表面活性剂的表面张力及吸附作用

表面活性剂是洗涤类化妆品最重要的组分，洗涤类化妆品的除油、去污、抗静电、柔软、加溶、乳化等作用主要是通过表面活性剂来实现的。表面张力是表面活性剂水溶液的一种重要的物理化学性质，表面张力与上述作用之间存在密切的内在关系。  
       表面活性剂溶液均具有较低的表面张力与界面张力。根据固体表面润湿的原理，对于一定的固体表面，液体的表面张力愈低，通常润湿性能愈好。润湿是清洗过程的第一步，只有皮肤、头发和污垢表面被润湿，才可能有进一步的其他作用发生。此外，较低的表面张力和界面张力有利于油污的乳化、加溶等作用，有利于液体油污的去除，有利于提高洗涤效果。
    如果单从洗涤效果来考虑，常规阴离子表面活性剂是最好的选择。阴离子表面活性剂一般都有很低的表面张力，很好的润湿作用，加上良好的发泡力、乳化力、增溶力，去油去污能力非常强。
     表面活性剂吸附在皮肤、头发和污垢表面上的性质，对洗涤效果有重要影响。由于表面活性剂的吸附，使皮肤、头发和污垢表面的各种性质(介电性质、机械性质、化学性质)均发生变化。表面活性剂首先润湿皮肤、头发的表面，使黏附在表面的油膜收缩成液滴，接着表面活性剂在油／水界面上的吸附导致界面张力降低，从而有利于将油污增溶、乳化到水中而被清洗干净。界面张力的降低，也有利于形成分散度较大的乳状液；同时由于界面吸附所形成的界面膜一般具有较大的强度，这使形成的乳状液具有较高的稳定性，不易再沉积到皮肤、头发表面。表面活性剂的界面吸附对液体污垢的洗涤作用可产生有利的影响。
      表面活性剂在固体污垢质点上的吸附比较复杂，它与质点表面的性质和表面活性剂的类型、结构有密切关系。一般固体表面带负电，不易吸附阴离子表面活性剂。钠型白土就属于此类固体质点，它不易吸附阴离子表面活性剂。如果质点的非极性较强，如石蜡或炭黑，可以通过表面活性剂分子碳氢链与质点非极性表面间的范德华引力而发生吸附，此时质点表面负电荷密度由于吸附了阴离子而增加，这使质点间的斥力及质点与固体表面之间的斥力也相应增加，从而提高了洗涤效果。也有的污垢质点在水中带正电荷，如硫酸钡质点，带有正电荷的污垢与阴离子表面活性剂易发生化学吸附，使质点电荷减少至零，同时表面呈疏水性，表面活性剂的极性基团朝向质点表面，非极性基团朝向水中，使污垢质点易于聚沉，并再沉积于固体表面，对于洗涤是不利的。在此情况下，欲使污垢质点重新分散并稳定地悬浮于水中，需加入大量的表面活性剂，使水中溶解的表面活性剂分子与已经发生化学吸附的表面活性剂分子的碳氢键之间因疏水作用，而发生憎水吸附，在第一吸附层上又吸附了第二层表面活性离子，笫二吸附层的表面活性剂分子的极性头朝向水中，质点又变成亲水性的，并带有负电。发生此种情况时，对于洗涤是有利的。
     非离子表面活性剂多数是由疏水性的碳氢长链部分与亲水性的聚氧乙烯链组成的。在多数情况下，特别是对于疏水性固体污垢，非离子表面活性剂多是以非极性的碳氢链部分与固体污垢表面接触，聚氧乙烯链仅有一小部分与固体污垢表面接触，大部分聚氧乙烯链伸向水中，在污垢质点周围形成较厚的水化层，造成了防止污垢质点互相接近的空间障碍，使污垢质点不易再沉积，提高了分散体系的稳定性，因而可起到良好的洗涤效果。
     非离子表面活性剂可以吸附于一般带电的固体表面上，使表面的负电势降低(也有不降低或降低不多的情况)。即使表面电势有所降低，但污垢质点的分散体系的稳定性还总是大大增加。以聚氧乙烯链作为亲水基的非离子表面活性剂，分子比较大，亲水基部分．几乎占全部分子的2／3以上，污垢质点吸附了非离子表面活性剂后，疏水的质点表面变得亲水，使固体表面的亲水性加强，有利于润湿和洗涤。
     非离子表面活性剂在非极性表面上的吸附是通过碳氢链间的疏水作用实现的。表面活性剂的疏水基朝向非极性表面，聚氧乙烯链亲水基朝向水中，有利于非极性表面的润湿，因此有利于洗涤的顺利进行。油污表面通常是非极性的，就去除油垢的能力而言，非离子表面活性剂强于阴离子表面活性剂。但是，非离子表面活性剂在亲水性甚强的极性表面上的吸附则有所不同。非离子表面活性剂可以通过其亲水基上的醚键氧原子与极性表面的基团(例如羟基)形成氢键，从而吸附于其表面，使疏水基朝向水中，而使原来亲水的表面变得疏水。这一点对于洗涤过程是不利的。
     吉米奇（Gemini）季铵盐阳离子表面活性剂是非离子表面活性剂经改性而成的新型表面活性剂，兼有非离子和阳离子双重性能，绿色环保、可生物降解，不含甲醛、APEO、NPEO等。降低水溶液表面张力的能力和效率更加突出，具有较高的表面活性，良好的Ca皂分散力、润湿能力、增溶能力、抗菌能力和洗涤能力等。是目前世界上开发势头最强劲的表面活性剂系列之一。 该类产品作为除油剂原料适用于去除各种机械油脂、天然油脂，可在酸性、中性、碱性条件下使用。广泛应用于各种工业及民用清洗剂。如车辆清洗剂、发动机清洗剂、硬表面清洗剂、抽油烟机清洗剂、地毯清洗剂、金属清洗剂、玻璃清洗剂、大理石清洗剂、电镀前处理、涂装前处理、纺织及皮革脱脂剂等。