第五章润湿剂与渗透剂

1、第五章,第一节,概述,润湿剂与渗透剂,润湿是固体表面上一种流体被另一种流体取代的过程。因此，,润湿作用至少涉及三相，其中,两相是流体,，,一相是固体,。一般指,固体表面上的气体被液体取代，有时是一种液体被另一种液体所,取代。水或水溶液是常见的取代气体的液体。,一、润湿剂,对纺织品而言，由于纤维是一种多孔性物质，具有巨大的表,面积，使溶液沿着纤维迅速展开，渗入纤维的空隙，把空气取代,出去，将空气纤维表面的接触代之以液体纤维表面的接触，,这个过程叫做润湿。用来,增进润湿现象的助剂,叫润湿剂。,二、渗透剂,织物由无数纤维组成，纤维之间存在着众多毛细管，如果液,体润湿了毛细管壁，则,液体就能够在毛细管

2、内沿毛细管壁上升到,一定高度，从而使高出的液柱产生静压强，促使溶液渗透到纤维,内部，此即为渗透。,纺织品在染整加工过程中不但要润湿织物表面，还需要使溶,液渗透到纤维空隙中。,凡是能促使液体表面润湿的物质，也能促使液体向织物内部,渗透；也就是说大部分情况下润湿剂就是渗透剂。,第二节,润湿机理,一、接触角与杨氏方程,1,、接触角,图,5,1,固体（,S,）、液体（,L,）和气体（,V,）间三相平衡示意图,式中：,接触角；,2,、杨氏方程,图,5,2,液滴在固体表面达到平衡状态时示意图,如果液滴在空气中达到平衡后，则满足,Young,公式：,从润湿角度考虑：,90,0,，且越小润湿效果越好；,从拒水

3、作用考虑：,90,0,，且越大拒水效果越好；,当,当,0,时，液滴在固体表面铺平；,180,0,时，液滴在固体表面上呈球状，而滚动；,从,Young,公式可以看出：在拒水过程中,L,是不变的，从拒水,要求来说，,越大（,COS,值赿小,）越有利于水滴的滚动流失，也,就是说,S,LS,越小越好。,因此，可选用表面张力较低的拒水整理剂如含氟的化学物质，,将其整理到织物的表面，降低织物的表面张力,S,来达到拒水整理,的效果。,二、润湿过程,润湿包括沾湿、浸湿和铺展三种过程。当液体与固体接触，,润湿过程发生时，体系的自由能总是降低的，因此可以用自由能,降低值来表示润湿的程度。,1,、沾湿过程及其自发进

4、行的条件,沾湿就是当液体与固体接触后，将,液气,和,固气,界面变为,固液,界面的过程。,在日常生活中常见的如大气中的露珠附着在植物的叶子上；,雨滴粘附在塑料雨衣上等，均是沾湿过程。,图,5,3,沾湿过程示意图,将,Young,公式代入上式可得：,2,、浸湿过程及其自发进行的条件,浸湿是指固体浸入液体中的过程，其实质是固固气界面被,固液界面所代替。,1,）硬固体表面的浸湿,硬固体表面即为非孔性固体的表面。其实质是,固气,界面完,全被,固液,界面所代替，而液体表面在浸湿过程中无变化，如图,2,4,所示。,图,5,4,硬固体润湿过程示意图,此过程体系自由能的降低为：,2,）软固体表面的浸湿,软固体表

5、面即为孔性固体的表面，它的浸湿过程常称之为渗,透过程，可与毛细现象联系在一起。,图,5,5,软固体润湿过程示意图,3,）铺展过程及其自发进行的条件,铺展过程是,气固,界面被,固液,界面代替的过程，这个过程,的能量变化可用铺展系数,S,来表示：,图,5,6,液体在固体上铺展过程示意图,三、水介质中的表面活性剂,图,5,6,表面活性剂在水中的状态示意图,第三节,润湿剂的分类,一、润湿剂的分子结构特征,润湿剂：,能使液体润湿或加速润湿固体表面的表面活性剂,称为润湿剂；,渗透剂：,能使液体渗透或加速渗入孔性固体内表面的表面活,性剂称为渗透剂。,润湿剂和渗透剂主要是通过降低,L,和,SL,而起作用的。,

6、分子结构特征：,1,）疏水链为碳氢链较短的直链，亲水基位于分子的末端；,2,）疏水链应具有侧链，且亲水基应位于分子的中部；,图,5,7,润湿剂的分子结构示意图,二、润湿剂的分类,1,、阴离子表面活性剂,烷基硫酸盐或脂肪醇硫酸盐,磺酸盐,阴离子,S.A.A,磷酸盐,脂肪酸酯硫酸盐,羧酸皂类,烷基苯磺酸碱金属盐和胺盐,烯烃磺酸钠,烷基萘磺酸钠,二丁基萘磺酸钠,磺酸盐,苄基萘磺酸钠,二烷基丁二酸酯磺酸钠,蓖麻油丁二酸酯磺酸钠,烷基酚聚氧乙烯醚丁二酸半酯磺酸钠,脂肪酰胺,N,甲基牛磺酸钠,2,乙基己醇聚氧乙烯醚磷酸酯,磷酸酯,乙二醇单丁酯磷酸酯钠盐,任基酚聚氧乙烯醚磷酸单酯,2,、非离子表面活性剂,第四节,润湿剂的合成,一、阴离子表面活性剂,二、非离子表面活性剂,第五节,润湿性能的表征方法,一、接触角（,）表征法,1,、长度测量法,二、纱线沉降法,1,、帆布沉降法,将规定质量的帆布放入一定浓度的助剂溶液中，帆布被溶液,润湿增重而下沉，记下它们从接触溶液到沉降所需的时间。,助剂,溶液对试样的润湿性越好，沉降时间越短。,图,5-8,帆布沉降测试示意图,2,、纱线沉降法,取一定质量的棉绞纱，下面挂以悬钩和铅锤，放入盛有润湿,剂水溶液的高型量筒中，同时开启秒表。纱线被润湿增重后开始,松弛下沉，当线上的悬钩沉到筒底部时，按停秒表，所需时间称,为沉降时间。,第