表面活性剂的3大基本作用

文章出处：责任编辑：人气：-发表时间：2018-11-23 18:38【大中小】

表面活性剂是两亲分子, 使它在水溶液中具有两种界面(表面)吸附功能。今天，广州庄杰化工给大家分享表面活性剂的3大基本作用。

一、乳化作用

两种互不相溶的液体,其中一相以微滴状分散于另一相中,这种作用称为乳化作用。

乳化作用往往不会自动发生或长久存在。例如,将油和水放在一起进行剧烈搅拌,虽然也能形成暂时乳化状态,但搅拌一旦停止,油与水又马上分为上下两层,这是由于油—水间存在着较大的界面张力,油在搅拌作用下变成微滴之后,油—水间的接触面积会大大增加,表面能迅速增大,成为一种不稳定体系,以致一旦停止搅拌,便会分为两层,恢复成为两相接触面积最小的稳定状态。如果在油和水中加入一定量适当的表面活性剂,再给以搅拌,由于表面活性剂在油—水界面上有定向吸附的能力,亲水基伸向水,疏水基伸向油,从而降低了油—水间的界面张力,使体系的界面能下降。

在降低界面张力的同时,表面活性剂分子紧密地吸附在油滴周围,形成具有一定机械强度的吸附膜,当油滴相互接触、碰撞时,吸附膜能阻止油滴的聚集,从而使乳液稳定存在。这种能使乳化作用顺利发生的表面活性剂叫做乳化剂。

如果选择离子型表面活性剂作为乳化剂,还会在油—水界面上形成双电层和水化层,都有进一步防止油滴聚集的作用。若使用非离子型表面活性剂作为乳化剂,则会在油滴周围形成比较牢固的水化层,起防凝聚作用

二、分散作用

将不溶性固体物质以微小的颗粒均匀地分散在液体中所形成的体系称为分散体或悬浮体,这种作用称为分散作用,能使分散作用顺利发生的表面活性剂称为分散剂。被分散的固体颗粒称分散相(内相),分散的液体称分散介质(外相)。乳化与分散这两种作用十分相似,其主要区别是乳状液的内相是液体,而分散液的内相是固体。

表面活性剂需要具有三种作用才能成为良好的分散剂。首先,它需要具有良好的润湿性能,使液体充分润湿每一个固体颗粒、取代颗粒中的空气,进一步使固体颗粒碎裂成更小的晶体。其次,它能明显地降低固体—液体之间的界面张力,增加固体—液体之间吸附、相容的能力,使体系内存在的能量降低。最后,它需要以水化层或带电层的形式在固体颗粒周围形成机械强度较高的界面膜,以阻止固体颗粒间的聚集。

对于被分散的固体,需要尽量减小其颗粒体积,其颗粒体积越小,越有利于表面活性剂对其润湿、分化、吸附,在其周围形成界面膜。例如分散染料,需要经过预先加工、研磨成2μm以下的微小颗粒,才能在分散剂的作用下形成比较稳定的悬浮体染色工作液。尽管如此,分散体仍是一种热力学不稳定体系,与乳状液相比,其不稳定因素更多、不稳定性更大,更易产生凝聚、分层现象,影响正常使用。因此,分散体工作液不宜存放时间太长,最好现用现配。分散体在染整加工中应用较多,如分散染料、还原染料的配制等。

三、润湿和渗透作用

剪一块坯布轻放于水面, 这块坯布会在水面上停留一段时间再慢慢沉入水底。若在水中加入少许表面活性剂JFC, 我们发现放于水面的坯布会马上沉入水底, 这是测试表面活性剂润湿能力的一个常见方法。

一般来讲, 润湿是固体表面上一种流体被另一种流体所取代的过程。因此, 润湿作用至少涉及三相, 其中两相是流体, 一相是固体。染整加工中, 多为纤维(固体) 表面上的气体( 一种流体) 被水(另一种流体)所取代的过程。

坯布在纯水中润湿速度较慢, 是因为水的表面张力较大, 不能在纤维表面迅速铺展, 不能将坯布内的空气快速取代出去; 水中加入表面活性剂之后, 水的表面张力明显下降, 使水能在纤维表面迅速铺展并将空气迅速取代出去, 从而加快了润湿过程。因此,能使润湿过程迅速发生的表面活性剂被叫做润湿剂或渗透剂, 表面活性剂在这个过程所起的作用叫做润湿作用或渗透作用。