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浙江纺织服装职业技术学院教案授课教师王华清课程名称染整工艺学（练漂）授课班级06染整06染整授课日期06染整 班06染整 班授课形式讲授授课章节名称第一章 前处理概述第二章 染整用水和表面活性剂第一节 染整用水教学目的1 使学生了解前处理的必要性2 了解染整用水的质量对印染企业生产的影响，掌握印染用水的指标3 掌握硬水软化的方法教学重点1 染整用水的质量要求2 硬水软化的方法3 硬水对染整加工的危害4 水质常用测定方法教学难点离子交换法处理硬水更新、补充、删节内容补充：水质常用测定方法使用教具图表多媒体课件课外作业1 染整用水对印染加工有何影响？2 如何来处理硬水？课后小结各种纺织纤维制品前处理的目的，前处理的质量对纺织品染色、印花、后整理工序质量的影响结合生产实例讲效果会更好些。浙江纺织服装职业技术学院（课堂教学环节设计表）组织教学1 介绍本门课程的重要性（2分）2 讲课（85分）3 小结（3分）板书设计第一章 前处理概述一、前处理目的二、前处理过程三、前处理的重要性四、前处理技术的发展第二章 染整用水、表面活性剂第一节 染整用水一、染整用水的质量要求（一）水源（二）水的硬度1、硬度分类；2、水的硬度表示方法；3、水质指标 二、水中杂质对染整加工的危害 三、硬水软化（一）软水剂法1、沉淀法：2、络合法（二）离子交换法1、阳离子交换树脂；2、阴离子交换树脂；3、树脂再生处理四、水质常用测定方法说明第一章 前处理概述纺织品染整过程：前处理染色印花后整理一、前处理目的应用化学和物理机械作用除去纤维上所含的天然杂质以及在纺织加工中施加的浆料和沾上的油污等人为杂质，使织物具有洁白、柔软、良好的渗透性能，以满足服用要求，并为染色、印花、整理提供合格的半制品。二、前处理过程练漂过程中主要包括烧毛、退浆、煮练、漂白、丝光。通过这些过程以去除棉纤维中的果胶、蜡质、色素和外加的浆料等杂质，并提高织物的外观及内在质量。 羊毛的练漂，主要有洗毛、炭化工序，以去除羊毛纤维中的羊脂、羊汗、土杂及植物性杂质。 蚕丝织物练漂，以脱胶为主，去除生丝中大部分丝胶及其它杂质化学纤维较纯净，不含有天然杂质，只有浆料、油污等。因此练漂较简单，只需进行烧毛、退浆、适当的漂白及热定形加工即可。特种纤维有其性能特殊性，练漂加工有其特别之处，如增加了松驰，碱减量等工序。 练漂加工的主要过程有：原布准备烧毛退浆煮练漂白，还包括丝光工序，合成纤维练漂还包括热定形工序。其中除烧毛和热定形工序必须以平幅加工处理外，其他过程可以绳状或平幅的形式加工。 三、前处理的重要性直接影响染色、印花、后整理工序的质量四、前处理技术的发展工艺设备 助剂 高效短流程新设备的应用开发新助剂三步法 二步法、一步法高温高压快速练漂机特种漂白剂第二章 染整用水、表面活性剂第一节 染整用水一、染整用水的质量要求（一）水源可大量而稳定利用的天然水是地面水和地下水。地面水主要是指江、河、湖水等，水中携带一些有机和无机物质，其杂质含量随气候、雨量和地质环境的改变而差异较大，地面水中悬浮杂质含量较高，而矿物质含量较少，水质的处理相对较容易。地下水多指泉水和井水，它多由雨水经土壤和岩层渗入地下而形成，由于土壤的过滤作用，地下水中含悬浮性杂质极少，但含有一定量的碳酸盐和其它矿物质、水质处理较困难。自来水是经过加工后的天然水。（二）水的硬度水的硬度是染整用水的主要监测指标，它主要表示水中钙、镁等盐类杂质的含量多少，盐类杂质含量越多，硬度越高。1、硬度分类天然水一般分为暂时硬度和永久硬度，两者的总和称为总硬度。（1）暂时硬度：经过煮沸，水中存在的杂质能以沉淀的形式而析出，这种水称为暂时硬水，其硬度称为暂时硬度。可形成暂时硬度的杂质大多为钙镁的酸式碳酸盐，它们可重新受热分解出不溶性的碳酸盐，例如：Ca(HCO3)2 CaCO3H2OCO2生成的碳酸盐沉淀被从水中分离去除，从而降低水的硬度。（2）永久硬度：不能用煮沸的方法，必须经化学处理才能除去所含杂质的水称为永久硬水，其硬度称为永久硬度。可形成永久硬度的杂质多为钙镁的硫酸盐、氯化物等，它们可使用化学方法从水中去除，例如：CaSO4NaCO3 CaCO3Na2SO4通常，地面水的硬度较小，而地下水的硬度较大。2、水的硬度表示方法目前尚未统一，通常以一百万份水中所含碳酸钙的份数来表示，简称ppm（或mgL1），而水中其它杂质都折算成碳酸钙含量来表示。按照水中含钙、镁盐杂质数量的不同，通常将水质按硬度大小分为如下几类。 极软水 15 Ppm（mgL1） 软 水 1550 Ppm（mgL1） 略硬水 50100 Ppm（mgL1） 硬 水 100200 Ppm（mgL1） 极硬水 200 Ppm（mgL1）3、水质指标 染整用水水质指标:无色、无臭、透明、PH6.57.4。总硬度060 Ppm 铁0.1 Ppm 锰0.1 Ppm碱度3564 Ppm 溶解的固体物质65150 Ppm 碱度:表示水中可能存在的碳酸钠等碱性物质的含量。 需要指出的是，由于印染厂用水量很大，全部使用软水有一定难度，可根据生产加工的不同要求而使用不同质量的水。例如：在配制染液、皂洗液时，一般宜使用18 ppm以下的软水，配制练液、漂液可使用50 ppm以下的软水，而对于洗涤用水，总硬度在180ppm以下均可酌情使用。 二、水中杂质对染整加工的危害 （一）白色品种不白或白度不持久，有色品种色光不纯正、不鲜艳、色牢度降低。（二）含有钙、镁离子的水，能与肥皂或某些染化料结合形成沉淀物，从而不仅增加了肥皂或染化物的耗用量，还由于形成的沉淀物沉积于织物表面，对织物的手感、色泽产生不良影响。（三）含有铁盐（锰盐）的水，会使织物表面泛黄甚至产生锈斑，铁盐也能催化双氧水分解，影响氧漂效果，并使棉纤维脆化。（四）含有钙、镁离子的水，由于能与某些染料形成沉淀，致使过滤性染色的加工过程不能顺利进行（如筒子纱染色、经轴染色等）。（五）含有过多氯化物的水会影响织物的白度。（六）煮练过程中使用硬水，则煮练后织物的吸水性会明显降低。 总之，使用不合格的水进行染整加工，不仅直接影响产品质量，还会明显增加染化料的耗用量，延长生产加工周期，从而造成生产加工成本不同程度的增加。 三、硬水软化含有钙、镁离子的水叫做硬水，硬水软化的目的就是根据需要采用适当的方法降低水中的钙、镁等离子的含量，使硬水软化为软水，这种处理过程叫做水的软化。目前，水软化主要采用化学方法进行，经常使用的有软水剂法和离子交换法。（一）软水剂法该法是用化学药品作为软水剂，与水中的钙、镁离子作用，或生成不溶性沉淀使之从水中去除，或形成稳定的可溶性络合物，降低水的硬度。1、沉淀法：通常使用石灰和纯碱，使水中的钙离子、镁离子形成CaCO3、Mg(OH)2沉淀而从水中除去，从而降低水的硬度，称为石灰纯碱法，较经济实用。 Ca(HCO3)2Ca(OH)2 2CaCO32H2OMg(HCO3) 2Ca(OH)2 MgCO3CaCO32H2OMgCO3Ca(OH)2 Mg(OH)2CaCO3 CaCl2NaCO3 CaCO32NaCl MgCl2Ca(OH)2 Mg(OH)2CaCl2CaSO4NaCO3 CaCO3Na2SO4MgSO4Ca(OH)2 Mg(OH)2CaSO4在去除钙、镁离子的同时，水中的铁、锰盐也可以转变成不溶性的氢氧化物沉淀而除去。如只加纯碱（NaCO3），也可以降低水的硬度，但碳酸镁在水中仍有一定的溶解度，故软化程度不高。磷酸三钠也是常用的软水剂，它能与水中的钙、镁离子作用生成磷酸钙、磷酸镁沉淀，具有较好的软水效果。经纯碱或磷酸三钠处理的软水，往往含有较高的碱度。 2、络合法六偏磷酸钠是染整加工中常使用的络合型软水剂，它能与水中的钙、镁离子形成稳定的水溶性络合物，而将钙、镁盐杂质去除，起到软水的作用：Na4Na2(PO3)6Ca2 Na4Ca(PO3)62NaNa4Na2(PO3)6Mg2 Na4Mg(PO3)62Na由于六偏磷酸钠在软水过程中不会产生不溶性沉淀物，更适合于在染整工作液中直接作为软水剂添加使用，但价格相对偏高。除了六偏磷酸钠之外，螯合分散剂是更优秀的络合型软水剂，少量使用既有良好的软水效果，生成的水溶性络合物更加稳定，在工业上已有一定程度的应用。 （二）离子交换法利用具有一定化学反应活性的离子交换型材料将硬水中的钙、镁离子吸附到固体材料中，从而降低水的硬度，达到软水的目的。常用的离子交换型材料有泡沸石、磺化煤、离子交换树脂三种，由于离子交换树脂具有机械强度较好、化学稳定性优良、交换效率高、使用周期长等突出优点，目前已逐渐取代其它两种材料的使用，成为工业中大量生产软化水的主要处理方法。离子交换树脂是一种具有化学反应活性的高分子材料，有阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两种。1、阳离子交换树脂阳离子交换树脂可交换水中的各种阳离子，如Ca2、Mg2+等，目前广泛采用国产732型聚苯乙烯强酸性阳离子交换树脂，多为钠型，这种高分子材料中带有磺酸基反应官能团，可吸收掉水中的绝大部分Ca2、Mg2+等，从而使水质软化。其作用原理如下：先将比较稳定的钠型树脂用酸转型为活性较高的氢型树脂：RSO3NaH SO3HNa然后将硬水缓慢通过氢型树脂层，产生离子交换作用，使水软化：2RSO3HCa2 (SO3)2Ca2H2、阴离子交换树脂阴离子交换树脂可交换水中的各种阴离子，如Cl、SO42等，目前广泛采用国产717型聚苯乙烯强碱性阴离子交换树脂，出厂时多为氯型，这种高分子材料中带有季铵基反应官能团，可吸收掉水中的Cl、SO42，可使经阳离子交换树脂软化后的水由酸性变为中性，并使软水进一步得以净化。其作用原理如下：首先也将比较稳定的氯型用碱转型为活性较高的氢氧型树脂：RCH2N(CH3)ClOH CH2 N (CH3)3OHCl然后与已经阳离子交换树脂软化的水或硬水缓慢接触，产生离子交换作用，使软水变为中性或进一步净化水质：2RCH2N(CH3) 3OHSO422H CH2N(CH3) 32 SO42H2O3、树脂再生处理通常，离子交换树脂使用一段时期后，树脂吸附能力饱和，失去化学反应活性。须经必要的再生处理，使其重新具有吸附反应活性。失去活性的阳离子交换树脂可用HCl溶液使其再生：(RSO3)2Ca2H 2RSO3HCa2失去活性的阴离子交换树脂可用NaOH溶液使其再生：RCH2N(CH3)32SO42OH 2CH2N(CH3) 3OHSO42再生后的阳、阴离子交换树脂又可以重新投入软水处理过程。由上可见，离子交换树脂可以在很长时期内反复交替、再生、循环使用，而不需要经常更换。电渗析法是一种更先进的离子交换软水法，但设备投资较高、维护繁杂、耗电量大，一般的染厂很少采用。另外，如果直接使用江、河、湖等地面水做为水源，在进行水质软化之前，需预先完成水中悬浮物的去除工作，常采取砂层过滤、凝聚剂吸附、活性炭层过滤等处理方式，使水源成为无色、无味、澄清、透明后，再进入硬水软化工序过程。使用地下水或自来水做为水源，一般可直接进入硬水软化阶段。 四、水质常用测定方法 1、悬浮物：用浊度计测定浊度，或用透明度测定管测定透明度。2、碱度：可用酸度计测定PH值，也可用酸碱滴定法测定碳酸盐、酸式碳酸盐和氢氧化物的总碱度。3、铁含量：可用不同浓度的铬钴混合液（K2Cr2O7 COSO4）作为标准液进行比色测定，以确定铁含量。4、氯含量：可用莫尔法滴定，以硝酸银标准溶液滴定水样，以铬酸钾作指示剂，当硝酸银刚刚将水中氯离子全部沉淀后，则稍过量的银离子即与络酸根结合，形成砖红色铬酸银沉淀，可由硝酸银的用量计算含氯量。5、总硬度：可用络合滴定法测定，以标准浓度的乙二胺四乙酸二钠盐（EDTA）溶液滴入水样中,EDTA能与水中的钙、镁离子形成稳定的络合物，以铬黑T（EBT）作为指示剂，当EDTA将水中的钙、镁离子全部络合时，水样中的铬黑T由玫红变为蓝黑色，指示已到达终点，由耗用的EDTA数量可计算钙、镁含量并折算出总硬度。 浙江纺织服装职业技术学院教案授课教师王华清课程名称染整工艺学（练漂）授课班级06染整06染整授课日期06染整 班06染整 班授课形式讲授授课章节名称第二章 染整用水和表面活性剂第二节 表面活性剂教学目的1 使学生掌握表面活性剂的定义、分子结构特征2 了解表面活性剂的分类方法、结构与性质的关系3 掌握表面活性剂的基本作用4 了解主要的表面活性剂教学重点1 表面活性剂的分子结构特征2 临界胶束浓度3 表面活性剂的基本作用教学难点1表面活性剂的基本作用2表面活性剂化学结构与性质的关系 3表面活性剂的配伍性、HLB值更新、补充、删节内容补充：几种相反作用 1、反润湿作用；2、破乳作用；3、消泡作用使用教具图表多媒体课件课外作业1 何谓表面活性剂？2 何谓临界胶束浓度？浊点？3 表面活性剂的基本作用有哪些？课后小结表面张力的概念的理解要结合图表讲解；常用表面活性剂的分类，表面活性剂溶液的性质，表面活性剂的基本作用可举一些生产实例。浙江纺织服装职业技术学院（课堂教学环节设计表）组织教学1复习提问（5分）2讲课（80分）3小结（5分）板书设计第二章 染整用水和表面活性剂第二节 表面活性剂一、表面活性剂的定义:二、表面活性剂的分子结构特征 三、表面活性剂的分类 （一）ISO分类法（二）离子类型分类法（三）用途分类法四、表面活性剂溶液的性质 （一）表面活性剂溶液的动态特性1正吸附2胶束化（二）临界胶束浓度（cmc值） 1临界胶束浓度的定义；2临界胶束浓度的意义3影响临界胶束浓度的因素 （三）表面活性剂化学结构与性质的关系 1表面活性剂的一般性质（1）溶解度（2）化学稳定性2表面活性剂的亲疏平衡值（HLB值） （1）表面活性剂亲疏平衡值的定义（2）HLB值的计算 （3）HLB值的应用 （四）表面活性剂的配伍性 五、表面活性剂的基本作用 （一）润湿和渗透作用 （二）乳化作用（三）分散作用 （四）发泡作用 （五）增溶作用（六）洗涤作用（七）几种相反作用 1、反润湿作用2、破乳作用 3、消泡作用六、主要表面活性剂（一）阴离子型表面活性剂（二）非离子型表面活性剂 （三）阳离子型表面活性剂 （四）两性离子型表面活性剂（五）结构混合型表面活性剂 （六）有机硅表面活性剂 （七）有机氟表面活性剂 （八）高分子表面活性剂说明第二节 表面活性剂一、表面活性剂的定义: 少量使用即可显著降低溶液（一般为水）的表面张力或两相间界面张力的一类物质。 可见，表面活性剂必须具备两个突出特点：一是用量少，二是表面张力下降效果显著，只有同时具备这两个特点，才可称其为是表面活性剂。 表面活性剂以极低的浓度就能改变体系的界面状态，显著降低水溶液的表面张力，从而产生润湿、乳化、分散、净洗、起泡等各种作用，被广泛地使用于染整加工的各道工序中，成为渗透剂、乳化剂、分散剂、净洗剂、匀染剂、柔软剂等助剂产品。 二、表面活性剂的分子结构特征 表面活性剂分子都是由非极性的疏水基和极性的亲水基两部分构成。因此，表面活性剂分子是一种两亲分子，它具有既亲油又亲水的两亲性质。两亲分子、两亲结构是表面活性剂区别于其它物质的最主要特征，表面活性剂之所以具有优异的表面活性功能，正是由于它具有这种独特的分子结构。 C17H35COONa，其疏水基为C17H35，亲水基为COONa。 表面活性剂可用英文书写为：Surface Active Agents，因此常用SAA简化表示。 三、表面活性剂的分类 （一）ISO分类法离子型 ： 阴离子型，阴、阳离子型（复配混合型）阳离子型，两性离子型结构混合型：如(OCH2CH2)nOSO3Na非离子型: 小极性头 大极性头，如RO(C3H6O)m(C2H4O)nH特殊型: 有机硅型，有机氟型， 高分子型.（二）离子类型分类法将表面活性剂按离子类型加以分类，国内常采用此分类方法。根据表面活性剂分子在水溶液中是否发生电离、或电离后离子的带电形式，划分为四大类：1、阴离子型表面活性剂。2、阳离子型表面活性剂。3、两性离子型表面活性剂。 4、非离子型表面活性剂。（三）用途分类法按实际用途分门别类，实用性强，工业生产中多采用。染整工业中常用的表面活性剂或以表面活性剂为主而制得的产品有：洗涤剂、精练剂、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、防油剂、阻燃剂、抗静电剂等等。 四、表面活性剂溶液的性质 （一）表面活性剂溶液的动态特性1、正吸附 将少量SAA溶于水中，则SAA分子的疏水部分在水的排斥作用下倾向于吸向水溶液表面，使疏水基指向空气，而亲水基指向水中，并逐渐将水溶液表面定向排满。这种表面活性剂分子向水溶液表面定向排列的结果，导致液面处的SAA浓度高于溶液内部的表面活性剂浓度，这种现象就叫做“正吸附”。由于正吸附的发生，使表面活性剂分子整齐而紧密地排列于水面（或水与其它疏水基的界面），从而改变了水的表面结构，使原来的水分子与空气直接接触变为现在的表面活性剂疏水基与空气直接接触，于是水的表面张力急剧下降，变得与非极性物的表面张力相当。因此可以说，正吸附是导致水溶液表面张力或两相间界面张力降低的主要原因。2、胶束化当SAA浓度在水中达到一定程度，使水溶液表面浓度饱和，此时水溶液的表面张力降至最低。如果表面活性剂在水溶液中的浓度继续增加，由于水溶液表面已被排满，则表面活性剂分子不会再通过向水溶液表面转移的方式寻求稳定，而会通过在水溶液中自身相互吸附而实现稳定存在。自身相互吸引的结果，使得表面活性剂分子的疏水基与疏水基通过分子间作用力相互吸附在一起，而将它们的亲水基朝向水。随着表面活性剂在水溶液中浓度的继续增加，这些由自身吸附而形成的聚集体会由几个分子所形成的板状变成为更多分子所形成的球状，甚至是棒状、层状。我们把这些由自身吸附而形成的聚集体叫做“胶束”，把形成胶束的过程叫做“胶束化”。 （二）临界胶束浓度（cmc值） 1、临界胶束浓度的定义把水溶液中开始大量形成胶束时的表面活性剂的浓度，叫做“临界胶束浓度”，简称cmc值。 2、临界胶束浓度的意义（1）SAA浓度小于cmc值，发生正吸附，表面活性剂分子在水溶液表面定向紧密排列，并使溶液的表面张力迅速下降至最低点；SAA浓度大于cmc值，发生胶束化，SAA分子已在水溶液表面排满，促使它们在水溶液中开始形成大量胶束，但表面张力不再继续降低。（2）临界胶束浓度是SAA的重要性能参数，表面活性剂品种不同，其cmc值也各不相同。 （3）SAA的cmc值的大小，可以表示一种SAA的应用效率和应用效能。应用效率：降低溶液的表面张力至一定值时，SAA使用的浓度越低（用量越少），其应用效率越高。应用效能：使溶液的表面张力降低的程度越大，即cmc值处的表面张力值越低，其应用效能越高。而不管SAA的浓度（用量）如何。（4）不同的表面活性剂产品有不同的用量标准，利用cmc值可以确定某种表面活性剂的用量范围。例如，润湿渗透剂主要是通过迅速降低水溶液表面张力而起作用，因此，其用量只要略大于cmc值即可，再多用反而浪费。而洗涤剂是在降低了水溶液表面张力之后还需要表面活性剂在水中形成大量胶束，才能完成去除污垢、并使污垢在洗液中稳定悬浮的作用，因此其用量需大于cmc值10倍以上才更加有效。（5）在临界胶束浓度处，除溶液的表面张力或界面张力会发生突变，出现一个转折点之外，表面活性剂溶液的一些其它物理性质，如电导率、渗透压、冰点、粘度、密度、增溶性、洗涤性、光散射以及颜色等在临界胶束浓度处都有显著变化，都会出现一个明显的转折点。3、影响临界胶束浓度的因素 （1）非离子型表面活性剂分子在溶液中不带电荷，形成胶束的能力较强，cmc值一般较低，多在105104（mol L1），而离子型表面活性剂的cmc值多在102104（molL1），高于非离子型表面活性剂。（2）同系列表面活性剂在亲水基相同的情况下，随疏水性的增加形成胶束的能力提高，cmc值相应降低。（3）疏水基中如有支链、双键、极性基团，表面活性剂分子形成胶束的能力下降，cmc值会有所增加。（4）疏水基相同的表面活性剂，随亲水性增强，cmc值有所提高。（5）有机氟表面活性剂、有机硅表面活性剂、复配混合型表面活性剂的cmc值都较低。（6）对于离子型表面活性剂，其临界溶解温度越高，cmc值越低；而对于非离子型表面活性剂，在浊点以下cmc值随温度上升而下降。（7）溶液中添加少量无机盐电解质，会使cmc值下降，对阴、阳离子型表面活性剂影响最明显。 （三）表面活性剂化学结构与性质的关系 1、表面活性剂的一般性质（I）溶解度（1）一般规律：在一定温度下，溶解度随表面活性剂亲水性提高而增加。（2）离子型表面活性剂的溶解度及临界溶解温度 对于离子型表面活性剂，其溶解度随温度升高而变大，至一定温度后，溶解度增加很快，并有一明显的突变点，此时的温度称作临界溶解温度，也称克拉夫特点（Krafft point），可简写为Tk 。 （3）非离子型表面活性剂的溶解度及浊点聚氧乙烯型非离子表面活性剂一般在低温时易溶，随着温度的升高溶解度反而下降，当温度升至一定程度后，其溶解性被破坏，表面活性剂从水中析出，并使溶液发生混浊，此时的温度称作浊点。（II）化学稳定性（1）酸、碱稳定性：一般阴离子表面活性剂在强酸液中不稳定，羧酸皂易析出游离脂肪酸，硫酸酯盐易水解，但磺酸盐则较稳定。而在碱液中，它们均较稳定，一些磷酸酯盐耐浓碱的能力较强。阳离子表面活性剂中，铵盐类在碱液中易析出游离胺，而在酸性中稳定，季铵盐耐酸、碱性均较好。一般非离子表面活性剂在酸、碱液中均较稳定，但脂肪酸的聚乙二醇酯或环氧乙烷加成物例外。两性离子型表面活性剂一般易受PH值变化而改变性质，在等电点时，形成内盐而沉淀析出。如分子中含有季铵盐结构，则无此现象发生。（2）无机盐稳定性：阴、阳离子型表面活性剂易产生盐析，多价金属离子对羧酸类表面活性剂影响更大，而非离子和两性离子型表面活性剂不易产生盐析。（3）氧化稳定性：离子型中磺酸盐类和非离子型中聚氧乙烯醚类抗氧化性较好，结构最为稳定。从分子结构中可知，CS、CF、O键较稳定，不易破坏。（4）生物活性：表面活性剂的生物毒性包括毒性和杀菌性两个方面，常用口服半致死量加以说明。阳离子表面活性剂的毒性和杀菌力均较大，季胺盐则更大，对皮肤的刺激和粘膜的损伤较大。阴离子表面活性剂的毒性和杀菌性明显小于阳离子表面活性剂。非离子表面活性剂的毒性和杀菌性较小，但含芳香结构的烷基酚聚氧乙烯醚的毒性较大。两性离子型表面活性剂的毒性较小，但杀菌力却很强，也经常作为高效杀菌剂而使用。另外，使用天然原料加工生产的表面活性剂产品，其毒性和刺激性均好于合成原料的产品。（5）生物降解性：它是会不会造成环境污染、影响生态平衡的重要数据，甚至是决定一种产品能否投放市场的主要指标。一般认为：分子结构支链化程度越高越难降解，季铵结构氯化物、烷基吡啶氯化物较难降解，聚氧乙烯链越长越难降解，分子结构中引入芳香环难于降解，亲水基中引入OH、S、NH等基团会明显提高降解难度 2、表面活性剂的亲疏平衡值（HLB值） （1）表面活性剂亲疏平衡值的定义表面活性剂是一种两亲分子，分子结构中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，它们对表面活性剂的各项性能起着决定作用。表面活性剂分子中如果亲水性很强而疏水性很弱，则其在水中溶解度很大，不利于表面吸附和界面吸附，所以表面活性很低；反之，如果疏水性很强而亲水性很弱，表面活性剂在水中的溶解度很低，使溶液中表面活性剂分子的数量很少，稳定性很差，也不会产生好的表面活性。因此，上述两种表面活性剂均非优良的表面活性剂。作为良好的表面活性剂产品，其分子结构中亲水基的亲水性与疏水基的疏水性必须有一种良好的匹配，必须建立一种合理的平衡关系。那么，这种反映表面活性剂分子中亲水与疏水间的平衡关系，被定义为亲疏平衡值（Hydrophilic Lipophilic Balance）， 即HLB值。 HLB值已能用数据来表示，离子型表面活性剂的HLB值在140之间，非离子型表面活性剂的HLB值在020之间，数值越大表示亲水性越强，数值越小表示疏水性越强。（2）HLB值的计算 基团数加合法把表面活性剂的分子结构分解成为一些独立的基团，由于每个基团的亲水、疏水能力各不相同，它们对HLB值均有各自的贡献，通过实验先测定各个基团对HLB值的贡献能力并换算成标准数据，这些数据被称作“基团数”。其中亲水基的基团数为正值，疏水基的基团数为负值，计算某一表面活性剂的HLB值时，只需将与之有关的各基团数代入下式：HLB（亲水基基团数）（疏水基基团数）7即可得到相应数据。该公式较适合于离子型表面活性剂质量百分数法HLB聚乙二醇相对分子质量20表面活性剂相对分子质量该方法仅适用于聚氧乙烯型非离子表面活性剂。混合表面活性剂的HLB值的计算HLB值具有加和性，两种表面活性剂混合后可用下式计算其HLB值：HLB【WAHLBAWBHLBB 】【WAWB 】式中：HLBA，HLBB分别代表A、B两种表面活性剂单独使用时的HLB值； WA，WB分别代表A、B两种表面活性剂在混合物中的重量百分数。 （3）HLB值的应用 表面活性剂HLB值与性质和用途的关系HLB值 用途 HLB值 水溶性 1.53 消泡 13 分散困难36 W/O型乳化 36 微弱分散818 O/W型乳化 68 略微分散1215 润湿、渗透 810 乳白色分散体1315 净洗 1013 半透明溶液1518 增溶 13 透明溶液目前HLB值在非离子表面活性剂中应用最广，很少应用于两性离子型表面活性剂，上表也仅适用于非离子型表面活性剂。合理正确选择使用表面活性剂，要考虑许多综合因素，除首先要考虑其HLB值之外，还要重点研究亲水基的种类、疏水基的种类、分子的大小等方面与性质和用途的关系。 （四）表面活性剂的配伍性 1、配伍的作用几种表面活性剂在一起共同使用或表面活性剂与无机助剂、有机助剂及高分子助剂在一起共同使用的性能叫做配伍性能。表面活性剂经配伍使用，可明显提高其应用效率和应用效能，可弥补表面活性剂存在的某些缺陷，可大大降低加工应用成本。 2、协同效应在不同种类的表面活性剂共同混合使用中，往往会产生一些增效效果十分明显的配伍作用。 3、阴、阳离子型表面活性剂的配伍使用按照传统理论，阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂之间易生成沉淀而失效，故限制两者共同混用。目前许多研究认为：选择适当的阴离子、阳离子型表面活性剂以适当的比例混合使用，会产生最突出的“协同效应”，可使混合溶液的表面张力大幅下降。 五、表面活性剂的基本作用 表面活性剂是两亲分子，使它在水溶液中具有两种界面（表面）吸附功能。其一，通过“正吸附”可迅速降低水的表面张力，体现了表面活性剂的润湿、渗透作用；其二，通过“胶束化”可在水中形成大量胶束并有效降低两相间的界面张力，使液体、固体、气体能在水中稳定存在，体现了表面活性剂的乳化、分散、发泡、增溶等作用。而洗涤作用则是表面活性剂发挥润湿、乳化、分散、发泡、增溶等各种功能的综合过程。 （一）润湿和渗透作用 一般来讲，润湿是固体表面上一种流体被另一种流体所取代的过程。因此，润湿作用至少涉及三相，其中两相是流体，一相是固体。染整加工中，多为纤维（固体）表面上的气体（一种流体）被水（另一种流体）所取代的过程。坯布在纯水中润湿速度较慢，是因为水的表面张力较大，不能在纤维表面迅速铺展，不能将坯布内的空气快速取代出去；水中加入表面活性剂之后，水的表面张力明显下降，使水能在纤维表面迅速铺展并将空气迅速取代出去，从而加快了润湿过程。因此，能使润湿过程迅速发生的表面活性剂被叫做润湿剂或渗透剂，表面活性剂在这个过程所起的作用叫做润湿作用或渗透作用。润湿作用与渗透作用并无本质上的区别，前者作用在固体表面，后者作用在固体内部，两者可使用相同的表面活性剂，因而润湿剂也可称为渗透剂。 面活性剂之所以具有润湿和渗透作用，是由于它能显著地降低水的表面张力。 以液滴在固体平面上达到平衡时的情况，来分析表面活性剂的润湿渗透作用：或 cos （ rsrsL ）/ rL 角可用来衡量液体对固体的润湿程度： 0，液滴在固体表面铺平，表示完全润湿； 090，液滴呈凸透镜状，表示部分润湿； 90，液滴难于铺展，表示不润湿； 180，液滴在固体表面呈球状，表示完全不润湿。 由此可见，角越小，润湿性能越好。角的大小由rs、rL和rsL三个力支配，其中rs由固体种类决定是一个常数，只有设法使rL和rsL两个力尽量降低，才能使cos变大、角变小，润湿性能变好。液体中加入表面活性剂，不仅可使液体的表面张力rL迅速下降，还能使固液间的界面张力rsL降低，从而使角变小，达到提高液体润湿性能的作用。织物与一般固体平面不同，它是一个多孔体系，在纱线之间、纤维之间以及纤维内部的微细结构之间，均分布着无数相互贯通、大小不同的毛细管，因此在染整加工过程中，织物的润湿能力常用毛细管效应来衡量。染整工作液中加入少量润湿、渗透剂之后，织物的毛细管效应就能明显提高，保证染整加工顺利进行。（二）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。乳化作用往往不会自动发生或长久存在。例如，将油和水放在一起进行剧烈搅拌，虽然也能形成暂时乳化状态，但搅拌一旦停止，油与水又马上分为上下两层，这是由于油水间存在着较大的界面张力，油在搅拌作用下变成微滴之后，油水间的接触面积会大大增加，表面能迅速增大，成为一种内能很高的不稳定体系，以致一旦停止搅拌，便会分为两层，恢复成为两相接触面积最小的稳定状态。如果在油和水中加入一定量适当的表面活性剂，再给以搅拌，由于表面活性剂在油水界面上有定向吸附的能力，亲水基伸向水，疏水基伸向油，从而降低了油水间的界面张力，使体系的界面能下降。在降低界面张力的同时，表面活性剂分子紧密地吸附在油滴周围，形成具有一定机械强度的吸附膜，当油滴相互接触、碰撞时，吸附膜能阻止油滴的聚集，从而使乳液稳定存在。这种能使乳化作用顺利发生的表面活性剂叫做乳化剂。 如果选择离子型表面活性剂作为乳化剂，还会在油水界面上形成双电层和水化层，都有进一步防止油滴聚集的作用。若使用非离子型表面活性剂作为乳化剂，则会在油滴周围形成比较牢固的水化层，起防凝聚作用。 经乳化作用形成的油水分散体系叫做乳状液，乳状液有两种类型。一种是水包油型（油水型），以OW表示，水包油型是油类液体以微粒状分散在水中，其中油是内相（不连续相）、水是外相（连续相）；另一种是油包水型（水油型），以WO表示，油包水型是水呈微粒状分散在油中，其中水是内相（不连续相）、油是外相（连续相）。一般来讲，亲水性强的乳化剂易形成油水型乳状液，而疏水性强的乳化剂易形成水油型乳状液。乳化剂都是表面活性剂，但不是所有的表面活性剂都能成为良好的乳化剂，只有在水中能形成稳定胶束的表面活性剂才具有良好的乳化分散能力。乳化剂应有适当的HLB值，例如非离子表面活性剂，其HLB值在818之间可形成油水型乳液，在36之间则可形成水油型乳液；乳化剂与被乳化物应有相似的分子结构，应能显著地降低被乳化物与水之间的界面张力；乳化剂应具有强烈的水化作用在乳化粒子周围形成水化层、或使乳化粒子带有较高电荷，以阻止乳化粒子的聚集。 （三）分散作用 将不溶性固体物质以微小的颗粒均匀地分散在液体中所形成的体系称为分散体或悬浮体，这种作用称为分散作用，能使分散作用顺利发生的表面活性剂称为分散剂。被分散的固体颗粒称分散相（内相），分散的液体称分散介质（外相）。乳化与分散这两种作用十分相似，其主要区别是乳状液的内相是液体，而分散液的内相是固体。表面活性剂必须具有三种作用才能成为良好的分散剂。首先，它必须具有良好的润湿性能，使液体充分润湿每一个固体颗粒、取代颗粒中的空气，进一步使固体颗粒碎裂成更小的晶体。其次，它必须能显著地降低固体液体之间的界面张力，增加固体液体之间吸附、相容的能力，使体系内存在的能量降低。最后，它必须以水化层或带电层的形式在固体颗粒周围形成机械强度较高的界面膜，以阻止固体颗粒间的聚集。对于被分散的固体，必须尽量减小其颗粒体积，其颗粒体积越小，越有利于表面活性剂对其润湿、分化、吸附，在其周围形成界面膜。例如分散染料，必须经过预先加工、研磨成2m以下的微小颗粒，才能在分散剂的作用下形成比较稳定的悬浮体染色工作液。尽管如此，分散体仍是一种热力学不稳定体系，与乳状液相比，其不稳定因素更多、不稳定性更大，更易产生凝聚、分层现象，影响正常使用。因此，分散体工作液不宜存放时间太长，最好现用现配。 （四）发泡作用 气体分散在液体中的状态称为气泡，大量气泡聚集在一起形成的分散体系称为泡沫，能促使泡沫形成的能力称为发泡作用。被分散的气体叫分散相（内相），分散的液体叫分散介质（外相）。泡沫类似于乳状液和悬浮体，所不同的是内相为气体，而不是液体和固体。泡沫在表面活性剂的作用下更容易产生和稳定存在，能促进泡沫生成的表面活性剂称为发泡剂或起泡剂，能促使泡沫稳定存在的表面活性剂称为稳泡剂。形成的泡沫同样是一个热力学不稳定体系，容易因为气泡间液膜层产生排液现象和小气泡穿透大气泡的合并作用，而使气泡不断破裂、泡沫消失。若液体中存在表面活性剂，由于气泡表面能吸附表面活性剂分子，这些定向排列的分子在气泡表面达到一定程度时，气泡壁就成为一层坚固的薄膜，从而使气泡间不易发生合并；又由于表面活性剂在液体表面的定向排列，使液体的表面张力明显下降，并导致气泡间的内压差降低，因而排液速度减慢。表面活性剂的上述两方面作用，降低了气泡的破裂能力，有利于泡沫的形成和稳定存在。 泡沫对于污垢的去除和悬浮有一定作用，染整加工中也有一些依靠发泡剂而完成的工艺，如泡沫染色、泡沫印花等新工艺， （五）增溶作用在溶剂中完全不溶或微溶的物质，进入表面活性剂形成的胶束中得到溶解，并成为热力学稳定溶液，这种现象称为增溶作用，所形成的透明溶液称为增溶溶液或胶束溶液，被增溶的物质称为增溶溶解质，起增溶作用的表面活性剂称为增溶剂。增溶作用与乳化作用和分散作用既有区别又有联系。其区别在于：（1）乳化作用仅限于液体液体之间形成的分散体系，分散作用仅限于固体液体之间形成的分散体系，而增溶作用所溶解的物质，既可以是液体也可以是固体。（2）乳化作用和分散作用形成的是热力学不稳定多相分散体系，而增溶作用形成的是热力学稳定的均相体系。（3）外观上明显不同，乳状液和分散液多为乳白状和悬浊状，而增溶溶液为透明状。 其联系在于： 增溶作用可以看作是乳化作用或分散作用的极限阶段、理想状态，它们之间有相互转化的途径。例如：乳状液也可以成为微乳状液外观由乳白状转为透明状，已接近了增溶溶液；向增溶溶液中继续加入增溶溶解质达到一定数量时，增溶溶液即转变为乳状液外观由透明状转为乳白色。增溶溶液与真溶液也有本质区别，真溶液是有机物或无机物以分子或离子形式溶解于溶剂中，而增溶溶液“溶解”的增溶溶解质是呈远比分子大得多的“分子集团”的形式而包围在胶束中。作为增溶剂而使用的表面活性剂，必须在溶液中达到足够的浓度，在溶液中形成足够多的胶束，才能保证增溶作用顺利产生，而且形成的棒状、层状等高级胶束数量越多，增溶效果就会越明显。增溶作用对于染整加工也有许多特殊作用，例如：分散染料经合适的增溶剂增溶处理，其在水中的溶解度会明显提高，有利于工作液稳定并提高染色效果；许多高档含硅类柔软整理剂需要调制成稳定性非常高的微乳液、增溶溶液才能产生优良的整理效果；在去除织物上重型污垢的过程中，增溶也发挥重要的去污作用 （六）洗涤作用从浸在某种介质（多为水）中的固体表面除去异物或污垢的过程称为洗涤，能发挥洗涤作用的化学品称为洗涤剂，洗涤剂多以表面活性剂作为主要成分。洗涤作用较复杂，是表面活性剂的润湿、乳化、分散、增溶等综合作用以及搅拌、揉搓、水流等机械作用的共同结果。以织物为例洗涤过程可用下式表示：织物污垢洗涤剂 织物洗涤剂污垢洗涤剂 织物洗涤剂在洗涤过程中，污垢的去除通过如下具体方式：（1）洗涤剂向纤维表面和污垢表面作定向界面吸附，并进一步向纤维与污垢之间（相互接触处）润湿、渗透。（2）在洗涤剂的分割、取代作用下，污垢与纤维之间的结合力减弱，并在机械或水流的作用下脱离纤维。（3）脱离下来的污垢在水溶液中被洗涤剂乳化分散或增溶，不使其再沉积回织物表面。（4）污垢与洗涤剂随水溶液被冲洗除去，吸附于织物表面的残余洗涤剂也一同被冲洗除去。污垢一般分为油性污垢和固体污垢两类，油性污垢多由动、植物油、矿物油等组成，固体污垢主要是尘土、铁锈、炭黑等。油性污垢与织物间通过分子间引力以面粘接形式结合在一起，较不易清除，固体污垢