阴离子表面活性剂的特点和分类

在本系列博客文章的第一部分和第二部分中，我们研究了表面活性剂的一般结构，它们如何由疏水尾部和亲水头部组成，以及如何根据头部的电荷创建四个基团，阴离子（带负电荷）、阳离子（带正电荷）、非离子（不带电荷）和两性（带正电荷和负电荷）。

虽然了解表面活性剂是否带有一定电荷非常重要，但这只是故事的一半。了解分子的实际结构同样重要；并非所有具有特定电荷的表面活性剂都具有相同的性能，即使它们带相同的电荷，配方的变化也会对表面活性剂产生不同的影响。

2.1. 阴离子亚群

对于阴离子表面活性剂，区分亚组的一个简单方法是查看亲水头并检查哪个原子允许其带负电。有 3 种常用的可能性：硫 (S)、磷 (P) 和碳 (C)。这些原子本身都带正电，这就是它们吸引带负电的氧 (O) 的原因。然而，简单地说，这三个分子周围没有足够的空间来满足所有氧原子的需要，这就是为什么最终所有这些分子都会附着一个带负电的氧，从而使分子带有负的阴离子电荷。

2.1.1. 硫酸盐

硫酸盐表面活性剂非常常用。十二烷基硫酸钠 (SLS)、十二烷基硫酸铵 (ALS) 或多辛基磺基琥珀酸钠（多库酯钠）等成分几乎存在于所有清洁剂、洗发水、牙膏、肥皂或介于两者之间的任何产品中。它们在一些实验室和制药应用中也经常用作表面活性剂，以及在食品工业中用作添加剂。

硫酸盐表面活性剂具有高至极高的泡沫，其中十二烷基硫酸盐的泡沫特别丰富。与其他阴离子表面活性剂一样，硫酸盐可能有点刺激，如果经常使用，有些可能会产生轻微刺激。

一些相对温和但起泡效果仍然很好的硫酸盐表面活性剂是羟乙基磺酸盐，例如椰油酰基羟乙基磺酸钠，以及非常相似的牛磺酸盐，例如甲基椰油酰基牛磺酸钠。与许多其他表面活性剂不同，这两个亚组都可以在硬水中发挥作用。它们通常与两性表面活性剂结合使用，以改善其相对较低的溶解度。

2.1.2. 磷酸盐

磷酸盐表面活性剂通常以磷酸酯的形式存在。这些表面活性剂通常不适合在化妆品中使用，但非常适合各种清洁应用。它们通常由（通常是天然的）脂肪醇制成，这些脂肪醇被磷酸化以用磷取代醇，从而使分子带有负的阴离子电荷。

磷酸盐的优点主要在于其稳定性和溶解度。这些分子在很宽的 pH 范围内都很稳定，同时又非常容易溶解。磷酸酯大多是中等发泡，但其范围可以从低到高。它们通常是非化妆品应用中润湿剂和乳化剂的首选表面活性剂。另一个优点是磷酸酯具有很强的缓蚀作用。

2.1.3. 羧酸盐

羧酸盐传统上是使用最广泛的表面活性剂之一。许多肥皂、洗发水、除臭剂，甚至药品和食品添加剂都使用这些表面活性剂。非常常见的例子包括硬脂酸钠和月桂酰肌氨酸钠（肌氨酸）。这些表面活性剂是通过脂肪和油的皂化而制成的。这意味着向脂肪和油中添加碱，然后生成羧酸盐。

与硫酸盐相比，羧酸盐的刺激性和起泡性通常较低。它们的温和特性使其非常适合用于各种个人护理和化妆品。

2.1.4. 氨基酸表面活性剂

    氨基酸表面活性剂（AAS）是阴离子表面活性剂中的一个特例。顾名思义，AAS 基于氨基酸。这些有机分子构成了所有生物的组成部分。氨基酸还有一个非常不言自明的名称：这些分子在分子的一侧有一个胺基，在另一侧有一个羧酸基。在生命系统中，这使得它们非常通用，因为其他分子可以通过分子两侧的不同过程非常特定地附着。当它们用作表面活性剂时也是如此。氨基酸有很多很多，但真正用于制造表面活性剂的只有少数。氨基酸都具有相同的主链（胺-碳-酸），但它们的区别在于主链中碳原子的连接方式。这使得 AAS 类别成为非常特殊的表面活性剂类别，同时也非常多样化和广泛。它们都具有相似的特性，例如非常温和且高度可生物降解。大多数 AAS 的疏水尾部附着在分子的胺侧，而酸侧则游离。这使得分子看起来与传统表面活性剂相似，一侧有长的疏水尾部，另一侧有亲水头部。然而，其他分子不使用传统的长脂肪尾，因此这些分子将更多地依赖氨基酸中存在的自然极性。大多数 AAS 的疏水尾部附着在分子的胺侧，而酸侧则游离。这使得分子看起来与传统表面活性剂相似，一侧有长的疏水尾部，另一侧有亲水头部。然而，其他分子不使用传统的长脂肪尾，因此这些分子将更多地依赖氨基酸中存在的自然极性。大多数 AAS 的疏水尾部附着在分子的胺侧，而酸侧则游离。这使得分子看起来与传统表面活性剂相似，一侧有长的疏水尾部，另一侧有亲水头部。然而，其他分子不使用传统的长脂肪尾，因此这些分子将更多地依赖氨基酸中存在的自然极性。

常用的氨基酸有谷氨酸、甘氨酸（肌氨酸是甘氨酸衍生物）、精氨酸、天冬氨酸和丙氨酸。虽然这些是非常不同的氨基酸，但它们产生的表面活性剂却非常相似。它们具有非常温和的清洁特性，甚至可以用于敏感皮肤的产品中。由于它们是由有机构建块制成的，因此它们在保持高功效的同时还具有非常低的毒性。除此之外，它们还可以非常保湿。此外，具有两个酸基团的 AAS，例如基于氨基酸谷氨酸的 AAS（椰油酰谷氨酸二钠、月桂酰谷氨酸钠或谷氨酸二乙酸四钠）），还可以作为传统螯合剂和水软化剂的优良环保替代品。