气体表面活性剂(干货分享：表面活性剂六大基本作用)

Posted 2023-05-30

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气体表面活性剂(干货分享：表面活性剂六大基本作用)

表面活性剂是两亲分子，使它们在水溶液中具有两种界面（表面）吸附功能。通过“正吸附”，可以迅速降低水的表面张力，体现表面活性剂的润湿渗透作用。通过“胶束化”，在水中形成大量胶束，有效降低两相间的界面张力，使液体、固体和气体在水中稳定存在，体现乳化、分散、起泡、增溶等作用。表面活性剂等作用。下面与大家分享表面活性剂六大基本作用。

1. 乳化

两种不混溶的液体，其中一种以液滴的形式分散在另一种中，称为乳化。

乳化通常不是自动的或长久的。例如，将油和水一起剧烈搅拌可以形成暂时的乳化状态，但一旦停止搅拌，油和水立即分为上下两层。这是因为油和水之间有很大的界面。油在搅拌作用下变成液滴后，油与水的接触面积增加很多，表面能迅速增加，成为一个不稳定的体系，一旦停止搅拌，就会分裂分成两层并恢复。成为两相接触面积较小的稳定状态。如果在油和水中加入一定量合适的表面活性剂，然后搅拌，由于表面活性剂具有定向吸附油水界面的能力，亲水基团延伸到水，疏水基团延伸到油中，从而减少油量。 - 水之间的界面张力降低了系统的界面能。

在降低界面张力的同时，表面活性剂分子紧密吸附在油滴周围，形成具有一定机械强度的吸附膜。当油滴相互接触碰撞时，吸附膜可以防止油滴结块，从而使乳液稳定存在。这种能够顺利乳化的表面活性剂称为乳化剂。

如果选择离子型表面活性剂作为乳化剂，在油水界面上还会形成双电层和水化层，可以进一步防止油滴的聚集。如果使用非离子表面活性剂作为乳化剂，会在油滴周围形成较牢固的水化层，防止聚集。

乳化形成的油水分散体系称为乳液，乳液有两种。

一种是水包油型（油/水型），用O/W表示。水包油型是水包油液体以颗粒状分散在水中，其中油为内相（不连续相），水为外相（连续相）；

另一种是油包水型（水/油型），用W/O表示。油包水型是水以颗粒的形式分散在油中，其中水为内相（不连续相），油为外相（连续相）。

一般来说，亲水性强的乳化剂容易形成油/水乳液，而疏水性强的乳化剂容易形成水/油乳液。

乳化剂都是表面活性剂，但并不是所有的表面活性剂都是好的乳化剂。只有能在水中形成稳定胶束的表面活性剂才具有良好的乳化分散能力。乳化剂应有合适的HLB值，如非离子表面活性剂，其HLB值在8~18之间形成油/水乳液，3~6之间形成水/油乳液；乳化剂应具有与被乳化物料相似的分子结构，并应能显着降低被乳化物料与水的界面张力；乳化剂应具有较强的水化作用，在乳化颗粒周围形成水化层或使乳化颗粒带上较高的电荷，防止乳化颗粒聚集。在染整过程中，经常会用到一些乳化的工作液，其中大部分是油/水乳液。常用的乳化剂有平平O系列、Span-Tween系列、EL等。

2. 润湿渗透

剪下一块坯布，轻轻放在水面上，坯布会在水面上停留一段时间，然后慢慢沉到水底。如果在水中加入少量的表面活性剂JFC，我们发现放在水面上的织物会立即沉到底部，这是测试表面活性剂润湿能力的常用方法。

一般来说，润湿是在固体表面上一种流体被另一种流体取代的过程。因此，润湿至少涉及三个相，其中两个是流体，一个是固体。在染整过程中，多是纤维（固体）表面的气体（一种流体）被水（另一种流体）置换的过程。

坯布在纯水中的润湿速度慢，由于水的表面张力大，不能在纤维表面迅速铺展，不能迅速置换坯布中的空气；水中加入表面活性剂后，水的表面张力明显下降，使水能迅速铺展在纤维表面，迅速置换空气，从而加快润湿过程。因此，能使润湿过程迅速发生的表面活性剂称为润湿剂或渗透剂，表面活性剂在此过程中所起的作用称为润湿或渗透作用。

润湿和渗透没有本质区别。前者作用于固体表面，后者作用于固体内部。两者可以使用同一种表面活性剂，所以润湿剂也可以称为渗透剂。表面活性剂的润湿和渗透作用是由于它们能够显着降低水的表面张力。

织物不同于一般的立体平面。这是一个多孔系统。纱线之间、纤维之间以及纤维内部的微结构之间存在着无数大小不一、相互连接的毛细管。因此，在染整过程中，织物的润湿能力常以毛细效应来衡量。在染整工作液中加入少量润湿渗透剂后，可显着提高织物的毛细作用，保证染整过程的顺利进行。

作为用作润湿渗透剂的表面活性剂，其分子链长度应适中，HLB值应适当。疏水基团中的支链会显着提高其润湿能力。离子型表面活性剂的亲水基团位于分子链中心的一个，润湿性比较好，当表面活性剂分子引入第二个亲水基团时，润湿性降低。聚氧乙烯类非离子表面活性剂在高温下用作渗透剂时，应与阴离子表面活性剂并用，以提高其热稳定性。在强酸强碱条件下使用的润湿渗透剂应充分考虑其化学稳定性，以免分解失败。

3. 起泡效果

气体分散在液体中的状态称为气泡，大量气泡形成的分散体系称为泡沫，促进泡沫形成的能力称为起泡。泡沫类似于乳液和悬浮液，只是内相是气体而不是液体和固体。在表面活性剂的作用下，泡沫更容易产生并稳定存在。能促进泡沫形成的表面活性剂称为起泡剂或起泡剂，能促进泡沫稳定存在的表面活性剂称为稳泡剂。

所形成的泡沫也是一个热力学不稳定的体系，由于气泡之间的液膜层以及小气泡穿透大气泡的合并，很容易导致气泡不断破裂，泡沫消失。如果液体中有表面活性剂，由于气泡表面可以吸附表面活性剂分子，当这些定向分子在气泡表面达到一定程度时，气泡壁就变成了固体薄膜，使气泡不易产生。合并；此外，由于表面活性剂在液面上的定向排列，使液体的表面张力显着降低，气泡之间的内部压差减小，因此液体排出速度减慢。表面活性剂的上述两种作用降低了气泡的破灭能力，有利于泡沫的形成和稳定存在。

泡沫对污垢的去除和悬浮有一定的作用。在染整中也出现了一些依靠发泡剂的新工艺，如泡沫染色、泡沫印花等新工艺。但在染整过程中，更多的场合要求低泡或无泡，因此如何抑制和消泡更受人们的关注。

4. 分散

不溶性固体物质以微小颗粒均匀分散在液体中形成的体系称为分散液或悬浮液。分散的固体颗粒称为分散相（内相），分散的液体称为分散介质（外相）。乳化和分散两种功能非常相似，主要区别在于乳液的内相是液体，而分散液的内相是固体。

表面活性剂必须具有三个作用才能成为良好的分散剂。必须具有良好的润湿性，使液体能够充分润湿每一个固体颗粒，取代颗粒中的空气，进一步将固体颗粒破碎成更小的晶体。其次，它必须能够显着降低固液界面张力，增加固液之间的吸附和相容性，降低系统中存在的能量。必须以水合层或带电层的形式在固体颗粒周围形成机械强度高的界面膜，以防止固体颗粒之间的聚集。

对于分散的固体，必须尽可能减少颗粒体积。颗粒体积越小，越有利于表面活性剂的润湿、分化和吸附，并在其周围形成界面膜。例如，分散染料必须经过预处理，研磨成2m以下的微小颗粒，才能在分散剂的作用下形成相对稳定的悬浮染色工作液。尽管如此，分散体仍然是一个热力学不稳定的系统。与乳液相比，它的不稳定因素更多，不稳定性更大，更容易出现凝结和分层，影响正常使用。因此，分散工作液不宜存放太久，建议立即使用。分散剂普遍用于染整，如制备分散染料和还原染料。常用的分散剂有扩散剂NNO、分散剂WA等，其中阴离子表面活性剂较多。

5. 洗涤动作

将固体表面浸入某种介质（多为水）中除去异物或污垢的过程称为洗涤，能起洗涤作用的化学物质称为洗涤剂。

在洗涤过程中，通过以下具体方法去除土壤：

(1)洗涤剂在纤维表面和污垢表面进行定向界面吸附，进一步润湿和渗透纤维和污垢之间（它们相互接触的地方）。

(2)在洗涤剂分离置换作用下，污垢与纤维的结合力减弱，在机械或水流的作用下，纤维与纤维分离。

(3)脱离的污垢在水溶液中被洗涤剂乳化、分散或溶解，使其不会沉积回到织物表面。

(4)污垢和洗涤剂被水溶液冲走，吸附在织物表面的残留洗涤剂也一起被冲走。

6. 增溶

完全不溶于或微溶于溶剂的物质进入表面活性剂形成的胶束中被溶解，成为热力学稳定的溶液。这种现象称为增溶，形成的透明溶液称为增溶溶液或胶束。溶液中，溶解的物质称为增溶剂，增溶的表面活性剂称为增溶剂。增溶作用既不同又与乳化和分散有关。

不同的是：

(1)乳化用于液与液之间形成的分散体系，分散用于固液之间形成的分散体系，增溶所溶解的物质既可以是液体也可以是固体。

(2)乳化分散形成热力学不稳定的多相分散体系，增溶形成热力学稳定的均相体系。

(3)外观明显不同，乳液和分散液多呈乳白色悬浮，而增溶溶液透明。

公式是：

增溶可视为乳化或分散的极限阶段和理想状态，它们之间存在相互转化的方式。比如：乳液也可以变成微乳液——外观由乳白色变为透明，接近增溶溶液；当增溶增溶剂加入增溶剂至一定量时，增溶剂转变为乳液——外观由透明变为乳白色。

增溶溶液也与真溶液根本不同。真正的解决方案是有机或无机物质以分子或离子的形式溶解在溶剂中，而溶解在增溶剂溶液中的增溶剂是比分子大得多的“分子”。包在胶束中的“组”形式。用作增溶剂的表面活性剂必须在溶液中达到足够的浓度，并在溶液中形成足够数量的胶束，以保证增溶效果的顺利产生，以及形成的棒状、层状等先进胶束的数量。越多，增溶效果越明显。

增溶对染整也有很多特殊作用。例如，分散染料在用合适的增溶剂增溶后，其在水中的溶解度会明显提高，有利于工作液的稳定性和染色效果的提高；许多含硅软制品的整理剂需要配制成非常稳定的微乳液和增溶溶液，才能产生比较好的整理效果；在去除织物上的污垢的过程中，增溶也起到了去污的重要作用。