染整助剂及其应用
盐城纺织职业技术学院
第一章 总论
日常生活中常用的肥皂、洗衣粉均可清洗污
垢,食盐可以作为固色剂。这些物质都属于助剂,
其中大部分是表面活性剂,本书我们主要讨论印染
工业中常用的表面活性剂及其应用。
一,助剂及其在纺织染整工业中的应用
1、定义:纺织工业从纺丝、纺纱、织布、印染到
成品的各道加工工序中,都要用到各种辅助化学品,
它赋予纺织品各种优异的应用性能,这种辅助化学
品通称为纺织染整助剂。
2、作用:提高纺织品的质量,改善加工效果,提高生
产效率,简化生产过程,降低生产成本。
二, 纺织染整助剂分类
1,根据生产工艺分,( 1 ) 纺织助剂
( 2 ) 印染助剂
2.印染助剂
( 1)无机物 食盐:固色、纤维素纤维用直接染料、
活性染料染色时起促染作用。
盐酸:中和作用
保险粉( Na2S2O4 ),连二亚硫酸
钠:还原能力强,一般用于染料
还原,剥色及还原清洗中。在酸
性及温度作用下容易分解,印花
时不能使用
( 2)有机物,草酸
酒精:用于染料的助剂,印花调浆的有
机溶剂。
甘油 ( 丙三醇 )
3,印染助剂在染整工业中的应用
润湿、渗透:织物一般在溶液中处理,即要考虑溶
液对织物的润湿渗透。
乳化、分散
泡沫与增溶 -消泡:泡沫法是目前最具潜力的,可
降低织物的带液率,达到节能的效果。
洗涤:干洗适用于高档织物 。
柔软:手感柔软, 滑爽且耐洗 。
还有固色、防水、防霉、抗静电等作用。
4,发展概论
我国印染助剂的潜力是巨大的
( 1)新型助剂的研究开发和使用
( 2)复配型助剂的开发和使用
复习:印染助剂在染整工业中的主要用途
导入:印染助剂中用量最多的表面活性剂的基本知
识
一, 表面现象
自然界中物质与物质相接触的界面称为相界面。
若为气-液的相界面称为表面,发生在表面的现象
称为表面现象。在表面现象中最突出的是表面张力。
1.2 表面活性剂的分类
二、表面活性剂
1.定义:
对于纯净的液体而言, 表面张力大小与物质本
身湿度, 压强有关 。 当溶剂中 ( 一般为水 ) 加入很
少量某种物质时, 就能增加表面活性, 大大降低溶
剂的表面张力或液-液界面张力, 改变体系的界面
状态, 从而产生润湿或反润湿, 乳化或破乳, 起泡
或消泡, 以及增溶, 净洗等一系列作用, 这种物质
就称为表面活性剂 。
如图 1- 1
二 表面活性剂的结构特点和表示方法
1、基本结构
表面活性剂是一种两亲分子, 既亲水又亲油;
一端是亲水基 ( 极性的 ) ;另一端是亲油基 ( 非
极性的 ), 形成不对称结构 。
2 图 1- 2
一部分溶于水, 另一部分易从水中逃离, 具
有双重性 。
例:
三 表面活性剂的分类
1 由于表面活性剂特殊的结构,既有亲水基又
有亲油基,其种类又很多,由它们组成的表面活
性剂更多,目前按 ISO分类法将表面活性剂分成
四大类:离子型表面活性剂、非离子型表面活性
剂、结构混合型、特殊类型;
实际中以离子型、工业用途分类最普遍 。
2 离子类型
在水中,凡能电离生成离子的称为离子型表
面活性剂。
类型 定义 用途
阴离子表面活性剂 电离产生具有活性作用
的阴离子基团者
洗涤剂、渗透剂、润湿
剂、乳化剂、分散剂等
阳离子表面活性剂 电离产生具有活性作用
的阳离子基团者
柔软剂、匀染剂、防水
剂、固色剂、抗静电剂
等
两性表面活性剂 在水溶液中能产生电离,
而具有表面活性作用的
基团同时带有阴、阳离
子
柔软剂、匀染剂、抗静
电剂
非离子表面活性剂 不电离的,具有表面活
性作用的基团不带电荷
但能发生水化作用
匀染剂、乳化剂、分散
剂等
3 按用途分类
净洗剂、精练剂、润湿剂、渗透剂、分散剂、乳化剂、
起泡剂、消泡剂、匀染剂、缓染剂、固色剂、剥色剂、
柔软剂、防水剂、阻燃剂、抗静电剂等。
四 表面活性剂结构
1、阴离子表面活性剂(价廉,与碱合用能增强去污力,
织物洗后手感较好)
(1) 羧酸盐类 RCOOM
肥皂:在软水中具有丰富的泡沫和良好的洗涤能力,
用于棉织物效果尤佳,但在硬水中容易形成沉淀,降
低去污力。如:
雷米邦 A,具有中等去污力,在硬水中稳定性高,
蛋白质纤维洗后光泽,弹性及手感均有
改善。
( 2) 磺酸盐类 RSO3M
601洗涤剂,ABS常作为棉布煮练剂和净洗剂
拉开粉 BX,常用作渗透剂
胰加漂 T,是一种有名的染整助剂, 溶液呈中性,
去污, 乳化, 渗透能力很强, 匀染性好, 抗硬水,
洗后织物的光泽, 手感均好 。
( 3) 硫酸酯盐类 ROSO3M
(4 ) 磷酸酯盐类 ROPO3M
2、阳离子表面活性剂(应用较少)
季铵盐类具有很好杀菌力和抗静电作用。
3 两性型表面活性剂
4 非离子型表面活性剂
聚乙二醇类 ( —OCH2CH2—) n
平平加 O,C18H37( —OCH2CH2—) nOH,是染整工
业中常用的其洗涤、乳化、渗透能力很强。
5 特殊类型
实际中常用的是阴离子表面活性剂和非离子型表面
活性剂, 还选用两者的配伍使用称, 协同效应,, 近
年
来在阴离子表面活性剂中, 引入聚氧乙烷结构
( - OCH2CH2—) n,可改善其使用性能, 扩大其用
途 。
作业:
1,表面活性剂的定义, 结构特点是什么?
2,画出水中加入表面活性剂后, 表面张力与溶液浓
度的关系曲线?
3,画出水中加入表面活性剂后排列, 并标出两个部
分?
4,按 ISO分类法分类表面活性剂, 并写出阴离子表
面活性剂的通式?
1.3 表面活性剂的一般性质
复习:表面活性剂的定义, 结构特点, 表示方法, ISO
分类法
导入表面活性剂的一般性质
表面活性剂的一般性质包括:溶解度和化学稳定性
一,溶解度
表面活性剂在水中溶解度的一般规律是:在一定温
度下,溶解度随亲油基相对增大而降低。
解释:表面活性剂是两亲分子,亲油基相对增大,亲水
基相对减小,亲水性降低。 若温度变化,溶解度
随类型而异。
1、离子型表面活性剂
一般情况下, 温度升高, 离子型表面活性剂溶解度
增大, 但至一定温度后, 溶解度增加很快 。
从图 1-3中可知:
( 1) 溶解度随温度变化有一明显的突变点, 此时的
温度称为克拉夫特点 。
( 2) 同系物中, 碳原子数增加, 溶解度的转折点相
应的温度上升 。
2,非离子型表面活性剂
一般情况下,非离子型表面活性剂在低温时易
溶,温度升至一定程度后,溶解度下降,表面活性
剂溶液混浊,表面活性剂析出、分层。
解释:温度升高, 分子热运动加剧, 分子间作用力
下降(氢键被破坏),亲水性下降。
浊点:表面活性剂析出、分层且溶液发生混浊时的
温度称为浊点。
结论,克拉夫特点和浊点分别是离子型表面活性剂
和非离子型表面活性剂的特征反映。
二 化学稳定性
1、酸、碱稳定性
( 1)一般阴离子表面活性剂在强酸中不稳定:羧
酸盐易析出游 离酸;硫酸酯盐易水解;磺酸盐稳
定。而在碱液中均稳定。
如,RCOO- + H === RCOOH
( 2) 阳离子表面活性剂中酸液中稳定而在碱液中不稳
定, 但季铵盐耐酸, 耐碱性均好 。
( 3) 非离子型表面活性剂在酸, 碱液中均较稳定, 但
环氧乙烷加成物例外 。
( 4) 两性型表面活性剂一般受 PH值变化而改变性质 。
在等电点时, 形成内盐而沉淀析出 。
注意,分子中含有酯键的表面活性剂, 在强的酸或碱
中均容易发生水解 。
2、无机盐稳定性
多价金属离子对羧酸类表面活性剂影响很大,
容易产生盐析。
3、氧化稳定性
分子结构,C—S,C—F,—O—等键牢固, 不易
被破坏, 所以离子型表面活性剂中磺酸盐类和非离
子型中聚氧乙烯醚型抗氧性好, 结构稳定 。
4,生物活性
包括:毒性, 杀菌力, 且两者相对应 。
如:阳离子表面活性剂中季铵盐类毒性大, 但杀菌
力好 。
5,生物降解性
定义:表面活性剂在自然界的微生物作用下, 有
机碳化合物被逐渐分解, 转化成 CO2和 H2O等对环境无
公害的物质 。
会不会影响环境污染和生态平衡直接决定其是否能投
入市场 。
如, 卵磷脂类是 两性型表面活性剂, 是蛋白质的一种
成分, 有减肥的效果, 也是一种天然产物, 不仅无毒
性还是一种营养物质, 而且生物降解性很高 。
作业:
1,离子型, 非离子型表面活性剂的溶解度随温度
变化的规律分别是什么?
2,什么是克拉夫特点和浊点?
3,什么是生物降解性?
4,表面活性剂有哪些一般性质?
第四节 印染助剂对环保的影响
复习:离子型, 非离子型表面活性剂的溶解度随温度变
化的关系表面活性剂的化学稳定性 (酸, 碱稳定性, 无机
稳定性等 )
一、全球性环境问题
书上常说:人口, 资源, 环境已是当今世界环境
科学所关注的三大问题 。 地球上人口较少时, 资源足够
为人们提供充足的必需品, 几乎很少提及环境问题, 但
随着人口增长, 生产力发展, 人类盲目利用自然资源,
生产和生活排放的污染物超过了自然界的容许量, 环境
污染越来越严重 。
二,印染工业对生态平衡的影响(尤其对水的影响)
自然情况下, 水体中各种生物数种, 数量是相对平
衡 。 在某些洗涤剂中,往往加入一定量的助洗剂三聚磷
酸钠和助溶剂尿素 。 而三聚磷酸钠本身无毒,对人体无
害,生物降解性也较好,但三聚磷酸钠中的 磷 和尿素中
的 氮 却能引起江河水体富营养化,使水中藻类和浮游生
物急剧生长与繁殖,水体溶解氧的能力下降,水质恶化,
造成鱼类及其他水生物大量死亡,因此印染厂应尽量控
制尿素用量,助洗剂三聚磷酸钠也应停用或少用,尽可
能使用无磷洗涤剂 。 同样在双氧水漂白中使用的含磷
类稳定剂,亦会影响生物降解性,使排放废水增加负荷,
应引起足够的重视 。
水体富营养化:一种生物营养物质过多积蓄而
引起水质的污染现象 。 在天然水体中的自养型生物
主要是藻类, 它们是通过光合作用合成本身的原生
质, 但水体富营养化后, 藻类大量繁殖, 占据大量
水域空间, 使鱼类生活空间减小, 不过富营养化只
适宜某些藻类生存, 其他则死亡, 如:以硅藻, 绿
藻为主转为以蓝藻为主, 而蓝藻的分解产物具有毒
性, 使水体处于严重缺氧, 也会影响鱼类生存 。
三,对人体健康的影响
毒性包括急性毒性 LD 50,鱼毒性LC 50和
细菌, 藻类的毒性ECO 50等 。 表面活性剂的毒
性大小顺序为:阳离子表面活性剂>阴离子表面活
性剂>非离子表面活性剂 。 各种表面活性剂的最高
允许排放浓度为:阴离子表面活性剂 8.5~ 43.7mg
/L,阳离子表面活性剂 6.5~ 8.5mg /L,非离子表
面活性剂< 100mg /L 。
甲醛 是过敏症的主要诱发物, 浓度高于 300mg/kg
时, 它会造成人体粘膜的强烈搔痒, 引起呼吸道发炎
及皮肤炎, 导致结膜炎, 鼻炎, 肝炎, 手指及脚趾疼
痛等, 甲醛还被怀疑会诱发癌症 。 各国政府对织物都
限制了甲醛的容许含量 。 我国TJ 36-79标准中规定,
甲醛最高允许浓度在居民区为 0.05mg /m 3,印染车间
为 3mg /m 3 。 Eco -Tex规定儿童服装含游离甲
醛不超过 20× 10-6,接触皮肤的服装为 75× 10-6,其他服
装
为 300× 10-6 。
常有报纸报道,搬进新家后人会产生呼吸不畅,
凶闷等反应,主要是装潢用纺织品、涂料中含有甲醛。
如:免烫整理服装如果使用高甲醛含量的整理剂,不
仅价格低廉,且平挺度效果颇佳,但这样处理的服装,
在加工、穿着或使用过程中,面料释放的甲醛会对人
体产生不良作用。
第二章 表面张力和表面吸附
举例:为什么荷叶上的水珠呈球形? ( 提问 ) ( 表面
积最小, 体系最稳定的原则 )
为什么肥皂泡要用力吹才能变大?
自来水龙头滴下的水滴变成球形?
说明:任何物质表面都有一种人肉眼看不见但实际存
在的作用力 ——表面张力
1.1 表面张力
1,定义
界面:物质与物质相接触的面称界面。
表面:物质与气相组成的界面
表面张力:增加单位面积时,液体表面自由能的增值,
即表面过剩自由能。通常以 mN/m为单位。
表面张力或表面过剩自由能是液体重要的基本性质之
一。
2、分析
解释:以液 —气两相界面 ( 表面 ) 为例
第一节 表面张力
内层:受力对称, 合外力为零, 所以内部分子可以
作无规则运动而不消耗功 。
外层:受力不对称, 向下的力大于向上的力, 所以
产生了表面分子受到指向液体内部并且垂直于表面的
引力 。
因而, 表面分子比内部分子不稳定, 总是具有向液
体内部移动的趋势, 力图缩小表面积, 也就是说液
体表面总有自动收缩的趋势, 液体表面就如同一层
绷紧了的富于弹性的橡皮膜 。
这就解释了为什么荷叶上的水珠总是呈球形(不受外
力影响),肥皂泡要用力吹才能变大的原因,因为球
形的表面积最小,如要扩大表面就需要对系统做功
3、表面张力产生的原因
由于物质不同,分子间的作用力不同,在同一物
质内部,分子受力是平衡的,在界面处是不平衡的。
气体:由于分子距离大,则分子间的作用力(吸引力)
是很小的。
液体:分子距离小,作用力(吸引力)较大。
界面分子:受力不平衡,液体分子向内收缩(表面张力)
二, 表面张力实验及分析
实验:将一根金属丝制成一个框架, 其右边可自由
移动, 将框架上蘸上一层肥皂膜 。 若不加外力 f和施加
外力 f有何差异?
( 1) 若不加外力, 肥皂膜因表面张力作用而缩小 。
( 2) 施加外力, 肥皂膜受力平衡
f=2γ L
式中,2表示肥皂膜有两个表面, 所以边缘总长度应为
单一的两倍 。
γ 表示表面张力 。
γ 与 f的方向:都沿表面切线方向垂直于表面边缘, 方
向相反 。
( 3) 表面张力定义:由 f=2γL→γ=f/2L
垂直通过液体表面上任一单位长度, 与液面相切
的, 收缩表面的力, 常以 mN/m为单位 。 {引起液体表
面收缩的单位长度上的力 }
( 4) 从另一角度分析表面张力,
当外力 f使金属丝移动 ΔX距离 ( 保持膜不破 ) 肥
皂膜面积曾加 ΔA,则 ΔA=2ΔXL,此时外界对体系
做功为,W=fΔx=2γLΔA/2L=γΔA
即 γ=W/ΔA
由此式可知:表面张力就是增加单位面积时, 液体
表面自由能的增值, 即表面过剩自由能 。 单位 mN/m
结论,表面张力或表面过剩自由能是液体重要的基本
性质之一
三, 表面张力的影响因素
一定成分的液体, 在一定温度, 压力下有一定的
表面张力值, 即表面张力与物质的本性, 所处温度,
压力等因素有关 。
1,表面张力与物质的本性有关
不同物质, 其分子间作用力不同, 对界面上的分
子影响也就不同, 若分子间作用力越大, 相应的表面
张力也越大 。 ( 固体表面张力大于液体的表面张力 )
2,温度对表面张力的影响
表面张力随温度的升高近似呈线形下降 。 当温度
趋于临界温度时, 液体的表面张力趋于零 。
3,压力及其它因素对表面张力的影响
压力影响较复杂, 还有分散度也有一定的影响 。
四, 弯曲液体表面下的附加压力 ——Laplace公式
一般情况下, 大面积水面总是水平的, 而一些小面积
液面, 如荷叶上的液滴, 毛细管中的液面均是曲面, 可以
是凸的, 也可以凹的 。
举例:自一小管吹出一肥皂泡, 停止吹气并让小管另一端
与大气连通, 则可发现肥皂泡缩小以至消失 。 这说明气泡
内外存在压力差 。
具体分析:
实际上, 曲面与平面下的压力是不同的:在一
定外压下, 水平液面下的液体所承受的压力就等于
外界压力, 向下 ( 方向 ) ;而曲面下, 表面作用力
将指向球心, 如凸液面下的液体, 不仅要承受外界
的压力, 还要受到因液面弯曲而产生的附加压力 。
( 由于表面张力作用而引起的 )
1,产生附加压力的原因 。
以凸液面为例举例说明如图 2-2:画出球形液滴的
任一球缺 凸液面上方为气相, 压力为 Pg,下方为液相
压力为 Pl,球缺底与圆形液滴相交成一 圆周 。 沿此圆
周界外的液体, 此球缺的表面张力作用点在 周界线上,
方向垂直于周界且与液滴表面相切 。
圆周界线上张力的合力在底面的垂直方向上的分
力 ≠ 0,而是对下面的液体造成额外的压力, 即凸液面
使液体所承受的压力 Pl大于液面外大气的压力 Pg。
则附加压力,△ р =Pl—Pg
2,曲率半径:
球可以用半径 R表示, 而对于不规则的弯曲也面用
曲率半径 ρ 表示 。 M点曲率 ( 弯曲程度 ) 为 K,作过 M
点曲线的切线, 在切线的法线上取一点 D,使
|DM|=1/k=ρ
以 D为圆心, ρ 为半径作圆, 这个圆就是曲线在点
M处的曲率圆, 曲率圆的半径 ρ 叫曲线在 M点处的曲率
半径 。
3,附加压力 △ р 与弯曲液面曲率半径 ρ 的关系 。
将球缺底面圆周上与圆周垂直的表面张力分为水平
分力与垂直分力 。
(1)水平分力相互平衡 。
(2)垂直分力指向液体内部, 其单位周长的垂直分
力为 γ cosα
α 为 表面张力与垂直分力的夹角 。
球缺底面圆周长为 2пR
垂直分力在圆周上的合力,F=2пRγ cosα
弯曲也面对于单位水平面上的附加压力 ( 压强 ),
△ р =F/A
即:
0p?V
12
11()p
RR???V
此方程说明,
( 1) 弯曲液面的附加压力与液体表面张
力成正比
( 2) 弯曲液面的附加压力与曲率半径成反比 。
( 3) 若液面是平的, 则 R=, 。
此式适用于计算小液滴的附加压力 。
而对于空气中的气泡 ( 肥皂泡 ),气泡具有两个气 —
液界面, 所以,△ р=4γ /ρ
这表明一个肥皂泡, 它的泡内压力比外压力大, 因此
吹出肥皂泡后, 不堵住口, 泡很快缩小, 直至缩成液
滴 。
? 0p?V
五, 毛细现象
毛细现象是弯曲液面的附加压力 △ р的作用结果 。
① 在毛细管壁润湿时, 毛细管内液面呈现凹半球面 。
凸,△ р =р l-р g
凹,△ р〈 0
∴ △ рl〈 △ р g即液相压力 р l小于大气压力 р g
压差 △ р=2γ /ρ
ρ —为凹液面的曲率半径, 也是毛细管半径 。
若要保持稳定, 即应保持内外同一水平面上的压力处
处相等 。
② 当液体不能润湿毛管壁时, 管内液面呈凸形, 此
时 р l〉 р g
若要保持稳定, 应在内外同一水平面上的压力处处相
等 。
∴ 毛细管内液柱必须下降 h的高度 。
例,织物由无数纤维组成, 可以想象纤维之间构成
无数毛细管, 如液体润湿了毛细管壁, 则液体能在毛
细管内上升一定高度, 从而使高出的液柱产生压强,
促使液体渗透到纤维内部 。
结论,表面张力的存在是弯曲液面产生附加压力的根本
原因,而毛细现象则是弯曲液面具有附加压力的必然结
果。
作业:
1,用两个式子表示表面张力, 并分别对表面张力定义 。
2,写出 Laplace公式并写出 △ р与 ρ,γ。
3,已知 100℃ 时水的表面张力为 58.85mn∕m,假设在
100℃ 的小滴曲率半径为 0.1μm,在空气中存在一个半径
为 0.1μm的气泡, 分别求两者的附加压力?
第二节 表面活性剂在界面上的吸附
复习:拉普拉斯公式, 毛细现象
举例,1,棕黄色的煤油和白土混合后放置一段时间,
发现上层煤油变澄清, 下层沉淀的白土变黄 。 (固 -液
界面 )
2,Cl2经过活性炭被吸收 。 ( 气 -固界面 )
以上两例均发生了吸附现象 。
一, 吸附
1,定义:物质从一相内部迁至界面, 并富集于界面的
过程 。
吸附可发生在:固 -液, 气 -固, 液 -液, 气 -液界面上 。
吸附剂:活性剂
吸附质,Cl2( 被吸附的物质 )
2,分类:物理吸附:范德华力
化学吸附:化学键
3,吸附量的测定:
( 1) 气体的吸附:通过测量固体或液体吸附前后的重
量 ( 增加 ), 或测定吸附前后气体的压力差 。
( 2) 固 —液界面:吸附前后液体的浓度变化 ( 减小 ) 。
( 3) 液 —液界面:不易直接测定 。
4,表面吸附剂的吸附 。
由于表面活性剂分子结构中含有亲水基和疏水基,
因而在溶液中, 它易于从内部迁移而富集于溶液表面
( 或界面 ) 易发生界面吸附 。
当发生表面活性剂吸附后, 必然改变体系的界面
状态, 而影响界面性质, 从而产生一系列重要作用如
湿润, 乳化, 起泡, 净洗等 。
二, Gibbs吸附 ( 吉布斯吸附 )
定义:溶质表面吸附量,单位面积的表面层所含
溶质的摩尔数比同量溶剂在本体溶液中所含溶质摩尔
数的超出值 ( 差值 ) 或称溶质的表面过剩:溶质在表
面浓度和溶液内部浓度之差 。
1,单种表面活性剂吸附:
( 1) 表面张力随浓度增加而降低, 物质自动富集至
表面, 使得表面浓度高于本体浓度 ——正吸附 。
( 2) 无机物等物质自动减小在表面的浓度, ( 因为
溶液分子间作用增强, 使表面张力略升高 ) 使得表面
浓度低于本体浓度 —负吸附 。
2,同类型表面活性剂混合物吸附 。
离子与离子型, 非离子与非离子型 。
3,不同类型表面活性剂混合物吸附 。
非离子与离子型表面活性剂混合 。
三, 表面活性剂在溶液表面的吸附状态
定性推测:表面活性剂是一, 双亲分子,, 易富
集
于表面发生吸附, 且可能在表面上定向排列, 由此可
测不同浓度下表面活性剂溶液的表面张力, 计算吸附
量 。
现对吸附分子在不同浓度的溶液表面状态进行分析
以常见的十二烷基硫酸钠为例,C12H25SO4Na
根据实验结果:十二烷基硫酸钠在 0.1mol/LNaCl溶液中
的表面吸附量 。
由图 2-3可知:浓度稀时吸附量小, 随浓度的增加, 吸
附量急剧增加 。 浓度达到一定值后, 吸附量趋于恒定 。
此极限值称饱和吸附 。
在不同浓度下表面吸附分子所占面积 ( 25℃ ) 如图 2-4
1,若分子, 平躺时,, 分子所占面积约为 1nm2。
2,看表中, 当浓度大于 32× 10-6mol·L-1时,分子就不可
随意, 平躺,, 浓度在 800× 10-6mol·L-1附近,表面吸附
分
子成较紧密的直立排列, 没有多少任意活动的余地,
只有浓度很低时, 才自由, 平躺,, 浓度大, 分子数
多,
( 比如人多 …… )
3,由表看出浓度大于 600× 10-6mol/L后, 分子所占面
积变化很小, 此时分子排列紧密 。
在图 2-5( C) 状态中, 由水的极性, 表面几乎被表面 \
活性剂分子的亲水基覆盖, 亲油基朝外, 在水的表面形
成一个由碳氢键构成的表面层, 大大改变水的表面性质 。
此时溶液具有最低表面张力 。
推出,一种好的表面活性剂应在浓度极稀时就达到吸附
饱和状态 。
四, 表面张力最低值现象 。
1,定义:表面张力最低值现象是指其表面张力低于
表面活性剂水溶液所能达到的表面张力的情况 。
2,原因:生产上用的表面活性剂均不是纯净物, 而
含有杂质时就常常出现表面张力的最低值现象 。
3,意义:表面张力最低值现象作为表面活性剂纯度
的量度 。
4,形式:
( 1) 在阴离子表面活性剂中加入少量阳离子表面
活性剂, 可大大降低表面张力, 出现明显表面张力
最低值现象 。 如图 2-6
( 2) 在阳离子表面活性剂中加少量阴离子表面活性
剂, 也会出现最低值现象 。 如图 2-7
( 3) 在阴离子表面活性剂中加入少量非离子表面活
性剂, 也会出现最低值现象 。 如图 2-8
所以, 实际应用时, 往往将不同的表面活性剂混合
复配, 以获得更好的效果 。
如果对混合体系提纯, 则表面张力最低值现象消失,
所以表面张力最低值现象出现与否, 看成是表面活性剂
纯度的一种度量 。
五, 表面活性剂在固 —液界面的吸附 。
1,定义:
表面活性剂在固 —液界面上的吸附, 就是表面活性
剂分子或离子自溶液中移迁至固 —液界面并富集于界面
的过程, 与液 —液界面吸附相似, 但固体不能流动, 所
以不能通过表面张力计算吸附量;可通过计算单位固体
中的吸附前后浓度的改变来计算吸附量 。
2,测定表面活性剂浓度的方法:
( 1) 对抗作用滴定法:用于离子型对浓度较高时不
适用
3,吸附机理
溶液在固体表面的吸附比液 —液吸附复杂 。
当溶液浓度较低时, 单分子吸附:离子交换吸附, 离
子对吸附, 氢键吸附等 。
例,离子交换吸附如图 2-9
4,表面活性剂溶液的吸附等温线 。
( 1) 定义,吸附等温线是指在一定温度下, 吸附量
与溶液浓度之间的平衡关系曲线 。
从吸附等温线可了解固体表面的吸附量与溶液浓度变
化关系 。
( 2) Langmuir( 郎格缪尔 ) 吸附等温线 。
由图知:虽有差异, 但共同点:在浓度较稀时吸附
量上升较快, 至一定值后, 吸附量变化不大, 最后趋于
饱和值 。
Langmuir吸附的前提条件:
( 1) 单分子层吸附;
( 2) 吸附剂表面是均匀的;
( 3) 溶液的溶剂和溶质在表面上有相同分子面积;
( 4) 溶液内和表面性质皆为理想态, 即无分子间的作
用 。
5,影响吸附因素 。
( 1) 表面活性剂碳链:
规律:各类表面活性剂其同系物在固体表面上吸附符合:
碳链越长, 越易被吸附 。
( 2) 温度:
a 离子型表面活性剂,T升高, 溶解度增大, 亲水性增
大, 吸附于固体上的趋势减小, 从而吸附量增大 。
b 非离子型,T升高, 分子运动加剧, 分子距离增大,
作用力 ( 亲水性 ) 减小, 溶解度下降, 逃离水而吸附于
固体上的量增大 。
( 3) PH值:
a 对于非离子表面活性剂影响不大 。
B 某些固体如羊毛上吸附与 PH有关:
PH值较高时, 阳离子表面活性剂吸附增强
PH值较低时, 阴离子表面活性剂吸附增强
( 4) 不同类型表面活性剂
a对于水中的离子型表面活性剂, 阳离子表面活性剂易
吸附 。
因为:吸附剂 ( 棉, 毛等 ) 在水中表面大多带负电荷 。
b非离子型表面活性剂, 当亲油基相同时, 亲水基越长,
亲水性越好, 溶解度越大, 吸附量越低 。
( 5) 吸附剂的表面性质
( 6) 电解质
6,表面活性剂吸附对固体表面性质的影响
( 1) 改变了固体质点在溶液中的分散性质 。
( 2) 增加了溶胶分散体的稳定性 。
( 3) 改变了固体表面的表面张力, 润湿性, 渗透性 。
( 4) 改变固体表面的带电量及电荷性质 。
作业:
1,什么是溶质的表面吸附量, 吸附等温线?
2,从吸附等温线上可以看出的共同规律是什么?
3,温度对吸附产生怎样的影响?
4,什么是表面张力最低值现象, 其意义是什
么?
第三章 表面活性剂在溶液的表面活性
复习, 表面张力的定义, 计算附加压力的公式
表面活性剂在界面上的吸附, 吸附等温线 (提问 )
影响吸附的因素
表面活性的一般性质,溶解度, 化学稳定性
1.1 表面活性剂的一些性质
我们在讨论表面活性剂在溶液界面上吸附时发现,
溶液表面张力随浓度变化的关系中有一突变点,如下图
3-1
虚线还出现了表面张力最低现象 (提问原因 )。表面张
力和溶液浓度的相互关系中,当浓度较低时,表面张力
随表面活性剂浓度增加而降低很快,但浓度升至一定值
后,随浓度增加,表面张力变化不大。
此种表面性质的突变与表面活性剂在溶液中的状
态变化到底有何关系呢?现在我们对表面性质有了一定
的了解,还要研究表面活性在溶液中的状态,才能了解
和认识表面活性剂溶液的性质和作用。
下面以十二烷基磺酸钠为例,说明典型的表面活
性剂的物理化学性质随浓度变化的关系。
从图 3-2中明显看出, 所有的物理化学性质变化均有一转
折点, 且此转折点的浓度变化范围较小, cmc-临界胶束
浓度:开始形成胶束时的浓度 。 ( 成团结构称胶束 ) 。
表明:表面现象 (表面吸附 )和内部性质有着统一的内在
联系 。
下面重点研究表面活性剂水溶液的一些性质。
1、电导率。
( 1)电导:描述导体导电能力大小的物理量。
用 G表示
定义为电阻 R的倒数, 即,单位 ?-1或 S
( 2) 电导率:
由物理学可知:导体电阻
电导率是电阻率的倒数, 即
式中,-电阻率, -导体长, -导体截面积 。
对于电解质溶液而言, 其电导率为相距 1m长度, 面积为
1m2的两个平行板电极间充满电解质溶液时的电导 。
S
lR
A??
1/GR?
1 sAG
l??
? l sA
离子型表面活性剂在水中可电离出正, 负离子形式,
与无机盐溶液一致:
( 1) 在浓度极稀时, 两者相似, 电导率与浓度呈线性
关系;
( 2)但随着浓度的上升,无机盐仍是电导率与浓度呈
线性关系;而离子型表面活性剂则与无机盐有明显差
异,电导率随浓度改变有一转折点,而且随碳链(亲
油基)的缩短,发生转折点的浓度越高,且越来越接
近于无机盐。(亲水基 ↑,亲水性 ↑,溶解度 ↑ )
( 3)当量电导率 ( 摩尔电导率 ) 与浓度的平方根关系 。
如上图 3-2为离子型表面活性剂, 随浓度的增加, 摩
尔电导率也有一点转折点, 且随碳链 ( 亲油基 ) 增长,
发生改变的转折点浓度更低, 更明显 。 ( 亲油基 ↑, 亲
水基 ↓, 亲水性 ↓, 溶解度 ↓ )
溶液的电导率, 摩尔电导率特性是离子型表面活性
剂所
共有的 。
2,溶解度
m B A C? ? ?
( 1) 离子型表面活性剂的溶解度与温度的关系 。
由图 3-2发现:离子型表面活性剂的溶解度也有一突变
的转折点, 当溶液温度大于一定值后, 溶解度急剧增加,
此点称临界溶解温度, 也叫 Krafft点 ( 克拉夫特点 ) ;
由图还发现:同系物中随碳链增长, 克拉夫特点提高;
而相应的溶解度降低了 。
( 2) 非离子表面活性剂无导电性和溶解度特征
因为:导电性是针对溶液中正, 负离子而言的, 非
离子型不能电离产生离子;非离子型的溶解度在低温时
就易溶, 并随着 T↑, 溶解度 ↓, 出现浑浊 。 ( 浊点 )
3,依数性
( 1) 定义:在稀溶液中, 当溶质为非挥发性物质时,
溶液中溶剂蒸气压下降, 凝固点降低, 沸点升高, 和渗
透压的数值, 仅与一定量溶液中溶质的质点数有关而与
溶质的本性无关, 这些性质称为稀溶液的依数性 。
一般化合物稀溶液是理想的, 而表面活性剂不同, 其稀
溶液中表现出极大非理想性, 导致稀溶液与浓溶液有较
大差异 。
( 2) 渗透参数:
指溶液的 ( 凝固点 ) 冰点降低实验值与假设电解质完全
电离成两个离子时的冰点降低值的比例 。 可表示各种依
数性 。
4.增溶性 。
( 1) 定义:在溶剂中完全不溶或者微溶的物质, 借助于
添加表面活性剂而得到溶解, 并成为热力学上稳定的溶
液, 这种现象称增溶性 。
( 2) 具体作用:无机盐水溶液一般有, 盐析, 作用, 即
产
生沉淀物, 盐浓度增加, 使其溶解有机物的能力降低,
而表面活性剂加入, 能增大有机物的溶解能力, 从而起
到增溶作用 。
同时碳链增增长, 增溶作用提高 。
( 3) 应用,① 在染色过程中, 表面活性剂的加入, 对染
料起到增溶作用, 使染料的溶解度增大, 一定程度上有
利于染色的进行 。
②, 干洗, 中, 表面活性剂在非水溶剂中对油污发生增
溶
作用, 从而有效地去除污垢 。
( 4) 影响因素:表面活性剂结构, 被增溶物质, 温度
( T ↑, 增溶 ↑ 。 )
由上分析:表面活性剂各种性质的突变都在一特定范围
内, 此浓度与转折点浓度相符 。 所以表面活性剂的溶液
内部性质变化与溶液表面现象存在统一的内在联系 。
复习:表面活性剂溶液性质随浓度而改变时,基本上所
有性能在一特定浓度均会发生突变离子型, 非离子型表
面活性剂溶液的界面张力 ( 表面张力 ) 随浓度变化的关
系曲线 。
从图 3-3中可知:浓度很稀时,水的表面张力降低很快,
过了突变点,随浓度增加,表面张力基本保持不变。
第二节 表面活性剂胶束形成及其结构特点
一, 现象解释
1.溶液浓度极稀时, 表面活性剂分子或离子含量极低,
此时溶液相当于纯水溶液, 水与空气几乎直接接触,
接近于纯水状态 。
2,随溶液浓度增加, 溶液中表面活性剂分子或离子
数目增加, 而表面活性剂中含有亲水基和疏水基, 所
以就会被吸附到水 —空气的界面, 空气和水的接触部
分被空气和表面活性剂, 表面活性剂和水的接触面所
取代, 使原来的空气和水的接触界面降低, 导致水的
表面张力急剧下降 。 水中的表面活性剂相互聚集,
疏水基相互靠拢, 开始形成胶束 。
3,当浓度再进一步增大并到一定值时, 水的表面全部
被一层表面活性剂的分子或离子覆盖, 此时, 表面吸附
达最大值, 而且表面上再也容纳不了更多的分子, 将水
和空气完全隔离, 此时表面张力最低 。
4,若再增加溶液浓度, 不能提高表面吸附, 而只是溶
液内部表面活性剂分子或离子个数不断增多, 使表面活
性剂疏水机疏水基相互吸引分子缔合, 亲水基朝外, 与
水相接触出现成团结构, 使体系稳定 。
二, 临界胶束浓度 。
1,定义:表面活性剂在溶液中形成胶束时的浓度, 称
为临界胶束浓度 。 用 cmc表示 。
实验表明,cmc为一个窄的浓度范围, 不是一个
确定的数值 。 如离子型表面活性剂的 cmc约在
10-3~10-2mol/L。
2,重要意义:
表面活性剂的 cmc是一个很重要的特征数据, 表
面活性剂的许多性能和应用条件都与 cmc有关 。 如在
表面活性剂 cmc左右时, 表面张力, 渗透压, 冰点,
粘度, 密度, 可溶性, 净洗力, 光散射和颜色变化等
性质都会发生显著变化, 这个转折点浓度就是 cmc。
三, 溶液中胶束的形成 。
根据体系能量最低最为稳定的原则,1,当表面活性
剂量极少时, 表面活性剂的亲水基与水的作用力大于疏水
基对水的斥力, 使水中氢键结构重排, 水分子与表面活性
剂分子或离子形成一种有序结构 。 图 ( a)
2,根据体系能量最低最为稳定的原则, 为使其疏水基
不被排斥, 它的分子就不停转动, 可通过两个途径寻
求获得体系的稳定 。
( 1) 图 ( b), 表面活性剂的亲水基留在水中, 疏水
基伸向空气, 形成定向吸附层, 从而降低表面自由能 。
( 2) 图 ( c), 表面活性剂疏水基相互聚集, 尽可能
减少疏水基与水的接触, 而降低体系的自由能 。
由于疏水基的相互缔合, 势必让亲水基存在于缔合物
表面, 从而与水接触, 促使整个体系的稳定, 这种缔
合即为胶束 。 如图 ( d)
3.分类 。
( 1) 离子型表面活性剂:其胶束是由离子缔合而成
的, 且带电, 称胶体电解质 。
( 2) 非离子型表面活性剂:其胶束是由分子缔合而
成的, 不带电, 不属于胶体电解质 。
因表面活性剂胶束均通过缔合而成, 所以此溶液
统称为缔合胶体或胶束溶液 。
四, 胶束的结构形状 。
通过了解胶束形状, 可以认识胶束的特性及其对
界面的影响 。
1,在稀溶液中, 胶束一般呈球状 。
双电层:在溶液中的带电固体表面, 由于静电吸引力
的作用, 必定要吸引等电量的, 与固体表面上带有相
反电荷的离子 ( 反离子 ) 环绕在固体粒子周围, 这样
便在固, 液两面之间形成了双层电 。
2,在 10倍于 cmc或更大浓度的溶液中, 胶束一般是
非球状的 。
( 1) 此结构使大量的表面活性分子内疏水基与水接
触面积缩小, 有更高的热力学稳定性 。
此结构内核由疏水基构成, 棒状胶束表面油亲水基构
成, 具有一定的柔顺性, 随着浓度增加, 棒状聚集成
束, 周围是溶剂 。
( 2) 浓度更大时, 形成层状胶束 。
3,胶束的形成是表面活性剂为了增加体系的稳定性 。
离子型表面活性剂形成的胶束表面呈正电荷或负电
荷, 使得电荷更加集中, 即电荷密度大于单分子时的电
荷密度 。 所以, 当胶束靠拢时, 势必造成体系自由能增
加 。 这样, 离子型表面活性剂胶束形成时, 同时存在着
体系自由能减小和增大的双重效果 。 ( 根据体系能量最
低最为稳定原则 。 )
所以, 表面活性剂胶束形成的结构形状和大小必须
使体系的表面自由能最小, 才能形成稳定的热力学状态 。
4,胶束的形状与大小关系 。
( 1) 胶束大小 ——胶束量:胶束相对分子质量 /表
面活性剂单体相对分子质量,也称胶束的聚集数,
即:缔合或胶束的表面活性剂的分子数或离子数。
( 2) 测定胶束大小(聚集数)的方法:
光散射法、扩散 —粘度法、超离心法、电泳法
第三节 临界胶束浓度
一, 临界胶束浓度
1,定义:形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度 。
( 提问 ) 或:开始形成胶束时的浓度 。
表面活性剂溶液的浓度只有稍高于它的临界胶束浓
度时, 才能充分显示其作用 。
2,Kafft点与临界胶束浓度的关系
离子型表面活性剂:转折点 ( Kafft点 ) 对应的是温
度, 在此温度范围内, 其溶解度就是临界胶束浓度
( cmc) 。
3、结论
表面活性剂的润湿、渗透作用因界面吸附,所以只
要浓度稍大于 cmc即可;而乳化、分散、增容和洗净作
用浓度要大于 cmc很多才显示效果。
4、测定
临界胶束浓度 ( cmc) 可通过各种物理性质的突变
来确定, 方法不同, 值也差异, 但突变点总落在一个窄
范围内 。
二, 表面活性剂化学结构和临界胶束浓度 ( 内因 )
1,表面活性剂碳氢链
( 1) 同系列表面活性剂在亲水基相同情况下, cmc值随疏
水基的碳链增长而降低 。 P59表 3-2是一些表面活性剂的临
界胶束浓度 。
( 2) 不同系列表面活性剂随 C链增长, cmc下降的程度不
同 。
① 离子型表面活性剂每增加一个 C,cmc下降近一半 。
② 非离子型表面活性剂疏水链每增加两个 C,cmc降至 1/10。
③ 两性表面活性剂每增加四个 C,cmc降至 1/100。
( 3) 表面活性剂疏水基 ↑,分子排列有序, cmc↓
① 表面活性剂疏水链 ( 非极性基团 ) 如有支链, 则支化度
↑,cmc↑。
② 疏水链含有不饱和键时, cmc↑。
③ 疏水链中引入极性基团, cmc↑程度不同 。
④ 亲水基处于疏水基链中间, cmc↑。
⑤ 疏水链中的 H被 F取代时, cmc↓,特例末端的 H被 F取代 。
2,表面活性剂的亲水基 。
同类型表面活性剂亲水基的亲水能力 ↑,cmc↑,影
响不大 。
cmc比较:两性表面活性剂 ≈离子型表面活性剂 >非离
子型表面活性剂 。
3,反离子的影响 。
反离子对表面活性剂 cmc值影响不大, 但假如反离子
本身就是表面活性剂离子, 则对 cmc↓明显, 且随反离
子疏水基 ↑,cmc↓更明显 。
例,25℃
C12H25N+(CH3)3B- cmc为 1.6× 10-2mol·L-1
C12H25SO4- Na+ cmc为 8.1× 10-3mol·L-1
C12H25N+(CH3)3·C 12H25SO4- cmc为 4× 10-5mol·L-1
表面活性剂反离子对于表面活性剂胶束形成有了强烈促
进作用, 它使表面活性剂的 cmc↓。
二, 外界因素对表面活性剂 cmc的影响 。
1,温度
通常,T↑,cmc↓,但至最低值后, T↑,cmc↑。
T↑,分子动能 ↑,分子距离 ↑,亲水性 ↓,有利于胶
束形成, cmc↓。 但 T进一步 ↑,不但亲水性 ↓,而且
疏水性 ↑,胶束碰撞加剧, 不利于胶束形成,cmc↑。
不同类型表面活性剂 cmc最低值所处温度是不同的 。
( 1) 离子型表面活性剂,Krafft点温度 ↑,cmc↓。
( 2) 非离子型表面活性剂,T↑,溶解度 ↓,甚至转
为不溶于水的浑浊液, 此时温度称, 浊点,, 浊点以
上
不溶于水, 浊点以下溶于水 。 在浊点温度以下, T↑,
cmc↓,且疏水基 C原子数 ↑,cmc↓越显著 。
2,电解质
通常:在表面活性剂溶液中, 加入无机电解质,
使 cmc↓。
这种倾向:离子型表面活性剂 >两性 >非离子型
( 1) 阴离子对表面活性剂 cmc↓程度次序为:
1/2SO4>F->BrO3->Cl->Br->NO3->I->CNS-
( 2) 阳离子对 cmc下降程度次序为:
NH4+>K+>Na+>Li+>1/2Ca2+
3,有机物
( 1) 极性有机物,高碳醇类和酰胺类,它与表面活性
剂胶束结合而影响 cmc。 碳链 ↑,cmc↓。
醇类烃基大小和表面活性剂的疏水基大小相当时,
cmc下降至最低值 。
( 2) 较大浓度时才对 cmc影响的有机物:如尿素,
低碳醇等 。 它通过改变水与胶束, 水与表面活性剂相
互作用而影响 cmc。
醇类对非离子表面活性剂 cmc的影响与离子型相
反:醇的加入, cmc↑。
4,PH值 。
PH值对两性表面活性剂的 cmc影响较大, 试验表明:
pH↑,cmc↓。
作业:
1,画出表面张力随浓度变化的关系曲线, 并简单解释
此变化规律?
2,临界胶束浓度的定义及其表示符号?
3,根据能量最低体系最稳定原则, 表面活性剂的分子
在溶液中如何寻求稳定的?
第四章 表面活性剂的化学结构与性能的关系
随着科学技术和生产的不断发展,表面活性剂
的品种日益增多,应用范围也日益扩大,对表面活性
剂的物理化学性质也有了深入了解。由于表面活性剂
的性能取决于分子结构(结构决定性能),而不同表
面活性剂分子的化学结构有很大差异,导致其性能有
很大差异。表面活性剂分子中疏水基、水基的结构及
所处位置,两者不同比例,分子组合形状,相对分子
质量大小等均影响表面活性剂性能。
如果我们了解表面活性剂内部的变化规律及其分
子结构,就能更好地掌握其性能,从而指导实际生
产。
第一节 表面张力的降低
本章主要讨论表面活性剂分子结构对一般性能的
影响,而分子的化学结构对表面活性剂的润湿、渗透、
分散、乳化、增溶等应用性能和在染整工业中应用性
能的影响,在以后学习的各章中详细讨论在溶液中,
加入表面活性剂大大降低溶剂的表面张力(提问),
表面张力降低可用两个
概念表示:效率、效能。
一, 效率
1,定义:
即降低溶剂表面张力至一定值时, 所需表面活性剂的
浓度 。 一般用使表面或界面张力降低 2× 10-4N/cm时溶液
体相浓度的倒数对数作为衡量表面活性剂的效率量度, 用
ρC20表示 。 表面张力单位 mN/m
2× 10-4N/cm = 2× 10-4 103/10-2 = 20mN/m
ρC20 = lg( 1/c) π=20 = -lg Cπ=20
此式表明:所需浓度 ↓,则效率 ↑;浓度 ↑,效率 ↓。
2、影响效率高低的规则
( 1) 增加疏水链的长度, 亲水链相对 ↓,亲水性 ↓,浓度
↓,效率 ↑。
( 2) 疏水基支链或不饱和键存在时, (cmc)浓度 ↑,效
率 ↓。
( 3) 亲水基接在分子中间, 浓度 ↑,效率 ↓。
( 4) 离子型表面活性剂
① 亲水基有效电荷 ↓,浓度 ↓,效率 ↑。
② 水合度低 ( 浓度低 ) 的反离子, 可使效率 ↑。
③ 加入强电解质, 表面活性剂更易自相内迁移至表
面, 浓度 ↓,效率 ↑。
( 5) 非离子型表面活性剂
聚氧乙稀醚, -( OCH2CH2) n- n为氧乙稀数目,
n↑,浓度 ↑,效率 ↓。
二, 效能
1,定义:能使表面张力降低到的最低值, 是一种能
力 。
在临界胶束浓度时, 溶液的表面张力通常最低, 所
以用 cmc时的表面张力值量度 ( 表面活性剂降低表面
张力的 ) 效能, 用 πcmc表示 。
2,影响效能的规则
( 1) 表面活性剂分子中疏水基的内聚能越低, 可达
到的表面张力越低, 即效能越高 。
如:支链疏水基内聚能低于直链疏水基, 即支链疏水基的
效能高于直链疏水基的效能 。
对同一类表面活性剂, 随疏水基链 ↑,浓度 ↓,效率 ↑,
而效能 ↓。
因浓度 ↓,表面张力 ↑,而效能表示降低表面张力的能力
表面张力降得越低效能越高, 效率 ↓
( 2) 表面活性剂溶液电性质的影响
对离子型表面活性剂, 在表面活性剂溶液中加入电解
质, 由于双电层的影响, 使得效能增加 。
( 3) 表面活性剂分子在界面上所占面积的影响
① 表面活性剂分子在界面上所占面积 ↑,在溶液中浓度 ↓,
表面张力 ↑,效能 ↓。
② 在表面上平躺的表面活性剂分子对降低表面张力的效
能 <直立或有一定倾斜度 。
( 4) 临界胶束浓度的影响
抑制胶束形成, 则浓度 ↑,表面张力 ↓,效能 ↑。
如:增加疏水链支化度;亲水基处于分子中间;增加不
饱和度 。
结论:
( 1) 分子结构中有较低内聚能的疏水基;
( 2) 能抑制胶束形成的分子结构 。
( 3) 表面活性剂在表面所占面积小 。 则其浓度高, 表
面张力越低, 效能越高 。
第二节 表面活性剂的亲疏平衡值
复习:表面活性剂降低表面张力的效率, 效能及其分别
的影响因素 ( 提问 )
引入:表面活性剂是一种两亲分子, 在分子结构中必
须同时含有亲水基和疏水基, 这两种基团彼此相互影响,
相互联系, 对表面活性剂的各项性能起着决定作用 。
( 1) 表面活性剂中假如亲水性很强, 其在水中溶解度很
大, 不利于界面吸附, 表面活性较低 。
( 2) 假如亲水性很弱, 疏水性很强, 其在水中溶解度很
小, 使溶液中表面活性剂含量较低, 表面活性也较低 。
以上两种均为非优良的表面活性剂 。
所以作为良好的表面活性剂, 分子结构中亲水性和
疏水性应该有一种良好的匹配 。
一, HLB值的概述
1,定义:亲水亲油平衡值或亲 -疏平衡值, 即 HLB
值 。
2,意义:反映表面活性剂分子结构中亲水性和疏
水性的良好匹配, 即亲水亲油间的平衡关系 。
3,HLB值的创始
由美国 Atlas研究机构的格里芬 ( Griffin) 于 1949首创 。。
格里芬最初用下列不同符号表示亲水 —亲油平衡关系 。
亲水性最强 HH
亲水性一般 H
亲水 —亲油居中 N
稍有亲油性 L
亲油性最强 LL
4,HLB值的数值表示
(1) 亲水性最强的表面活性剂的 HLB=40;
亲水性最弱的表面活性剂为 1;
完全由疏水基组成的 (如石蜡 )HLB=0;
一般:离子型表面活性剂,HLB值在 1~40之间;
非离子型表面活性剂,HLB值在 0~20之间;
(2)不同 HLB值的表面活性剂其溶解度有较大差异
HLB值范围 加入水后的性质 应用
1~4
3~6
6~8
8~10
10~13
>13
不分散
分散得不好
剧烈振荡后成乳白色分散体
稳定乳白色分散体
半透明至透明的分散体
透明溶液
乳化剂
润湿剂
洗涤剂
增溶剂
从表中可看出 HLB值范围越大, 溶液溶解度越大, 偏向
于亲水性强的 。
表 4-6列出了部分常用表面活性剂的 HLB值 。
结论,表面活性剂的亲水性取决于分子结构中的亲
水基团和疏水基团 。 若 ( 1) 当分子中亲水基相同时, 疏
水基分子链增长, 亲水链 ↓,亲水性 ↓,常可用疏水基
的相对分子质量表示疏水基的疏水性 。
( 2) 当疏水基相同时, 由于亲水基种类繁多, 不同表
面活性剂亲水基就不同, 所以亲水性也不同 。 如非离子
表面活性剂:氧乙烯数 ( EO) ↑,亲水性 ↑,也可用亲
水基的相对分子质量表示分子的亲水性 。
二, HLB值的测定及计算
( 一 ) HLB值的测定
1,格里芬法:将已知 HLB的乳化剂和未知 HLB值的乳
化剂互相混合, 获得最稳定的乳化剂浓度来计算未知的
HLB值 。
2,比较法:比较一系列乳液的稳定性, 两者稳定性最
相似的, 则两者乳化剂的 HLB值大致相等 。
3,仪器测定法:色谱分析法, 介电常数法, 核磁振法
等 。
( 二 ) HLB值的计算
1,非离子型表面活性剂 HLB值的计算
( 1) 格里芬导出,HLB=100/5( 1- Mo/ M)
式中,Mo- 疏水基的相对分子质量 。
M—表面活性剂的相对分子质量 。
极限分析:
[1]当 Mo=0时, HLB=20,全为亲水基组
成的表面活性剂 。 如聚乙二醇 。
[2]当 Mo=M时, HLB=0,全为疏水基组成的表面活性
剂 。 如石蜡 。
所以非离子型表面活性剂 HLB值在 0~20之间 。
例:
其 HLB值为:
C 9 H 1 9 O C H 2 C H 2 O 1 0 H
1 0 0 2 2 01 1 3,35 2 2 0 4 4 0H L B ??? ? ? ????
??
( 2) 疏水基为多元醇酯, 即多元醇脂肪酸酯非离子型表
面活性剂 ( Span型 )
HLB=100/5( 1- S/ A)
式中,S—表面活性剂的皂化价 。
A—脂肪酸的酸值 。
其中, S可准确测出, 所以 HLB值可方便求得 。
注意:非离子表面活性剂 HLB值的公式中仅考虑了疏水基
HLB值的影响, 比较片面 。
( 3) 修正式
式中,Mw—亲水基相对原子质量 。
Mo—疏水基相对原子质量 。
7 1 1 l g /woH LB M M??
( 4) 戴维斯公式
前提:表面活性剂分子中亲水性和疏水性不仅与相对原子
质量有关, 还与极性大小有关 。
所以:此法不仅使用于非离子型表面活性剂, 而且适用于
离子型表面活性剂的 HLB值
( 5) 临界胶束浓度表示
已知 cmc,可求出某些非离子型表面活性剂的 HLB值
经验式:
? ? ? ? 7H L B ? ? ???亲 水 基 疏 水 基
? ?1,68 20,4 2lg
19,4 5
H LBc m c
H LB
???
?
2,其他类型表面活性剂 HLB值的计算
离子型表面活性剂, 不能用亲水基和疏水基的相对
分子质量求 HLB值 。
小田良平利用有机物的有机性 ( 疏水基 ) 与无机性
( 亲水基 ) 的比值来计算:
式中:无机性值和有机性值可查表求得 。 P76表 4-9
注意:每个碳原子有机性值为 20,每个氧乙烯无机性值
10H L B ?? ?? 无 机 性 值有 机 性 值
为 35,所以碳原子应另行计算其有机性值 。
例:
COOH+OH+SO3H+双键
= 150+100+250+2= 502
所以
5 C H C H 2 C H
O S O 3 H
= C H ( C H 2 ) 7 C O O H ( 太 古 油 ) ( C H 2 )C H 3
1 8 2 0 3 6 0?? 有 机 性 值 = =
? 无 机 性 值 =
5021 0 1 3, 9
360H L B ? ? ?
根据式 ( 4-8) 计算 值:
=
= 13.3
3,混合表面活性剂的 HLB的计算
具有加和性, 以两种表面活性剂为例:
式中,HLBA,HLBB—A和 B单用时各自的 HLB值 。
WA,WB—A和 B在混合物中的质量分数 。
HLB
? ?S O 3 N a + O + C O O H 1 7 C H 7H L B ? ? ? ??? - - ( - 2 - )
? ?1 1 1, 3 2, 1 1 7 0, 4 7 5 7? ? ? ? ???
A A B B
AB
W H L B W H L BH L B
WW
??
?
gg
例,63%的表面活性剂 Span20( HLB=8.6) 与 37%的
Tween20(HLB=16.7)相互混合的 HLB值?
则
[可通过计算的 HLB值初步挑选合适的表面活性剂 ]
三, HLB值的应用
1,HLB值的作用
HLB值与表面活性剂性质有密切关系, 而 HLB值
的确定较粗略, 还不能单纯由 HLB来确定表面活性剂的
所有性质, 因而不能将 HLB值作为挑选的主要条件, 但
从大体上有助于了解表面活性剂的性质, 进行初步选择 。
2,HLB值与表面活性剂性质, 用途的关系
6 3 % 8, 6 3 7 % 1 6, 7 1 1, 5 9H L B ? ? ? ? ?
HLB范围 用途
1.5~3.0 消泡
3.0~6.0 W/ O型乳化
7~9.0 润湿、渗透
8~18 O/ W型乳化
13~15 净洗
15~18 增溶
HLB范围 性质
1~3 分散困难
3~6 微弱分散
6~8 略微分散
8~10 分散较易
10~13 分散容易
>13 溶解或透明液
其中,W/ O型乳化是油包水型:水分散于油中;
O/ W型是水包油型;油分散于水中 。
结论,HLB值在非离子表面活性中应用最广, 上两表只
适用于非离子型表面活性剂, 但实际使用时偏差也很
大 。
作业:
1,降低表面张力的效率的定义, 表达式, 效率与浓度
的关系;效能的定义?
2,HLB值的定义和意义?
3,用格里芬法计算下列表面活性剂的 HLB值?
4,求 48%的 Span40( HLB=6.7) 与 52%的
Tween40(HLB=15.6)相互混合的表面活性剂的 HLB值?
第三节 表面活性剂的亲水基与性质的关系
复习:亲水亲油平衡值 HLB值, 计算公式, 实用 。
引入:不同种类的亲水基, 使表面活性剂的表面活性
有很大差别 。
亲水基对表面活性剂的性质有较大影响 。
一, 亲水基类型与表面活性剂性质的关系 。
1,从 HLB值考虑, 亲水基亲水性的大小排序 。
- SO4Na,- SO3Na、, - OPO3Na,- COONa、
—OH,—O-
2,亲水基类型 。
离子型表面活性剂:
N+Cl-
- OSO3Na,- SO3Na,- COONa,- OPO3Na、
、, - NHCH2COONa、
- N+(CH3)CH2COO-等 。
非离子型表面活性剂,—OH,—O—
还有比如 —CH2CH2O—
3,性质
不同的亲水基, 其亲水性差异很大 。
离子型表面活性剂 。
水中溶解度有较大差异, 但对 cmc及 лcmc则影响不大 。
非离子型表面活性剂:低温时易溶, T↑, 溶解度
↓, 溶液变浑浊 。 浊点
N + ( C H 3 ) 2 N +
所以:非离子型表面活性剂对温度敏感性 >离子型表面
活性剂 。 实际上, 亲水基种类对表面活性剂性质的影
响较全面, 还对吸附性, 渗透力, 防静电力, 乳化力
等均有影响 。
二, 亲水基数量与表面活性剂性质的关系 。
随着亲水基数量的增加, 表面活性剂的水溶性增大 。
1,由于亲水基种类多, 较复杂:对于离子型表面活性
剂, 增加亲水基的数量, 有效电荷增加, ( 同时电荷
想斥力升高 ), 由于双电层的影响使表面活性剂离子
不易紧密排列, 不利于效能增加, 效能降低 。
结论:表面活性趋于下降, 表面活性剂的性质受到显著
影响 。
2,聚氧乙烯醚 ( 非离子型表面活性剂 )
把离子基插入聚氧乙烯链中, 所以溶解性, 发泡力,
去污力等性能均优于单纯的离子型表面活性剂或非离子
型表面活性剂 。
协同效应, 目前应用广泛 。
如:的德国巴斯夫公司 ( BASF)
O ( C H 2 C H 2 O ) n P O 3 N aR
n↑, 降低表面张力的效能 ↑, ( 因为表面活性 ↑ )
三, 亲水基位置与表面活性剂性质的关系 。
一般情况下,
1,亲水基在分子中间时, 表面活性剂分子不易在溶液
中形成胶束, 所以效率较低, 但表面活性剂分子在界面
定向排列, 降低表面张力的效能较高, 所以润湿性好 。
2,亲水基处于分子莫端时:
易形成胶束, 所以效率较高, 但其效能较低, 去污力较
佳 。 如洗涤剂 ( 十八稀醇硫酸酯钠 ) 。
( 1) 基在烷基上位置不同可以结实以上规律 。 图 4-1、
4-2润湿性与表面活性剂浓度关系 。 润湿的时间短, 说明
润湿性好 。
( 2) 含苯类表面活性剂也有类似影响 。
磺酸基位于邻位的润湿性优于间位 。
对聚醚类非离子表面活性剂, 亲水基处于不同位置, 导
致性质的变化:如亲水基和疏水基含量不同 。
亲水基位于分子中间的表面活性剂起泡力 <亲水基位于末
端的起泡力 。 但去污力无规律可循 。
复习:表面活性剂的亲水基与其性质的关系
导入:疏水基与其性质的关系
一, 疏水基种类与表面活性剂性质的关系 。
1,疏水基的疏水性强弱顺序:
氧代烃基 >硅氧烷基 >脂肪烃基的芳香烃基 >芳香烃基 >
含有弱亲水基的烃基
注:同一类型疏水基,基疏水性不同,一般分子量大的
疏水性 >分子量小
(1)脂肪烃,疏水性强弱:烷基 >环烷基 >稀烃 >芳香烃
第四节 表面活性剂的疏水基与其性能的关系
(2)相同烷烃:- CF3>- CH3>- CH2-
2,性质:
由于疏水基的疏水性差异, 计算 HLB值会有误差 。
所以使用表面活性剂时, 一般除了解表面活性剂种类
及亲水基外, 还指明疏水基种类 。 通常疏水基结构与
物质的结构相似, 才有好的效果 。
如染料分散剂, 因染料往往含芳香烃, 所以带芳香烃
的疏水基最佳 。
一般以带有弱亲水性基的疏水链作为低泡表面活
性剂 。
二, 疏水基支链与表面活性剂的关系 。
已知:支化度升高, cmc上升, 表面张力下降, 良好的
润湿渗透性, 但去污力降低 。
亲水基处于分子中间, cmc上升, 表面张力下降 。
亲水基处于分子末端, cmc下降, 表面张力上升, 去污
力好, 但润湿, 渗透性差 。
疏水基的主要种类按疏水性强弱排列如下:
( 1) 氟代烃基:
( 2) 硅氧烷基:
( 3) 脂肪烃基:
( 4) 带有脂肪烃基的芳香烃基:
( 5) 芳香烃基
( 6) 含有弱亲水基的烃基
例:在选乳化剂时, 首先考虑 HLB值, 还应考虑被乳
化物与表面活性剂之间的亲和性与相容性 。 若亲和力
差, 不相容, 则表面活性剂分子易脱离油相 ( 不易吸
附于界面 ), 起不到表面活性剂的作用 。
一般:乳化剂的亲油基与油分子结构越相近, 亲和性
和相容性越好 。
第五节 表面活性剂分子大小对性质的影响
复习:表面活性剂亲水基和疏水基对其性质的影响
一, 表面活性剂的分子大小对其性质的影响 ( 比较显
著 )
一般经验:
1,相对分子质量小的, 其润湿性, 渗透性较好 。
2,相对分子质量大的, 其洗涤作用, 乳化, 分散性
好 。
例:烷基硫酸钠类表面活性剂:
润湿渗透性,C12H25SO4Na>C14H29SO4Na> C16H33SO4Na
洗涤作用,C12H25SO4Na<C14H29SO4Na< C16H33SO4Na
二, 改变分子大小对其性质的影响
1,离子型表面活性剂
对一定的 HLB值的表面活性剂, 阴, 阳离子表面
活性剂的分子大小不易改变 。 因为固定了分子的亲油
基和亲水基后, 其 HLB值就基本固定了, 改变亲油基
链长或亲水基种类会导致 HLB值的变化 。
2,非离子型表面活性剂
通过增加亲水基 ( ) 和亲油基链长, 可
以很容易地变更其相对分子质量, 而保持 HLB值相对
稳定 。
若只改变亲水基链长, 能很容易地调整其亲水性
大小 。
( C H 2 C H 2 O ) n
① 图 4-3及表 4-1是各种不同相对分子质量的表面活性
剂的去污力和 HLB值及 cmc。 表明分子大小对表面活性剂
性质的影响, 因而选择时, 我们可根据需要选用不同的相
对分子质量 。
相对分子质量大的, 润湿性好 。
相对分子质量小的, 洗涤能力好 。
② 图 4-4为 Pluronics
聚醚网络图与各种性质
HO(C2H4O)a(C3H6O)b(C2H4O)cH
以其亲水性 ( 聚乙烯部分的质量
分数 ) 为横坐标, 以相对分子质
量 ( 聚氧丙稀部分的平均相对分
子质量为代表 ) 为纵坐标 。
L为液体, P为糊状物, F为片状物 。 字母 +数
字 ——商品牌号同一纵行的化合物, 相对分子质量不同,
但亲水基聚氧乙烯链的质量分数相同, 故亲水性相近 。
还可看出相对分子质量不同, 即使亲水性相近, 性
质也有很大差异 。
沿着同时增加相对分子质量和聚氧乙烯质量分数的
方向 ( 斜线 ) 性质也有差异, 如表面活性由润湿性 →洗
涤性 →分散性 。
3,高分子表面活性剂
相对分子质量的影响, 其表现更为突出 。
由于高分子相对分子质量大, 本身已达胶束大小,
无需单分子缔合, 因而本身就有增溶作用, 但不易
在界面定向排列, 难以降低表面张力, 表面活性差,
所以不宜作润湿, 渗透剂 。
高分子化合物对表面活性剂性质的影响, 甚至
表现在表面活性剂与水溶性高分子物质的混合溶液
中 。 若在某些本身不具备显著表面活性剂的水溶性
高分子物质中, 加入一般的高分子表面活性剂, 则
混合物将具有高分子表面活性剂的性质 。
复习:表面活性剂亲水基, 疏水, 相对分子质量对其
性质的影响 。
一, 浊点及其测定
1,浊点:
非离子型表面活性剂 ( 尤其是聚氧乙烯醚型 ) 温
度升至一定程度后, 溶液刚呈现浑浊时的温度, 称之
为, 浊点, 。
溶解度与温度的关系中提及表面活性剂的, 浊点, 。
第六节 聚氧乙烯类非离子表面活性剂的浊点
非离子型表面活性剂浊点 ( 突变点 ) 附近, 其性能
有较大差异, 就如离子型表面活性剂 cmc类似, cmc是一
很窄的浓度范围, 其物化性质有很大差异 。
2,原因
聚乙二醇 表面活性剂的分子
链为线型, 空气中呈锯齿形;水中呈曲折形 。
—CH2—位于里侧, —O—位于外侧, 在水中与大量水分
子形成氢键, 使作用力增强, 亲水性和水溶性提高, 显
然, 随着 n的增加, 水溶性提高 。
H O ( C H 2 C H 2 O ) n H
但这种氢键很弱, 与水分子的结合不牢固 ( 氢键
29.2612J·mol-1), 所以非离子型表面活性剂低温时
易溶, 加热时, 分子运动加剧, 动能升高, 氢键很
易被破坏, 导致大部分表面活性剂聚集, 与水分子
脱离, 亲水性下降, 最后转为不溶性物质 。 即无色
透明溶液 ——乳白色浑浊液 。 再降低温度, 又重新
形成氢键, 又转变为透明溶液 。
3,浊点的测定方法
称取 1g非离子型表面活性剂, 配成 1%溶液, 倒入大试
管中, 使管内液面高度为 50mm,放入甘油浴中升温, 观
察透明度变化, 边加热边搅动, 当呈浑浊时, 管内显示温
度即为浊点 。 再降温, 记下溶液恢复透明时的温度, 并比
较 。 若浊点高于 100℃ 时, 试管应封闭 。
二, 影响非离子表面活性剂的浊点的因素
1,亲水性的影响
聚氧乙烯醚非离子表面活性剂的疏水基相同时, 随环
氧乙烷数的 ( EO数 ) 增加, 亲水性提高, 水分子与其形
成氢键增强, 要破坏氢键的能量提高, 浊点上升 。
当 EO数高至一定值后, 在增加 EO数, 对浊点影响缓
慢 。
2,疏水基的影响
亲水基相同:疏水基含量增加, 疏水性提高, 相对亲
水性下降, 表面活性剂与水结合下降, 浊点降低 。
3,电解质的影响
无机电解质与水结合能力很强, 加入电解质后, 使得
表面活性剂与水结合的能力下降, 使得氢键被破坏, 从而
脱离水分子, 浊点下降 。
随电解质浓度上升, 浊点下降的程度提高 。
不同电解质的加入, 使浊点下降的程度也不同 。
P94表 4-17:纯水是指没加电解质时的浊点, 加入电解
质 Nacl,Na2PO4,NaOH后, NaOH对浊点的影响大于中
性电解质 。
例:非离子型表面活性剂在碱作用下浊点下降很多,
即在温度降低时就浑浊, 失去表面活性, 所以要提高
浊点, 才能在加工中有优良作用 。
4,其他表面活性剂对非离子表面活性剂浊点的影响
( 1) 同系非离子表面活性剂混合浊点的变化
( 2) 阴离子表面活性剂对浊点的影响 。
① 非离子表面活性剂中加入少量阴离子表面活性剂后, 其浊点
提高 。
② 原因:阴离子表面活性剂的疏水基与非离子表面活性剂疏水
基之间存在着相互引力, 促使阴离子表面活性剂分子在胶束或
界面吸附层上插入到非离子表面活性剂的胶束或分子中, 使非
离子表面活性剂的胶束表面引入电荷从而产生经典作用, 使得
胶束间的相互斥力, 阻碍聚集相形成, 使非离子表面活性剂
与水结合力上升, 浊点提高 。
( a) 不同阴离子表面活性剂的加入, 使浊点提高的程度不同
( b) 但即使是同种阴离子表面活性剂, 其浊点提高程度也不
同 。
原因:合成阴离子的加工条件, 生产厂家不同, 产品不
同, 使用中肯定会有差异 。 磺化度提高, 浊点增加程度上升 。
所以:实际使用中如果要浊点, 至一定温度, 对于不同
磺化度可以用不同的加入量 。
相同浓度的不同阴离子表面活性剂加入, 不含聚氧乙烯
结构的十二烷基硫酸钠对浊点的提高 >含聚氧乙烯结构的十
二烷基硫酸钠 。
原因:亲水基不同, 多了, 而其在水中以
锯齿形式存在, 使占有更大空间, 阴离子表面活性剂分子插
入到非离子表面活性剂中变难, 使插入后的非离子表面活性
剂胶束静电效应减弱, ( 胶束间相互斥力下降 ) 更易聚集,
使其与水结合力下降, 浊点提高程度下降 。 所以表面活性剂
复配混合技术在实际中应用作用较大 。
( C H 2 C H 2 O ) n
第五章 添加剂对表面活性剂溶液性质的影响
在实践中发现, 一种表面活性剂中, 加入另一种表
面活性剂或其他添加剂后, 其溶液的物理化学性能会发
生显著变化, 而这些变化又正是原表面活性剂所不具有
的 。 ( 协同效应 )
因为往往合成表面活性剂的原料不可能很纯, 有时
是同系物有时是混合物, 而且合成反应中会有副反应引
入杂质;目前人们经常使用添加有各种物质的表面活性
剂的复配技术 。
P99如:上海美加净低泡洗衣粉, 其配方 ( 份 ),
10份 LAS; 4份聚醚; 3份皂片; 6份水玻璃; 20份基
硝; 38份三聚磷酸钠; 1.4份 CMC( 羧甲基纤维纳 ) ;
0.1份增白剂; 3份对甲苯磺酸钠;一定量的水 。
因此, 添加剂对表面活性剂溶液性质的影响及表
面活性剂混合对溶液性质的影响有着理论和实践的意
义 。 本章将重点讨论添加剂对表面活性剂溶液性质的
影响 。
一, 同系物碳链长度对其性质的影响
一般表面活性剂商品都是同系物的混合物 。
同系物分子结构相近, 只是碳原子数差异, 使得表面活
性剂等各种物化性质介于各纯化合物之间 。
疏水基碳原子数增加, 疏水性增强, 亲水性减弱,
表面活性剂在界面上排列容易, 使表面张力下降, 表面
活性提高, cmc下降 。
二, 图例分析
1,离子型表面活性剂同系物的混合 。
第一节 同系物对表面活性剂溶液性质的影响
以两组分为例,混合物的表面张力,cmc皆位于单组分
之间。如图 5-1
图 5-1,混合液的 cmc实验值和理论计算值一致 。
结论,混合物中较高活性的表面活性剂在混合胶束中
比例较大 。
X小时, cmc较小, 表面吸附容易, 表面活性高的在
混合胶束比例大 。
X大时, cmc较大, 表面吸附困难, 表面活性低的在
混合胶束比例小 。
2,非离子型表面活性剂同系物的混合
类似于离子型表面活性剂 。
三, cmc的表面张力与浓度的关系
1,cmc以下时
通过实验数据从纯组分求得混合液的表面张力曲线 。
2,cmc以上时
最终求得表面张力曲线其计算与实验值一致, 但仍有偏
差 。
从理论和实验结果分析, 表面活性剂混合液的表面张
力均介于各单体表面活性剂表面张力之间 。 同系物混合可
近似为理想溶液, 其他方式的混合物有偏差 。
复习:同系物对表面活性剂溶液性质的影响
导入:无机物的影响
一, 无机盐对表面活性剂溶液性质的影响
表面活性剂配方中加入大量的无机盐 。 如在织物印
染加工中, 溶液内常含大量的无机盐 。
原因:加入无机盐后, 其溶解性较大, 使表面活性
剂与水的作用下降, 在界面上吸附提高,表面张力降低,
表面活性上升 。
二, 无机盐对不同类型表面活性剂的性质影响
第二节 无机物对表面活性剂溶液性质的影响
1,离子型表面活性剂
由经验式:
A,B—常数
Ci—与表面活性剂反离子浓度性能相同的无
机盐电解质浓度 。
Ci上升, cmc下降 。
原因:在离子型表面活性剂中加入无机盐, 与
反离子具有相同性能的无机盐离子促使表面活性剂
离子端间电性相互作用, 又由于双电层的影响, 离
子间同电荷斥力下降, 容易形成胶束, 促使表面活
性剂缔合为胶束, 胶束聚集数增加, cmc下降 。
l g l g ic m c A B C??
图 5-2是电解质对表面活性剂张力的影响 。 浓度 ↑,表面张
力 ↓。
原因,cmc↓,容易在界面形成吸附, 表面张力 ↓,表面活
性 ↑。
图 5-3是表面活性剂在棉布上吸附量的变化 。 无机盐浓度
↑,吸附量 ↑。
原因,cmc↓,吸附容易,吸附量 ↑。
但如果无机盐浓度过量,使得胶束间斥力更小,从而不利于
乳液的稳定性 。
注意,对同一种表面活性剂,不同反离子会有不同的 cmc,由于
离子型表面活性剂的电荷性起主导作用,所以无机盐的影响显
著 。
2,非离子型表面活性剂
由于非离子型表面活性剂无电荷起作用,所以无机盐影响
较小 。 当无机盐浓度低时,几乎显著变化 。
当浓度大时,表面活性的改变<离子型表面活性剂的表面
活性 。 但表面张力明显变化 。
P107表 5-2
<提问 >回忆电解质对非离子表面活性剂浊点的影响 。
因无机盐的加入,使其与水强作用,表面活性剂与水脱离,氢
键作用下降, 浊点 ↓。 随着无机盐浓度 ↑,浊点 ↓的更多 。
结论,无机盐对非离子表面活性剂的影响与离子型不同,非
离子型表面活性剂蔬水基团的“盐析”或“盐溶”受其作
用,“盐析”更易形成胶束,cmc↓“盐溶”不易形成胶
束,cmc↑。
第三节 极性有机物对表面活性剂性质的影响
复习:同系物, 无机物对表面活性剂溶液性质的影响 。
导入:极性有机物对其性质的影响 。
一, 表面张力最低值现象
表面张力低于表面活性剂水溶液所能达到的表面张
力的情况 。
表面张力最低值现象出现与否, 往往被看成是表面
活性剂纯度的一种量度 。
所以少量有机物质的存在, 能提高表面活性剂的表
面活性, 常出现溶液表面张力最低值现象, ( 使表面活
性剂在溶液中更易形成胶束, 使 cmc下降 )
原因:在合成表面活性剂时, 未反应的原料或副反应
产物, 使表面活性剂商品中含有少量有机物, 产生表面张
力最低值现象, 使溶液性质产生显著变化 。
例:洗涤剂中添加 CMC,短链的烷基芳基磺酸盐, 尿素,
低级醇类等 。
二, 极性有机物的影响
( 一 ) 醇对表面活性剂的 cmc的影响 。
1,脂肪醇
其影响的一般规律是:随脂肪醇碳链的增长, 影响提高,
但碳链长度受其溶解度的影响 。
① 浓度较低时:
随 C链的增长, 当同浓度时, cmc下降的多
对离子型表面活性剂的影响:
若碳链继续增长时, 脂肪醇碳链与表面活性剂相接近时,
这时两者作用类似表面活性剂的混合 ( 协同效应 ), 使
表面活性剂具有更好的性能, 在表面定向排列更容易 。
② 当低级醇浓度较大时, cmc随浓度而上升 。
原因:低级醇浓度增加时, 溶剂性质发生变化,
使未缔合的表面活性剂溶解度上升, cmc提高 。
③ cmc随醇浓度增加, 先下降后升高 。
原因:低浓度时, 醇参与了胶束的形成, cmc下降,
而高浓度时, 水与醇形成氢键, 破坏了水与表面活性
剂的作用, 使胶束形成困难, cmc上升 。
2,强极性或水溶性的有机物
( 1) 尿素, 乙二醇等 。
cmc随有机物浓度上升, 而增大;在溶剂 Na2S2O3中
加入尿素:
( 2) 糖类, 环己六醇, cmc随其浓度上升, 而减小 。
得出:凡增加表面活性剂 cmc的这类极性有机物, 也
能使得表面活性剂的溶解度提高 。
在实际生产中, 常用这类物质作助溶剂 。
( 二 ) 醇对表面活性剂表面张力的影响
醇与表面活性剂疏水基有类似结构时,当表面活
性剂浓度较高时, 随其浓度上升, 表面张力提高 。
原因:醇参与了胶束形成, 不易产生表面吸附 。
三, 水溶性高分子化合物
实际应用中, 表面活性剂往往和某些水溶性高分子
化合物复配使用 。 如:洗涤剂配方中, 常加 1%-2%的羧
甲基纤维素, 作为洗涤过程的污垢分散剂 。
1,其与表面活性剂结合方式
中性水溶性高分子化合物施肥电解质, 与表面活性
剂分子的相互作用主要是碳氢链间的疏水结合, 高分子
化合物的疏水性, 越易与表面活性剂发生相互作用,
从而影响其性质 。
原因:两者相互作用形成, 复合物, 或发生了大分
子
,吸附, 表面活性剂分子, 溶液表面性质随浓度的变化
曲
线出现两转折点 。
2,其与表面活性剂的加溶性
加溶性:溶解表面活性剂的能力 。
目前许多表面活性剂均含有水溶性高分子化合物,
尤其棉布精练剂 。
3,其影响表面活性剂的规律
总结:高分子疏水性较强, 相互作用越大;表面活
性剂与高分子电性差异较大, 相互作用较强;表面活性
剂的碳链增长, 相互作用增加 。
一, 非离子与阴离子表面活性剂的相互作用和协同作用,
复配技术被广泛应用 。
1,定义:
复配技术指在一种表面活性剂中, 加入另一种表面活
性剂, 其溶液的物理化学性能发生显著变化, 而这正是
原表面活性剂所不具有的技术 。
第四节 不同类表面活性剂对溶液性质的影响
2,在两元混合体系中存在协同效应的条件:
( 1) 表面张力降低效率 。
( 2) 形成胶束浓度 。
( 3) 表面张力降低效能 。
M,J,Rosen用表面活性剂的摩尔分数和溶液相浓
度 ( 获得给定表面张力降低所需的溶液相中混合表面活
性剂的极小浓度 ) 提出了判断条件和计算式 。
3,影响协同效应的因素 。
( 1) 阳离子 —聚氧乙烯体系中, EO增加, 协同作用更
强烈 。
( 2) 随电解质增加, 协同效应可能下降 。
( 3) 疏水基相同的各表面活性剂中, 协同作用大小:
聚氧乙烯类非 —非 <聚氧乙烯 —阳 <聚氧乙烯 —阴 <<
阳 —
阴 。
4,非离子型和离子型表面活性剂混合后, 溶液性能
的变化 。
( 1) 浊点 。
离子型的引入, 使非离子型引入电荷而产生静电作用,
斥力增加, 阻碍胶束形成, 促使与水结合形成氢键, 浊点
上升 。
( 2) 表面活性变化
在离子型中加入非离子型时, 混合液的 cmc和表面张力下
降, 表面活性提高 。
( 3) 阴离子型 -非离子型二元混合物的去污性比相应单一
的表面活性剂明显增加 。
图例:
( 1) 图 5-7是离子型中加入非离子型
图 5-8是非离子型中加入离子型
在加入量不大时, 两者相似, 但最低表面张力却不同 。
( 2) 图 5-9
a,不同碳链的醇醚对阴离子表面活性剂润湿性的影响
疏水基碳原子数增加,润湿性下降 。
b,同一碳原子数, 不同 EO数的醇醚, 酚醚对其润湿性的
影响 。
醇醚 EO数同, 疏水基碳原子数增加,润湿性下降 。 EO数
相近:酚醚 >醇醚 。 ( 对阴离子表面活性剂的影响 )
疏水基碳原子数增加,影响作用下降 。
c,若加入的非离子表面活性剂本身润湿性高, 对阴离
子表面活性剂的润湿性提高的大 。
总结:表面活性剂复配技术对表面活性剂提高应用
性能的重要性 。
二, 阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂的混合
实践证明, 在一定条件下, 阴 —阳离子表面活性剂
强烈的相互作用, 组成一种复合物或称为分子间化合物,
它具有更高的表面活性, 使溶液的表面张力大为降低 。
但两者混合, 要避免沉淀析出 。
注意:阴, 阳离子表面活性剂混合, 增加了静电引
力, 大大增加了表面活性剂离子间的缔合, 易形成胶束,
表面也易于吸附, 表面活性得于提高 。
例外:阴, 阳离子表面活性剂两者碳原子数接近时,
表面活性才很高 。
总结:用适当方法, 在合适条件下, 阴, 阳离子表
面活性剂混合时, 不仅不会产生沉淀, 失去表面活性,
而且能使表面活性, 大幅度提高 。 但方法不当, 则会析
出沉淀 。 使阳离子表面活性剂失去了对纺织品的
柔软和抗静电作用, 又使阴离子表面活性剂失去了净洗
作用 。
因此实际中, 用阴离子表面活性剂清洗的织物, 若
末经彻底清洗, 不能放于阳离子表面活性剂的整理浴中
处理 。
三, 离子型与两性型表面活性剂的混合
两性表面活性剂分子结构的特殊性能使离子型表
面活性剂与两性表面活性剂混合具有特别的现象, 两
者同样发生强烈的相互作用, 改变溶液的表面性能 。
离子型与两性表面活性剂相互作用, 也形成一种
复合物或称分子间化合物 。
实验证明这种分子间化合物的形成, 改变了许多
与表面活性剂有关的性质及其他物理性质, 在实用上
往往有良好的效果 。 但这种混合好受外部条件影响:
PH值 。
阴 —阳混合, 非离子型 —两性混合所产生的优异
性能, 正逐步深入研究 。
第六章 润湿和渗透作用
第一节润湿渗透理论
一, 润湿
1,广义
固体表面上一种流体被另一种流体所取代的过程 。
例如:水润湿玻璃:就是玻璃 ( 固体 ) 表面上的空
气 ( 一种流体 ) 被水 ( 另一种流体 ) 所取代的过程 。
三相:固体, 两相流体 流体:液体, 气体
2,狭义
固体表面上的气体被液体取代的过程 。
有时:一种液体被另一种液体所取代 。
水或水溶液是特别常见的取代气体的液体 。
3,确切定义
固体和液体接触, 液体取代固体表面的气体而与固体
接触产生液 —固界面的过程 。
液 —固界面取代气 —固界面 。
4,实例
( 1) 水对土壤的润湿, 水对动植物机体的润湿 。
( 2) 机械润湿:焊接 。
( 3) 纺织品:纤维是一种多孔性物质, 具有巨大的
表面积, 使溶液较容易沿着纤维迅速展开, 渗入纤维
的空隙, 把空气取代出去, 使液体 —纤维接触取代了
空气 —纤维接触 。
润湿剂:用来增进润湿现象 。
( 4) 纯纺织纤维:经煮练和漂白过的脱去油脂蜡质
的棉纤维, 是很容易被水润湿的 。
原因:煮练, 漂白主要去除一些杂质,油脂蜡是
一层保护膜,有了蜡,不易润湿,而油脂是疏水的 。
纺织纤维与水的界面状态主要取决于界面张力的
大小 。 润湿是液体沿着固体接触面展开, 把空气和固
体的接触界面代入以液体和固体接触界面的过程 。
( 5) 印染生产过程要求溶液对纤维中包藏的空气全
部驱走, 最终达到完全的润滑 。
毛细现象:织物由无数纤维组成, 可以想象纤维
之间构成了无数毛细管, 如果液体润湿了毛细管壁,
则液体能够在毛细管内上升到一定高度, 从而使高出
的液柱产生静压强, 促使溶液渗透到纤维内部 。
织物在染整加工过程中不但要润湿的物质, 也就
能促使织物内部渗透 。 以这种意义上来说, 润湿剂也
就是渗透剂 。
再比如:在一干净的玻璃板上滴一小滴水, 可发
现水会在玻璃表面铺展开;而将水滴在石蜡板上, 水
滴在石蜡板上, 水滴则呈小球状, 人们通常把前一种
叫, 湿,, 后一种叫, 不湿, 。
二, 再润湿
再润湿剂是吸附杂织物上的某些物质, 经过干燥
后, 能使干织物在水中很快被润湿 。
如:新毛巾在水中很快被润湿 。
在润湿剂实际上是一般润湿剂的一种, 但优
良的再润湿剂并不一定是优良的润湿剂 。
三, 不润湿
一切事物都具有两面性, 并不是所有都要润
湿, 印染行业有时也要求不润湿 。
例如:防水, 防油等, 就需要形成不润湿的表面 。
再如:易去污又要防污等也与润湿有关 。
在染整加工过程中, 织物一般是在溶液中处理,
这就涉及溶液对织物的润湿和渗透 。 润湿渗透的好坏
直接影响到染整产品的质量, 所以有必要对润湿, 渗
透的有关理论, 测试等问题作较为全面的讨论 。
四, 接触角和润湿方程
1,液体与固体的界面接触有四种情况
其中 θ, 在固, 液, 气三相交界处, 自固一液
界面经过液体内部到气一液界面的夹角, 称接触
角 。
2,润湿方程
以部分润湿为例如图 6-2:
rlg,液 —气界面张力 。
rsg,固 —气界面张力 。
rsl,固一液界面张力 。
处于平衡时:三力的合力应为零 。
分析水平方向,( 杨氏方程 ) 。
式中,R- 毛细管半径;
-接触角 。
接触角越小, 润湿性越好 。
在水中加入表面活性剂, 不仅降低了水的表面
张力, 还能降低水和固体间的界面张力, 使水能
2 c o s / 2 ( ) /LA S A S Lp R R? ? ? ?? ? ?V
?
够在固体上自行润湿 。 与一般固体不同, 织物中存在
大量的毛细管, 液体进入毛细管, 产生附加压力 。
P>0,液体才能润湿织物, 进入毛细管 。
表面活性剂的润湿作用:在固体表面发生吸附, 改变
固体表面性质;提高液体润湿能力 。 由于水有相当高
的表面张力 ( 72.6 ), 不易润湿固体表面, 为了使
水能自动对固体进行润湿, 需要在水中加入表面活性
剂改变体系的界面张力 。
3,习惯上将 =90定为润湿与否的标准, 表示润湿性
能好坏 。
?
第二节影响润湿作用的因素
1,分子结构的影响 。
( 1) 疏水基 。
1 直链烷基表面活性剂:亲水基的末端, C8~12润湿
性最佳 。
2 相同的亲水基, 碳链 ↑, HLB↓, HLB∣ 7~ 15润湿
性最好 。
3 直链烷基苯磺酸钠, 纯品润湿性最佳, 实际上碳
原子数在 9~16时也是有效的润湿剂, 但浓度需在
0.001mol/L以上才为有效, 碳原子数低于 9时润湿性
能不佳 。
4支链烷基苯磺酸钠 >直链 。 2-丁基辛基最有效 。
润湿剂-拉开粉 。
( 2) 亲水基 。
1 亲水基在分子中间的润湿性 >处在分子末端的 。
2 引入第二个亲水基 。 不利于润湿作用 。
对于聚氧乙烯型非离子表面活性剂,C7~ 10时润湿性
最好, 但 EO数不同, 润湿性也不一样;若以 C8,C9
为例,EO为 10-12,润湿性最好, EO>12或 EO<10润
湿性 。
2,浓度:
( 1) 浓度小于临界浓度时, lgc与 lgt呈线性 。
Lgt= A+Blgc
[C<1,lgc<0,当 c↑,lgc ↓,t↓,润湿性 ↑ ]
原因:浓度 <cmc时,表面活性剂单分子定向吸附于界
面,c升至 cmc时, 达饱和吸附, γ降至最低值, 增进润
湿性能,
(2) 浓度大于临界浓度时, 呈非线性 。
原因,单分子在溶液中形成胶束,作为润湿剂,表面活性
剂浓度不宜过高,在 cmc以下或略高于 cmc即可 。
3,温度 。
一般,T↑, 润湿性 ↑, 但随具体润湿剂而定 。
聚氧乙烯型非离子表面活性剂, T接近浊点时, 润湿性
最佳 。
3,添加剂 ( 无机电解质 )
对离子型表面活性剂的润湿性有影响 。
添加可以降低表面活性剂溶液表面张力的电解质:
Na2SO4,NaCl,KCl,等 。 可以提高表面活性剂的润湿力 。
六, 润湿剂, 渗透剂 。
能促使最快吸附到界面而润湿的表面活性剂才是
最好的润湿剂 。
使用渗透剂时必须考虑到溶液的 pH值以及无机盐
的含量, 否则会影响渗透剂的溶解度 。
七, 防水剂, 防油剂, 防污和易去污剂 。
织物要达到拒水的目的,, 至少应达到 90度, ↑,
拒水效果 ↑ 。
↓
防油:类似防水, 织物通过油类液体而不被润湿, 称
此植物具有防油性或拒油性 。
防污包括防油污, 易去污, 抗静电 。
090? ? ?
lg
c o s s g s l
??
?
?
?
? (cos )?
第七章 乳化和分散作用
复习:润湿, 渗透作用 。
导入:
1 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 。
2 分散作用:两种互不相溶的液体, 其中一相以微
粒状固体均匀分散于另一液相中, 这种作用称为分
散作用 。
3 起乳化, 分散作用的表面活性剂分别称乳化剂,
分散剂 。
4 乳化作用形成的溶液称乳状液, 而分散作用形成的溶
液称悬浮液 。
乳状液和悬浮体广泛应用于工业生产, 日常生活,
染整工业中, 如:棉布精练时, 皂化的脂肪蜡质, 均需
乳化去除;纺织品净洗时, 油污等不溶性污垢也需经乳
化去除;羊脂羊汗的去除, 也需要乳化作用, 涂料染色
和印花用粘合剂为高分子聚合物乳液 。
后整理中, 如亲水, 拒水防水, 防油, 易去污, 抗静电,
柔软等整理剂大都采用乳状液 。
分散燃料染色时,染液则是分散体系。
第一节 乳状液
一, 定义 。
1,举例:
牛奶是一种常见的乳状液;
高分子工业中的乳液聚合;油漆, 涂料工业的乳胶;
化妆品工业的膏, 霜 。
机械工业的高速切削 ( 产热 ) 冷却滑润液 。
油井喷出的原油 。
农业上杀虫用的喷洒药液:印染工业用的色浆等 。
2,乳状液的概念:
两种互不相溶的液体中, 一种液体以微滴状分散于另
一种液体中, 所形成的多相分散体系, 称为乳状液 。
3,组成:
乳状液中, 以微小液珠存在的一相称分散相 ( 内相,
不连续相 ), 把连成一片的另一相称为分散介质 。 ( 外
相, 连续相 ) 。
常见的乳状液一般一相是水或水溶液 (, 水, 相 ),
另
一相与水不相溶的有机相 (, 油, 相 ) 非极性的 。
4,分类:
( 1) 内相为水, 外相为油 —油包水型 ( W/O) 用油
稀释 。
( 2) 内相为油, 外相为水 —水包油型 ( O/W) 牛奶,
可用水稀释 。
( 3) 多重型 [O( W/O) /W]
二, 乳状液的性质 。
1,外观和液珠大小 。
一般乳状液外观常呈乳白色不透明液体;从乳状
液外观大体判断内相液珠的大小 。 P153表 7-1
2,光学性质 。
反射:内相液珠直径 >入射光波长 。
透射,……………… <……………,..。
散射,……………,.略 <……………… 。
折射:液球本身透明 。
彩色乳状液是由于分散相与分散介质色散率不同 。
3,粘度 。
阻止或妨碍物体分子流动的因素, 称为粘度,
粘度越大, 流体流动性越差 。
决定乳状粘度的因素为 外相粘度;内相粘度;
液膜及乳化剂;液珠大小及分布;电荷效应;双电
层 。
4,电性质 。
电导 ( 电导率已讲过 ), 主要取决于乳液的外相 。
O/W优于 W/O。
根据乳液的电导可研究乳状液破乳及转相变型 。
三, 乳状液的稳定性 。
两种纯的, 互不相溶的液体不能形成稳定的乳
状液, 即使分层也很难分清内相和外相, 若要得内
外相分明的稳定乳状液, 加入乳化剂 。
1,乳状液是热力学不稳定体系 。
若加入乳化剂后的稳定状态也是动态或相对稳
定, 暂时稳定 。
不稳定性包括:
( 1) 沉降或乳析:由于油和水的
密度不同, 在重力场下乳状液液珠将受到一个净力
的作用, 产生向上 ( O/W型 ) 或向下 ( W/O型 ) 的
运动, 称沉降或乳析 。
( 2) 絮凝:分散相质点相互靠近聚集成团, 成为
一个更大的独立立运动的, 质点,, 但小质点仍有
边
界 —聚结 。
( 3) 聚结:小质点边界消失 。
( 4) 转相:乳状液自 O/W型 —W/O型或相反的过
程 。
2,乳化剂的稳定作用 。
界面积影响大, 所以应从界面着手 。
( 1) 降低两相间的表面张力 。
选择友谊的表面活性剂作乳化剂是形成稳定
乳状液的首要条件 。
3,提高界面膜的物理性质 。
O/W中加入乳化剂 界面张力
在界面发生吸附 —界面膜 。
界面膜强度大, 乳液稳定性好, 所以要 界面膜强
度, 韧性 。
4,提高界面电荷 。
界面膜是乳液稳定性的最重要因素, 因此 界面膜
强度和韧性就好了 。
对离子型表面活性剂, 可增强电荷乳液稳定性 。
所以为获得稳定体系, 除选择乳化能力较强的乳
化剂及确定最佳配比外, 还应采取如下措施 。
四, 乳状液分层, 变型和破乳 。
乳状液的不稳定性有三种方式:分层, 变型,
破乳 。
1,分层:
未真正破坏乳液, 将原乳状液分为两个乳状液,
一层中分散相比原乳液多, 另一相则分散介质比原乳
液多, 若液珠变大 —破乳 。
如牛奶分层:上层为奶油, 分散相明显增加, 占 3.5%,
下层乳液分散相 8%。
2,变型 。 W/O型和 O/W型发生的相互转换 。 ( 即
分散相和分散介质的转化 ) 。
因素:
( 1) 乳化剂:若乳化剂亲水性大,
O/W型 。 疏水性大, W/O型 。
在一定温度下, 乳化剂在水和油相中的溶解
度之比称分配系数, 分配系数, O/W型 。
( 2) 相体积 。
理想化的, 分散相体积占 74.02%,若超过则
转型 。
( 3) 容器:
一般亲水性强的容器壁, O/W型 。 P167表 7-4。
( 4) 温度和电解质 。
变型温度:变型时的温度; O/W→ W/O。
3,破乳 <界面膜破坏 >
使乳状液两相完全分离, 两步,
( 1) 分散相液珠聚集成团,但液珠仍独立, 可以在分
散, 絮聚, 可逆 。
( 2) 聚集的液滴相互合并成大液珠,最后聚沉分离,聚
结, 不可逆 。
破乳的方法,(1) 加热, 加速絮聚和聚结 (T )
(2) 电沉降,W/O破乳
(3) 过滤:分离油和水
(4) 加入破乳剂,改变乳液的界面性质,_不稳定体系
而破乳 。
五, 微乳状液 。
1,概念:
分散相质点很小, 一般在 10~100nm之间的液 /液
分散体系, 其外观是透明的, 制备微乳状液除加乳
化剂外, 还加入助表面活性剂 。
2,与普通乳状液的区别 。
热力学稳定状态, 不易破乳 。 低粘度 。
3,类型 。
W/O型
O/W型
六, 乳状液的制备:
要制备乳状液, 除选好乳化剂外, 还要注意乳状
液的制备方式 。 一般工业上广泛采用的是分散法, 大
致分为转相乳化, 自然乳化和机械乳化法三种 。
七, 悬浮液 。
1,颜料在水中的分散 。
陶土在水中的分散 。
2,定义:
一相以微粒状固体均匀分布于另一相中, 所形成
的分散体系, 称悬浮液 。
3,组成:
微粒状固体:分散相, 不连续相 。
另一相:分散介质, 连续相 。
4,分散体系 ( 悬浮液 ) 是热力学不稳定的:凝聚,
( 体系能量 )
5,表面活性剂的分散作用:
( 1) 固体粒子的润湿 。
( 2) 粒子的分散或破裂 。
( 3) 组织粒子的重新凝聚 。
6,分散剂,P189
作业:
1,什么是润湿作用?
2,杨氏方程的表示式, 并写出接触角与润饰性能的关
系?
3,什么是乳状液, 举两例? 什么是悬浮液?
选择乳化剂考虑的因素?
乳化剂的稳定作用是什么?
泡沫是日常生活中常见的, 肥皂泡, 倒啤酒时, 上
层的泡沫;纺织染整加工用水量很大, 在湿加工中要
加热和蒸发大量水, 所以加工过程中降低织物的带液
率是印染工业中一项有晓的节能措施, 织物需脱去过
多液体 ( 浸渍, 加压 ), 但毛细管内液体难以脱除,
即使该用特殊装置也不能使带液率 <30%。 势必要出现
一些改革, 则有了低给液工艺, 其中又以跑摸法最
具潜力 。
第八章 泡沫与增溶
优点:配制染料, 化学药品和助剂溶液的部分水被
空气所替代, 水的替代程度越高, 水的消耗越少, 越
节能;提高生产效率, ……
缺点:操作不便;质量问题 ( 若在印花色浆中有
泡沫会产生印花瑕疵 ), 消泡 。 纸上沾涂蓝墨水 。
用途:整理, 印花及地毯染色 。
增溶作用在印染工业中的作用 。
一, 泡沫的形成 。
1,气泡与泡沫的区别:形态上 。
气泡:气体分分散于液体中的状态, 一个界面 。 排开
水的体积 。
泡沫:在液体中的小气泡上浮合并, 彼此之问以很薄
的液膜隔开, 这种状态称泡沫, 有两个界面 。
广义上讲:由液体薄膜或固体薄膜隔离开的气
泡聚集称为泡沫 。
第一节 泡沫的形成及其稳定性
2,组成 。
类似悬浮液, 乳状液, 分散相为气体, 分散介质为
液体 。
3,分类:
液体泡沫:啤酒, 香槟, 肥皂水形成的泡沫 。
固体泡沫:面包, 蛋糕等弹性大的物质以及泡
沫塑料, 饼干 。
4,泡沫形成的过程 。
一般:纯液体不会产生泡沫 。 在纯液体中形成的
气泡, 当它们相互接触或从液体中逸出时, 就立即破
裂 。 如果液体中存在表面活性剂, 情况就不是如此了,
由于它们被吸附在气 —液界面上, 在气泡之间形成稳
定的薄膜而产生泡沫 。
a,气泡表面能吸附表面活性剂分子, 当定向排列至一
定浓度时, 气泡壁就形成一层坚固的薄膜 。
表面活性剂分子吸附在气 —液界面上形成液膜, 使 r,
增大气 —液接触面, 使气泡不易并合 。
b,气泡受浮力要上升, 当透过液面时, 又把液面上层
的表面活性剂分子吸附上去 。
所以暴露在空气中的吸附表面剂的气泡膜同溶液中
的不一样, 它包有两层表面活性剂分子, 对液膜具有保
护作用 。
真正的泡沫是密集存在的, 形状呈多面体
二, 泡沫的破裂与稳定性 。
泡沫是热力学的不稳定体系, 但能保持一段时间
暂时性泡沫:几秒至几十秒
持久性泡沫:几小时至几天
总自由能 ——导致破裂
泡沫的稳定性指泡沫保持其中所含液体及维持其
自身存在的能力, 即指影响泡沫稳定性因素 。
泡沫破裂
1,排液:
三个气泡的相交形成所谓 Plateall交界 P点, 如图 8-1。
当气泡呈球形时:
液体由 A——P处称为液膜排水, 使液膜变薄,
当临界厚度为 ( 5—10mm) 时, 气泡破裂 。
? ? 2/iep p p R?? ? ?V
2,气泡合并 。
气泡有大有小, p小 >p大, 使小气泡内气体透过液
膜 —
→ 大气泡中气, 大气泡更大, 小气泡小时, → 合并为
大气泡, 个数减少, 尺寸增大, 导致泡沫破裂 。
3,破裂 。
排液, 气泡合并 → 气泡破裂, 泡沫消失 。
泡沫破坏过程主要是各开的液膜由厚变薄, 泡沫稳
定性取决于排液的快慢和液膜强度, 其实影响液膜保持
厚度和表面膜强度的因素, 也即影响泡沫稳定性的因素 。
( 1) 表面张力:
使体系能量 ——泡沫稳定, 但还必须表面膜有一定
强度, 能形成多面体的泡沫 。
( 2) 表面黏度 。
液膜强度取决于表面吸附膜的坚固性 ( 以表面黏
度衡量 ) 。
表面黏度, 泡沫寿命, 稳定性 。 P202 表 8-1 表 8-2
( 3) 溶液黏度 。
即 ( 1) 是 液膜表面强度; ( 2) 液膜两表面膜临近液
体不易排出 。
( 4) 表面张力的, 修复, 作用:
当泡沫的液膜受到冲击时, 会发生局部变薄的现
象, 液膜表面积增大, 引起局部表面张力 。 所以表
面张力的, 修复, 作用是指表面张力复原, 液膜厚度
复
原 ——液膜强度复原, 使泡沫具有良好的稳定性, 不
易破坏 。
( 5) 气体透过性 ( 气体透过液膜 ) 与表面吸附膜紧
密程度 。 气透性低 ( 表面黏度大 ), 稳定性好 。 不易
气泡合并 。
( 6) 表面电荷 。
( 7) 温度 T升高, 粘度下降, ( 疏动性好 ) 排液,
稳定性下降 。
三, 提高泡沫的稳定性 。
1稳泡剂
2增稠剂 >延长泡沫破灭的半衰期 。
四, 泡沫的质量 。
泡沫破灭半衰期是泡沫稳定性的重要量度 。
五, 消泡机理及常见的消泡剂 。
消泡就是泡沫稳定化的反过程 抑泡破泡
六, 增溶作用 ( 加溶作用 )
1,定义:在溶剂中完全不溶或者微溶的物质, 借助
于添加表面活性剂而得到溶解, ( 成为热力学上稳定
的溶液 ), 这种现象称为增溶作用 。 被增溶的物质称
为增溶溶解度 。 表面活性剂, 溶液, 称为增溶剂 。
2,增溶作用的特点:
( 1) 热力学稳定体系 。 ( 均相体系 ) 区别于乳化,
分散体系 ( 热力学不稳定的多相分散体系 )
( 2) 表面活性剂浓度 <cmc,不溶物的溶解度不变;浓
度达到 cmc以上, 则溶解度 。 不溶物增溶量:表面活性
剂的浓度在 cmc以上时, 增溶溶解度在溶剂中所增加溶
解的部分 。
( 3) 增溶的, 溶解, 不同于一般的溶解 。
四种方式:
a 饱和脂肪烃, 环烷烃及其他不易极化的化合物等增溶
溶解质进入胶束中心部分的增溶模型 。
b 较长碳链的极性分子, 如长碳链醇, 胺等, 增溶于胶
束, 栅栏, 之中 。
c某些小的极性分子, 不容于水, 也不溶于非极性碳氢
化合物, 增溶时吸附于胶束表面 。
d在聚氧乙烯类非离子型表面活性剂中, 芳香烃类非离
子染料和极性小的分子增溶于聚氧乙烯胶束的外壳中 。
某些增溶溶解质溶解于聚氧乙烯链层之间 。
3,应用 。
如日化工业, 利用增溶作用生产化妆水和水溶性润
发膏 。 洗涤作用中, 利用增溶作用去除油污 。
4,影响增溶作用的因素 。
( 1) 增溶剂:表面活性剂 。
( 2) 增溶溶解度 。
( 3) 温度 。
( 4) 无机盐添加剂 。
第九章 洗涤作用
复习:乳化, 分散体系的区别及特点
泡沫形成的过程 ( 提问 )
导入:日常生活中;洗衣服, 家具洗刷, 洗餐具, 洗
车 。
洗涤就是从浸在某种介质 ( 一般为水 ) 中的固体
表面除去异物或污垢的过程 。
一 洗涤作用的基本过程
(一 ) 污垢
1,概念:吸附于基质 ( 织物 ) 表面, 内部, 可改
变清洁表面外观及质感特性的, 不受人们欢迎的物质 。
2,分类:从污垢性质, 状态分:
① 油性污垢:动植物油, 矿物油等油物
② 固体污垢:尘埃, 铁锈, 烟尘
③ 特殊污垢:从人体分泌物, 皮屑, 汗, 血迹 ……
( 二 ) 洗涤的基本过程
1,污垢与纤维的结合力:
① 化学结合:氢键, 离子键, 范德华力
② 静点力结合:相反电荷吸引, 纤维吸引 Fe3+,Mg2+
③ 机械结合:尘土在纤维上, 由于尘土尺寸小, 难去
除
④ 油性结合:油污滴到衣服上, 纤维的疏水链中
2,纤维织物去污的大致过程
① 吸附:洗涤剂在界面的吸
② 润湿与渗透:使洗涤剂渗透入污垢与纤维之间, 降
低两者结合力
③ 污垢的脱落:由于和污垢与纤维结合力
④ 污垢的乳化分散与稳定:脱落的污垢在洗涤液中乳
化, 分散或在胶团红增溶, 形成稳定体系, 不再吸
附于纤维上 。
⑤ 通过漂洗将污垢从洗涤系统中排出
整个过程的示意图
物体,污垢+洗涤剂 物质,洗涤剂+污垢,洗涤剂
物体+洗涤剂
???? 介 质
???
? ?
2、举例
以亲水性纤维为例,则其去除污垢的过程大致可分为:
( 1)洗涤剂的界面吸附
( 2)污垢的润湿和渗透,使洗涤剂渗透至污垢与纤维
之间。
( 3)由于表面张力的降低及污垢与纤维结合力的减弱,
使污垢从纤维上脱落。
( 4)脱落的污垢在介质中乳化分散成稳定体系,并进
入洗涤剂的胶束中。
3,影响因素
( 1)基质,如织物或纤维本身,包括性质、表面形状、
结构等。如亲水性或疏水性纤维,纤维截面、纱支、捻
度、织物组织结构等。
( 2)污垢性能及污垢量。
( 3)洗涤方法,包括介质、洗涤剂种类和浓度,添加
剂种类和浓度,洗涤条件,外界作用力等。
二、洗涤作用原理
1,油性污垢
( 1)卷缩机理(重点)
液体油污原来以铺展的方式存在于物品表面 。 洗涤
剂润湿物品时, 油污开始卷与织物接触面变小, 最后变
成油污因机械作用或漂洗离开织物表面 。
如图 9-1和 9-2
( 2) 乳化机理
( 3)溶解机理
( 4)化学反应去污机理
( 5)液晶形成机理
2,固体污垢
不同于油污, 不能铺展, 通过范德华力以质点方式与
织物接触, 粘附, 润湿作用,
① 洗涤剂对污垢质点和织物表面的润湿
② 表面活性剂分子插入污垢与织物间, 使粘附力下降
③ 机械作用 ( 冲刷 ) 将污垢去除:污垢质点大, 易去除
原因:污垢质点大,与织物间空隙大,洗涤液易渗入
3、混合污垢
这类污垢的洗涤比单一污垢困难,其洗涤过程是将油
性的混合污垢“卷缩”,然后分离,固体污垢剥落、分散
在
洗液中。
1,表面活性剂的分子结构
2、表面张力
3、吸附作用
4、增溶作用
5、乳化作用
6、泡沫作用
7、表面活性剂浓度
8、温度
9,pH值
10、纺织品物理特性
11、机械作用
三、影响洗涤作用的因素
四, 洗涤剂
1,组成,① 主要成分 ------表面活性剂
② 辅助成分 ------助洗剂, 添加剂
2,分类
① 按去除污垢类型:
⑴ 重垢型洗涤剂:洗涤棉, 麻织物
⑵ 轻垢型洗涤剂,① 洗涤丝, 毛等精细织物
② 洗涤蔬菜, 水果
② 按产品外形:粉状, 块状, 液体, 浆状, 膏状等
③ 按产品用途:工业用,
家用:衣用, 厨房用, 餐具用 ……
④ 按主要成分:离子型, 非离子型 ……
3,具体选用 P243
五, 干洗
1,定义:在有机溶剂中洗涤
2,作用:对于某些纺织品如纯毛, 丝的高档织物,
用水洗易变形, 洗不干净 。
3,组成:有机溶剂, 表面活性剂, 水量水或不加水,
乳化剂
第十章 柔软作用
由于纺织品加工过程中, 各种助剂, 加工条件使
织物结构和纤维形态发生变化 。 导致手感粗糙, 僵硬 。
柔软作用主要降低纤维表面的摩擦系数, 使织物具有
持久的滑爽, 柔软的感觉 。 随着科技进步, 人们生活
水平提高, 对服装的要求也越来越高, 飘逸舒适, 美
观, 对后整理工序的要求也越高, 其中柔软整理要求
织物既要耐洗涤又要有持久的柔软效果 。
一, 柔软作用机理
1,通过调节纤维与纤维之间或纤维与人体之间的摩
擦力 ( 粗糙 ) 获得柔软效果 。
2,摩擦力
涵义:反映纤维表面的润滑程度
f=uN----两纤维间的压力
⑴ 静摩擦系数:相对静止
⑵ 动摩擦系数:相对滑动
纤维与纤维间易相对滑动, 织物手感越柔软
3,平滑作用:主要指降低纤维与纤维之间的动摩擦系
数;
柔软作用:主要指降低纤维之间的动摩擦系数的同
时, 更多地降低静摩擦系数, 但也要注意到静动摩擦系
数之差值与柔软平滑性和发涩的关系 。
二, 影响柔软作用的因素
1,疏水基的影响
2,亲水基影响
3,柔软剂的用量影响等
三, 柔软剂选用:
大部分的柔软剂品种都属于表面活性剂 。 阴离子型
和非离子型柔软剂过去主要用于纤维素纤维, 现在用的
相对较少 。 阳离子型柔软剂既适用于天然纤维, 也适用
于合成纤维, 是应用较广泛的一类 。 两性型柔软剂品种
较少, 目前处于逐步发展阶段 。
作业,1,泡沫稳定性和发泡力的各自含义?
2,什么是增溶作用? 增溶溶解质? 增溶量?
3,织物去污的大致六个途径及其整个过程示意
图是什么?
4,洗涤剂的组成是什么?
5,柔软作用机理及摩擦力的涵义是什么?
第十一章 常用助剂及其性能
复习:泡沫及其形成过程, 洗涤作用, 柔软整理 。
第一节 无机和有机助剂
一, 无机和有机助剂
1,酸:
常用酸,H2SO4 HCl HAc
用途:酸洗 中和 调节 pH值
2,碱:
在棉, 麻等织物前处理加工中的主要用剂, 各种纤
维的洗涤
常用,NaOH,Na3PO4,NaHCO3等无机碱及一些有
机碱 。
3,盐:
在印染工业中的用途:缓染, 促染, 中和, 固
色 …
如:
① 食盐 ( NaCl), 固色剂
② Al2(SO4)3,净水剂,
主要 Al3+水解 -----Al( OH) 2与水中细菌, 杂质及
悬浮物等洁块沉淀 。
③ 保险粉 ( Na2S2O4),
低亚硫酸钠或连二亚硫酸钠 在染料还原,
剥色及还原清洗中使用, 但在酸, 碱及温度作用下
易分解, 所以印花时不能用 ( 常用雕白粉 ), 一般
pH=10时较稳定 。
4,氧化, 还原剂
⑴ 印染中氧化剂主要用于漂白:
碱性条件下稳定, 中性条件下对纤维损伤最大, 不
能用于蛋白质纤维漂白 NaClO2酸性条件下易分解, 碱
性条件下稳
定 P285 H2O2最广泛 。
用于退浆:过硫化物, 过醋酸钠
用于硫化染料, 还原染料:
⑵ 还原剂
主要用于还原染料, 硫化染料的还原及印染后的还
原清洗及剥色, 拨染和蛋白质纤维的漂白中 。
保险粉
雕白粉 ( 印花拨染时用 )
五, 有机溶剂
① 酒精 ( 乙醇 ) CH3CH2OH,印花调浆时的有机溶剂
还有丁醇, 异丙醇, 乙二醇等
② 甘油 ( 丙三醇 )
上浆目的:增强沙线强力, 耐磨性及光滑度,
保证织布顺利进行 。
一, 退浆剂
1 碱退浆是印染工业中最常用的退浆剂, 主要适用
于以淀粉或聚乙烯醇为主的, 上浆率较低的织物退
浆, 而酸对淀粉有强烈水解作用, 退浆方面, 但它
对纤维损伤大 。
2 酶退浆剂条件,60° +5° pH值在 6.5-7
3 氧化性退浆剂:对任何浆料都适用, 但会使纤维
受损;然而相比而言, 较为理想 。
第二节 润湿渗透剂
二, 润湿渗透剂
1,润湿渗透剂能促进水对纤维和织物的润湿和渗透 。
印染工业中主要用于
2,在印染工业中主要用于退浆, 精练, 丝光, 漂白,
染色, 印花及后整理等各个工序, 是应用最广泛的印染助
剂 。
3,种类:渗透剂 JFC,渗透剂 T,渗透剂 BX,丝光渗透
剂 MP,Leophen M,Leophen U,SunmorlBH,MiltopanSE
① 渗透剂 JFC,渗透剂 JFC为透明淡黄色粘稠液体, 是
脂肪醇聚氧乙烯醚类化合物 。
适用场合,JFC主要作渗透剂用, 尤其在不能用阴离
子表面活性剂场合更合适 。
② 渗透剂 T,渗透剂 T为淡黄色或棕黄色粘稠液体, 是
磺化琥珀酸双酯型表面活性剂 。
适用场合:主要用于棉纱染色及棉布煮练, 通常用量
为 1~ 6g/L。
③ 渗透剂 BX,渗透剂 BX为米色粉末, 是丁基奈磺酸钠,
属阴离子型 。
适用场合:主要作润湿及渗透用 。
④ 丝光渗透剂 MP,丝光渗透剂 MP为淡黄色透明溶液,
是脂肪醇硫酸酯化合物, 属阴离子型 。
适用场合:它主要用于丝光 。
⑤ Leophen M,Leophen M为无色或淡黄色液体, 是
含有阴离子, 非离子乳化剂的中性磷酸酯 。
适用场合,Leophen M主要用作润湿和渗透, 适
用于酶退浆, 漂白及染色工艺 。
⑥ Leophen U,Leophen U为黄色浆状物, 是烷基磺
酸盐, 脂肪醇聚氧乙烯醚, 烷酚聚氧乙烯醚与少量烷基
磷酸酯和芳香的复配物 。
适用场合:适用于棉及涤 /棉织物的煮, 漂工艺 。
⑦ SunmorlBH,SunmorlBH为黄褐色透明液体, 是非
离子与特殊的阴离子表面活性剂的复配物 。
适用场合:常用于氧化退浆, 精练, 煮漂一浴工艺,
能加快煮漂速度, 提高织物白度, 赋予织物良好的再润
湿性 。
⑧ MiltopanSE,MiltopanSE为半透明浅黄褐色粘
稠液体, 是多种表面活性剂的复配物 。
一, 稳定剂
控制双氧水在漂白过程中的分解, 避免纤维损伤, 并
获得良好的漂白效果 。
1 水玻璃:又名泡化碱, 是含 20% -50% 硅酸钠的水溶
液 。
2 稳定剂 A,是脂肪酸镁盐的阴离子表面活性, 易溶
于水, 具有良好的稳定性 。
3 稳定剂 106:是以有机多元膦酸盐为主体的复和物 。
第三节 稳定剂和活化剂
4 AR—750,是以含有羟基, 羧基的水溶性高分子聚
合物及低分子化合物与多种有效成分
复配的非硅稳定剂 。
5 Prestogen PC,是有机物与表面活性剂的混合物 。
6 Prestogen EB,是各种有机盐的酸性溶液 。
二, 活化剂
提高漂白速度的添加剂 。
碱可提高 H2O2的漂白速度, 但对纤维有损伤;
酸中 H2O2不发生漂白作用, 若添加活化剂, 可使其
在酸性条件下发生漂白作用 。
也称洗涤剂, 国内常用的一些品种为:
1,洗涤剂 209:洗涤剂 209为淡黄色胶状体, 是 N-
甲基 -N-油酰基牛磺酸钠, 属阴离子型 。
具有较佳的净洗, 匀染, 渗透和乳化
性能, 其耐酸, 碱, 硬水性较好, 是
良好的浸润剂和除垢剂 。
2,胰加漂 T,胰加漂 T为白色粉末, 是 N,N-油酰甲
基牛磺酸钠 。
它具有优良的润湿, 分散及洗涤性能, 在电解质存
在时, 其去污力更佳 。
第四节 净洗剂
3,雷米邦 A,是由脂肪酸氯化物与蛋白质水解物
缩合而成的酰胺化合物 。
它具有良好的保护胶体及乳化性能和软化性及
匀染性, 在纯碱存在下, 具有良好的去污能力 。
4,洗涤剂 LS,是对甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸钠化
合物 。
5,净洗剂 JU,是脂肪醇聚氧
6,AR---815
AR---815为白至微黄润湿性粉末, 是非离子和阴
离子表面活性剂及助洗剂复配物 。
它具有优良的洗涤, 乳化和渗透性, 可作为洗涤剂
和煮练剂, 广泛用于棉, 涤 /棉等织物的退, 煮, 皂洗
及毛, 棉, 麻等织物的去油脱脂加工 。
7,传化去油灵 C—101 为白色粉末, 是多种表面
活性剂, 高效螯合剂及无机盐的复配物 。 它具有优异
的去污力及良好的乳化分散性, 润湿渗透性, 且低泡,
对去除涤纶及其他织物上的油污有独特的功效, 同时
也有净洗及练煮作用, 处理后织物白度及手感均有改
善, 对印染设备上油污和凝聚物也有极强的清洗作用 。
8,传化去油灵 C—104 是特殊结构的多种高效
活性物与添加剂的复配物 。
在近中性时, 去污力强, 并有分散, 乳化, 润湿,
渗透性, 泡沫低, 在近中性及弱酸性时, 有较佳的去
油污能力, 并有退浆, 增白, 防止染料凝聚风功能,
可用于涤纶练染同浴加工 。
9,Kieralon OL 是阴离子与非离子表面活性的混合
物 。
它具有较佳的去污力和优良的渗透性, 广泛用于织
物的渗透, 洗涤, 在退, 煮, 漂等前处理工艺及染色印
花的后处理中常用, 尤其是强碱前处理, 效果十分明显 。
10,Sunmorl 66 Sunmorl 66为无色或淡黄色粘稠状液
体, 是壬基酚聚氧乙烯醚化合物 。
它具有良好的洗涤, 乳化, 分散能力, 但易起泡是
各类织物的洗涤剂, 也可作乳化剂, 分散剂和油污消除
剂 。
11,设备清洗剂 C—105 设备清洗剂 C—105为淡黄色
粘稠体, 是多组分烷基酚醚的复配物 。
具优良的增溶, 乳化, 携污能力及残碱中和能力 。
一, 乳化剂
1,乳化剂 OP 乳化剂 OP为黄棕色膏状体, 是烷基
酚聚氧乙烯醚化合物 。
本身具有优良的匀染, 乳化, 润湿扩散性能,
同时也具助溶, 净洗和保护胶体性 。 在印染工业中
它可作匀染剂, 分散剂, 也可作玻璃纤维纺织润滑
的乳化剂 。
2,乳化剂 S—80 是失水山梨醇油酸酯, 能溶
于热乙醇, 苯中 。
第五节 乳化分散剂
它是一种优良的水油型乳化剂, 一般与乳化剂
T—
80拼用, 用作锦纶和粘胶帘子线的油剂 。
3,乳化剂 T—60
乳化剂 T—60是失水山梨醇硬脂酸酯聚氧乙烯醚化合
物 。
它是一种优良的水油型乳化剂, 并具润湿, 起
泡, 分散等性能, 可与各表面活性剂混用, 特别适
宜与乳化剂 S—60拼用, 主要用作纤维后加工柔软
剂, 腈纶油剂的组分 。
4,乳化剂 EL
乳化剂 EL为黄色粘稠状液体, 是蓖麻油环氧乙烷
缩和物 。
本身具有良好的分散及油 /水乳化性, 常作 O/W型
乳化剂, 是腈纶的抗静电剂及羊毛和毛油的主要组成 。
5,乳化剂 TX—10 为淡黄至浅棕色液体或膏状体,
是烷基酚聚氧乙烯醚化合物 。
本身具有优良的乳化和洗涤力, 对动, 植物及矿
物油清洗能力特别强, 适用于配制各种洗涤剂;也可
作和纤油剂组分之一 。
6,斯山 斯山为琥珀色油状液或黄色蜡状固体,
是山梨糖醇酐的脂肪酸酯, 不同的脂肪酸可得不同
的产品 。
可作分散剂, 润湿剂, 增稠剂, 润滑剂, 防
锈剂, 常与吐温配合使用 。
7,吐温
吐温为琥珀色油状液体或黄色蜡状固体, 是聚
氧乙烯山梨糖醇酐的脂肪酸酯化合物,是一种优良的
O/W型乳化剂, 可作润湿, 分散稳定剂用, 与斯山
配合, 可作乳化剂, 染料分散剂, 润湿剂及防静电
剂和柔软剂 。
二, 分散剂
1,分散剂 N 是萘磺酸甲醛缩合物 。
具有分散性和良好的保护体胶性, 广泛用于
还原染料悬浮体轧染, 分散染料染色等, 也作分散
染料的分散剂 。
2,分散剂 WA 是脂肪醇聚氧乙烯醚硅烷化和物 。
具有优良的分散性及洗涤力, 用于毛 /腈混纺织物
染色, 作酸性染料和阳离子染料一浴染色的防沉
淀剂 。
3,分散剂 NNO 是亚甲基双萘磺钠 。
具良好的分散性, 主要用于还原染料悬浮体轧染,
分散染料染色及涤纶匀染和剥色回修 。
4,分散剂 IW 是脂肪醇聚氧乙烯醚化合物 。
具有优良的分散性和乳化性, 用于毛 /腈一浴染
色的防沉淀剂及强力分散剂 。
5,Sandozol KB Sandozol KB为微黄色液体, 是磺
化油 。
具有分散剂, 润湿剂, 用作分散染料的分散剂
和直接染料, 纳夫妥染料, 还原染料化料时的润湿剂 。
一, 匀染剂
凡是具有缓染和移染作用的助剂统称匀染剂 。
1,平平加 O
是高级脂肪醇聚氧乙烯醚化合物 。 具有良好的匀
染性, 渗透性, 分散性和乳化性, 它在印染工业中的
应用十分广泛 。
2,低泡匀染剂 O
是硅氧烷聚醚, 烷基聚氧乙烯醚复合物 。
具有匀染, 渗透, 分散和乳化作用, 主要用于
直接, 还原等染料的染色 。
第六节 匀染剂和固色剂
3,Albegal B 是烷基酰胺取代的聚二醇酯 。
适用于活性, 酸性媒介及 1,1金属络合染料羊毛
染色, 在活性染色时, 能提高得色率和匀染性 。
4,匀染剂 S 是苄基萘磺酸钠化合物 。
具有润湿渗透, 增溶, 分散和乳化作用, 主要用
作酸性染料匀染剂, 涤纶碱减量时碱的渗透剂 。
5,匀染剂 GS
是烷基醚基酯及芳基醚硫酸酯混合物 。
具有优良的匀染性和移染性 。 主要用于高温高压
染色, 尤其是快速染色, 能消除折皱 。
6,一浴精练匀染剂 SD 是芳基醚硫酸酯混合物 。
具有优良的分散性, 匀染性, 低起泡性, 对油剂
及糊料的优异乳化分散性, 还具有一定的耐盐能力,
主要适用于涤纶高温高压, 小浴比快速染色工艺, 尤
其是涤纶针织物 。
7,东邦盐 A—10 是非离子和阴离子表面活性剂的
混合物 。
主要用于纯涤及涤 /棉混纺织物分散染料的高温
高压染色工艺 。
8,匀染剂 1227 是十二烷基苄基二甲基氯化氨 。
目前它主要作晴纶的缓染剂 。
9,匀染剂 DC 是十八烷基二甲基苄基氯化氨 。
主要作阳离子染料晴纶染色匀染剂, 并赋予晴
纶柔软的手感 。
10.防泳移剂 W 是聚丙烯酰胺水解后加甲醇及亚硫
酸钠的反应物 。
主要用于分散染料热溶染色, 还原染料悬浮体
轧染及涂料染色工艺中作防泳移剂, 能遮盖棉及涤 /
棉布面上的纯洁, 白芯及条影, 改善布面匀染性 。
11,防泳移剂 MS 是聚丙烯酰胺经水解后再羟甲基
化的产物 。
主要作分散 。 还原, 活化等染料连续轧染的防
泳移剂, 可遮盖涤 /棉织物分散热溶染色时产生的棉
结, 白芯, 并能改善上述染料的匀染性, 减少雨状条
花, 提高染色深度 。
12,匀染剂 C—201 是多组分复合型无泡沫产品 。
具有优良的染料分散性, 初期缓染性和显著匀染
性, 能与染料同步上染, 防止染疵的发生, 防止分散
染料的二次凝聚, 用于涤纶的高温高压染色 。
13,移染修补剂 C—202 是芳香醚为主的复配物 。
具有优异的分散性, 渗透性, 对分散染料有很强
的移染能力, 消色性极低, 可作为涤纶的染色修补及
POY丝和其他涤丝混织产品的套平匀染用 。
二, 固色剂
1,固色剂 Y 是双氰胺甲醇树脂水溶液初缩体 。
主要用于棉, 粘胶纤维及丝类织物的直接, 酸性
等染料印染物的固色处理, 能提高皂洗, 汗泽, 水浸,
摩擦等色牢度, 但处理后织物色光有影响且含有甲醇 。
2,固色剂 M 是含铜双氰胺甲醇树脂水溶性初缩体 。
主要用于直接, 酸性, 硫化等染料的固色处理,
能提高含羧基, 羟基等染料的日晒牢度 。
3,丝绸固色剂 LA 是多胺缩合水溶性树脂 。
主要用于直接, 酸性, 酸性金属络合染料的固色
剂, 且不影响丝绸的柔软手感, 也可用人造棉, 棉织
物活性染料染色的固色剂 。
4,固色剂 NF 是二亚乙基三胺和双氰胺的缩合物 。
主要用于直接, 活性酸性等染料的固色 。
5,固色剂 C—505 传化固色剂 C—505为浅黄色透
明粘稠体 。
具有反应性官能团的高分子预缩体复合物, 适用
于直接, 酸性, 中性等染料印染的固色处理 。
6,反应性固色剂 DFRF—1 是聚胺类树脂型聚合物 。
它是反应性高效多功能固色剂, 适用于直接, 活
性, 酸性等染料的染色后处理, 且有防皱, 防缩效果 。
7,固色剂 T 是多官能团的阳离子化合物 。
主要用于直接, 活性, 硫化, 酸性等染料及涂料
的增深, 也可用于上述染料的固色 。 用于增深时, 先
用增深固色剂 T处理, 再染色 。
一,粘合剂
1.东风黏合剂 DF 是丙烯酸丁酯与丙烯腈的共聚体
经乳化而成 。
具有良好的配伍性和相容性, 为非交联型粘合剂,
其印花织物手感较软 。
2,东风黏合剂 RFN 是以甲基丙烯酸甲酯 丙烯酸
丁酯 羟甲基丙烯酰胺为原料 。
常用于棉 粘纤织物 羊毛衫的涂料印花 。
第七节 印花助剂
3.黏合剂 BH 是由丁苯乳胶与醋酸甲壳质, 火油乳
化而成 。
常用于棉粘胶纤维, 丝, 涤纶及混纺织物的涂
料印花 。 它价格低, 使用简单 。
4.网印黏合剂 是甲基丙烯酸甲酯, 丙烯酸丁酯,
丙烯酰胺三元共聚的稳定乳液 。
主要用于棉, 人造棉, 涤 棉织物的涂料印花,
也可用于绒布涂料印花 。
5,黏合剂 KG—101 是以丙烯酸丁酯及其他单位为
原料 。
用于网印和机印的涂料黏合剂 。
6,涂料染色黏合剂 PD 是甲基丙烯酸甲酯, 丙烯
酸丁酯, 丙烯腈, N-羟甲基丙烯酰胺等单体聚合而成
的乳液 。
用作涂料染色能栽在较长时间内不粘结滚筒 。
二, 增稠剂
1,乳化浆 A 是以矿物油为油相的油 水型乳化体 。
主要作涂料印花浆的稀释剂 。
2,增稠剂 NBH-1 是丙烯酸及甲基丙烯酸的聚合物 。
它是无容剂分散增稠剂, 增稠力强, 高温焙烘下
有自崔能力 。
3,增稠剂 PAE 是丙烯酸及甲基丙烯酸的共聚物
乳液 。
它用作涂料印花及静电植绒的增稠剂, 其增稠
能力强, 印后织物轮廓清晰, 色泽鲜艳, 可减少 A邦
浆的用量 。
三, 交联剂
1,交联剂 EH 是多胺多醇的低分子缩合物 。
主要用作涂料印花和染色的交联剂, 也可作固
色剂 。
2,交联剂 DE 是具有环氧反应基的季胺高分子化
合物 。
具有反应性和高效固色性, 主要用于交联固色 。
一, 柔软剂
1,柔软剂 HC 是二甲基十八叔胺, 硬酯酸, 石蜡,
平平加 O熔融乳化而成 。
主要用于棉, 锦纶和腈纶的柔软处理, 具有丰满,
柔软的手感, 也可作针织品, 绒布, 灯芯绒等织物柔
软剂 。
2,柔软剂 ES 是由硬脂酸和二亚乙基三胺酰胺及
环氧氯丙烷, 醋酸反应并乳化而成 。
主要适用于腈纶, 毛 /腈, 涤 /腈产品 。
第八节 后整理助剂
3,柔软剂 PES 是聚乙烯乳液 。
主要用于涤卡, 涤棉, 中长纤维, 低弹等化纤织
物的柔软处理 。
4,柔软剂 WS 是高级脂肪胺和有机酰胺聚氧乙烯
醚为主的多种非离子表面活性剂复配物的乳化液 。
它具有柔软和洗涤双重功能, 可用于洗呢及其柔
软整理, 分散染料柔软染色, 涤粘中长及低弹华达呢
洗涤柔软一浴, 能使毛织物达到松, 软,, 用于涤
纶喷射染色能防灰霜, 并能赋予绒布丰满 。
5,柔软剂 KC 是脂肪酸和脂肪酰胺缩合物的乳液 。
它具有蓬松, 丰满, 滑腻的效果, 可用作涤, 腈
及混纺织物的柔软整理 。
6,柔软剂 Si—10 是有机硅乳液 。
主要用于丝绸, 合纤及混纺织物柔软加工 。 处理
后, 织物具有滑爽, 柔软的手感, 弹性有所提高 。
7,羟基硅油乳液 305 羟基硅油乳液 305为八甲基
环撕硅氧烷聚合物的乳液 。
它主要用于棉, 毛, 丝, 麻及合纤织物, 可与热
固性树脂混用, 也可作放水剂 。
8,传化 C—404 是氨基, 羟基聚硅氧烷的乳液 。
它对织物有较好的渗透性和亲和力, 能赋予织物
持久耐洗的柔滑挺弹性风格, 手感丰满, 透气性好,
尤其适用于高档涤纶仿真丝织物的后整理 。
9,亲水性有机硅 CGF 是甲基硅油与聚醚和环氧
化合物的接枝聚合物的乳液 。
具有耐久的柔软, 滑爽, 挺弹风格及较好的透气
性, 优异的亲水性和抗静电性 。 它主要用于涤纶仿织
物及纺织品风格整理 。
10,传化超柔软氨基硅油 SM 是反应性侧链氨基
硅酮化合物 。
主要适用于各种纤维的柔软整理, 尤其是涤纶及
其混纺织物 。
二, 树脂整理剂
1,2D树脂 是二羟甲基二羟基亚乙基脲树脂 。
主要用于织物的抗皱整理 。
2,M2D 是甲醚化二羟甲基二羟基亚乙基脲树脂 。
主要用于 DP整理, 尤其适用于白织物树脂整理 。
3,6MD 是甲醚化六羟甲基三聚氰胺树脂 。
用于漂白织物树脂整理, 也可用硬挺或仿毛整
理 。
4,SDP超低甲醛防皱整理剂 SDP系列树脂为无
色或微黄色液体 。
主要用于棉, 粘胶纤维, 麻及混纺产品的高级耐
久压烫整理 。
三, 抗静电剂
1,抗静电剂 SN 是十八烷基二甲基叔胺硝酸盐 。
它适合作纤纺丝油剂, 涤, 腈织物非耐久性抗静
电剂, 阳离子染料腈纶染色匀染, 涤纶碱减量整理促
进剂 。
2,抗静电剂 CAS 是由对苯二甲酸二甲酯, 乙二
醇, 聚乙二醇经酯交换, 缩聚, 乳化, 砂磨而制得 。
具有优良得耐洗性, 特别适用于涤纶得抗静电整
理, 并有防沾尘, 易去污得功能 。
3,亲水性舒适整理剂 FZ 是对苯二甲酸乙二醇酯
化合物 。
具有吸湿, 抗静电, 易去污, 防再沾污等多种功
能, 对涤纶织物优良得耐洗性 。
4,涤纶仿丝整理剂 FS 是聚酯聚醚型高分子化合
物和带环氧结构得硅氧烷柔软剂和高级脂肪醇聚氧乙
烯醚的复合物 。
用于涤纶碱减量仿丝整理的后整理, 处理后手感
轻薄柔软, 并有显著的抗静电, 易去污, 防沾尘, 吸
湿等多种功能 。
四, 防水剂
1,防水剂 CR 是硬酯酸, 三氧化铬及盐酸的配价
络合物 。
具耐水洗及干洗性 。
2,防水剂 PF 是氯化硬脂酰胺甲基吡啶 。
是柔软型耐洗和透气的防水剂, 但有吡啶臭味 。
3,防水剂 H 是含氢甲基硅油乳液 。
它用于棉, 涤, 锦, 涤 /粘中长纤维等织物的防
水整理, 也能与树脂同浴处理 。
4,拒水剂 R 是聚甲基含氢硅氧烷乳液 。
用于涤 /棉拒水整理 。
5,防水剂 DFT 是乙醚化六羟甲基三聚氰胺硬脂酸
酯与三乙醇胺的三元碱缩物, 甘油硬脂酸酯和白蜡的
复配物 。
具有优良的耐水压和较好的拨水性, 主要用于棉
及涤 /棉卡其的防水整理 。
五, 阻燃剂
1,阻燃剂 THPC 是四羟甲基膦氯化物 。
有胺存在下形成阻燃缩合物, 对纯棉有较好的阻
燃性 。
2,阻燃剂 AR—10 是十溴二苯醚 。
对锦纶, 涤 /棉织物有阻燃效果 。
3,涤纶阻燃剂 FRC—1 是磷酸酯与双环亚磷酸酯
缩合物而成 。
主要用于涤纶阻燃, 可和抗静电剂, 防水拨油剂
同浴 。
4,棉阻燃剂 FRC—2 是由亚磷酸二烷基酯与烯酰
胺缩合物再羟甲基化的产物 。
是棉用耐久性阻燃剂, 耐洗, 安全无毒 。
六, 防污防油剂
1,拒油剂 AG—710 是全氟烷基丙烯酸酯共聚物 。
广泛用于合纤的拒水, 拒油整理 。 能与其他助
剂拼用, 能获得多种功能 。
2,UnidyneTG-410H UnidyneTG-410H为弱阳离子
性有机氟乳液 。
主要用于涤纶, 锦纶, 棉及混纺织物的防水油
整理 。
3,TransfarTF 是弱阳离子型的乳白色液体 。
具有柔软的手感特征和良好的防水防油性能, 主
要用于涤纶, 锦纶, 棉及混纺织物加工 。 若与树脂配
合使用, 则具有良好的耐久稳定性 。
七, 抗菌卫生整理剂
卫生整理是用特定的杀菌剂对纺织品进行加工的
一种方法 。 它可使纺织品获得抗菌, 防霉, 防臭的功
能, 以达到穿着舒适而又卫生的要求 。
1,类抗菌卫生整理剂 经它整理后的纺织品具有良
好的吸水, 抗静电, 易去污和抗菌性, 耐洗牢度达 20
次 。
2,酚类 经它整理的织物洗涤 20次后, 对金黄色
葡萄球菌, 白菌和大肠杆菌等仍有优异的抗菌活性,
其抗菌防霉, 防臭效果特久 。
3,杂环类 本品安全性强, 对皮肤无刺激, 抗菌性
能优异 。
4,含铜抗菌剂 用其处理 纶可获得抗金黄色葡萄球
菌, 白葡菌, 枯草杆菌, 大肠杆菌, 绿浓杆菌的耐高
温 。 耐洗涤, 对皮肤安全的改性纤维, 可用于内衣裤,
袜, 鞋垫等织物 。
5,季铵类和有机硅类 该助剂能快速杀灭金黄色葡
萄球菌, 大肠杆菌等, 兵并兼有抗静电和防污等多种
功能 。
八, 防蛀整理剂
主要用于价格昂贵的毛纺织品, 经防蛀剂整理的
毛纺织品可使纺织品免遭虫蛀损坏, 延长使用寿命 。
专用的纺织品杀虫剂称为防蛀剂或叫毛纺织品防蛀剂,
防蛀剂与抗菌卫生整理剂一样要求高效, 低毒, 对人
体安全, 不影响色泽和染色牢度, 不影响织物手感,
且耐洗, 耐晒, 使用方便 。
1,MitinFF 本品可与各种酸性染料同浴使用或染色
后使用, 用量为 1℅。
2,EulanU33,EulanWA New U33能耐洗涤和干洗,
具有较高的牢度, 而 WA New适用于不需洗涤或不常
洗涤的毛纺织品, 用量为 1℅。
3,Mitin P 能有效兼治衣蛾和甲虫两类害虫, 用量
为 1℅。
4,EulanBLS 本品适用于溶剂处理的专用产品, 主
要用于地毯, 纱线在特殊设备中将防蛀整理, 溶剂漂
洗和缩绒一浴进行 。
5,防蛀剂 JF-86,JF-B 这类防蛀剂的主要优点是:
极少剂量即能控制褐织蛾类的幼虫 。
6,Mitin Al 本品不但具有二氯苯醚菊酯的优良防
蛀性, 并且用 HHP改进了防治皮蠹甲虫的性能, 用
量为 0.004℅―― 0.012℅。
7,Pherthane 用于防治衣蛾及皮蠹 。
1,消泡剂 GP 是烷基醚磷酸酯 。
具有优良的消泡能力和助渗透性, 用于消除印染
过程中产生的泡沫, 主要用于染料印花浆消泡 。
2,消泡剂 RJ—03 是有机硅乳液 。
主要用于喷射染色中的消泡和涂料印花及柔软剂
乳化时的消泡 。
第九节 消泡剂
3,消泡王 R 消泡王 R为非离子性高纯度有机硅氧
烷乳液 。
主要用于涂料染色和印花, 喷射染色, 柔软剂
乳化及污水处理的消泡 。
4,消泡剂 AR9111 是特种消泡原料经非 /阴离子表
面活性剂复配而成 。
可用于涂料色浆, 涂料染色, 浆纱及柔软剂乳
化时的消泡 。
盐城纺织职业技术学院
第一章 总论
日常生活中常用的肥皂、洗衣粉均可清洗污
垢,食盐可以作为固色剂。这些物质都属于助剂,
其中大部分是表面活性剂,本书我们主要讨论印染
工业中常用的表面活性剂及其应用。
一,助剂及其在纺织染整工业中的应用
1、定义:纺织工业从纺丝、纺纱、织布、印染到
成品的各道加工工序中,都要用到各种辅助化学品,
它赋予纺织品各种优异的应用性能,这种辅助化学
品通称为纺织染整助剂。
2、作用:提高纺织品的质量,改善加工效果,提高生
产效率,简化生产过程,降低生产成本。
二, 纺织染整助剂分类
1,根据生产工艺分,( 1 ) 纺织助剂
( 2 ) 印染助剂
2.印染助剂
( 1)无机物 食盐:固色、纤维素纤维用直接染料、
活性染料染色时起促染作用。
盐酸:中和作用
保险粉( Na2S2O4 ),连二亚硫酸
钠:还原能力强,一般用于染料
还原,剥色及还原清洗中。在酸
性及温度作用下容易分解,印花
时不能使用
( 2)有机物,草酸
酒精:用于染料的助剂,印花调浆的有
机溶剂。
甘油 ( 丙三醇 )
3,印染助剂在染整工业中的应用
润湿、渗透:织物一般在溶液中处理,即要考虑溶
液对织物的润湿渗透。
乳化、分散
泡沫与增溶 -消泡:泡沫法是目前最具潜力的,可
降低织物的带液率,达到节能的效果。
洗涤:干洗适用于高档织物 。
柔软:手感柔软, 滑爽且耐洗 。
还有固色、防水、防霉、抗静电等作用。
4,发展概论
我国印染助剂的潜力是巨大的
( 1)新型助剂的研究开发和使用
( 2)复配型助剂的开发和使用
复习:印染助剂在染整工业中的主要用途
导入:印染助剂中用量最多的表面活性剂的基本知
识
一, 表面现象
自然界中物质与物质相接触的界面称为相界面。
若为气-液的相界面称为表面,发生在表面的现象
称为表面现象。在表面现象中最突出的是表面张力。
1.2 表面活性剂的分类
二、表面活性剂
1.定义:
对于纯净的液体而言, 表面张力大小与物质本
身湿度, 压强有关 。 当溶剂中 ( 一般为水 ) 加入很
少量某种物质时, 就能增加表面活性, 大大降低溶
剂的表面张力或液-液界面张力, 改变体系的界面
状态, 从而产生润湿或反润湿, 乳化或破乳, 起泡
或消泡, 以及增溶, 净洗等一系列作用, 这种物质
就称为表面活性剂 。
如图 1- 1
二 表面活性剂的结构特点和表示方法
1、基本结构
表面活性剂是一种两亲分子, 既亲水又亲油;
一端是亲水基 ( 极性的 ) ;另一端是亲油基 ( 非
极性的 ), 形成不对称结构 。
2 图 1- 2
一部分溶于水, 另一部分易从水中逃离, 具
有双重性 。
例:
三 表面活性剂的分类
1 由于表面活性剂特殊的结构,既有亲水基又
有亲油基,其种类又很多,由它们组成的表面活
性剂更多,目前按 ISO分类法将表面活性剂分成
四大类:离子型表面活性剂、非离子型表面活性
剂、结构混合型、特殊类型;
实际中以离子型、工业用途分类最普遍 。
2 离子类型
在水中,凡能电离生成离子的称为离子型表
面活性剂。
类型 定义 用途
阴离子表面活性剂 电离产生具有活性作用
的阴离子基团者
洗涤剂、渗透剂、润湿
剂、乳化剂、分散剂等
阳离子表面活性剂 电离产生具有活性作用
的阳离子基团者
柔软剂、匀染剂、防水
剂、固色剂、抗静电剂
等
两性表面活性剂 在水溶液中能产生电离,
而具有表面活性作用的
基团同时带有阴、阳离
子
柔软剂、匀染剂、抗静
电剂
非离子表面活性剂 不电离的,具有表面活
性作用的基团不带电荷
但能发生水化作用
匀染剂、乳化剂、分散
剂等
3 按用途分类
净洗剂、精练剂、润湿剂、渗透剂、分散剂、乳化剂、
起泡剂、消泡剂、匀染剂、缓染剂、固色剂、剥色剂、
柔软剂、防水剂、阻燃剂、抗静电剂等。
四 表面活性剂结构
1、阴离子表面活性剂(价廉,与碱合用能增强去污力,
织物洗后手感较好)
(1) 羧酸盐类 RCOOM
肥皂:在软水中具有丰富的泡沫和良好的洗涤能力,
用于棉织物效果尤佳,但在硬水中容易形成沉淀,降
低去污力。如:
雷米邦 A,具有中等去污力,在硬水中稳定性高,
蛋白质纤维洗后光泽,弹性及手感均有
改善。
( 2) 磺酸盐类 RSO3M
601洗涤剂,ABS常作为棉布煮练剂和净洗剂
拉开粉 BX,常用作渗透剂
胰加漂 T,是一种有名的染整助剂, 溶液呈中性,
去污, 乳化, 渗透能力很强, 匀染性好, 抗硬水,
洗后织物的光泽, 手感均好 。
( 3) 硫酸酯盐类 ROSO3M
(4 ) 磷酸酯盐类 ROPO3M
2、阳离子表面活性剂(应用较少)
季铵盐类具有很好杀菌力和抗静电作用。
3 两性型表面活性剂
4 非离子型表面活性剂
聚乙二醇类 ( —OCH2CH2—) n
平平加 O,C18H37( —OCH2CH2—) nOH,是染整工
业中常用的其洗涤、乳化、渗透能力很强。
5 特殊类型
实际中常用的是阴离子表面活性剂和非离子型表面
活性剂, 还选用两者的配伍使用称, 协同效应,, 近
年
来在阴离子表面活性剂中, 引入聚氧乙烷结构
( - OCH2CH2—) n,可改善其使用性能, 扩大其用
途 。
作业:
1,表面活性剂的定义, 结构特点是什么?
2,画出水中加入表面活性剂后, 表面张力与溶液浓
度的关系曲线?
3,画出水中加入表面活性剂后排列, 并标出两个部
分?
4,按 ISO分类法分类表面活性剂, 并写出阴离子表
面活性剂的通式?
1.3 表面活性剂的一般性质
复习:表面活性剂的定义, 结构特点, 表示方法, ISO
分类法
导入表面活性剂的一般性质
表面活性剂的一般性质包括:溶解度和化学稳定性
一,溶解度
表面活性剂在水中溶解度的一般规律是:在一定温
度下,溶解度随亲油基相对增大而降低。
解释:表面活性剂是两亲分子,亲油基相对增大,亲水
基相对减小,亲水性降低。 若温度变化,溶解度
随类型而异。
1、离子型表面活性剂
一般情况下, 温度升高, 离子型表面活性剂溶解度
增大, 但至一定温度后, 溶解度增加很快 。
从图 1-3中可知:
( 1) 溶解度随温度变化有一明显的突变点, 此时的
温度称为克拉夫特点 。
( 2) 同系物中, 碳原子数增加, 溶解度的转折点相
应的温度上升 。
2,非离子型表面活性剂
一般情况下,非离子型表面活性剂在低温时易
溶,温度升至一定程度后,溶解度下降,表面活性
剂溶液混浊,表面活性剂析出、分层。
解释:温度升高, 分子热运动加剧, 分子间作用力
下降(氢键被破坏),亲水性下降。
浊点:表面活性剂析出、分层且溶液发生混浊时的
温度称为浊点。
结论,克拉夫特点和浊点分别是离子型表面活性剂
和非离子型表面活性剂的特征反映。
二 化学稳定性
1、酸、碱稳定性
( 1)一般阴离子表面活性剂在强酸中不稳定:羧
酸盐易析出游 离酸;硫酸酯盐易水解;磺酸盐稳
定。而在碱液中均稳定。
如,RCOO- + H === RCOOH
( 2) 阳离子表面活性剂中酸液中稳定而在碱液中不稳
定, 但季铵盐耐酸, 耐碱性均好 。
( 3) 非离子型表面活性剂在酸, 碱液中均较稳定, 但
环氧乙烷加成物例外 。
( 4) 两性型表面活性剂一般受 PH值变化而改变性质 。
在等电点时, 形成内盐而沉淀析出 。
注意,分子中含有酯键的表面活性剂, 在强的酸或碱
中均容易发生水解 。
2、无机盐稳定性
多价金属离子对羧酸类表面活性剂影响很大,
容易产生盐析。
3、氧化稳定性
分子结构,C—S,C—F,—O—等键牢固, 不易
被破坏, 所以离子型表面活性剂中磺酸盐类和非离
子型中聚氧乙烯醚型抗氧性好, 结构稳定 。
4,生物活性
包括:毒性, 杀菌力, 且两者相对应 。
如:阳离子表面活性剂中季铵盐类毒性大, 但杀菌
力好 。
5,生物降解性
定义:表面活性剂在自然界的微生物作用下, 有
机碳化合物被逐渐分解, 转化成 CO2和 H2O等对环境无
公害的物质 。
会不会影响环境污染和生态平衡直接决定其是否能投
入市场 。
如, 卵磷脂类是 两性型表面活性剂, 是蛋白质的一种
成分, 有减肥的效果, 也是一种天然产物, 不仅无毒
性还是一种营养物质, 而且生物降解性很高 。
作业:
1,离子型, 非离子型表面活性剂的溶解度随温度
变化的规律分别是什么?
2,什么是克拉夫特点和浊点?
3,什么是生物降解性?
4,表面活性剂有哪些一般性质?
第四节 印染助剂对环保的影响
复习:离子型, 非离子型表面活性剂的溶解度随温度变
化的关系表面活性剂的化学稳定性 (酸, 碱稳定性, 无机
稳定性等 )
一、全球性环境问题
书上常说:人口, 资源, 环境已是当今世界环境
科学所关注的三大问题 。 地球上人口较少时, 资源足够
为人们提供充足的必需品, 几乎很少提及环境问题, 但
随着人口增长, 生产力发展, 人类盲目利用自然资源,
生产和生活排放的污染物超过了自然界的容许量, 环境
污染越来越严重 。
二,印染工业对生态平衡的影响(尤其对水的影响)
自然情况下, 水体中各种生物数种, 数量是相对平
衡 。 在某些洗涤剂中,往往加入一定量的助洗剂三聚磷
酸钠和助溶剂尿素 。 而三聚磷酸钠本身无毒,对人体无
害,生物降解性也较好,但三聚磷酸钠中的 磷 和尿素中
的 氮 却能引起江河水体富营养化,使水中藻类和浮游生
物急剧生长与繁殖,水体溶解氧的能力下降,水质恶化,
造成鱼类及其他水生物大量死亡,因此印染厂应尽量控
制尿素用量,助洗剂三聚磷酸钠也应停用或少用,尽可
能使用无磷洗涤剂 。 同样在双氧水漂白中使用的含磷
类稳定剂,亦会影响生物降解性,使排放废水增加负荷,
应引起足够的重视 。
水体富营养化:一种生物营养物质过多积蓄而
引起水质的污染现象 。 在天然水体中的自养型生物
主要是藻类, 它们是通过光合作用合成本身的原生
质, 但水体富营养化后, 藻类大量繁殖, 占据大量
水域空间, 使鱼类生活空间减小, 不过富营养化只
适宜某些藻类生存, 其他则死亡, 如:以硅藻, 绿
藻为主转为以蓝藻为主, 而蓝藻的分解产物具有毒
性, 使水体处于严重缺氧, 也会影响鱼类生存 。
三,对人体健康的影响
毒性包括急性毒性 LD 50,鱼毒性LC 50和
细菌, 藻类的毒性ECO 50等 。 表面活性剂的毒
性大小顺序为:阳离子表面活性剂>阴离子表面活
性剂>非离子表面活性剂 。 各种表面活性剂的最高
允许排放浓度为:阴离子表面活性剂 8.5~ 43.7mg
/L,阳离子表面活性剂 6.5~ 8.5mg /L,非离子表
面活性剂< 100mg /L 。
甲醛 是过敏症的主要诱发物, 浓度高于 300mg/kg
时, 它会造成人体粘膜的强烈搔痒, 引起呼吸道发炎
及皮肤炎, 导致结膜炎, 鼻炎, 肝炎, 手指及脚趾疼
痛等, 甲醛还被怀疑会诱发癌症 。 各国政府对织物都
限制了甲醛的容许含量 。 我国TJ 36-79标准中规定,
甲醛最高允许浓度在居民区为 0.05mg /m 3,印染车间
为 3mg /m 3 。 Eco -Tex规定儿童服装含游离甲
醛不超过 20× 10-6,接触皮肤的服装为 75× 10-6,其他服
装
为 300× 10-6 。
常有报纸报道,搬进新家后人会产生呼吸不畅,
凶闷等反应,主要是装潢用纺织品、涂料中含有甲醛。
如:免烫整理服装如果使用高甲醛含量的整理剂,不
仅价格低廉,且平挺度效果颇佳,但这样处理的服装,
在加工、穿着或使用过程中,面料释放的甲醛会对人
体产生不良作用。
第二章 表面张力和表面吸附
举例:为什么荷叶上的水珠呈球形? ( 提问 ) ( 表面
积最小, 体系最稳定的原则 )
为什么肥皂泡要用力吹才能变大?
自来水龙头滴下的水滴变成球形?
说明:任何物质表面都有一种人肉眼看不见但实际存
在的作用力 ——表面张力
1.1 表面张力
1,定义
界面:物质与物质相接触的面称界面。
表面:物质与气相组成的界面
表面张力:增加单位面积时,液体表面自由能的增值,
即表面过剩自由能。通常以 mN/m为单位。
表面张力或表面过剩自由能是液体重要的基本性质之
一。
2、分析
解释:以液 —气两相界面 ( 表面 ) 为例
第一节 表面张力
内层:受力对称, 合外力为零, 所以内部分子可以
作无规则运动而不消耗功 。
外层:受力不对称, 向下的力大于向上的力, 所以
产生了表面分子受到指向液体内部并且垂直于表面的
引力 。
因而, 表面分子比内部分子不稳定, 总是具有向液
体内部移动的趋势, 力图缩小表面积, 也就是说液
体表面总有自动收缩的趋势, 液体表面就如同一层
绷紧了的富于弹性的橡皮膜 。
这就解释了为什么荷叶上的水珠总是呈球形(不受外
力影响),肥皂泡要用力吹才能变大的原因,因为球
形的表面积最小,如要扩大表面就需要对系统做功
3、表面张力产生的原因
由于物质不同,分子间的作用力不同,在同一物
质内部,分子受力是平衡的,在界面处是不平衡的。
气体:由于分子距离大,则分子间的作用力(吸引力)
是很小的。
液体:分子距离小,作用力(吸引力)较大。
界面分子:受力不平衡,液体分子向内收缩(表面张力)
二, 表面张力实验及分析
实验:将一根金属丝制成一个框架, 其右边可自由
移动, 将框架上蘸上一层肥皂膜 。 若不加外力 f和施加
外力 f有何差异?
( 1) 若不加外力, 肥皂膜因表面张力作用而缩小 。
( 2) 施加外力, 肥皂膜受力平衡
f=2γ L
式中,2表示肥皂膜有两个表面, 所以边缘总长度应为
单一的两倍 。
γ 表示表面张力 。
γ 与 f的方向:都沿表面切线方向垂直于表面边缘, 方
向相反 。
( 3) 表面张力定义:由 f=2γL→γ=f/2L
垂直通过液体表面上任一单位长度, 与液面相切
的, 收缩表面的力, 常以 mN/m为单位 。 {引起液体表
面收缩的单位长度上的力 }
( 4) 从另一角度分析表面张力,
当外力 f使金属丝移动 ΔX距离 ( 保持膜不破 ) 肥
皂膜面积曾加 ΔA,则 ΔA=2ΔXL,此时外界对体系
做功为,W=fΔx=2γLΔA/2L=γΔA
即 γ=W/ΔA
由此式可知:表面张力就是增加单位面积时, 液体
表面自由能的增值, 即表面过剩自由能 。 单位 mN/m
结论,表面张力或表面过剩自由能是液体重要的基本
性质之一
三, 表面张力的影响因素
一定成分的液体, 在一定温度, 压力下有一定的
表面张力值, 即表面张力与物质的本性, 所处温度,
压力等因素有关 。
1,表面张力与物质的本性有关
不同物质, 其分子间作用力不同, 对界面上的分
子影响也就不同, 若分子间作用力越大, 相应的表面
张力也越大 。 ( 固体表面张力大于液体的表面张力 )
2,温度对表面张力的影响
表面张力随温度的升高近似呈线形下降 。 当温度
趋于临界温度时, 液体的表面张力趋于零 。
3,压力及其它因素对表面张力的影响
压力影响较复杂, 还有分散度也有一定的影响 。
四, 弯曲液体表面下的附加压力 ——Laplace公式
一般情况下, 大面积水面总是水平的, 而一些小面积
液面, 如荷叶上的液滴, 毛细管中的液面均是曲面, 可以
是凸的, 也可以凹的 。
举例:自一小管吹出一肥皂泡, 停止吹气并让小管另一端
与大气连通, 则可发现肥皂泡缩小以至消失 。 这说明气泡
内外存在压力差 。
具体分析:
实际上, 曲面与平面下的压力是不同的:在一
定外压下, 水平液面下的液体所承受的压力就等于
外界压力, 向下 ( 方向 ) ;而曲面下, 表面作用力
将指向球心, 如凸液面下的液体, 不仅要承受外界
的压力, 还要受到因液面弯曲而产生的附加压力 。
( 由于表面张力作用而引起的 )
1,产生附加压力的原因 。
以凸液面为例举例说明如图 2-2:画出球形液滴的
任一球缺 凸液面上方为气相, 压力为 Pg,下方为液相
压力为 Pl,球缺底与圆形液滴相交成一 圆周 。 沿此圆
周界外的液体, 此球缺的表面张力作用点在 周界线上,
方向垂直于周界且与液滴表面相切 。
圆周界线上张力的合力在底面的垂直方向上的分
力 ≠ 0,而是对下面的液体造成额外的压力, 即凸液面
使液体所承受的压力 Pl大于液面外大气的压力 Pg。
则附加压力,△ р =Pl—Pg
2,曲率半径:
球可以用半径 R表示, 而对于不规则的弯曲也面用
曲率半径 ρ 表示 。 M点曲率 ( 弯曲程度 ) 为 K,作过 M
点曲线的切线, 在切线的法线上取一点 D,使
|DM|=1/k=ρ
以 D为圆心, ρ 为半径作圆, 这个圆就是曲线在点
M处的曲率圆, 曲率圆的半径 ρ 叫曲线在 M点处的曲率
半径 。
3,附加压力 △ р 与弯曲液面曲率半径 ρ 的关系 。
将球缺底面圆周上与圆周垂直的表面张力分为水平
分力与垂直分力 。
(1)水平分力相互平衡 。
(2)垂直分力指向液体内部, 其单位周长的垂直分
力为 γ cosα
α 为 表面张力与垂直分力的夹角 。
球缺底面圆周长为 2пR
垂直分力在圆周上的合力,F=2пRγ cosα
弯曲也面对于单位水平面上的附加压力 ( 压强 ),
△ р =F/A
即:
0p?V
12
11()p
RR???V
此方程说明,
( 1) 弯曲液面的附加压力与液体表面张
力成正比
( 2) 弯曲液面的附加压力与曲率半径成反比 。
( 3) 若液面是平的, 则 R=, 。
此式适用于计算小液滴的附加压力 。
而对于空气中的气泡 ( 肥皂泡 ),气泡具有两个气 —
液界面, 所以,△ р=4γ /ρ
这表明一个肥皂泡, 它的泡内压力比外压力大, 因此
吹出肥皂泡后, 不堵住口, 泡很快缩小, 直至缩成液
滴 。
? 0p?V
五, 毛细现象
毛细现象是弯曲液面的附加压力 △ р的作用结果 。
① 在毛细管壁润湿时, 毛细管内液面呈现凹半球面 。
凸,△ р =р l-р g
凹,△ р〈 0
∴ △ рl〈 △ р g即液相压力 р l小于大气压力 р g
压差 △ р=2γ /ρ
ρ —为凹液面的曲率半径, 也是毛细管半径 。
若要保持稳定, 即应保持内外同一水平面上的压力处
处相等 。
② 当液体不能润湿毛管壁时, 管内液面呈凸形, 此
时 р l〉 р g
若要保持稳定, 应在内外同一水平面上的压力处处相
等 。
∴ 毛细管内液柱必须下降 h的高度 。
例,织物由无数纤维组成, 可以想象纤维之间构成
无数毛细管, 如液体润湿了毛细管壁, 则液体能在毛
细管内上升一定高度, 从而使高出的液柱产生压强,
促使液体渗透到纤维内部 。
结论,表面张力的存在是弯曲液面产生附加压力的根本
原因,而毛细现象则是弯曲液面具有附加压力的必然结
果。
作业:
1,用两个式子表示表面张力, 并分别对表面张力定义 。
2,写出 Laplace公式并写出 △ р与 ρ,γ。
3,已知 100℃ 时水的表面张力为 58.85mn∕m,假设在
100℃ 的小滴曲率半径为 0.1μm,在空气中存在一个半径
为 0.1μm的气泡, 分别求两者的附加压力?
第二节 表面活性剂在界面上的吸附
复习:拉普拉斯公式, 毛细现象
举例,1,棕黄色的煤油和白土混合后放置一段时间,
发现上层煤油变澄清, 下层沉淀的白土变黄 。 (固 -液
界面 )
2,Cl2经过活性炭被吸收 。 ( 气 -固界面 )
以上两例均发生了吸附现象 。
一, 吸附
1,定义:物质从一相内部迁至界面, 并富集于界面的
过程 。
吸附可发生在:固 -液, 气 -固, 液 -液, 气 -液界面上 。
吸附剂:活性剂
吸附质,Cl2( 被吸附的物质 )
2,分类:物理吸附:范德华力
化学吸附:化学键
3,吸附量的测定:
( 1) 气体的吸附:通过测量固体或液体吸附前后的重
量 ( 增加 ), 或测定吸附前后气体的压力差 。
( 2) 固 —液界面:吸附前后液体的浓度变化 ( 减小 ) 。
( 3) 液 —液界面:不易直接测定 。
4,表面吸附剂的吸附 。
由于表面活性剂分子结构中含有亲水基和疏水基,
因而在溶液中, 它易于从内部迁移而富集于溶液表面
( 或界面 ) 易发生界面吸附 。
当发生表面活性剂吸附后, 必然改变体系的界面
状态, 而影响界面性质, 从而产生一系列重要作用如
湿润, 乳化, 起泡, 净洗等 。
二, Gibbs吸附 ( 吉布斯吸附 )
定义:溶质表面吸附量,单位面积的表面层所含
溶质的摩尔数比同量溶剂在本体溶液中所含溶质摩尔
数的超出值 ( 差值 ) 或称溶质的表面过剩:溶质在表
面浓度和溶液内部浓度之差 。
1,单种表面活性剂吸附:
( 1) 表面张力随浓度增加而降低, 物质自动富集至
表面, 使得表面浓度高于本体浓度 ——正吸附 。
( 2) 无机物等物质自动减小在表面的浓度, ( 因为
溶液分子间作用增强, 使表面张力略升高 ) 使得表面
浓度低于本体浓度 —负吸附 。
2,同类型表面活性剂混合物吸附 。
离子与离子型, 非离子与非离子型 。
3,不同类型表面活性剂混合物吸附 。
非离子与离子型表面活性剂混合 。
三, 表面活性剂在溶液表面的吸附状态
定性推测:表面活性剂是一, 双亲分子,, 易富
集
于表面发生吸附, 且可能在表面上定向排列, 由此可
测不同浓度下表面活性剂溶液的表面张力, 计算吸附
量 。
现对吸附分子在不同浓度的溶液表面状态进行分析
以常见的十二烷基硫酸钠为例,C12H25SO4Na
根据实验结果:十二烷基硫酸钠在 0.1mol/LNaCl溶液中
的表面吸附量 。
由图 2-3可知:浓度稀时吸附量小, 随浓度的增加, 吸
附量急剧增加 。 浓度达到一定值后, 吸附量趋于恒定 。
此极限值称饱和吸附 。
在不同浓度下表面吸附分子所占面积 ( 25℃ ) 如图 2-4
1,若分子, 平躺时,, 分子所占面积约为 1nm2。
2,看表中, 当浓度大于 32× 10-6mol·L-1时,分子就不可
随意, 平躺,, 浓度在 800× 10-6mol·L-1附近,表面吸附
分
子成较紧密的直立排列, 没有多少任意活动的余地,
只有浓度很低时, 才自由, 平躺,, 浓度大, 分子数
多,
( 比如人多 …… )
3,由表看出浓度大于 600× 10-6mol/L后, 分子所占面
积变化很小, 此时分子排列紧密 。
在图 2-5( C) 状态中, 由水的极性, 表面几乎被表面 \
活性剂分子的亲水基覆盖, 亲油基朝外, 在水的表面形
成一个由碳氢键构成的表面层, 大大改变水的表面性质 。
此时溶液具有最低表面张力 。
推出,一种好的表面活性剂应在浓度极稀时就达到吸附
饱和状态 。
四, 表面张力最低值现象 。
1,定义:表面张力最低值现象是指其表面张力低于
表面活性剂水溶液所能达到的表面张力的情况 。
2,原因:生产上用的表面活性剂均不是纯净物, 而
含有杂质时就常常出现表面张力的最低值现象 。
3,意义:表面张力最低值现象作为表面活性剂纯度
的量度 。
4,形式:
( 1) 在阴离子表面活性剂中加入少量阳离子表面
活性剂, 可大大降低表面张力, 出现明显表面张力
最低值现象 。 如图 2-6
( 2) 在阳离子表面活性剂中加少量阴离子表面活性
剂, 也会出现最低值现象 。 如图 2-7
( 3) 在阴离子表面活性剂中加入少量非离子表面活
性剂, 也会出现最低值现象 。 如图 2-8
所以, 实际应用时, 往往将不同的表面活性剂混合
复配, 以获得更好的效果 。
如果对混合体系提纯, 则表面张力最低值现象消失,
所以表面张力最低值现象出现与否, 看成是表面活性剂
纯度的一种度量 。
五, 表面活性剂在固 —液界面的吸附 。
1,定义:
表面活性剂在固 —液界面上的吸附, 就是表面活性
剂分子或离子自溶液中移迁至固 —液界面并富集于界面
的过程, 与液 —液界面吸附相似, 但固体不能流动, 所
以不能通过表面张力计算吸附量;可通过计算单位固体
中的吸附前后浓度的改变来计算吸附量 。
2,测定表面活性剂浓度的方法:
( 1) 对抗作用滴定法:用于离子型对浓度较高时不
适用
3,吸附机理
溶液在固体表面的吸附比液 —液吸附复杂 。
当溶液浓度较低时, 单分子吸附:离子交换吸附, 离
子对吸附, 氢键吸附等 。
例,离子交换吸附如图 2-9
4,表面活性剂溶液的吸附等温线 。
( 1) 定义,吸附等温线是指在一定温度下, 吸附量
与溶液浓度之间的平衡关系曲线 。
从吸附等温线可了解固体表面的吸附量与溶液浓度变
化关系 。
( 2) Langmuir( 郎格缪尔 ) 吸附等温线 。
由图知:虽有差异, 但共同点:在浓度较稀时吸附
量上升较快, 至一定值后, 吸附量变化不大, 最后趋于
饱和值 。
Langmuir吸附的前提条件:
( 1) 单分子层吸附;
( 2) 吸附剂表面是均匀的;
( 3) 溶液的溶剂和溶质在表面上有相同分子面积;
( 4) 溶液内和表面性质皆为理想态, 即无分子间的作
用 。
5,影响吸附因素 。
( 1) 表面活性剂碳链:
规律:各类表面活性剂其同系物在固体表面上吸附符合:
碳链越长, 越易被吸附 。
( 2) 温度:
a 离子型表面活性剂,T升高, 溶解度增大, 亲水性增
大, 吸附于固体上的趋势减小, 从而吸附量增大 。
b 非离子型,T升高, 分子运动加剧, 分子距离增大,
作用力 ( 亲水性 ) 减小, 溶解度下降, 逃离水而吸附于
固体上的量增大 。
( 3) PH值:
a 对于非离子表面活性剂影响不大 。
B 某些固体如羊毛上吸附与 PH有关:
PH值较高时, 阳离子表面活性剂吸附增强
PH值较低时, 阴离子表面活性剂吸附增强
( 4) 不同类型表面活性剂
a对于水中的离子型表面活性剂, 阳离子表面活性剂易
吸附 。
因为:吸附剂 ( 棉, 毛等 ) 在水中表面大多带负电荷 。
b非离子型表面活性剂, 当亲油基相同时, 亲水基越长,
亲水性越好, 溶解度越大, 吸附量越低 。
( 5) 吸附剂的表面性质
( 6) 电解质
6,表面活性剂吸附对固体表面性质的影响
( 1) 改变了固体质点在溶液中的分散性质 。
( 2) 增加了溶胶分散体的稳定性 。
( 3) 改变了固体表面的表面张力, 润湿性, 渗透性 。
( 4) 改变固体表面的带电量及电荷性质 。
作业:
1,什么是溶质的表面吸附量, 吸附等温线?
2,从吸附等温线上可以看出的共同规律是什么?
3,温度对吸附产生怎样的影响?
4,什么是表面张力最低值现象, 其意义是什
么?
第三章 表面活性剂在溶液的表面活性
复习, 表面张力的定义, 计算附加压力的公式
表面活性剂在界面上的吸附, 吸附等温线 (提问 )
影响吸附的因素
表面活性的一般性质,溶解度, 化学稳定性
1.1 表面活性剂的一些性质
我们在讨论表面活性剂在溶液界面上吸附时发现,
溶液表面张力随浓度变化的关系中有一突变点,如下图
3-1
虚线还出现了表面张力最低现象 (提问原因 )。表面张
力和溶液浓度的相互关系中,当浓度较低时,表面张力
随表面活性剂浓度增加而降低很快,但浓度升至一定值
后,随浓度增加,表面张力变化不大。
此种表面性质的突变与表面活性剂在溶液中的状
态变化到底有何关系呢?现在我们对表面性质有了一定
的了解,还要研究表面活性在溶液中的状态,才能了解
和认识表面活性剂溶液的性质和作用。
下面以十二烷基磺酸钠为例,说明典型的表面活
性剂的物理化学性质随浓度变化的关系。
从图 3-2中明显看出, 所有的物理化学性质变化均有一转
折点, 且此转折点的浓度变化范围较小, cmc-临界胶束
浓度:开始形成胶束时的浓度 。 ( 成团结构称胶束 ) 。
表明:表面现象 (表面吸附 )和内部性质有着统一的内在
联系 。
下面重点研究表面活性剂水溶液的一些性质。
1、电导率。
( 1)电导:描述导体导电能力大小的物理量。
用 G表示
定义为电阻 R的倒数, 即,单位 ?-1或 S
( 2) 电导率:
由物理学可知:导体电阻
电导率是电阻率的倒数, 即
式中,-电阻率, -导体长, -导体截面积 。
对于电解质溶液而言, 其电导率为相距 1m长度, 面积为
1m2的两个平行板电极间充满电解质溶液时的电导 。
S
lR
A??
1/GR?
1 sAG
l??
? l sA
离子型表面活性剂在水中可电离出正, 负离子形式,
与无机盐溶液一致:
( 1) 在浓度极稀时, 两者相似, 电导率与浓度呈线性
关系;
( 2)但随着浓度的上升,无机盐仍是电导率与浓度呈
线性关系;而离子型表面活性剂则与无机盐有明显差
异,电导率随浓度改变有一转折点,而且随碳链(亲
油基)的缩短,发生转折点的浓度越高,且越来越接
近于无机盐。(亲水基 ↑,亲水性 ↑,溶解度 ↑ )
( 3)当量电导率 ( 摩尔电导率 ) 与浓度的平方根关系 。
如上图 3-2为离子型表面活性剂, 随浓度的增加, 摩
尔电导率也有一点转折点, 且随碳链 ( 亲油基 ) 增长,
发生改变的转折点浓度更低, 更明显 。 ( 亲油基 ↑, 亲
水基 ↓, 亲水性 ↓, 溶解度 ↓ )
溶液的电导率, 摩尔电导率特性是离子型表面活性
剂所
共有的 。
2,溶解度
m B A C? ? ?
( 1) 离子型表面活性剂的溶解度与温度的关系 。
由图 3-2发现:离子型表面活性剂的溶解度也有一突变
的转折点, 当溶液温度大于一定值后, 溶解度急剧增加,
此点称临界溶解温度, 也叫 Krafft点 ( 克拉夫特点 ) ;
由图还发现:同系物中随碳链增长, 克拉夫特点提高;
而相应的溶解度降低了 。
( 2) 非离子表面活性剂无导电性和溶解度特征
因为:导电性是针对溶液中正, 负离子而言的, 非
离子型不能电离产生离子;非离子型的溶解度在低温时
就易溶, 并随着 T↑, 溶解度 ↓, 出现浑浊 。 ( 浊点 )
3,依数性
( 1) 定义:在稀溶液中, 当溶质为非挥发性物质时,
溶液中溶剂蒸气压下降, 凝固点降低, 沸点升高, 和渗
透压的数值, 仅与一定量溶液中溶质的质点数有关而与
溶质的本性无关, 这些性质称为稀溶液的依数性 。
一般化合物稀溶液是理想的, 而表面活性剂不同, 其稀
溶液中表现出极大非理想性, 导致稀溶液与浓溶液有较
大差异 。
( 2) 渗透参数:
指溶液的 ( 凝固点 ) 冰点降低实验值与假设电解质完全
电离成两个离子时的冰点降低值的比例 。 可表示各种依
数性 。
4.增溶性 。
( 1) 定义:在溶剂中完全不溶或者微溶的物质, 借助于
添加表面活性剂而得到溶解, 并成为热力学上稳定的溶
液, 这种现象称增溶性 。
( 2) 具体作用:无机盐水溶液一般有, 盐析, 作用, 即
产
生沉淀物, 盐浓度增加, 使其溶解有机物的能力降低,
而表面活性剂加入, 能增大有机物的溶解能力, 从而起
到增溶作用 。
同时碳链增增长, 增溶作用提高 。
( 3) 应用,① 在染色过程中, 表面活性剂的加入, 对染
料起到增溶作用, 使染料的溶解度增大, 一定程度上有
利于染色的进行 。
②, 干洗, 中, 表面活性剂在非水溶剂中对油污发生增
溶
作用, 从而有效地去除污垢 。
( 4) 影响因素:表面活性剂结构, 被增溶物质, 温度
( T ↑, 增溶 ↑ 。 )
由上分析:表面活性剂各种性质的突变都在一特定范围
内, 此浓度与转折点浓度相符 。 所以表面活性剂的溶液
内部性质变化与溶液表面现象存在统一的内在联系 。
复习:表面活性剂溶液性质随浓度而改变时,基本上所
有性能在一特定浓度均会发生突变离子型, 非离子型表
面活性剂溶液的界面张力 ( 表面张力 ) 随浓度变化的关
系曲线 。
从图 3-3中可知:浓度很稀时,水的表面张力降低很快,
过了突变点,随浓度增加,表面张力基本保持不变。
第二节 表面活性剂胶束形成及其结构特点
一, 现象解释
1.溶液浓度极稀时, 表面活性剂分子或离子含量极低,
此时溶液相当于纯水溶液, 水与空气几乎直接接触,
接近于纯水状态 。
2,随溶液浓度增加, 溶液中表面活性剂分子或离子
数目增加, 而表面活性剂中含有亲水基和疏水基, 所
以就会被吸附到水 —空气的界面, 空气和水的接触部
分被空气和表面活性剂, 表面活性剂和水的接触面所
取代, 使原来的空气和水的接触界面降低, 导致水的
表面张力急剧下降 。 水中的表面活性剂相互聚集,
疏水基相互靠拢, 开始形成胶束 。
3,当浓度再进一步增大并到一定值时, 水的表面全部
被一层表面活性剂的分子或离子覆盖, 此时, 表面吸附
达最大值, 而且表面上再也容纳不了更多的分子, 将水
和空气完全隔离, 此时表面张力最低 。
4,若再增加溶液浓度, 不能提高表面吸附, 而只是溶
液内部表面活性剂分子或离子个数不断增多, 使表面活
性剂疏水机疏水基相互吸引分子缔合, 亲水基朝外, 与
水相接触出现成团结构, 使体系稳定 。
二, 临界胶束浓度 。
1,定义:表面活性剂在溶液中形成胶束时的浓度, 称
为临界胶束浓度 。 用 cmc表示 。
实验表明,cmc为一个窄的浓度范围, 不是一个
确定的数值 。 如离子型表面活性剂的 cmc约在
10-3~10-2mol/L。
2,重要意义:
表面活性剂的 cmc是一个很重要的特征数据, 表
面活性剂的许多性能和应用条件都与 cmc有关 。 如在
表面活性剂 cmc左右时, 表面张力, 渗透压, 冰点,
粘度, 密度, 可溶性, 净洗力, 光散射和颜色变化等
性质都会发生显著变化, 这个转折点浓度就是 cmc。
三, 溶液中胶束的形成 。
根据体系能量最低最为稳定的原则,1,当表面活性
剂量极少时, 表面活性剂的亲水基与水的作用力大于疏水
基对水的斥力, 使水中氢键结构重排, 水分子与表面活性
剂分子或离子形成一种有序结构 。 图 ( a)
2,根据体系能量最低最为稳定的原则, 为使其疏水基
不被排斥, 它的分子就不停转动, 可通过两个途径寻
求获得体系的稳定 。
( 1) 图 ( b), 表面活性剂的亲水基留在水中, 疏水
基伸向空气, 形成定向吸附层, 从而降低表面自由能 。
( 2) 图 ( c), 表面活性剂疏水基相互聚集, 尽可能
减少疏水基与水的接触, 而降低体系的自由能 。
由于疏水基的相互缔合, 势必让亲水基存在于缔合物
表面, 从而与水接触, 促使整个体系的稳定, 这种缔
合即为胶束 。 如图 ( d)
3.分类 。
( 1) 离子型表面活性剂:其胶束是由离子缔合而成
的, 且带电, 称胶体电解质 。
( 2) 非离子型表面活性剂:其胶束是由分子缔合而
成的, 不带电, 不属于胶体电解质 。
因表面活性剂胶束均通过缔合而成, 所以此溶液
统称为缔合胶体或胶束溶液 。
四, 胶束的结构形状 。
通过了解胶束形状, 可以认识胶束的特性及其对
界面的影响 。
1,在稀溶液中, 胶束一般呈球状 。
双电层:在溶液中的带电固体表面, 由于静电吸引力
的作用, 必定要吸引等电量的, 与固体表面上带有相
反电荷的离子 ( 反离子 ) 环绕在固体粒子周围, 这样
便在固, 液两面之间形成了双层电 。
2,在 10倍于 cmc或更大浓度的溶液中, 胶束一般是
非球状的 。
( 1) 此结构使大量的表面活性分子内疏水基与水接
触面积缩小, 有更高的热力学稳定性 。
此结构内核由疏水基构成, 棒状胶束表面油亲水基构
成, 具有一定的柔顺性, 随着浓度增加, 棒状聚集成
束, 周围是溶剂 。
( 2) 浓度更大时, 形成层状胶束 。
3,胶束的形成是表面活性剂为了增加体系的稳定性 。
离子型表面活性剂形成的胶束表面呈正电荷或负电
荷, 使得电荷更加集中, 即电荷密度大于单分子时的电
荷密度 。 所以, 当胶束靠拢时, 势必造成体系自由能增
加 。 这样, 离子型表面活性剂胶束形成时, 同时存在着
体系自由能减小和增大的双重效果 。 ( 根据体系能量最
低最为稳定原则 。 )
所以, 表面活性剂胶束形成的结构形状和大小必须
使体系的表面自由能最小, 才能形成稳定的热力学状态 。
4,胶束的形状与大小关系 。
( 1) 胶束大小 ——胶束量:胶束相对分子质量 /表
面活性剂单体相对分子质量,也称胶束的聚集数,
即:缔合或胶束的表面活性剂的分子数或离子数。
( 2) 测定胶束大小(聚集数)的方法:
光散射法、扩散 —粘度法、超离心法、电泳法
第三节 临界胶束浓度
一, 临界胶束浓度
1,定义:形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度 。
( 提问 ) 或:开始形成胶束时的浓度 。
表面活性剂溶液的浓度只有稍高于它的临界胶束浓
度时, 才能充分显示其作用 。
2,Kafft点与临界胶束浓度的关系
离子型表面活性剂:转折点 ( Kafft点 ) 对应的是温
度, 在此温度范围内, 其溶解度就是临界胶束浓度
( cmc) 。
3、结论
表面活性剂的润湿、渗透作用因界面吸附,所以只
要浓度稍大于 cmc即可;而乳化、分散、增容和洗净作
用浓度要大于 cmc很多才显示效果。
4、测定
临界胶束浓度 ( cmc) 可通过各种物理性质的突变
来确定, 方法不同, 值也差异, 但突变点总落在一个窄
范围内 。
二, 表面活性剂化学结构和临界胶束浓度 ( 内因 )
1,表面活性剂碳氢链
( 1) 同系列表面活性剂在亲水基相同情况下, cmc值随疏
水基的碳链增长而降低 。 P59表 3-2是一些表面活性剂的临
界胶束浓度 。
( 2) 不同系列表面活性剂随 C链增长, cmc下降的程度不
同 。
① 离子型表面活性剂每增加一个 C,cmc下降近一半 。
② 非离子型表面活性剂疏水链每增加两个 C,cmc降至 1/10。
③ 两性表面活性剂每增加四个 C,cmc降至 1/100。
( 3) 表面活性剂疏水基 ↑,分子排列有序, cmc↓
① 表面活性剂疏水链 ( 非极性基团 ) 如有支链, 则支化度
↑,cmc↑。
② 疏水链含有不饱和键时, cmc↑。
③ 疏水链中引入极性基团, cmc↑程度不同 。
④ 亲水基处于疏水基链中间, cmc↑。
⑤ 疏水链中的 H被 F取代时, cmc↓,特例末端的 H被 F取代 。
2,表面活性剂的亲水基 。
同类型表面活性剂亲水基的亲水能力 ↑,cmc↑,影
响不大 。
cmc比较:两性表面活性剂 ≈离子型表面活性剂 >非离
子型表面活性剂 。
3,反离子的影响 。
反离子对表面活性剂 cmc值影响不大, 但假如反离子
本身就是表面活性剂离子, 则对 cmc↓明显, 且随反离
子疏水基 ↑,cmc↓更明显 。
例,25℃
C12H25N+(CH3)3B- cmc为 1.6× 10-2mol·L-1
C12H25SO4- Na+ cmc为 8.1× 10-3mol·L-1
C12H25N+(CH3)3·C 12H25SO4- cmc为 4× 10-5mol·L-1
表面活性剂反离子对于表面活性剂胶束形成有了强烈促
进作用, 它使表面活性剂的 cmc↓。
二, 外界因素对表面活性剂 cmc的影响 。
1,温度
通常,T↑,cmc↓,但至最低值后, T↑,cmc↑。
T↑,分子动能 ↑,分子距离 ↑,亲水性 ↓,有利于胶
束形成, cmc↓。 但 T进一步 ↑,不但亲水性 ↓,而且
疏水性 ↑,胶束碰撞加剧, 不利于胶束形成,cmc↑。
不同类型表面活性剂 cmc最低值所处温度是不同的 。
( 1) 离子型表面活性剂,Krafft点温度 ↑,cmc↓。
( 2) 非离子型表面活性剂,T↑,溶解度 ↓,甚至转
为不溶于水的浑浊液, 此时温度称, 浊点,, 浊点以
上
不溶于水, 浊点以下溶于水 。 在浊点温度以下, T↑,
cmc↓,且疏水基 C原子数 ↑,cmc↓越显著 。
2,电解质
通常:在表面活性剂溶液中, 加入无机电解质,
使 cmc↓。
这种倾向:离子型表面活性剂 >两性 >非离子型
( 1) 阴离子对表面活性剂 cmc↓程度次序为:
1/2SO4>F->BrO3->Cl->Br->NO3->I->CNS-
( 2) 阳离子对 cmc下降程度次序为:
NH4+>K+>Na+>Li+>1/2Ca2+
3,有机物
( 1) 极性有机物,高碳醇类和酰胺类,它与表面活性
剂胶束结合而影响 cmc。 碳链 ↑,cmc↓。
醇类烃基大小和表面活性剂的疏水基大小相当时,
cmc下降至最低值 。
( 2) 较大浓度时才对 cmc影响的有机物:如尿素,
低碳醇等 。 它通过改变水与胶束, 水与表面活性剂相
互作用而影响 cmc。
醇类对非离子表面活性剂 cmc的影响与离子型相
反:醇的加入, cmc↑。
4,PH值 。
PH值对两性表面活性剂的 cmc影响较大, 试验表明:
pH↑,cmc↓。
作业:
1,画出表面张力随浓度变化的关系曲线, 并简单解释
此变化规律?
2,临界胶束浓度的定义及其表示符号?
3,根据能量最低体系最稳定原则, 表面活性剂的分子
在溶液中如何寻求稳定的?
第四章 表面活性剂的化学结构与性能的关系
随着科学技术和生产的不断发展,表面活性剂
的品种日益增多,应用范围也日益扩大,对表面活性
剂的物理化学性质也有了深入了解。由于表面活性剂
的性能取决于分子结构(结构决定性能),而不同表
面活性剂分子的化学结构有很大差异,导致其性能有
很大差异。表面活性剂分子中疏水基、水基的结构及
所处位置,两者不同比例,分子组合形状,相对分子
质量大小等均影响表面活性剂性能。
如果我们了解表面活性剂内部的变化规律及其分
子结构,就能更好地掌握其性能,从而指导实际生
产。
第一节 表面张力的降低
本章主要讨论表面活性剂分子结构对一般性能的
影响,而分子的化学结构对表面活性剂的润湿、渗透、
分散、乳化、增溶等应用性能和在染整工业中应用性
能的影响,在以后学习的各章中详细讨论在溶液中,
加入表面活性剂大大降低溶剂的表面张力(提问),
表面张力降低可用两个
概念表示:效率、效能。
一, 效率
1,定义:
即降低溶剂表面张力至一定值时, 所需表面活性剂的
浓度 。 一般用使表面或界面张力降低 2× 10-4N/cm时溶液
体相浓度的倒数对数作为衡量表面活性剂的效率量度, 用
ρC20表示 。 表面张力单位 mN/m
2× 10-4N/cm = 2× 10-4 103/10-2 = 20mN/m
ρC20 = lg( 1/c) π=20 = -lg Cπ=20
此式表明:所需浓度 ↓,则效率 ↑;浓度 ↑,效率 ↓。
2、影响效率高低的规则
( 1) 增加疏水链的长度, 亲水链相对 ↓,亲水性 ↓,浓度
↓,效率 ↑。
( 2) 疏水基支链或不饱和键存在时, (cmc)浓度 ↑,效
率 ↓。
( 3) 亲水基接在分子中间, 浓度 ↑,效率 ↓。
( 4) 离子型表面活性剂
① 亲水基有效电荷 ↓,浓度 ↓,效率 ↑。
② 水合度低 ( 浓度低 ) 的反离子, 可使效率 ↑。
③ 加入强电解质, 表面活性剂更易自相内迁移至表
面, 浓度 ↓,效率 ↑。
( 5) 非离子型表面活性剂
聚氧乙稀醚, -( OCH2CH2) n- n为氧乙稀数目,
n↑,浓度 ↑,效率 ↓。
二, 效能
1,定义:能使表面张力降低到的最低值, 是一种能
力 。
在临界胶束浓度时, 溶液的表面张力通常最低, 所
以用 cmc时的表面张力值量度 ( 表面活性剂降低表面
张力的 ) 效能, 用 πcmc表示 。
2,影响效能的规则
( 1) 表面活性剂分子中疏水基的内聚能越低, 可达
到的表面张力越低, 即效能越高 。
如:支链疏水基内聚能低于直链疏水基, 即支链疏水基的
效能高于直链疏水基的效能 。
对同一类表面活性剂, 随疏水基链 ↑,浓度 ↓,效率 ↑,
而效能 ↓。
因浓度 ↓,表面张力 ↑,而效能表示降低表面张力的能力
表面张力降得越低效能越高, 效率 ↓
( 2) 表面活性剂溶液电性质的影响
对离子型表面活性剂, 在表面活性剂溶液中加入电解
质, 由于双电层的影响, 使得效能增加 。
( 3) 表面活性剂分子在界面上所占面积的影响
① 表面活性剂分子在界面上所占面积 ↑,在溶液中浓度 ↓,
表面张力 ↑,效能 ↓。
② 在表面上平躺的表面活性剂分子对降低表面张力的效
能 <直立或有一定倾斜度 。
( 4) 临界胶束浓度的影响
抑制胶束形成, 则浓度 ↑,表面张力 ↓,效能 ↑。
如:增加疏水链支化度;亲水基处于分子中间;增加不
饱和度 。
结论:
( 1) 分子结构中有较低内聚能的疏水基;
( 2) 能抑制胶束形成的分子结构 。
( 3) 表面活性剂在表面所占面积小 。 则其浓度高, 表
面张力越低, 效能越高 。
第二节 表面活性剂的亲疏平衡值
复习:表面活性剂降低表面张力的效率, 效能及其分别
的影响因素 ( 提问 )
引入:表面活性剂是一种两亲分子, 在分子结构中必
须同时含有亲水基和疏水基, 这两种基团彼此相互影响,
相互联系, 对表面活性剂的各项性能起着决定作用 。
( 1) 表面活性剂中假如亲水性很强, 其在水中溶解度很
大, 不利于界面吸附, 表面活性较低 。
( 2) 假如亲水性很弱, 疏水性很强, 其在水中溶解度很
小, 使溶液中表面活性剂含量较低, 表面活性也较低 。
以上两种均为非优良的表面活性剂 。
所以作为良好的表面活性剂, 分子结构中亲水性和
疏水性应该有一种良好的匹配 。
一, HLB值的概述
1,定义:亲水亲油平衡值或亲 -疏平衡值, 即 HLB
值 。
2,意义:反映表面活性剂分子结构中亲水性和疏
水性的良好匹配, 即亲水亲油间的平衡关系 。
3,HLB值的创始
由美国 Atlas研究机构的格里芬 ( Griffin) 于 1949首创 。。
格里芬最初用下列不同符号表示亲水 —亲油平衡关系 。
亲水性最强 HH
亲水性一般 H
亲水 —亲油居中 N
稍有亲油性 L
亲油性最强 LL
4,HLB值的数值表示
(1) 亲水性最强的表面活性剂的 HLB=40;
亲水性最弱的表面活性剂为 1;
完全由疏水基组成的 (如石蜡 )HLB=0;
一般:离子型表面活性剂,HLB值在 1~40之间;
非离子型表面活性剂,HLB值在 0~20之间;
(2)不同 HLB值的表面活性剂其溶解度有较大差异
HLB值范围 加入水后的性质 应用
1~4
3~6
6~8
8~10
10~13
>13
不分散
分散得不好
剧烈振荡后成乳白色分散体
稳定乳白色分散体
半透明至透明的分散体
透明溶液
乳化剂
润湿剂
洗涤剂
增溶剂
从表中可看出 HLB值范围越大, 溶液溶解度越大, 偏向
于亲水性强的 。
表 4-6列出了部分常用表面活性剂的 HLB值 。
结论,表面活性剂的亲水性取决于分子结构中的亲
水基团和疏水基团 。 若 ( 1) 当分子中亲水基相同时, 疏
水基分子链增长, 亲水链 ↓,亲水性 ↓,常可用疏水基
的相对分子质量表示疏水基的疏水性 。
( 2) 当疏水基相同时, 由于亲水基种类繁多, 不同表
面活性剂亲水基就不同, 所以亲水性也不同 。 如非离子
表面活性剂:氧乙烯数 ( EO) ↑,亲水性 ↑,也可用亲
水基的相对分子质量表示分子的亲水性 。
二, HLB值的测定及计算
( 一 ) HLB值的测定
1,格里芬法:将已知 HLB的乳化剂和未知 HLB值的乳
化剂互相混合, 获得最稳定的乳化剂浓度来计算未知的
HLB值 。
2,比较法:比较一系列乳液的稳定性, 两者稳定性最
相似的, 则两者乳化剂的 HLB值大致相等 。
3,仪器测定法:色谱分析法, 介电常数法, 核磁振法
等 。
( 二 ) HLB值的计算
1,非离子型表面活性剂 HLB值的计算
( 1) 格里芬导出,HLB=100/5( 1- Mo/ M)
式中,Mo- 疏水基的相对分子质量 。
M—表面活性剂的相对分子质量 。
极限分析:
[1]当 Mo=0时, HLB=20,全为亲水基组
成的表面活性剂 。 如聚乙二醇 。
[2]当 Mo=M时, HLB=0,全为疏水基组成的表面活性
剂 。 如石蜡 。
所以非离子型表面活性剂 HLB值在 0~20之间 。
例:
其 HLB值为:
C 9 H 1 9 O C H 2 C H 2 O 1 0 H
1 0 0 2 2 01 1 3,35 2 2 0 4 4 0H L B ??? ? ? ????
??
( 2) 疏水基为多元醇酯, 即多元醇脂肪酸酯非离子型表
面活性剂 ( Span型 )
HLB=100/5( 1- S/ A)
式中,S—表面活性剂的皂化价 。
A—脂肪酸的酸值 。
其中, S可准确测出, 所以 HLB值可方便求得 。
注意:非离子表面活性剂 HLB值的公式中仅考虑了疏水基
HLB值的影响, 比较片面 。
( 3) 修正式
式中,Mw—亲水基相对原子质量 。
Mo—疏水基相对原子质量 。
7 1 1 l g /woH LB M M??
( 4) 戴维斯公式
前提:表面活性剂分子中亲水性和疏水性不仅与相对原子
质量有关, 还与极性大小有关 。
所以:此法不仅使用于非离子型表面活性剂, 而且适用于
离子型表面活性剂的 HLB值
( 5) 临界胶束浓度表示
已知 cmc,可求出某些非离子型表面活性剂的 HLB值
经验式:
? ? ? ? 7H L B ? ? ???亲 水 基 疏 水 基
? ?1,68 20,4 2lg
19,4 5
H LBc m c
H LB
???
?
2,其他类型表面活性剂 HLB值的计算
离子型表面活性剂, 不能用亲水基和疏水基的相对
分子质量求 HLB值 。
小田良平利用有机物的有机性 ( 疏水基 ) 与无机性
( 亲水基 ) 的比值来计算:
式中:无机性值和有机性值可查表求得 。 P76表 4-9
注意:每个碳原子有机性值为 20,每个氧乙烯无机性值
10H L B ?? ?? 无 机 性 值有 机 性 值
为 35,所以碳原子应另行计算其有机性值 。
例:
COOH+OH+SO3H+双键
= 150+100+250+2= 502
所以
5 C H C H 2 C H
O S O 3 H
= C H ( C H 2 ) 7 C O O H ( 太 古 油 ) ( C H 2 )C H 3
1 8 2 0 3 6 0?? 有 机 性 值 = =
? 无 机 性 值 =
5021 0 1 3, 9
360H L B ? ? ?
根据式 ( 4-8) 计算 值:
=
= 13.3
3,混合表面活性剂的 HLB的计算
具有加和性, 以两种表面活性剂为例:
式中,HLBA,HLBB—A和 B单用时各自的 HLB值 。
WA,WB—A和 B在混合物中的质量分数 。
HLB
? ?S O 3 N a + O + C O O H 1 7 C H 7H L B ? ? ? ??? - - ( - 2 - )
? ?1 1 1, 3 2, 1 1 7 0, 4 7 5 7? ? ? ? ???
A A B B
AB
W H L B W H L BH L B
WW
??
?
gg
例,63%的表面活性剂 Span20( HLB=8.6) 与 37%的
Tween20(HLB=16.7)相互混合的 HLB值?
则
[可通过计算的 HLB值初步挑选合适的表面活性剂 ]
三, HLB值的应用
1,HLB值的作用
HLB值与表面活性剂性质有密切关系, 而 HLB值
的确定较粗略, 还不能单纯由 HLB来确定表面活性剂的
所有性质, 因而不能将 HLB值作为挑选的主要条件, 但
从大体上有助于了解表面活性剂的性质, 进行初步选择 。
2,HLB值与表面活性剂性质, 用途的关系
6 3 % 8, 6 3 7 % 1 6, 7 1 1, 5 9H L B ? ? ? ? ?
HLB范围 用途
1.5~3.0 消泡
3.0~6.0 W/ O型乳化
7~9.0 润湿、渗透
8~18 O/ W型乳化
13~15 净洗
15~18 增溶
HLB范围 性质
1~3 分散困难
3~6 微弱分散
6~8 略微分散
8~10 分散较易
10~13 分散容易
>13 溶解或透明液
其中,W/ O型乳化是油包水型:水分散于油中;
O/ W型是水包油型;油分散于水中 。
结论,HLB值在非离子表面活性中应用最广, 上两表只
适用于非离子型表面活性剂, 但实际使用时偏差也很
大 。
作业:
1,降低表面张力的效率的定义, 表达式, 效率与浓度
的关系;效能的定义?
2,HLB值的定义和意义?
3,用格里芬法计算下列表面活性剂的 HLB值?
4,求 48%的 Span40( HLB=6.7) 与 52%的
Tween40(HLB=15.6)相互混合的表面活性剂的 HLB值?
第三节 表面活性剂的亲水基与性质的关系
复习:亲水亲油平衡值 HLB值, 计算公式, 实用 。
引入:不同种类的亲水基, 使表面活性剂的表面活性
有很大差别 。
亲水基对表面活性剂的性质有较大影响 。
一, 亲水基类型与表面活性剂性质的关系 。
1,从 HLB值考虑, 亲水基亲水性的大小排序 。
- SO4Na,- SO3Na、, - OPO3Na,- COONa、
—OH,—O-
2,亲水基类型 。
离子型表面活性剂:
N+Cl-
- OSO3Na,- SO3Na,- COONa,- OPO3Na、
、, - NHCH2COONa、
- N+(CH3)CH2COO-等 。
非离子型表面活性剂,—OH,—O—
还有比如 —CH2CH2O—
3,性质
不同的亲水基, 其亲水性差异很大 。
离子型表面活性剂 。
水中溶解度有较大差异, 但对 cmc及 лcmc则影响不大 。
非离子型表面活性剂:低温时易溶, T↑, 溶解度
↓, 溶液变浑浊 。 浊点
N + ( C H 3 ) 2 N +
所以:非离子型表面活性剂对温度敏感性 >离子型表面
活性剂 。 实际上, 亲水基种类对表面活性剂性质的影
响较全面, 还对吸附性, 渗透力, 防静电力, 乳化力
等均有影响 。
二, 亲水基数量与表面活性剂性质的关系 。
随着亲水基数量的增加, 表面活性剂的水溶性增大 。
1,由于亲水基种类多, 较复杂:对于离子型表面活性
剂, 增加亲水基的数量, 有效电荷增加, ( 同时电荷
想斥力升高 ), 由于双电层的影响使表面活性剂离子
不易紧密排列, 不利于效能增加, 效能降低 。
结论:表面活性趋于下降, 表面活性剂的性质受到显著
影响 。
2,聚氧乙烯醚 ( 非离子型表面活性剂 )
把离子基插入聚氧乙烯链中, 所以溶解性, 发泡力,
去污力等性能均优于单纯的离子型表面活性剂或非离子
型表面活性剂 。
协同效应, 目前应用广泛 。
如:的德国巴斯夫公司 ( BASF)
O ( C H 2 C H 2 O ) n P O 3 N aR
n↑, 降低表面张力的效能 ↑, ( 因为表面活性 ↑ )
三, 亲水基位置与表面活性剂性质的关系 。
一般情况下,
1,亲水基在分子中间时, 表面活性剂分子不易在溶液
中形成胶束, 所以效率较低, 但表面活性剂分子在界面
定向排列, 降低表面张力的效能较高, 所以润湿性好 。
2,亲水基处于分子莫端时:
易形成胶束, 所以效率较高, 但其效能较低, 去污力较
佳 。 如洗涤剂 ( 十八稀醇硫酸酯钠 ) 。
( 1) 基在烷基上位置不同可以结实以上规律 。 图 4-1、
4-2润湿性与表面活性剂浓度关系 。 润湿的时间短, 说明
润湿性好 。
( 2) 含苯类表面活性剂也有类似影响 。
磺酸基位于邻位的润湿性优于间位 。
对聚醚类非离子表面活性剂, 亲水基处于不同位置, 导
致性质的变化:如亲水基和疏水基含量不同 。
亲水基位于分子中间的表面活性剂起泡力 <亲水基位于末
端的起泡力 。 但去污力无规律可循 。
复习:表面活性剂的亲水基与其性质的关系
导入:疏水基与其性质的关系
一, 疏水基种类与表面活性剂性质的关系 。
1,疏水基的疏水性强弱顺序:
氧代烃基 >硅氧烷基 >脂肪烃基的芳香烃基 >芳香烃基 >
含有弱亲水基的烃基
注:同一类型疏水基,基疏水性不同,一般分子量大的
疏水性 >分子量小
(1)脂肪烃,疏水性强弱:烷基 >环烷基 >稀烃 >芳香烃
第四节 表面活性剂的疏水基与其性能的关系
(2)相同烷烃:- CF3>- CH3>- CH2-
2,性质:
由于疏水基的疏水性差异, 计算 HLB值会有误差 。
所以使用表面活性剂时, 一般除了解表面活性剂种类
及亲水基外, 还指明疏水基种类 。 通常疏水基结构与
物质的结构相似, 才有好的效果 。
如染料分散剂, 因染料往往含芳香烃, 所以带芳香烃
的疏水基最佳 。
一般以带有弱亲水性基的疏水链作为低泡表面活
性剂 。
二, 疏水基支链与表面活性剂的关系 。
已知:支化度升高, cmc上升, 表面张力下降, 良好的
润湿渗透性, 但去污力降低 。
亲水基处于分子中间, cmc上升, 表面张力下降 。
亲水基处于分子末端, cmc下降, 表面张力上升, 去污
力好, 但润湿, 渗透性差 。
疏水基的主要种类按疏水性强弱排列如下:
( 1) 氟代烃基:
( 2) 硅氧烷基:
( 3) 脂肪烃基:
( 4) 带有脂肪烃基的芳香烃基:
( 5) 芳香烃基
( 6) 含有弱亲水基的烃基
例:在选乳化剂时, 首先考虑 HLB值, 还应考虑被乳
化物与表面活性剂之间的亲和性与相容性 。 若亲和力
差, 不相容, 则表面活性剂分子易脱离油相 ( 不易吸
附于界面 ), 起不到表面活性剂的作用 。
一般:乳化剂的亲油基与油分子结构越相近, 亲和性
和相容性越好 。
第五节 表面活性剂分子大小对性质的影响
复习:表面活性剂亲水基和疏水基对其性质的影响
一, 表面活性剂的分子大小对其性质的影响 ( 比较显
著 )
一般经验:
1,相对分子质量小的, 其润湿性, 渗透性较好 。
2,相对分子质量大的, 其洗涤作用, 乳化, 分散性
好 。
例:烷基硫酸钠类表面活性剂:
润湿渗透性,C12H25SO4Na>C14H29SO4Na> C16H33SO4Na
洗涤作用,C12H25SO4Na<C14H29SO4Na< C16H33SO4Na
二, 改变分子大小对其性质的影响
1,离子型表面活性剂
对一定的 HLB值的表面活性剂, 阴, 阳离子表面
活性剂的分子大小不易改变 。 因为固定了分子的亲油
基和亲水基后, 其 HLB值就基本固定了, 改变亲油基
链长或亲水基种类会导致 HLB值的变化 。
2,非离子型表面活性剂
通过增加亲水基 ( ) 和亲油基链长, 可
以很容易地变更其相对分子质量, 而保持 HLB值相对
稳定 。
若只改变亲水基链长, 能很容易地调整其亲水性
大小 。
( C H 2 C H 2 O ) n
① 图 4-3及表 4-1是各种不同相对分子质量的表面活性
剂的去污力和 HLB值及 cmc。 表明分子大小对表面活性剂
性质的影响, 因而选择时, 我们可根据需要选用不同的相
对分子质量 。
相对分子质量大的, 润湿性好 。
相对分子质量小的, 洗涤能力好 。
② 图 4-4为 Pluronics
聚醚网络图与各种性质
HO(C2H4O)a(C3H6O)b(C2H4O)cH
以其亲水性 ( 聚乙烯部分的质量
分数 ) 为横坐标, 以相对分子质
量 ( 聚氧丙稀部分的平均相对分
子质量为代表 ) 为纵坐标 。
L为液体, P为糊状物, F为片状物 。 字母 +数
字 ——商品牌号同一纵行的化合物, 相对分子质量不同,
但亲水基聚氧乙烯链的质量分数相同, 故亲水性相近 。
还可看出相对分子质量不同, 即使亲水性相近, 性
质也有很大差异 。
沿着同时增加相对分子质量和聚氧乙烯质量分数的
方向 ( 斜线 ) 性质也有差异, 如表面活性由润湿性 →洗
涤性 →分散性 。
3,高分子表面活性剂
相对分子质量的影响, 其表现更为突出 。
由于高分子相对分子质量大, 本身已达胶束大小,
无需单分子缔合, 因而本身就有增溶作用, 但不易
在界面定向排列, 难以降低表面张力, 表面活性差,
所以不宜作润湿, 渗透剂 。
高分子化合物对表面活性剂性质的影响, 甚至
表现在表面活性剂与水溶性高分子物质的混合溶液
中 。 若在某些本身不具备显著表面活性剂的水溶性
高分子物质中, 加入一般的高分子表面活性剂, 则
混合物将具有高分子表面活性剂的性质 。
复习:表面活性剂亲水基, 疏水, 相对分子质量对其
性质的影响 。
一, 浊点及其测定
1,浊点:
非离子型表面活性剂 ( 尤其是聚氧乙烯醚型 ) 温
度升至一定程度后, 溶液刚呈现浑浊时的温度, 称之
为, 浊点, 。
溶解度与温度的关系中提及表面活性剂的, 浊点, 。
第六节 聚氧乙烯类非离子表面活性剂的浊点
非离子型表面活性剂浊点 ( 突变点 ) 附近, 其性能
有较大差异, 就如离子型表面活性剂 cmc类似, cmc是一
很窄的浓度范围, 其物化性质有很大差异 。
2,原因
聚乙二醇 表面活性剂的分子
链为线型, 空气中呈锯齿形;水中呈曲折形 。
—CH2—位于里侧, —O—位于外侧, 在水中与大量水分
子形成氢键, 使作用力增强, 亲水性和水溶性提高, 显
然, 随着 n的增加, 水溶性提高 。
H O ( C H 2 C H 2 O ) n H
但这种氢键很弱, 与水分子的结合不牢固 ( 氢键
29.2612J·mol-1), 所以非离子型表面活性剂低温时
易溶, 加热时, 分子运动加剧, 动能升高, 氢键很
易被破坏, 导致大部分表面活性剂聚集, 与水分子
脱离, 亲水性下降, 最后转为不溶性物质 。 即无色
透明溶液 ——乳白色浑浊液 。 再降低温度, 又重新
形成氢键, 又转变为透明溶液 。
3,浊点的测定方法
称取 1g非离子型表面活性剂, 配成 1%溶液, 倒入大试
管中, 使管内液面高度为 50mm,放入甘油浴中升温, 观
察透明度变化, 边加热边搅动, 当呈浑浊时, 管内显示温
度即为浊点 。 再降温, 记下溶液恢复透明时的温度, 并比
较 。 若浊点高于 100℃ 时, 试管应封闭 。
二, 影响非离子表面活性剂的浊点的因素
1,亲水性的影响
聚氧乙烯醚非离子表面活性剂的疏水基相同时, 随环
氧乙烷数的 ( EO数 ) 增加, 亲水性提高, 水分子与其形
成氢键增强, 要破坏氢键的能量提高, 浊点上升 。
当 EO数高至一定值后, 在增加 EO数, 对浊点影响缓
慢 。
2,疏水基的影响
亲水基相同:疏水基含量增加, 疏水性提高, 相对亲
水性下降, 表面活性剂与水结合下降, 浊点降低 。
3,电解质的影响
无机电解质与水结合能力很强, 加入电解质后, 使得
表面活性剂与水结合的能力下降, 使得氢键被破坏, 从而
脱离水分子, 浊点下降 。
随电解质浓度上升, 浊点下降的程度提高 。
不同电解质的加入, 使浊点下降的程度也不同 。
P94表 4-17:纯水是指没加电解质时的浊点, 加入电解
质 Nacl,Na2PO4,NaOH后, NaOH对浊点的影响大于中
性电解质 。
例:非离子型表面活性剂在碱作用下浊点下降很多,
即在温度降低时就浑浊, 失去表面活性, 所以要提高
浊点, 才能在加工中有优良作用 。
4,其他表面活性剂对非离子表面活性剂浊点的影响
( 1) 同系非离子表面活性剂混合浊点的变化
( 2) 阴离子表面活性剂对浊点的影响 。
① 非离子表面活性剂中加入少量阴离子表面活性剂后, 其浊点
提高 。
② 原因:阴离子表面活性剂的疏水基与非离子表面活性剂疏水
基之间存在着相互引力, 促使阴离子表面活性剂分子在胶束或
界面吸附层上插入到非离子表面活性剂的胶束或分子中, 使非
离子表面活性剂的胶束表面引入电荷从而产生经典作用, 使得
胶束间的相互斥力, 阻碍聚集相形成, 使非离子表面活性剂
与水结合力上升, 浊点提高 。
( a) 不同阴离子表面活性剂的加入, 使浊点提高的程度不同
( b) 但即使是同种阴离子表面活性剂, 其浊点提高程度也不
同 。
原因:合成阴离子的加工条件, 生产厂家不同, 产品不
同, 使用中肯定会有差异 。 磺化度提高, 浊点增加程度上升 。
所以:实际使用中如果要浊点, 至一定温度, 对于不同
磺化度可以用不同的加入量 。
相同浓度的不同阴离子表面活性剂加入, 不含聚氧乙烯
结构的十二烷基硫酸钠对浊点的提高 >含聚氧乙烯结构的十
二烷基硫酸钠 。
原因:亲水基不同, 多了, 而其在水中以
锯齿形式存在, 使占有更大空间, 阴离子表面活性剂分子插
入到非离子表面活性剂中变难, 使插入后的非离子表面活性
剂胶束静电效应减弱, ( 胶束间相互斥力下降 ) 更易聚集,
使其与水结合力下降, 浊点提高程度下降 。 所以表面活性剂
复配混合技术在实际中应用作用较大 。
( C H 2 C H 2 O ) n
第五章 添加剂对表面活性剂溶液性质的影响
在实践中发现, 一种表面活性剂中, 加入另一种表
面活性剂或其他添加剂后, 其溶液的物理化学性能会发
生显著变化, 而这些变化又正是原表面活性剂所不具有
的 。 ( 协同效应 )
因为往往合成表面活性剂的原料不可能很纯, 有时
是同系物有时是混合物, 而且合成反应中会有副反应引
入杂质;目前人们经常使用添加有各种物质的表面活性
剂的复配技术 。
P99如:上海美加净低泡洗衣粉, 其配方 ( 份 ),
10份 LAS; 4份聚醚; 3份皂片; 6份水玻璃; 20份基
硝; 38份三聚磷酸钠; 1.4份 CMC( 羧甲基纤维纳 ) ;
0.1份增白剂; 3份对甲苯磺酸钠;一定量的水 。
因此, 添加剂对表面活性剂溶液性质的影响及表
面活性剂混合对溶液性质的影响有着理论和实践的意
义 。 本章将重点讨论添加剂对表面活性剂溶液性质的
影响 。
一, 同系物碳链长度对其性质的影响
一般表面活性剂商品都是同系物的混合物 。
同系物分子结构相近, 只是碳原子数差异, 使得表面活
性剂等各种物化性质介于各纯化合物之间 。
疏水基碳原子数增加, 疏水性增强, 亲水性减弱,
表面活性剂在界面上排列容易, 使表面张力下降, 表面
活性提高, cmc下降 。
二, 图例分析
1,离子型表面活性剂同系物的混合 。
第一节 同系物对表面活性剂溶液性质的影响
以两组分为例,混合物的表面张力,cmc皆位于单组分
之间。如图 5-1
图 5-1,混合液的 cmc实验值和理论计算值一致 。
结论,混合物中较高活性的表面活性剂在混合胶束中
比例较大 。
X小时, cmc较小, 表面吸附容易, 表面活性高的在
混合胶束比例大 。
X大时, cmc较大, 表面吸附困难, 表面活性低的在
混合胶束比例小 。
2,非离子型表面活性剂同系物的混合
类似于离子型表面活性剂 。
三, cmc的表面张力与浓度的关系
1,cmc以下时
通过实验数据从纯组分求得混合液的表面张力曲线 。
2,cmc以上时
最终求得表面张力曲线其计算与实验值一致, 但仍有偏
差 。
从理论和实验结果分析, 表面活性剂混合液的表面张
力均介于各单体表面活性剂表面张力之间 。 同系物混合可
近似为理想溶液, 其他方式的混合物有偏差 。
复习:同系物对表面活性剂溶液性质的影响
导入:无机物的影响
一, 无机盐对表面活性剂溶液性质的影响
表面活性剂配方中加入大量的无机盐 。 如在织物印
染加工中, 溶液内常含大量的无机盐 。
原因:加入无机盐后, 其溶解性较大, 使表面活性
剂与水的作用下降, 在界面上吸附提高,表面张力降低,
表面活性上升 。
二, 无机盐对不同类型表面活性剂的性质影响
第二节 无机物对表面活性剂溶液性质的影响
1,离子型表面活性剂
由经验式:
A,B—常数
Ci—与表面活性剂反离子浓度性能相同的无
机盐电解质浓度 。
Ci上升, cmc下降 。
原因:在离子型表面活性剂中加入无机盐, 与
反离子具有相同性能的无机盐离子促使表面活性剂
离子端间电性相互作用, 又由于双电层的影响, 离
子间同电荷斥力下降, 容易形成胶束, 促使表面活
性剂缔合为胶束, 胶束聚集数增加, cmc下降 。
l g l g ic m c A B C??
图 5-2是电解质对表面活性剂张力的影响 。 浓度 ↑,表面张
力 ↓。
原因,cmc↓,容易在界面形成吸附, 表面张力 ↓,表面活
性 ↑。
图 5-3是表面活性剂在棉布上吸附量的变化 。 无机盐浓度
↑,吸附量 ↑。
原因,cmc↓,吸附容易,吸附量 ↑。
但如果无机盐浓度过量,使得胶束间斥力更小,从而不利于
乳液的稳定性 。
注意,对同一种表面活性剂,不同反离子会有不同的 cmc,由于
离子型表面活性剂的电荷性起主导作用,所以无机盐的影响显
著 。
2,非离子型表面活性剂
由于非离子型表面活性剂无电荷起作用,所以无机盐影响
较小 。 当无机盐浓度低时,几乎显著变化 。
当浓度大时,表面活性的改变<离子型表面活性剂的表面
活性 。 但表面张力明显变化 。
P107表 5-2
<提问 >回忆电解质对非离子表面活性剂浊点的影响 。
因无机盐的加入,使其与水强作用,表面活性剂与水脱离,氢
键作用下降, 浊点 ↓。 随着无机盐浓度 ↑,浊点 ↓的更多 。
结论,无机盐对非离子表面活性剂的影响与离子型不同,非
离子型表面活性剂蔬水基团的“盐析”或“盐溶”受其作
用,“盐析”更易形成胶束,cmc↓“盐溶”不易形成胶
束,cmc↑。
第三节 极性有机物对表面活性剂性质的影响
复习:同系物, 无机物对表面活性剂溶液性质的影响 。
导入:极性有机物对其性质的影响 。
一, 表面张力最低值现象
表面张力低于表面活性剂水溶液所能达到的表面张
力的情况 。
表面张力最低值现象出现与否, 往往被看成是表面
活性剂纯度的一种量度 。
所以少量有机物质的存在, 能提高表面活性剂的表
面活性, 常出现溶液表面张力最低值现象, ( 使表面活
性剂在溶液中更易形成胶束, 使 cmc下降 )
原因:在合成表面活性剂时, 未反应的原料或副反应
产物, 使表面活性剂商品中含有少量有机物, 产生表面张
力最低值现象, 使溶液性质产生显著变化 。
例:洗涤剂中添加 CMC,短链的烷基芳基磺酸盐, 尿素,
低级醇类等 。
二, 极性有机物的影响
( 一 ) 醇对表面活性剂的 cmc的影响 。
1,脂肪醇
其影响的一般规律是:随脂肪醇碳链的增长, 影响提高,
但碳链长度受其溶解度的影响 。
① 浓度较低时:
随 C链的增长, 当同浓度时, cmc下降的多
对离子型表面活性剂的影响:
若碳链继续增长时, 脂肪醇碳链与表面活性剂相接近时,
这时两者作用类似表面活性剂的混合 ( 协同效应 ), 使
表面活性剂具有更好的性能, 在表面定向排列更容易 。
② 当低级醇浓度较大时, cmc随浓度而上升 。
原因:低级醇浓度增加时, 溶剂性质发生变化,
使未缔合的表面活性剂溶解度上升, cmc提高 。
③ cmc随醇浓度增加, 先下降后升高 。
原因:低浓度时, 醇参与了胶束的形成, cmc下降,
而高浓度时, 水与醇形成氢键, 破坏了水与表面活性
剂的作用, 使胶束形成困难, cmc上升 。
2,强极性或水溶性的有机物
( 1) 尿素, 乙二醇等 。
cmc随有机物浓度上升, 而增大;在溶剂 Na2S2O3中
加入尿素:
( 2) 糖类, 环己六醇, cmc随其浓度上升, 而减小 。
得出:凡增加表面活性剂 cmc的这类极性有机物, 也
能使得表面活性剂的溶解度提高 。
在实际生产中, 常用这类物质作助溶剂 。
( 二 ) 醇对表面活性剂表面张力的影响
醇与表面活性剂疏水基有类似结构时,当表面活
性剂浓度较高时, 随其浓度上升, 表面张力提高 。
原因:醇参与了胶束形成, 不易产生表面吸附 。
三, 水溶性高分子化合物
实际应用中, 表面活性剂往往和某些水溶性高分子
化合物复配使用 。 如:洗涤剂配方中, 常加 1%-2%的羧
甲基纤维素, 作为洗涤过程的污垢分散剂 。
1,其与表面活性剂结合方式
中性水溶性高分子化合物施肥电解质, 与表面活性
剂分子的相互作用主要是碳氢链间的疏水结合, 高分子
化合物的疏水性, 越易与表面活性剂发生相互作用,
从而影响其性质 。
原因:两者相互作用形成, 复合物, 或发生了大分
子
,吸附, 表面活性剂分子, 溶液表面性质随浓度的变化
曲
线出现两转折点 。
2,其与表面活性剂的加溶性
加溶性:溶解表面活性剂的能力 。
目前许多表面活性剂均含有水溶性高分子化合物,
尤其棉布精练剂 。
3,其影响表面活性剂的规律
总结:高分子疏水性较强, 相互作用越大;表面活
性剂与高分子电性差异较大, 相互作用较强;表面活性
剂的碳链增长, 相互作用增加 。
一, 非离子与阴离子表面活性剂的相互作用和协同作用,
复配技术被广泛应用 。
1,定义:
复配技术指在一种表面活性剂中, 加入另一种表面活
性剂, 其溶液的物理化学性能发生显著变化, 而这正是
原表面活性剂所不具有的技术 。
第四节 不同类表面活性剂对溶液性质的影响
2,在两元混合体系中存在协同效应的条件:
( 1) 表面张力降低效率 。
( 2) 形成胶束浓度 。
( 3) 表面张力降低效能 。
M,J,Rosen用表面活性剂的摩尔分数和溶液相浓
度 ( 获得给定表面张力降低所需的溶液相中混合表面活
性剂的极小浓度 ) 提出了判断条件和计算式 。
3,影响协同效应的因素 。
( 1) 阳离子 —聚氧乙烯体系中, EO增加, 协同作用更
强烈 。
( 2) 随电解质增加, 协同效应可能下降 。
( 3) 疏水基相同的各表面活性剂中, 协同作用大小:
聚氧乙烯类非 —非 <聚氧乙烯 —阳 <聚氧乙烯 —阴 <<
阳 —
阴 。
4,非离子型和离子型表面活性剂混合后, 溶液性能
的变化 。
( 1) 浊点 。
离子型的引入, 使非离子型引入电荷而产生静电作用,
斥力增加, 阻碍胶束形成, 促使与水结合形成氢键, 浊点
上升 。
( 2) 表面活性变化
在离子型中加入非离子型时, 混合液的 cmc和表面张力下
降, 表面活性提高 。
( 3) 阴离子型 -非离子型二元混合物的去污性比相应单一
的表面活性剂明显增加 。
图例:
( 1) 图 5-7是离子型中加入非离子型
图 5-8是非离子型中加入离子型
在加入量不大时, 两者相似, 但最低表面张力却不同 。
( 2) 图 5-9
a,不同碳链的醇醚对阴离子表面活性剂润湿性的影响
疏水基碳原子数增加,润湿性下降 。
b,同一碳原子数, 不同 EO数的醇醚, 酚醚对其润湿性的
影响 。
醇醚 EO数同, 疏水基碳原子数增加,润湿性下降 。 EO数
相近:酚醚 >醇醚 。 ( 对阴离子表面活性剂的影响 )
疏水基碳原子数增加,影响作用下降 。
c,若加入的非离子表面活性剂本身润湿性高, 对阴离
子表面活性剂的润湿性提高的大 。
总结:表面活性剂复配技术对表面活性剂提高应用
性能的重要性 。
二, 阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂的混合
实践证明, 在一定条件下, 阴 —阳离子表面活性剂
强烈的相互作用, 组成一种复合物或称为分子间化合物,
它具有更高的表面活性, 使溶液的表面张力大为降低 。
但两者混合, 要避免沉淀析出 。
注意:阴, 阳离子表面活性剂混合, 增加了静电引
力, 大大增加了表面活性剂离子间的缔合, 易形成胶束,
表面也易于吸附, 表面活性得于提高 。
例外:阴, 阳离子表面活性剂两者碳原子数接近时,
表面活性才很高 。
总结:用适当方法, 在合适条件下, 阴, 阳离子表
面活性剂混合时, 不仅不会产生沉淀, 失去表面活性,
而且能使表面活性, 大幅度提高 。 但方法不当, 则会析
出沉淀 。 使阳离子表面活性剂失去了对纺织品的
柔软和抗静电作用, 又使阴离子表面活性剂失去了净洗
作用 。
因此实际中, 用阴离子表面活性剂清洗的织物, 若
末经彻底清洗, 不能放于阳离子表面活性剂的整理浴中
处理 。
三, 离子型与两性型表面活性剂的混合
两性表面活性剂分子结构的特殊性能使离子型表
面活性剂与两性表面活性剂混合具有特别的现象, 两
者同样发生强烈的相互作用, 改变溶液的表面性能 。
离子型与两性表面活性剂相互作用, 也形成一种
复合物或称分子间化合物 。
实验证明这种分子间化合物的形成, 改变了许多
与表面活性剂有关的性质及其他物理性质, 在实用上
往往有良好的效果 。 但这种混合好受外部条件影响:
PH值 。
阴 —阳混合, 非离子型 —两性混合所产生的优异
性能, 正逐步深入研究 。
第六章 润湿和渗透作用
第一节润湿渗透理论
一, 润湿
1,广义
固体表面上一种流体被另一种流体所取代的过程 。
例如:水润湿玻璃:就是玻璃 ( 固体 ) 表面上的空
气 ( 一种流体 ) 被水 ( 另一种流体 ) 所取代的过程 。
三相:固体, 两相流体 流体:液体, 气体
2,狭义
固体表面上的气体被液体取代的过程 。
有时:一种液体被另一种液体所取代 。
水或水溶液是特别常见的取代气体的液体 。
3,确切定义
固体和液体接触, 液体取代固体表面的气体而与固体
接触产生液 —固界面的过程 。
液 —固界面取代气 —固界面 。
4,实例
( 1) 水对土壤的润湿, 水对动植物机体的润湿 。
( 2) 机械润湿:焊接 。
( 3) 纺织品:纤维是一种多孔性物质, 具有巨大的
表面积, 使溶液较容易沿着纤维迅速展开, 渗入纤维
的空隙, 把空气取代出去, 使液体 —纤维接触取代了
空气 —纤维接触 。
润湿剂:用来增进润湿现象 。
( 4) 纯纺织纤维:经煮练和漂白过的脱去油脂蜡质
的棉纤维, 是很容易被水润湿的 。
原因:煮练, 漂白主要去除一些杂质,油脂蜡是
一层保护膜,有了蜡,不易润湿,而油脂是疏水的 。
纺织纤维与水的界面状态主要取决于界面张力的
大小 。 润湿是液体沿着固体接触面展开, 把空气和固
体的接触界面代入以液体和固体接触界面的过程 。
( 5) 印染生产过程要求溶液对纤维中包藏的空气全
部驱走, 最终达到完全的润滑 。
毛细现象:织物由无数纤维组成, 可以想象纤维
之间构成了无数毛细管, 如果液体润湿了毛细管壁,
则液体能够在毛细管内上升到一定高度, 从而使高出
的液柱产生静压强, 促使溶液渗透到纤维内部 。
织物在染整加工过程中不但要润湿的物质, 也就
能促使织物内部渗透 。 以这种意义上来说, 润湿剂也
就是渗透剂 。
再比如:在一干净的玻璃板上滴一小滴水, 可发
现水会在玻璃表面铺展开;而将水滴在石蜡板上, 水
滴在石蜡板上, 水滴则呈小球状, 人们通常把前一种
叫, 湿,, 后一种叫, 不湿, 。
二, 再润湿
再润湿剂是吸附杂织物上的某些物质, 经过干燥
后, 能使干织物在水中很快被润湿 。
如:新毛巾在水中很快被润湿 。
在润湿剂实际上是一般润湿剂的一种, 但优
良的再润湿剂并不一定是优良的润湿剂 。
三, 不润湿
一切事物都具有两面性, 并不是所有都要润
湿, 印染行业有时也要求不润湿 。
例如:防水, 防油等, 就需要形成不润湿的表面 。
再如:易去污又要防污等也与润湿有关 。
在染整加工过程中, 织物一般是在溶液中处理,
这就涉及溶液对织物的润湿和渗透 。 润湿渗透的好坏
直接影响到染整产品的质量, 所以有必要对润湿, 渗
透的有关理论, 测试等问题作较为全面的讨论 。
四, 接触角和润湿方程
1,液体与固体的界面接触有四种情况
其中 θ, 在固, 液, 气三相交界处, 自固一液
界面经过液体内部到气一液界面的夹角, 称接触
角 。
2,润湿方程
以部分润湿为例如图 6-2:
rlg,液 —气界面张力 。
rsg,固 —气界面张力 。
rsl,固一液界面张力 。
处于平衡时:三力的合力应为零 。
分析水平方向,( 杨氏方程 ) 。
式中,R- 毛细管半径;
-接触角 。
接触角越小, 润湿性越好 。
在水中加入表面活性剂, 不仅降低了水的表面
张力, 还能降低水和固体间的界面张力, 使水能
2 c o s / 2 ( ) /LA S A S Lp R R? ? ? ?? ? ?V
?
够在固体上自行润湿 。 与一般固体不同, 织物中存在
大量的毛细管, 液体进入毛细管, 产生附加压力 。
P>0,液体才能润湿织物, 进入毛细管 。
表面活性剂的润湿作用:在固体表面发生吸附, 改变
固体表面性质;提高液体润湿能力 。 由于水有相当高
的表面张力 ( 72.6 ), 不易润湿固体表面, 为了使
水能自动对固体进行润湿, 需要在水中加入表面活性
剂改变体系的界面张力 。
3,习惯上将 =90定为润湿与否的标准, 表示润湿性
能好坏 。
?
第二节影响润湿作用的因素
1,分子结构的影响 。
( 1) 疏水基 。
1 直链烷基表面活性剂:亲水基的末端, C8~12润湿
性最佳 。
2 相同的亲水基, 碳链 ↑, HLB↓, HLB∣ 7~ 15润湿
性最好 。
3 直链烷基苯磺酸钠, 纯品润湿性最佳, 实际上碳
原子数在 9~16时也是有效的润湿剂, 但浓度需在
0.001mol/L以上才为有效, 碳原子数低于 9时润湿性
能不佳 。
4支链烷基苯磺酸钠 >直链 。 2-丁基辛基最有效 。
润湿剂-拉开粉 。
( 2) 亲水基 。
1 亲水基在分子中间的润湿性 >处在分子末端的 。
2 引入第二个亲水基 。 不利于润湿作用 。
对于聚氧乙烯型非离子表面活性剂,C7~ 10时润湿性
最好, 但 EO数不同, 润湿性也不一样;若以 C8,C9
为例,EO为 10-12,润湿性最好, EO>12或 EO<10润
湿性 。
2,浓度:
( 1) 浓度小于临界浓度时, lgc与 lgt呈线性 。
Lgt= A+Blgc
[C<1,lgc<0,当 c↑,lgc ↓,t↓,润湿性 ↑ ]
原因:浓度 <cmc时,表面活性剂单分子定向吸附于界
面,c升至 cmc时, 达饱和吸附, γ降至最低值, 增进润
湿性能,
(2) 浓度大于临界浓度时, 呈非线性 。
原因,单分子在溶液中形成胶束,作为润湿剂,表面活性
剂浓度不宜过高,在 cmc以下或略高于 cmc即可 。
3,温度 。
一般,T↑, 润湿性 ↑, 但随具体润湿剂而定 。
聚氧乙烯型非离子表面活性剂, T接近浊点时, 润湿性
最佳 。
3,添加剂 ( 无机电解质 )
对离子型表面活性剂的润湿性有影响 。
添加可以降低表面活性剂溶液表面张力的电解质:
Na2SO4,NaCl,KCl,等 。 可以提高表面活性剂的润湿力 。
六, 润湿剂, 渗透剂 。
能促使最快吸附到界面而润湿的表面活性剂才是
最好的润湿剂 。
使用渗透剂时必须考虑到溶液的 pH值以及无机盐
的含量, 否则会影响渗透剂的溶解度 。
七, 防水剂, 防油剂, 防污和易去污剂 。
织物要达到拒水的目的,, 至少应达到 90度, ↑,
拒水效果 ↑ 。
↓
防油:类似防水, 织物通过油类液体而不被润湿, 称
此植物具有防油性或拒油性 。
防污包括防油污, 易去污, 抗静电 。
090? ? ?
lg
c o s s g s l
??
?
?
?
? (cos )?
第七章 乳化和分散作用
复习:润湿, 渗透作用 。
导入:
1 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 。
2 分散作用:两种互不相溶的液体, 其中一相以微
粒状固体均匀分散于另一液相中, 这种作用称为分
散作用 。
3 起乳化, 分散作用的表面活性剂分别称乳化剂,
分散剂 。
4 乳化作用形成的溶液称乳状液, 而分散作用形成的溶
液称悬浮液 。
乳状液和悬浮体广泛应用于工业生产, 日常生活,
染整工业中, 如:棉布精练时, 皂化的脂肪蜡质, 均需
乳化去除;纺织品净洗时, 油污等不溶性污垢也需经乳
化去除;羊脂羊汗的去除, 也需要乳化作用, 涂料染色
和印花用粘合剂为高分子聚合物乳液 。
后整理中, 如亲水, 拒水防水, 防油, 易去污, 抗静电,
柔软等整理剂大都采用乳状液 。
分散燃料染色时,染液则是分散体系。
第一节 乳状液
一, 定义 。
1,举例:
牛奶是一种常见的乳状液;
高分子工业中的乳液聚合;油漆, 涂料工业的乳胶;
化妆品工业的膏, 霜 。
机械工业的高速切削 ( 产热 ) 冷却滑润液 。
油井喷出的原油 。
农业上杀虫用的喷洒药液:印染工业用的色浆等 。
2,乳状液的概念:
两种互不相溶的液体中, 一种液体以微滴状分散于另
一种液体中, 所形成的多相分散体系, 称为乳状液 。
3,组成:
乳状液中, 以微小液珠存在的一相称分散相 ( 内相,
不连续相 ), 把连成一片的另一相称为分散介质 。 ( 外
相, 连续相 ) 。
常见的乳状液一般一相是水或水溶液 (, 水, 相 ),
另
一相与水不相溶的有机相 (, 油, 相 ) 非极性的 。
4,分类:
( 1) 内相为水, 外相为油 —油包水型 ( W/O) 用油
稀释 。
( 2) 内相为油, 外相为水 —水包油型 ( O/W) 牛奶,
可用水稀释 。
( 3) 多重型 [O( W/O) /W]
二, 乳状液的性质 。
1,外观和液珠大小 。
一般乳状液外观常呈乳白色不透明液体;从乳状
液外观大体判断内相液珠的大小 。 P153表 7-1
2,光学性质 。
反射:内相液珠直径 >入射光波长 。
透射,……………… <……………,..。
散射,……………,.略 <……………… 。
折射:液球本身透明 。
彩色乳状液是由于分散相与分散介质色散率不同 。
3,粘度 。
阻止或妨碍物体分子流动的因素, 称为粘度,
粘度越大, 流体流动性越差 。
决定乳状粘度的因素为 外相粘度;内相粘度;
液膜及乳化剂;液珠大小及分布;电荷效应;双电
层 。
4,电性质 。
电导 ( 电导率已讲过 ), 主要取决于乳液的外相 。
O/W优于 W/O。
根据乳液的电导可研究乳状液破乳及转相变型 。
三, 乳状液的稳定性 。
两种纯的, 互不相溶的液体不能形成稳定的乳
状液, 即使分层也很难分清内相和外相, 若要得内
外相分明的稳定乳状液, 加入乳化剂 。
1,乳状液是热力学不稳定体系 。
若加入乳化剂后的稳定状态也是动态或相对稳
定, 暂时稳定 。
不稳定性包括:
( 1) 沉降或乳析:由于油和水的
密度不同, 在重力场下乳状液液珠将受到一个净力
的作用, 产生向上 ( O/W型 ) 或向下 ( W/O型 ) 的
运动, 称沉降或乳析 。
( 2) 絮凝:分散相质点相互靠近聚集成团, 成为
一个更大的独立立运动的, 质点,, 但小质点仍有
边
界 —聚结 。
( 3) 聚结:小质点边界消失 。
( 4) 转相:乳状液自 O/W型 —W/O型或相反的过
程 。
2,乳化剂的稳定作用 。
界面积影响大, 所以应从界面着手 。
( 1) 降低两相间的表面张力 。
选择友谊的表面活性剂作乳化剂是形成稳定
乳状液的首要条件 。
3,提高界面膜的物理性质 。
O/W中加入乳化剂 界面张力
在界面发生吸附 —界面膜 。
界面膜强度大, 乳液稳定性好, 所以要 界面膜强
度, 韧性 。
4,提高界面电荷 。
界面膜是乳液稳定性的最重要因素, 因此 界面膜
强度和韧性就好了 。
对离子型表面活性剂, 可增强电荷乳液稳定性 。
所以为获得稳定体系, 除选择乳化能力较强的乳
化剂及确定最佳配比外, 还应采取如下措施 。
四, 乳状液分层, 变型和破乳 。
乳状液的不稳定性有三种方式:分层, 变型,
破乳 。
1,分层:
未真正破坏乳液, 将原乳状液分为两个乳状液,
一层中分散相比原乳液多, 另一相则分散介质比原乳
液多, 若液珠变大 —破乳 。
如牛奶分层:上层为奶油, 分散相明显增加, 占 3.5%,
下层乳液分散相 8%。
2,变型 。 W/O型和 O/W型发生的相互转换 。 ( 即
分散相和分散介质的转化 ) 。
因素:
( 1) 乳化剂:若乳化剂亲水性大,
O/W型 。 疏水性大, W/O型 。
在一定温度下, 乳化剂在水和油相中的溶解
度之比称分配系数, 分配系数, O/W型 。
( 2) 相体积 。
理想化的, 分散相体积占 74.02%,若超过则
转型 。
( 3) 容器:
一般亲水性强的容器壁, O/W型 。 P167表 7-4。
( 4) 温度和电解质 。
变型温度:变型时的温度; O/W→ W/O。
3,破乳 <界面膜破坏 >
使乳状液两相完全分离, 两步,
( 1) 分散相液珠聚集成团,但液珠仍独立, 可以在分
散, 絮聚, 可逆 。
( 2) 聚集的液滴相互合并成大液珠,最后聚沉分离,聚
结, 不可逆 。
破乳的方法,(1) 加热, 加速絮聚和聚结 (T )
(2) 电沉降,W/O破乳
(3) 过滤:分离油和水
(4) 加入破乳剂,改变乳液的界面性质,_不稳定体系
而破乳 。
五, 微乳状液 。
1,概念:
分散相质点很小, 一般在 10~100nm之间的液 /液
分散体系, 其外观是透明的, 制备微乳状液除加乳
化剂外, 还加入助表面活性剂 。
2,与普通乳状液的区别 。
热力学稳定状态, 不易破乳 。 低粘度 。
3,类型 。
W/O型
O/W型
六, 乳状液的制备:
要制备乳状液, 除选好乳化剂外, 还要注意乳状
液的制备方式 。 一般工业上广泛采用的是分散法, 大
致分为转相乳化, 自然乳化和机械乳化法三种 。
七, 悬浮液 。
1,颜料在水中的分散 。
陶土在水中的分散 。
2,定义:
一相以微粒状固体均匀分布于另一相中, 所形成
的分散体系, 称悬浮液 。
3,组成:
微粒状固体:分散相, 不连续相 。
另一相:分散介质, 连续相 。
4,分散体系 ( 悬浮液 ) 是热力学不稳定的:凝聚,
( 体系能量 )
5,表面活性剂的分散作用:
( 1) 固体粒子的润湿 。
( 2) 粒子的分散或破裂 。
( 3) 组织粒子的重新凝聚 。
6,分散剂,P189
作业:
1,什么是润湿作用?
2,杨氏方程的表示式, 并写出接触角与润饰性能的关
系?
3,什么是乳状液, 举两例? 什么是悬浮液?
选择乳化剂考虑的因素?
乳化剂的稳定作用是什么?
泡沫是日常生活中常见的, 肥皂泡, 倒啤酒时, 上
层的泡沫;纺织染整加工用水量很大, 在湿加工中要
加热和蒸发大量水, 所以加工过程中降低织物的带液
率是印染工业中一项有晓的节能措施, 织物需脱去过
多液体 ( 浸渍, 加压 ), 但毛细管内液体难以脱除,
即使该用特殊装置也不能使带液率 <30%。 势必要出现
一些改革, 则有了低给液工艺, 其中又以跑摸法最
具潜力 。
第八章 泡沫与增溶
优点:配制染料, 化学药品和助剂溶液的部分水被
空气所替代, 水的替代程度越高, 水的消耗越少, 越
节能;提高生产效率, ……
缺点:操作不便;质量问题 ( 若在印花色浆中有
泡沫会产生印花瑕疵 ), 消泡 。 纸上沾涂蓝墨水 。
用途:整理, 印花及地毯染色 。
增溶作用在印染工业中的作用 。
一, 泡沫的形成 。
1,气泡与泡沫的区别:形态上 。
气泡:气体分分散于液体中的状态, 一个界面 。 排开
水的体积 。
泡沫:在液体中的小气泡上浮合并, 彼此之问以很薄
的液膜隔开, 这种状态称泡沫, 有两个界面 。
广义上讲:由液体薄膜或固体薄膜隔离开的气
泡聚集称为泡沫 。
第一节 泡沫的形成及其稳定性
2,组成 。
类似悬浮液, 乳状液, 分散相为气体, 分散介质为
液体 。
3,分类:
液体泡沫:啤酒, 香槟, 肥皂水形成的泡沫 。
固体泡沫:面包, 蛋糕等弹性大的物质以及泡
沫塑料, 饼干 。
4,泡沫形成的过程 。
一般:纯液体不会产生泡沫 。 在纯液体中形成的
气泡, 当它们相互接触或从液体中逸出时, 就立即破
裂 。 如果液体中存在表面活性剂, 情况就不是如此了,
由于它们被吸附在气 —液界面上, 在气泡之间形成稳
定的薄膜而产生泡沫 。
a,气泡表面能吸附表面活性剂分子, 当定向排列至一
定浓度时, 气泡壁就形成一层坚固的薄膜 。
表面活性剂分子吸附在气 —液界面上形成液膜, 使 r,
增大气 —液接触面, 使气泡不易并合 。
b,气泡受浮力要上升, 当透过液面时, 又把液面上层
的表面活性剂分子吸附上去 。
所以暴露在空气中的吸附表面剂的气泡膜同溶液中
的不一样, 它包有两层表面活性剂分子, 对液膜具有保
护作用 。
真正的泡沫是密集存在的, 形状呈多面体
二, 泡沫的破裂与稳定性 。
泡沫是热力学的不稳定体系, 但能保持一段时间
暂时性泡沫:几秒至几十秒
持久性泡沫:几小时至几天
总自由能 ——导致破裂
泡沫的稳定性指泡沫保持其中所含液体及维持其
自身存在的能力, 即指影响泡沫稳定性因素 。
泡沫破裂
1,排液:
三个气泡的相交形成所谓 Plateall交界 P点, 如图 8-1。
当气泡呈球形时:
液体由 A——P处称为液膜排水, 使液膜变薄,
当临界厚度为 ( 5—10mm) 时, 气泡破裂 。
? ? 2/iep p p R?? ? ?V
2,气泡合并 。
气泡有大有小, p小 >p大, 使小气泡内气体透过液
膜 —
→ 大气泡中气, 大气泡更大, 小气泡小时, → 合并为
大气泡, 个数减少, 尺寸增大, 导致泡沫破裂 。
3,破裂 。
排液, 气泡合并 → 气泡破裂, 泡沫消失 。
泡沫破坏过程主要是各开的液膜由厚变薄, 泡沫稳
定性取决于排液的快慢和液膜强度, 其实影响液膜保持
厚度和表面膜强度的因素, 也即影响泡沫稳定性的因素 。
( 1) 表面张力:
使体系能量 ——泡沫稳定, 但还必须表面膜有一定
强度, 能形成多面体的泡沫 。
( 2) 表面黏度 。
液膜强度取决于表面吸附膜的坚固性 ( 以表面黏
度衡量 ) 。
表面黏度, 泡沫寿命, 稳定性 。 P202 表 8-1 表 8-2
( 3) 溶液黏度 。
即 ( 1) 是 液膜表面强度; ( 2) 液膜两表面膜临近液
体不易排出 。
( 4) 表面张力的, 修复, 作用:
当泡沫的液膜受到冲击时, 会发生局部变薄的现
象, 液膜表面积增大, 引起局部表面张力 。 所以表
面张力的, 修复, 作用是指表面张力复原, 液膜厚度
复
原 ——液膜强度复原, 使泡沫具有良好的稳定性, 不
易破坏 。
( 5) 气体透过性 ( 气体透过液膜 ) 与表面吸附膜紧
密程度 。 气透性低 ( 表面黏度大 ), 稳定性好 。 不易
气泡合并 。
( 6) 表面电荷 。
( 7) 温度 T升高, 粘度下降, ( 疏动性好 ) 排液,
稳定性下降 。
三, 提高泡沫的稳定性 。
1稳泡剂
2增稠剂 >延长泡沫破灭的半衰期 。
四, 泡沫的质量 。
泡沫破灭半衰期是泡沫稳定性的重要量度 。
五, 消泡机理及常见的消泡剂 。
消泡就是泡沫稳定化的反过程 抑泡破泡
六, 增溶作用 ( 加溶作用 )
1,定义:在溶剂中完全不溶或者微溶的物质, 借助
于添加表面活性剂而得到溶解, ( 成为热力学上稳定
的溶液 ), 这种现象称为增溶作用 。 被增溶的物质称
为增溶溶解度 。 表面活性剂, 溶液, 称为增溶剂 。
2,增溶作用的特点:
( 1) 热力学稳定体系 。 ( 均相体系 ) 区别于乳化,
分散体系 ( 热力学不稳定的多相分散体系 )
( 2) 表面活性剂浓度 <cmc,不溶物的溶解度不变;浓
度达到 cmc以上, 则溶解度 。 不溶物增溶量:表面活性
剂的浓度在 cmc以上时, 增溶溶解度在溶剂中所增加溶
解的部分 。
( 3) 增溶的, 溶解, 不同于一般的溶解 。
四种方式:
a 饱和脂肪烃, 环烷烃及其他不易极化的化合物等增溶
溶解质进入胶束中心部分的增溶模型 。
b 较长碳链的极性分子, 如长碳链醇, 胺等, 增溶于胶
束, 栅栏, 之中 。
c某些小的极性分子, 不容于水, 也不溶于非极性碳氢
化合物, 增溶时吸附于胶束表面 。
d在聚氧乙烯类非离子型表面活性剂中, 芳香烃类非离
子染料和极性小的分子增溶于聚氧乙烯胶束的外壳中 。
某些增溶溶解质溶解于聚氧乙烯链层之间 。
3,应用 。
如日化工业, 利用增溶作用生产化妆水和水溶性润
发膏 。 洗涤作用中, 利用增溶作用去除油污 。
4,影响增溶作用的因素 。
( 1) 增溶剂:表面活性剂 。
( 2) 增溶溶解度 。
( 3) 温度 。
( 4) 无机盐添加剂 。
第九章 洗涤作用
复习:乳化, 分散体系的区别及特点
泡沫形成的过程 ( 提问 )
导入:日常生活中;洗衣服, 家具洗刷, 洗餐具, 洗
车 。
洗涤就是从浸在某种介质 ( 一般为水 ) 中的固体
表面除去异物或污垢的过程 。
一 洗涤作用的基本过程
(一 ) 污垢
1,概念:吸附于基质 ( 织物 ) 表面, 内部, 可改
变清洁表面外观及质感特性的, 不受人们欢迎的物质 。
2,分类:从污垢性质, 状态分:
① 油性污垢:动植物油, 矿物油等油物
② 固体污垢:尘埃, 铁锈, 烟尘
③ 特殊污垢:从人体分泌物, 皮屑, 汗, 血迹 ……
( 二 ) 洗涤的基本过程
1,污垢与纤维的结合力:
① 化学结合:氢键, 离子键, 范德华力
② 静点力结合:相反电荷吸引, 纤维吸引 Fe3+,Mg2+
③ 机械结合:尘土在纤维上, 由于尘土尺寸小, 难去
除
④ 油性结合:油污滴到衣服上, 纤维的疏水链中
2,纤维织物去污的大致过程
① 吸附:洗涤剂在界面的吸
② 润湿与渗透:使洗涤剂渗透入污垢与纤维之间, 降
低两者结合力
③ 污垢的脱落:由于和污垢与纤维结合力
④ 污垢的乳化分散与稳定:脱落的污垢在洗涤液中乳
化, 分散或在胶团红增溶, 形成稳定体系, 不再吸
附于纤维上 。
⑤ 通过漂洗将污垢从洗涤系统中排出
整个过程的示意图
物体,污垢+洗涤剂 物质,洗涤剂+污垢,洗涤剂
物体+洗涤剂
???? 介 质
???
? ?
2、举例
以亲水性纤维为例,则其去除污垢的过程大致可分为:
( 1)洗涤剂的界面吸附
( 2)污垢的润湿和渗透,使洗涤剂渗透至污垢与纤维
之间。
( 3)由于表面张力的降低及污垢与纤维结合力的减弱,
使污垢从纤维上脱落。
( 4)脱落的污垢在介质中乳化分散成稳定体系,并进
入洗涤剂的胶束中。
3,影响因素
( 1)基质,如织物或纤维本身,包括性质、表面形状、
结构等。如亲水性或疏水性纤维,纤维截面、纱支、捻
度、织物组织结构等。
( 2)污垢性能及污垢量。
( 3)洗涤方法,包括介质、洗涤剂种类和浓度,添加
剂种类和浓度,洗涤条件,外界作用力等。
二、洗涤作用原理
1,油性污垢
( 1)卷缩机理(重点)
液体油污原来以铺展的方式存在于物品表面 。 洗涤
剂润湿物品时, 油污开始卷与织物接触面变小, 最后变
成油污因机械作用或漂洗离开织物表面 。
如图 9-1和 9-2
( 2) 乳化机理
( 3)溶解机理
( 4)化学反应去污机理
( 5)液晶形成机理
2,固体污垢
不同于油污, 不能铺展, 通过范德华力以质点方式与
织物接触, 粘附, 润湿作用,
① 洗涤剂对污垢质点和织物表面的润湿
② 表面活性剂分子插入污垢与织物间, 使粘附力下降
③ 机械作用 ( 冲刷 ) 将污垢去除:污垢质点大, 易去除
原因:污垢质点大,与织物间空隙大,洗涤液易渗入
3、混合污垢
这类污垢的洗涤比单一污垢困难,其洗涤过程是将油
性的混合污垢“卷缩”,然后分离,固体污垢剥落、分散
在
洗液中。
1,表面活性剂的分子结构
2、表面张力
3、吸附作用
4、增溶作用
5、乳化作用
6、泡沫作用
7、表面活性剂浓度
8、温度
9,pH值
10、纺织品物理特性
11、机械作用
三、影响洗涤作用的因素
四, 洗涤剂
1,组成,① 主要成分 ------表面活性剂
② 辅助成分 ------助洗剂, 添加剂
2,分类
① 按去除污垢类型:
⑴ 重垢型洗涤剂:洗涤棉, 麻织物
⑵ 轻垢型洗涤剂,① 洗涤丝, 毛等精细织物
② 洗涤蔬菜, 水果
② 按产品外形:粉状, 块状, 液体, 浆状, 膏状等
③ 按产品用途:工业用,
家用:衣用, 厨房用, 餐具用 ……
④ 按主要成分:离子型, 非离子型 ……
3,具体选用 P243
五, 干洗
1,定义:在有机溶剂中洗涤
2,作用:对于某些纺织品如纯毛, 丝的高档织物,
用水洗易变形, 洗不干净 。
3,组成:有机溶剂, 表面活性剂, 水量水或不加水,
乳化剂
第十章 柔软作用
由于纺织品加工过程中, 各种助剂, 加工条件使
织物结构和纤维形态发生变化 。 导致手感粗糙, 僵硬 。
柔软作用主要降低纤维表面的摩擦系数, 使织物具有
持久的滑爽, 柔软的感觉 。 随着科技进步, 人们生活
水平提高, 对服装的要求也越来越高, 飘逸舒适, 美
观, 对后整理工序的要求也越高, 其中柔软整理要求
织物既要耐洗涤又要有持久的柔软效果 。
一, 柔软作用机理
1,通过调节纤维与纤维之间或纤维与人体之间的摩
擦力 ( 粗糙 ) 获得柔软效果 。
2,摩擦力
涵义:反映纤维表面的润滑程度
f=uN----两纤维间的压力
⑴ 静摩擦系数:相对静止
⑵ 动摩擦系数:相对滑动
纤维与纤维间易相对滑动, 织物手感越柔软
3,平滑作用:主要指降低纤维与纤维之间的动摩擦系
数;
柔软作用:主要指降低纤维之间的动摩擦系数的同
时, 更多地降低静摩擦系数, 但也要注意到静动摩擦系
数之差值与柔软平滑性和发涩的关系 。
二, 影响柔软作用的因素
1,疏水基的影响
2,亲水基影响
3,柔软剂的用量影响等
三, 柔软剂选用:
大部分的柔软剂品种都属于表面活性剂 。 阴离子型
和非离子型柔软剂过去主要用于纤维素纤维, 现在用的
相对较少 。 阳离子型柔软剂既适用于天然纤维, 也适用
于合成纤维, 是应用较广泛的一类 。 两性型柔软剂品种
较少, 目前处于逐步发展阶段 。
作业,1,泡沫稳定性和发泡力的各自含义?
2,什么是增溶作用? 增溶溶解质? 增溶量?
3,织物去污的大致六个途径及其整个过程示意
图是什么?
4,洗涤剂的组成是什么?
5,柔软作用机理及摩擦力的涵义是什么?
第十一章 常用助剂及其性能
复习:泡沫及其形成过程, 洗涤作用, 柔软整理 。
第一节 无机和有机助剂
一, 无机和有机助剂
1,酸:
常用酸,H2SO4 HCl HAc
用途:酸洗 中和 调节 pH值
2,碱:
在棉, 麻等织物前处理加工中的主要用剂, 各种纤
维的洗涤
常用,NaOH,Na3PO4,NaHCO3等无机碱及一些有
机碱 。
3,盐:
在印染工业中的用途:缓染, 促染, 中和, 固
色 …
如:
① 食盐 ( NaCl), 固色剂
② Al2(SO4)3,净水剂,
主要 Al3+水解 -----Al( OH) 2与水中细菌, 杂质及
悬浮物等洁块沉淀 。
③ 保险粉 ( Na2S2O4),
低亚硫酸钠或连二亚硫酸钠 在染料还原,
剥色及还原清洗中使用, 但在酸, 碱及温度作用下
易分解, 所以印花时不能用 ( 常用雕白粉 ), 一般
pH=10时较稳定 。
4,氧化, 还原剂
⑴ 印染中氧化剂主要用于漂白:
碱性条件下稳定, 中性条件下对纤维损伤最大, 不
能用于蛋白质纤维漂白 NaClO2酸性条件下易分解, 碱
性条件下稳
定 P285 H2O2最广泛 。
用于退浆:过硫化物, 过醋酸钠
用于硫化染料, 还原染料:
⑵ 还原剂
主要用于还原染料, 硫化染料的还原及印染后的还
原清洗及剥色, 拨染和蛋白质纤维的漂白中 。
保险粉
雕白粉 ( 印花拨染时用 )
五, 有机溶剂
① 酒精 ( 乙醇 ) CH3CH2OH,印花调浆时的有机溶剂
还有丁醇, 异丙醇, 乙二醇等
② 甘油 ( 丙三醇 )
上浆目的:增强沙线强力, 耐磨性及光滑度,
保证织布顺利进行 。
一, 退浆剂
1 碱退浆是印染工业中最常用的退浆剂, 主要适用
于以淀粉或聚乙烯醇为主的, 上浆率较低的织物退
浆, 而酸对淀粉有强烈水解作用, 退浆方面, 但它
对纤维损伤大 。
2 酶退浆剂条件,60° +5° pH值在 6.5-7
3 氧化性退浆剂:对任何浆料都适用, 但会使纤维
受损;然而相比而言, 较为理想 。
第二节 润湿渗透剂
二, 润湿渗透剂
1,润湿渗透剂能促进水对纤维和织物的润湿和渗透 。
印染工业中主要用于
2,在印染工业中主要用于退浆, 精练, 丝光, 漂白,
染色, 印花及后整理等各个工序, 是应用最广泛的印染助
剂 。
3,种类:渗透剂 JFC,渗透剂 T,渗透剂 BX,丝光渗透
剂 MP,Leophen M,Leophen U,SunmorlBH,MiltopanSE
① 渗透剂 JFC,渗透剂 JFC为透明淡黄色粘稠液体, 是
脂肪醇聚氧乙烯醚类化合物 。
适用场合,JFC主要作渗透剂用, 尤其在不能用阴离
子表面活性剂场合更合适 。
② 渗透剂 T,渗透剂 T为淡黄色或棕黄色粘稠液体, 是
磺化琥珀酸双酯型表面活性剂 。
适用场合:主要用于棉纱染色及棉布煮练, 通常用量
为 1~ 6g/L。
③ 渗透剂 BX,渗透剂 BX为米色粉末, 是丁基奈磺酸钠,
属阴离子型 。
适用场合:主要作润湿及渗透用 。
④ 丝光渗透剂 MP,丝光渗透剂 MP为淡黄色透明溶液,
是脂肪醇硫酸酯化合物, 属阴离子型 。
适用场合:它主要用于丝光 。
⑤ Leophen M,Leophen M为无色或淡黄色液体, 是
含有阴离子, 非离子乳化剂的中性磷酸酯 。
适用场合,Leophen M主要用作润湿和渗透, 适
用于酶退浆, 漂白及染色工艺 。
⑥ Leophen U,Leophen U为黄色浆状物, 是烷基磺
酸盐, 脂肪醇聚氧乙烯醚, 烷酚聚氧乙烯醚与少量烷基
磷酸酯和芳香的复配物 。
适用场合:适用于棉及涤 /棉织物的煮, 漂工艺 。
⑦ SunmorlBH,SunmorlBH为黄褐色透明液体, 是非
离子与特殊的阴离子表面活性剂的复配物 。
适用场合:常用于氧化退浆, 精练, 煮漂一浴工艺,
能加快煮漂速度, 提高织物白度, 赋予织物良好的再润
湿性 。
⑧ MiltopanSE,MiltopanSE为半透明浅黄褐色粘
稠液体, 是多种表面活性剂的复配物 。
一, 稳定剂
控制双氧水在漂白过程中的分解, 避免纤维损伤, 并
获得良好的漂白效果 。
1 水玻璃:又名泡化碱, 是含 20% -50% 硅酸钠的水溶
液 。
2 稳定剂 A,是脂肪酸镁盐的阴离子表面活性, 易溶
于水, 具有良好的稳定性 。
3 稳定剂 106:是以有机多元膦酸盐为主体的复和物 。
第三节 稳定剂和活化剂
4 AR—750,是以含有羟基, 羧基的水溶性高分子聚
合物及低分子化合物与多种有效成分
复配的非硅稳定剂 。
5 Prestogen PC,是有机物与表面活性剂的混合物 。
6 Prestogen EB,是各种有机盐的酸性溶液 。
二, 活化剂
提高漂白速度的添加剂 。
碱可提高 H2O2的漂白速度, 但对纤维有损伤;
酸中 H2O2不发生漂白作用, 若添加活化剂, 可使其
在酸性条件下发生漂白作用 。
也称洗涤剂, 国内常用的一些品种为:
1,洗涤剂 209:洗涤剂 209为淡黄色胶状体, 是 N-
甲基 -N-油酰基牛磺酸钠, 属阴离子型 。
具有较佳的净洗, 匀染, 渗透和乳化
性能, 其耐酸, 碱, 硬水性较好, 是
良好的浸润剂和除垢剂 。
2,胰加漂 T,胰加漂 T为白色粉末, 是 N,N-油酰甲
基牛磺酸钠 。
它具有优良的润湿, 分散及洗涤性能, 在电解质存
在时, 其去污力更佳 。
第四节 净洗剂
3,雷米邦 A,是由脂肪酸氯化物与蛋白质水解物
缩合而成的酰胺化合物 。
它具有良好的保护胶体及乳化性能和软化性及
匀染性, 在纯碱存在下, 具有良好的去污能力 。
4,洗涤剂 LS,是对甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸钠化
合物 。
5,净洗剂 JU,是脂肪醇聚氧
6,AR---815
AR---815为白至微黄润湿性粉末, 是非离子和阴
离子表面活性剂及助洗剂复配物 。
它具有优良的洗涤, 乳化和渗透性, 可作为洗涤剂
和煮练剂, 广泛用于棉, 涤 /棉等织物的退, 煮, 皂洗
及毛, 棉, 麻等织物的去油脱脂加工 。
7,传化去油灵 C—101 为白色粉末, 是多种表面
活性剂, 高效螯合剂及无机盐的复配物 。 它具有优异
的去污力及良好的乳化分散性, 润湿渗透性, 且低泡,
对去除涤纶及其他织物上的油污有独特的功效, 同时
也有净洗及练煮作用, 处理后织物白度及手感均有改
善, 对印染设备上油污和凝聚物也有极强的清洗作用 。
8,传化去油灵 C—104 是特殊结构的多种高效
活性物与添加剂的复配物 。
在近中性时, 去污力强, 并有分散, 乳化, 润湿,
渗透性, 泡沫低, 在近中性及弱酸性时, 有较佳的去
油污能力, 并有退浆, 增白, 防止染料凝聚风功能,
可用于涤纶练染同浴加工 。
9,Kieralon OL 是阴离子与非离子表面活性的混合
物 。
它具有较佳的去污力和优良的渗透性, 广泛用于织
物的渗透, 洗涤, 在退, 煮, 漂等前处理工艺及染色印
花的后处理中常用, 尤其是强碱前处理, 效果十分明显 。
10,Sunmorl 66 Sunmorl 66为无色或淡黄色粘稠状液
体, 是壬基酚聚氧乙烯醚化合物 。
它具有良好的洗涤, 乳化, 分散能力, 但易起泡是
各类织物的洗涤剂, 也可作乳化剂, 分散剂和油污消除
剂 。
11,设备清洗剂 C—105 设备清洗剂 C—105为淡黄色
粘稠体, 是多组分烷基酚醚的复配物 。
具优良的增溶, 乳化, 携污能力及残碱中和能力 。
一, 乳化剂
1,乳化剂 OP 乳化剂 OP为黄棕色膏状体, 是烷基
酚聚氧乙烯醚化合物 。
本身具有优良的匀染, 乳化, 润湿扩散性能,
同时也具助溶, 净洗和保护胶体性 。 在印染工业中
它可作匀染剂, 分散剂, 也可作玻璃纤维纺织润滑
的乳化剂 。
2,乳化剂 S—80 是失水山梨醇油酸酯, 能溶
于热乙醇, 苯中 。
第五节 乳化分散剂
它是一种优良的水油型乳化剂, 一般与乳化剂
T—
80拼用, 用作锦纶和粘胶帘子线的油剂 。
3,乳化剂 T—60
乳化剂 T—60是失水山梨醇硬脂酸酯聚氧乙烯醚化合
物 。
它是一种优良的水油型乳化剂, 并具润湿, 起
泡, 分散等性能, 可与各表面活性剂混用, 特别适
宜与乳化剂 S—60拼用, 主要用作纤维后加工柔软
剂, 腈纶油剂的组分 。
4,乳化剂 EL
乳化剂 EL为黄色粘稠状液体, 是蓖麻油环氧乙烷
缩和物 。
本身具有良好的分散及油 /水乳化性, 常作 O/W型
乳化剂, 是腈纶的抗静电剂及羊毛和毛油的主要组成 。
5,乳化剂 TX—10 为淡黄至浅棕色液体或膏状体,
是烷基酚聚氧乙烯醚化合物 。
本身具有优良的乳化和洗涤力, 对动, 植物及矿
物油清洗能力特别强, 适用于配制各种洗涤剂;也可
作和纤油剂组分之一 。
6,斯山 斯山为琥珀色油状液或黄色蜡状固体,
是山梨糖醇酐的脂肪酸酯, 不同的脂肪酸可得不同
的产品 。
可作分散剂, 润湿剂, 增稠剂, 润滑剂, 防
锈剂, 常与吐温配合使用 。
7,吐温
吐温为琥珀色油状液体或黄色蜡状固体, 是聚
氧乙烯山梨糖醇酐的脂肪酸酯化合物,是一种优良的
O/W型乳化剂, 可作润湿, 分散稳定剂用, 与斯山
配合, 可作乳化剂, 染料分散剂, 润湿剂及防静电
剂和柔软剂 。
二, 分散剂
1,分散剂 N 是萘磺酸甲醛缩合物 。
具有分散性和良好的保护体胶性, 广泛用于
还原染料悬浮体轧染, 分散染料染色等, 也作分散
染料的分散剂 。
2,分散剂 WA 是脂肪醇聚氧乙烯醚硅烷化和物 。
具有优良的分散性及洗涤力, 用于毛 /腈混纺织物
染色, 作酸性染料和阳离子染料一浴染色的防沉
淀剂 。
3,分散剂 NNO 是亚甲基双萘磺钠 。
具良好的分散性, 主要用于还原染料悬浮体轧染,
分散染料染色及涤纶匀染和剥色回修 。
4,分散剂 IW 是脂肪醇聚氧乙烯醚化合物 。
具有优良的分散性和乳化性, 用于毛 /腈一浴染
色的防沉淀剂及强力分散剂 。
5,Sandozol KB Sandozol KB为微黄色液体, 是磺
化油 。
具有分散剂, 润湿剂, 用作分散染料的分散剂
和直接染料, 纳夫妥染料, 还原染料化料时的润湿剂 。
一, 匀染剂
凡是具有缓染和移染作用的助剂统称匀染剂 。
1,平平加 O
是高级脂肪醇聚氧乙烯醚化合物 。 具有良好的匀
染性, 渗透性, 分散性和乳化性, 它在印染工业中的
应用十分广泛 。
2,低泡匀染剂 O
是硅氧烷聚醚, 烷基聚氧乙烯醚复合物 。
具有匀染, 渗透, 分散和乳化作用, 主要用于
直接, 还原等染料的染色 。
第六节 匀染剂和固色剂
3,Albegal B 是烷基酰胺取代的聚二醇酯 。
适用于活性, 酸性媒介及 1,1金属络合染料羊毛
染色, 在活性染色时, 能提高得色率和匀染性 。
4,匀染剂 S 是苄基萘磺酸钠化合物 。
具有润湿渗透, 增溶, 分散和乳化作用, 主要用
作酸性染料匀染剂, 涤纶碱减量时碱的渗透剂 。
5,匀染剂 GS
是烷基醚基酯及芳基醚硫酸酯混合物 。
具有优良的匀染性和移染性 。 主要用于高温高压
染色, 尤其是快速染色, 能消除折皱 。
6,一浴精练匀染剂 SD 是芳基醚硫酸酯混合物 。
具有优良的分散性, 匀染性, 低起泡性, 对油剂
及糊料的优异乳化分散性, 还具有一定的耐盐能力,
主要适用于涤纶高温高压, 小浴比快速染色工艺, 尤
其是涤纶针织物 。
7,东邦盐 A—10 是非离子和阴离子表面活性剂的
混合物 。
主要用于纯涤及涤 /棉混纺织物分散染料的高温
高压染色工艺 。
8,匀染剂 1227 是十二烷基苄基二甲基氯化氨 。
目前它主要作晴纶的缓染剂 。
9,匀染剂 DC 是十八烷基二甲基苄基氯化氨 。
主要作阳离子染料晴纶染色匀染剂, 并赋予晴
纶柔软的手感 。
10.防泳移剂 W 是聚丙烯酰胺水解后加甲醇及亚硫
酸钠的反应物 。
主要用于分散染料热溶染色, 还原染料悬浮体
轧染及涂料染色工艺中作防泳移剂, 能遮盖棉及涤 /
棉布面上的纯洁, 白芯及条影, 改善布面匀染性 。
11,防泳移剂 MS 是聚丙烯酰胺经水解后再羟甲基
化的产物 。
主要作分散 。 还原, 活化等染料连续轧染的防
泳移剂, 可遮盖涤 /棉织物分散热溶染色时产生的棉
结, 白芯, 并能改善上述染料的匀染性, 减少雨状条
花, 提高染色深度 。
12,匀染剂 C—201 是多组分复合型无泡沫产品 。
具有优良的染料分散性, 初期缓染性和显著匀染
性, 能与染料同步上染, 防止染疵的发生, 防止分散
染料的二次凝聚, 用于涤纶的高温高压染色 。
13,移染修补剂 C—202 是芳香醚为主的复配物 。
具有优异的分散性, 渗透性, 对分散染料有很强
的移染能力, 消色性极低, 可作为涤纶的染色修补及
POY丝和其他涤丝混织产品的套平匀染用 。
二, 固色剂
1,固色剂 Y 是双氰胺甲醇树脂水溶液初缩体 。
主要用于棉, 粘胶纤维及丝类织物的直接, 酸性
等染料印染物的固色处理, 能提高皂洗, 汗泽, 水浸,
摩擦等色牢度, 但处理后织物色光有影响且含有甲醇 。
2,固色剂 M 是含铜双氰胺甲醇树脂水溶性初缩体 。
主要用于直接, 酸性, 硫化等染料的固色处理,
能提高含羧基, 羟基等染料的日晒牢度 。
3,丝绸固色剂 LA 是多胺缩合水溶性树脂 。
主要用于直接, 酸性, 酸性金属络合染料的固色
剂, 且不影响丝绸的柔软手感, 也可用人造棉, 棉织
物活性染料染色的固色剂 。
4,固色剂 NF 是二亚乙基三胺和双氰胺的缩合物 。
主要用于直接, 活性酸性等染料的固色 。
5,固色剂 C—505 传化固色剂 C—505为浅黄色透
明粘稠体 。
具有反应性官能团的高分子预缩体复合物, 适用
于直接, 酸性, 中性等染料印染的固色处理 。
6,反应性固色剂 DFRF—1 是聚胺类树脂型聚合物 。
它是反应性高效多功能固色剂, 适用于直接, 活
性, 酸性等染料的染色后处理, 且有防皱, 防缩效果 。
7,固色剂 T 是多官能团的阳离子化合物 。
主要用于直接, 活性, 硫化, 酸性等染料及涂料
的增深, 也可用于上述染料的固色 。 用于增深时, 先
用增深固色剂 T处理, 再染色 。
一,粘合剂
1.东风黏合剂 DF 是丙烯酸丁酯与丙烯腈的共聚体
经乳化而成 。
具有良好的配伍性和相容性, 为非交联型粘合剂,
其印花织物手感较软 。
2,东风黏合剂 RFN 是以甲基丙烯酸甲酯 丙烯酸
丁酯 羟甲基丙烯酰胺为原料 。
常用于棉 粘纤织物 羊毛衫的涂料印花 。
第七节 印花助剂
3.黏合剂 BH 是由丁苯乳胶与醋酸甲壳质, 火油乳
化而成 。
常用于棉粘胶纤维, 丝, 涤纶及混纺织物的涂
料印花 。 它价格低, 使用简单 。
4.网印黏合剂 是甲基丙烯酸甲酯, 丙烯酸丁酯,
丙烯酰胺三元共聚的稳定乳液 。
主要用于棉, 人造棉, 涤 棉织物的涂料印花,
也可用于绒布涂料印花 。
5,黏合剂 KG—101 是以丙烯酸丁酯及其他单位为
原料 。
用于网印和机印的涂料黏合剂 。
6,涂料染色黏合剂 PD 是甲基丙烯酸甲酯, 丙烯
酸丁酯, 丙烯腈, N-羟甲基丙烯酰胺等单体聚合而成
的乳液 。
用作涂料染色能栽在较长时间内不粘结滚筒 。
二, 增稠剂
1,乳化浆 A 是以矿物油为油相的油 水型乳化体 。
主要作涂料印花浆的稀释剂 。
2,增稠剂 NBH-1 是丙烯酸及甲基丙烯酸的聚合物 。
它是无容剂分散增稠剂, 增稠力强, 高温焙烘下
有自崔能力 。
3,增稠剂 PAE 是丙烯酸及甲基丙烯酸的共聚物
乳液 。
它用作涂料印花及静电植绒的增稠剂, 其增稠
能力强, 印后织物轮廓清晰, 色泽鲜艳, 可减少 A邦
浆的用量 。
三, 交联剂
1,交联剂 EH 是多胺多醇的低分子缩合物 。
主要用作涂料印花和染色的交联剂, 也可作固
色剂 。
2,交联剂 DE 是具有环氧反应基的季胺高分子化
合物 。
具有反应性和高效固色性, 主要用于交联固色 。
一, 柔软剂
1,柔软剂 HC 是二甲基十八叔胺, 硬酯酸, 石蜡,
平平加 O熔融乳化而成 。
主要用于棉, 锦纶和腈纶的柔软处理, 具有丰满,
柔软的手感, 也可作针织品, 绒布, 灯芯绒等织物柔
软剂 。
2,柔软剂 ES 是由硬脂酸和二亚乙基三胺酰胺及
环氧氯丙烷, 醋酸反应并乳化而成 。
主要适用于腈纶, 毛 /腈, 涤 /腈产品 。
第八节 后整理助剂
3,柔软剂 PES 是聚乙烯乳液 。
主要用于涤卡, 涤棉, 中长纤维, 低弹等化纤织
物的柔软处理 。
4,柔软剂 WS 是高级脂肪胺和有机酰胺聚氧乙烯
醚为主的多种非离子表面活性剂复配物的乳化液 。
它具有柔软和洗涤双重功能, 可用于洗呢及其柔
软整理, 分散染料柔软染色, 涤粘中长及低弹华达呢
洗涤柔软一浴, 能使毛织物达到松, 软,, 用于涤
纶喷射染色能防灰霜, 并能赋予绒布丰满 。
5,柔软剂 KC 是脂肪酸和脂肪酰胺缩合物的乳液 。
它具有蓬松, 丰满, 滑腻的效果, 可用作涤, 腈
及混纺织物的柔软整理 。
6,柔软剂 Si—10 是有机硅乳液 。
主要用于丝绸, 合纤及混纺织物柔软加工 。 处理
后, 织物具有滑爽, 柔软的手感, 弹性有所提高 。
7,羟基硅油乳液 305 羟基硅油乳液 305为八甲基
环撕硅氧烷聚合物的乳液 。
它主要用于棉, 毛, 丝, 麻及合纤织物, 可与热
固性树脂混用, 也可作放水剂 。
8,传化 C—404 是氨基, 羟基聚硅氧烷的乳液 。
它对织物有较好的渗透性和亲和力, 能赋予织物
持久耐洗的柔滑挺弹性风格, 手感丰满, 透气性好,
尤其适用于高档涤纶仿真丝织物的后整理 。
9,亲水性有机硅 CGF 是甲基硅油与聚醚和环氧
化合物的接枝聚合物的乳液 。
具有耐久的柔软, 滑爽, 挺弹风格及较好的透气
性, 优异的亲水性和抗静电性 。 它主要用于涤纶仿织
物及纺织品风格整理 。
10,传化超柔软氨基硅油 SM 是反应性侧链氨基
硅酮化合物 。
主要适用于各种纤维的柔软整理, 尤其是涤纶及
其混纺织物 。
二, 树脂整理剂
1,2D树脂 是二羟甲基二羟基亚乙基脲树脂 。
主要用于织物的抗皱整理 。
2,M2D 是甲醚化二羟甲基二羟基亚乙基脲树脂 。
主要用于 DP整理, 尤其适用于白织物树脂整理 。
3,6MD 是甲醚化六羟甲基三聚氰胺树脂 。
用于漂白织物树脂整理, 也可用硬挺或仿毛整
理 。
4,SDP超低甲醛防皱整理剂 SDP系列树脂为无
色或微黄色液体 。
主要用于棉, 粘胶纤维, 麻及混纺产品的高级耐
久压烫整理 。
三, 抗静电剂
1,抗静电剂 SN 是十八烷基二甲基叔胺硝酸盐 。
它适合作纤纺丝油剂, 涤, 腈织物非耐久性抗静
电剂, 阳离子染料腈纶染色匀染, 涤纶碱减量整理促
进剂 。
2,抗静电剂 CAS 是由对苯二甲酸二甲酯, 乙二
醇, 聚乙二醇经酯交换, 缩聚, 乳化, 砂磨而制得 。
具有优良得耐洗性, 特别适用于涤纶得抗静电整
理, 并有防沾尘, 易去污得功能 。
3,亲水性舒适整理剂 FZ 是对苯二甲酸乙二醇酯
化合物 。
具有吸湿, 抗静电, 易去污, 防再沾污等多种功
能, 对涤纶织物优良得耐洗性 。
4,涤纶仿丝整理剂 FS 是聚酯聚醚型高分子化合
物和带环氧结构得硅氧烷柔软剂和高级脂肪醇聚氧乙
烯醚的复合物 。
用于涤纶碱减量仿丝整理的后整理, 处理后手感
轻薄柔软, 并有显著的抗静电, 易去污, 防沾尘, 吸
湿等多种功能 。
四, 防水剂
1,防水剂 CR 是硬酯酸, 三氧化铬及盐酸的配价
络合物 。
具耐水洗及干洗性 。
2,防水剂 PF 是氯化硬脂酰胺甲基吡啶 。
是柔软型耐洗和透气的防水剂, 但有吡啶臭味 。
3,防水剂 H 是含氢甲基硅油乳液 。
它用于棉, 涤, 锦, 涤 /粘中长纤维等织物的防
水整理, 也能与树脂同浴处理 。
4,拒水剂 R 是聚甲基含氢硅氧烷乳液 。
用于涤 /棉拒水整理 。
5,防水剂 DFT 是乙醚化六羟甲基三聚氰胺硬脂酸
酯与三乙醇胺的三元碱缩物, 甘油硬脂酸酯和白蜡的
复配物 。
具有优良的耐水压和较好的拨水性, 主要用于棉
及涤 /棉卡其的防水整理 。
五, 阻燃剂
1,阻燃剂 THPC 是四羟甲基膦氯化物 。
有胺存在下形成阻燃缩合物, 对纯棉有较好的阻
燃性 。
2,阻燃剂 AR—10 是十溴二苯醚 。
对锦纶, 涤 /棉织物有阻燃效果 。
3,涤纶阻燃剂 FRC—1 是磷酸酯与双环亚磷酸酯
缩合物而成 。
主要用于涤纶阻燃, 可和抗静电剂, 防水拨油剂
同浴 。
4,棉阻燃剂 FRC—2 是由亚磷酸二烷基酯与烯酰
胺缩合物再羟甲基化的产物 。
是棉用耐久性阻燃剂, 耐洗, 安全无毒 。
六, 防污防油剂
1,拒油剂 AG—710 是全氟烷基丙烯酸酯共聚物 。
广泛用于合纤的拒水, 拒油整理 。 能与其他助
剂拼用, 能获得多种功能 。
2,UnidyneTG-410H UnidyneTG-410H为弱阳离子
性有机氟乳液 。
主要用于涤纶, 锦纶, 棉及混纺织物的防水油
整理 。
3,TransfarTF 是弱阳离子型的乳白色液体 。
具有柔软的手感特征和良好的防水防油性能, 主
要用于涤纶, 锦纶, 棉及混纺织物加工 。 若与树脂配
合使用, 则具有良好的耐久稳定性 。
七, 抗菌卫生整理剂
卫生整理是用特定的杀菌剂对纺织品进行加工的
一种方法 。 它可使纺织品获得抗菌, 防霉, 防臭的功
能, 以达到穿着舒适而又卫生的要求 。
1,类抗菌卫生整理剂 经它整理后的纺织品具有良
好的吸水, 抗静电, 易去污和抗菌性, 耐洗牢度达 20
次 。
2,酚类 经它整理的织物洗涤 20次后, 对金黄色
葡萄球菌, 白菌和大肠杆菌等仍有优异的抗菌活性,
其抗菌防霉, 防臭效果特久 。
3,杂环类 本品安全性强, 对皮肤无刺激, 抗菌性
能优异 。
4,含铜抗菌剂 用其处理 纶可获得抗金黄色葡萄球
菌, 白葡菌, 枯草杆菌, 大肠杆菌, 绿浓杆菌的耐高
温 。 耐洗涤, 对皮肤安全的改性纤维, 可用于内衣裤,
袜, 鞋垫等织物 。
5,季铵类和有机硅类 该助剂能快速杀灭金黄色葡
萄球菌, 大肠杆菌等, 兵并兼有抗静电和防污等多种
功能 。
八, 防蛀整理剂
主要用于价格昂贵的毛纺织品, 经防蛀剂整理的
毛纺织品可使纺织品免遭虫蛀损坏, 延长使用寿命 。
专用的纺织品杀虫剂称为防蛀剂或叫毛纺织品防蛀剂,
防蛀剂与抗菌卫生整理剂一样要求高效, 低毒, 对人
体安全, 不影响色泽和染色牢度, 不影响织物手感,
且耐洗, 耐晒, 使用方便 。
1,MitinFF 本品可与各种酸性染料同浴使用或染色
后使用, 用量为 1℅。
2,EulanU33,EulanWA New U33能耐洗涤和干洗,
具有较高的牢度, 而 WA New适用于不需洗涤或不常
洗涤的毛纺织品, 用量为 1℅。
3,Mitin P 能有效兼治衣蛾和甲虫两类害虫, 用量
为 1℅。
4,EulanBLS 本品适用于溶剂处理的专用产品, 主
要用于地毯, 纱线在特殊设备中将防蛀整理, 溶剂漂
洗和缩绒一浴进行 。
5,防蛀剂 JF-86,JF-B 这类防蛀剂的主要优点是:
极少剂量即能控制褐织蛾类的幼虫 。
6,Mitin Al 本品不但具有二氯苯醚菊酯的优良防
蛀性, 并且用 HHP改进了防治皮蠹甲虫的性能, 用
量为 0.004℅―― 0.012℅。
7,Pherthane 用于防治衣蛾及皮蠹 。
1,消泡剂 GP 是烷基醚磷酸酯 。
具有优良的消泡能力和助渗透性, 用于消除印染
过程中产生的泡沫, 主要用于染料印花浆消泡 。
2,消泡剂 RJ—03 是有机硅乳液 。
主要用于喷射染色中的消泡和涂料印花及柔软剂
乳化时的消泡 。
第九节 消泡剂
3,消泡王 R 消泡王 R为非离子性高纯度有机硅氧
烷乳液 。
主要用于涂料染色和印花, 喷射染色, 柔软剂
乳化及污水处理的消泡 。
4,消泡剂 AR9111 是特种消泡原料经非 /阴离子表
面活性剂复配而成 。
可用于涂料色浆, 涂料染色, 浆纱及柔软剂乳
化时的消泡 。