取代的過程。表麵活性劑可以顯著降低水的表麵張力，水在固體(ti) 表麵能夠快速擴散，使潤濕過程快速發生，因此可以作為(wei) 潤濕劑。滲透作用與(yu) 潤濕作用無本質上的區別，前者作用於(yu) 固體(ti) 內(nei) 部，後者作用於(yu) 固體(ti) 外表麵。
（4）分散劑
將不溶性固體(ti) 物質以微小的顆粒均勻地分散在液體(ti) 中所形成的體(ti) 係稱為(wei) 分散體(ti) 或懸浮體(ti) ，這種作用稱為(wei) 分散作用，能使分散作用順利發生的表麵活性劑稱為(wei) 分散劑。表麵活性劑必須具有三種作用才能成為(wei) 良好的分散劑。首先，它必須具有良好的潤濕性能，使液體(ti) 充分潤濕每一個(ge) 固體(ti) 顆粒、取代顆粒中的空氣，進一步使固體(ti) 顆粒碎裂成更小的晶體(ti) 。其次，它必須能顯著地降低固-液之間的界麵張力，增加固-液之間吸附、相容的能力，使體(ti) 係內(nei) 存在的能量降低。後，它必須以水化層或帶電層的形式在固體(ti) 顆粒周圍形成機械強度較高的界麵膜，以阻止固體(ti) 顆粒間的聚集。
（5）起泡劑
氣泡是一個(ge) 熱力學不穩定體(ti) 係，容易因為(wei) 氣泡間液膜層產(chan) 生排液現象和小氣泡穿透大氣泡的合並作用，而使氣泡不斷破裂、泡沫消失。若液體(ti) 中存在表麵活性劑，氣泡表麵能吸附表麵活性劑分子並定向排列，達到一定程度時，氣泡壁就成為(wei) 一層堅固的薄膜，從(cong) 而使氣泡間不易發生合並。同時表麵活性劑在液體(ti) 表麵的定向排列，使液體(ti) 的表麵張力明顯下降，導致氣泡間的內(nei) 壓差降低，因而排液速度減慢。表麵活性劑的上述兩(liang) 方麵作用，降低了氣泡的破裂能力，有利於(yu) 氣泡的形成和穩定存在。
（6）洗滌劑
從(cong) 浸沒在某種介質(多為(wei) 水)中的固體(ti) 表麵除去異物或汙垢的過程稱為(wei) 洗滌，能發揮洗滌作用的化學品稱為(wei) 洗滌劑，洗滌劑多以表麵活性劑作為(wei) 主要成分。洗滌作用較複雜，是表麵活性劑的潤濕、乳化、分散、增溶等綜合作用以及攪拌、揉搓、水流等機械作用的共同結果。
