表面活性劑的3大基本作用

文章出處：責任編輯：人氣：-發(fā)表時間：2018-11-23 18:38【大中小】

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。今天，廣州莊杰化工給大家分享表面活性劑的3大基本作用。

一、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。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最小的穩(wěn)定狀態(tài)。如果在油和水中加入一定量適當?shù)谋砻婊钚詣?/span>,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、碰撞時,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。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

二、分散作用

將不溶性固體物質(zhì)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。被分散的固體顆粒稱分散相(內(nèi)相),分散的液體稱分散介質(zhì)(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(nèi)相是液體,而分散液的內(nèi)相是固體。

表面活性劑需要具有三種作用才能成為良好的分散劑。首先,它需要具有良好的潤濕性能,使液體充分潤濕每一個固體顆粒、取代顆粒中的空氣,進一步使固體顆粒碎裂成更小的晶體。其次,它能明顯地降低固體—液體之間的界面張力,增加固體—液體之間吸附、相容的能力,使體系內(nèi)存在的能量降低。最后,它需要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。

對于被分散的固體,需要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、分化、吸附,在其周圍形成界面膜。例如分散染料,需要經(jīng)過預先加工、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。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(chǎn)生凝聚、分層現(xiàn)象,影響正常使用。因此,分散體工作液不宜存放時間太長,最好現(xiàn)用現(xiàn)配。分散體在染整加工中應(yīng)用較多,如分散染料、還原染料的配制等。

三、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(xiàn)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。

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。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。

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(nèi)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。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。