表面活性劑的潤(rùn)濕

1、表面活性劑的潤(rùn)濕作用 摘要：介紹了表面活性劑的性質(zhì)，分類以及其應(yīng)用，同時(shí)列舉出幾種常用的表面活性劑。本文還對(duì)表面活性劑的未來(lái)發(fā)展進(jìn)行了以下展望。關(guān)鍵詞：表面活性劑、潤(rùn)濕功能、作用原理、應(yīng)用 、潤(rùn)濕劑 蓮花在我們心中總是“出淤泥而不染”的形象。不管在什么環(huán)境下，他總能保持自我潔凈。這就是所謂的“蓮花效應(yīng)”，這一現(xiàn)象即潤(rùn)濕的一個(gè)體現(xiàn)。一、表面活性劑 表面活性劑，是指具有固定的親水親油基團(tuán)，在溶液的表面能定向排列，并能使表面張力顯著下降的物質(zhì)。表面活性劑可以產(chǎn)生潤(rùn)濕或反潤(rùn)濕，乳化或破乳，分散或凝集，起泡或消泡，增溶等一系列作用。素有"工業(yè)味精"之美稱，廣泛應(yīng)用于洗滌劑、紡織、皮革

2、、造紙、塑料、橡膠、農(nóng)藥、冶金、礦業(yè)、醫(yī)藥、建筑、化妝品等工業(yè)。它是精細(xì)化工最重要的產(chǎn)品之一。表面活性劑的發(fā)展十分迅速，其應(yīng)用領(lǐng)域很廣，如食品、制藥、紡織、金屬加工、石油、建筑等行業(yè)。二、表面活性劑的潤(rùn)濕 2.1 潤(rùn)濕的過(guò)程潤(rùn)濕廣泛存在于自然界的一種現(xiàn)象,最為普通的潤(rùn)濕是固體表面的氣體被液體所取代,或是固-液界面上的一種液體被另一種液體取代。能增強(qiáng)這一取代能力的物質(zhì)為潤(rùn)濕劑。潤(rùn)濕過(guò)程分為三類：接觸潤(rùn)濕沾濕，主要指液-氣表面和固-氣表面的氣體被液體取代的過(guò)程；侵入潤(rùn)濕浸潤(rùn)，指固體浸入液體的過(guò)程，如洗衣時(shí)將衣物泡在水中；鋪展?jié)櫇皲佌?，液體取代固體表面上的氣體，將固-氣表面用固-液界面取代的同時(shí)，液

3、體表面能夠擴(kuò)展的現(xiàn)象即為鋪展。通常用接觸角來(lái)衡量潤(rùn)濕程度。90度，液體不潤(rùn)濕， 90度 ，潤(rùn)濕，= 0度，液體能在表面上自發(fā)展開(kāi)或鋪展。2.2 表面活性劑的潤(rùn)濕作用 表面活性劑主要通過(guò)以下兩個(gè)方面改善液體對(duì)固體的潤(rùn)濕性能。極性基（親水基）朝向固體，親油基（非極性基）朝向氣體，從而吸附在固體表面，形成定向排列的吸附層，是自由能較高的固體表面轉(zhuǎn)化為低能表面，達(dá)到改變潤(rùn)濕性能的目的。水在低能表面不能鋪展，為改善體系的潤(rùn)濕性質(zhì)，常在水中加入表面活性劑，降低水的表面張力，使其能夠潤(rùn)濕固體的表面。表面活性劑的結(jié)構(gòu)使得它們一部分（極性部分）與水分子具有很強(qiáng)的親和力，賦予表面活性劑的水溶性。而另一部分因疏水有

4、自水中逃離的性質(zhì)，因此表面活性劑分子會(huì)在水溶液體系中發(fā)生定向排列。它們從溶液內(nèi)部轉(zhuǎn)移至表面，以疏水基朝向氣相，親水基插入水中，形成緊密排列的單分子吸附層。這個(gè)溶液表面富集表面活性劑分子的過(guò)程就是使溶液表面張力急劇下降的過(guò)程。三、潤(rùn)濕劑潤(rùn)濕劑是能使固體物料更易被水浸濕的物質(zhì)。通過(guò)降低其表面張力或界面張力，使水能展開(kāi)在固體物料表面上，或透入其表面，而把固體物料潤(rùn)濕。表面活性劑都由親水基及親油基組成,當(dāng)與固體表面接觸時(shí),親油基附著于固體表面,親水基向外伸向液體中,使液體在固體表面形成連續(xù)相,這就是潤(rùn)濕作用的基本原理。作為潤(rùn)濕劑表面活性劑應(yīng)具有較高的表面活性，有良好的擴(kuò)散和滲透性，能迅速地滲入固體顆粒

5、的縫隙間或孔性固體的內(nèi)表面發(fā)生吸附。目前作為潤(rùn)濕劑使用的主要是陰離子和非離子型表面活性劑。三、表面活性劑在潤(rùn)濕方面的應(yīng)用（1）定義：礦物的浮選法是指利用礦物表面疏水-親水性的差別從礦漿中浮出礦物的富集過(guò)程，也叫做浮游選礦法。許多重要的金屬在粗礦中的含量很低，在冶煉之前必須設(shè)法將金屬同粗礦中的其他物質(zhì)分離，以提高礦苗中金屬的含量。 目前，銅礦、鉬礦、鐵礦、金礦等都是采用浮選法對(duì)礦石進(jìn)行處理。（2）浮選法原理：借助氣泡浮力來(lái)浮游礦石，實(shí)現(xiàn)礦石和脈石分離的選礦技術(shù)。浮選過(guò)程使用的浮選劑由捕集劑、氣泡劑、調(diào)整劑組成，其中捕集劑和起泡劑主要是由各類表面活性劑組成。捕集劑的作用是以其極性基團(tuán)通過(guò)物理吸附、

6、化學(xué)吸附和表面化學(xué)反應(yīng)，在礦物表面發(fā)生選擇性吸附，以其非極性基團(tuán)或碳?xì)滏溝蛲馍煺?，將親水的礦物表面變?yōu)槭杷谋砻妫阌诘V物與體系中的氣泡結(jié)合。起泡劑在礦漿中產(chǎn)生大量的泡沫，可以使有用礦物有效地富集在空氣與水的界面上。起泡劑還可以防止氣泡并聚，延長(zhǎng)氣泡在礦漿表面存在時(shí)間的作用。（3）浮選過(guò)程：將粉碎好的礦粉倒入水中，加入捕集劑，捕集劑以親水基吸附于礦粉表面，疏水基進(jìn)入水相，礦粉親水的高能表面被疏水的碳?xì)滏溞纬傻牡湍鼙砻嫠娲辛D逃離水包圍的趨勢(shì)。向礦粉懸浮液中加入發(fā)泡劑并通空氣，產(chǎn)生氣泡，發(fā)泡劑的兩親分子會(huì)在汽-液界面做定向排列，將疏水基伸向氣泡內(nèi)，而親水的極性頭留在水中，在汽-液界面形成單

7、分子膜并使氣泡穩(wěn)定。吸附了捕集劑的礦粉由于表面疏水，會(huì)向氣-液界面遷移與氣泡發(fā)生“鎖合”效應(yīng)。即礦粉表面的捕集劑會(huì)以疏水的碳?xì)滏湶迦霘馀輧?nèi)，同時(shí)起泡劑也可以吸附在固-液 界面上，進(jìn)入捕集劑形成的吸附膜內(nèi)。在氣泡的浮力下，將礦粉一起帶到水面上。從而達(dá)到選礦的目的。2金屬的防銹、緩蝕金屬表面會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)而遭到破壞，而轉(zhuǎn)變?yōu)殡x子，從而造成經(jīng)濟(jì)損失。為了防止金屬腐蝕，可以在金屬表面包覆一層保護(hù)層，應(yīng)用緩蝕劑是一種很有效的方法。緩蝕劑的親水基朝向金屬表面而親油基朝向外，可以形成疏水膜或吸附油形成油膜，而防止金屬表面的電化學(xué)反應(yīng)。(1)防水處理：用塑料和油布制成的雨衣透氣性不好，長(zhǎng)時(shí)間穿著感

8、覺(jué)不舒服。若將纖維織物用防水劑處理后，既可防水又具有很好的透氣性。用防水劑溶液浸泡織物，表面活性劑的親水基朝向纖維表面而親油基朝外，變得疏水，從而達(dá)到防水的作用。(2)防油處理：用碳氟表面活性劑處理纖維后，使織物的表面張力低于油的，從而使油不能潤(rùn)濕織物表面。在自然界、工程技術(shù)和日常生活中，液體對(duì)固體的潤(rùn)濕和不潤(rùn)濕現(xiàn)象都有重要的意義和作用。彩色感光材料和錄音、錄像磁帶在生產(chǎn)過(guò)程中，都要將配制好的感光材料涂液或磁漿，又快又均勻地涂布到固體薄片基上，然后再干燥、裁切、整理包裝成產(chǎn)品。能不能又快又均勻地涂上去，就與所涂液體能否在固體薄片基（現(xiàn)通常是采用滌綸薄膜片基）上潤(rùn)濕，并能迅速鋪展開(kāi)來(lái)密切相關(guān)?，F(xiàn)

9、在比較講究的印刷紙張表面要加上一層薄薄的涂料，其涂布過(guò)程也要考慮涂液對(duì)紙基需要有好的潤(rùn)濕性能。在印刷過(guò)程中，要又快又好地印出多彩的圖案來(lái)，各種油墨對(duì)紙張也要有好的潤(rùn)濕性能。即使在日常生活中，墻壁的刷漿、家具的刷漆，均都有類似的需要潤(rùn)濕性能好的問(wèn)題生活中有時(shí)也希望應(yīng)用不潤(rùn)濕的現(xiàn)象。幾乎所有的防水用品，都希望水對(duì)其不潤(rùn)濕。例如風(fēng)雨衣、雨傘的面布，就希望雨水打到上面后完全不潤(rùn)濕，形成水珠落下。4 農(nóng)藥中的應(yīng)用對(duì)于大多數(shù)農(nóng)藥而言，只有加工成適當(dāng)劑型的制劑才是可以直接使用的。農(nóng)藥中的表面活性劑是將無(wú)法直接使用的農(nóng)藥制成可以使用的農(nóng)藥制劑所不可缺少的組分之一。它作為一種農(nóng)藥助劑在農(nóng)藥上，不但可提高農(nóng)藥的使

10、用效果，還可以減少農(nóng)藥的用量，減輕了農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的影響，并為農(nóng)藥生產(chǎn)帶來(lái)了巨大的效益。化肥結(jié)塊問(wèn)題是化肥工業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)致力于解決的問(wèn)題，特別是碳酸氫銨、硫酸銨、硝酸銨、磷酸銨、尿素和復(fù)合肥等都是易發(fā)生結(jié)塊現(xiàn)象，化肥結(jié)塊嚴(yán)重影響了肥效，并給儲(chǔ)存運(yùn)輸和使用帶來(lái)了不少困難。化學(xué)肥料在儲(chǔ)存、運(yùn)輸過(guò)程中容易發(fā)生結(jié)塊，其主要原因有兩種。（1）由于物理原因（如濕度、溫度、壓力和儲(chǔ)存時(shí)間等外部因素或顆粒粒度、粘度分布、吸濕性和晶習(xí)等內(nèi)部因素），肥料顆粒表面發(fā)生溶解，水分經(jīng)蒸發(fā)后重結(jié)晶，然后顆粒之間發(fā)生橋接作用而結(jié)塊。尿素、硝銨、硫銨、氯化鉀和復(fù)合肥料斗容易由于此原因而結(jié)塊。（2）由于化學(xué)原因（如晶體表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或晶粒間的夜膜中發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)），由雜質(zhì)存在的晶粒表面在接