第三章++润湿剂、渗透剂和精练剂

第三章 润湿剂、渗透剂和精练剂 3.1 概述润湿（wetting ）：固体表面一种流体被另一种流体取代的过程。

润湿剂（wetting agent ）：能使液体润湿或加速润湿固体表面的表面活性剂 3.1 概述• 渗透（permeate,penetrating ）：织物由无数纤维组成，在纤维间形成了无数毛细管，液体润湿了毛细管壁，就能在毛细管内上升一定的高度，从而使高出的液柱产生静压强，促使溶液渗透到纤维的内部，这个过程称为渗透。

渗透剂（permeating agent,penetrating agent ）：能使液体渗透或加速渗入孔性固体内表面的表面活性剂3.2 润湿机理⏹ 3.2.1 接触角与润湿方程 ⏹ 3.2.2 润湿过程3.2.1 接触角与润湿方程 3.2.2 润湿过程1. 沾湿（adhesional wetting ）2. 浸湿（Immersional wetting ）硬固体表面的浸湿： 软固体表面的浸湿：3. 铺展（spreading wetting ）：4. 润湿三过程与粘附张力：3.3 表面活性剂对润湿性的影响 ⏹ 润湿剂3.4 润湿剂的分类 润湿剂的结构特点：疏水基具有侧链，亲水基位于中部（Aerosol OT , Surfynol104）疏水基较短，亲水基位于头部（ JFC ）3.4 润湿剂的分类SLSL LV SV WG =-+=∆-γγγ()1+=θγCos W LV SL AG SL SV =-=∆-γγθγCos W LV SL =A G SL SV =-=∆-γγrCos p LV θγ2=∆SLSL LV SV W G =--=∆-γγγ()1-=θγCos W LV SL SLSV LV i LV SL A A S A W A W γγγγ-=-==+=H 3CC HH 2CCH 3C CH 3CCC CH 3H 2CC HCH 3CH 3OHOHOCH 2CH 2OH5C 8H17•阴离子表面活性剂 ⏹ 脂肪酸酯硫酸盐⏹各种动植物油脂的硫酸酯钠盐 ⏹蓖麻油酸丁酯硫酸钠② 脂肪醇硫酸盐 月桂醇硫酸钠⏹磺酸盐⏹ 烷基苯磺酸盐⏹ 烷基萘磺酸盐 ⏹ 苄基萘磺酸盐⏹ 丁二酸二酯磺酸盐 ⏹ ⏹ 丁二酸二异辛酯磺酸钠（渗透剂T ）⏹ 脂肪醇、烷基酚聚氧乙烯醚丁二酸半酯磺酸盐 ⏹⏹ 脂肪酰胺N －甲基牛磺酸盐 ⏹ N －甲基油酰氨基乙基磺酸钠（胰加漂T ）⏹磷酸酯单酯：ROPO(OH)2 双酯: (RO)2PO(OH) 耐酸耐强碱，耐硬水，渗透能力优良； ⏹ 2-乙基己基聚氧乙烯（3）醚磷酸酯⏹ 壬基酚聚氧乙烯（12）醚磷酸单酯CH 3(CH 2)5CHCH 2CH 2CH(CH 2)7COOC 4H 9OHOSO 3NaROSO 3MC 12H 25OSO 3NaRSO 3M3NaSO 3MC H 2H 2CH C ROOCCOOR SO 3NaH 2CH C C 8H 17OOCCOOC 8H 17SO 3NaC 14H 29O(CH 2CH 2O)5OCCH 2CHCOONaSO 3NaRCONCH 2CH 2SO 3NaCH 3C 17H 33CONCH 2CH 2SO 3Na3CH 3CH 2CH 2CH 2CH(OCH 2CH 3)3OP OOH OH 2H 5C 9H 19O(CH 2CHO)12P OOH OH⏹羧酸皂类1.松香酸钠水溶性，抗硬水能力，润湿能力较好 2.N-月桂酰-L-缬氨酸优良的渗透性、生物活性、表面活性，可以配制高效渗透剂。

渗透性优于十二烷基磺酸钠。

3.多羧酸皂很好的渗透性能。

•非离子表面活性剂⏹ 脂肪醇聚氧乙烯醚RO(CH 2CH 2O)nH ⏹⏹ 烷基酚聚氧乙烯醚⏹嵌段聚醚⏹吐温类吐温类Tween-61:聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯 x ＋y+z=4⏹脂肪酸聚氧乙烯酯RCOO(CH 2CH 2O)nH ⏹ 烷基苷类3.5 润湿性能的测定 3.5.1 接触角的测定 ⏹ 角度测量法（静态法、斜板法、光反射法、动态法测前进角和后退角） ⏹ 长度测量法：可以避免做切线的麻烦 ⏹ 质量测量法：利用吊片法测定表面张力的方法也可测出液体对固体（吊片）的接触角。

3.5.2 润湿（渗透）性能测定方法 ⏹ 接触角法、帆布沉降法、纱线沉降法、毛细管上升高度法 帆布沉降法： 纱线沉降法：R －：C 12～16H 25～33OCH 2OOCC 17H 35O(C 2H 4O)zHO(C 2H 4O)yHHx(OC 2H 4)O以润湿剂浓度和时间作图，一般可得到直线，从而可以找到在精练加工或者其它染整加工中满足润湿条件的浸渍时间，也可以比较不同润湿剂的性能。

生产实践的总结证明：用3g 弯钩时沉降时间为25s 的润湿剂浓度是适宜的浓度。

3. 毛细管上升高度法3.6 精练剂(scouring agent)3.6.1 概述精练：棉布及其合成纤维混纺织物的退浆、煮练、漂白和丝光等工序。

精练的目的：除去纤维上的各种杂质。

精练工序的特点：一般使用很高浓度的烧碱处理纤维，溶液含碱量很高。

优良的精练剂的特性要求：1. 渗透迅速；乳化力强；去污力高；耐高温；耐强碱及氧化剂；低泡沫；生物降解性好、无毒安全单一表面活性剂很难满足所有要求，需要通过协同作用和增效作用出发通过复配得到满足要求的精练剂 3.6.2 精练剂的组成 精练剂的常用组成：✧ 渗透剂：利于精练剂迅速渗透到织物内部✧ 乳化剂：除去织物表面的污物，使织物中油性化合物分散乳化在煮练液中 ✧ 助练剂：软化水质、增溶、消泡、提高助剂性能 ✧ 烧碱： ✧ 水：3.6.3 精练剂的开发 1.渗透剂的选用✧ 各类表面活性剂的表面活性（25℃）非离子表面活性剂的γcmc 均小于30mN/m,离子型表面活性剂的γcmc 在40mN/m 左右。

非离子比离子型表面活性剂的cmc 低1～2个数量级，容易形成胶束，有利于乳化。

因此选用非离子表面活性剂做渗透剂✧ 在环氧乙烷加成数不变的情况下，脂肪醇的碳链长以C10~14为好，从C10开始，CMC 有一个突变，C> 10以后，CMC 将降低一个数量级.容易形成胶束，用量也少；而碳长定为12时，环氧乙烷加成数(EO)对其CMC 基本上没有影响。

✧ 烷基酚聚氧乙烯醚烷基碳链以C8~C9为佳，加上苯环作为疏水基，折合为3. 5个碳原子计算，总碳在11. 5~12. 5之间，与脂肪醇聚氧乙烯醚相当。

它们的环氧乙烷加成数.可由图2~5看到，EO=10为佳。

改变EO 数对烷基酚聚氧乙烯醚的CMC 值变化没有多大的影响。

直链与支链烷基酚聚氧乙烯醚性能比较 特辛基酚聚氧乙烯醚 Triton-100：n ＝10TX-10：辛基或壬基酚聚氧乙烯醚（n ＝10）R P LA /cos 2θγ=∆TX-l00的乳化力与渗透力，特别是在浓碱介中大大优于TX-10, TX-10有更好的乳化力与渗透力，具有强渗透性，高乳化力功能，且有很好的增溶作用，是一种很好的非离子型表面活性剂。

2.乳化剂的选择离子型表面活性剂作为乳化剂将会在油一水界面上形成双电层，防止油粒相互聚集，常用的阴离子表面活性剂能大大增加纤维和油蜡的负电荷，也就增加了它们之间的斥力，并防止在纤维上再沉积。

常用的阴离子表面活性剂烷基磺酸钠（AS）；直链烷基苯磺酸钠（LAS）；α烯烃磺酸钠（AOS）醇醚硫酸酯钠盐（AES）支链烷基磺酸钠（SAS）SAS具有很高的化学稳定性，在酸、碱、氧化剂及高温条件下，能够保持其优良的理化特性，200℃高温下不会分解；还有很高的生物降解性，20℃二天后，生物降解高达99. 7％，优于烷基苯磺酸钠，大大优于非离子型表面活性剂、无毒。

磷酸酯盐类阴离子表面活性剂磷酸酸盐表面活性剂具有以下特点:(1)亲水性比非离子表活剂强，水溶性比磺酸盐类大;(2)表面张力下降程度和润湿性在高温时比非离子表活剂大，能够缩短煮练时间;(3)在浓碱中稳定，高温下也不会水解，在pH＝2时将缓慢水解，耐碱性好;(4)泡沫比非离子表活剂稍高，比磺酸盐类表活剂低;(5)耐硬水、电解质及氧化剂;(6)没有浊点;(7)毒性和刺激性比一般表面活性剂为低，生物降解性好。

4.助练剂无机盐、螯合分散剂、助溶剂、消泡剂无机盐⏹促使表面活性剂阴离子端间电性相互作用而使胶束双电层受到压缩、离子端之间相同电荷斥力减小，从而使更多的阴离子表面活性剂进入胶束，促进表面活性剂缔合为胶束，使胶束聚集数增大，CMC下降，有利于胶束的稳定。

并能降低水一油界面张力⏹由于电解质阳离子的作用，使阴离子表面活性剂的离子头与负有阴电荷的棉织物之间的斥力降低，有利于提高棉织物上的表面活性剂吸附量，达到润湿、净洗效果。

⏹如果无机盐浓度再增，将导致胶束电势降低，胶束之间斥力减小，不利于乳液稳定性。

而且将促使非离子型表面活性剂浊点的降低。

螯合分散剂在精练过程中传统所用精练剂中都施加纯碱、三聚磷酸钠或焦磷酸钠等物质，它们可以软化水质，减少烧碱用量，并起缓冲作用。

助溶剂⏹有些水溶性较强的极性有机化合物如尿素和N一甲基甲酸胺等能使表面活性剂在水中溶解度大大增加。

例如室温时十六烷基苯磺酸钠在水中溶解度低于0.58mmol/L，溶解度很小( 0.2g/L )，添加上述物质后，溶解度剧增100倍以上。

在十二烷基苯磺酸溶液中加入少量二甲基苯磺酸后，溶解度也增加，这些作为助溶剂的物质在配制液体制剂时可以使用。

消泡剂⏹由于应用表面活性剂作为精练助剂。

产生大量泡沫。

泡沫的外溢既浪费了助剂。

又影响精练效果，尤其是高速绳状练漂联合机，更易产生泡沫。

复配精练助剂中含有烷基磷酸酯或有机硅类消泡剂。

如磷酸三丁酯，亚磷酸辛酯使用浓度约0.1％～0.4％，消泡作用也不易持久；有机硅消泡剂用量很低。

仅1一60ppm，且具有持久性。

精练剂复配的一般规律(1) 表面活性剂的HLB值在12-14之间，相互比较接近。

(2) 使用阴离子和非离子表面活性剂复配(3) 非离子表活剂的γcmc低于阴离子表活剂，有利于作为润湿剂。

由于浊点低，应用受温度限制，与阴离子表活剂复配后，浊点大大提高。

(4) 阴离子表活剂的胶束量低于非离子表活剂，不利于乳化、净洗作用。

与非离子表活剂复配后，胶束量有较大提高，而CMC大为降低。

作业：1、名词解释：润湿；精练剂2、何种类别的表面活性剂适合作为润湿剂？具有什么样的结构特点？写出五种适合作为润湿剂的表面活性剂的结构。

3、润湿性能的测定方法有哪些？简述帆布沉降法的测定方法？4、精练剂常用组成是什么？各部分分别起什么作用？5、精练剂复配的一般规律是什么？。