表面活性劑的3大基本作用
表面活性劑是兩親分子, 使它在水溶液中具有兩種界面(表面)吸附功能。
(一) 潤濕和滲透作用
剪一塊坯布輕放于水面, 這塊坯布會在水面上停留一段時間再慢慢沉入水底。若在水中加入少許表面活性劑JFC, 我們發(fā)現放于水面的坯布會馬上沉入水底, 這是測試表面活性劑潤濕能力的一個常見方法双泪。
一般來講, 潤濕是固體表面上一種流體被另一種流體所取代的過程持搜。因此, 潤濕作用至少涉及三相, 其中兩相是流體, 一相是固體。染整加工中, 多為纖維(固體) 表面上的氣體( 一種流體) 被水(另一種流體)所取代的過程焙矛。
坯布在純水中潤濕速度較慢, 是因為水的表面張力較大, 不能在纖維表面迅速鋪展, 不能將坯布內的空氣快速取代出去; 水中加入表面活性劑之后, 水的表面張力明顯下降, 使水能在纖維表面迅速鋪展并將空氣迅速取代出去, 從而加快了潤濕過程葫盼。因此,能使?jié)櫇襁^程迅速發(fā)生的表面活性劑被叫做潤濕劑或滲透劑, 表面活性劑在這個過程所起的作用叫做潤濕作用或滲透作用。
潤濕作用與滲透作用并無本質上的區(qū)別, 者作用在固體表面,后者作用在固體內部, 兩者可使用相同的表面活性劑, 因而潤濕劑也可稱為滲透劑村斟。
表面活性劑之所以具有潤濕和滲透作用, 是由于它能顯著地降低水的表面張力贫导。如圖1所示, 以液滴在固體平面上達到平衡時的情況, 來分析表面活性劑的潤濕滲透作用。
織物與一般固體平面不同, 它是一個多孔體系, 在紗線之間邓梅、纖維之間以及纖維內部的微細結構之間, 均分布著無數相互貫通脱盲、大小不同的毛細管, 因此在染整加工過程中, 織物的潤濕能力常用毛細管效應來衡量邑滨。
染整工作液中加入少量潤濕日缨、滲透劑之后, 織物的毛細管效應就能明顯提高, 保證染整加工順利進行。
作為潤濕掖看、滲透劑使用的表面活性劑, 其分子鏈長度宜適中, HLB值宜適當, 疏水基中含有支鏈的會明顯提高其潤濕能力, 離子型表面活性劑其親水基位于分子鏈中央者潤濕性好, 表面活性劑分子引入第二個親水基后潤濕性會下降匣距。聚氧乙烯型非離子表面活性劑在高溫下用做滲透劑時, 宜與陰離子型表面活性劑共用, 以提高其熱穩(wěn)定性, 在強酸、強堿條件下使用的潤濕哎壳、滲透劑, 要充分考慮其化學穩(wěn)定性, 以免分解失效毅待。
(二) 乳化作用
兩種互不相溶的液體,其中一相以微滴狀分散于另一相中,這種作用稱為乳化作用。
乳化作用往往不會自動發(fā)生或長久存在归榕。例如,將油和水放在一起進行劇烈攪拌,雖然也能形成暫時乳化狀態(tài),但攪拌一旦停止,油與水又馬上分為上下兩層,這是由于油—水間存在著較大的界面張力,油在攪拌作用下變成微滴之后,油—水間的接觸面積會大大增加,表面能迅速增大,成為一種不穩(wěn)定體系,以致一旦停止攪拌,便會分為兩層,恢復成為兩相接觸面積小的穩(wěn)定狀態(tài)尸红。如果在油和水中加入一定量適當的表面活性劑,再給以攪拌,由于表面活性劑在油—水界面上有定向吸附的能力,親水基伸向水,疏水基伸向油,從而降低了油—水間的界面張力,使體系的界面能下降。
在降低界面張力的同時,表面活性劑分子緊密地吸附在油滴周圍,形成具有一定機械強度的吸附膜,當油滴相互接觸刹泄、碰撞時,吸附膜能阻止油滴的聚集,從而使乳液穩(wěn)定存在外里。這種能使乳化作用順利發(fā)生的表面活性劑叫做乳化劑。
如果選擇離子型表面活性劑作為乳化劑,還會在油—水界面上形成雙電層和水化層,都有進一步防止油滴聚集的作用特石。若使用非離子型表面活性劑作為乳化劑,則會在油滴周圍形成比較牢固的水化層,起防凝聚作用盅蝗。肥皂作為乳化劑使用時的乳液狀態(tài)如圖2所示。
經乳化作用形成的油—水分散體系叫做乳狀液,乳狀液有兩種類型姆蘸。
一種是水包油型(油/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,其中油是內相(不連續(xù)相)墩莫、水是外相(連續(xù)相);
另一種是油包水型(水/油型),以W/O表示,油包水型是水呈微粒狀分散在油中,其中水是內相(不連續(xù)相)、油是外相(連續(xù)相)逞敷。
一般來講,親水性強的乳化劑易形成油/水型乳狀液,而疏水性強的乳化劑易形成水/油型乳狀液狂秦。圖3表示了親水能力不同的乳化劑對乳液類型的影響。
乳化劑都是表面活性劑,但不是所有的表面活性劑都能成為良好的乳化劑,只有在水中能形成穩(wěn)定膠束的表面活性劑才具有良好的乳化分散能力推捐。
(三)分散作用
將不溶性固體物質以微小的顆粒均勻地分散在液體中所形成的體系稱為分散體或懸浮體,這種作用稱為分散作用,能使分散作用順利發(fā)生的表面活性劑稱為分散劑裂问。被分散的固體顆粒稱分散相(內相),分散的液體稱分散介質(外相)。乳化與分散這兩種作用十分相似,其主要區(qū)別是乳狀液的內相是液體,而分散液的內相是固體。
表面活性劑必須具有三種作用才能成為良好的分散劑愕秫。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慨菱、取代顆粒中的空氣,進一步使固體顆粒碎裂成更小的晶體施逾。其次,它必須能顯著地降低固體—液體之間的界面張力,增加固體—液體之間吸附弦叶、相容的能力,使體系內存在的能量降低。后,它必須以水化層或帶電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婿滓。
對于被分散的固體,必須盡量減小其顆粒體積,其顆粒體積越小,越有利于表面活性劑對其潤濕甜孤、分化协饲、吸附,在其周圍形成界面膜。例如分散染料,必須經過預先加工缴川、研磨成2μm以下的微小顆粒,才能在分散劑的作用下形成比較穩(wěn)定的懸浮體染色工作液茉稠。盡管如此,分散體仍是一種熱力學不穩(wěn)定體系,與乳狀液相比,其不穩(wěn)定因素更多、不穩(wěn)定性更大,更易產生凝聚把夸、分層現象,影響正常使用而线。因此,分散體工作液不宜存放時間太長,好現用現配。
更新時間：2024/12/16 9:50:08
標簽：潤濕 乳化 分散
