很多人都將表面活性劑形象地比喻為工業(yè)味精，這種比喻可以說是恰如其分的，非常準(zhǔn)確。
表面活性劑在化妝品、日用品、醫(yī)療保健品、食品加工、紡織印染、表面處理、電鍍、石油開采、建筑工程、金屬加工、環(huán)境保護(hù)、油漆涂料、造紙、制革、印刷、農(nóng)藥等行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。在很多應(yīng)用場合下，雖然表面活性劑添加的份量不大，但所起到的作用卻是巨大的，而且往往是不可缺少的。
化妝品和洗滌用品是表面活性劑最重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一，可以毫不夸張地說，沒有表面活性劑，化妝品和洗滌用品根本無法創(chuàng)造出來。表面活性劑在化妝品中的添加量通常只有百分之幾到百分之二三十左右，利用其乳化、潤濕、滲透、吸附、分散等基本物理化學(xué)性能，在各種產(chǎn)品中主要起著發(fā)泡、去污、洗滌、除油、增溶等作用。有了它，各種油性的護(hù)膚、潤膚成分能夠均勻地分層到水相載體中并且穩(wěn)定地存放相當(dāng)長的時(shí)間，或者能夠?qū)⒑懈鞣N營養(yǎng)性物質(zhì)或療效性成分的水溶液分散到油性基體中。有了它，化妝品和洗滌用品中的各種組分可以更好地滲透到皮膚深層，充分發(fā)揮其特有的作用，使美白、去斑、去粉刺、滋潤、去角質(zhì)、嫩膚、抗皺、防紫外線等功效更加顯著。有了它，化妝品和洗滌用品可以制成嘉霜、乳液、塊狀、粉體、懸浮液、嗜喱狀、透明液等各種各樣的形態(tài)，不但適應(yīng)各種使用場合的需要，使用方便快捷，而且商品的外觀五光十色，更具有商品性，對顧客產(chǎn)生更大的吸引力，給消費(fèi)者更多的選擇余地。有了它，洗滌用品可以輕而易舉地去除衣服的油漬、污漬；美發(fā)護(hù)發(fā)用品能夠令頭發(fā)輕盈飄逸、烏黑發(fā)亮或染上各種艷麗的色彩；沐浴用品和洗膚用品可以產(chǎn)生豐富的泡沫，幫助去除皮膚上的污垢，又能夠增加使用者的樂趣；美容彩妝用品可以均勻地涂抹在面部及身體的其他部位從而達(dá)到光彩照人的效果。
具體來說，表面活性劑在化妝品和洗滌用品中主要有如下幾方面的作用。
1 乳化作用
人們都知道，兩種互不相溶的液體，例如白礦油與純水，如果．不做任何處理放入同一個(gè)容器中，會自然地分成兩層，相對密度小的白礦油在上層而相對密度大的水在下層。但是如果向體系中加入烷基苯磺酸鈉(陰離子表面活性劑)，并且進(jìn)行劇烈攪拌，白礦油就被分散在水中，形成白色的乳狀液，這個(gè)過程稱之為乳化。表面活性劑在這里起到了乳化作用，在它的作用下油被分散在水中，形成穩(wěn)定的乳液，可以長期保持不變。
依靠機(jī)械作用，例如強(qiáng)烈攪拌或者超聲波震蕩，也可以使兩種互不相溶的液體混合成為乳狀液。但這僅僅是一種機(jī)械的分散作用，形成的乳狀液是不穩(wěn)定的體系，一旦外力消除，液珠會慢慢凝聚，重新分為互不相溶的兩層溶液。只有加入一些表面活性劑才可以得到穩(wěn)定的乳狀液。
凡是能提高乳狀液穩(wěn)定性的物質(zhì)都稱為乳化劑。表面活性劑能夠提高乳狀液穩(wěn)定性的原因在于其具有降低界面張力的內(nèi)在性質(zhì)，有關(guān)理論問題可以閱讀本書l．4節(jié)的內(nèi)容。
乳狀液是指一種液體以液珠的形式分散在另一種與它不相溶的液體中的體系，分散的液珠一般在0．1μm左右。通常，組成乳狀液的兩相，一個(gè)是水相，另一個(gè)是與水不相溶的有機(jī)液體，稱為油相。乳狀液中以液珠形式存在的那一個(gè)相稱為內(nèi)相或分散相，也稱為不連續(xù)相；作為承載液珠的另一個(gè)相稱為外相或分散介質(zhì)，也稱為連續(xù)相。在上面的乳化例子中，白礦油以液珠的形式被分散在水里形成乳狀液，白礦油就是內(nèi)相(分散相)，水就是外相(連續(xù)相)。
乳狀液分為兩種類型。一種是外相為水，內(nèi)相為油的乳狀液，稱為水包油型乳狀液，用o／w來表示。例如，潤膚露是不溶于水的礦物油和植物精油分散在水中制成的，屬水包油型乳狀液。若外相是油，內(nèi)相為水的乳狀液，稱為油包水型乳狀液，用w／o來表示。例如，雪花膏是水分散在油相中形成的乳化體，屬油包水型乳狀液。相應(yīng)地，乳化劑可分為兩大類。能形成w／o型穩(wěn)定乳狀液的稱為油包水型乳化劑。另一類能形成o／w型穩(wěn)定乳狀液的稱為水包油型乳化劑。上述兩類乳狀液，在外觀上并無多大區(qū)別。
乳狀液的內(nèi)部狀況可以用圖1來形象地描述。
圖1 乳狀液示意圖
對表面活性劑的乳化作用要有一個(gè)正確的認(rèn)識，不要以為隨便向油水兩相體系中加入表面活性劑就可以得到滿意的乳液了。形成乳狀液并不困難，難的是要乳狀液長期穩(wěn)定不發(fā)生變化。
在化妝品工業(yè)中都希望得到穩(wěn)定的乳狀液，制造出來的膏、霜乳液類化妝品都要求至少兩年以上的穩(wěn)定期。可惜從熱力學(xué)觀點(diǎn)來看，最穩(wěn)定的乳狀液最終也是要被破壞的。由于油相和水相密度不同，在重力或其他外力作用下液珠將上浮或下沉；乳狀液的液珠也可以聚集成團(tuán)，即發(fā)生絮凝，變成了一個(gè)大液珠。乳狀液的不穩(wěn)定性表現(xiàn)為分層(乳液分為兩個(gè)油水比例不同的乳液層)、變型(乳狀液從o／w型變成w／o型，或從w／o型變成o／w型)和破乳(乳液被完全破壞，油水徹底分離)。每種形式都是乳狀液破壞的一個(gè)過程，它們有時(shí)是相互關(guān)聯(lián)的。有時(shí)分層往往是破乳的前導(dǎo)，有時(shí)變型可以和分層同時(shí)發(fā)生。
只有正確地選擇和使用表面活性劑才能提高乳化體的穩(wěn)定性。對于表面活性劑的乳化作用而言，界面膜的形成與界面膜的強(qiáng)度是乳狀液穩(wěn)定性最主要的影響因素。而界面張力的降低與界面膜的強(qiáng)度對乳狀液穩(wěn)定性的影響有相輔相成的作用，并且都與乳化劑在界面上的吸附有關(guān)。要得到比較穩(wěn)定的乳狀液，首先應(yīng)考慮乳化劑在界面上的吸附性質(zhì)，吸附作用愈強(qiáng)，表面活性劑分子在界面的吸附量也愈大，界面表面張力則降低得愈低，界面膜強(qiáng)度愈高。
2 潤濕作用
潤濕是指固體表面的氣體或液體被另一種液體代替的過程，通常潤濕是指用水或水溶液將液體或固體表面上的空氣取代，能增強(qiáng)這一取代能力的物質(zhì)稱為潤濕劑。潤濕作用是一種表面和界面過程，因而與表面活性劑密切相關(guān)。
化妝品主要是使用在人體皮膚上的，要使其在皮膚上分散開來并且牢固地黏附在皮膚上發(fā)揮作用，潤濕是非常關(guān)鍵的。另一方面，表面活性劑的乳化作用、滲透作用、分散作用和增溶作用等與潤濕作用密切相關(guān)。
表示潤濕的程度常以固～液界面之間的接觸角(又稱為潤濕角)大小來衡量。將液體滴在固體表面，液體或者在固體表面鋪展開來，或者形成一個(gè)半圓形的液滴停留于固體表面上，極端的情況是以圓珠的形式在固體表面上滾動。在固、液、氣三相交界處自三相交點(diǎn)處做氣液界面的切線。此切線與固液交界線之間的夾角稱為接觸角口，見圖2。
圖2液體在固體表面上的接觸角形態(tài)
圖2(a)形態(tài)表示接觸角θ=00，液體在固體表面上鋪展成一層薄膜，液體完全潤濕；圖2(b)形態(tài)表示接觸角為銳角，00<θ<900，液體呈凸透鏡狀，液體能夠潤濕；圖2(c)形態(tài)表示接觸角為鈍角，900<θ<1800，液體不能潤濕。
液體對固體表面能否潤濕取決于其表面張力的大小。表面張力大的液體傾向于往中心收縮，接觸角θ增大，在固體表面形成液珠。當(dāng)在液體里面加入少量表面活性劑以后，表面活性劑能夠顯著降低多相表面或者界面的張力(其作用機(jī)理見本章l．4節(jié))，抵消了液體往中心收縮的作用力，令接觸角θ減小，液體就能夠順利地在固體的表面鋪展開來，也就是說被潤濕了。
人體的皮膚表面或多或少存在有油性的分泌物，水溶液型的化妝品涂抹在皮膚上，接觸角較大，不容易黏附、分散和停留下來，使用受到影響，化妝品應(yīng)有的護(hù)膚作用自然不能充分發(fā)揮出來。在這種情況下，可以使用表面活性劑將化妝品做成水包油或者油包水形式的乳化體，涂抹在皮膚上時(shí)，利用表面活性劑的潤濕作用減小乳化體與皮膚之間的接觸角，增加兩者之間的親和性，化妝品就很容易在皮膚表面鋪展開，化妝品里的營養(yǎng)成分和油分、水分順利地與皮膚接觸并且可以滲透到皮膚深層，起到潤膚以及美白、去斑、抗皺紋、防曬等護(hù)膚作用。
3 滲透作用
表面活性劑的滲透作用其實(shí)是潤濕作用的延伸。
人體表面皮膚布滿著非常細(xì)小的毛孔，直徑大約只有60nm左右，肉眼是難以看見的。涂抹在皮膚上的化妝品中的有效成分要通過毛孔才能進(jìn)入真皮組織和皮下組織，被皮膚所吸收。毛孔的表面與化妝品有效成分(油分和水分)之間同樣存在界面問題。在沒有表面活性劑的情況下，由于界面張力的原因，油分和水分會在毛孔壁的表面形成液滴。又由于毛孔非常細(xì)小，這些液滴足可以把它“堵塞”，養(yǎng)分無法通過毛孔滲入皮膚內(nèi)部，功效便無從談起。用學(xué)術(shù)語言來表述：液體進(jìn)入毛孔以后，液面向下形成凸面，與毛孔壁的接觸角θ>900，表面張力形成的合力．L指向液體內(nèi)部，將液面往液體內(nèi)部提拉，阻止了液體進(jìn)一步向前流動，見圖3。如果液體內(nèi)含有表面活性劑，情況就會完全改變。表面活性劑能夠明顯減小液體的表面張力，使液體與毛孔壁的接觸角口變?yōu)?SPAN lang=EN-US><900，甚至趨向于零。原來指向液體內(nèi)部的引力L轉(zhuǎn)變?yōu)橹赶蛞后w外部，液體前進(jìn)的阻力解除了。所以化妝品中的營養(yǎng)成分在表面活性劑的幫助下可以順利滲透到皮膚內(nèi)部。
圖3液體在毛孔內(nèi)部的流動狀態(tài)
從更深入的角度來理解滲透作用，我們對表面活性劑的認(rèn)識會更多一些。
化學(xué)物質(zhì)氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)三種聚集狀態(tài)，當(dāng)不同聚集狀態(tài)的物質(zhì)互相接觸的時(shí)候，互相之間存在著接觸面。例如氣體-液體、液體-液體、液體一固體等接觸面。這些接觸面也稱為界面。
由于這些界面的存在，物質(zhì)之間實(shí)際上被分隔開來，處于一種聚集狀態(tài)內(nèi)部的分子與處于另外一種聚集狀態(tài)內(nèi)部的分子彼此之間不能夠互相接觸，能夠接觸的僅僅是界面上的分子。由于被分隔在不同的物相里，互不相溶的物質(zhì)之間很難發(fā)生作用。
就化妝品的制造過程而言，這種界面阻隔會產(chǎn)生負(fù)面影響。化妝品配方里一般都有7～8種甚至10多種原材料，互相搭配使用。可以想像，如此眾多的原料處于不同的聚集狀態(tài)，被很多界面分隔開，很難糅合在一起，不但不能形成穩(wěn)定的產(chǎn)品，整體的功效勢必大打折扣。如果在配方里適當(dāng)使用一種或幾種表面活性劑，可以利用它們的潤濕作用減小各界面之間的接觸角，增大接觸面，將有利于各種分子之間的互相滲透。各組分之間彼此糅合，油相滲透到水相中或者水相滲透到油相中，形成均勻的聚集體系，化妝品產(chǎn)品就是一個(gè)穩(wěn)定的整體。
4 發(fā)泡作用
人們都有這樣的體驗(yàn)：往清水里面通人壓縮空氣或者用快速旋轉(zhuǎn)的攪拌器攪拌水的時(shí)候，由于將大量空氣夾帶入水體中，可以觀察到水中有很多的氣泡。可是當(dāng)這些氣泡上升到水面時(shí)馬上就破裂消失了，不能繼續(xù)存在。在含有肥皂(表面活性劑)的水溶液中通入空氣或者進(jìn)行攪拌的時(shí)候，同樣可以見到在水中有很多的氣泡，所不同的是氣泡上升到水面后不但不消失，反而體積急速膨脹，變成了大的氣泡。換句話說，表面活性劑的水溶液有發(fā)泡作用。
有學(xué)者是這樣描述表面活性劑水溶液的發(fā)泡原理的：表面活性劑都具有疏水的碳?xì)滏溁鶊F(tuán)和親水性的極性官能團(tuán)，兼具油水兩親性。在含有表面活性劑的水溶液中充入空氣或者進(jìn)行攪拌的時(shí)候，在水里立即產(chǎn)生氣泡。由于溶液中含有表面活性劑，在極性的驅(qū)使之下，表面活性劑會以其疏水的碳?xì)滏溕烊霘馀莸闹行亩云溆H水的極性官能團(tuán)伸人周圍的水中，此時(shí)形成的是由表面活性吸附在氣-水界面上的單分子膜氣泡。當(dāng)氣泡上升露出水面與空氣接觸時(shí)，表面活性劑就吸附在氣泡壁液面的兩側(cè)形成雙分子膜，導(dǎo)致氣泡有較長的壽命。隨著氣泡不斷地產(chǎn)生，堆積在液體表面就形成泡沫。圖4是泡沫生成過程示意圖。
圖4 泡沫生成過程示意圖
泡沫的產(chǎn)生與表面張力有密切的關(guān)系，也是一個(gè)能量變化的過程。當(dāng)往含有表面活性劑的溶液中通人壓縮空氣的時(shí)候，或者對該溶液進(jìn)行機(jī)械攪拌的時(shí)候，實(shí)質(zhì)上是對體系做功，能夠增加體系的能量，滿足了泡沫形成的過程中氣-液界面急劇增加所帶來的能量要求，泡沫可以順利形成并且保持一段時(shí)間的穩(wěn)定存在。理論上可以推導(dǎo)得出：若液體的表面張力越低，則形成氣泡所需要的能量越少，氣-液界面的面積就越大，也就是說泡沫的體積越大，此液體越容易起泡。水的表面張力大因而不易產(chǎn)生泡沫，而只要在水里加入少量表面活性劑就能夠明顯地降低水的表面張力，溶液就很容易產(chǎn)生大量泡沫。通常可以用表面活性劑降低水的表面張力的能力大小來表示表面活性的起泡力，表面活性劑降低水的表面張力的能力-越強(qiáng)，、它的起泡力也就越強(qiáng)。
泡沫對化妝品的重要性是不言而喻的。洗發(fā)香波需要有泡沫；沐浴露需要有泡沫；潔面乳需要有泡沫；剃須膏同樣需要有泡沫。所以，假若沒有表面活性劑的發(fā)泡作用，化妝品工業(yè)簡直是不可想像。
對于化妝品來說，光有發(fā)泡性是不夠的，很多場合下(例如泡沫沐浴劑)還需要泡沫的“壽命”很長，也就是說要求泡沫有持久性。表面活性劑不但有發(fā)泡性，有些品種還有很好的穩(wěn)泡性。
人們發(fā)現(xiàn)，泡沫的多少與泡沫的穩(wěn)定性之間沒有必然的聯(lián)系，發(fā)泡力強(qiáng)的物質(zhì)不一定泡沫的穩(wěn)定性就好。例如在外界條件作用下，表面張力較小的乙醇容易產(chǎn)生泡沫，但泡沫很快就消失了。而表面活性不太高(表面張力較大)的蛋白質(zhì)雖然產(chǎn)生泡沫不那么容易，但泡沫一旦形成卻持續(xù)時(shí)間很長。這個(gè)例子說明氣-液界面張力的大小是泡沫產(chǎn)生的重要條件，但并不是泡沫穩(wěn)定的必要條件。低表面張力有利于泡沫的形成，但生成的泡沫并非一定是穩(wěn)定的。
泡沫的持久性與液膜的性質(zhì)有密切的關(guān)系，決定泡沫穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素是液膜的表面黏度與彈性。表面黏度是指泡沫表面上由表面活性分子所構(gòu)成的單分子層內(nèi)的黏度。表面活性不高的蛋白質(zhì)能形成穩(wěn)定的泡沫是因?yàn)樗鼈兊乃芤河泻芨叩谋砻骛ざ取Ｅ菽志眯赃€與界面膜的彈性有關(guān)，例如，十六醇能形成表面黏度和強(qiáng)度很高的液膜但卻不能起穩(wěn)泡作用，因?yàn)樗纬傻囊耗傂蕴珡?qiáng)，容易在外界擾動下脆裂，因此十六醇沒有穩(wěn)泡作用。理想的液膜應(yīng)該是高黏度、高彈性的凝聚膜。
5 分散作用
在化妝品的生產(chǎn)和使用過程中經(jīng)常涉及固體微粒分散的問題，必須將大量不溶解在液相中的固體微粒分散到液體中，形成穩(wěn)定的懸浮液，滿足某種特定的使用功能。最常見的例子是現(xiàn)時(shí)市場上流行的珠光型洗發(fā)香波和沐浴液產(chǎn)品，乳液中懸浮著大量細(xì)小的顆粒，在光線的照射下閃閃發(fā)光，“賣相”非常之好，受到消費(fèi)者的喜愛。珠光型的產(chǎn)品是靠把不溶于水的珠光劑分散在水溶液中制造出來的。夏天使用的防曬乳液是另一個(gè)固體顆粒分散的應(yīng)用例子。防曬產(chǎn)品通常是在體系中加入具有吸收紫外線作用的化學(xué)物質(zhì)來起作用的，由于一定量的紫外線吸收劑只能夠吸收一定數(shù)量的紫外線，要提高產(chǎn)品的防曬指數(shù)就要增加紫外線吸收劑的加入量。問題是紫外線吸收劑的加入量不可能無限制地增大，一方面是成本問題，另一方面是安全性的限制。近年化妝品界推出了物理防曬的新概念，在乳液中加入非常細(xì)小的、不溶解的固體微粒，將其均勻分散在溶液中，依靠其對紫外光的阻隔和反射作用保護(hù)皮膚免受傷害，達(dá)到防曬的效果。還有用于臉上美容的軟面膜產(chǎn)品，主體是各種材料混合組成的粉體，在使用的時(shí)候需要用水調(diào)成漿狀再涂抹在臉上，同樣對粉體有分散性要求。
固體粒子在化妝品制造過程中的分散主要是靠表面活性劑的分散作用來實(shí)現(xiàn)的。研究工作證明，固體粒子在介質(zhì)中的分散過程一般分為3個(gè)階段。
(1)固體粒子的潤濕
潤濕是固體粒子分散的最基本條件，若要把固體粒子均勻地分散在介質(zhì)中，首先必須使每個(gè)固體微粒或粒子團(tuán)能被介質(zhì)充分地潤濕。在此過程中表面活性劑4所起的作用有兩個(gè)。一是表面活性劑在介質(zhì)表面的定向吸附。當(dāng)介質(zhì)為水時(shí)，表面活性劑會以親水基伸入水相而疏水基朝向氣相定向排列，使表面張力降低。二是表面活性劑在固體表面上的吸附，表面活性劑在固-液界面以疏水鏈吸附于固體粒子表面，親水基伸入水相定向排列，使表面張力降低，因此有利于液體在固體表面上鋪展開來。在水介質(zhì)中加入表面活性劑后，通常很容易實(shí)現(xiàn)對固體粒子的完全潤濕。
(2)粒子團(tuán)的分散或碎裂
微小的固體顆粒由于表面電荷、受外力擠壓、受潮等原因，往往幾個(gè)、十幾個(gè)甚至幾十個(gè)顆粒粘連在一起，以粒子團(tuán)的形式存．在此過程中要使粒子團(tuán)分散或碎裂涉及到粒子團(tuán)內(nèi)部的固-固界面分離問題。在固體粒子團(tuán)中往往存在縫隙，另外粒子晶體由于應(yīng)力作用也會使晶體造成微縫隙，粒子團(tuán)的碎裂就發(fā)生在這些地方。可以把這些微縫隙看做毛細(xì)管，于是滲透現(xiàn)象可以發(fā)生在這些毛細(xì)管中，因此粒子團(tuán)的分散與碎裂這一過程可作為毛細(xì)滲透來看待。上面提到表面活性劑可以減小液體在固體表面的接觸角，促使液體沿著毛孔(毛細(xì)管)向前運(yùn)動，通過同樣的途徑，表面活性劑能夠促使粒子團(tuán)分散或碎裂。
(3)阻止固體微粒的重新聚集
固體微粒成功分散在液體中得到的是一個(gè)均勻的分散體系，但過程并非就此完結(jié)。被分散的固體顆粒由于互相碰撞或者重力作用等原因，有可能在液體中重新聚集起來。所以分散體系穩(wěn)定與否則要取決于各自分散的固體微粒能否重新聚集形成凝聚物。由于在分散體系中加入了表面活性劑，其分子吸附在固體微粒的表面上，增加了防止微粒重新聚集的能量屏障，并且由于所加的表面活性劑降低了固-液界面的界面張力，即增加分散體系的熱力學(xué)穩(wěn)定性，因此總的結(jié)果是可以降低粒子聚集的傾向，使分散體系穩(wěn)定下來。
圖5可以幫助了解固體顆粒在溶液中分散的過程。固體顆粒在體系中互相摩擦可能令表面帶上電荷，或者體系中存在某種帶電離子(這些帶電離子可能是體系中本身就具有的，也可以人為有選擇地添加進(jìn)去以增強(qiáng)效果)使顆粒表面帶上電荷。當(dāng)體系中加入表面活性劑后，表面活性劑的極性基團(tuán)因被異性電荷的吸引定向排列在帶電荷的固體顆粒表面，形成“保護(hù)層”，阻止固體顆粒重新聚集。
圖5 固體顆粒在溶液中分散的過程
6 洗滌作用
表面活性劑的洗滌作用是表面活性劑具有最大實(shí)際用途的基本特性。
將浸在水(或者其他介質(zhì))中的固體表面上的污垢去除的過程稱為洗滌。簡單地說，在洗滌過程中加入洗滌劑(主要是表面活性劑)，可以減弱污垢與固體表面的黏附作用，再施以外力攪動，借助于水的沖力將污垢與固體表面分離而懸浮于水中，最后將污垢沖洗干凈，完成整個(gè)洗滌過程。
仔細(xì)研究各種洗滌過程的微觀變化情況，發(fā)現(xiàn)其實(shí)沒有那么簡單。因?yàn)轶w系是復(fù)雜的多相分散體系，分散介質(zhì)種類繁多，體系中涉及的表(界)面和污垢的種類及性質(zhì)各異，因此洗滌過程是相當(dāng)復(fù)雜的過程。用現(xiàn)有的表面科學(xué)和膠體科學(xué)的基本理論難以對洗滌過程做出圓滿的解釋。
頭發(fā)和人體皮膚表面上的污垢一部分是液體、半液體狀的油性污垢，包括動植物油脂、脂肪酸、脂肪醇、膽固醇和礦物油等；另一部分是固體污垢，包括灰塵、沙土、皮屑等。液體污垢和固體污垢經(jīng)常混合在一起形成混合污垢，往往是油污包住固體微粒，黏附于物品表面。污垢在被洗滌物品表面上的黏附大致有機(jī)械黏附(固體塵土散落在表面)、分子間力黏附(被洗滌物品和污垢以分子間范德華力)、靜電引力黏附(固體污垢粒子通過靜電吸引力黏附在表面上)和化學(xué)黏附(污垢通過化學(xué)結(jié)合力與固體表面的黏附)。
除了機(jī)械黏附之外，其他黏附都難以脫落，非要借助表面活性劑的力量才能去除。
表面活性劑在洗滌過程中的主要作用如下。
①降低水的表面張力；改善水對頭發(fā)和皮膚表面的潤濕性。洗滌液對洗滌物品的潤濕是洗滌過程是否可以完成的先決條件，洗滌液對洗滌物品必須具備較好的潤濕性，否則洗滌液的洗滌作用不易發(fā)揮。
②增強(qiáng)污垢的分散和懸浮能力。表面活性劑具有乳化能力，可以將從頭發(fā)和皮膚表面脫落下來的液體油污乳化成小油滴而分散懸浮于水中，阻止油珠重新聚集。表面活性劑也可使固體污垢表面帶電，利用同種電荷之間的斥力而使固體污垢分散在水中，阻止污垢再沉積于頭發(fā)和皮膚表面。
在洗滌中污垢從表面上脫離的過程可以用圖6來表示。
圖6 污垢從表面上脫離的過程
7 增溶作用
總體來說，有機(jī)化合物在水中的溶解度比起無機(jī)化合物要差一點(diǎn)，烴類和芳香烴類在水中幾乎不溶解。溶解性的障礙限制了很多有機(jī)原材料在化妝品和洗滌用品中的應(yīng)用。
表面活性劑能夠幫助解決這些問題。表面活性劑具有增溶作用，只要向水中添加少量的表面活性劑，就能夠令不溶或微溶于水的有機(jī)化合物的溶解度顯著增加。有文獻(xiàn)報(bào)道，烷基苯在水中的溶解度不超過1mg／100mL水，可是在含有長鏈脂肪酸鹽(肥皂，典型的陰離子表面活性劑)的溶液中，烷基苯的溶解度可以增大幾萬倍，甚至可以達(dá)到2～
需要指出的是，表面活性劑的增溶現(xiàn)象與有機(jī)物溶于混合溶劑中的情形是有本質(zhì)區(qū)別的。常用的香精和提神劑薄荷腦不溶于水，但是先將大量的乙醇加入水中然后再加入薄荷腦，會使薄荷腦在水中的溶解度大大增加。其原因在于大量乙醇的加入改變了溶劑性質(zhì)，薄荷腦是通過先溶解在乙醇中然后再溶于水中，并且薄荷腦是以單個(gè)分子的形式在溶劑里分散開來，完全溶解了。而在增溶作用中，表面活性劑的用量相當(dāng)少，溶劑的性質(zhì)沒有明顯變化，溶質(zhì)并未拆散成單個(gè)的分子或離子，溶質(zhì)不是真正地溶解在水中，而是與直徑非常小的表面活性劑膠團(tuán)結(jié)合而分散在溶液中。溶質(zhì)與表面活性劑膠團(tuán)結(jié)合的方式可以用圖7粗略表示。
圖7溶質(zhì)與表面活性劑膠團(tuán)結(jié)合的方式示意圖
表面活性劑的增溶作用與其在水溶液中形成膠團(tuán)有密切關(guān)系，在臨界膠束濃度(cmc)到達(dá)以前并沒有增溶作用，只有當(dāng)表面活性劑水溶液的濃度超過其臨界膠束濃度以后，增溶作用才明顯表現(xiàn)出來。
增溶作用與機(jī)械乳化作用也存在差別。油相物質(zhì)通過表面活性劑增溶成為膠團(tuán)分散在水相中，這種分散是穩(wěn)定的，可以保持長時(shí)間不發(fā)生變化。而且由于膠團(tuán)的顆粒非常小，用肉眼無法分辨，溶液看上去是透明的。通過強(qiáng)烈的機(jī)械攪拌或者超聲波振蕩，油相也可以被乳化分散于水中，形成熱力學(xué)上不穩(wěn)定的分散體系。但是因?yàn)橛退畠上嗟慕缑嬗泻艽蟮谋砻孀杂赡艽嬖冢w系不穩(wěn)定，時(shí)間長了最終是要分層的。
