表面活性剂是一种分子，它能自发地相互结合，形成密封的气泡。表面活性剂是降低两种液体之间、气体和液体之间、液体和固体之间的表面张力(或界面张力)的化合物。表面活性剂可以作为清洁剂、润湿剂、乳化剂、发泡剂或分散剂[1]。
图 1 含水悬浮液中油胶束的示意图，如可能出现在含水的油乳状液中。在这个例子中，表面活性剂分子的油溶性尾部投射到油中(蓝色)，而水溶性末端与水相保持接触(红色)。
组成结构
表面活性剂一般为具有亲水与疏水基团的有机两性分子，通常是两亲的有机化合物，含有疏水基团（“尾”）和亲水基团（“头”）。亲水基团常为极性基团，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，羟基、酰胺基、醚键等也可作为极性亲水基团；而疏水基团常为非极性烃链，如8个碳原子以上烃链。因此，它们在有机溶剂和水中均可溶[2]。当水与油混合时，表面活性剂会在水中扩散，吸附在水与空气的界面或油与水的界面。不溶于水的疏水基团可以延伸出本体水相，进入空气或进入油相，而水溶性头基团仍然处于水相。
世界表面活性剂的产量估计为每年1500万吨，其中大约一半是肥皂。其他大规模生产的表面活性剂有直链烷基苯磺酸盐(170万吨/年)、木质素磺酸盐(60万吨/年)、脂肪醇乙氧基磺酸盐(70万吨/年)和烷基酚乙氧基磺酸盐(50万吨/年)[3]。
界面和表面活性剂层的表征
界面张力和表面张力可以用传统的方法来表征，如悬垂法和纺丝滴法。动态表面张力，即表面张力作为时间的函数，可以通过最大气泡压力仪得到。表面活性剂层的结构可以用椭偏仪或x射线反射率来研究。表面流变学可以用振荡滴法或剪切表面流变仪来表征，如双锥、双环或磁棒剪切表面流变仪[1]。
人体中的表面活性剂
人体中能够产生多种表面活性剂。肺表面活性物质在肺部产生，以促进呼吸通过增加肺总容量，肺顺应性。在呼吸窘迫综合征或RDS，表面活性剂替代疗法帮助患者正常呼吸使用药物形式的表面活性剂。药物肺表面活性剂的一个例子是 Survanta （beractant）或其通用形式Beraksurf分别由Abbvie和Tekzima生产。胆盐是肝脏产生的一种表面活性物质，在消化过程中发挥重要作用[4]。
分类
表面活性剂分为离子型表面活性剂（包括阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂）、非离子型表面活性剂、两性表面活性剂、复配表面活性剂、其他表面活性剂等。
大多数表面活性剂的“尾巴”是相当相似的，由烃类链组成，它可以是支链的，线性的，或芳香的。氟表面活性剂具有氟碳链。硅氧烷表面活性剂有硅氧烷链。许多重要的表面活性剂包括末端为高极性阴离子基团的聚醚链。聚醚基团通常包括插入以增加表面活性剂亲水性的聚氧乙烯(类聚氧乙烯)序列。相反地，可以插入聚丙烯氧化物以增加表面活性剂的亲脂性。表面活性剂分子有一个尾巴或两个尾巴，那些有两条尾巴的叫做双链。最常见的表面活性剂是按极性头群分类的。非离子表面活性剂的头部没有带电基团。离子表面活性剂的头部带正电荷或负电荷。如果带负电荷，这种表面活性剂就更具体地称为阴离子;如果电荷是正电荷，就叫做阳离子。如果表面活性剂的头部含有两个相反带电荷的基团，则称为两性离子。
图 2 表面活性剂按其头组成分为：非离子型、阴离子型、阳离子型、两性型。
1、阴离子表面活性剂（硫酸盐，磺酸盐和磷酸盐，羧酸衍生物）
阴离子表面活性剂在其头部含有阴离子官能团，如硫酸盐、磺酸盐、磷酸盐和羧酸盐。主要的烷基硫酸盐包括月桂基硫酸铵、月桂基硫酸钠(十二烷基硫酸钠，SLS或SDS)，以及相关的烷基醚硫酸酯月桂基硫酸酯钠(月桂基硫酸酯钠或SLES)和月桂基硫酸酯钠。羧酸盐是最常见的表面活性剂，包括羧酸盐(肥皂)，如硬脂酸钠。更特殊的种类包括月桂酰肌酸钠和羧酸盐基氟表面活性剂，如全氟壬酸盐、全氟辛酸盐(PFOA或PFO)。
2、阳离子表面活性剂
该类表面活性剂起作用的部分是阳离子，因此称为阳性皂。其分子结构主要部分是一个五价氮原子，所以也称为季铵化合物。其特点是水溶性大，在酸性与碱性溶液中较稳定，具有良好的表面活性作用和杀菌作用。
常用品种有苯扎氯铵(洁尔灭）和苯扎溴铵（新洁尔灭）等。
3、两性离子表面活性剂
这类表面活性剂的分子结构中同时具有正、负电荷基团，在不同pH值介质中可表现出阳离子或阴离子表面活性剂的性质。
卵磷脂：是制备注射用乳剂及脂质微粒制剂的主要辅料。
氨基酸型和甜菜碱型：
氨基酸型：R-NH+2-CH2CH2COO－
甜菜碱型：R-N+(CH3）2-COO—
在碱性水溶液中呈阴离子表面活性剂的性质，具有很好的起泡、去污作用；在酸性溶液中则呈阳离子表面活性剂的性质，具有很强的杀菌能力。
4、非离子表面活性剂
非离子表面活性剂具有共价键合的含氧亲水基团，其键合至疏水母体结构。氧基团的水溶性是氢键的结果。氢键随温度升高而降低，因此非离子表面活性剂的水溶性随温度升高而降低。
非离子表面活性剂对水硬度的敏感性不及阴离子表面活性剂，且起泡性较弱。各个类型的非离子表面活性剂之间的差异很小，主要是根据特殊性能（例如，功效和效率，毒性，皮肤病相容性，生物降解性）或食品允许使用的成本来决定选择[5] 。
烷基葡糖苷：一种新型的非离子表面活性剂，常见的有椰油基葡糖苷、月桂基葡糖苷、鲸蜡硬脂基葡糖苷等。
脂肪酸甘油酯：单硬脂酸甘油酯。
HLB为3~4，主要用作W/O型乳剂辅助乳化剂。
多元醇：
蔗糖酯：HLB（5~13）O/W乳化剂、分散剂
脂肪酸山梨坦（Span） ：W/O乳化剂
聚山梨酯（Tween） ：O/W乳化剂
聚氧乙烯型：Myrij（卖泽类，长链脂肪酸酯）；Brij （脂肪醇酯）
聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物：Poloxamer，能耐受热压灭菌和低温冰冻，静脉乳剂的乳化剂
参考文献
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Surfactant
[2] "Bubbles, Bubbles, Everywhere, But Not a Drop to Drink". The Lipid Chronicles. 11 November 2011. Archived from the original on 26 April 2012. Retrieved 1 August 2012.
[3] Kurt Kosswig "Surfactants" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, 2005, Weinheim.
[4] Maldonado-Valderrama, Julia; Wilde, Pete; MacIerzanka, Adam; MacKie, Alan (2011). "The role of bile salts in digestion". Advances in Colloid and Interface Science. 165 (1): 36–46.
[5] Kurt Kosswig "Surfactants" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, 2005, Weinheim.
