계면활성제(Surfactant)는 동일 분자 내에 물을 좋아하는 친수성기와 기름을 좋아하는 친유성기(친유기)를 동시에 가지고 있는 물질입니다. 수용액에서 친수성기의 이온화 상태에 따라 크게 네 가지 종류로 분류됩니다.
1. 음이온 계면활성제 (Anionic Surfactant)
- 특징: 물속에서 이온화되어 친수성기 부분이 음이온(-)을 띱니다.
- 주요 특징: 세정력과 기포 형성 능력이 우수하여 비누, 세제 등의 주성분으로 널리 사용됩니다.
- 대표 예시: 카복실산염(비누), 설폰산염(DBS), 황산에스테르염(SDS) 등.
2. 양이온 계면활성제 (Cationic Surfactant)
- 특징: 물속에서 이온화되어 친수성기 부분이 양이온(+)을 띱니다.
- 주요 특징: '역성비누'라고도 불리며, 세정력보다는 살균, 소독, 정전기 방지, 유연 효과가 뛰어납니다. 섬유 유연제나 헤어 린스 등에 주로 사용됩니다.
- 대표 예시: 제4급 암모늄염 등.
3. 비이온 계면활성제 (Non-ionic Surfactant)
- 특징: 물속에서 이온화되지 않지만, 분자 내에 친수기와 친유기를 모두 가지고 있습니다.
- 주요 특징: 이온화되지 않기 때문에 하드워터(경수)나 전해질의 영향을 받지 않아 안정성이 높습니다. 독성이 비교적 낮아 농약의 유화제, 전착제, 가용화제 및 식품 첨가물, 화장품 등에 널리 이용됩니다.
- 대표 예시: 폴리에틸렌 글라이콜(PEG) 유도체, 지방산 에스테르(Tween, Span) 등.
4. 양성 계면활성제 (Ampholytic Surfactant)
- 특징: 수용액의 $pH$ 조건에 따라 양이온 또는 음이온으로 변하는 계면활성제입니다.
- 주요 특징: 자극성이 적어 베이비 샴푸나 저자극 세정제 등에 사용됩니다.
- 대표 예시: 아미노산계, 베타인계 계면활성제 등.
[참고] 계면활성제의 지표: HLB (Hydrophilic-Lipophilic Balance)
계면활성제의 친수성과 친유성 비율을 수치로 나타낸 것으로, 0~20 사이의 값을 가집니다. 이 수치에 따라 용도가 달라집니다.
- 저HLB (3~6): 친유성이 강하며, 기름 속에 물이 분산되는 W/O형(Water-in-Oil) 유화제로 사용됩니다.
- 중HLB (7~9): 습윤제나 전착제로 사용됩니다.
- 고HLB (8~16): 친수성이 강하며, 물속에 기름이 분산되는 O/W형(Oil-in-Water) 유화제로 사용됩니다.
- 매우 높은 HLB (15~18): 가용화제로 사용됩니다.
정리하자면, 계면활성제는 그 종류와 $HLB$ 값에 따라 농약 제제(유제, 수화제 등)의 물리적 특성을 결정하고 약효를 증진시키는 중요한 역할을 합니다.