表面活(huo)性劑的6大(da)基本作用(yong)
2025-12-16 07:52
表面活性(xìng)劑是兩親(qin)分子， 使它(tā)在水溶液(ye)中具有兩(liang)種界面(表(biǎo)面)吸附功(gong)能。
其一， 通(tong)過“正吸附(fù)”可迅速降(jiàng)低水的表(biǎo)面張力， 體(ti)現了表面(miàn)活🐅性劑的(de)潤濕、滲透(tou)作用;
其二(èr)， 通過“膠束(shù)化”可在水(shui)中形成大(dà)量膠束并(bing)有效降低(dī)兩相間的(de)界面張力(li)， 使液體、固(gù)體、氣體能(neng)在水中穩(wen)定存在， 體(tǐ)現了✍️表面(miàn)活性劑的(de)乳化、分散(sàn)、發泡、增溶(róng)等☂️作用。而(ér)洗滌作用(yòng)則是表面(miàn)活性劑發(fa)揮潤👣濕、乳(ru)化、分散、發(fa)泡、增溶等(děng)各種功能(néng)的綜合過(guo)程。下面， 就(jiù)表面活性(xìng)劑的潤濕(shī)、乳化、分散(san)、發泡、增溶(rong)、洗滌等作(zuò)用原理以(yǐ)及它們的(de)反作用原(yuan)理做簡要(yao)論述。
(一) 潤(rùn)濕和滲透(tòu)作用
表面(miàn)活性劑之(zhi)所以具有(you)潤濕和滲(shèn)透作用， 是(shi)由于它能(neng)顯著✏️地降(jiàng)低水的表(biǎo)面張力。如(ru)圖1所示， 以(yi)液滴在固(gù)體平面上(shang)🌈達到平衡(héng)🈲時的情況(kuàng)， 來分析表(biao)面活性劑(jì)的潤濕滲(shen)透作用。
染整工(gong)作液中加(jiā)入少量潤(rùn)濕、滲透劑(jì)之後， 織物(wu)的毛細管(guan)效應🔱就能(neng)明顯提高(gāo)， 保證染整(zhěng)加工順利(lì)進行。
作爲(wei)潤濕、滲透(tou)劑使用的(de)表面活性(xing)劑， 其分子(zi)鏈長度宜(yí)适中， HLB值宜(yi)适當， 疏水(shuǐ)基中含有(yǒu)支鏈的會(huì)明顯🈚提高(gao)其潤濕能(néng)力， 離子型(xíng)表面活性(xing)劑其親水(shuǐ)基位于分(fèn)子鏈中央(yāng)✍️者潤濕性(xìng)最好， 表面(miàn)活性劑分(fèn)子引入第(di)二個🤟親水(shuǐ)基後潤濕(shi)性會下降(jiang)。聚氧乙烯(xi)型非離子(zi)表面活性(xing)劑在高溫(wēn)❌下用做滲(shèn)透劑時， 宜(yí)與陰🌏離子(zǐ)型表面活(huo)性劑共用(yòng)， 以提高其(qi)熱穩定性(xìng)， 在強酸、強(qiáng)堿條件下(xia)使🈲用的潤(run)濕、滲透劑(ji)， 要充分考(kao)慮其化學(xue)穩定性， 以(yǐ)免分❤️解失(shi)效。
(二) 乳(rǔ)化作用
乳化作(zuo)用往往不(bu)會自動發(fa)生或長久(jiǔ)存在。例如(ru)，将油💔和水(shui)放⛱️在一起(qǐ)進行劇烈(liè)攪拌，雖然(ran)也能形成(cheng)暫🌈時乳㊙️化(hua)狀♊态，但攪(jiǎo)拌一旦停(ting)止，油與水(shui)又馬上分(fen)爲上下兩(liǎng)層，這是📞由(yóu)于油—水間(jiān)存在着較(jiào)大的界面(mian)張力，油在(zai)攪拌作用(yòng)下變成微(wei)滴之後，油(you)—水間的接(jiē)觸😘面積會(hui)大大增加(jiā)，表面能迅(xùn)速增大，成(chéng)爲一種不(bú)穩定體系(xi)，以緻一旦(dan)停止攪拌(bàn)，便會分爲(wei)兩層，恢複(fu)成🔴爲兩相(xiàng)接觸面積(ji)最小的💃穩(wen)定狀态❌。如(ru)果在油和(he)水中💘加入(rù)一定量适(shi)當💃🏻的表面(miàn)活性劑，再(zai)給以攪拌(ban)，由于表面(mian)活性劑在(zai)油—水界面(mian)上✨有定向(xiàng)吸附的能(néng)力，親水基(jī)伸向水，疏(shu)水基伸向(xiàng)油，從而降(jiang)低了油—水(shui)間的界面(mian)張力，使體(tǐ)系的界面(mian)能下降。
在(zài)降低界面(miàn)張力的同(tong)時，表面活(huo)性劑分子(zi)緊密地吸(xī)附在油滴(dī)周圍，形成(chéng)具有一定(dìng)機械強度(dù)的吸附膜(mó)，當油滴相(xiang)互接觸🛀🏻、碰(pèng)撞時，吸附(fu)膜能阻止(zhi)油滴的聚(jù)集，從㊙️而使(shi)乳液穩定(ding)存在。這種(zhong)能使乳化(huà)作用順利(li)發生的表(biao)面活性劑(jì)叫做乳化(huà)劑。
如果選(xuan)擇離子型(xing)表面活性(xing)劑作爲乳(ru)化劑，還會(hui)在油—水界(jie)面上形成(cheng)雙電層和(hé)水化層，都(dōu)有進一步(bu)防止油滴(dī)聚集的⭕作(zuò)用。若使✍️用(yòng)非離子型(xíng)表面活性(xìng)劑♌作爲乳(rǔ)‼️化劑，則會(huì)在油滴周(zhou)圍形成比(bi)較牢固的(de)水化層，起(qǐ)防凝聚作(zuò)用。肥皂作(zuò)爲乳化劑(ji)使用時的(de)乳液狀态(tai)如圖2所示(shi)。
經乳化作(zuo)用形成的(de)油—水分散(sàn)體系叫做(zuò)乳狀液，乳(ru)㊙️狀液有兩(liǎng)種類型。
另(lìng)一種是油(yóu)包水型(水(shui)/油型)，以W/O表(biǎo)示，油包水(shuǐ)型是水🏃呈(chéng)微👨❤️👨粒狀分(fen)散在油中(zhong)，其中水是(shì)内相(不連(lian)續相)、油是(shi)外相(連續(xu)相)。
一般來(lai)講，親水性(xing)強的乳化(huà)劑易形成(cheng)油/水型乳(ru)狀❤️液，而疏(shū)水性👨❤️👨強的(de)乳化劑易(yi)形成水/油(you)型乳狀液(yè)。圖3表示了(le)親水能力(li)不同的乳(rǔ)化劑對乳(ru)液類型的(de)影🔞響。
乳化(hua)劑都是表(biǎo)面活性劑(jì)，但不是所(suǒ)有的表面(mian)活性劑都(dou)能成爲良(liang)好的乳化(huà)劑，隻有在(zài)水中能形(xíng)成穩定膠(jiāo)束的表面(miàn)活性劑才(cai)具有良好(hao)的乳化分(fèn)散能力。乳(ru)化劑應有(yǒu)适當的HLB值(zhí)，例如非離(li)子🈚表面活(huó)性劑，其HLB值(zhí)在8～18之間可(ke)形成油/水(shuǐ)型乳液，在(zai)3～6之間則可(ke)形成水/油(you)型乳液💯;乳(ru)化劑與被(bèi)乳化物應(ying)有相似的(de)分子結構(gòu)，應能顯著(zhe)地降低被(bèi)乳化☂️物與(yu)水之間的(de)界面張力(lì);乳化劑應(yīng)具有強烈(lie)🧑🏽🤝🧑🏻的水化作(zuo)用在乳化(hua)粒子周圍(wei)形成水化(hua)層或使乳(ru)化粒子帶(dai)有較高電(dian)荷，以阻止(zhi)乳化粒子(zǐ)的聚集。
染(ran)整加工過(guo)程中要經(jīng)常使用一(yi)些乳化工(gong)作液，以💰油(yóu)/水型乳狀(zhuang)液居多。經(jīng)常使用的(de)乳化劑如(rú)平平加O系(xì)列📧、Span—Tween系列、EL等(deng)。
将不溶(róng)性固體物(wù)質以微小(xiǎo)的顆粒均(jun)勻地分散(san)在液體中(zhōng)所⛷️形🤟成的(de)體系稱爲(wèi)分散體或(huò)懸浮體，這(zhe)種作用稱(cheng)爲分散作(zuò)用，能使♻️分(fèn)散作用順(shun)利發生的(de)表面活性(xing)劑稱爲分(fen)散劑🌈。被分(fen)散的固體(tǐ)顆粒稱分(fen)散相(内相(xiang))，分散的液(yè)體稱分散(san)介質(外相(xiang))。乳化與分(fèn)散這兩種(zhong)作用🌍十分(fen)相似，其主(zhu)要區别是(shì)乳狀液的(de)内♋相是液(yè)體，而分🔴散(sàn)液的内相(xiàng)是固體。
表(biǎo)面活性劑(ji)必須具有(yǒu)三種作用(yong)才能成爲(wei)良好的分(fèn)💛散劑。首先(xiān)，它必須具(jù)有良好的(de)潤濕性能(neng)，使液體充(chong)分潤濕💁每(mei)一個固👉體(tǐ)顆粒、取代(dai)顆粒中的(de)空氣，進一(yi)步使固體(tǐ)顆粒碎裂(lie)成更小的(de)晶體。其次(ci)，它必須能(neng)顯著地降(jiàng)低固體—液(ye)體之間的(de)界面張力(lì)，增加固體(tǐ)—液體之間(jian)✂️吸附、相容(rong)的能力，使(shi)體系内存(cún)在的能量(liàng)降低。最後(hou)，它必須以(yǐ)水化層或(huò)帶電層的(de)形式在固(gu)體顆粒♈周(zhou)圍形💜成機(jī)械強度較(jiào)高的界面(miàn)膜，以阻止(zhi)固體顆粒(lì)間的聚🧡集(jí)。
泡沫在(zai)表面活性(xìng)劑的作用(yong)下更容易(yì)産生和穩(wen)定存在，能(néng)促🙇♀️進泡沫(mo)生成的表(biǎo)面活性劑(jì)稱爲發泡(pao)劑或起泡(pào)劑，能促使(shi)泡🔆沫穩定(dìng)存在的表(biǎo)面活性劑(jì)稱爲穩泡(pào)劑。
泡沫對于(yu)污垢的去(qù)除和懸浮(fu)有一定作(zuò)用，染整加(jiā)工中也有(you)一些依靠(kào)發泡劑而(ér)完成的工(gōng)藝，如泡沫(mo)染色、泡沫(mò)印花等新(xin)🧡工藝。然而(ér)，在染整加(jia)工過程中(zhōng)⛹🏻♀️，更多的場(chang)合要💯求低(dī)泡或無泡(pào)，因而如何(hé)抑泡和消(xiāo)泡更受人(rén)們的關注(zhu)。
增溶作用(yòng)與乳化作(zuo)用和分散(san)作用既有(you)區别又有(you)聯系。
其聯(lián)系在于:
增(zēng)溶溶液與(yu)真溶液也(yě)有本質區(qu)别，真溶液(yè)是有機物(wu)或無💯機物(wu)以分子或(huò)離子形式(shì)溶解于溶(róng)劑中，而🈲增(zeng)溶溶液“溶(rong)解”的增溶(rong)溶解質是(shi)以遠比分(fèn)子大得多(duō)的“分子集(ji)團”的形式(shi)包圍在膠(jiao)束中💰。
增溶作(zuò)用對于染(rǎn)整加工也(ye)有許多特(te)殊作用，例(lì)如:分散染(ran)✉️料經合适(shì)的增溶劑(ji)增溶處理(li)，其在水中(zhong)的溶解度(dù)會明顯提(tí)高，有利于(yu)工作液穩(wěn)定并提高(gāo)染色效果(guǒ);許多高⚽檔(dang)含矽☀️類柔(róu)軟整理劑(jì)需要調制(zhi)成穩定性(xìng)非常高的(de)微乳液、增(zēng)溶溶液才(cai)能産生優(you)良的整理(li)效果;在去(qu)除織物上(shàng)污垢的過(guò)程中，增溶(rong)也🥰發揮重(zhong)要的去污(wu)作用。
(六)洗(xǐ)滌作用
洗滌作(zuò)用較複雜(zá)，是表面活(huó)性劑的潤(rùn)濕、乳化、分(fèn)散、增溶等(deng)綜合作用(yong)以及攪拌(ban)、揉搓、水流(liú)等機械作(zuò)用的共同(tóng)結💯果。以織(zhi)物爲例洗(xi)滌過程可(kě)用下式表(biao)示:
織物·污(wu)垢+洗滌劑(jì)
織物·洗滌(di)劑+污垢·洗(xi)滌劑
實際上，油(you)性污垢與(yǔ)固體污垢(gòu)多以混雜(za)形式摻合(hé)在一起形(xíng)成混合污(wū)垢，因此隻(zhi)需采取措(cuò)施将油性(xìng)污垢清除(chu)，在油性污(wū)垢被有效(xiao)清除的同(tóng)時，固體污(wū)垢就被一(yī)并洗除。油(you)性♊污垢的(de)去除過程(chéng)符合“卷縮(suo)”機理。油性(xìng)污垢脫離(lí)纖維表面(mian)過程的示(shi)意圖見圖(tu)6。
由于纖維(wei)在水中多(duō)帶負電荷(hé)，因此陰離(li)子型表面(miàn)活性劑對(duì)織物具有(yǒu)優良的洗(xǐ)滌效果，這(zhè)是因爲陰(yin)離子洗滌(di)㊙️劑在污垢(gòu)✌️周圍形成(cheng)的界面層(ceng)同樣帶有(you)負電荷，這(zhe)就使織物(wù)與污垢之(zhi)間産生一(yī)定的排斥(chì)力，有利于(yu)污垢從織(zhī)物表面脫(tuo)離，并穩定(ding)地懸浮在(zai)🔴水溶液中(zhōng)。
而陽離子(zi)型表面活(huo)性劑則會(hui)使污垢表(biǎo)面帶正電(dian)荷，反而會(hui)加強污垢(gou)與織物間(jian)的吸附，故(gù)陽離子型(xíng)表面👅活性(xìng)劑不宜作(zuò)爲洗滌劑(ji)使用。非離(lí)子型表面(miàn)活性劑的(de)cmc值很低，在(zài)低濃度下(xià)就有較強(qiang)的去污能(néng)力，尤其對(dui)于疏水性(xìng)的合成纖(xiān)維，如滌綸(lun)織物，具有(you)更好的洗(xǐ)滌效果，常(cháng)作爲洗滌(dí)劑使用。
