表面活性劑的6大基本作用_深圳市同泰化學技術有限公司 電鍍中間體/水性樹脂與助劑/特種水性油墨/水性納米二氧化矽/工業清洗/半導體化學品

表面活性(xìng)劑的6大基本(ben)作用

2025-12-23 07:52

表面活(huó)性劑是兩親(qīn)分子, 使它在(zài)水溶液中具(ju)有兩種界💃🏻面(mian)(表面)吸附功(gōng)能。

 

其一, 通過(guo)“正吸附”可迅(xun)速降低水的(de)表面張力, 體(tǐ)現🐆了表面活(huo)性劑的潤濕(shī)、滲透作用;

 

 

(一(yi)) 潤濕和滲透(tòu)作用

 

剪一塊(kuai)坯布輕放于(yú)水面, 這塊坯(pī)布會在水面(mian)上停留一段(duan)時間再慢慢(màn)沉入水底。若(ruo)在水中加入(ru)少許表面活(huó)性🈲劑JFC, 我們發(fā)現放于水面(miàn)的坯布會馬(ma)上沉入水底(di), 這是測試表(biǎo)面活性劑潤(run)濕能力的一(yi)個常見方法(fǎ)。

 

一般來講, 潤(rùn)濕是固體表(biǎo)面上一種流(liú)體被另一種(zhǒng)流體所取🎯代(dài)✌️的過程。因此(cǐ), 潤濕作用至(zhì)少涉及三相(xiang), 其中兩相是(shì)流體, 一相是(shi)💘固體。染整加(jiā)工中, 多爲纖(xiān)維(固體) 表面(miàn)上的氣體( 一(yi)種流體) 被水(shuǐ)(另一種流體(ti)♌)所取代的過(guo)程。

 

坯布在純(chun)水中潤濕速(sù)度較慢, 是因(yin)爲水的表面(mian)張🚶‍♀️力較🚶大, 不(bú)能在纖維表(biao)面迅速鋪展(zhan), 不能将坯布(bù)内的空氣快(kuài)速取代出㊙️去(qù); 水中加入表(biǎo)面活性劑之(zhi)後, 水的表面(miàn)張力明顯下(xià)降, 使水能在(zai)纖🤞維表面迅(xun)速鋪展并将(jiāng)空氣迅速取(qǔ)代出去⛱️, 從而(ér)加快了潤濕(shī)過程。因此,能(néng)使潤濕過程(chéng)迅速發生的(de)表面活性劑(ji)被叫做潤濕(shi)劑或滲透劑(jì), 表面活🥰性劑(jì)在這個過程(cheng)所起的作用(yong)♊叫做潤濕作(zuo)用或滲透作(zuo)用。

 

 

表面活性(xing)劑之所以具(ju)有潤濕和滲(shen)透作用, 是由(you)于🌏它能顯著(zhe)地㊙️降低水的(de)表面張力。如(rú)圖1所示, 以液(ye)滴在固體平(ping)面上達到平(píng)衡時的情況(kuàng), 來分析表面(miàn)活🚶‍♀️性劑的潤(rùn)濕滲透作用(yong)。

 

織物與一般(bān)固體平面不(bú)同, 它是一個(ge)多孔體系, 在(zài)紗線之間、纖(xiān)維之間以及(jí)纖維内部的(de)微細結構之(zhi)間, 均分布🈲着(zhe)無數相🌈互貫(guan)💛通、大小不同(tong)的毛細管, 因(yīn)此在染整加(jia)工過程中, 織(zhī)物的🔴潤濕能(neng)力常用毛細(xi)管效應來衡(héng)量。

 

染整工作(zuò)液中加入少(shao)量潤濕、滲透(tòu)劑之後, 織物(wu)的毛細🌐管效(xiao)應就能明顯(xiǎn)提高, 保證染(ran)整加工順利(lì)進行。

 

作爲潤(rùn)濕、滲透劑使(shi)用的表面活(huo)性劑, 其分子(zi)鏈長度宜适(shì)✍️中, HLB值宜适當(dāng), 疏水基中含(hán)有支鏈的會(hui)明顯⛷️提高其(qí)潤濕能力, 離(li)子型🙇🏻表面活(huo)性劑其親水(shui)基位于分子(zǐ)鏈中央者潤(rùn)濕性最好, 表(biao)面活🤟性劑分(fèn)子引入第二(er)個親水基後(hou)潤濕性會下(xià)降。聚氧乙烯(xi)型非離子表(biǎo)面活⛹🏻‍♀️性劑在(zài)高溫下用做(zuo)滲透劑時, 宜(yi)與陰離子型(xíng)表面活⭐性劑(ji)共用, 以提高(gāo)其熱穩定性(xing), 在強酸、強堿(jiǎn)條💰件下使用(yòng)的潤濕、滲透(tou)劑🐉, 要充分考(kǎo)慮其🐇化學穩(wěn)定性, 以免分(fèn)解失效。

 

在染(rǎn)整加工中經(jing)常作爲潤濕(shi)、滲透劑使用(yong)的産品, 有滲(shen)透🈲劑JFC、滲透劑(jì)T、拉開粉BX、滲透(tòu)劑5881、絲光滲透(tou)劑MP 等品牌。

 

(二(èr)) 乳化作用

 

兩(liǎng)種互不相溶(róng)的液體,其中(zhong)一相以微滴(di)狀分散于⭐另(lìng)一相中,這種(zhong)作用稱爲乳(rǔ)化作用。

 

乳化(huà)作用往往不(bu)會自動發生(sheng)或長久存在(zài)。例如,将油和(hé)🍉水放在一起(qi)進行劇烈攪(jiao)拌,雖然也能(néng)形成暫時乳(ru)化狀态,但攪(jiao)拌一旦停止(zhi),油與水又馬(ma)上分爲上下(xià)兩層,這是📐由(you)于油—水間存(cun)在着較大的(de)界面張力,油(you)在攪☎️拌作用(yong)下⛱️變成微滴(di)之後,油—水間(jiān)的接觸✏️面積(jī)會大大增加(jiā),表面能迅速(su)增大,成爲一(yi)種不穩定體(ti)系,以緻一旦(dàn)停止攪拌,便(bian)會分爲兩層(ceng),恢複成爲兩(liǎng)相接觸面積(ji)最小的👅穩定(dìng)狀态。如果在(zai)油和水中加(jiā)入一定量适(shi)當🌈的表面活(huo)性劑,再給以(yǐ)攪拌,由于表(biao)面活🌈性劑在(zai)油—水界面上(shàng)有定向吸附(fu)的能力🥵,親水(shuǐ)基伸向水,疏(shū)水基伸向油(you),從而降低了(le)油—水間的界(jiè)面張力,使體(ti)系的界面✊能(néng)下降。

 

在降低(dī)界面張力的(de)同時,表面活(huo)性劑分子緊(jǐn)密地吸附在(zài)油👨‍❤️‍👨滴周圍,形(xíng)成具有一定(ding)機械強度的(de)吸附膜,當油(you)滴🈚相互🙇‍♀️接觸(chu)、碰撞時,吸附(fù)膜能阻止油(yóu)滴的聚集,從(cóng)而使乳液穩(wen)定存在。這種(zhong)能使💘乳化作(zuò)用順利發生(sheng)的表面活性(xìng)🍉劑叫做乳✂️化(huà)劑。

 

如果選擇(ze)離子型表面(mian)活性劑作爲(wei)乳化劑,還會(huì)在油—水界面(mian)上形成雙電(diàn)層和水化層(céng),都有進一步(bu)防止油㊙️滴聚(ju)集的作用。若(ruo)使👈用非離子(zǐ)型表面活性(xing)劑作爲乳化(hua)劑,則🧑🏾‍🤝‍🧑🏼會在油(you)滴周圍形成(cheng)比較牢固的(de)水🈚化層,起防(fáng)凝聚作用。肥(féi)皂作爲乳化(huà)劑使用時的(de)乳😍液狀态如(rú)圖2所示。

 

經乳(rǔ)化作用形成(cheng)的油—水分散(sàn)體系叫做乳(rǔ)狀液,乳狀液(ye)有兩種類型(xíng)。

 

 

另一(yī)種是油包水(shui)型(水/油型),以(yǐ)W/O表示,油包水(shuǐ)型是水呈微(wei)粒狀分散在(zài)油中,其中水(shuǐ)是内相(不連(lian)續相)、油是外(wài)相(連續相)。

 

一(yi)般來講,親水(shuǐ)性強的乳化(huà)劑易形成油(yóu)/水型乳狀液(ye),而疏🥰水性🤩強(qiáng)的乳化劑易(yi)形成水/油型(xing)乳狀液。圖3表(biǎo)示了親✨水能(néng)力不同的乳(rǔ)化劑對乳液(ye)類型的影響(xiǎng)。

 

乳化劑都是(shì)表面活性劑(ji),但不是所有(you)的表面活性(xìng)劑都💰能成爲(wèi)❤️良好的乳化(huà)劑,隻有在水(shuǐ)中能形成穩(wěn)定膠束的表(biao)面活性劑才(cai)具有良好的(de)乳化分散能(neng)力。乳化劑應(ying)有适當的🥵HLB值(zhi),例如😘非離子(zi)表面活性劑(jì),其HLB值在8~18之間(jian)可形成油/水(shui)型乳液,在3~6之(zhī)間則可形成(cheng)水/油型乳液(yè)🏃;乳化劑與被(bèi)乳化物應有(you)相似的分子(zi)結構,應能顯(xian)著地降低被(bei)乳化物與水(shui)之間的界面(miàn)🙇‍♀️張力;乳化劑(jì)應具有強烈(liè)的水化作用(yòng)在乳化粒子(zǐ)周圍形成水(shuǐ)化層或使乳(rǔ)化粒子帶有(yǒu)較高電荷,以(yi)阻止乳化粒(li)子的聚集。

 

染(ran)整加工過程(chéng)中要經常使(shǐ)用一些乳化(huà)工作液,以油(you)/水❌型乳狀✏️液(ye)居多。經常使(shǐ)用的乳化劑(ji)如平平加O系(xì)列、Span—Tween系列、EL等。

 

(三(san))分散作用

 

将(jiāng)不溶性固體(tǐ)物質以微小(xiao)的顆粒均勻(yún)地分散在液(yè)體中所形成(cheng)的體系稱爲(wèi)分散體或懸(xuan)浮體,這種作(zuò)用稱爲分散(sàn)作用🥵,能使🆚分(fèn)散作用順利(lì)發生的表🏃🏻‍♂️面(mian)活性劑稱爲(wèi)分散劑。被分(fen)散🔞的固體顆(ke)粒稱分散相(xiang)(内相),分散的(de)液體稱分散(san)介質(外相)。乳(rǔ)化與分散這(zhe)兩種作用☎️十(shí)分相似,其主(zhǔ)要區别是乳(ru)狀液的内相(xiàng)是液體,而分(fen)散液的内相(xiang)是固體。

 

表面(miàn)活性劑必須(xū)具有三種作(zuo)用才能成爲(wei)良好的分散(sàn)劑。首先,它必(bi)須具有良好(hao)的潤濕性能(neng),使液體⁉️充分(fen)✏️潤濕每一個(ge)固✊體顆粒、取(qǔ)代顆粒中的(de)空氣,進一步(bù)使固體顆粒(lì)碎裂成更小(xiao)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼的晶體。其次(cì),它必須能顯(xian)著地降低固(gu)體—液體之間(jiān)的界面張力(li),增加固體—液(ye)體之間吸附(fù)、相容的🐪能力(lì),使體系☀️内存(cun)在的能量降(jiàng)低。最後🔴,它必(bi)須以水化層(céng)或帶電層的(de)形式在固體(tǐ)顆粒周圍形(xíng)成機械強度(du)較高的界面(mian)膜,以阻♊止固(gù)體顆粒間的(de)聚🈲集。

 

對于被(bèi)分散的固體(ti),必須盡量減(jiǎn)小其顆粒體(tǐ)積,其🤟顆粒體(tǐ)積💚越小,越有(you)利于表面活(huo)性劑對其潤(rùn)濕、分化、吸附(fù),在其周圍形(xing)‼️成界面膜。例(lì)如分散染料(liào),必須經過預(yu)🌈先加工、研磨(mo)成⭐2μm以下的微(wei)小顆粒,才能(néng)在分散劑的(de)作用下形成(chéng)比較穩定🎯的(de)懸浮體染色(sè)工作⭕液。盡管(guǎn)如此,分散體(tǐ)仍是一種熱(rè)力學不穩定(ding)體系,與乳狀(zhuàng)液相㊙️比☀️,其不(bú)穩定因素更(geng)多、不穩定性(xing)更大,更易産(chan)生凝聚、分層(ceng)現象,影響正(zhèng)常使用。因此(ci),分散體工作(zuo)液不宜存放(fang)時間太長,最(zui)好現用現配(pèi)。分散體在染(rǎn)整加工中應(yīng)用較多,如分(fen)散染料、還原(yuan)染料⭐的配制(zhì)等。常用的🔴分(fèn)散劑有擴散(san)劑NNO、分散劑WA等(děng),其中🌈陰離子(zǐ)型表面活性(xìng)劑較多。

 

(四)發(fā)泡作用

 

氣體(ti)分散在液體(ti)中的狀态稱(cheng)爲氣泡,大量(liàng)氣泡聚集♻️在(zài)一起形成的(de)分散體系稱(cheng)爲泡沫,能促(cu)使泡沫形成(chéng)的能力稱爲(wei)發‼️泡作用。泡(pào)沫類似于乳(rǔ)狀液和懸浮(fú)體,所不同的(de)是内相爲氣(qì)體,而不是液(ye)體和固體。

 

泡(pao)沫在表面活(huó)性劑的作用(yong)下更容易産(chǎn)生和穩定存(cun)🔆在,能促進泡(pao)沫生成的表(biǎo)面活性劑稱(chēng)爲發泡劑或(huò)起泡劑,能促(cù)使泡沫穩定(ding)存在的表面(miàn)活性劑稱爲(wei)穩泡⁉️劑。

 

 

又由于表(biǎo)面活性劑在(zài)液體表面的(de)定向排列,使(shǐ)液㊙️體🈚的表面(miàn)🐅張力明顯下(xià)降,并導緻氣(qi)泡間的内壓(yā)差降低,因而(er)排液速度減(jian)慢。表面活性(xing)劑的上述兩(liang)方面作用,降(jiàng)低了氣泡的(de)破裂能力,有(you)利于泡沫的(de)形成和穩定(dìng)存在。表面活(huó)性劑協助泡(pao)沫形成的過(guo)程見圖4

 

 

 

(五)增溶作(zuo)用

 

在溶劑中(zhong)完全不溶或(huò)微溶的物質(zhì)進入表面活(huo)性劑形🈲成的(de)膠👌束中得到(dao)溶解,并成爲(wei)熱力學穩定(dìng)溶液,這種現(xiàn)象稱爲增溶(rong)作👌用,所形成(cheng)的透明溶液(yè)稱爲增溶溶(rong)液或膠束溶(rong)液,被增💞溶的(de)物質稱爲增(zeng)溶溶解質,起(qǐ)增溶作用的(de)表面活✂️性劑(ji)稱爲增溶劑(ji)。

 

增溶作用與(yu)乳化作用和(hé)分散作用既(ji)有區别又有(yǒu)聯系。

 

其區别(bié)在于:

 

(1)乳化作(zuò)用僅限于液(yè)體—液體之間(jian)形成的分散(san)體系,分散作(zuò)用僅📱限于固(gù)體—液體之間(jian)形成的分散(sàn)體系,而增溶(rong)作用所溶解(jiě)的物質,既可(kě)以是液體,也(yě)可以🚶‍♀️是固體(ti)。

 

(2)乳化作用和(he)分散作用形(xíng)成的是熱力(lì)學不穩定多(duo)✔️相分散🐅體系(xì),而增溶作用(yòng)形成的是熱(re)力學穩定的(de)均相體系。

 

(3)外(wài)觀上明顯不(bú)同,乳狀液和(he)分散液多爲(wei)乳白狀和懸(xuán)濁狀,而增溶(róng)溶液爲透明(míng)狀。

 

其聯系在(zài)于:

 

增溶作用(yong)可以看作是(shi)乳化作用或(huò)分散作用的(de)極限階段、理(lǐ)想狀态,它們(men)之間有相互(hu)轉化的途徑(jing)。例如:乳狀液(ye)🍓也可🏃‍♂️以成爲(wei)微乳狀液———外(wai)觀由乳白狀(zhuàng)轉爲透明狀(zhuàng),已接近了增(zēng)溶溶液;向增(zeng)溶溶液中繼(ji)續加入增溶(rong)溶解質達到(dao)一定數量時(shí),增溶溶液即(jí)轉💰變爲乳狀(zhuàng)液———外觀由透(tòu)明狀轉爲乳(rǔ)白色。

 

增溶溶(róng)液與真溶液(yè)也有本質區(qū)别,真溶液是(shì)有機物或無(wú)機🈲物以分子(zi)或離子形式(shì)溶解于溶劑(jì)中,而增溶溶(róng)液“溶解”的增(zeng)溶溶解質是(shì)以遠比分子(zi)大得多的“分(fèn)子集團📧”的形(xing)式包圍在❤️膠(jiāo)束中。

 

作爲增(zēng)溶劑而使用(yòng)的表面活性(xìng)劑,必須在溶(róng)液中達到足(zu)夠的濃度,在(zài)溶液中形成(cheng)足夠多的膠(jiao)束,才能保證(zheng)增溶作用的(de)順利産生,而(er)且形成的棒(bàng)狀、層狀等高(gāo)級膠束數量(liàng)越多,增溶效(xiao)果就會越明(ming)顯。

 

增溶作用(yòng)對于染整加(jiā)工也有許多(duo)特殊作用,例(lì)如:分散染料(liao)經合适的增(zeng)溶劑增溶處(chu)理,其在水中(zhōng)的溶解度會(hui)明顯提高,有(you)利于工作液(ye)穩定并提高(gao)染⭐色效果;許(xǔ)多高檔含矽(xi)類柔軟整理(li)劑🌈需要調制(zhi)成穩定性非(fei)🍉常高的微乳(rǔ)液、增溶溶液(ye)才能産生優(yōu)良的整理效(xiao)果;在去除織(zhi)物上污垢的(de)過❤️程中,增溶(rong)也發揮重要(yao)的去污作用(yong)。

 

(六)洗滌作用(yong)

 

從浸在某種(zhǒng)介質(多爲水(shuǐ))中的固體表(biǎo)面除去異物(wu)或污垢🍉的過(guo)程稱爲洗滌(dí),能發揮洗滌(dí)作用的化學(xue)品稱💔爲洗滌(di)劑,洗滌🐕劑多(duo)以表面活性(xing)劑作爲主要(yào)🐕成分。

 

洗滌作(zuo)用較複雜,是(shì)表面活性劑(ji)的潤濕、乳化(huà)、分散、增溶等(děng)😍綜合作用以(yǐ)及攪拌、揉搓(cuō)、水流等機械(xiè)作用的共同(tóng)結果。以織物(wu)爲例洗滌過(guo)程可用下式(shì)表示♌:

 

織物·污(wū)垢+洗滌劑

 

 

織(zhī)物+洗滌劑

 

在(zài)洗滌過程中(zhong),污垢的去除(chú)通過如下具(jù)體方式:

 

 

(2)在(zài)洗滌劑的分(fèn)割、取代作用(yòng)下,污垢與纖(xiān)維之間的結(jie)合力減弱,并(bing)在機械或水(shuǐ)流的作用下(xià)脫離纖維。

 

(3)脫(tuo)離下來的污(wū)垢在水溶液(yè)中被洗滌劑(ji)乳化分散或(huò)增溶,不✍️使其(qí)再沉積回到(dào)織物表面。

 

(4)污(wū)垢與洗滌劑(jì)随水溶液被(bei)沖洗除去,吸(xī)附于織物表(biǎo)面的殘🌈餘洗(xi)滌劑也一同(tóng)被沖洗除去(qu)。

 

污垢一般分(fen)爲油性污垢(gòu)和固體污垢(gòu)兩類,油性污(wu)垢❄️多🥰由動👄、植(zhi)物油,礦物油(yóu)等組成,固體(tǐ)污垢主要是(shì)塵土、鐵鏽、炭(tan)黑🏃‍♀️等。油性污(wū)垢與織物間(jiān)通過分子間(jian)引力以☁️面粘(zhān)接形式結合(hé)在一起,較不(bú)易清除,固體(ti)污垢與織物(wu)間以點粘接(jie)形式相連,較(jiào)易✊去除。

 

實際(ji)上,油性污垢(gòu)與固體污垢(gou)多以混雜形(xing)式摻合在一(yī)起形🙇‍♀️成❓混合(hé)污垢,因此隻(zhi)需采取措施(shi)将油性❓污垢(gou)清除,在油性(xìng)污垢被❄️有效(xiào)清除的同時(shi),固體污♈垢就(jiu)被一并洗除(chú)。油性污垢的(de)去除過程符(fu)合“卷縮”機理(lǐ)。油性污垢脫(tuō)離纖維表面(mian)☎️過程的示意(yì)圖見圖6。

 

作爲(wèi)洗滌劑而使(shi)用的表面活(huó)性劑,其HLB值應(yīng)适當,通常分(fèn)子結構爲直(zhí)鏈型,親水基(ji)處于末端的(de)表面活性劑(ji)洗滌作用更(geng)強。

 

由于纖維(wei)在水中多帶(dài)負電荷,因此(cǐ)陰離子型表(biǎo)面活性劑對(dui)織物具有優(yōu)良的洗滌效(xiao)果,這是因爲(wèi)陰離子洗滌(dí)劑在污垢周(zhōu)圍形成的界(jie)面層同樣帶(dài)有🏃‍♀️負電荷,這(zhe)就使織物與(yu)㊙️污垢之間産(chǎn)生一定的排(pái)斥力,有利于(yu)污垢從織☂️物(wu)表面脫離,并(bìng)穩定地懸浮(fu)在✔️水溶液中(zhōng)。

 

而陽離子型(xíng)表面活性劑(jì)則會使污垢(gou)表面帶正電(diàn)荷,反而🧡會🌈加(jiā)強污垢與織(zhi)物間的吸附(fu),故陽離子型(xing)表面活性🧑🏾‍🤝‍🧑🏼劑(ji)不宜作爲洗(xǐ)滌劑使用。非(fēi)離子型表面(mian)活性劑的cmc值(zhí)很低,在低濃(nóng)度下就有較(jiao)強的去污能(neng)⁉️力,尤其對于(yu)疏水性🐪的合(hé)成纖維,如滌(dí)綸織物,具有(you)更好的洗滌(dí)🏃🏻效果,常作爲(wei)洗滌劑使用(yòng)。

 

洗滌劑的使(shi)用效果除與(yǔ)洗滌劑的分(fèn)子結構、類型(xíng)有關外,還與(yu)洗滌液的濃(nóng)度、溫度、pH值以(yǐ)及織物種類(lei)、機械作用☂️等(děng)多方面因素(su)密切相關。

 

 

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