表面活性劑的潤(rùn)濕作用

1、表面活性劑的潤(rùn)濕作用 作 者：xhh指 導(dǎo) 教 師：作 者 單 位：學(xué) 科 專(zhuān) 業(yè)：2010年11月摘 要表面活性劑是指在溶劑中加入很少量即能顯著降低溶劑表面張力，改變體系界面狀態(tài)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(chēng)，廣泛應(yīng)用于洗滌劑、紡織、皮革、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。表面活性劑能夠顯著降低體系的表面或表面張力，當(dāng)濃度超過(guò)臨界膠束濃度時(shí)，在溶液內(nèi)部形成膠束，從而產(chǎn)生日常生活中的多種作用，其中破乳與乳化作用就是其各種重要作用之一

2、。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)。關(guān)鍵字：表面活性劑、潤(rùn)濕功能、作用原理、影響因素、應(yīng)用實(shí)例目 錄前言4一、潤(rùn)濕過(guò)程4二、表面活性劑的潤(rùn)濕作用51.在固體表面發(fā)生定向吸附52.提高液體的潤(rùn)濕能力6三、潤(rùn)濕劑6四、表面活性劑在潤(rùn)濕方面的應(yīng)用61.礦物的泡沫浮選6（1）定義6（2）浮選法原理6（3）浮選過(guò)程72.金屬的防銹與緩蝕83.織物的防水防油處理8(1)防水處理8(2)防油處理8參考文獻(xiàn)：11前言潤(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。例如:洗滌.印染.潤(rùn)

3、滑.農(nóng)藥噴灑等;還有一些場(chǎng)合往往不希望潤(rùn)濕發(fā)生,例如:防水.防油.防銹等。潤(rùn)濕：是指一種流體被另一種流體從固體表面或固-液界面所取代的過(guò)程。即潤(rùn)濕過(guò)程往往涉及三相，其中至少兩相為流體。潤(rùn)濕是一種十分普遍的現(xiàn)象，常見(jiàn)的潤(rùn)濕過(guò)程是固體表面的氣體被液體取代，或是固-液界面上的一種液體被另一種液體所取代。例如洗滌、印染、潤(rùn)滑、原油開(kāi)采等潤(rùn)濕是前提。但有些場(chǎng)合又要防止?jié)櫇?，如防水、防油等。一、?rùn)濕過(guò)程潤(rùn)濕過(guò)程分為三類(lèi)：沾濕、浸潤(rùn)和鋪展，產(chǎn)生不同的過(guò)程條件不同。1.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。如農(nóng)藥的噴灑時(shí)農(nóng)藥附著于植物的葉面上。2.浸潤(rùn)：指固體浸入液體的過(guò)程，如洗衣時(shí)將衣物

4、泡在水中。3.鋪展：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。900，液體不潤(rùn)濕， 900 ，潤(rùn)濕，= 00，液體能在表面上自發(fā)展開(kāi)或鋪展。二、表面活性劑的潤(rùn)濕作用表面活性劑具有雙親結(jié)構(gòu)，能夠在表面發(fā)生定向吸附，降低液體表面張力，故可用來(lái)改變體系的潤(rùn)濕性質(zhì)。其潤(rùn)濕作用主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：1.在固體表面發(fā)生定向吸附極性基（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。表面活性劑在固體表面的吸附狀態(tài)是影響表面潤(rùn)濕

5、性的重要因素。例如：云母是自由能較高的表面，水可以在其上鋪展，當(dāng)用表面活性劑溶液處理后，如果溶液的濃度增加到接近c(diǎn)mc時(shí)，云母表面變?yōu)槭杷砻?，因?yàn)榘l(fā)生了單分子層吸附，親水基朝云母表面而親油基朝空氣，即變的疏水了。若增大表面活性劑濃度超過(guò)cmc后，云母表面又變得親水了，此時(shí)發(fā)生了雙分子層吸附。第二層的分子與第一層的親油基靠攏而將親水基露在了空氣中從而又具有了親水性。2.提高液體的潤(rùn)濕能力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。三、潤(rùn)濕劑所謂潤(rùn)濕劑是指能使液體潤(rùn)濕或加速固體表面潤(rùn)濕的表面活性劑。為了獲得良好的潤(rùn)濕效果，作為潤(rùn)濕

6、劑表面活性劑在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上應(yīng)滿(mǎn)足如下要求：1.分子結(jié)構(gòu)：良好的潤(rùn)濕劑碳?xì)滏溨袘?yīng)該有分支，親水基位于長(zhǎng)碳鏈的中部。2.性質(zhì)：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。四、表面活性劑在潤(rùn)濕方面的應(yīng)用1.礦物的泡沫浮選（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）

7、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(lèi)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、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

8、的碳?xì)滏溞纬傻牡湍鼙砻嫠娲?，有力圖逃離水包圍的趨勢(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.金屬的防銹與緩蝕金屬表面會(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

9、一層保護(hù)層，應(yīng)用緩蝕劑是一種很有效的方法。原理：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)。3.織物的防水防油處理(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

10、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)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(lèi)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

11、全不潤(rùn)濕，形成水珠落下。據(jù)報(bào)道，法國(guó)有人看到郁金香花瓣的表面粗糙不平，上面有許多仿佛人汗毛形狀的物質(zhì)，當(dāng)水滴到郁金香花瓣上，因不潤(rùn)濕而保持圓珠狀，并自己滑走；從而試圖把這原理嫁接到汽車(chē)的擋風(fēng)玻璃上，將玻璃表面處理成郁金香花瓣表面那樣，使水不潤(rùn)濕。當(dāng)雨水落在這種經(jīng)過(guò)改造的擋風(fēng)玻璃上，會(huì)保持圓珠狀，當(dāng)汽車(chē)在行駛時(shí)，由于風(fēng)速和重力的原因，雨滴會(huì)自動(dòng)滑走。如果這一技術(shù)成功，汽車(chē)的雨刷將成為擺設(shè)。其實(shí)從一千多年前韋應(yīng)物和白居易的詩(shī)，我們也應(yīng)可以得到啟發(fā)，仿照荷葉面或小草表面來(lái)改造玻璃面，使雨水完全不潤(rùn)濕，也可以達(dá)到雨滴從汽車(chē)擋風(fēng)玻璃上自動(dòng)滑走的目的。 毛細(xì)現(xiàn)象示意圖表面張力與潤(rùn)濕現(xiàn)象的聯(lián)合作用，形成了毛

12、細(xì)現(xiàn)象。毛細(xì)現(xiàn)象是指將內(nèi)徑很小的管子（毛細(xì)管）插入液體中，管內(nèi)外液面產(chǎn)生高度差的現(xiàn)象。當(dāng)液體與構(gòu)成毛細(xì)管的固體材料潤(rùn)濕時(shí)，管中液面升高并呈凹狀；當(dāng)液體與毛細(xì)管材料不潤(rùn)濕時(shí)，管中液面下降并呈凸形。毛細(xì)現(xiàn)象在科學(xué)技術(shù)和日常生活中經(jīng)?？梢砸?jiàn)到。含有許多毛細(xì)管的“上水石”，可作為盆景中的假山，它正是靠水因毛細(xì)作用上升的現(xiàn)象，使假山上的植物獲得水分。 植物所以能夠通過(guò)根和莖將土壤中的水和養(yǎng)分吸收到自己機(jī)體中來(lái)，其重要原因也是憑借機(jī)體中的毛細(xì)管和毛細(xì)作用。土壤里有很多毛細(xì)管，地下的水分沿著這些毛細(xì)管上升到地面上來(lái)，如果要保存地下的水分，就要鋤松地面的土壤“保墑”，以破壞土壤表層的毛細(xì)管，減少水分的蒸發(fā)。潤(rùn)滑油通過(guò)孔隙進(jìn)入機(jī)器部件中去潤(rùn)滑機(jī)器