活塞
[拼音]：biaomian huoxingji
[英文]：surfactant
一類具有表面活性的化合物，溶於液體(特別是水)後，能顯著降低溶液的表面張力或介面張力，並能改進溶液的增溶、乳化、分散、滲透、潤溼、發泡和洗淨等能力。在精細化工中產量最大的表面活性劑是合成洗滌劑。表面活性劑主要用作乳化劑、破乳劑、滲透劑、發泡劑、消泡劑、潤溼劑、分散劑、浮選劑、柔軟劑、抗靜電劑、防水劑等助劑，廣泛應用於紡織、食品、醫藥、農藥、化妝品、建築、採礦等工業領域。
肥皂是使用最早的表面活性劑之一，公元前7～前6世紀已經開始使用。肥皂遇到硬水會產生沉澱，且在酸性溶液中不穩定。紅油（又名土耳其紅油），是蓖麻油硫酸化產物（陰離子表面活性劑），1875年首次由德國巴登苯胺純鹼公司合成，是第一個合成的表面活性劑，用於紡織和皮革工業。第一次世界大戰時，德國研究成功從萘、丙醇或丁醇用發煙硫酸生產烷基萘磺酸鹽，可以用來代替肥皂，因而節省了制皁用的動植物油脂。烷基萘磺酸鹽的冼淨能力雖然較差，但具有良好的潤溼和滲透能力，且不受硬水或酸性溶液的影響，所以至今仍被廣泛採用。1936年隨著石油化工的發展，美國首先研究成功由苯和煤油製成烷基苯磺酸鹽。後來，由於新增各種助劑和改進生產技術，以烷基苯磺酸鹽為主要組分的合成洗滌劑，在應用效能和成本方面都比肥皂優越，開始大量在生產和生活中應用。此後，合成洗滌劑在洗滌用品總量中所佔的比重逐年上升，1982年世界合成洗滌劑的產量已達28Mt，已經超過肥皂並繼續增長。以合成洗滌劑為代表的表面活性劑的研究和生產發展迅速，現已成為重要的化工生產部門。表面活性劑的品種已有幾千種。
效能
各種表面活性劑的結構具有共同的特點，即分子中同時存在親水基和親油基(又稱疏水基)（圖1）。
親水基通常是溶於水後容易電離的基團，如羧酸鹽、磺酸鹽、硫酸酯鹽等，以及在水中不電離的羥基或聚氧乙烯基。親油基能與油類互相吸引、溶解，通常是由石油或油脂組成的長碳鏈的烴基，可以是脂肪烴，也可以是芳香烴。如果表面活性劑分子中的親水基效能強，就溶解於水；反之，如親油基效能強，就溶於油。表面活性劑的這種親水或親油效能常用親水親油平衡值(HLB)來量度。HLB值愈大，親水性愈強，愈易溶於水；HLB值愈小，親油性愈強，愈易溶於油。表面活性劑溶於水後，能生成單分子膜和膠束（圖2）。
表面活性劑分子在水中能自動定向吸附於水溶液-空氣的介面處，親水基伸向水溶液，親油基伸向空氣。表面活性劑分子通過介面吸附形成的單分子膜在介面處起著隔離作用，使空氣和水溶液的接觸面顯著減少，因此水溶液的表面張力急劇下降。表面活性劑分子在水中還能通過親油基之間的互相吸引，幾十或幾百地聚集起來形成膠束。膠束具有多種形狀，如棒狀、層狀、球狀等。由於膠束的外表是由方向朝外的親水基所組成，與水沒有相斥作用，所以能穩定地溶於水中。膠束的內部是由親油基所組成，與水幾乎脫離接觸。一些原先不易溶於水的物質如油類、汙垢等，由於能進入膠束而變得可以溶於水（見彩圖）。表面活性劑溶液能形成膠束的最低濃度稱為臨界膠束濃度(CMC)。達到此濃度後，溶液的許多性質如表面張力、增溶力、洗淨力、電導率、滲透壓等都會發生顯著的變化。一般表面活性劑的 CMC很低、為0.001～0.02mol/l，為了充分利用表面活性劑的效能，使用的濃度往往都大於CMC。表面活性劑在其他互不相溶的液體-液體、液體-固體兩相體系中，也具有相似的效能。
分類
表面活性劑有多種分類，通常按離子型別分類。凡溶於水後電離生成離子的，稱離子表面活性劑;凡不電離的，稱非離子表面活性劑。離子表面活性劑還可按分子中顯示錶面活性部分所帶電荷的種類，再進一步區分為陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑和兩性表面活性劑。陰離子表面活性劑如十二烷基苯磺酸鈉：
陽離子表面活性劑如氯化十八烷基三甲基銨：
C18H37－N+(CH3)2－CH3Cl-
兩性離子表面活性劑如十二烷基二甲基甜菜鹼：
C12H25－N+(CH3)2－CH2COO-
非離子表面活性劑如壬烷基酚環氧乙烷加成物：
世界各國的表面活性劑生產中以陰離子表面活性劑的產量為最大，主要包括供洗滌用的肥皂和合成洗滌劑。非離子表面活性劑的產量居第二，但近來發展非常迅速，其重要性日益增加。高階醇和烷基酚的環氧乙烷加成物，由於環氧乙烷的加成量可以調節，因此可以製取HLB值不同的系列產品，例如吐溫(Tween)系列等（見彩圖）。陽離子和兩性離子表面活性劑的產量雖然較小，卻都具有某些特殊效能。表面活性劑商品通常不是單一成分，而是按不同用途由一種或數種表面活性劑，再加各類助劑、增白劑、著色劑、香料等配製而成。表面活性劑商品的外觀形態有粒狀、塊狀或片狀固體、膏狀物和液體等各類劑型。
參考書目
M.J.Rosen，Surfactants and Interfacial Phenomena， John Wiley & Sons，New York，1978.