新材料科(ke)技與化學技術(shù)創新
電鍍中間(jian)體/水性工業塗(tu)料/工業清洗化(huà)學品
表面活(huo)性劑的6大基本(běn)作用
其二(èr)， 通過“膠束化”可(ke)在水中形成大(dà)量膠束并有效(xiao)降低兩⛱️相🏃🏻♂️間的(de)界面張力， 使液(yè)體、固體、氣體能(neng)在水中穩定存(cún)在， 體現了表面(miàn)🌈活性劑的乳化(huà)、分散、發泡🐇、增溶(rong)等作用。而洗滌(di)作用則是㊙️表面(miàn)活性劑發揮潤(run)濕、乳化、分散、發(fa)泡、增溶等各種(zhong)功能的綜‼️合過(guò)程。下🐇面， 就表面(mian)活性劑的潤濕(shi)、乳化、分散、發泡(pao)、增溶、洗滌📱等作(zuo)用原理⛷️以及它(tā)們的反作用原(yuan)理做簡要論述(shù)😍。
(一) 潤濕和滲透(tòu)作用
剪一塊坯(pi)布輕放于水面(miàn)， 這塊坯布會在(zài)水面上停留☔一(yī)段時間再慢慢(màn)沉入水底。若在(zài)水中加入少許(xǔ)表面✨活性劑JFC， 我(wǒ)們發現放于水(shui)面的坯布會馬(ma)上沉入水底， 這(zhè)是測試表面活(huó)性劑潤濕能👉力(lì)的一個常⛱️見方(fang)法。
坯布在(zai)純水中潤濕速(sù)度較慢， 是因爲(wèi)水的表面張力(li)較大， 不能🔞在纖(xiān)維表面迅速鋪(pu)展， 不能将坯布(bù)内的空👄氣快速(sù)取代出去; 水中(zhōng)加入表面活性(xing)劑之後， 水的表(biao)面張力明顯下(xià)降， 使水能在纖(xiān)維表面迅速鋪(pu)展并将💚空氣迅(xun)速取代出去， 從(cóng)而加快了潤濕(shī)過🔞程。因此，能使(shǐ)潤濕過程迅速(sù)發生的表面活(huó)性劑被叫做潤(rùn)濕劑或滲透劑(ji)， 表面活㊙️性劑在(zài)這個過程所🤩起(qi)的作用叫做潤(rùn)濕作用或滲透(tòu)作用。
潤濕作用(yòng)與滲透作用并(bìng)無本質上的區(qū)别， 前者作用在(zài)固體表面，後者(zhě)作用在固體内(nei)部， 兩者可使用(yong)相同的表面活(huó)性劑， 因而潤濕(shi)劑也可稱爲滲(shen)透劑。
織(zhi)物與一般固體(ti)平面不同， 它是(shi)一個多孔體系(xi)， 在💃🏻紗線🌈之間💘、纖(xiān)維之間以及纖(xian)維内部的微細(xì)結構之間， 均分(fèn)布着無數相互(hù)貫通、大小不同(tong)的毛細管， 因此(ci)在染整加工🈲過(guò)程中， 織物的潤(rùn)濕能力常用毛(mao)細管效應來衡(heng)量。
作爲潤濕、滲透(tou)劑使用的表面(miàn)活性劑， 其分子(zi)鏈長度宜适中(zhong)， HLB值宜适當， 疏水(shuǐ)基中含有支鏈(lian)的會明顯提高(gāo)🌈其潤濕能力， 離(lí)子型表面活性(xìng)劑其親水基位(wei)🔅于分子⁉️鏈中央(yang)⛷️者潤濕性最好(hǎo)， 表面活性劑分(fèn)子引入第二個(ge)親水基後潤濕(shī)性會下降。聚氧(yǎng)🧡乙烯型非離子(zǐ)表面活性劑在(zài)高溫下用做滲(shèn)透劑時， 宜與陰(yin)離子型表面活(huo)♉性劑共用， 以提(ti)高其熱穩定性(xing)， 在強❄️酸、強堿條(tiao)件下使用的潤(run)濕、滲透劑， 要充(chong)分考慮其化學(xué)穩定性， 以免分(fèn)👌解失效。
在染整(zheng)加工中經常作(zuò)爲潤濕、滲透劑(ji)使用的産品， 有(yǒu)滲透劑JFC、滲透劑(jì)T、拉開粉BX、滲透劑(jì)5881、絲光滲透劑MP 等(děng)品牌。
(二) 乳化作(zuò)用
乳(ru)化作用往往不(bú)會自動發生或(huò)長久存在。例如(ru)，将油和水放在(zài)一起進行劇烈(lie)攪拌，雖然也能(néng)形成暫時乳化(hua)狀♊态，但攪拌🏃🏻一(yi)旦停止，油與水(shuǐ)又馬上分爲上(shàng)下兩層，這是由(you)于油—水間存在(zai)着較大的界面(mian)張力，油在攪拌(ban)作用下變成微(wei)滴之後，油—水間(jian)的接觸面積會(hui)大大增加，表面(mian)能迅速增大，成(cheng)爲一種不穩☀️定(dìng)體系，以緻一旦(dàn)停止攪拌，便會(hui)分爲兩層，恢複(fú)成爲兩相接觸(chù)面積最小的穩(wěn)定狀态。如果在(zai)油和水📞中🏃♂️加入(rù)一定量适當🏃🏻的(de)表面活性劑，再(zai)給以攪拌，由于(yú)表面活性劑在(zài)油—水界面上👉有(yǒu)定向吸附的能(néng)力，親水基伸向(xiang)水，疏水基伸向(xiang)油，從而降低了(le)油—水間的界面(miàn)張力，使體系的(de)界面能下降。
在(zai)降低界面張力(li)的同時，表面活(huó)性劑分子緊密(mì)地吸附在油滴(dī)周圍，形成具有(you)一定機械強度(du)的吸附膜，當油(yóu)滴✂️相互㊙️接觸、碰(peng)撞時，吸附膜能(neng)阻止油滴的聚(ju)集，從而使乳⭐液(yè)穩定存在。這種(zhǒng)能使乳化作用(yòng)順利發生的表(biao)面活性劑叫做(zuo)乳❤️化劑。
如果選(xuǎn)擇離子型表面(mian)活性劑作爲乳(rǔ)化劑，還會在油(you)—水界面上形成(cheng)雙電層和水化(huà)層，都有進一步(bù)防止油滴聚集(jí)的作用🈚。若使用(yòng)非離子型表面(miàn)活性劑作爲乳(rǔ)化劑，則㊙️會在油(you)滴周圍形成比(bǐ)較牢固的水化(hua)層，起防凝聚作(zuò)用。肥皂作爲乳(rǔ)化劑使用時的(de)乳☁️液狀态如圖(tú)2所示。
經乳化作(zuo)用形成的油—水(shuǐ)分散體系叫做(zuò)乳狀液，乳⛹🏻♀️狀液(yè)有兩✏️種類型。
一(yi)種是水包油型(xing)(油/水型)，以O/W表示(shi)，水包油型是油(you)類液體以微粒(li)狀分散在水中(zhong)，其中油是内相(xiang)(不連續🧡相)、水是(shi)外相(連續相);
染整加工過(guò)程中要經常使(shi)用一些乳化工(gōng)作液，以油/水型(xíng)乳狀液居多。經(jīng)常使用的乳化(hua)劑如平平加O系(xì)列、Span—Tween系列、EL等。
(三)分(fen)散作用
将不溶(rong)性固體物質以(yi)微小的顆粒均(jun)勻地分散在液(ye)🤟體中所形💚成的(de)體系稱爲分散(san)體或懸浮體，這(zhè)種作用稱爲分(fen)散作用，能使分(fèn)散作用順利發(fā)生的表面活性(xìng)劑稱爲分散劑(ji)。被分散🌈的固體(ti)顆粒稱分散相(xiang)(内相)，分散的液(yè)體稱分散介質(zhi)(外相)。乳化與分(fèn)散這兩種作用(yong)十分相似，其主(zhu)要區别是乳狀(zhuàng)液的内相是液(yè)體，而分散液的(de)内相是固體。
氣體分散(san)在液體中的狀(zhuàng)态稱爲氣泡，大(dà)量氣泡聚集在(zài)一💜起形成的分(fen)散體系稱爲泡(pao)沫，能促使泡沫(mò)🎯形成的能力稱(cheng)爲發泡作用。泡(pào)沫類似于乳狀(zhuàng)液和❄️懸浮體，所(suo)不同的是内相(xiang)爲氣體，而不是(shì)液體和固體。
泡沫(mo)對于污垢的去(qù)除和懸浮有一(yi)定作用，染整加(jia)工中也有一些(xie)依靠發泡劑而(ér)完成的工藝，如(rú)泡沫染色、泡沫(mò)💞印花等新工藝(yi)。然而，在染整加(jia)工過程中，更多(duo)的場合要求低(di)泡🌈或無泡，因而(ér)如🐆何抑泡和消(xiao)🌂泡更受人們的(de)關注。
其區别在(zài)于:
(1)乳化作用僅(jǐn)限于液體—液體(ti)之間形成的分(fèn)散體系，分散作(zuò)用僅限于固體(tǐ)—液體之間形成(cheng)的分散體系，而(er)增溶作用所溶(rong)解的物質，既可(kě)以是液體，也可(kě)以是固體。
(2)乳化(huà)作用和分散作(zuò)用形成的是熱(re)力學不穩定多(duo)💋相分🔞散體👌系，而(ér)增溶作用形成(cheng)的是熱力學穩(wen)定的均相體系(xi)。
增溶作用可(kě)以看作是乳化(huà)作用或分散作(zuò)用的極限階段(duàn)、理想狀态，它們(men)之間有相互轉(zhuan)化的途徑。例如(ru):乳✊狀液🤩也可以(yǐ)成⭐爲微🏃🏻乳狀液(ye)———外觀由乳白狀(zhuang)轉爲透明狀，已(yǐ)接近了增溶溶(rong)液;向增溶溶液(ye)中繼續加入增(zēng)溶💞溶解質達🏃🏻♂️到(dào)一定數量時，增(zēng)溶溶液即轉變(biàn)爲乳狀液❤️———外觀(guan)由透明狀轉爲(wèi)乳白色。
增溶溶(rong)液與真溶液也(ye)有本質區别，真(zhēn)溶液是有機⛷️物(wù)或無機物以分(fen)子或離子形式(shi)溶解于溶劑中(zhong)，而增溶🍉溶液“溶(rong)解”的增🏃🏻♂️溶溶解(jiě)質是以遠比分(fèn)子大得多的“分(fèn)子集團”的形式(shi)包圍在膠束中(zhong)。
作爲增溶劑而(ér)使用的表面活(huó)性劑，必須在溶(rong)液中⭐達到足📞夠(gòu)的濃度，在溶液(yè)中形成足夠多(duo)的膠束，才✌️能保(bao)證增溶作用的(de)順利産生，而且(qie)形成的棒狀、層(ceng)狀等高級膠束(shù)數量越♌多，增溶(rong)效果就會越明(ming)顯。
增溶作用對(dui)于染整加工也(ye)有許多特殊作(zuo)用，例如:分散染(ran)料經合适的增(zeng)溶劑增溶處理(lǐ)，其在水中的溶(rong)解度會明顯提(ti)高，有利于工作(zuo)液穩定并提高(gāo)染色效果;許多(duō)高檔含矽類柔(rou)軟整理劑需要(yào)調制成🌍穩定性(xìng)非🔞常高的微🔞乳(ru)液、增溶溶液才(cai)能🛀🏻産生優良🧡的(de)整理效果;在去(qu)除織物上污垢(gòu)的過✔️程中，增溶(rong)也🔱發揮重要的(de)去污作用。
(六)洗(xǐ)滌作用
從浸在(zài)某種介質(多爲(wei)水)中的固體表(biao)面除去異物或(huò)污🌍垢的⭐過程稱(chēng)爲洗滌，能發揮(hui)洗滌作用的化(hua)學品稱💛爲洗滌(dí)劑，洗滌劑多以(yǐ)表面活性劑作(zuò)爲主要成分。
洗(xǐ)滌作用較複雜(za)，是表面活性劑(ji)的潤濕、乳化、分(fèn)散、增溶等綜合(hé)作用以及攪拌(ban)、揉搓、水流等機(ji)械作用的共同(tong)結果。以織物爲(wei)例洗滌過程可(ke)用下式表示:
織(zhi)物·污垢+洗滌劑(jì)
織物·洗滌劑+污(wū)垢·洗滌劑
織物(wù)+洗滌劑
在洗滌(dí)過程中，污垢的(de)去除通過如下(xia)具體方式:
(1)洗滌(di)劑向纖維表面(mian)和污垢表面做(zuò)定向界面吸附(fu)，并👌進一步向纖(xiān)維與污垢之間(jiān)(相互接觸處)潤(run)濕、滲透。
(3)脫離下來的(de)污垢在水溶液(yè)中被洗滌劑乳(rǔ)化分散或增溶(rong)，不使其再沉積(ji)回到織物表面(mian)。
(4)污垢與洗滌劑(jì)随水溶液被沖(chòng)洗除去，吸附于(yu)織物表面的殘(can)餘洗滌劑也一(yi)同被沖洗除去(qù)。
污垢一般分爲(wei)油性污垢和固(gu)體污垢兩類，油(you)性污垢多由動(dòng)、植物油，礦物油(yóu)等組成，固體污(wū)垢主要是塵土(tu)、鐵鏽、炭黑⛷️等。油(yóu)性污垢與織物(wu)間通過分子間(jian)引力以面粘接(jie)形式結合在一(yi)起，較不❤️易清除(chú)，固體污垢與織(zhī)物間以點粘接(jie)形式✉️相連，較易(yì)去除。
實際上，油(yóu)性污垢與固體(ti)污垢多以混雜(zá)形式摻合在♻️一(yi)起形✊成混合污(wū)垢，因此隻需采(cǎi)取措施将油性(xing)污垢清除❓，在油(yóu)性污垢被有效(xiao)清除的同時，固(gu)體污垢就被一(yī)并洗除。油性污(wu)垢的去除過程(cheng)符合“卷縮👨❤️👨”機理(li)。油性污垢脫離(li)纖維表面過程(cheng)的示意圖見圖(tu)🏃🏻♂️6。
由于纖維在水(shui)中多帶負電荷(he)，因此陰離子型(xíng)表面活性劑對(duì)織物具有優良(liang)的洗滌效果，這(zhe)是因爲陰離子(zi)👣洗滌劑在污垢(gou)周圍🚶♀️形成的界(jie)面層同樣帶有(yǒu)✨負電荷，這就使(shǐ)⭐織物與污垢之(zhi)間産生一定的(de)排斥力，有利于(yu)污垢從織物表(biǎo)面脫⭐離，并穩定(ding)地懸浮在⛷️水溶(róng)液中。
洗滌劑(jì)的使用效果除(chu)與洗滌劑的分(fèn)子結構、類型👨❤️👨有(yǒu)關外，還與洗滌(di)液的濃度、溫度(dù)、pH值以及織物種(zhong)類⛱️、機械作用等(deng)多方面因素密(mì)切相關。
