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磷酸酯類表面活性劑是分子結(jié)構(gòu)中含磷酸酯基或磷酸酯鹽基團(tuán)的表面活性劑的統(tǒng)稱，是一類具有優(yōu)良性能、被廣泛應(yīng)用的表面活性劑。
01 磷酸酯表面活性劑簡介
磷酸酯表面活性劑按離子類型分類屬于陰離子表面活性劑，但也有非離子型的。
按磷脂的來源不同可分為天然磷脂和合成磷脂，其主要區(qū)別在于天然磷脂的結(jié)構(gòu)視自然條件而定，與天然磷脂不同，合成磷脂可按實(shí)際需要，如性能、結(jié)構(gòu)多樣化進(jìn)行一定程度的分子設(shè)計(jì)。
其結(jié)構(gòu)通式如下所示：
其中R 為C8~C18 的烷基鏈，其碳原子個(gè)數(shù)是影響表面活性劑性能的重要因素，M 為Na+、K+，二乙（或三乙）醇胺等。n 為環(huán)氧乙烷聚合度。由于與烷基磷酸酯鹽相比，此類表面活性劑受聚氧乙烯醚鏈的影響，其滲透性、抗靜電性和乳化性等性能均好。但烷基磷酸酯相比于醇醚磷酸酯鹽對酸和堿的穩(wěn)定性要高一些，因此在酸性或堿性條件下被廣泛應(yīng)用。
02 磷酸酯表面活性劑的合成
磷酸表面活性劑的合成方法很多，其中常見的方法為五氧化二磷（P2O5）法、聚磷酸法、三氯氧磷法和三氯化磷法。
合成磷酸酯類表面活性劑主要的磷酸化試劑有五氧化二磷（P2O5）、三氯化磷(PCl3)、三氯氧磷(POCl3)和聚磷酸等，將磷酸化試劑與脂肪醇、烷基苯酚、脂肪醇或烷基酚聚氧乙烯醚等含羥基(-OH)的化合物發(fā)生反應(yīng)得到磷酸酯，再將所得的磷酸酯中和生成相應(yīng)的磷酸酯鹽產(chǎn)物。
五氧化二磷法
合成磷酸酯通常使用五氧化二磷（P2O5）法，即用P2O5和醇類物質(zhì)直接進(jìn)行酯化反應(yīng)，這種方法操作簡單、反應(yīng)易進(jìn)行，目前已有70%左右工業(yè)生產(chǎn)磷酸酯都采用這種方法。
這種方法主要包括三步，先在常溫下PCl3和羥基化合物反應(yīng)，并除去HCl氣體和氯代烷從而制備出有機(jī)磷酸二酯；然后再將磷酸二酯上的氫被氯取代，生成二烷氧基磷酰氯；并水解中和得磷酸酯鹽。
三氯氧磷法
同時(shí)在許多文獻(xiàn)中也提到，為提高轉(zhuǎn)化率防止POCl3發(fā)生水解反應(yīng)而導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率降低,可在反應(yīng)過程中加入催化劑AlCl3、Ti(OBu)4、Zr(OBu)4及有機(jī)堿類。這種方法中的POCl3揮發(fā)性強(qiáng)、毒性大，同時(shí)反應(yīng)產(chǎn)生的氯化氫也會腐蝕反應(yīng)設(shè)備，這些缺點(diǎn)都會給工業(yè)生產(chǎn)帶來一定的危害。
03 磷酸酯表面活性劑的物化性能
與一般陰離子型表面活性劑相比，其耐硬水、耐酸(熱堿)性、電解質(zhì)性、抗靜電性均好。磷酸酯因其結(jié)構(gòu)不同，性能各異，各有側(cè)重的應(yīng)用范圍。常用于滲透劑、抗靜電劑、加脂劑、乳化劑等的制備。兩性磷酸酯表面活性劑具有良好的生物降解性，環(huán)境污染周期短，程度小等優(yōu)點(diǎn)。
04 磷酸酯表面活性劑的種類
目前，在磷酸酯表面活性劑的應(yīng)用領(lǐng)域，常用的種類主要包括兩種，一種是聚醚型磷酸酯，因?yàn)槠浞肿咏Y(jié)構(gòu)中含有—(C2H4O)n—，因此，這類表面活性劑具有較好的親水性能，結(jié)合磷酸酯表面活性劑所具有的共性，這類表面活性劑被廣泛應(yīng)用；另外一種是烷基磷酸酯表面活性劑。
作為商品的磷酸酯表面活性劑，可根據(jù)不同的使用要求，選擇不同的原料，合成條件和組分含量來滿足不同的性能要求。
磷酸酯表面活性劑的種類主要有：烷基磷酸酯、脂肪醇磷酸酯、脂肪醇(烷基酚)聚氧乙烯醚磷酸酯、硅氧烷磷酸酯、烷基醇酰胺磷酸酯、咪唑啉類磷酸酯、高分子聚磷酸酯等，
詳細(xì)如下。
其它種類磷酸酯其他類型的磷酸主要包括：烷基醇酰胺磷酸酯、咪唑啉類、羥基類磷酸酯和高分子磷酸酯。
磷酸酯表面活性劑的應(yīng)用
以磷酸酯系為代表的含磷表面活性劑具有優(yōu)良的特性，主要有：
- ①低毒性；
- ②低刺激性,對皮膚比較溫和；
- ③生物降解性好；
- ④有良好的配伍性，可與多種原料配合而發(fā)揮作用；
- ⑤具有良好的水溶性；
- ⑥具有良好的穩(wěn)定性，耐酸堿、耐熱、耐電解質(zhì)；
- ⑦對織物具有抗靜電性和阻燃性；
- ⑧具有較低的表面張力，潤濕性好，乳化性好。
含磷添加劑在工業(yè)的應(yīng)用較早，顯示的多功能性使得這些產(chǎn)品在被開發(fā)后其使用得到持續(xù)增長。其中磷酸酯類在金屬加工液中得到廣泛應(yīng)用，常用作抗磨極壓劑、緩蝕劑、抗氧劑、乳化劑等。
其可以顯著提高潤滑油的抗磨性能，酸性磷酸酯的承載能力強(qiáng)于中性磷酸酯，但酸性磷酸酯活性強(qiáng)，易造成金屬腐蝕，使用受到了一些限制，但可以通過改變結(jié)構(gòu)和基團(tuán)來使其更加方便使用。磷酸酯及其EO化產(chǎn)品，在擠壓抗磨的作用基礎(chǔ)上，還兼具乳化、緩蝕等效果，特殊結(jié)構(gòu)的膦酸酯對鋁合金有優(yōu)異的緩蝕效果，達(dá)到出色的潤濕、潤滑、脫脂以及減少泡沫的便利。