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表面活性劑(jì)的6大基本作(zuò)用

表面活性(xìng)劑是兩親分(fen)子， 使它在水(shui)溶液中具有(yǒu)兩種界面(表(biǎo)面)吸附功能(neng)。   其一， 通過“正(zheng)吸附”可迅速(su)降低水的表(biǎo)面張力， 體現(xiàn)了表面活性(xìng)劑的潤濕、滲(shen)透作用;   其二(èr)， 通過“膠束化(hua)”可在水中形(xíng)成大量膠束(shu)并有效降低(dī)兩相間的界(jie)面張力， 使液(ye)體、固體、氣體(tǐ)能在水中穩(wen)定存在， 體現(xian)了表面活性(xìng)劑的乳化、分(fèn)散、發泡、增溶(róng)等作用。而洗(xǐ)滌作用則是(shi)表面活性劑(jì)發揮潤濕、乳(rǔ)化、分散、發泡(pao)、增溶等各種(zhǒng)功能的綜合(hé)過程。下面， 就(jiu)表面活性劑(ji)的潤濕、乳化(huà)、分散、發泡、增(zeng)溶、洗滌等作(zuò)用原理以及(ji)它們的反作(zuo)用原理做簡(jian)要論述。   (一) 潤(rùn)濕和滲透作(zuo)用   剪一塊坯(pī)布輕放于水(shui)面， 這塊坯布(bu)會在水面上(shàng)停留一段時(shi)間再慢慢沉(chen)入水底。若在(zai)水中加入少(shao)許表面活性(xìng)劑JFC， 我們發現(xiàn)放于水面的(de)坯布會馬上(shàng)沉入水底， 這(zhè)是測試表面(miàn)活性劑潤濕(shi)能力的一個(ge)常見方法。   一(yi)般來講， 潤濕(shī)是固體表面(miàn)上一種流體(tǐ)被另一種流(liú)體所取代的(de)過程。因此， 潤(run)濕作用至少(shǎo)涉及三相， 其(qi)中兩相是流(liu)體， 一相是固(gu)體。染整加工(gong)中， 多爲纖維(wei)(固體) 表面上(shang)的氣體( 一種(zhǒng)流體) 被水(另(lìng)一種流體)所(suo)取代的過程(chéng)。   坯布在純水(shui)中潤濕速度(du)較慢， 是因爲(wei)水的表面張(zhāng)力較大， 不能(neng)在纖維表面(miàn)迅速鋪展， 不(bu)能将坯布内(nèi)的空氣快速(su)取代出去; 水(shui)中加入表面(miàn)活性劑之後(hou)， 水的表面張(zhang)力明顯下降(jiàng)， 使水能在纖(xiān)維表面迅速(sù)鋪展并将空(kong)氣迅速取代(dai)出去， 從而加(jiā)快了潤濕過(guo)程。因此，能使(shǐ)潤濕過程迅(xùn)速發生的表(biǎo)面活性劑被(bèi)叫做潤濕劑(jì)或滲透劑， 表(biao)面活性劑在(zai)這個過程所(suǒ)起的作用叫(jiao)做潤濕作用(yong)或滲透作用(yòng)。   潤濕作用與(yǔ)滲透作用并(bing)無本質上的(de)區别， 前者作(zuò)用在固體表(biǎo)面，後者作用(yòng)在固體内部(bu)， 兩者可使用(yòng)相同的表面(miàn)活性劑， 因而(ér)潤濕劑也可(kě)稱爲滲透劑(jì)。   表面活性劑(ji)之所以具有(yǒu)潤濕和滲透(tòu)作用， 是由于(yu)它能顯著地(di)降低水的表(biao)面張力。如圖(tú)1所示， 以液滴(di)在固體平面(miàn)上達到平衡(heng)時的情況， 來(lai)分析表面活(huó)性劑的潤濕(shi)滲透作用。   織(zhi)物與一般固(gu)體平面不同(tong)， 它是一個多(duo)孔體系， 在紗(shā)線之間、纖維(wei)之間以及纖(xiān)維内部的微(wei)細結構之間(jiān)， 均分布着無(wú)數相互貫通(tōng)、大小不同的(de)毛細管， 因此(cǐ)在染整加工(gōng)過程中， 織物(wu)的潤濕能力(lì)常用毛細管(guan)效應來衡量(liàng)。   染整工作液(yè)中加入少量(liang)潤濕、滲透劑(ji)之後， 織物的(de)毛細管效應(yīng)就能明顯提(ti)高， 保證染整(zhěng)加工順利進(jin)行。   作爲潤濕(shī)、滲透劑使用(yòng)的表面活性(xing)劑， 其分子鏈(lian)長度宜适中(zhong)， HLB值宜适當， 疏(shū)水基中含有(you)支鏈的會明(míng)顯提高其潤(run)濕能力， 離子(zi)型表面活性(xìng)劑其親水基(jī)位于分子鏈(lian)中央者潤濕(shī)性最好， 表面(miàn)活性劑分子(zǐ)引入第二個(gè)親水基後潤(run)濕性會下降(jiàng)。聚氧乙烯型(xíng)非離子表面(miàn)活性劑在高(gao)溫下用做滲(shèn)透劑時， 宜與(yǔ)陰離子型表(biao)面活性劑共(gòng)用， 以提高其(qi)熱穩定性， 在(zài)強酸、強堿條(tiáo)件下使用的(de)潤濕、滲透劑(jì)， 要充分考慮(lǜ)其化學穩定(dìng)性， 以免分解(jie)失效。   在染整(zheng)加工中經常(cháng)作爲潤濕、滲(shèn)透劑使用的(de)産品， 有滲透(tou)劑JFC、滲透劑T、拉(la)開粉BX、滲透劑(ji)5881、絲光滲透劑(jì)MP 等品牌。   (二) 乳(rǔ)化作用   兩種(zhong)互不相溶的(de)液體，其中一(yī)相以微滴狀(zhuàng)分散于另一(yī)相中，這種作(zuò)用稱爲乳化(huà)作用。   乳化作(zuò)用往往不會(huì)自動發生或(huo)長久存在。例(lì)如，将油和水(shuǐ)放在一起進(jìn)行劇烈攪拌(ban)，雖然也能形(xíng)成暫時乳化(huà)狀态，但攪拌(bàn)一旦停止，油(you)與水又馬上(shàng)分爲上下兩(liǎng)層，這是由于(yú)油—水間存在(zai)着較大的界(jiè)面張力，油在(zài)攪拌作用下(xia)變成微滴之(zhī)後，油—水間的(de)接觸面積會(huì)大大增加，表(biǎo)面能迅速增(zēng)大，成爲一種(zhǒng)不穩定體系(xì)，以緻一旦停(ting)止攪拌，便會(huì)分爲兩層，恢(hui)複成爲兩相(xiang)接觸面積最(zuì)小的穩定狀(zhuàng)态。如果在油(you)和水中加入(rù)一定量适當(dang)的表面活性(xìng)劑，再給以攪(jiǎo)拌，由于表面(miàn)活性劑在油(you)—水界面上有(yǒu)定向吸附的(de)能力，親水基(jī)伸向水，疏水(shui)基伸向油，從(cong)而降低了油(yóu)—水間的界面(miàn)張力，使體系(xì)的界面能下(xià)降。   在降低界(jiè)面張力的同(tong)時，表面活性(xìng)劑分子緊密(mì)地吸附在油(you)滴周圍，形成(cheng)具有一定機(ji)械強度的吸(xī)附膜，當油滴(dī)相互接觸、碰(peng)撞時，吸附膜(mó)能阻止油滴(dī)的聚集，從而(ér)使乳液穩定(ding)存在。這種能(néng)使乳化作用(yòng)順利發生的(de)表面活性劑(jì)叫做乳化劑(jì)。   如果選擇離(lí)子型表面活(huó)性劑作爲乳(ru)化劑，還會在(zài)油—水界面上(shang)形成雙電層(céng)和水化層，都(dou)有進一步防(fáng)止油滴聚集(ji)的作用。若使(shi)用非離子型(xíng)表面活性劑(jì)作爲乳化劑(ji)，則會在油滴(di)周圍形成比(bi)較牢固的水(shui)化層，起防凝(níng)聚作用。肥皂(zao)作爲乳化劑(ji)使用時的乳(ru)液狀态如圖(tu)2所示。   經乳化(hua)作用形成的(de)油—水分散體(tǐ)系叫做乳狀(zhuang)液，乳狀液有(you)兩種類型。   一(yī)種是水包油(you)型(油/水型)，以(yi)O/W表示，水包油(yóu)型是油類液(ye)體以微粒狀(zhuàng)分散在水中(zhong)，其中油是内(nèi)相(不連續相(xiang))、水是外相(連(lian)續相);   另一種(zhǒng)是油包水型(xing)(水/油型)，以W/O表(biǎo)示，油包水型(xing)是水呈微粒(lì)狀分散在油(yóu)中，其中水是(shi)内相(不連續(xu)相)、油是外相(xiang)(連續相)。   一般(bān)來講，親水性(xìng)強的乳化劑(ji)易形成油/水(shui)型乳狀液，而(ér)疏水性強的(de)乳化劑易形(xing)成水/油型乳(rǔ)狀液。圖3表示(shì)了親水能力(lì)不同的乳化(hua)劑對乳液類(lei)型的影響。   乳(rǔ)化劑都是表(biǎo)面活性劑，但(dan)不是所有的(de)表面活性劑(ji)都能成爲良(liang)好的乳化劑(jì)，隻有在水中(zhōng)能形成穩定(dìng)膠束的表面(miàn)活性劑才具(ju)有良好的乳(rǔ)化分散能力(li)。乳化劑應有(you)适當的HLB值，例(lì)如非離子表(biao)面活性劑，其(qí)HLB值在8～18之間可(ke)形成油/水型(xíng)乳液，在3～6之間(jiān)則可形成水(shuǐ)/油型乳液;乳(rǔ)化劑與被乳(ru)化物應有相(xiang)似的分子結(jie)構，應能顯著(zhe)地降低被乳(rǔ)化物與水之(zhi)間的界面張(zhāng)力;乳化劑應(ying)具有強烈的(de)水化作用在(zai)乳化粒子周(zhōu)圍形成水化(huà)層或使乳化(huà)粒子帶有較(jiao)高電荷，以阻(zu)止乳化粒子(zǐ)的聚集。   染整(zheng)加工過程中(zhong)要經常使用(yong)一些乳化工(gong)作液，以油/水(shui)型乳狀液居(jū)多。經常使用(yong)的乳化劑如(rú)平平加O系列(liè)、Span—Tween系列、EL等。   (三)分(fèn)散作用   将不(bú)溶性固體物(wù)質以微小的(de)顆粒均勻地(dì)分散在液體(tǐ)中所形成的(de)體系稱爲分(fen)散體或懸浮(fú)體，這種作用(yong)稱爲分散作(zuò)用，能使分散(san)作用順利發(fa)生的表面活(huo)性劑稱爲分(fèn)散劑。被分散(san)的固體顆粒(li)稱分散相(内(nèi)相)，分散的液(ye)體稱分散介(jiè)質(外相)。乳化(huà)與分散這兩(liǎng)種作用十分(fen)相似，其主要(yào)區别是乳狀(zhuàng)液的内相是(shì)液體，而分散(san)液的内相是(shi)固體。   表面活(huó)性劑必須具(ju)有三種作用(yong)才能成爲良(liang)好的分散劑(ji)。首先，它必須(xū)具有良好的(de)潤濕性能，使(shi)液體充分潤(run)濕每一個固(gù)體顆粒、取代(dài)顆粒中的空(kōng)氣，進一步使(shi)固體顆粒碎(sui)裂成更小的(de)晶體。其次，它(tā)必須能顯著(zhe)地降低固體(ti)—液體之間的(de)界面張力，增(zēng)加固體—液體(tǐ)之間吸附、相(xiang)容的能力，使(shi)體系内存在(zài)的能量降低(dī)。最後，它必須(xu)以水化層或(huo)帶電層的形(xíng)式在固體顆(kē)粒周圍形成(cheng)機械強度較(jiào)高的界面膜(mó)，以阻止固體(ti)顆粒間的聚(jù)集。   對于被分(fèn)散的固體，必(bì)須盡量減小(xiǎo)其顆粒體積(ji)，其顆粒體積(jī)越小，越有利(lì)于表面活性(xing)劑對其潤濕(shī)、分化、吸附，在(zai)其周圍形成(cheng)界面膜。例如(ru)分散染料，必(bi)須經過預先(xiān)加工、研磨成(cheng)2μm以下的微小(xiǎo)顆粒，才能在(zài)分散劑的作(zuo)用下形成比(bǐ)較穩定的懸(xuán)浮體染色工(gong)作液。盡管如(rú)此，分散體仍(reng)是一種熱力(lì)學不穩定體(ti)系，與乳狀液(yè)相比，其不穩(wěn)定因素更多(duō)、不穩定性更(gèng)大，更易産生(sheng)凝聚、分層現(xiàn)象，影響正常(cháng)使用。因此，分(fen)散體工作液(ye)不宜存放時(shí)間太長，最好(hǎo)現用現配。分(fen)散體在染整(zheng)加工中應用(yong)較多，如分散(san)染料、還原染(rǎn)料的配制等(děng)。常用的分散(sàn)劑有擴散劑(ji)NNO、分散劑WA等，其(qi)中陰離子型(xing)表面活性劑(jì)較多。   (四)發泡(pào)作用   氣體分(fèn)散在液體中(zhong)的狀态稱爲(wèi)氣泡，大量氣(qì)泡聚集在一(yi)起形成的分(fen)散體系稱爲(wèi)泡沫，能促使(shǐ)泡沫形成的(de)能力稱爲發(fā)泡作用。泡沫(mo)類似于乳狀(zhuàng)液和懸浮體(ti)，所不同的是(shì)内相爲氣體(tǐ)，而不是液體(tǐ)和固體。   泡沫(mò)在表面活性(xìng)劑的作用下(xià)更容易産生(sheng)和穩定存在(zài)，能促進泡沫(mò)生成的表面(miàn)活性劑稱爲(wèi)發泡劑或起(qǐ)泡劑，能促使(shi)泡沫穩定存(cún)在的表面活(huo)性劑稱爲穩(wěn)泡劑。   形成的(de)泡沫同樣是(shì)一個熱力學(xue)不穩定體系(xì)，容易因爲氣(qi)泡間液膜層(céng)産生排液現(xian)象和小氣泡(pao)穿透大氣泡(pào)的合并作用(yong)，而使氣泡不(bú)斷破裂、泡沫(mo)消失。若液體(ti)中存在表面(miàn)活性劑，由于(yú)氣泡表面能(neng)吸附表面活(huo)性劑分子，這(zhe)些定向排列(liè)的分子在氣(qì)泡表面達到(dào)一定程度時(shí)，氣泡壁就成(cheng)爲一層堅固(gu)的薄膜，從而(er)使氣泡間不(bu)易發生合并(bing);   又由于表面(mian)活性劑在液(yè)體表面的定(ding)向排列，使液(yè)體的表面張(zhāng)力明顯下降(jiàng)，并導緻氣泡(pao)間的内壓差(chà)降低，因而排(pai)液速度減慢(màn)。表面活性劑(ji)的上述兩方(fāng)面作用，降低(di)了氣泡的破(po)裂能力，有利(lì)于泡沫的形(xing)成和穩定存(cún)在。表面活性(xing)劑協助泡沫(mo)形成的過程(cheng)見圖4   泡沫對(duì)于污垢的去(qù)除和懸浮有(you)一定作用，染(ran)整加工中也(ye)有一些依靠(kao)發泡劑而完(wán)成的工藝，如(rú)泡沫染色、泡(pào)沫印花等新(xīn)工藝。然而，在(zài)染整加工過(guò)程中，更多的(de)場合要求低(dī)泡或無泡，因(yīn)而如何抑泡(pao)和消泡更受(shòu)人們的關注(zhu)。     (五)增溶作用(yòng)   在溶劑中完(wan)全不溶或微(wēi)溶的物質進(jin)入表面活性(xing)劑形成的膠(jiāo)束中得到溶(róng)解，并成爲熱(rè)力學穩定溶(rong)液，這種現象(xiàng)稱爲增溶作(zuò)用，所形成的(de)透明溶液稱(chēng)爲增溶溶液(ye)或膠束溶液(yè)，被增溶的物(wù)質稱爲增溶(rong)溶解質，起增(zeng)溶作用的表(biǎo)面活性劑稱(chēng)爲增溶劑。   增(zēng)溶作用與乳(rǔ)化作用和分(fen)散作用既有(yǒu)區别又有聯(lian)系。   其區别在(zài)于:   (1)乳化作用(yòng)僅限于液體(ti)—液體之間形(xing)成的分散體(tǐ)系，分散作用(yong)僅限于固體(ti)—液體之間形(xing)成的分散體(ti)系，而增溶作(zuò)用所溶解的(de)物質，既可以(yi)是液體，也可(ke)以是固體。   (2)乳(ru)化作用和分(fèn)散作用形成(cheng)的是熱力學(xué)不穩定多相(xiang)分散體系，而(ér)增溶作用形(xing)成的是熱力(li)學穩定的均(jun1)相體系。   (3)外觀(guān)上明顯不同(tóng)，乳狀液和分(fen)散液多爲乳(rǔ)白狀和懸濁(zhuo)狀，而增溶溶(róng)液爲透明狀(zhuàng)。   其聯系在于(yu):   增溶作用可(kě)以看作是乳(ru)化作用或分(fen)散作用的極(jí)限階段、理想(xiang)狀态，它們之(zhi)間有相互轉(zhuan)化的途徑。例(lì)如:乳狀液也(yě)可以成爲微(wēi)乳狀液———外觀(guan)由乳白狀轉(zhuan)爲透明狀，已(yi)接近了增溶(rong)溶液;向增溶(rong)溶液中繼續(xù)加入增溶溶(rong)解質達到一(yī)定數量時，增(zēng)溶溶液即轉(zhuǎn)變爲乳狀液(ye)———外觀由透明(míng)狀轉爲乳白(bai)色。   增溶溶液(yè)與真溶液也(yě)有本質區别(bie)，真溶液是有(you)機物或無機(ji)物以分子或(huò)離子形式溶(rong)解于溶劑中(zhōng)，而增溶溶液(ye)“溶解”的增溶(rong)溶解質是以(yi)遠比分子大(dà)得多的“分子(zi)集團”的形式(shi)包圍在膠束(shu)中。   作爲增溶(róng)劑而使用的(de)表面活性劑(ji)，必須在溶液(ye)中達到足夠(gòu)的濃度，在溶(róng)液中形成足(zu)夠多的膠束(shù)，才能保證增(zeng)溶作用的順(shùn)利産生，而且(qie)形成的棒狀(zhuàng)、層狀等高級(ji)膠束數量越(yue)多，增溶效果(guo)就會越明顯(xian)。   增溶作用對(duì)于染整加工(gong)也有許多特(te)殊作用，例如(ru):分散染料經(jīng)合适的增溶(rong)劑增溶處理(li)，其在水中的(de)溶解度會明(ming)顯提高，有利(lì)于工作液穩(wen)定并提高染(ran)色效果;許多(duō)高檔含矽類(lèi)柔軟整理劑(jì)需要調制成(cheng)穩定性非常(cháng)高的微乳液(yè)、增溶溶液才(cai)能産生優良(liang)的整理效果(guo);在去除織物(wù)上污垢的過(guò)程中，增溶也(ye)發揮重要的(de)去污作用。   (六(liù))洗滌作用   從(cong)浸在某種介(jie)質(多爲水)中(zhōng)的固體表面(mian)除去異物或(huo)污垢的過程(cheng)稱爲洗滌，能(neng)發揮洗滌作(zuo)用的化學品(pin)稱爲洗滌劑(jì)，洗滌劑多以(yǐ)表面活性劑(jì)作爲主要成(cheng)分。   洗滌作用(yòng)較複雜，是表(biao)面活性劑的(de)潤濕、乳化、分(fèn)散、增溶等綜(zōng)合作用以及(jí)攪拌、揉搓、水(shui)流等機械作(zuò)用的共同結(jie)果。以織物爲(wei)例洗滌過程(chéng)可用下式表(biao)示:   織物·污垢(gòu)+洗滌劑   織物(wu)·洗滌劑+污垢(gòu)·洗滌劑   織物(wu)+洗滌劑   在洗(xǐ)滌過程中，污(wu)垢的去除通(tong)過如下具體(ti)方式:   (1)洗滌劑(jì)向纖維表面(mian)和污垢表面(mian)做定向界面(mian)吸附，并進一(yi)步向纖維與(yu)污垢之間(相(xiang)互接觸處)潤(run)濕、滲透。   (2)在洗(xi)滌劑的分割(gē)、取代作用下(xia)，污垢與纖維(wei)之間的結合(he)力減弱，并在(zài)機械或水流(liu)的作用下脫(tuo)離纖維。   (3)脫離(lí)下來的污垢(gòu)在水溶液中(zhong)被洗滌劑乳(rǔ)化分散或增(zēng)溶，不使其再(zài)沉積回到織(zhi)物表面。   (4)污垢(gou)與洗滌劑随(sui)水溶液被沖(chong)洗除去，吸附(fu)于織物表面(mian)的殘餘洗滌(di)劑也一同被(bei)沖洗除去。   織(zhī)物洗滌過程(cheng)見圖   污垢一(yī)般分爲油性(xìng)污垢和固體(ti)污垢兩類，油(yóu)性污垢多由(yóu)動、植物油，礦(kuàng)物油等組成(cheng)，固體污垢主(zhu)要是塵土、鐵(tiě)鏽、炭黑等。油(you)性污垢與織(zhi)物間通過分(fen)子間引力以(yǐ)面粘接形式(shi)結合在一起(qi)，較不易清除(chú)，固體污垢與(yǔ)織物間以點(diǎn)粘接形式相(xiàng)連，較易去除(chú)。   實際上，油性(xing)污垢與固體(ti)污垢多以混(hùn)雜形式摻合(he)在一起形成(chéng)混合污垢，因(yīn)此隻需采取(qu)措施将油性(xing)污垢清除，在(zài)油性污垢被(bei)有效清除的(de)同時，固體污(wu)垢就被一并(bing)洗除。油性污(wū)垢的去除過(guò)程符合“卷縮(suo)”機理。油性污(wu)垢脫離纖維(wei)表面過程的(de)示意圖見圖(tu)6。   作爲洗滌劑(ji)而使用的表(biǎo)面活性劑，其(qi)HLB值應适當，通(tong)常分子結構(gòu)爲直鏈型，親(qīn)水基處

發布(bu)時間:

2025-12-13

花(hua)王化學Kao Chemicals GmbH AKYPO LF 2陰離(lí)子表面活性(xìng)劑

• hydrotropic properties • acid-, alcaline- and electrolyte stable • reduced foamstability when combined with foaming surfactants • solubiliser for metalworking fluids

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