表面活性剂是降低两种液体之间、气体和液体之间或液体和固体之间的表面张力(或界面张力)的化合物。表面活性剂可用作清洁剂、润湿剂、乳化剂、发泡剂或分散剂。
增加表面张力的试剂是字面意义上的“表面活性剂”,但不称为表面活性剂,因为它们的作用与通常的含义相反。表面张力增加的一个常见例子是盐析:通过在弱极性物质的水溶液中加入无机盐,该物质会沉淀。该物质本身可能是一种表面活性剂——这是许多表面活性剂在海水中无效的原因之一。
在本体水相中,表面活性剂形成聚集体,例如胶束,其中疏水尾部形成聚集体的核心,而亲水头部与周围液体接触。也可以形成其他类型的聚集体,例如球形或圆柱形胶束或脂质双层。聚集体的形状取决于表面活性剂的化学结构,即亲水头和疏水尾之间的大小平衡。衡量这一点的是亲水-亲油平衡(HLB)。表面活性剂通过吸附在液-气界面上来降低水的表面张力。将表面张力和表面过量联系起来的关系称为吉布斯等温线。
表面活性剂吸附动力学对于实际应用非常重要,例如在发泡、乳化或涂层过程中,其中气泡或液滴迅速产生并需要稳定。吸收动力学取决于表面活性剂的扩散系数。随着界面的产生,吸附受到表面活性剂扩散到界面的限制。在某些情况下,表面活性剂的吸附或解吸可能存在能量屏障。如果这样的屏障限制了吸附速率,则动态被称为“动力学限制”。这种能量势垒可能是由于空间或静电排斥。表面流变学表面活性剂层的弹性和粘度对泡沫和乳液的稳定性起着重要作用。
表面活性剂的作用是从棉垫和绷带的基质中排出空气,从而可以吸收药物溶液以施用于身体的各个部位。它们还通过在清洗伤口时使用清洁剂以及通过在皮肤和粘膜表面使用药用洗剂和喷雾剂来取代污垢和碎屑。
表面活性剂是一种化学结构很特殊的物质,在化妆品行业应用非常广泛,它是化妆品原料中的辅助原料,虽然用量不多,但起到很大的作用,在洗面奶、润肤乳液、护肤霜、洗发水、护发素、牙膏等大多数产品中都有应用。其在化妆品中的作用多种多样,主要作用表现为:乳化、洗涤、发泡、增溶、杀菌、抗静电、分散等。