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            圖片(piàn)名稱(chēng)
        
                    

      

      
    
      
    
      
        
    表面活性劑的6大基(jī)本作用
        

      
        
    表面活性劑是(shì)兩親分子， 使它在水溶液中具有兩(liǎng)種界面(表面)吸附功能。

 

其一， 通過“正吸附”可迅速降低水的表面張力， 體現了表(biǎo)面活性劑的潤濕、滲透作用; 

 

其二， 通(tōng)過“膠束化(huà)”可在水(shuǐ)中形成大量膠束并有效(xiào)降(jiàng)低兩(liǎng)相間的界面張力， 使(shǐ)液體、固體、氣體能在(zài)水中穩定存在， 體現了表面活性劑(jì)的乳化、分散、發泡、增溶等作用。而洗滌作用則是表面活性劑發揮潤濕、乳化、分散、發泡、增(zēng)溶等各種功(gōng)能的(de)綜合(hé)過程。下面， 就表面活性(xìng)劑的潤濕、乳化、分散、發泡、增溶、洗(xǐ)滌等作用原理以及它們的反作用原理做簡要論述。

 

(一) 潤濕(shī)和滲透作用

 

剪一塊(kuài)坯布輕放于水面， 這塊坯布會在水面上停留一段時間再慢(màn)慢沉入水底。若在水中加入少許表面活性(xìng)劑JFC， 我們發現放于水面的坯(pī)布會(huì)馬上(shàng)沉入水底， 這是測(cè)試表面(miàn)活性劑潤濕能(néng)力的一個常見方法。

 

一般來講， 潤濕是固體表面上一種流體被另一種(zhǒng)流(liú)體所取代的過程。因此， 潤(rùn)濕作用至少涉及三相， 其中兩相是流體， 一(yī)相是固體。染(rǎn)整加(jiā)工中， 多爲纖維(固體(tǐ)) 表(biǎo)面上的氣體( 一種流體) 被水(另一種(zhǒng)流體)所取(qǔ)代的(de)過程。

 

坯布在純水中潤濕速度(dù)較慢， 是因爲水的表面張力較大， 不能在纖維表面迅速鋪展， 不能将坯布内的空氣快速取代出去; 水(shuǐ)中加入表面活性劑之後， 水(shuǐ)的表面張力明顯(xiǎn)下降， 使水能在纖維表面迅速鋪展并将空氣迅速(sù)取代出去， 從而加快了潤濕過程。因此(cǐ)，能(néng)使潤濕過程迅(xùn)速發生的(de)表面活(huó)性劑被叫做潤濕劑或滲透劑， 表面活性劑在這(zhè)個過程所起的作(zuò)用叫做(zuò)潤濕作用或滲透作用。

 

潤濕作用與滲透作用并無(wú)本(běn)質上的區别， 前(qián)者作用在固體表面，後(hòu)者作用在固(gù)體内部， 兩者可使(shǐ)用相同的表面活性劑， 因而潤濕劑(jì)也可稱爲滲透劑。

 

表面活(huó)性劑之所以具有潤濕和滲透作用， 是由(yóu)于它(tā)能顯著地降低水的表面張力。如圖1所示， 以液滴在固體平面上達到平衡時(shí)的情況， 來分析表面活(huó)性劑的潤濕滲透作用。

 

織(zhī)物與一般固體平面不同， 它是一個多孔體系， 在紗線之間、纖維之間以及纖維内部的微(wēi)細結構之間， 均分(fèn)布着(zhe)無數相互貫通、大小不(bú)同的毛細管， 因此在染整加工過程(chéng)中， 織物的潤濕能力常用(yòng)毛細管效應來衡(héng)量。

 

染整工作液中加入少量潤濕、滲透劑之後， 織物的毛細管效應(yīng)就能明(míng)顯提高， 保(bǎo)證染整加(jiā)工順(shùn)利進行。

 

作爲潤濕、滲透劑(jì)使用的表面活性劑， 其分子鏈長度宜适(shì)中， HLB值(zhí)宜适當， 疏水基中含有支(zhī)鏈的會明顯提高其潤(rùn)濕能力(lì)， 離子(zǐ)型表面活性劑其親水基位于分(fèn)子鏈中央者潤濕性最(zuì)好， 表面活性劑分子引入第二(èr)個親水基後(hòu)潤濕性會下降。聚氧乙烯(xī)型非離子表面活性劑(jì)在高溫下用做滲透劑時， 宜與(yǔ)陰離子型表面活性劑共用， 以提高(gāo)其熱穩定性， 在強酸、強堿(jiǎn)條件下使用的潤濕、滲透劑， 要充分考慮其化學穩定性， 以免分解失效。

 

在染整加(jiā)工中經常作爲潤濕、滲透劑使用的産品， 有滲透劑JFC、滲透劑T、拉開粉BX、滲透(tòu)劑5881、絲光滲透劑MP 等品牌。

 

(二) 乳化作用

 

兩種互不相溶的液體，其中一相以微滴狀分(fèn)散于另一相中，這種作用(yòng)稱爲乳化作用。

 

乳化作用往往不會自動發生或長久存在。例如，将油和水放在一起進行劇烈攪拌，雖然也能形成暫時乳化狀态，但攪拌一旦(dàn)停止，油與水又馬上分爲上下兩(liǎng)層(céng)，這是由于油—水間存在着較大的界面張力，油在攪(jiǎo)拌作(zuò)用下變成(chéng)微滴之後，油—水(shuǐ)間的接(jiē)觸面積會大大增(zēng)加，表面能迅速增(zēng)大，成爲一種不穩定體系，以(yǐ)緻一旦停止攪拌，便會分爲(wèi)兩層，恢複成爲(wèi)兩相接觸面積最(zuì)小的穩定狀态。如(rú)果在油和水中加入一定量适當的表面活性劑(jì)，再給以攪拌，由于表面(miàn)活性劑在油—水界面上有定向吸附(fù)的(de)能力，親水基伸(shēn)向水，疏(shū)水基伸向油，從而(ér)降低了油(yóu)—水間(jiān)的界面張力，使體系的界面能下降(jiàng)。

 

在降低界面張(zhāng)力的同時，表面活性劑分子緊密地(dì)吸附在油滴周圍，形成具有一(yī)定機械強度的吸附膜，當油滴相互接(jiē)觸、碰撞(zhuàng)時，吸附膜能阻止油滴的聚集，從而使乳液穩(wěn)定存在。這種能使乳化作用順利(lì)發(fā)生(shēng)的表面活性劑叫做乳化劑。

 

如果選擇離子型表面活性劑作爲乳化劑，還會在油—水界面上形成雙電層和水(shuǐ)化層，都有進(jìn)一步防止油滴聚(jù)集的作用。若使用非(fēi)離子型(xíng)表面活性劑(jì)作爲乳化劑，則會在油滴周圍形成比較牢固的水化層，起防凝聚(jù)作用。肥皂作爲乳化劑使用時的乳液狀态如圖2所示。

 

經(jīng)乳化作用形成的油—水分散體系叫做乳狀液，乳狀(zhuàng)液有兩種(zhǒng)類型。

 

一種是水包油型(油(yóu)/水型)，以O/W表示，水包油型是油類液體以微粒狀分散在水中，其中油是内相(不連續相)、水(shuǐ)是外相(連續相);

 

另一(yī)種是油包水型(水/油型)，以W/O表示，油包水型是水呈微粒狀分散在油中，其(qí)中水是内相(不連(lián)續相)、油是外相(連續相)。

 

一般來講，親(qīn)水性強(qiáng)的乳化劑易形成油/水型乳狀液，而(ér)疏水性強(qiáng)的乳化劑易形成水/油型乳狀液。圖3表示了親水能力不同的乳化劑對乳液類型(xíng)的影響(xiǎng)。

 

乳化劑(jì)都是表面(miàn)活性劑，但(dàn)不是所有的表(biǎo)面活性劑都能成爲良好的乳化劑，隻有在水(shuǐ)中能形成穩(wěn)定膠束(shù)的表面活性劑才具有良好的乳化分散(sàn)能力。乳化劑應有适當的HLB值，例如非離子表面活性劑，其HLB值在8～18之間可形成油/水型乳液，在3～6之間則可形(xíng)成水/油型(xíng)乳液;乳化(huà)劑與被乳化物應有相似的分(fèn)子結構，應能顯著(zhe)地降低被(bèi)乳化物(wù)與水之間的界面(miàn)張力;乳化劑應具有強烈的水化作用在乳化粒子周圍形成水化層或使乳化粒子帶有(yǒu)較高電荷，以阻止乳化粒子的聚集。

 

染整加工過程(chéng)中要經常使用一些乳化工作液，以油/水型乳狀液居多(duō)。經常使用的乳化劑如平平加(jiā)O系列、Span—Tween系列、EL等。

 

(三(sān))分散(sàn)作(zuò)用

 

将不溶性固體(tǐ)物質(zhì)以微小(xiǎo)的顆粒均勻地分散在(zài)液體中所形成的體系稱爲分散體或懸浮體，這種作用稱爲分散作用(yòng)，能使分散作用順利發生(shēng)的表(biǎo)面活(huó)性劑稱爲分散劑。被分散的固體顆(kē)粒稱分散相(内相)，分散的液體稱分散介質(外相)。乳化(huà)與分散這兩種作用十分相似，其主要區别是乳狀液(yè)的内相是液體，而分散液的内相是固體(tǐ)。

 

表面活性(xìng)劑必(bì)須具有三種作用才(cái)能成爲良好的分散劑。首先，它必須具有良好的潤濕性能，使液體充分潤濕每一個固體顆粒、取代(dài)顆(kē)粒中的空氣，進一步使固體顆粒碎裂成更小(xiǎo)的晶體。其次，它(tā)必須能顯(xiǎn)著地降低固體—液體(tǐ)之間的界面張力，增加固體—液(yè)體(tǐ)之間吸附、相容的(de)能力，使體系内存在的(de)能量降低。最(zuì)後，它必須以水化層或帶(dài)電(diàn)層的形式在固體顆粒周圍形成機械強度較高的界面膜，以阻止固體顆粒間的聚集。

 

對于被分散的固體，必須盡(jìn)量減小其(qí)顆粒體積，其顆粒體積越(yuè)小，越有利于表面活性劑對其潤濕、分化、吸附，在其周圍形成界面膜。例如分(fèn)散染料，必須(xū)經過預先加工、研磨成(chéng)2μm以下的微小顆(kē)粒，才能在分散劑的作用下形成比較穩定的(de)懸浮(fú)體染色工作液。盡管如此，分散體仍(réng)是一種熱力學不穩定體系，與乳狀液相比，其不穩定(dìng)因素更多、不穩定(dìng)性更大，更易産生凝聚、分層現象，影響正常使(shǐ)用。因此，分散體工作液不(bú)宜存放時間太長(zhǎng)，最(zuì)好現用現配。分散體在染整加工(gōng)中應用較多，如分散染料、還原染料的配制(zhì)等。常用的(de)分散劑有擴散劑NNO、分散劑WA等，其中陰離子型表面活性劑較多。

 

(四)發泡作用

 

氣體分散在液體中的狀态稱爲氣泡，大量氣(qì)泡聚(jù)集在一起形成的分散體系稱爲(wèi)泡沫，能促使泡沫形(xíng)成的能力稱爲發泡作用。泡沫類似(sì)于乳(rǔ)狀液和懸浮(fú)體(tǐ)，所不同的是内相爲氣體，而不是液體和固體(tǐ)。

 

泡沫在表面活性劑(jì)的(de)作用下(xià)更容易産(chǎn)生和穩定存在，能促進泡沫生成的表面活性劑稱(chēng)爲(wèi)發泡劑或起泡劑(jì)，能促使泡(pào)沫穩定(dìng)存在的表面活性(xìng)劑稱爲穩泡劑。

 

形成的泡沫同樣是一個熱力學不穩定體系，容易因爲氣泡間液膜層産生排液(yè)現象和小氣泡穿透大氣泡的合并作用，而使氣泡不斷破裂、泡(pào)沫消失。若液(yè)體中(zhōng)存在表面活性劑，由于氣泡表面能吸附(fù)表面活性(xìng)劑分子，這些(xiē)定向排列的分子在氣泡(pào)表面達到一定程(chéng)度時，氣泡壁就(jiù)成爲一層堅固的(de)薄膜，從而使氣泡間不易發生合并;

 

又(yòu)由于表面活性劑(jì)在液體表面的定向排列，使液體的表面張力明顯下降，并導緻氣泡間的内壓差降低，因而排液速度減慢。表(biǎo)面活性劑的上述兩方面作用，降低了氣(qì)泡的破裂(liè)能力(lì)，有利(lì)于泡沫的形成和穩定存(cún)在。表面活性劑協助泡沫形成的過(guò)程見圖4

 

泡沫對于(yú)污垢的去除(chú)和懸浮有一定作用，染整加工中也有一些依靠發泡劑而完成的工藝，如泡(pào)沫染色、泡沫印花等新工藝。然而，在染整加工過程中(zhōng)，更多的場合要求低泡或無泡，因而如何抑泡和消泡更受人們的關注。

 

 

(五)增溶作用(yòng)

 

在溶(róng)劑中完全不溶或微溶的物質進入(rù)表面活性劑形(xíng)成的膠束中得到溶解，并成爲熱力(lì)學穩定溶液，這種現象稱爲增溶作用，所形成的(de)透明溶液稱爲增溶溶(róng)液或膠束溶液，被增溶的物質稱爲增(zēng)溶溶解質，起增溶作用的表面活性劑稱爲增溶劑。

 

增(zēng)溶作用與乳化作用和分散作(zuò)用既有區别又有聯系(xì)。

 

其區别(bié)在于:

 

(1)乳化作用(yòng)僅限于液體—液(yè)體之間形成的分(fèn)散體系，分散(sàn)作用僅限于固體—液(yè)體之間形(xíng)成的分散體系，而增溶作用所溶解的物質，既可以是液體，也(yě)可以是固體。

 

(2)乳化作(zuò)用和分散(sàn)作用形成的是熱力學(xué)不穩定(dìng)多相分散體系，而增溶作用形成的是熱力學穩定的均相體(tǐ)系。

 

(3)外觀上明顯不同，乳狀液和分散(sàn)液多爲乳白狀和懸(xuán)濁狀，而增溶溶液爲透明狀。

 

其聯系在于:

 

增溶作用(yòng)可(kě)以看作是乳化作用或分散作用的極限階(jiē)段、理想狀态，它們之間有相互轉化的途徑。例(lì)如:乳狀液也可以成爲微乳狀液———外(wài)觀由乳白狀轉爲透明狀，已(yǐ)接近(jìn)了增溶溶液;向增溶(róng)溶液中繼續加入(rù)增溶溶解質達到一定(dìng)數量時，增溶(róng)溶液即轉變爲乳狀液———外觀由透明(míng)狀轉(zhuǎn)爲乳白(bái)色。

 

增溶溶液與真溶液也有本質區别(bié)，真溶液是有機(jī)物或無機物以(yǐ)分子或(huò)離子形(xíng)式溶解于溶劑(jì)中，而增溶溶(róng)液“溶解”的增溶溶(róng)解質是(shì)以(yǐ)遠比分子大得多的“分子集團”的形式包圍在膠束中。

 

作(zuò)爲增溶劑(jì)而使用的表面活性劑，必須在溶液(yè)中達到足夠的(de)濃度，在溶液中形成足夠多的膠(jiāo)束，才能保證(zhèng)增溶(róng)作用的順利産生(shēng)，而且形成(chéng)的棒狀(zhuàng)、層狀等高級膠束數量越多，增溶效果就會越明顯。

 

增溶作用對于(yú)染整加工也有許多特殊作用，例如(rú):分散染料經合(hé)适的增溶劑增溶處理，其(qí)在水中的溶解度(dù)會明顯(xiǎn)提高，有利于工(gōng)作液穩定(dìng)并提高染色效果;許(xǔ)多高檔(dàng)含(hán)矽類柔軟整理劑需要調(diào)制成穩定性非常高的微乳液、增溶溶液才能(néng)産生優良(liáng)的整理(lǐ)效果;在去除(chú)織物上污(wū)垢的過程中，增溶也(yě)發揮重要的去污作用。

 

(六)洗滌作用

 

從浸在某種(zhǒng)介質(多爲水)中的固體(tǐ)表面除去異(yì)物或污(wū)垢(gòu)的過程(chéng)稱爲洗滌，能發揮洗滌作用的(de)化學品稱(chēng)爲洗滌劑，洗滌劑(jì)多以表面活性劑作爲主要成分(fèn)。

 

洗滌作用較複雜，是表面活性(xìng)劑的潤(rùn)濕(shī)、乳化、分散(sàn)、增溶等綜合作用以及攪拌、揉搓、水流等(děng)機械作用的(de)共同(tóng)結果。以織物(wù)爲例(lì)洗滌過程可用(yòng)下式表示(shì):

 

織物·污垢(gòu)+洗滌劑

 

織物·洗滌劑+污垢·洗滌劑

 

織物+洗滌劑

 

在洗滌過程中(zhōng)，污垢的去(qù)除通過如下具體方式:

 

(1)洗滌劑向纖維表(biǎo)面和污垢表(biǎo)面做定向界面吸附，并進一步向纖維與污垢之間(相互接觸處)潤濕、滲透。

 

(2)在洗(xǐ)滌劑的分(fèn)割、取代作用下，污垢與纖維之間的結合力減(jiǎn)弱，并(bìng)在機械或水流的作用下脫離纖維。

 

(3)脫(tuō)離下來的污垢在水溶(róng)液中被洗滌劑乳(rǔ)化分散或增(zēng)溶，不使其再沉(chén)積(jī)回到織物表面。

 

(4)污(wū)垢與洗滌劑随水溶液被沖洗除去(qù)，吸附于織(zhī)物表面的(de)殘餘洗滌劑也一同被沖洗除去(qù)。

 

織(zhī)物洗滌過程見圖

 

污垢一般分爲油性污垢和固體污垢(gòu)兩類，油性污垢多由動、植物油，礦物油等組成，固體污垢(gòu)主要是塵土、鐵鏽、炭黑等。油性(xìng)污垢(gòu)與織物間通過分子(zǐ)間引力以(yǐ)面粘接形式結合(hé)在一起，較不易(yì)清除，固體污垢與(yǔ)織物間以點粘接形式相連，較易去(qù)除。

 

實(shí)際上，油性污垢與固體污垢多以混雜(zá)形式摻合(hé)在一起形成混合污垢，因此隻需采取措施将油性污垢清除，在油性污垢(gòu)被有效清除的(de)同時，固體污(wū)垢就被一并洗除。油性污垢的去除過程符合“卷縮”機(jī)理。油(yóu)性污垢脫離纖維表面過程的示意(yì)圖(tú)見圖6。

 

作爲洗滌劑而使用的(de)表面活性劑，其(qí)HLB值應适當，通常分子結(jié)構爲直鏈型，親水基處
        

      
    
      
        發布時間:

      
    
      2022-07-05
      

      

      

      
        
        
        
      
    
      
    
      

      
        
        
    
      
    
      
        
        
      
        
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