表面活性剂胶束论文参考文献

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表面活性剂在化妆品中的应用
摘要：论述了表面活性剂的功能，如润湿、分散、乳化、增溶、起泡、消泡和洗涤去污等功能，以及在化
妆品中的作用。介绍了表面活性剂和化妆品的分类情况，化妆品的原料以及化妆品对表面活性剂的要求。
详细介绍了化妆品中常用的几种表面活性剂。对化妆品中用的表面活性剂的发展趋势进行了阐述。
关键词：表面活性剂；化妆品；功能；应用
表面活性剂在化妆品中的主要功能包括乳化、分
散、增溶、起泡、清洗、润滑和柔软等。表面活性剂
在化妆品中具有广泛的用途，起着重要的作用。化妆
品中所利用的表面活性剂的性能不仅仅是其单一的
性能，而是利用其多种性能，因此，表面活性剂是
化妆品生产中不可缺少的原料，广泛应用于化妆品
中。
化妆品是指以涂抹、喷、洒或者其他类似方法，
施于人体（皮肤、毛发、指趾甲和口唇齿等），以达
到清洁、保养、美化、修饰和改变外观，或者修正人
体气味，保持良好状态为目的的产品。目前，化妆品
的发展趋势是向疗效性、功能性和天然性方向发展。
1表面活性剂的分类
表面活性剂的分类方法有很多种，根据表面活性
剂的来源进行分类，通常把表面活性剂分为合成表面
活性剂、天然表面活性剂和生物表面活性剂三大类。
1.1合成表面活性剂
合成表面活性剂是指以石油、天然气为原料，通
过化学方法合成制备的表面活性剂。表面活性剂在性
质上的差异，除与烃基的大小和形状有关外，主要与
亲水基团类型有关。一般以亲水基团的结构为依据来
分类，按亲水基团是否带电可将表面活性剂分为离子
型和非离子型两大类，其中离子型表面活性剂又分为
阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和两性离子表
面活性剂。
1.2天然表面活性剂
20世纪70年代的石油危机对以石油为基本原料
的表面活性剂工业产生了巨大的冲击，引起人们对能
源消耗、工艺生产过程、生态学和石油制品安全性等
一系列问题的思考，从而引发了以天然油脂为原料生
产表面活性剂的重大变革。由于生物新技术的应用，
油脂分离精制技术的发展，植物油脂品种的改良及增
产，使得大量获得价格较低的高纯度的天然油脂成为
可能，新的抗氧化剂的开发成功，解决了天然油脂腐
败变质的问题，再加上人们对安全及环保意识的提
高，以油脂为原料的天然表面活性剂的开发引起人们
的高度重视。目前在天然油脂中最受重视的要数棕榈
油和棕榈仁油。
1.3生物表面活性剂
生物表面活性剂是指由细菌、酵母和真菌等多种
微生物产生的具有表面活性剂特征的化合物。用微生
物生产表面活性剂是20世纪70年代后期国际生物工
程领域中研究的新课题。用微生物制取生物表面活性
剂可以得到许多难以用化学方法合成的产物，在结构
中引进了新的化学基团，而制得的产物易于被生物完
全降解，无毒性，在生态学上是安全的。生物表面活
性剂根据其亲水基的不同可分为糖脂系、酰基缩氨酸
系、磷脂系、脂肪酸系和高分子表面活性剂五类。
2表面活性剂的功能
表面活性剂是一类具有多种功能的精细化学品，表面活性剂具有润湿、分散、乳化、增溶、起泡、消
泡和洗涤去污等多种功能。
当液体与固体表面接触时，气体被排斥，原来的
固-气界面消失，代之以固-液界面，这种现象称
为润湿。从普遍意义而言，润湿是一种流体被另一种
流体自表面取代的过程。
通常把一种物质的颗粒或液滴以及微小的形态分
散到另一介质中的过程叫分散。所得到的均匀、稳定
的体系叫分散体。
乳化是一种液体以微小液滴或液晶形式均匀分散
到另一种不相混溶的液体介质中形成的具有相当稳定
性的多相分散体系的过程。
表面活性剂在水溶液中形成胶束后，具有能使不
溶或微溶于水的有机化合物的溶解度显著增大的能
力，且溶液呈透明状，这种作用称为增溶作用。
由液体薄膜或固体薄膜隔离开的气泡聚集体称为
泡沫，可分为液体泡沫和固体泡沫。在液体泡沫中，
液体和气体的界面起主要作用。一般地说，当表面张
力低，膜的强度高时，不论是稳定泡沫还是不稳定泡
沫，起泡力都较好。溶液的黏度对泡沫稳定在两方面
起作用：一方面是增强泡沫液膜的强度；另外，表面
黏度大，膜液体不易流动排出，延缓了液膜破裂，而
增强了泡沫的稳定性。
消泡作用分为破泡和抑泡两种。具有破泡能力的
物质称为破泡剂。有效的消泡剂既要能迅速破泡，又
要能在相当长的时间内防止泡沫生成。
洗涤去污作用是表面活性剂应用最广泛、最具有
实用意义的基本特性。洗涤去污过程是极为复杂的，
与污垢种类、基本性能、表面活性剂和助剂的种类和
结构密切相关，而其过程又是多种表面现象，如吸
附、润湿、渗透、乳化、分散、泡沫和增溶等在不同
情况下的综合效应。
3化妆品的分类
化妆品能对人体面部、皮肤表面、毛发和口腔起
清洁保护和美化作用。化妆品的品种多种多样，分类
方式也各不相同。按使用部位可分为：皮肤用化妆
品、毛发用化妆品、指甲用化妆品和口腔用化妆品。
按使用目的可分为：洁净用化妆品、基础保护化妆
品、美容化妆品和芳香制品，还可根据化妆品本身的
剂型分类。
4化妆品的原料
制造化妆品所用的原料有很多种，据统计大概有
3 000多种。根据化妆品原料在化妆品中所含比例的
大小，可分为基质原料和配合原料。基质原料是调配
各种化妆品的主体，也成为基础原料。膏霜类的油
脂，香粉类的滑石粉等均属基质原料；配合原料是用
来改善化妆品的某些性质和赋予色、香等的辅助原
料，如膏霜中的乳化剂、抗氧化剂和防腐剂等均属配
合原料。配合原料在化妆品中的比例虽小，但对化妆
品的质量影响却很大。它们之间没有绝对的界限，某
一种原料在化妆品中起着基质原料的作用，而在另一
化妆品中可能仅起着辅助原料的作用。
4.1基质原料
1）油脂类
油脂是组成膏霜类化妆品的基本原料，主要起护
肤、柔滑和滋润等作用。脂肪酸甘油酯是组成动植物
油脂的主要成分，在常温下呈液态的称为油，呈固态
的称为脂。根据来源又可分为植物性油脂和动物性油
脂。植物性油脂包括椰子油、橄榄油、蓖麻籽油、杏
仁油、花生油、大豆油和棕榈油等。动物油脂包括牛
油、猪油、貂油和海龟油等。这些动植物油脂加氢后
的产物称为硬化油。在化妆品中常用的硬化油有：硬
化椰子油、硬化牛脂、硬化蓖麻油和硬化大豆油等。
2）蜡类
蜡是高碳脂肪酸和高碳脂肪醇所组成的酯。在化
妆品中主要作为固定剂，增加化妆品的稳定性，调节
其黏度，提高液体油的熔点，使用时对皮肤产生柔软
的效果。依据来源的不同，蜡类也可分为植物性蜡和
动物性蜡。植物性蜡包括巴西棕榈蜡、霍霍巴蜡和小
烛树蜡等。动物蜡类包括蜂蜡、羊毛脂蜡、鲸油和虫
蜡等。
3）高碳烃类
用于化妆品原料中的烃类主要包括烷烃和烯烃，
它们在化妆品中的主要作用是其溶解作用，净化皮肤
表面，还能在皮肤表面形成憎水性油膜，来抑制皮肤
表面水分的蒸发，提高化妆品的功效。在化妆品中用
的主要包括角鲨烷、凡士林、液体石蜡和固体石蜡等。
4）粉类
粉类是组成香粉、爽身粉、胭脂、牙粉和牙膏等
粉类化妆品的基质原料。一般是不溶于水的固体，经

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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
[编辑本段]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药物产生沉淀，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杀菌作用。
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，具有很强的杀菌能力。
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
能耐受热压灭菌和低温冰冻,静脉乳剂的乳化剂
[编辑本段]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最低浓度。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、微溶性药物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，最大增溶浓度（MAC）
[编辑本段]表面活性剂的应用
1.增溶：C>CMC （ HLB13~18）
增溶体系为热力学平衡体系
CMC越低、缔合数越大，增溶量（MAC）就越高
温度对增溶的影响：温度影响胶束的形成，影响增溶质的溶解，影响表面活性剂的溶解度
Krafft点：离子型表面活性剂的溶解度随温度增加而急剧增大这一温度称为Krafft点， Krafft点越高，其临界胶束浓度越小
昙点：对于聚氧乙烯型非离子表面活性剂，温度升高到一定程度时，溶解度急剧下降并析出，溶液出现混浊，这一现象称为起昙，此温度称为昙点。在聚氧乙烯链相同时，碳氢链越长，浊点越低；在碳氢链相同时，聚氧乙烯链越长则浊点越高。
2.乳化：
HLB：3-8 W /O型乳化剂：Tween；一价皂
HLB：8-16 O/W型乳化剂：Span；二价皂
3.润湿：（HLB：7-9）
4.助悬：
5.起炮和消泡
6.消毒、杀菌
7.去污剂
[编辑本段]表面活性剂的结构
传统观念上认为，表面活性剂是一类即使在很低浓度时也能显著降低表（界）面张力的物质。随着对表面活性剂研究的深入，目前一般认为只要在较低浓度下能显著改变表（界）面性质或与此相关、由此派生的性质的物质，都可以划归表面活性剂范畴。
无论何种表面活性剂，其分子结构均由两部分构成。分子的一端为非极亲油的疏水基，有时也称为亲油基；分子的另一端为极性亲水的亲水基，有时也称为疏油基或形象地称为亲水头。两类结构与性能截然相反的分子碎片或基团分处于同一分子的两端并以化学键相连接，形成了一种不对称的、极性的结构，因而赋予了该类特殊分子既亲水、又亲油，便又不是整体亲水或亲油的特性。表面活性剂的这种特有结构通常称之为“双亲结构”（amphiphilic
structure），表面活性剂分子因而也常被称作“双亲分子”。
根据所需要的性质和具体应用场合不同，有时要求表面活性剂具有不同的亲水亲油结构和相对密度。通过变换亲水基或亲油基种类、所占份额及在分子结构中的位置，可以达到所需亲水亲油平衡的目的。经过多年研究和生产，已派生出许多表面活性剂种类，每一种类又包含众多品种，给识别和挑选某个具体品种带来困难。因此，必须对成千上万种表面活性剂作一科学分类，才有利于进一步研究和生产新品种，并为筛选、应用表面活性剂提供便利。
[编辑本段]表面活性剂的历史发展
表面活性剂和合成洗涤剂形成一门工业得追溯到本世纪30年代，以石油化工原料衍生的合成表面活性剂和洗涤剂打破了肥皂一统天下的局面。经过60余年的发展，1995年世界洗涤剂总产量达到4300万吨，其中肥皂900万吨。据专家预测，全世界人口从2000年到2050年将翻一番，洗涤剂总量将从5000万吨增加到12000万吨，净增1.4培，这是一个令人鼓舞的数字。
中国的表面活性剂和合成洗涤剂工业起始于50年代，尽管起步较晚，但发展较快。1995年洗涤用品总量已达到310万吨，仅次于美国，排名世界第二位。其中合成洗涤剂的生产量从1980年的40万吨上升到1995年的230万吨，净增4.7倍，并以年平均增长率大于10%的速度增长。据中国权威部门预测，2000年洗涤用品总量将达到360万吨，其中合成洗涤剂将达到65.5万吨。其中产量超万吨的表面活性剂品种计有：直链烷基苯磺酸钠（LAS）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵（AESA）、月桂醇硫酸钠（K12或SDS）、壬基酚聚氧乙烯（10）醚（TX-10）、平平加O、二乙醇酰胺（6501）硬脂酸甘油单酯、木质素磺酸盐、重烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐（石油磺酸盐）、扩散剂NNO、扩散剂MF、烷基聚醚（PO-EO共聚物）、脂肪醇聚氧乙烯（3）醚（AEO-3）等。
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（完全亲水）
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。

研究两性表面活性剂时，会考察哪些性质

方云　夏咏梅(无锡轻工大学化工学院,江苏　无锡,214036)

摘要:介绍了两性表面活性剂的流变性、水溶助长性、钙皂分散性和抗硬水性等一般性质。讨论了两性表面活性剂的流变性与表面活性剂浓度之间的关系,并给出了调节混合体系流变性的方法。从混合胶束理论出发,对两性表面活性剂是比其他类型表面活性剂更优秀的钙皂分散剂这一事实,作者提出了新见解。同时,对两性表面活性剂的生态性质,如生物降解性、鱼毒性等也进行了较为详细的介绍。

关键词:两性表面活性剂;流变性;钙皂分散性;生态性质

中图分类号:TQ423.3　　文献标识码:A　　文章编号:1001-1803(2000)06-0047-04

1　流变性

表面活性剂溶液的粘度随表面活性剂浓度增大而增大,但有时浓度进一步增大时溶液粘度反而会降低。表面活性剂浓度与表面活性剂团簇形状之间的关系已在第二讲中描述,表面活性剂溶液在低浓度时具有球状胶束,其流变性基本类同于牛顿型流体,因此粘度很低。随表面活性剂浓度增加,当球状胶束过渡到变型球状特别是棒状胶束时,粘度急剧增大。预计这是由于非球状胶束重叠使体系自由流动性减小而造成的,此时溶液便表现出非牛顿型流体的流变学特征,或具触变性或具抗流变性。体系浓度进一步增大,则胶束会变型至六角棒状胶束,一般称为进入中间相(M相)。此时由于胶束排列整齐,使胶束间不易滑移,故而体系粘度进一步增大,且抗流变性很强。当溶液浓度很大时,会进入层状相(G相),过渡到层状胶束。由于层状胶束中每层胶束的滑移面运动相对自由,粘度反而比M相有所下降。当然,各种浓度和各种胶束形状下溶液的流变特性随表面活性剂品种不同而不同。

由于两性表面活性剂自身带正、负电荷中心,彼此间的作用使其临界胶束浓度比相应的阴离子或阳离子表面活性剂的低,且达到一定浓度(一般为30%左右)便易形成流变性差的粘滞液体。通过在其中加入第三组分改变其胶束结构,可能改善两性表面活性剂的流变性,使得到浓度更高的两性表面活性剂溶液成为可能。如某种具有良好流变性的两性浓缩物中含5%～40%水,36%～70%两性表面活性剂,5%～45%水溶性非表面活性有机溶剂,可用于个人洗护用品。由于非表面活性有机溶剂的加入使得两性表面活性剂进入G相或L1相,从而有较好的泵送性和自由流动性。

40.2%的椰油酰胺丙基甜菜碱与60/40的丙二醇/水混合便可使体系处于G相。在浓度≥40%的甜菜碱两性表面活性剂中加入磺基甜菜碱两性表面活性剂、两性甘氨酸盐、三甲基甘氨酸等也可改善流变性,得到具有很好流动性的液体,并具有贮存稳定性。ChevalierY.研究了两性表面活性剂的分子结构与胶束结构、流变性间的关系。据报道一种新型双长链两性表面活性剂在水溶液中的层状相通过简单稀释能瞬间形成囊泡分散液。

2　水溶助长性

水溶助长剂是一类能够阻止液晶相形成和抑制胶束相形成的物质。水溶助长剂常用于在低温下保持表面活性剂溶液的流体状态,提高聚氧乙烯化非离子表面活性剂的浊点,还能降低离子型表面活性剂的临界溶解温度即KP温度。椰油亚氨基二丙酸钠的水溶助长性归因于分子中有两个离子性基团存在,使得分子的亲水性提高。表面活性剂型的水溶助长剂通过与主表面活性剂形成混合胶束而破坏液晶相,它们的强亲水头提高了表面活性剂混合分子间的亲水排斥作用,使液晶转变成球状胶束。两性表面活性剂对皂类而言是一种水溶助长剂,故可提高水溶性。由于皂类和两性表面活性剂在KP温度方面产生的协合效应,混合体系的KP温度能达到两种组分单独存在时都不能达到的低值。图1所示的十六酸皂和十六烷基羟基磺丙基甜菜碱(CHSB)混合体系具有KP温度的正协合效应,体系的最低KP温度为30℃,比十六酸钠皂的KP温度(58℃)和CHSB的KP温度(89℃)都低得多,即使在CHSB的摩尔分数为10%时,混合体系的KP温度也能够降低到大约50℃。

[1]

图1　KP的协合作用

3　钙皂分散性

阴离子型和两性表面活性剂中的一些品种能防止皂类在硬水中形成皂垢悬浮物,具有这种功能的物质称作钙皂分散剂。一些两性表面活性剂的钙皂分散值是目前所能达到的最低值,钙皂分散值的数值低于2%甚至难以测出。烷基甜菜碱在硬水中具有一定的钙皂分散力,但磺基甜菜碱的钙皂分散性比其更好,象酰胺丙基磺基甜菜碱的钙皂分散值低达2%。Parris[2～5]报道了许多磺基甜菜碱、酰胺基磺基甜菜碱和硫酸基甜菜碱的钙皂分散力值,并指出硫酸基甜菜碱和酰胺基磺基甜菜碱的钙皂分散性比磺基甜菜碱好。双酰胺基甜菜碱具有很强的降低表面张力的能力,其钙皂分散力良好。方云合成了分子中酰胺氮上带聚氧乙烯基团的羟基磺基甜菜碱

:

[6]

从表2可见磷酸基甜菜碱的钙皂分散力比磺基甜菜碱更强。

皂类的两大缺点是低温溶解度小和抗硬水能力差,上面已经提到离子型或两性型表面活性剂作为水溶助长剂,可以降低其KP温度,提高其低温水溶性。此外,阴离子型和两性表面活性剂中的一些品种还能防止皂类在硬水中形成皂垢悬浮物。

最早提出的钙皂分散机理认为钙皂分散剂对钙皂只是简单的分散作用,但用这种机理很难解释为什么钙皂分散剂的添加时间不同则获得的钙皂分散效果便不一样的实验事实。后来提出的钙皂分散机理认为是钙皂分散剂插入皂类胶束中形成混合胶束。典型的皂类胶束是在软水中形成的,一旦有钙、镁离子加入其中,皂类胶束便会发生反转,导致出现钙皂沉淀或悬浮

当p=1或2时,钙皂分散力均为2%,不带聚氧乙烯的相应物其钙皂分散力为3%。

朱水平[7]报道了在疏水基中引入聚氧乙烯链的羟基磺基甜菜碱物。但是如果有钙皂分散剂存在,并与皂类形成混合胶束,则肥皂的羧基被钙皂分散剂彼此分隔远离,不足以形成不溶性钙、镁皂而使胶束发生反转。

将钙皂分散的混合胶束机理与混合胶束可能产生的协合效应或复配效应这两者结合起来考虑,可以解释为什么两性表面活性剂是比阴离子或非离子型表面活性剂更优秀的钙皂分散剂。从第三讲(见《日化工业》2000年No.5》)表2列出的混合体系的分子间相互作用

其钙皂分散力为3%。而疏水链碳原子数为18,但

不含-O-键的类似物,其钙皂分散力为5%。覃善木[8]报道的锍

型甜菜碱的钙皂分散力见表1。何元君[9]报道

了磷酸基甜菜碱的钙皂分散力,见表2

。参数B的数值可以看出,阴离子-阴离子表面活性剂混合体系的B<-1,阴离子-非离子表面活性剂混合体系的B=-1～-5,而阴离子-两性表面活性剂混合体系的B=-5～-15。在形成混合胶束的分子间相互作用

第6期2000年12月

方云等:两性表面活性剂(四)两性表面活性剂的一般性质

方面,显然以阴离子-两性表面活性剂混合体系最强。其原因是两性表面活性剂中的阳离子基团能与阴离子表面活性剂中的阴离子基团发生类似于阴离子-阳离子表面活性剂的强相互作用,同时两性表面活性剂中携带的阴离子基团又能维持相互作用后复合体系的水溶性。第三讲中还证明阴离子-两性表面活性剂混合体系能产生降低cmc的协合作用或明显的复配效应。正是由于这种分子间的强相互作用,使得皂类与磺基甜菜碱两性表面活性剂混合胶束的cmc值降低。而临界胶束浓度的降低意味着溶液中皂类的单体减少,即皂类与钙、镁离子相互作用的机率减少,因而两性表面活性剂的钙皂分散力更高。

表3列出了椰油基磺丙基甜菜碱(CoSB)两性表面活性剂作为钙皂分散剂的成功应用实例。将CoSB加入到商标名为“象牙”的香皂中,观察在皂浓度为0.075%时在100mgCaCO3/L硬水中的钙皂沉淀情况。实验结果表明极少量的CoSB两性表面活性剂便能有效抑制钙皂沉淀,并改善了肥皂在硬水中的发泡性。类似的应用实例在文献中报道很多。

表3　“象牙”皂添加CoSB后在硬水中的结果

“象牙”皂(w/%)

0.0750.0750.0750.075

CoSB(w/%)

比例

结果沉淀,无泡

0.001500.003750.00750

50÷120÷110÷1

无沉淀,中等泡沫无沉淀,大量泡沫无沉淀,大量泡沫

中,羧基甜菜碱近似于定量地失去可溶性有机碳,形成大量的CO2,因而推知其发生了完全的生物降解。经Sturm试验和Fisher闭瓶试验,羧基甜菜碱的结果均优于已被接受认可为具有生物降解性的直链烷基苯磺酸盐(LAS)。甜菜碱和酰胺丙基甜菜碱均属于易生物降解类表面活性剂。这类产品中含有的有机物质,在密封瓶实验中BOD28/DOC值至少达到60%,在改良法

椰油酰胺OECD筛选试验中至少可以除去70%DOC。

丙基甜菜碱在OECD301D试验中BOD28值达到93%。Fernley[10]采用Fischer,Sturm和OECD试验过程,对烷基甜菜碱、磺基甜菜碱的生物降解性进行研究。在OECD试验中,羟基磺基甜菜碱的初级生物降解作用是很快的,而且很完全,降解度达到96%,验证实验达到94.8%。然而,磺基甜菜碱在Fischer和Sturm实验中不能直接降解。烷基甜菜碱在Sturm试验中产生的CO2量是理论量的81%(C14～15甜菜碱)及91%(C12甜菜碱),而十二烷基磺基甜菜碱和十六烷基磺基甜菜碱分别为49%和56%。这可能是因为生成了相当稳定的中间体。在同样的试验中,甜菜碱失去DOC初值的93%～99%,这表明其完全生物降解而无难分解的中间体形成。在Fischer密闭瓶实验中,甜菜碱吸收的氧占理论氧的比例也比磺基甜菜碱和羟基磺基甜菜碱高,证实了前述结果。

用BOD5/COD方法测试的结果证明两性咪唑啉是生物降解性好的品种,对20mg/L烷基两性羧基甘氨酸盐溶液用河道涅灭(RiverDie)试验测试,根据其表面活性降低判断生物降解性也证实了上述结论。Re-wo公司的报告由DIN38412测得两性咪唑啉的生物降解度为77%,属于易生物降解类物质。Henkel公司的报告也认为两性咪唑啉生物降解迅速。试验方法包括:根据OECD分级,闭瓶试验中BOD28/COD至少在60%以上,或在改良OECD筛选试验中至少达到70%

符合上述要求的有机组分均被认可为易DOC去除率。于生物降解。

所有表面活性剂,包括两性表面活性剂在内,其水生毒性均相似,具有大致相同的、典型的LC50值(鱼类和Daphnia毒性)为1mg/L～15mg/L。急性鱼毒以LC50的方式报道,为1mg/L～10mg/L(金鱼:DIN38412T15法,或斑马鱼:ISO7346法)。烷基甜菜碱的急性鱼毒LC50(金鱼:DIN38412T15或斑鱼:ISO7346)数值范围在10mg/L～100mg/L。采用同样的方法测定酰胺丙基甜菜碱的LC50为1mg/L～10mg/L。椰油酰胺甜菜碱的LC50(96h,OECD203)是2.0mg/L。

酰胺丙基甜菜碱的急性和慢性细菌毒性已得到研究,急性毒性EC50(,耗氧实验)数值大于

4　抗硬水性能

两性离子表面活性剂的结构特征决定了其具有较强的耐电解质能力,因而也耐硬水。表面活性剂的抗硬水性能主要体现在两个方面,即对钙皂的分散力以及自身对钙、镁硬离子的耐受能力。许多甜菜碱两性表面活性剂对钙、镁离子均表现出非常好的稳定性,Lin-field研究小组对甜菜碱两性表面活性剂的钙离子稳定性进行了考察,发现大部分磺基甜菜碱两性表面活性剂的钙离子稳定性均在1800mgCaCO3/L以上,属于具有最好抗硬水能力的表面活性剂之列。而相应的仲胺基化合物的钙离子稳定性值却要低得多。方云[8]报道在酰基羟基磺基甜菜碱的酰胺氮上引入聚氧乙烯基团后,其钙离子稳定性仍可达到1800mgCaCO3/L以上,证明这一类物质自身对水硬度不敏感。文献报道C8～16系列N-(3-烷氧基-2-羟基丙基)甜菜碱的钙离子稳定性亦大于1800mgCaCO3/L,并且有很好的钙皂分散性能。

5　生态性质

由两性表面活性剂的化学结构可以推知它们是生物降解性能好的品种。在SturmCO2试验和DOC试验

100mg/L,与慢性毒性(,抑制生长试验)的藻类生长抑制试验得EC50(72h,OECDEC50值相同。201)数值是3.3mg/L。

牛油基三丙四胺五羧甲基钠(TN4A5)是一种很好的两性表面活性剂,已经对其生态安全性质进行了考察,结果见表4和表5。在表5中,试验物被暴露于由耦合试验(OECD303A)(参见表4)的生物降解产物中,生物降解试验开始时TN4A5的起始浓度为71mg/L,总生物降解率达80%左右。直接用TN4A5进行的鱼毒试验表明EC50(48h,Daphnia)为14mg/L,LC50(48h,河鲑鱼)为2.4mg/L。

表4　TN4A5的生物降解性

试验方法

1.闭瓶试验　(OECD301D,5天)2.改良SCAS试验　(OECD302A)3.耦合单元试验　(OECD303A)

模拟试验

>90.0

由HPLC测得的初级生物降解值

内在生物降解

80.0

表示为DOC值

试验性质Ready生物降解

试验结果(%)72.5

评价简易生物降解

表6所列的数据可以看出,含12%左右表面活性剂的洗衣粉的总有机碳(TOC)是116g/kg,而固含量为46%左右的液体洗涤剂的TOC则达到336g/kg,因而TOC值高成为液体洗涤剂的一大缺点。TN4A5在液体洗涤剂中的推荐用量为10%～15%,这种两性表面活性剂基的液体洗涤剂的TOC值只有大约107g/kg,这对推广液体洗涤剂具有重要意义。

表6　TOC数据

洗衣粉液体洗涤剂

TOC(g/kg)

116

336

两性表面活性剂基液体洗涤剂

107

参考文献:

[1]方云.克拉夫点(KP)与cmc、PMAX的关系[J].日用化学工业,1991(1):20-24.

[2]ParrisN.,WeilJ.K.,LinfieldW.M.,Soapbaseddetergentformula-tion(V)[J].icanOilChemicalSoc.1973,50:509.

[3]ParrisN.,WeilJ.K.,LinfieldW.M.,Soapbaseddetergentformula-tion(XVIII)[J].icanOilChemicalSoc.1976,53:97.[4]ParrisN.,WeilJ.K.,LinfieldW.M.,Soapbaseddetergentformula-tion(XII)[J].icanOilChemicalSoc.1976,53:60.

[5]ParrisN.,PierceC.,LinfieldW.M.,Soapbaseddetergentformula-tion(XII)[J].icanOilChemicalSoc.1977,54:294.[6]方云.无锡轻工业学院硕士学位论文:合成新型磺基甜菜碱两性表面活性剂[D].1985.

[7]朱水平,夏纪鼎,等.新型烷氧化磺基甜菜碱两性表面活性剂的合成[J].日用化学工业,1995(1):4-8.

[8]覃善木.无锡轻工业学院硕士学位论文:新型含硫两性表面活性剂的合成与性能研究[D].1985.

[9]何元君.华东理工大学硕士学位论文:新型磷酸酯甜菜碱两性表面活性剂研究[D].1994.

[10]Fernleyg.W..Zwitterionicsurfactant:structureandperformence[J].icanOilChemicalSoc.1978,55:98.

表5　TN4A5的生物降解产物的鱼毒性试验方法

1.口服毒性(OECD202)2.口服毒性(OECD203)

试验对象Daphniamagna

斑马鱼(Brachydaniorerio)

EC50(48h)(mg/L)

35.5>71

优良的生物降解性和很低的鱼毒性使得TN4A5具有很好的应用前景,可以成为洗涤剂和个人洗护用品中的绿色化学成分。如果再结合其给配方带来的低TOC值,则上述结论就变得更有意义。近年来对洗衣粉及液体洗涤剂的生态效应已进行了广泛的讨论,从

AmphotericSurfactantsⅣ

GeneralPropertiesofAmphotericSurfactants

FangYun　　XiaYong-mei

(SchoolofChemicalandMaterialEngineering,WuxiUniversityofLightIndustry,Wuxi　214036,China)

Abstract:Generalpropertiesofamphotericsurfactantswereintroducedsuchasrheologicalproperty,hydrotropicproper-ty,ationshipbetweenrhologicalpropertyandconcentrationofamphotericsurfactantswasdiscussed,andthemethodtoadjustrhoogicalpropertyofmixedsystemswasproposed,opiniontoexplainwhyamphotericsurfactantisthebestlimenmentaspectofamphotericsurfactantssuchasbiodegradationandfishtoxitywasintroducedindetail.

Keywords:amphotericsurfactant;rhologicalproperty;limesoapdispersingability;environmentaspect

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表 面 活 性 剂 在 农 药 中 的 应 用 研 究 进 展

摘要 ： 介绍了表面活性剂在农药领域的应用研究进展。表面活性剂通过界面膜发生作用， 改善农药加工和使 用性能。表面活性剂可以在各种类型的界面上发生吸附， 改变界面状态 ， 从而实现或改善界面物理化学特性 ， 增强产品的功能。在农药加工过程中， 表面活性剂吸附于农药微粒表面形成不同的分散体系， 起到乳化 、 润 湿 、 增溶 、 消泡 、 起泡 、 稳定等作用 ； 在农药使用过程 中， 表面活性剂可以改善药液在植物叶面或防治象
表面上的分布、 附着、 渗透等， 提高农药剂量的有效转移， 直接或间接地提高农药的有效利用率。随着胶体 化学、 界面化学理论的引入 ， 农药制剂加工的理论和农药应用技术理论的研究也在不断深入和完善， 表面活 性剂的开发研究也会随着农药加工和使用的要求得到进一步发展。

近年来， 我国每年使用农药1 0 0 万吨( 制剂) 左右， 防治 面积达3 亿公顷次以上， 植物保护工作为农业丰收做出了 巨大贡献， 起到了保驾护航的作用 。但由于对农药使用 技术理论和技术措施的研究严重不足， 忽视对靶标生物行 为研究以及普遍采用大容量、 大雾滴喷雾技术等原因， 我 国农药有效利用率很低， 由施药器械喷撒出去的农药只有 2 0 ％- 3 0 ％~沉积在作物叶片上， 远低于发达国家5 0 ％的平 均水平 ， 农药使用中的低效率， 不仅浪费大量农药， 还 使大量农药流失到非靶标环境中， 造成人畜中毒、 环境污 染、 农产品农药残留量增加 。 。 农药使用的低效率还与农药加工技术研究不足有很大 关系。我国已经成为农药生产大国， 但国内制剂、 剂型 的研究和产品质量与国外相比仍有很大差距， 主要表现为 分散性能差 、 悬浮率低 、 热贮分解率高等方面， 一些剂型 因湿润性、 渗透性和叶面沉积性差等原因造成药效不稳 定， 相当一部分品种在耐雨水冲刷和黏着性等方面明显差 于国外同类型产品， 如国产农药水悬浮剂普遍存在析水、 稠化、 沉积、 结块等贮存物理稳定性等问题 。出现这种 现象的主要原因除与我国农药用表面活性剂的品种数量和 质量与发达国家相比差距大外， 还与我们对表面活性剂与 农药作用机理研究不足等有关。 如何提高农药的有效利用率， 降低农药在非靶标环境 中的投放量 ， 已成为农药学科亟待解决的问题。
1 表面活性剂在农药加工中的应用
表面活性剂是指那些具有很强表面活性、 能使液体的 药新剂型及其稳定性研究。表面张力显著下降的物质。此外表面活性剂还应具有增 溶、 乳化 、 润湿 、 消泡和起泡等应用性质。 表面活性剂 的分子结构特点是具有不对称性。整个分子可分为两部 分， 一部分是亲油的非极性基团， 叫作疏水基或亲油基 ； 另一部分是极性基团或亲水基。两部分分处两端， 形成 不对称结构。因此表面活性剂分子为两亲分子。据分子 组成特点和极性基团的解离性质， 将表面活性剂分为离子 表面活性剂和非离子表面活性剂。根据离子表面活性剂 所带电荷， 又可分为阳离子表面活性剂、 阴离子表面活性 剂和两性离子表面活性剂。农药中常用的表面活性剂是 阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂n 。 表面活性剂的亲水亲油平衡值( h y d r o p h i l i c — l i p o p h i l i c b a l a n c e， HLB) 是表示表面活性剂亲水亲油性质的值 ， 是 选择表面活性剂的重要参数， 一般而言， HL B值高的表面
活性剂其亲水性强， 在水溶液中的溶解度高， 有利于叶片 表面保持较长时间的湿润； HL B值低的表面活性剂其亲油 性较好， 有利于药液在叶面蜡质层的铺展， 提高药液的渗 透性。根据HL B值， 选择合适的表面活性剂能够提高叶面 对农药的吸收。每一表面活性剂都有一HL B值， 农药有效 成分被乳化也有一最佳HL B值， 只有被选择的表面活性剂
HL B值与被乳化组分的HLB值相当， 才能乳化良好。但 HL B值也存在不能预测表面活性剂的用量、 制剂的稳定程 度以及不能同时兼顾分散相和分散介质的组成等缺陷。 表面活性剂是通过界面膜发生作用的。表面活性剂可 以在各种类型的界面上发生吸附， 改变界面状态， 从而实 现或改善许多化学过程 ， 增强产品的功能。
表面活性剂在水中溶解时， 当水中表面活性剂的质量
浓度很低时， 表面活性剂分子在水一 空气界面产生定向排
列 ， 亲水基团朝向水而亲油基团朝向空气。当溶液较稀
时， 表面活性剂几乎完全集中在表面形成单分子层， 溶液
表面层的表面活性剂质量浓度大大高于溶液中的质量浓
度， 并将溶液的表面张力降低到纯水表面张力以下。表
面活性剂在溶液表面层聚集的现象称为正吸附。正吸附
改变了溶液表面的性质 ， 最外层呈现出碳氢链性质， 从
而表现出较低的表面张力， 随之产生较好的润湿性、 乳化
性 、 起泡性等。如果表面活性剂质量浓度越低 ， 而降低
表面张力越显著 ， 则其表面活性越强 ， 越容易形成正吸
附。因此表面活性剂的表面活性大小， 对于其在农药中
的实际应用有着重要的意义。
表面活性剂溶液与固体接触时， 表面活性剂分子可能
在固体表面发生吸附， 使固体表面性质发生改变。极性
固体物质对离子表面活性剂的吸附在低质量浓度下的吸附
曲线为s形， 形成单分子层， 离子表面活性剂分子的疏水
链向外。在离子表面活性剂溶液质量浓度达临界胶束浓
度时， 单层吸附达到饱和， 并开始双层吸附， 此时离子表
面活性剂分子的排列方向与第一层相反， 亲水基团向外。
提高溶液温度， 吸附量将随之减少。对于非极性固体 ，
一
般只发生单分子层吸附， 疏水基吸附在固体表面而亲水
基向外 ， 当离子表面活性剂质量浓度增加时， 吸附量并不
随之增加甚至有减少的趋势， 认为这是因为胶束的形成使
表面活性剂的有效质量浓度相对减少的缘故。固体表面
对非离子表面活性剂的吸附与前面相似， 但其吸附量随温
度升高而增大， 且可以从单分子层吸附向多分子层吸附转
变n 。 。研究表面、 潘I 生剂的吸附性对农药加工及应用技术
有重要意义。
在农药加工过程中， 农药分散体系的稳定性是农药加
工过程中非常重要的指标， 表面活性剂吸附于农药微粒表
面形成不同的分散体系， 农药剂型主要包括液／ 液、 固／ 固、
固／ 液和气／ 气4 种分散体系， 分散相的颗粒与分散介质的
表面张力越接近0， 分散体系越稳定。微乳剂能形成稳定
的分散体系， 其原因在于分散相的颗粒与分散介质的表面
张力非常的低， 一般只有1 0 ～ ～ 1 0 ～mN／ m。分散相的农药
微粒之间存在排斥力和吸引力 ， 当斥力大于引力 ， 农药分
散体系就稳定， 当引力大于斥力， 农药分散体系就聚沉 ，
表面活性剂与农药微粒表面吸附形成的分散体系的稳定
性， 可以用如下理论解释 ： 一是双电层理论， 农药微粒吸
附离子型表面活性剂形成的双电层之间存在着静电相互
作用， 使相同农药微粒之间产生斥力 ； 二是空间稳定理
论， 农药微粒表面上吸附的大分子表面活性剂形成一定
厚度的分子膜保护层， 从空间上阻碍了微粒相互接近，
进而阻碍它们的聚结； 三是空缺稳定理论 ， 在微粒界面
间的空间存在着 自由高分子， 也就是农药微粒表面对表
面活性剂没有吸附作用， 微粒相互靠近时， 具有一定扩
散能力的高分子表面活性剂从微粒间的间隙中被挤走，
致使在两个微粒间隙区域内只有溶剂分子而没有高分
子， 称为空缺作用( d e p l e t i o n ) ， 在微粒之间存在斥力势
能 ， 称此为空缺稳定 。
在可湿性粉剂加工过程中， 表面活性剂可吸附于加工
过程中形成的粒子表面， 防止粒子再聚集 ， 也有助于粒子
粉碎加工。 然而 ， 因为含微细粒子的分散体是不稳定
的， 所以药剂的粒子具有强烈絮凝的倾 向。絮凝是由相
互接近的粒子间的范德华力所致。为了抵消范德华力需
要一种斥力， 斥力就是通过在配方中加人表面活性剂来提
供， 有静电斥力和空间斥力两种类型的斥力起作用， 这取
决于表面活性剂的离子特性。表面活性剂可用于增进可
湿性粉剂粒子在水中的分散 、 悬浮， 也防止可湿性粉剂悬
浮液在被应用之前发生絮凝。
在乳油加工过程中， 表面活性剂是农药乳油的主要辅
助成分。表面活性剂影响着农药乳油的分散、 乳化、 湿
润、 渗透等性能。进而影响药效的发挥。农药用表面活性
剂多数为聚合物， 分子质量大， 分子链较长， 有的主分子
链上还带有分支， 成梳状结构， 具有易形成空间网状骨架
的可能性。当乳油体系中存在游离的胶体微粒时， 表面活
性剂分子吸附于胶体微粒表面， 使胶体微粒不易沉淀。表
面活性剂带有的电荷能改变环境的电动电位， 使体系更趋
稳定。乳油被水稀释， 产生水包油型乳状液。表面活性剂
防止乳状液分层沉积或絮凝， 从而保持所形成的乳状液呈
稳定 状 态 。
在悬浮剂加工过程中， 表面活性剂作为基本组分起着
重要的作用， 它吸附在原药预混物粒子的表面， 将有效成
分 的粒子表面润湿， 排出粒子间的空气。 在研磨过程
中， 表面活性剂有助于再润湿和分散重新形成更小的粒
子， 起助研磨剂作用。表面活性剂还有助于制剂的稳定
性。通过表面活性剂在粒子上的吸附， 可减少粒子的界
面能， 从而减少粒子聚结合并； 表面活性剂能够在粒子周
围形成扩散双电层。产生电动电势， 从而阻碍粒子之间
的聚结合并； 表面活性剂也可通过吸附在粒子界面上形成
一
个致密的保护层， 通过“ 位阻” 作用迫使粒子分开 ， 防
止沉淀的生成 ， 从而增加悬浮剂的稳定性” 。
农药微乳剂的加工就是借助复合表面活性剂体系的增
溶作用， 将液体或固体农药溶于有机溶剂中形成的溶液均
匀分散在水中形成的光学透明或半透明的分散体系” 。 。
黄放良等发现农． ~ L 4 o o 与农． ~ L s o o ( 体积I ： L 2 ： 1 ) 混合物可以
使微乳剂中的高效氯氰菊酯微乳剂增溶 ” 。 表面游} 生 剂的
加入可以减少药物分子与水分子的接触， 对药物起到保护
作用， 如当表面活性剂质量浓度达到临界胶束浓度( c mc )
后 ， 胶束结构紧密 ， 农药的水解被抑制 。
此外在农药加工后的储存过程中， 表面活性剂还能
抑制药物的氧化速度。药物的氧化性也是常见的性质之
一
， 主要发生在醛类 、 醇类 、 酚类 、 肼类等含有易氧化
基团的药物中。链霉素氧化后成为无效的链霉素酸，
P E G类表面活性剂对链霉素有稳定作用， 室温下存放 1 ． 5 年
仅失效l 5 ％ 。
在其他农药剂型加工中， 表面活性剂的作用基本包括
在上述4 种剂型当中， 这里不再赘述。
2表面活性剂在农药使用中对其有效利用率的影响
农药喷雾后 ， 雾滴沉积在植物叶片的表面上， 会发生
雾滴扩散和水分蒸发的动力学过程， 造成有效成分的质量
浓度逐渐升高， 或沉积在叶片表面， 或被叶片吸收， 所有
这些除与农药有效成分的化学性质有关外， 还与植物叶片
的结构、 表面活性剂的结构与性质有关。
2 ． 1植物叶片结构的特征与农药沉积分布的关系
高等植物的叶片一般由表皮 、 叶肉、 叶脉3部分组
成 ， 叶面即指叶片表皮的外侧， 覆有蜡质层和角质层。
作物叶片最外层的蜡质层 由脂肪酸、 酯类 、 酮， 、 醇 、 类
萜、 醛等有机物组成 ， 具有防止水分损失、 物理伤害 、 病
菌侵入、 抗寒以及减少太阳辐射造成的伤害等多种作用。
表皮的蜡层主要以两种形式存在， 一种是晶状， 一种是不
规则状， 前者主要存在于禾本科植物， 后者主要存在于阔
叶作物， 晶状的蜡层对农药在叶面的展布是不利的， 位于
蜡质层以内的角质层， 其组成成分较为复杂， 不同植物叶
片的角质层化学成分、 结构、 形态等有很大差异。角质
层的外层几乎完全由疏水的角质组成， 内层由含有一定数
量角质的纤维素和果胶混合物组成。植物角质层是药液
叶面沉积与吸收的重要屏障， 农药在角质层的滞留、 渗透
及组织吸收效率直接影响化合物的活性和选择性。 同
时， 叶片表面的毛刺、 附着物更是形态繁多， 许多植物的
叶片表面还有多种能分泌特殊液体的腺体， 这些叶面附着
物对农药喷洒物的沉积和黏附行为有很重要的影响 。
当药液的雾滴沉降到植物叶片表面上时， 不论是粗大
的雾滴还是微小的雾滴 ， 可能出现的情况有3 种： 微小的
雾滴可能落入叶片毛刺或其他毛刺物之间， 这种情况最有
利于雾滴与药液牢固地被叶片表面持留； 雾滴被夹持在毛
刺物之间， 这种情况也有利于雾滴或药液比较稳定的被叶
片表面持留， 但也可能受到振动而脱落 ； 雾滴 比较粗大
时， 如果雾滴没有被弹落， 也只能被架空在毛刺物之上 ，
处于极不稳定的状态。在后两种情况下， 若药液有较强
的湿润展布能力， 就有可能借助于药液的湿润展布作用而
扩散到毛刺之间而得以比较稳定地被叶面持留， 但是粗大
的雾滴却仍将由于容易发生流失现象而从叶面表面脱落，
只有细雾滴在任何情况下都能够被叶面有效地持留” 。
2 ． 2表面活性剂对植物叶面结构的影响
表面活性剂具有乳化、 分散、 润湿和渗透等作用 ， 在
农药的施用中广泛地被用作添加剂。表面活性剂可以改
善药液在植物叶面的物理及化学特性 ， 增加叶片对有效成
分的吸收， 使药液得到更有效的利用。表面活性剂在植
物叶面上吸附后， 会与气孔和蜡质层发生一定的相互作
用。表面活性剂也能引起气孔的运动。 Pa n等 。 用
Twe e n 一 8 0 的水溶液处理玉米叶片后， 发现叶片的蜡质有
溶解现象 ， 并且使叶子的蒸腾作用扩大了1 ～3 倍 ； 在油
菜、 蚕豆等植物叶面喷洒OP 一1 0 或NP一 1 0 的溶液后， 由于
表面活性剂与膜和蛋白质的相互作用引起了叶片枯斑和组
织损伤， 甚至增加了乙烯的释放量， 引起对植物的药害。
叶小利等 系统地研究了烷基聚氧乙烯基醚( P P J ) 和蔗
糖脂肪酸脂( S F E) 对大豆叶片气孔 、 蜡质层、 乙烯释放量
等的影响， 结果表明： 随着表面活性剂质量浓度的增加，
气孔逐渐打开， 质量浓度继续增加， 气孔的孔径达到最大
后逐渐关闭， 蜡质层的溶解程度随表面活性剂质量浓度的
增加而逐渐增加 ； 低质量浓度时， 乙烯的释放量几乎不受
影响， 但表面活性剂的质量浓度进一步增加时， 乙烯的释
放量增加。表面活性剂在不同程度上调节大豆叶片气孔
开闭、 蜡质层的溶解和乙烯的释放量。