化学建材助剂

3. 起泡作用
定义：在有表面活性剂的溶液中，经搅拌，当
空气进入到溶液中，形成液膜包围着的气体泡 （二相泡）；基于降低界面张力的作用,这类物 质称为起泡剂或稳定剂。
高碳的脂肪酸类或高碳醇阴离子、非离子和两性 表面活性剂，均具有较高的起泡能力；十二烷醇 等高碳醇、乙醇胺等氨基酸可以稳定泡沫。
消泡作用：在形成泡沫的条件下，加入表面活性很高的物质，
形成，胶束的亲油部分，能增加对油或固体微粒的吸附，从而 增加其溶解度 。
常把能使微溶或不溶物质增大溶解度的这类表面活性剂亦称
增溶剂。
O/W; W/O; HLB P95 2020/4/16
油与水的乳化有两种常见的形式，凡易溶于水的乳 化剂，水量大、油被分散，水是连续相，可形成水 包油型的乳状液（O／W），易溶于油的乳化剂，水 是分散相，油是连续相，则易形成油包水型乳状液 （W／O）。
顶替原来的起泡剂，由于本身的碳氢链较短，进入双分子定向 膜后，破坏了原来的力学平衡，使其无法形成牢固的薄膜，致 使泡沫破裂。起到消泡作用的物质称为消泡剂。
常用的消泡剂：低碳或中碳的饱和醇（乙醇、辛醇）、脂肪
酸及其酯、磷酸三丁酯、磺化蓖麻油和有机硅油等 。
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4．助磨作用
助磨作用：加入某种表面活性剂（称助磨剂），可提高粉碎
润湿是指在固-液接触时，原来的固-气界面消失，而形成新的固液界面之现象。 所加入的表面活性剂称之为润湿剂。
借助于表面活性剂来渗入物体内部的作用称渗透作用，所用之
物称渗透剂 。
润湿及渗透作用是基于表面活性剂降低表面张力的基本性质， 这种作用常用润湿角（θ）来衡量。
2020/完4/16 全不润湿
润湿作用越强
1. 分子极性， 通常了解一种 溶剂的极性一 般可从以下三 方面考虑
一是分子中是否有极性基团
二是分子量大小，相同极性基团的分子， 其分子量大的极性小
三是分子的不饱和程度（含不饱和键 的数量），共轭双键体系
在化学建材中所用的有机高分子化合物，多属非极性或弱极性 物质2020。/4/16因此，所用的溶剂一般多是弱极性的。
（二）溶度参数相近相溶规律
分子间作用力大小，可用分子的内聚能或内聚能密度这一宏
观物理量来表征。 内聚能是指一摩尔分子聚集在一起的总能量，也等于使同样分 子分离的总能量。
内聚能密度（CED）：单位体积的内聚能
溶度参数（δ或SP）：内聚能密度的平方根
聚合物与溶剂的δ相近就可溶解 混合溶剂δ：δ混＝V1δ1+V2δ2+……
乳化剂的这种亲水、 亲油性常用其亲水
HLB值 1－4
亲油平衡（HLB） 3－6
在水中的性质 不分散 分散不良
值来衡量。HLB是 6－8 强烈搅拌可形成乳化体系
反映了亲水基与亲 8－10 可成稳定的乳化体系
油基的比值，其值 10－13 半透明至透明的分散体系 愈大，亲水性愈强。 大于13 透明溶液
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匀染 防水整理
柔软整理
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降低染色速度，使染料分子缓慢地与纤维接触
纤维制品的防水整理，一般分为不透气性和透 气性两种 。
能降低纤维间摩擦系数，使纤维制品增加柔性 的特殊表面活性剂，称柔软整理剂.
表面活性剂的结构与性质：
1．表面活性剂的亲水基与其性质
强疏水性基团： …CH2―CH3，―Ph，―Ph―CH2―… 弱亲水性基团： …CH2―O―CH2…，―COOCH3，―Ph―OCH3， ―Ph―O―CH2―… 亲水性基团：
程度和效率。
原理：表面活性剂吸附于颗粒表面，降低其表面张力，使颗
粒不易粘附、聚集，表面光滑、易于滚动等，从而提高了粉 碎的效率；并且还可自动渗入微细裂缝中去，并能向深处扩 展起到起着劈裂作用 。（水磨）
常用助磨剂：水、油酸、亚硫酸造纸浆废液等
5．洗涤作用
固体表面除掉污物统称为洗涤 。洗涤的过程实质上是表面活性
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（三 ）溶剂化作用
溶剂与溶质相互接触，分子间产生相互作用，形成溶剂化物。
这种作用力大于溶质间分子的内聚力，从而产生溶解 。
原理：溶剂化作用可看成是缺电子物种与富电子物种之间的
电子密度均衡作用 ；溶剂化作用是分子间较强的作用力，它 包括分子间的化学键和次价力。
上述溶剂溶解的三条规律不能孤立看 待，它是以实践为基础总结起来的经 验性规律，对于聚合物是比较复杂的。 应用时要综合起来考虑，并要结合试 验才能作出最后的应用选择。
2．分子间的作用力，溶解体系一般有三种分子之间的作用： 溶剂一溶剂、溶质一溶质、溶剂一溶质
从微观 上看
（A） （B） （C） C≥A、B或A≈B≈C易发生溶解
A＞B、C或B＞A、C时则不易溶解或难溶解。
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分子间的力是范德华力，范德华力永远存在 于分子间，没有方向性和饱和性，比化学键 能小1－2个数量级。
2．乳化、扩散和增溶作用
将非水溶性物质，在水中呈均匀乳化或分散状态的现象，称为
乳化作用或扩散作用。
能够将液体（油）均匀分散在水中或另一种介质中的物质称
乳化剂 （乳液聚合） 能使一种固体呈微粒均匀分散在液体或水中的物质称扩散剂
或分散剂 （悬浮聚合）
增溶作用：是当表面活性剂达到了临界胶束浓度后，有胶束
－OH，－COOH，－NHCO－，－CN 强亲水性基团： ―OSO3Na，―SO3H(Na)，―COOH(Na)， [―N―]+X― ， ―NH2·HCl(HBr)
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亲水、亲油基团共存于一个分子内，它们之间是相互影响和制 约的。亲水性是与基团的分子量、极性大小有关，HLB值反映 了亲水、亲油结构的综合结果。当分子中亲水基不变时，亲油 基部分的分子量越大，则水溶性就越差。憎水性可用憎水基 （亲油基）分子量大小表示；对亲水基来说，因种类繁多，不 能完全用分子量表示。
其中最基本的因素是溶剂的溶解性，即溶解能力， 它是选择溶剂的主要依据。
（－）极性相似相溶规律
（二）溶度参数相近相溶规律
（三 ）溶剂化作用
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（－）极性相似相溶规律
溶剂与溶质的极性相似，可以较好的相互溶解； 例如：石油与水
1．分子的极性 ，常用分子的偶极距来衡量。
2．分子间的作用力；溶解程度是体系中各种分 子之间相互作用的净结果。
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二、表面活性剂(Surfactant)
定义：能够吸附在表（界）面上，在加入量很少
时即可显著改变表（界）面的物理化学性质，从而
产生一系列的应用性能；化学建材中的高聚物合
成、应用，不少场合离不开表面活性物质，这类物 质绝大多数是一些具有特定结构的有机化合物，是 化学建材生产中的一类功能性原料 。
剂降低界面张力，产生润湿、乳化、扩散等作用的综合效果， 也是一种油（油污）的乳化过程。
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6. 表面活性剂的其它性能与应用
抗静电
吸附于纤维表面，成为单分子膜，降低了纤维间的摩 擦系数，使其难以产生摩擦静电。P98
在纤维的表面可形成一个亲水膜,降低物体表面的电荷
杀菌
表面活性剂能与蛋白质发生作用，吸附于菌体上，然 后浸透菌体的细胞膜，使之破坏，达到杀菌之目的 。
取向力：极性分子与极性分子
减
诱导力：极性分子与非极性分子
小
色散力：非极性分子与非极性分子
氢键：当分子具有电负性大的（O、N、F）原子上连有氢原
子，由于氢的质子化程度（正电性）较高，又有负电性大的原 子存在，能够形成氢键。（氢键的键能比范德华大）解释水油 不相溶。溶解过程实质上是分子间力竞争的过程。
第二章 化学建材助剂
材料一般是由基料和助剂两部分组成。助 剂在化学建材的生产中占有重要的地位， 它既是生产原料，又是材料的改性物质。 因此，随着化学建材工业的发展，相应的 助剂工业也需同步发展，开发与研究助剂 将是化学建材工作者的重要任务。
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一、有机溶剂
有机溶剂一般都是低分子有机化合物，个别的也 有高分子化合物。
作用 在化学建材中（涂料、胶粘剂、防水材料等），其主要 作用是溶解，分散和稀释等。
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一 常 用 溶 剂 种 类
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汽油部分 1、石油类溶剂
煤油部分
馏出温度 碳数
2、煤焦油溶剂：芳烃溶剂
OLeabharlann 3、萜烯溶剂：松香油、樟脑油
4、酯O类溶剂：低级有机酸与醇酯O化所得产物
R C OH+HOR'
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a－烷基－N－羧基－羟乙基咪唑啉
4、非离子性表面活性剂，是分子中含有在水中不离解的聚氧 乙烯基（醚基）或羟基；两性表面活性剂有脂肪酸聚氧乙烯醚 类 、烷基苯酚聚氧乙烯醚类 、脂肪酸聚氧乙烯酯类、脂肪酸 多元醇酯类等；用途比较广泛。
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3．表面活性剂的分子结构与性质 这里的分子结构因素，主要指亲水基的相对位置和憎水基的 支化程度。一般亲水基在乳化剂分子的中间部位（在亲油基 链中间），其润湿性能好，在末端的去污能力强，例如，十 八烯醇硫酸钠去污能力强，润湿、渗透性能差。
CH 3（CH2）7CH=CH（CH2）7CH2－OSO2ONa 憎水基结构中，带支链的润湿、渗透性能好。
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（一） 表面活性剂的基本构成
表面活性剂（结构）：极性的亲水部分和非极性的亲油部分
亲水基
亲油基
－SO3H（Na） 、 －COOH（Na）、 －OH、－O－、 ＝NX (季铵盐) 等 极性基团
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长链的烃基 非极性或弱 极性基团
（二）表面活性剂的主要作用与功能
1．润湿和渗透作用
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3、两性表面活性剂是指在分子中同时含有酸性基和碱性基， 易形成“内盐”。酸性基大多是羧基、磺酸基或磷酸基；碱性 基则为胺基或季胺基；两性表面活性剂有甜菜碱型、咪唑啉型、 氨基酸型、磷脂、淀粉、蛋白质衍生物等。由于大多数两性表 面活性剂对眼睛和皮肤刺激性低，因此，适合于配制香波和其 它个人护理品。