表面活性剂的润湿.doc

表面活性剂的润湿作用 摘要：介绍了表面活性剂的性质，分类以及其应用，同时列举出几种常用的表面活性剂。本文还对表面活性剂的未来发展进行了以下展望。关键词：表面活性剂、润湿功能、作用原理、应用 、润湿剂 莲花在我们心中总是“出淤泥而不染”的形象。不管在什么环境下，他总能保持自我洁净。这就是所谓的“莲花效应”，这一现象即润湿的一个体现。一、表面活性剂 表面活性剂，是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。表面活性剂可以产生润湿或反润湿，乳化或破乳，分散或凝集，起泡或消泡，增溶等一系列作用。素有工业味精之美称，广泛应用于洗涤剂、纺织、皮革、造纸、塑料、橡胶、农药、冶金、矿业、医药、建筑、化妆品等工业。它是精细化工最重要的产品之一。表面活性剂的发展十分迅速，其应用领域很广，如食品、制药、纺织、金属加工、石油、建筑等行业。二、表面活性剂的润湿 2.1 润湿的过程润湿广泛存在于自然界的一种现象,最为普通的润湿是固体表面的气体被液体所取代,或是固-液界面上的一种液体被另一种液体取代。能增强这一取代能力的物质为润湿剂。润湿过程分为三类：接触润湿沾湿，主要指液-气表面和固-气表面的气体被液体取代的过程；侵入润湿浸润，指固体浸入液体的过程，如洗衣时将衣物泡在水中；铺展润湿铺展，液体取代固体表面上的气体，将固-气表面用固-液界面取代的同时，液体表面能够扩展的现象即为铺展。通常用接触角来衡量润湿程度。90度，液体不润湿， 90度 ，润湿，= 0度，液体能在表面上自发展开或铺展。2.2 表面活性剂的润湿作用 表面活性剂主要通过以下两个方面改善液体对固体的润湿性能。1.在固体表面发生定向吸附极性基（亲水基）朝向固体，亲油基（非极性基）朝向气体，从而吸附在固体表面，形成定向排列的吸附层，是自由能较高的固体表面转化为低能表面，达到改变润湿性能的目的。2.提高液体的润湿能力水在低能表面不能铺展，为改善体系的润湿性质，常在水中加入表面活性剂，降低水的表面张力，使其能够润湿固体的表面。表面活性剂的结构使得它们一部分（极性部分）与水分子具有很强的亲和力，赋予表面活性剂的水溶性。而另一部分因疏水有自水中逃离的性质，因此表面活性剂分子会在水溶液体系中发生定向排列。它们从溶液内部转移至表面，以疏水基朝向气相，亲水基插入水中，形成紧密排列的单分子吸附层。这个溶液表面富集表面活性剂分子的过程就是使溶液表面张力急剧下降的过程。三、润湿剂润湿剂是能使固体物料更易被水浸湿的物质。通过降低其表面张力或界面张力，使水能展开在固体物料表面上，或透入其表面，而把固体物料润湿。表面活性剂都由亲水基及亲油基组成,当与固体表面接触时,亲油基附着于固体表面,亲水基向外伸向液体中,使液体在固体表面形成连续相,这就是润湿作用的基本原理。作为润湿剂表面活性剂应具有较高的表面活性，有良好的扩散和渗透性，能迅速地渗入固体颗粒的缝隙间或孔性固体的内表面发生吸附。目前作为润湿剂使用的主要是阴离子和非离子型表面活性剂。三、表面活性剂在润湿方面的应用1.矿物的泡沫浮选（1）定义：矿物的浮选法是指利用矿物表面疏水-亲水性的差别从矿浆中浮出矿物的富集过程，也叫做浮游选矿法。许多重要的金属在粗矿中的含量很低，在冶炼之前必须设法将金属同粗矿中的其他物质分离，以提高矿苗中金属的含量。 目前，铜矿、钼矿、铁矿、金矿等都是采用浮选法对矿石进行处理。（2）浮选法原理：借助气泡浮力来浮游矿石，实现矿石和脉石分离的选矿技术。浮选过程使用的浮选剂由捕集剂、气泡剂、调整剂组成，其中捕集剂和起泡剂主要是由各类表面活性剂组成。捕集剂的作用是以其极性基团通过物理吸附、化学吸附和表面化学反应，在矿物表面发生选择性吸附，以其非极性基团或碳氢链向外伸展，将亲水的矿物表面变为疏水的表面，便于矿物与体系中的气泡结合。起泡剂在矿浆中产生大量的泡沫，可以使有用矿物有效地富集在空气与水的界面上。起泡剂还可以防止气泡并聚，延长气泡在矿浆表面存在时间的作用。（3）浮选过程：将粉碎好的矿粉倒入水中，加入捕集剂，捕集剂以亲水基吸附于矿粉表面，疏水基进入水相，矿粉亲水的高能表面被疏水的碳氢链形成的低能表面所替代，有力图逃离水包围的趋势。向矿粉悬浮液中加入发泡剂并通空气，产生气泡，发泡剂的两亲分子会在汽-液界面做定向排列，将疏水基伸向气泡内，而亲水的极性头留在水中，在汽-液界面形成单分子膜并使气泡稳定。吸附了捕集剂的矿粉由于表面疏水，会向气-液界面迁移与气泡发生“锁合”效应。即矿粉表面的捕集剂会以疏水的碳氢链插入气泡内，同时起泡剂也可以吸附在固-液 界面上，进入捕集剂形成的吸附膜内。在气泡的浮力下，将矿粉一起带到水面上。从而达到选矿的目的。2金属的防锈、缓蚀金属表面会发生化学反应或电化学反应而遭到破坏，而转变为离子，从而造成经济损失。为了防止金属腐蚀，可以在金属表面包覆一层保护层，应用缓蚀剂是一种很有效的方法。缓蚀剂的亲水基朝向金属表面而亲油基朝向外，可以形成疏水膜或吸附油形成油膜，而防止金属表面的电化学反应。3.织物的防水防油处理(1)防水处理：用塑料和油布制成的雨衣透气性不好，长时间穿着感觉不舒服。若将纤维织物用防水剂处理后，既可防水又具有很好的透气性。用防水剂溶液浸泡织物，表面活性剂的亲水基朝向纤维表面而亲油基朝外，变得疏水，从而达到防水的作用。(2)防油处理：用碳氟表面活性剂处理纤维后，使织物的表面张力低于油的，从而使油不能润湿织物表面。在自然界、工程技术和日常生活中，液体对固体的润湿和不润湿现象都有重要的意义和作用。彩色感光材料和录音、录像磁带在生产过程中，都要将配制好的感光材料涂液或磁浆，又快又均匀地涂布到固体薄片基上，然后再干燥、裁切、整理包装成产品。能不能又快又均匀地涂上去，就与所涂液体能否在固体薄片基（现通常是采用涤纶薄膜片基）上润湿，并能迅速铺展开来密切相关。现在比较讲究的印刷纸张表面要加上一层薄薄的涂料，其涂布过程也要考虑涂液对纸基需要有好的润湿性能。在印刷过程中，要又快又好地印出多彩的图案来，各种油墨对纸张也要有好的润湿性能。即使在日常生活中，墙壁的刷浆、家具的刷漆，均都有类似的需要润湿性能好的问题生活中有时也希望应用不润湿的现象。几乎所有的防水用品，都希望水对其不润湿。例如风雨衣、雨伞的面布，就希望雨水打到上面后完全不润湿，形成水珠落下。4 农药中的应用对于大多数农药而言，只有加工成适当剂型的制剂才是可以直接使用的。农药中的表面活性剂是将无法直接使用的农药制成可以使用的农药制剂所不可缺少的组分之一。它作为一种农药助剂在农药上，不但可提高农药的使用效果，还可以减少农药的用量，减轻了农药对环境的影响，并为农药生产带来了巨大的效益。化肥结块问题是化肥工业长期以来致力于解决的问题，特别是碳酸氢铵、硫酸铵、硝酸铵、磷酸铵、尿素和复合肥等都是易发生结块现象，化肥结块严重影响了肥效，并给储存运输和使用带来了不少困难。化学肥料在储存、运输过程中容易发生结块，其主要原因有两种。（1）由于物理原因（如湿度、温度、压力和储存时间等外部因素或颗粒粒度、粘度分布、吸湿性和晶习等内部因素），肥料颗粒表面发生溶解，水分经蒸发后重结晶，然后颗粒之间发生桥接作用而结块。尿素、硝铵、硫铵、氯化钾和复合肥料斗容易由于此原因而结块。（2）由于化学原因（如晶体表面发生化学反应或晶粒间的夜膜中发生复分解反应），由杂质存在的晶粒表面在接触中产生化学反应，于空气的氧气、二氧化碳发生化学反应或在堆置储存过程中继续发生化学反应。如过磷酸钙和重过磷酸钙，由于原料磷矿特性不同，若与硫酸反应后得到