表面活性剂应用技术概述

表面活性剂应用技术概述

表面活性剂在制浆造纸工业中的使用越来越受到造纸科学工作者的重视。据报道在英国表面活性剂的消费为纸张总产量的0.05%左右。

表面活性剂加入到液体中时，即使浓度非常小，也会自发地引起表面或界面间张力的强烈降低。表面活性剂结构上具有两性特点，其一端具有亲水性，另一端则具有疏水性。这种两性分子会自身定向排列在溶液表面上，极性基团伸向水中，而疏水的烃基则伸向空气或者油的界面，从而降低液体的表面张力。表面活性剂能起乳化、分散、增溶、润湿、发泡、消泡、润滑、洗涤、柔软、抗静电、防腐蚀等作用。

制浆过程主要是从木材中将木素、半纤维素、树脂、色素以及灰分等尽量地与纤维素分离开，表面活性剂的作用就在于分离杂质，提纯纤维素。在生产人造纤维的过程中，人们往往在浆粕的碱浸渍时添加表面活性剂，这是借助表面活性剂的分散作用和洗涤作用来达到除去树脂的效果。在漂白工序中添加渗透性好的阴离子和非离子表面活性剂（一般用量为0.03%-0.05%），能取得均一的漂白效果。此外，在纸浆漂洗过程中加入洗涤活性物质烷基苯磺酸钠和壬基酚聚氧乙烯醚，也能获得良好的洗涤效果。另外在废纸脱墨、造纸施胶、毛毯洗涤及造纸涂布涂料分散剂等，表面活性剂都有广泛的应用。

一、表面活性剂的特点

当一种物质加入到某液体中，若能使其表面张力降低，人们则称这种物质具有表面活性。具有表面活性的物质叫作表面活性物质。

从化学结构上看，所有的表面活性剂分子都是由极性的亲水基和非极性的亲油基两部分组成的。亲水基使分子伸向水相，而亲油基则使分子离开水相而伸向油相，因此表面活性剂分子是两亲性分子。它们的亲油基是由烃基构成的，而亲水基却是多种多样的。由于表面活性剂具有很大的表面活性，故在工农业生产及日常生活中广泛地用于乳化、分散、增溶、润湿、发泡、洗涤、柔软等各种用途。

二、表面活性剂的性质

表面活性剂的基本性质有润湿和渗透性、乳化和破乳性、分散性、增溶性、发泡和消泡性、洗涤性。

表面活性剂的派生性质有：柔软性、抗静电性、杀菌性和防腐性。

1.表面活性剂的润温和渗透性

广义地说，润湿作用是一种流体从基质表面把另一种流体取代的过程润湿过程大致可以分成三类：铺展润湿、粘附润湿和浸入润湿。这三种润湿可以分别在不同的实际过程中出现，也可以同时在一个过程中出现。

应用表面活性剂能很好地改变润湿状况，表面活性剂能降低界面的能力，使水能较好地湿润固体或液体表面。实际中可用润湿速度（时间）来评价表面活性剂的润湿性。

2.表面活性剂的起泡和消泡性

)1 表面活性剂的乳化和破乳作用

表面活性剂的乳化作用是表面活性剂应用最为广泛的性质之一。例如在化妆品、食品、纺织、造纸、金属的切削液、油漆、农药、医药等方面，乳化剂都起着重要的作用。各种类型的表面活性剂都可以作为乳化剂来使用，但非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂应用得比较多。乳化作用是指两种互不相溶的液体形成乳状液的过程。乳状液是指一种不溶解或溶解度很小的液体，以一定大小的液滴分散存在于第二种液体中，形成具有明显稳定的悬浊液。对两种互不相溶的液体，如果仅通过机械搅拌的方法总是不能形成稳定的乳状液的。要形成明显稳定的乳状液，必须加入第三组分，这第三组分就是表面活性剂，一般称其为乳化剂。

4.表面活性剂的分散作用

表面活性剂的增溶作用

表面活性剂在水溶液中形成胶束后具有使不溶于水的有机物的溶解度显著增大的能力，且此时溶液呈透明状，胶束的这种作用称为增溶。能产生增溶作用的表面活性剂叫做增溶剂，被增溶的有机物称为被增溶物。如果在已增溶的液体中继续加入被增溶物，达到一定量后，溶液透明状变为乳浊状，这种乳液即为乳状液，在此乳状液中再加入表面活性剂，溶液又变得透明无色。虽然这种变化是连续的，但乳化和增溶本质上是不同的。增溶作用可使被增溶物的化学势显著降低，使体系变得更稳定，即增溶在热力学上是稳定的，只要外界条件不变，体系不随时间变化。而乳化在热力学上是不稳定的。

6.表面活性剂的洗涤作用

洗涤作用可定义为，从浸在某种介质（一般为水）中的固体表面除去污垢的过程。在此过程中，借助于洗涤剂以减弱污垢与固体表面之粘附作用，并施以外力（包括机械搅拌或人工洗），使污垢与固体表面分离而悬浮于介质中，最后将污垢洗净、冲走。洗涤剂在洗涤过程中的作用，一是除去物品表面的油污，二是将油污分散、悬浮，使之不易在物品表面上再沉积。洗涤作用首先是洗涤液润湿被洗物表面，否则，发挥不了洗涤液的洗涤作用。水在天然纤维（棉、毛等）上的润湿性较好，在人造纤维上较差，表面活性剂能够降低水的表面张力，使其接触角减小，

因而，纤维的润湿在洗涤剂作用下比较容易实现。其次是，洗涤液把污垢润湿后，再把污垢顶替下来。液体油污原来是以铺展开的油膜存在于物体表面，在洗涤液湿润的条件下，逐渐卷缩成油珠，最后被冲洗以至离开表面。固体油污靠的是洗涤剂，特别是优质的洗涤剂，具有较低的表面张力与界面张力，对固体表面有较好的润湿能力，能顶替油污，使油污卷缩成油珠而乳化，分散在洗液中，有利于洗涤。另外，油污可加溶于表面活性剂的胶束中，从而油污不可能再沉积，大大提高了洗涤效果。然而，这种加溶去污的机理，只有在洗涤剂集中于某一局部（衣物上撒上洗衣粉搓洗）的情况下，才能实现。其次，表面活性剂吸附在污垢与洗涤物的界面上，使界面各种性质均发生变化，如表面张力降低，利于分散形成乳状液，同时，界面吸附形成具有较大强度的界面膜使乳状液更稳定，不易沉积于洗涤物表面。非离子表面活性剂吸附后，成为质点表面的水化保护层，稳定性增高，非离子表面活性剂除油污能力比阴离子表面活性剂强，而阳离子表面活性剂总是以其疏水基朝向水中的方式被吸附，故其洗涤作用最差。在同系物中，表面活性剂碳氢链越长，洗涤性越好，表面活性剂的乳化与起泡作用对于洗涤也是有利的，表面活性剂的乳化作用，形成稳定的乳状液，油污质点被悬浮起来不易沉淀在衣物表面。表面活性剂形成泡沫有助于带走尘土污垢，很多经验发现泡沫与洗涤有直接关系。总之，洗涤剂的洗涤作用是综合发挥了表面活性剂的润湿、吸附、乳化、分散、悬浮、起泡、加溶、降低表面张力等功能，才显示出洗涤的良好效果。如果洗涤剂使污垢与被污染物品表面分离能力差，而且分散、悬浮污垢的能力也不佳，则洗涤过程客不能很好的完成。

国内外表面活性剂研发趋势

表面活性剂作为精细化工的主要分支，其规模发展将在全球尤其亚太地区呈稳步增长趋势，表面活性剂在全球稳定增长的趋势为我国相关行业的发展和壮大提供了良好的外部环境，但由于与发达国家在产品结构与技术上的差距，行业也面临着严峻的考验。　随着表面活性剂在工业和民用领域中的应用越来越广，对品种和性能也提出了越来越高的要求，开发新品种以满足环境保护需要以及寻求有表面活性性能个性特点的化合物已经变得非常重要，唯有如此，才能使我国将来在该领域占有应有的地位，这需要我国对现有的产品结构进行调整，同时要加大力度进行该领域的新产品开发，提高工程化能力。

国外表面活性剂的主要研究方向为安全、温和、易生物降解，而我国在这方面的工作才刚刚起步。为适应国际发展潮流，有必要组成专业性较强的表面活性剂工程研究中心，系统地进行新产品开发和工程化研