第三节 表面活性剂

在非织造布整理加工过程中，常使用各种类型的表面活性剂。为了合理地选择和使用表面活性剂，必须对它的结构、性质、作用原理和用途有所了解。

图2-1 不同物质水溶液表面张力与浓度的关系

一、表面活性和表面活性剂

把物质以不同浓度溶解于水中，溶液的表面张力将发生变化。这种变化按照各种物质水溶液的表面张力与该物质浓度的关系可以分为三种类型。第一类物质在低浓度时，表面张力随浓度的增加而急剧下降；第二类物质的表面张力随浓度的增加而逐渐下降；第三类物质的表面张力随浓度的增加而稍有上升，如图2-1所示。肥皂及合成洗涤剂等的水溶液具有第一类物质的性质；乙醇、丁醇、醋酸等的水溶液具有第二类物质的性质；而NaCl、KNO₃、HCl、NaOH等无机物的水溶液则具有第三类物质的性质。能使溶液的表面张力降低的性质称为表面活性，第一、二两类物质可以被称为表面活性物质；而第三类物质不具有表面活性，被称为非表面活性物质。第一类与第二类物质之间有明显的区别。在水溶液中，第一类物质在极低的浓度下就能显著地降低水溶液的表面张力，这类物质称为表面活性剂，它能改变体系的界面状态，对另一种物质产生润湿、乳化、净洗、起泡等各种作用。在非织造布染整加工中，表面活性剂主要被用作润湿剂、乳化剂、分散剂、渗透剂、匀染剂、柔软剂、洗涤剂等。

二、表面活性剂的分子结构

虽然表面活性剂的种类繁多，性质也各有千秋。但在分子结构上，所有表面活性剂的分子都是由非极性的疏水基和极性的亲水基两部分构成，是一种典型的两亲分子，表现出既亲油又亲水的两亲性质。极性的亲水基能同水分子相结合使之溶于水，非极性的疏水基（也称为亲油基）使表面活性剂有溶于油脂的能力。表面活性剂的水溶性取决于分子中亲水基的多少和强弱，也决定于亲水基和亲油基的比例。如硬脂酸皂（C₁₇H₃₅COONa）的疏水基为CH₃—CH₂—CH₂…CH₂—，亲水基为—COONa，其结构特征如图2-2所示。

图2-2 硬脂酸皂的结构特征示意图

在常用的表面活性剂中，非极性的疏水基团主要为直链或含有支链的脂肪族烷基（如十二烷基、十六烷基）、芳基（如苯基等）以及烷基芳基（如丁基萘、十二烷基苯）等。而亲水基团则有多种，主要包括：羧酸盐（—COONa）、磺酸盐（—SO₃Na）、硫酸酯基（—OSO₃H）、羟基（—OH）、醚基（—O—）、氨基（—NH₂）、酰氨基（—CONH₂）、磷酸基［—OPO（OH）₂］、聚氧乙烯基（—CH₂CH₂O—）_n等。在聚氧乙烯型表面活性剂中，要特别注意有关烷基酚聚氧乙烯醚（APEO）的生态环保问题。在涉及APEO的常用表面活性剂中，壬基酚聚氧乙烯醚（NPEO）占80%～85%，辛基酚聚氧乙烯醚（OPEO）占15%以上，十二烷基酚聚氧乙烯醚（DPEO）和二壬基酚聚氧乙烯醚（DNPEO）各占1%。

由于APEO具有类似雌性激素的作用，能危害人体正常的激素分泌，且生物降解率仅为0～9%，同时在生产及应用过程中均会对哺乳动物和水生生物产生毒性。因此纺织品上APEO的含量被限定为10mg/kg以下。

但APEO系列产品具有润湿、渗透、乳化、分散、增溶、去污等多种优异性能，所以在纺织常用助剂中有大量的应用。寻找和代替APEO的意义就不言而喻了。目前，主要采用“脂纺醇聚氧乙烯醚”或“支链的脂肪醇聚氧乙烯醚”作为APEO的替代品。

三、表面活性剂的分类

表面活性剂的种类很多，分类方法也各不相同。通常是按表面活性剂的亲水基在水中是否电离以及电离后的离子类型来分类。

表面活性剂溶于水时，不能电离的称为非离子型表面活性剂，能电离的称为离子型表面活性剂，后者又按其生成离子的类别分为阴离子型、阳离子型和两性型表面活性剂，具体分类见表2-2。

表2-2 表面活性剂的分类

四、表面活性剂的特性

图2-3 表面活性剂在水溶液中分布状态示意图

表面活性剂溶解于水后，亲水基被水分子吸引而留在水中，疏水基则被水排斥，舍水而指向空气，使其分子在水的表面定向排列，并在水（溶液）的表面（或界面）形成单分子层，使得表面活性剂在溶液表面的浓度不同于溶液内部，如图2-3所示。

随着表面活性剂浓度的增加，原来水溶液的空气—水界面逐步被空气—疏水基的界面所代替。结果使水溶液的表面张力不是接近于水，而是更接近于油，从而使溶液的表观界面性质发生变化。

表面活性剂使水的表面张力降低的程度与表面活性剂的浓度密切相关，如图2-1中曲线1所示。开始阶段水的表面张力随着表面活性剂浓度的增加而迅速降低，当浓度到达一定值后，溶液的表面张力不再降低，并形成明显的转折点。这种现象与表面活性剂在溶液内部以及表面的分布情况有关。当表面活性剂的浓度很低时，在液面上的表面活性剂分子浓度高于溶液内部，而且随着浓度的增加，表面活性剂分子很快聚集到溶液的表面，所以表面张力迅速降低。当表面活性剂浓度增加到一定程度后，表面活性剂分子在溶液表面形成了无间隙定向排列的单分子层，这时溶液的表面张力已经降低到最低值（接近于油的表面张力）。继续增加表面活性剂浓度，其分子只是在溶液内部相互聚集，形成疏水基向内、亲水基向外的胶束，而溶液的表面张力不再继续下降。

图2-1中曲线1的转折点表示溶液的表面张力降低到最低值所需要表面活性剂的最小浓度，它还表示表面活性剂在溶液内部开始形成胶束所需要的最低浓度，称为临界胶束浓度（Critical Micelle Concentration简写为CMC）。

每一种表面活性剂都具有各自的临界胶束浓度，即使是同一种表面活性剂在不同的外界条件下也具有不同的临界胶束浓度。这是因为临界胶束浓度要受到表面活性剂结构和外界因素的影响。例如，疏水基的碳链越长、饱和程度越高，则临界胶束浓度越小；亲水基的亲水性越强、数目越多，临界胶束浓度越大；碳链长度相似，亲水基处于疏水基末端的比处于中央的临界胶束浓度小；对于一般的表面活性剂，温度越高，临界胶束浓度越大；电解质能够使表面活性剂聚集，从而使临界胶束浓度下降。

临界胶束浓度是衡量表面活性剂性能的一个重要指标。在表面活性剂的临界胶束浓度左右，渗透压、蒸汽压、密度、黏度、表面张力、润湿性、乳化性以及洗涤性能等许多重要性质都产生显著的变化。而对于润湿、乳化以及洗涤性能，只有表面活性剂的浓度大于临界胶束浓度时，才能充分发挥其作用。通常表面活性剂的临界胶束浓度都不高，在0.02%～0.4%之间。

五、表面活性剂在非织造布染整中的应用

表面活性剂在非织造布染整中应用广泛，几乎每一种整理工艺都与表面活性剂有直接的关系。其所起的作用主要有润湿、乳化、分散、洗涤和发泡等。

1.润湿作用 润湿是液体在固体表面铺展的现象。根据润湿的不同程度，液体在固体表面可以呈现从完全展开到珠状之间的各种不同状态，如图2-4所示。

当液体在固体的表面达到平衡时，液滴的周围就形成了液滴与固体表面、液滴与大气、大气与固体表面三个界面，如图2-5所示。在液滴、固体和大气三相交界处的某一点A处将受到固体—气体之间的界面张力γ_SG、液体—气体之间的界面张力γ_LG和固体—液体之间的界面张力γ_SL的共同作用。这三种力与液体在固体表面形成的液滴接触角θ之间存在如下关系：

图2-4 液体在固体表面的不同润湿情况

图2-5 界面张力与接触角之间的关系

用接触角θ可以定量描述液体在固体表面的润湿情况：如θ=0时，表示完全润湿，即液体在固体表面完全铺展开；θ=180°时，液滴呈现圆珠状，表示完全不润湿；通常把θ=90°定义为润湿和不润湿的界限，θ<90°表示润湿，θ>90°表示不润湿。

在非织造布的润湿过程中，固体—气体之间的界面张力γ_SG 是由纤维的种类和性质决定的，在加工中的大多数情况下，其数值是相对不变的，因此润湿与否就决定于γ_SL 和γ_LG 的大小。在水不易润湿的情况时，若在水中加入表面活性剂，那么液体的表面张力（即液体—气体之间的界面张力γ_LG ）就会显著下降，同时表面活性剂还能够在水和固体的界面之间充分发挥其双亲性能，增加两者之间的相互吸引力，从而使固体—液体之间的界面张力γ_SL 也变小，这将使θ角减小，即润湿性能提高。

表面活性剂的润湿作用在非织造布的染整加工中有非常广泛的应用，一般为了提高整理剂对被加工物的润湿性能以及缩短整理剂在纤维表面的铺展时间，在整理液中都加入适量的表面活性剂。

2.乳化和分散作用 将一种液体以微小的液滴均匀分散在另一种与其互不相溶的液体中所形成的体系被称为乳状液或乳液。而这种分散的过程就是乳化。将一种固体以微小的颗粒均匀分散在另一种与其互不相溶的液体中所形成的体系则称为分散液或悬浮液。而这种过程就是分散。表面活性剂可以使乳化和分散过程顺利进行并保持一定的稳定性，这就是表面活性剂的乳化和分散作用。乳化和分散的主要区别是乳化过程中的分散相是液体，分散过程中的分散相是固体。

乳状液通常有两种类型。一种是水包油型（油/水，O/W）乳液，它是油分散在水中，水是连续相（外相），而油是不连续相（内相），这种油/水型乳液可用水来稀释。另一种乳状液是水分散在油中，称为油包水型（水/油，W/O）型乳液，它和水包油型乳液相反，其中油是连续相（外相），而水是不连续相（内相），油包水型乳液常用油来稀释。在一定条件下两种类型的乳液可以相互转化，称为转相。在非织造布整理过程中由于多数以水为溶剂（或介质）进行加工，所以水包油型乳液应用较广。

乳状液和分散液的形成过程中遵循能量最低原则，当油与水接触时，两者分层，不相溶。如果加以搅拌或振荡，体系也很不稳定，较小的油滴有相互聚集结成较大油滴而减小其表面能的倾向，一旦停止搅拌或振荡，便又重新分为两层。如在水、油混合液中加入适当的表面活性剂（乳化剂），再加以搅拌或振荡，由于乳化剂在水、油界面上产生定向吸附，把两相联系起来，降低了界面张力，使乳化作用容易进行。而当采用的乳化剂是离子型表面活性剂时，还会在油、水界面上形成双电层和水化层，有防止微小液滴相互聚集的作用，这样乳液就会处于能量较低的相对稳定的状态。若所采用的乳化剂是非离子型表面活性剂，则会在微小的油滴表面形成较牢固的水化层，也具有使分散体系稳定的作用。

乳化剂或分散剂都是表面活性剂，但只有在水中能形成稳定胶束的表面活性剂才具有良好的乳化和分散能力，这与表面活性剂的分子结构有密切关系。

3.洗涤作用 表面活性剂在洗涤过程中的作用与其润湿、乳化、分散、形成稳定胶束浓度的能力等性能有关。

在洗涤过程中，首先要使织物在洗液中充分润湿，这常常需要借助洗涤剂的润湿作用，使不溶于水的油性污垢与纤维的附着力减弱，然后再借机械的搅动或揉搓作用，使污垢从织物上脱落，通过洗涤剂的乳化、分散等作用使污垢均匀地分散在洗液中，不再重新沾污到织物上，最后再用清水将污垢和洗涤剂一起洗除。

污垢可分为液体污垢和固体污垢两类。固体污垢的去除主要是靠表面活性剂在固体质点（污垢）及织物表面吸附，使两者所带电荷相同，从而相互排斥，特别是阴离子表面活性剂能增强纤维和污垢的负电荷，增加斥力，使黏附强度减弱，固体质点（污垢）变得轻易从织物上去除。一般说来，固体污垢的质点越小，越不易去除。

液体污垢及混合污垢是以铺展的油膜存在于织物上。在洗涤过程中由于洗涤剂的润湿作用而“卷缩”成油珠，如图2-6所示，然后在机械作用下脱离织物表面。γ_WO为水—油界面张力；γ_SO为固—油界面张力；γ_SW为固—水界面张力。

图2-6 洗涤剂的润湿作用

当油污与固体表面的接触角为180°时，污垢可以自发地脱离固体表面。如果接触角小于180°但大于90°时，污垢不能自发地脱离固体表面，但可以被洗涤液的液流冲走。而当接触角小于90°时，即使有运动液流的冲击，也仍然会有部分油污残留在固体表面上，需要更多的机械功或使用较浓的表面活性剂溶液才能洗除。

要获得良好的洗涤效果，还必须使疏水性的固体和液体污垢能稳定地分散在洗涤液中，而不再沉积在织物上，因此要求洗涤剂具有较强的乳化、分散能力，这与洗涤剂的亲水性、形成稳定胶束的能力以及洗涤剂的浓度有关。

图2-7 泡沫形成过程示意图

4.发泡作用 气体分散在液体中所形成的体系称为泡沫。用力搅拌水时有气泡产生，但这种气泡是不稳定的，停止搅拌，气泡立即消失。这是因为空气和水之间的界面张力大，相互之间的作用力小，气泡很容易被内部的空气冲破，因此很不稳定。如果液体中含有表面活性剂，则形成的液膜不易破裂，因此在搅拌时就可以形成大量泡沫。例如肥皂的水溶液经搅拌或吹入空气就可以形成稳定的泡沫。

当空气进入表面活性剂溶液中的瞬间，在空气气泡的周围就形成了疏水基伸向气泡内部，而亲水基指向液相的吸附膜。所形成的气泡由于浮力而上升，到达溶液的表面，甚至在适当的时候，气泡逸出液体表面，形成双分子膜构成的泡沫。该过程如图2-7所示。

泡沫的稳定性和膜的表面黏度、表面弹性、表面电荷的斥力以及温度等因素有很大关系。泡沫对于非织造布染整加工既有利，又不利。例如，泡沫整理、泡沫印花、泡沫染色就是充分利用泡沫含水率低、有一定黏度和流变性等特点开发的新型低给液染整技术；泡沫还能在洗涤过程中对去除油污起到一定的辅助作用，它能增强洗涤剂的携污能力，防止污垢再次沾污织物。然而在印花色浆及染液中的泡沫却会使产品出现漏印或染斑，给生产造成不利的影响，因此在这种场合又要设法抑制或破坏泡沫。

工业上常用的消泡剂表面张力较低、易于在溶液表面铺展的液体。当这种液体在溶液表面铺展时，会带走邻近表面的一层溶液，使液膜局部变薄，于是液膜破裂，泡沫破坏。此类物质主要有烃类（如火油）、醇类（如戊醇、庚醇）及烷基硅油等。特别是烷基硅油一类化合物，其表面张力很低，容易吸附于表面和在液面上铺展，但形成的表面膜强度不高，因此是—种优良的消泡剂。它的用量较少，消泡效果好，故被广泛地应用。

在利用泡沫进行整理加工时，选择合适的起泡剂是关键的工作，常用的发泡剂主要有净洗剂LS、脂肪醇硫酸酯钠盐。

六、常用表面活性剂

1.阴离子型表面活性剂（1）肥皂：肥皂是最古老而且最常用的表面活性剂，是高级脂肪酸的钠盐，通式为RCOONa。常用的肥皂有硬脂酸皂（R=—C₁₇H₃₅）、软脂酸皂（R=—C₁₅H₃₁）、油酸皂（R=—C₁₇H₃₃），此外，还有以松香为原料制造的松香皂，松香的主要成分是松香酸。

肥皂除以天然油脂和松香为原料外，还可用石蜡作原料，通过氧化制成合成脂肪酸。肥皂在水中能形成稳定的胶束，具有良好的润湿、乳化和净洗性能，特别是净洗作用特别突出。

肥皂的缺点是对硬水和酸不稳定，遇硬水中的钙、镁离子则生成不溶性的钙皂、镁皂，从而失去洗涤作用，不但造成浪费，而且不溶性的钙皂、镁皂沉积在纤维表面还会影响产品的质量，并给整理加工带来困难。另外，肥皂还是强碱弱酸盐，在水溶液中遇酸易发生水解，影响洗涤效果。在实际使用中通常加入适当碱剂（如纯碱）来抑制水解反应，以提高洗涤效果。

（2）脂肪醇硫酸酯钠盐：其分子结构通式为R—O—SO₃Na（R=C_nH_2n+1，n=12～18），这种阴离子表面活性剂溶于水呈半透明液体，水溶液呈中性，对碱、弱酸和硬水很稳定。其性质随脂肪醇的碳原子数不同而略有差异。

含C₁₂：发泡力强，润湿性能好，低温下的洗涤效果好。

含C_14～16：乳化性能和净洗性能都很好。

含C₁₈：高温下显示出良好的洗涤效果。

该类表面活性剂的净洗效果优于肥皂，适合于洗涤蛋白质纤维制品。此外，广泛应用于牙膏发泡剂、食物洗涤剂及洗发用剂。它对人体无害，并能被微生物分解。

以上两种阴离子表面活性剂大都以天然油脂为原料，随着石油化工的发展，合成表面活性剂的种类越来越多。下面是几种常用的合成表面活性剂。

（3）烷基磺酸钠（AS）：其分子结构通式为R—SO₃Na（R=C_nH_2n+1，n=15～20）。

该种表面活性剂产品中含有大量的仲烷基磺酸钠及少量烷基二磺酸钠，因此溶解性能好，但形成胶束能力差，具有较好的润湿性能，一定的乳化性能，但净洗能力较差。对酸、碱及硬水都较稳定。

（4）烷基苯磺酸钠（ABS）：其分子结构通式为。

R为C₁₀～C₁₆的直链或支链烃基，其中以C₁₂占多数，此时称为十二烷基苯磺酸钠。对酸、碱及硬水都很稳定，其性质随原料十二烯的来源不同而略有差别。

总的说来，这类表面活性剂具有一定的净洗能力，泡沫特别多，但不持久，洗涤后的织物手感较差，这类表面活性剂通常是作为市售洗衣粉的主要成分。

2.非离子型表面活性剂 非离子型表面活性剂是一类应用较晚的表面活性剂，它的许多性能都超过了其他类型的表面活性剂，因而发展非常迅速，应用日益广泛。另外，由于石油化学工业的发展，其生产原料来源丰富，工艺不断改进，成本逐渐降低，它在表面活性剂总产量中所占的比例也越来越高。

非离子型表面活性剂的疏水基一般是以脂肪醇（R—OH）、烷基酚、脂肪酸（R—COOH）、脂肪胺（R—NH₂）等为基础结构。它的亲水基主要是由聚氧乙烯基构成，其次是以多元醇（如甘油，葡萄糖、山梨醇等）为基础结构。前者称为聚氧乙烯型非离子表面活性剂，后者称为多元醇型非离子表面活性剂。其中的烷基酚聚氧乙烯醚（APEO）是一类被广泛应用的非离子表面活性剂，但是由于其中的烷基酚会对自然环境造成污染，因此，很多国家对烷基酚聚氧乙烯醚（APEO）的使用量有严格的限制。

在非织造布后整理加工中常用的非离子表面活性剂多为聚氧乙烯型，它的亲水性来自氧乙烯中的—O—原子，它能和水分子中的—OH形成氢键。因此，分子中的氧乙烯基数目越多，亲水性也越强。

下面介绍几种常用的聚氧乙烯型非离子表面活性剂。

（1）平平加O（又名乳化剂O，匀染剂O）：是十八醇或十八烯醇与环氧乙烷的缩合物，结构式为：

平平加O外观为乳白色或米黄色的膏状物，易溶于水，在冷水中的溶解度比在热水中大。对酸、碱、硬水都很稳定，可以和各类表面活性剂及整理剂和染料混用。它具有良好的渗透性能、乳化性能，净洗作用也很好。常用作匀染剂、扩散剂及油/水型乳化剂。

（2）乳化剂OP（又名匀染剂OP）：是烷基酚和环氧乙烷的缩合物，结构式为：，此表面活性剂外观为黄棕色的膏状物，易溶于水。对酸、碱、硬水、金属盐及氧化剂均稳定，具有优良的润湿、扩散、乳化及匀染性能，还具有很好的去污能力。

（3）渗透剂JFC（润湿剂EA）：结构式为，渗透剂JFC外观为淡黄色液体，水溶性良好，对酸、碱及次氯酸盐的溶液均稳定，耐硬水及金属盐。具有良好的润湿及渗透性能，可以和各类表面活性剂，染料及树脂混用。在非织造布整理加工中主要用作渗透剂。

聚氧乙烯型非离子表面活性剂在使用过程中，水溶液中聚氧乙烯基亲水性的醚键处于链的外侧，因此可将其整体看作是一个亲水基，分子中的氧乙烯基越多，醚键越多，亲水性也越强。但是由于醚键与水分子结合形成氢键时是放热反应，在较高温度下，结合的水分子会逐渐脱离醚键，表面活性剂在水中的溶解度也会逐渐降低，甚至出现混浊，这种现象是聚氧乙烯型非离子表面活性剂固有的特性，也是衡量非离子型表面活性剂性能的重要特性指标。在实际使用中，一般以“浊点”高低来衡量此项性能的好坏，如果慢慢加热聚氧乙烯型表面活性剂的水溶液（浓度为0.5%～2%），当溶液由透明转变为混浊时的温度就称为该表面活性剂的浊点，一般非离子型表面活性剂的浊点随着疏水基碳原子数目的增加而下降，随着聚氧乙烯链的增长而上升。这类表面活性剂的使用温度应控制在浊点以下。

3.阳离子型表面活性剂 这类表面活性剂中，绝大部分是有机胺的衍生物。简单的有机胺的盐酸盐或醋酸盐，都可以作为阳离子表面活性剂。它们可在酸性介质中用作润湿、乳化、分散剂。其缺点是当溶液的pH较高时，容易析出游离胺而失去表面活性。此外仲胺和叔胺盐也可以作为阳离子表面活性剂，但也不耐碱。

常用的阳离子表面活性剂为季铵盐。例如十六烷基三甲基溴化铵：

季铵盐与铵盐不同，它一般不受pH的影响，无论在酸性、中性还是碱性介质中，季铵离子都不会产生变化。季铵盐类阳离子表面活性剂除可用作润湿、乳化、净洗剂之外，通常用作柔软剂、防水剂、抗静电剂和匀染剂等。它的水溶液还具有很强的杀菌能力，因此，可用作消毒、杀菌剂。如匀染剂1227就是一个常用的季铵盐型阳离子表面活性剂。其化学名称为十二烷基二甲基苄基氯化铵，结构式为：

该表面活性剂在阳离子染料染腈纶时可以作为匀染剂，故俗称为匀染剂1227，同时还具有柔软及抗静电作用，并具有一定的净洗能力。另外，由于它还具有很强的杀菌作用，可用作公共餐具的消毒剂、杀菌剂和工业、农业杀菌剂。

七、表面活性剂化学结构与性能的关系

表面活性剂种类繁多，它们的物理化学性质和应用性能又各有特点，这都与表面活性剂化学结构的多样性有关。因此，除了要了解表面活性剂化学结构的一般特点，认识它的共性外，还要进一步研究其化学结构的细节，以掌握它的个性。只有认识了表面活性剂的化学结构与性质的关系，才能按照各种不同的用途，合理地选择表面活性剂，在非织造布整理过程中充分发挥每种表面活性剂的特长。

1.表面活性剂亲水性与其性质的关系 亲水性的强弱对表面活性剂的性质有很大影响。表面活性剂亲水性的强弱主要决定于疏水基的疏水性大小和亲水基的亲水性大小。从前面对表面活性剂的介绍可知，其疏水基多数是非极性的疏水基团，主要为直链或含有支链的脂肪族烷基（如十二烷基、十六烷基）、芳基（如苯基等）以及烷基芳基（如丁基萘、十二烷基苯）等，因此，当表面活性剂的亲水基不改变时，疏水基的“分子量”越大，整个表面活性剂分子的疏水性就越强，因此，疏水基的疏水性可用它的“分子量”大小来间接表示。

对于亲水基的亲水性大小，由于种类繁多，而且不同亲水基的亲水性能与其化学结构又有密切的关系，因此，不能用“分子量”来表示其亲水性的大小。但对于同一种类型如聚氧乙烯型的非离子表面活性剂来说，聚氧乙烯基链段的数量越多，它的“分子量”越大，亲水性也越强。因此，它的亲水性可用亲水基的“分子量”大小来表示。

格里芬（W.D.Griffin）提出了一种以数值表示表面活性剂亲水性和亲油性的方法，称为亲水—亲油平衡值或亲水—疏水平衡值（hydrophilic Lipophilic balance 简写为HLB）。聚氧乙烯型非离子表面活性剂的HLB值可用下式计算：

计算中以石蜡和聚乙二醇为基准，石蜡没有亲水基，HLB=0，聚乙二醇没有疏水基，HLB=20。所以聚氧乙烯型非离子表面活性剂的HLB值介于0～20之间。

对阴离子型表面活性剂来说，由于亲水基单位重量的亲水性一般要比非离子型表面活性剂大得多，而且由于亲水基的种类不同，单位重量的亲水性大小也不相同，因此不能用上述公式来计算它们的HLB值。但可以通过乳化标准油的试验，来间接地确定各种表面活性剂的HLB值。表2-3列举了一些常见表面活性剂的HLB值。

表2-3 一些常见表面活性剂的HLB值

表面活性剂的HLB值与应用性能之间有非常密切的关系。例如HLB值为13的表面活性剂具有较好的洗涤性能，同时还可以作为水包油型乳化剂。HLB值可作为选用表面活性剂的重要参考依据，但确定HLB值的方法不能非常精确，因此不能单纯地根据HLB值来确定表面活性剂的性能。通常表面活性剂的HLB值与用途的关系见表2-4。

表2-4 表面活性剂的HLB值与用途的关系

2.表面活性剂疏水基种类与性能的关系 表面活性剂的疏水基都是烃基，实际应用的烃基有如下几种。

（1）脂肪族烃基：如十二烷基、十六烷基、十八烯基等。

（2）芳香族烃基：如萘基、苯基、苯酚基等。

（3）脂肪烃接芳香烃基：如十二烷基苯基、二丁基萘基等。

（4）带有弱亲水基的烃基：如蓖麻油酸中含有一个羟基、聚氧丙烯中含有醚键等。

上述各种疏水基的疏水性大小大致可排列为：脂肪族烷基>脂肪族烯基>脂肪烃接芳香烃基>芳香烃基>有弱亲水基的烃基。

在选择乳化剂、分散剂和净洗剂时，还要考虑表面活性剂的疏水基与被作用物的相容性。如洗涤衣物上的油污（常遇到的是动、植物或矿物油），使用肥皂、脂肪醇硫酸酯盐或胰加漂T等可获得良好的洗涤效果，乳化矿物油时可使用平平加O，而染料的分散则可采用扩散剂N。

3.表面活性剂亲水基相对位置对其性能的影响 表面活性剂分子中亲水基所在的位置也影响表面活性剂的性能。一般情况是，亲水基在分子中间的比在末端的润湿能力强，亲水基在末端的则比在中间的去污力强。

如肥皂、脂肪醇硫酸酯盐等是良好的净洗剂，而烷基磺酸钠因为多数是仲烷基磺酸钠，所以润湿、渗透作用较好，而净洗作用差。

4.表面活性剂疏水基支链对其性能的影响 如果表面活性剂的种类相同，分子量大小相同，则有分支结构的表面活性剂具有较好的润湿、渗透性能，而直链烃基的表面活性剂净洗作用较前者好。

例如十二烷基苯磺酸钠根据其原料来源的不同，其烷基部分有正十二烷基和四聚丙烯基两种，前者的净洗能力优于后者，而后者的润湿、渗透能力较前者强。

5.表面活性剂分子量对其性能的影响 表面活性剂分子量的大小对其性能的影响比较显著。在同一品种的表面活性剂中，若亲水基是相同的，则随着疏水基中碳原子数的增加，其溶解度、临界胶束浓度等皆有规律地减小，但降低水的表面张力这一性质，则有明显增强。一般的规律是，表面活性剂分子量较小的，其润湿性、渗透性较好，分子量较大的，其分散作用、净洗作用较为优良。

例如烷基硫酸钠类表面活性剂中，洗涤性能的强弱按下列顺序排列：

但三者的润湿及渗透性能却与此相反。聚氧乙烯型非离子表面活性剂可通过改变疏水基的碳原子数目和亲水基氧乙烯基的数量而改变其分子量。当它们的HLB值相近时，分子量的变化就明显地显示出性质的差异。其中分子量大的表面活性剂具有较好的洗涤能力，而分子量较小的，则具有较好的润湿性能。

在品种不同的表面活性剂中，大致也以分子量较大的净洗能力较好。非离子型表面活性剂即使碳氢链不长，却具有较好的净洗能力，就是由于它具有较高的分子量。此外，表面活性剂亲水基的种类对表面活性剂的性质如对酸、碱、硬水、金属盐等的稳定性也有很大影响。

总之，通过对表面活性剂的化学结构、疏水基的种类、疏水基的分支情况、亲水基的种类、亲水基的相对位置以及表面活性剂的分子量等几个方面进行综合分析，可以初步判断表面活性剂的性质。