表面活性剂列表.docx

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表面活性剂列表

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BIODOT表面活性剂套装

N：

非离子表面活性剂A：

阴离子表面活性剂C:

：

阳离子表面活性剂M：

两性表面活性剂

编号商品名种类HLB值分子量作用

S1NINATE411A385溶剂相容性，良好的增溶剂和乳化剂。

S2PluronicF68N＞248400卓越的增溶剂和去污剂；可能具有非溶血性。

S3ZonyFSN100N低浓度时是卓越的润湿剂，可溶于30％酒精和碱液。

S4AerosolOT100%A445在溶剂/TMB系统中具有功效，优良的润湿剂和乳化剂，具有优良的防雾、典型的释放和分散性质。

S5GEROPONT-77A425具有良好的润湿和扩散性质。

S6BIO-TERGEAS-40A315温和，溶剂相溶性。

S7STANDAPOLES-1A345强阴离子表面活性剂。

结构中含有两部分月桂醇硫酸五钠盐。

S8苯甲胺氯（C8-C18）C混合物抗菌，溶剂相容性。

S9Tetronic1307M＞2418600非溶血性，溶剂相容性，抗静电，优良的消泡剂和分散剂。

S10Surfynol465N13混合物非溶血性，优良的润湿剂和消泡剂。

S11Surfynol485N17混合物非溶血性，酶相容性，优良的润湿剂和消泡剂。

S12IGEPALCA210N4.6272溶剂相容性，优良的乳化剂。

S13TRITONX-45N10.4426溶剂相容性，优良的乳化剂和分散剂。

S14TRITONX-100N13.5625乳化剂、润湿剂和分散剂，非常好的酶相容性。

S15TRITONX-305N17.31526非溶血性，水溶性很好，优良的润湿剂和乳化剂。

S16SILWETL7600N13-174000非溶血性，含硅成分，具水溶性和防雾性。

S17OHODASURFON-870N15.41148乳化剂，增溶剂和分散剂。

S18CreamophprELN12-14非溶血性,溶剂相容性，乳化剂和增溶剂。

S19TWEEN20N16.71228非溶血性,水溶性极佳，增溶剂和乳化剂。

S20TWEEN80N151310非溶血性,水溶性极佳，增溶剂和乳化剂。

S21BRIJ35N16.91200优良的乳化剂。

S22CHEMALLA9N13.3583蛋白增溶剂。

S23PluronicL64N12-182900非溶血性，溶剂相容性，优越的润湿剂，优良的乳化剂。

S24SURFANTTANT10GN12.4混合物非溶血性，酶形容性佳，低起泡性，优良的润湿剂。

S25SPAN60N4.7431油溶性，溶剂相容性，水不溶性。

表面活性剂在快速诊断试纸条中的应用

目前免疫层析产品的市场正在快速增长，而表面活性剂在免疫层析快诊试纸条中起着不

可忽视的重要作用。

表面活性剂的物理、化学性质对试纸条产品的亲水性、跑板速度、灵敏

度、特异性、均一性和稳定性等性质有着影响。

而快诊试纸条中其他成分会相互作用，从而

影响表面活性剂对产品性能的作用。

本文主要概述表面活性剂的基本概念，重点介绍常见的

五种表面活性剂在样品垫、金标垫和硝酸纤维素膜上的应用，对于试纸条中经常出现的问题

加以分析和讨论，并给出可能的解决方案。

1.表面活性剂概述

表面活性剂（surfactant或amphiphiles）是一种主要的精细化学品，具有优良的润湿、

乳化、去污、分散及渗透等特性。

其应用范围涵盖甚广，在纺织、造纸工业中常用作蒸煮剂、

施胶剂、柔软剂和消泡剂等；在医药行业用作消毒杀菌剂、药物增溶剂、助悬剂等；在食品

行业用作清洗剂、乳化剂、分散剂和稳定剂等。

此外在皮革、金属加工、石油开采、橡胶、

塑料、建筑等工业也起着十分重要的作用。

目前国内外科技发达国家的表面活性剂品种向专业化、功能化高度发展，并不断开发新

技术，表面活性剂的理化性质研究亦日趋完善。

1.1表面活性剂的定义与结构

凡是能吸附在溶液的表（界）面上，较低浓度就能极高的降低表（界）面张力的能力和

效率的物质就称为表面活性剂。

表面活性剂分子结构具有一个共同的特点，即可以分为两部份（图1），一部分是亲水

基团，这是表面活性剂的亲水极性部分；另一部分是疏水基团或者亲油基团，这是非极性部

分。

因此，表面活性剂既可以在极性溶剂（最常用的溶剂是水）中，又可以溶解在非极性的

油相中，具有两亲性质，故油被称为两亲分子。

表面活性剂的亲水基团种类很多，包括极性基团和离子基团。

极性基团如聚氧乙烯基和

糖基等，离子基团如羧基、硫酸基、磺酸基、磷酸基和季铵基等。

亲油基团主要是长链烷基

碳氢链、碳氟链、聚硅氧烷链以及聚氧丙烯等。

图1表面活性剂分子结构示意图

1.2表面活性剂的分类

表面活性剂的性质主要由亲水基团决定，因此，表面活性剂通常按照亲水基团结构和性

质分类，而亲水基团的结构变化多端，所以总体可以分为两大类：

溶解与水后能理解成离子

的离子表面活性剂和在水中不能溶解的非离子表面活性剂。

离子表面活性剂按其所带电荷种

类，还可再分为阳离子、阴离子和两性表面活性剂。

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在非离子表面活性剂中，常见的是聚氧乙烯醚型。

在离子表面活性剂中，常见的阳离子

表面活性剂有季铵盐类、硫铵盐类、磷铵盐类等，常见的阴离子表面活性剂有长链烷基羧酸

盐、长链烷基磺酸盐、长链烷基磷酸盐等，常见两性离子表面活性剂有甜菜碱型、氨基酸型

等。

表面活性剂

非离子表面活性剂

离子表面活性剂

阳离子表面活性剂

阴离子表面活性剂

两性表面活性剂

1.3表面活性剂的作用原理

表面活性剂能在极低的浓度下显著降低溶液的表面张力，与其分子结构特点密不可分。

它由疏水基团和亲水基团构成，这两部分分处于分子两端，形成不对称结构（图1）。

因此，

这样的分子结构使得表面活性剂一部分与水分子具有很强的亲和力，赋予其分子的水溶性，

而另一部分因疏水基团有排斥水分子的性质，使得其分子在水溶液体系中（包括表面和界面）

发生定向排列。

它们从溶液的内部转移至表面，以疏水基朝向气相（或油相），亲水基插入

水中，形成紧密排列的单分子吸附层（图2a）满足疏水基逃离水包围的要求。

这个溶液表

面附着表面活性剂分子的过程就是使溶液表面张力急剧下降的过程。

因为非极性物质往往具

有较低的表面自由能，表面活性剂分子吸附于液体表面，用表面自由能低的分子覆盖了表面

自由能高的溶剂分子，因此溶液的表面张力降低[1]。

（a）溶液表面表面活性剂分子的定向排列（b）溶液内部表面活性剂胶束的形成

图2表面活性剂分子在表面的吸附和胶束形成示意图

随着表面活性剂浓度的增加，水表面逐渐被覆盖，当溶液浓度增加到一定值后，水表

面全部被活性剂分子占据，达到吸附饱和，表面张力不再继续明显降低，而是维持基本稳定。

此时表面活性剂的粘度再增加，其分子会在溶液内部形成胶束，排列成另外一种方式（图

2b）。

而这个开始形成胶束的最低浓度就被称为临界胶束浓度度（criticalmicelleconcentration，

CMC）。

表面活性剂的强弱和临界胶束浓度的大小，与其亲水性密切相关。

通常用HLB

（hydrophile-lipophilebalance）来表示表面活性剂的亲水性，它是亲水基和疏水基之间在大

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小和力量上的平衡程度的量度。

很明显，HLB值是一个经验相对数值。

目前规定，表面活

性剂的HLB值的变化范围为1－40，HLB值低说明表面活性剂的亲油性强（油溶性的表面

活性剂），HLB值高说明是水溶性强（水溶性的表面活性剂）。

根据以上标准，可以估计处

每一中表面活性剂的HBL值，以及大致估计其相应的应用。

HLB值与表面活性剂性质之间

的关系如表1所示[1,2]。

表1HLB值的范围与适宜的应用

HLB值应用HLB值在水中分散现象

1－3消泡作用1－4在水中部分散

3－6乳化作用（W/O）3－6分散性不好

6－9润湿作用6－8剧烈振荡后成乳色分散体系

7－15渗透作用8－10稳定乳色分散体系

8－18乳化作用（O/W）10－13半透明到透明分散体系

12－15润湿作用＞13透明溶液

13－15去污作用

15－18增溶作用

1.4表面活性剂的功能与应用

1.4.1润湿功能

1.4.1.1润湿过程

所谓润湿就是当固体与液体接触时，原来的固－气和液－气表面消失而形成新的固－液

界面的现象。

通常可用液体在固体表面受力平衡时形成的接触角大小来判断润湿与不润

湿。

把不同液体滴在固体表面可以看到两种情况，一种是液滴很快在固体表面铺展形成新

的固—液界面，在气、液、固三相交界处的气-液界面与固—液界面之间的夹角叫接触角（）

（如图3）。

产生润湿的条件是：

γSV－γSL≥0

与γSV、γSL、γLV的关系可表示为：

γSV－γSL＝γLVCOS

（γSV：

气－固表面张力，γSL：

液－固表面张力，γLV气－液表面张力）

可以看出，在润湿的情况下接触角是小于90°的。

另一种情况是液滴不在固体表面上铺展，而是在固体表面上缩成一液珠，如同水滴加到

疏水塑料大卡表面时看到的现象，这种情况叫不润湿，不润湿时接触角是大于90°的。

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图3液滴在平滑表面的润湿与接触角

1.表面活性剂的润湿作用原理

表面活性剂的润湿作用具体表现在两个方面

（1）在固体表面发生定向吸附

表面活性剂以极性基团朝向固体，非极性基团朝向气体吸附于固体表面，形成定向排列

的吸附层，使自由能较高的固体表面被碳氢链覆盖而转化为低能表面，达到改变润湿性能的

目的。

这种吸附通常发生在高能表面。

例如云母为硅酸盐矿物，表面自由能较高，水在其上

可以铺展。

把云母片浸入离子表面活性剂的溶液中，当溶液浓度达到接近临界胶束浓度时，

云母片表面变成疏水表面。

这是由于表面活性剂的作用，以亲水的极性头吸附于云母的表面

上，以疏水的碳氢链伸入水中，以但分子层覆盖了云母的高能表面，使其自由能和水的相容

性降低，水不能在其上府展，润湿性变差（如图4a）。

但当该离子表面活性剂的浓度大于临界胶束浓度以后，表面又变得亲水，水可以在其

上铺展。

这是因为表面活性剂的粘度增大使，活性剂的负离子的碳氢链可以通过疏水基质检

的相互作用（分子间力），在云母表面形成双分子吸附层，活性剂的负离子极性头伸入水中，

构成亲水表面，能够被水润湿（如图4b）。

可见表面活性剂在固体表面的吸附状态是影响固

体表面润湿性的重要因素。

（a）单分子吸附层（b）双分子吸附层

图4离子表面活性剂在云母表面的吸附

（2）提高液体的润湿能力

水在低能固体表面（NC膜、玻纤、聚酯膜、无纺布等）不能铺展，为改善体系的润湿

性质，常在水中胶乳表面活性剂，降低水的表面张力γLV，使其能润湿固体的表面。

1.4.1.3常见润湿剂

一种好的润湿剂通常其碳氢链中具有分支结构，且亲水基位于长碳链的中部。

润湿剂

不仅具有较高的表面活性，还有良好的扩散和渗透性，能迅速地渗入固体颗粒地缝隙间或孔

性固体的内表面并发生吸附。

目前作为润湿剂的主要是阴离子和非离子表面活性剂。

阴离子型润湿剂有磺酸盐型、

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硫酸盐型、羧酸盐型和磷酸盐型，非离子润湿剂有烷基酚聚氧乙烯醚型、脂肪醇聚氧乙烯型、

失水山梨酸聚氧乙烯醚单硬脂酸酯型和聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物。

通常表面活性剂在润湿方面常应用于矿物的泡沫浮选、金属的防锈与腐蚀、织物的防

水防油处理、农药润湿等方面。

ii.乳化作用

1.4.2.1乳化过程

乳化作用是指两种不相混溶的液体（如油和水）中的一种以极小的粒子（粒径为10～1μm）

均匀地分散到另一种液体中形成乳状液的作用。

把油滴分散到水中称为水包油型乳状液

（0/W），水滴分散到油中则称为油包水型乳状液（W/O）。

把能起乳化作用的表面活性剂称为乳

化剂。

油

水

图5乳化剂分子在乳液液滴表面定向吸附示意图（O/W型乳液）

1.4.2.2表面活性剂的乳化作用原理

作乳化剂使用的表面活性剂有两种主要作用。

一是降低两种液体间界面张力的稳定作

用。

因为当油在水中分散成许多微小粒于时，就扩大了它与水的接触面积，因此它和水之间

的斥力也随之增加而处于不稳定状态。

当加入一些表面活性剂作乳化剂时，乳化剂分子的亲

油基端吸附在油滴微粒表面，而亲水基端伸人水中，并在油滴表面定向排列组成层亲水性分

子膜，使油水界面张力降低，并且减少油滴之间相互吸引力，防止油滴聚集重新恢复水油两

层的原状，

二是保护作用。

表面活性剂在油滴周围形成的定向排列亲水分子膜又是层坚固的保护

膜，能防止油滴碰撞时相互聚集。

如果是由离子型表面活性剂形成的定向排列分子膜还会使

油滴带有电荷，油滴带上同种电荷后斥力增加，也可防止油滴在频繁碰撞中发生聚集。

1.4.2.3乳化剂

乳化剂在乳液的形成和稳定中起着十分重要的作用，乳化剂种类很多，主要分为表面

活性剂、高分子化合物、天然化合物和固体粉末四大种。

其中表面活性剂类如画机主要失阴

离子型和非离子型表面活性剂，阴离子型润湿剂有羧酸盐型、磺酸盐型、硫酸盐型和磷酸

盐型，非离子乳化剂有聚醚型和Span、Tween等聚酯型表面活性剂。

1.4.3悬浮分散作用

1.4.3.1悬浮分散过程

把固体微粒均匀、稳定地分散到液体介质中，形成悬浮体的作用叫分散作用。

表面活性

剂有促进固体分散形成稳定悬浊液的作用，所以添加的表面活性剂又叫分散剂。

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分散剂的作用原理与乳化剂基本相同，不同之点在于被分散的固体颗粒比被乳化的液滴

的稳定性一般稍差些。

图6为表面活性剂在固体微粒离子分散过程中的稳定作用的分散。

图6表面活性剂在离子分散过程中的稳定作用（静电斥力作用）

1.4.3.2表面活性剂的悬浮分散原理

固体颗粒在外力的作用下，分散于液体介质中，得到一个均匀的分散体系。

但是若分散

的固体微粒聚集成聚集体，该分散体系就不稳定。

导致不稳定性的主要原因有两方面：

一是

受重力影响粒子会发生沉积，多数情况下分散相粒子较小，布朗运动可在一定程度上阻止粒

子下沉。

但一经碰撞仍会使其聚集；另一方面由于具有较大的相界面和界面能，固体颗粒总

会有自动相互聚集、较少界面的趋势，即热力学不稳定性。

表面活性剂在固体颗粒表面的吸附，能够增加纺织微粒重新聚积的能障，降低粒子聚积

的倾向，提高分散体系的稳定性。

在水介质中，表面活性剂主要通过范德华力以疏水基吸附

于粒子表面，而以亲水基如离子基、聚氧乙烯链伸向水介质，以静电斥力使分散体系稳定（图

6）。

在有机介质中，表面活性剂则以极性德亲水基团与粒子通过氢键。

离子建等结合，而非

极性碳链伸向介质中，其分散作用主要使靠空间位租产生斥力来实现的。

1.4.3.3悬浮分散剂

对固体粒子其分散作用的分散剂主要有阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂和有机胺

类阳离子表面活性剂。

也有采用高分子表面活性剂，以获得更大的空间稳定效应。

在应用过

程中，必须针对不同的分散体系的特点，选择适当的分散剂。

1.4.3增溶作用

1.4.3.1表面活性剂的增溶过程及原理

增溶作用指表面活性剂有增加难溶性或不溶性物质在水中的溶解度的作用。

例如苯在水

中的溶解度仅为体积分数0.09%，如果在水中加入少量表面活性剂（油酸钠），即可使它的溶

解度增加为体积分数10%，而且溶液透明好像真溶液。

增溶作用的发生与表面活性剂在水中形成胶束分不开，胶束内部实际上是液态的碳氢化

合物，因此苯、矿物油等不溶于水的非极性有机溶质较易溶解在胶束内部的碳氢化合物中。

增溶现象是胶束对亲油物质的溶解过程，是表面活性剂胶束的一种特殊作用。

增溶具有以下

特点：

（1）增溶是一个自发过程，该作用发生后，体系更加稳定。

其实质是增溶物进入了胶

束，而不同于在溶剂中溶解度的提高。

（2）增溶作用与乳化作用不同。

乳化作用是一种液相分散到水（或另一液相）中得到的

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不连续、不稳定的多相体系，而增溶作用得到的是增溶液与被增溶物处在同一相的单相均一

稳定体系。

有时同一种表面活性剂既有乳化作用又有增溶作用，但只有当它的浓度较大，溶

液中存在较多胶束肘才有增溶作用。

（3）只有溶液中表面活性剂浓度在临界胶束浓度以上时，即溶液中存在较大较多胶束

时才有增溶作用，而且形成的胶束体积越大，增溶量越多。

1.4.3.2增溶剂

在试剂应用中，表面活性剂的添加两一般都不大，其在相应的溶液中很难达到临界胶束

浓度。

特别是常见的阴离子表面活性剂，它们的临界胶束浓度普遍较高，如十二烷基硫酸钠，

十四烷基硫酸钠和十二烷基磺酸钠。

当使用非离子表面活性剂时，由于此类物质的临界胶束

浓度较低，在添加量不打的额条件下，容易形成胶束，如脂肪醇聚氧乙烯醚系列表面活性剂

等，在使用过程中就有增溶作用。

1.4.4发泡作用

1.4.4.1表面活性剂的发泡过程及作用原理

“泡”是液体薄膜包围着的气体。

气体分散在液体中的状态称为气泡。

如果某种液体容易

成膜且不易破坏，这种液体在搅拌时就会产生许多泡沫。

泡沫产生之后，体系中液－气表面

积大大增加，使体系变得不稳定，因此泡沫易于破裂。

向含有表面活性剂的水溶液中充气或施以搅拌。

可形成被溶液包围的气泡。

表面活性剂

分子的疏水碳氢链伸向气泡的气相中，亲水的极性头伸向水中，在气泡的气－液界面形成定

向吸附的单分子膜。

当气泡上升至液面时，进一步吸附液体表面的表面活性剂，露出水面与

空气接触的部分形成了位于液面两端的双分子膜，此时的气泡由于表面活性剂分子吸附在气

体与液体的界面形成定向排列的单分子膜，不但降低了气－液两相间的表面张力，而且由于

形成一层具有一定力学强度的薄膜，而使泡沫不易破灭，有较长的寿命。

随着气泡不断产生，

堆积在液体表面形成泡沫（图7）。

图7泡沫形成示意图

1.4.4.2起泡剂

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作为起泡剂的表面活性剂要具有较高的表面活性，降低水的表面活性能力越强，越有利

于产生泡沫。

此外，起泡剂容易在气－液面形成定向排列的吸附膜。

目前的研究和应用结果

均表明，具有良好起泡性的通常是阴离子表面活性剂。

2.表面活性剂在快诊产品中的应用

表面活性剂的发展是国内外精细化工发展的一个重要方向，目前已广泛应用于纺织、造

纸、医药、食品、皮革、石油开采、橡胶、塑料等行业。

而最近十年来，随着检验医学的蓬勃发展和对疾病的全球性监控，快诊产品有了突飞猛

进的发展，从而使免疫检测设计已经成为备受瞩目的领域。

特别是胶体金\乳胶免疫层析试

纸条在快速诊断产品中占据了大壁江山。

表面活性剂由于应用在快诊试纸条各个部件中，其

在快诊产品中的应用与研究也越来越广泛和深入。

2.1金标\乳胶快诊产品简介

在过去的十年里，以硝酸纤维素膜为载体的侧向层析快诊技术为免疫金标试剂开创了巨

大的市场份额。

该产品可检测多种分析物，简单快速，单份测定、除试剂外无需人员培训和

专业设备，因而广泛应用于诊断和检测感染性疾病、药物、心肌标志物、肿瘤、早孕以及兽

医等领域。

该产品主要由五个部件组成（见图8）：

样品垫（samplepad）、标记垫（lablepad）（一般

为标记好蛋白的金标或标记好蛋白的乳胶）、点好蛋白的NC膜（stripedNC）、顶部垫（toppad）

（一般为滤纸）和作为背衬的塑料大卡（plasticpad）。

该产品的作用原理是：

往样品垫（samplepad）滴加一定数量的血清\血浆\全血、尿液

或唾液，由于毛细管作用，样品将会与lablepad上标记好的金标\乳胶一起向前移动，当移动

至固定有抗体\抗原的T线区域时，样品中相应的抗原\抗体即会与该蛋白发生特异性结合。

由于使用免疫胶体金\免疫乳胶染色，T线区域就会显示一定的颜色，从而实现特异性的免疫

诊断。

根据标记物显色方式的不同，可分为夹心法（双抗原夹心法和双抗体夹心法）、竞争

法和间接法。

这种方法只需一步加样,30min内就能判定结果,因而具有敏感性高，特异性强，稳定性

好，操作简便、快速,分析结果准确，易于判定的优点。

当然随着胶体金快速检测技术的逐

步完善，还可以对一个样品进行多项检测[3]，也可以进行半定量或定量检测等，使其更易

得到市场的青睐，实现多项检测即在同一膜上作多种项目测定，一次检测可同时得到一组结

果，这对于检测某些具有联检意义的物质具有很大的应用价值。

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图8

2.2快诊产品中常用表面活性剂种类及作用

2.2.1常用表面活性剂简介

在胶体金/乳胶快诊试纸条产品的研发过程中，不可避免的都会用到表面活性剂。

各个

公司的研发人员纷纷选用不同的表面活性剂，添加到samplepad、lablepad、NC膜、膜

封闭液和跑板buffer中，以改善产品的性能，得到质量优异的快诊产品。

通常在研发阶段，

研发人员会就产品的某一部件进行优化，常常会添加许多不同的表面活性剂，进行表面活性

剂的筛选工作。

由于表面活性剂种类和规格众多，这无疑是项耗时费力的工程。

但是对于具

有一定研发经验的人员而言，表面活性剂的筛选一般在一定范围内进行。

该范围的选择通常

视公司和产品开发的需求所定。

相对而言，筛选工作缩小到一定范围，大大提高了工作效率。

目前来看，每个公司的表面活性剂筛选范围各有差异，但是大同小异。

在研发阶段，筛选表面活性剂工作一般围绕一个表面活性剂的套装范围展开。

这个套装

就是BIODOT很早以前出品过表面活性剂的套装，分别以S开头来编号，共25种，即S1

—S25，其基本介绍见表2。

此套装原来在国外有销售，国内只有少量代理经销商有货。

纵观国内外各大IVD公司的快诊产品，不难发现，表面活性剂S9（Tetronic1307）、S14

（TRITONX-100）、S19（TWEEN20）、S20（TWEEN80）和S21（BRIJ35）应用频率极高，

所以通常研发人员在开发新产品或改进老产品时，在一定的表面活性剂范围内，首选以上这

几个表面活性剂先进行相应的研究实验。

表2BIODOT表面活性剂套装简介

编号商品名种类HLB值分子量作用

S1NINATE411A385溶剂相容性，良好的增溶剂和乳化剂。

S2PluronicF68N＞248400卓越的增溶剂和去污剂；可能具有非溶血性。

S3ZonyFSN100N低浓度时是卓越的润湿剂，可溶于30％酒精和碱液。

S4AerosolOT100%A445在溶剂/TMB系统中具有功效，优良的润湿剂和乳化

剂，具有优良的防雾、典型的释放和分散性质。

S5GEROPONT-77A425具有良好的润湿和扩散性质。

S6BIO-TERGE

AS-40

A315温和，溶剂相溶性。

S7STANDAPOL

ES-1

A345