表面活性劑的潤濕

1、表面活性劑的潤濕作用 摘要：介紹了表面活性劑的性質(zhì)，分類以及其應用，同時列舉出幾種常用的表面活性劑。本文還對表面活性劑的未來發(fā)展進行了以下展望。關鍵詞：表面活性劑、潤濕功能、作用原理、應用 、潤濕劑 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”，這一現(xiàn)象即潤濕的一個體現(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，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)生潤濕或反潤濕，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，其應用領域很廣，如食品、制藥、紡織、金屬加工、石油、建筑等行業(yè)。二、表面活性劑的潤濕 2.1 潤濕的過程潤濕廣泛存在于自然界的一種現(xiàn)象,最為普通的潤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。能增強這一取代能力的物質(zhì)為潤濕劑。潤濕過程分為三類：接觸潤濕沾濕，主要指液-氣表面和固-氣表面的氣體被液體取代的過程；侵入潤濕浸潤，指固體浸入液體的過程，如洗衣時將衣物泡在水中；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，液

3、體表面能夠擴展的現(xiàn)象即為鋪展。通常用接觸角來衡量潤濕程度。90度，液體不潤濕， 90度 ，潤濕，= 0度，液體能在表面上自發(fā)展開或鋪展。2.2 表面活性劑的潤濕作用 表面活性劑主要通過以下兩個方面改善液體對固體的潤濕性能。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，達到改變潤濕性能的目的。水在低能表面不能鋪展，為改善體系的潤濕性質(zhì)，常在水中加入表面活性劑，降低水的表面張力，使其能夠潤濕固體的表面。表面活性劑的結構使得它們一部分（極性部分）與水分子具有很強的親和力，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。這個溶液表面富集表面活性劑分子的過程就是使溶液表面張力急劇下降的過程。三、潤濕劑潤濕劑是能使固體物料更易被水浸濕的物質(zhì)。通過降低其表面張力或界面張力，使水能展開在固體物料表面上，或透入其表面，而把固體物料潤濕。表面活性劑都由親水基及親油基組成,當與固體表面接觸時,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,這就是潤濕作用的基本原理。作為潤濕劑表面活性劑應具有較高的表面活性，有良好的擴散和滲透性，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、表面活性劑在潤濕方面的應用（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礦石進行處理。（2）浮選法原理：借助氣泡浮力來浮游礦石，實現(xiàn)礦石和脈石分離的選礦技術。浮選過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通過物理吸附、

6、化學吸附和表面化學反應，在礦物表面發(fā)生選擇性吸附，以其非極性基團或碳氫鏈向外伸展，將親水的礦物表面變?yōu)槭杷谋砻?，便于礦物與體系中的氣泡結合。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，延長氣泡在礦漿表面存在時間的作用。（3）浮選過程：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，疏水基進入水相，礦粉親水的高能表面被疏水的碳氫鏈形成的低能表面所替代，有力圖逃離水包圍的趨勢。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，會向氣-液界面遷移與氣泡發(fā)生“鎖合”效應。即礦粉表面的捕集劑會以疏水的碳氫鏈插入氣泡內(nèi)，同時起泡劑也可以吸附在固-液 界面上，進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。從而達到選礦的目的。2金屬的防銹、緩蝕金屬表面會發(fā)生化學反應或電化學反應而遭到破壞，而轉(zhuǎn)變?yōu)殡x子，從而造成經(jīng)濟損失。為了防止金屬腐蝕，可以在金屬表面包覆一層保護層，應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反應。(1)防水處理：用塑料和油布制成的雨衣透氣性不好，長時間穿著感

8、覺不舒服。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，從而使油不能潤濕織物表面。在自然界、工程技術和日常生活中，液體對固體的潤濕和不潤濕現(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）上潤濕，并能迅速鋪展開來密切相關?，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，其涂布過程也要考慮涂液對紙基需要有好的潤濕性能。在印刷過程中，要又快又好地印出多彩的圖案來，各種油墨對紙張也要有好的潤濕性能。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濕性能好的問題生活中有時也希望應用不潤濕的現(xiàn)象。幾乎所有的防水用品，都希望水對其不潤濕。例如風雨衣、雨傘的面布，就希望雨水打到上面后完全不潤濕，形成水珠落下。4 農(nóng)藥中的應用對于大多數(shù)農(nóng)藥而言，只有加工成適當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)藥對環(huán)境的影響，并為農(nóng)藥生產(chǎn)帶來了巨大的效益?；式Y塊問題是化肥工業(yè)長期以來致力于解決的問題，特別是碳酸氫銨、硫酸銨、硝酸銨、磷酸銨、尿素和復合肥等都是易發(fā)生結塊現(xiàn)象，化肥結塊嚴重影響了肥效，并給儲存運輸和使用帶來了不少困難。化學肥料在儲存、運輸過程中容易發(fā)生結塊，其主要原因有兩種。（1）由于物理原因（如濕度、溫度、壓力和儲存時間等外部因素或顆粒粒度、粘度分布、吸濕性和晶習等內(nèi)部因素），肥料顆粒表面發(fā)生溶解，水分經(jīng)蒸發(fā)后重結晶，然后顆粒之間發(fā)生橋接作用而結塊。尿素、硝銨、硫銨、氯化鉀和復合肥料斗容易由于此原因而結塊。（2）由于化學原因（如晶體表面發(fā)生化學反應或晶粒間的夜膜中發(fā)生復分解反應），由雜質(zhì)存在的晶粒表面在接