表面活性剂在工业中的应用
表面活性剂在制药工业中的应用
表面活性剂在制药工业中的应用作者：王大勇来源：《科技创新与应用》2013年第04期摘要：随着国民经济的发展和人类社会的进步，人们对医疗保健需求也在日益增长，这就为制药工业的健康持续发展提供了市场基础。
自二战以来，世界医药市场的形成与完善使得制药工业生机勃勃，发展进程不断加快。
表面活性剂作为一种有机化学原料，在当前的工业生产中被称之为工业味精，广泛的应用在制药工业、石油化工业等多个行业生产之中。
文章主要介绍了表面活性剂的一些行之在制药工业中的应用，为其日后发展方向作业简要论述与探讨，以供同行工作参考。
关键词：表面活性剂；制药工业；微生物表面活性剂是药品中的主要添加剂，尤其是在社会发展的新时期，其应用越来越广泛。
在医药中表面活性剂常常被用来作为药物的储存载体、药物的分散乳化剂、药物增溶剂、药物稳定剂和释放剂等，同时有一些医院在临床诊治中将表面活性剂直接当做治疗药物和杀菌消毒药剂来使用。
因此，可以说表面活性剂在医学领域有着重要的作用与地位，我们可以预见，在未来的制药领域中，表面活性剂的应用有着重要的价值与作用。
1 表面活性剂概述生物表面活性剂是通过微生物在一定的条件下培养而产生的亲水亲油基团，在溶剂的表面能够定向排列，并且能够使得表面张力现出下降的物质。
与一般溶剂相比较，表面活性剂在使用的时候有这不受周围环境、气候和其他因素的影响等优势。
近几十年来，随着我国改革开放以来，随着国民经济的发展，人们生活水平不断提高，对各种药品需求不断提高，这就促使了制药工业的高速发展。
近年来，对于表面活性剂的研究和应用越来越广泛，其在应用中也存在着一定的优势，使得生物制药工程能够得到良好的效率与实用价值。
1.1 种类表面活性剂随着近年来的发展逐步形成了多种多样的新结构，也被广泛的应用在多种工业生产之中。
新时期，我们常见的表面活性剂与传统的活性剂相比而言存在着极多的优势，尤其是以生物表面活性剂为主的新结构，其在应用之中更是广阔，比起过去的化学合成表面活性剂更具有使用价值和使用优势。
表面活性剂在造纸工业中的应用
表面活性剂的作用机理
降低表面张力
表面活性剂在溶液表面形成单分子膜， 降低表面张力，提高界面能。
增加湿润性
表面活性剂能够增加固体表面的湿润 性，使液体在固体表面更好地铺展， 提高润湿效果。
分散和乳化作用
表面活性剂能够将固体颗粒或油滴等 物质分散于水中，形成稳定的悬浮液 或乳浊液。
起泡和消泡作用
表面活性剂能够降低水的表面张力， 提高气泡的稳定性，同时也可以用于 消除已经产生的泡沫。
拓展应用领域
表面活性剂的应用可以拓展纸张的应用领域，如医疗、食品包装、电 子等领域的特殊纸张的生产。
05
表面活性剂在造纸工业中的 研究与展望
研究新的表面活性剂品种与制备方法
针对造纸工业的特殊需求，研究开发 具有优异性能的新型表面活性剂，如 高分子量、高稳定性、低毒性和低成 本的表面活性剂。
探索新的制备方法，如化学合成、生 物合成和绿色合成等，以提高表面活 性剂的生产效率和降低成本。
泡沫问题
制浆和漂白过程中容易产 生泡沫，影响生产效率和 纸张质量。
残留物清洗
纸张生产过程中会残留一 些杂质和色素，需要进行 清洗和去除。
造纸工业的发展趋势
环保要求
随着环保意识的提高，造 纸工业正在逐步实现绿色 生产，减少对环境的污染。
新型纤维的应用
利用新型植物纤维和回收 纤维等替代传统原料，降 低成本并提高可持续性。
表面活性剂可以增强纤维间的结合力， 提高纸浆的粘稠性和稳定性。
表面活性剂在纸张涂布中的应用
提高涂料的粘附力
01
表面活性剂可以改善涂料对纸张表面的粘附力，提高涂料的附
着效果。
增强涂料的均匀性
02
表面活性剂可以使涂料在纸张表面均匀展开，提高涂层的平滑
表面活性剂在电镀中的应用
表面活性剂在电镀中的应用表面活性剂是金属表面处理技术领域的与材料之一，也是绝大多数电镀添加剂不可缺少的组成之一。
在电镀的整个工艺过程中，如镀前处理的化学脱脂、酸洗除锈、电解脱脂、基体活化到电镀中单金属、合金电镀用的添加剂、镀后处理的防镀层变色剂、镀层保护膜乃至电镀废水处理，几乎都用到表面活性剂。
在液体和空气的界面上，液体表面的分子受到液体分子内部的引力大于受到空气分子的引力，由此造成液体表面上的收缩作用叫做表面张力。
表面活性剂是一种在低浓度下能降低水和其他溶液体系的表面张力或界面张力的物质。
从分子结构上一定是有非极性的亲油性基和极性的亲水基两部分不所组成的化合物。
降低表面张力即是表面活性。
极大部分表面活性剂是水溶性的、油溶性的只占极少数。
一、表面活性剂的基本性质和作用表面活性剂分子结构中，能在水溶液中降低表面张力的那部分称为活性部分。
分子在水中离解后，活性部分呈各种离子状态或分子状态。
表面活性剂的活性部分是由亲水基团与憎水基团构成。
憎水基团通常含C8~C18的各种非极性碳-氢长链基团，它具有排水的作用，亲水基是极性基团（如羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐、磷酸盐、有机胺盐、季铵盐、多元醇及聚氧乙烯长链等）他具有水分子相互吸引的作用。
表面活性剂分子的亲水基与憎水基是构成界面吸附层、分子定向排列等现象。
表面活性剂能起到润滑、分散、乳化、渗透、增溶、发泡及洗涤等作用。
表面活性剂在电镀工业中应用及其广泛。
利用其乳化、润滑及增溶作用来提高镀件的除油效率及除油质量；利用其在金属和溶液界面上的定向排列及吸附作用，来改善镀层的结晶组织、提高阴极极化从而降低镀层的分散能力；利用其润滑作用，可防止析出的氢气在镀件表面滞留，从而防止镀层出现麻点及针孔。
二、表面活性剂的分类根据表面活性剂的用途可分为：润湿剂、乳化剂、发泡剂、洗涤剂及增溶剂等等。
但最常见和最方便的方法是按离子的类型分类，根据表面活性剂溶于水时，凡能电离生成离子的叫做离子表面活性剂；凡不能电离生成离子的叫做非离子表面活性剂。
表面活性剂新型应用
表面活性剂新型应用摘要表面活性剂已经广泛应用于日常生活、工农业及高新技术领域。
表面活性剂是当今世界最重要的工业助剂，其应用已渗透到几乎所有的工业领域，被誉为“工业味精”。
在许多行业中表面活性剂起到画龙点精的作用；作为最重要的助剂常能极大地改进生产工艺和产品的性能。
随着科技的不断发展，表面活性剂也在不断的更新，表面活性剂源自肥皂，发展到今天已经发展成为了一门单独的学科进行其研究。
它的应用已得到了相应的推广，应用领域不断的再扩大，在工业化的现代社会生产中，表面活性剂不断的体现了自身的应用价值，下面主要介绍了它在现代农业技术领域、生物工程和医药技术领域、新能源与高效节能技术领域等新领域的应用。
关键字：表面活性剂；农业；新能源；悬浮剂；分散剂1表面活性剂1.1表面活性剂的概念既然说道至表面活性剂的应用领域，那么首先必须晓得表面活性剂的定义，我们通常就是这样定义：凡是在低浓度下溶解于体系的两相界面上，发生改变界面性质并明显减少界面能够并通过发生改变界面状态，从而产生润湿与反华润湿，乳化与破乳，腹满与消泡以及在较为高浓度下产生配线的物质称作表面活性剂。
表面活性剂是一类具有一定功能特性的化合物，是一类专用化学品。
它通常不作为最终制品或商品直接与使用者或消费者见面，而是作为最终制品或某种商品的一个重要组分加入以应用。
由表面活性剂可以配制多种最终制品或商品，如洗涤剂、润湿剂、渗透剂、乳化剂、破乳剂、消泡剂、分散剂等。
这些制品或商品是按一定的配方调制的产品，其必要组分是表面活性剂，出表面活性剂外，还有助剂、促进剂，其配方的目的是提高表面活性剂的功能。
1.2结构特点表面活性剂之所以能够在界面上溶解，发生改变界面性质，减少界面张力，主要就是由分子结构所同意的。
表面活性剂分子具备不对称性，它涵盖对水由亲和性的极性基团和对油存有亲和性的非极性的基团――烃链。
这样在一个分子中既有亲油基，又存有和亲水基，即为形成了表面活性剂分子的两亲性。
阳离子表面活性剂的应用
阳离子表面活性剂的其他应用一、工业循环水用杀菌剂工业用水的水质中含有多种菌类和藻类微生物，这些微生物的滋长，给换热器等设备的正常使用带来很大威胁，它使设备效能大大下降，严重时甚至使设备堵塞；腐蚀穿孔。
在强调节省能源，节省水资源的今天，这一问题已引起人们的高度重视。
理想的工业水杀菌灭藻剂应具有广谱、高效、低毒、易生物降解，对水质要求低，投料方便以及对其他水处理剂无相互干扰等特点。
但是，常用的氯气，次氯酸盐等氧化性杀菌灭藻剂，以及氯酚，二硫氰甲烷等非氧化性杀菌灭藻剂都不能达到这些要求。
因而使它们的应用范围受到很大限制，有的已被淘汰。
近年来，在为数不多的工业水杀菌灭藻剂中，季铵盐却由于它的独特优点而得到越来越广泛的应用。
国内在20世纪70年代开展了对季铵盐在工业用水的杀菌灭藻方面的应用研究。
对包括季铵盐在内的47种化合物对控制炼油厂循环冷却水中菌藻危害的效果进行了研究。
以异养菌、铁细菌和硫酸盐还原菌为对象，测量杀菌率达99％以上所需各种化合物的最低浓度为准，筛选出十二烷基二甲馑苄基氯化铵(洁而灭及1227)、十六烷基三甲基溴化铵(1631)、十六烷基氯化吡啶和洗必泰等季铵盐为较理想的杀菌灭藻剂。
其中，洗必泰因价格昂贵，实际应用还有困难。
此外，季铵盐还在各种大型循环冷却水系统中用作冲击剥离剂。
这是因为它除了可以像一般杀菌灭藻剂那样杀灭表层的菌藻外，还是一种表面活性剂，它还可以渗透到菌垢层的内部，将吸附在设备器壁上的菌藻杀死，使之在水流冲刷下从壁上脱落下来。
这一特性是其他杀菌灭藻剂所不及的，生产中菌藻形成的污垢覆盖在热交换器管壁上，是引起热交换效率下降，乃至管道堵塞，腐蚀穿孔的主要因素。
工业节能上具有很大意义。
季铵盐作冲击剥离荆，其用量为一般动态用量的2～10倍。
不同工作者对五种非氧化性杀菌灭藻剂对比评定的数据略有上下，一般都显示出洁而灭的效果最好，其次是l227、Nalc07326、1231又次于前四种。
精细化工论文表面活性剂在食品工业中的应用
国家重点建设示范性职业技术学院毕业论文论文题目：表面活性剂在食品工业中的应用院系：生物工程学院专业：班级：学生：指导老师：独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在指导教师精心指导下进行的研究工作及取得的研究成果，尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，指导教师对此进行了审定。
本人拥有自主知识产权，没有抄袭，剽取他人成果，由此造成的知识产权纠纷由本人负责。
签名：徐鹏襄樊职业技术学院生物工程系课题任务书生物工程系（院）精细化学品生产技术专业0901 班学生：一、毕业设计论文课题：表面活性剂在食品工业的应用二、毕业设计论文课题工作自三、毕业设计论文课题进行地点：四、毕业设计论文课题内容要求：新颖性、真实性五、主要参考文献1] 楼士林，杨盛昌，龙敏南，等，基因工程[M]北京：科学出版社，20022] 李庆军，董艳桐，施冰。
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食品添加剂手册[M]化学工业出版社，1989目录1. 表面活性剂作乳化剂1.1乳化剂与类脂化合物的作用 (1)1.2乳化剂与蛋白质的作用 (1)1.3乳化剂与碳水化合物的作用 (1)2. 表面活性剂作增稠剂2.1表面活性剂作增稠剂的作用 (1)3. 表面活性剂作消泡剂3.1表面活性剂作消泡剂的作用 (2)4. 表面活性剂的其他作用4.1表面活性剂的其他作用 (3)5. 表面活性剂在食品的应用5.1在冰淇淋生产中的应用 (3)5.2 在面包、糕点及其它面制品中的应用 (4)5.3在糖果、巧克力中的应用 (4)5.4在饮料和调味料中的应用 (5)5.5在乳制品中的应用 (5)5.6在肉类，水产品中的应用 (6)6. 表面活性剂的发展前景6.1表面活性剂的发展前景概述7. 总结致谢参考文献精细化学品生产技术——表面活性剂在食品工业中的应用徐鹏（襄樊职业技术学院生物工程系）摘要：表面活性剂，是一类具有亲水和亲油双重性的化学物质。
表面活性剂在食品加工中的应用
表面活性剂在食品加工中的应用表面活性剂，是一类具有使液体降低表面张力、增加液体黏度和分散能力、增加固体与液体接触面积等作用的化学物质。
它们常用于食品工业中的许多过程，如乳化、稀释、抗氧化、膨化、浸泡和冷藏等，因为它们可以在不破坏食品特性的情况下提高产品质量和生产效率。
在本文中，我们将探讨表面活性剂在食品加工中的几个主要应用。
一、乳化乳化是指两种不相溶的液体混合后形成均匀稳定的混合物。
在食品加工中，乳化广泛应用于制作黄油、酱料、乳饮料和冰淇淋等产品。
表面活性剂可以帮助将水和油混合在一起，并形成一个稳定的乳状液体。
它们可以减少油和水之间的表面张力，使其更容易混合，这对于需要高度稳定的乳状液体尤其重要。
二、稀释表面活性剂可以通过使液体的黏度和表面张力降低来帮助稀释食品原料，减少它们的浓度和黏稠度。
这种技术常用于沙拉酱、饮料和低脂食品的生产中。
稀释液体可以减少整个生产过程中使用的原料量，从而增加经济效益。
三、抗氧化食品中的脂肪和油脂很容易被氧化，从而导致食品变质。
表面活性剂可以通过降低氧和水的接触表面积，减少氧化作用。
在某些情况下，表面活性剂还可以增加防止氧化剂的活性和稳定性。
这种技术在制作肉制品和深度煎炸食品等高油脂食品时尤其有用。
四、膨化膨化是指通过高温或高压让食品在短时间内膨胀成空气中的泡沫。
例如，玉米片和薯片就是通过将压缩的玉米或马铃薯用高温炸出泡沫来制成的。
表面活性剂通常被添加在膨松食品的原料中，以帮助固体物质在液体中均匀分布，并减少气泡大小和数量的变化。
五、浸泡浸泡是指将食品材料浸泡在水或其他液体中，以便去除异味、减少刺激性和增加风味。
表面活性剂可以作为浸泡液体的一个组分，并帮助水分渗透到食品内部。
例如，在制作腌制食品和肉制品时，表面活性剂可以使浸泡液体更容易进入食品内部，从而使它们更加柔软和脆嫩。
六、冷藏最后，表面活性剂还可以用于食品的冷藏过程中。
在冷藏过程中，水分往往会遇到冻结和蒸发的问题，这可能导致食品变质或损坏。
表面活性剂的应用
表面活性剂的应用
表面活性剂是一种具有高表面活性的化学物质，在许多领
域有着广泛的应用。
以下是一些常见的表面活性剂应用：
1. 清洁剂：表面活性剂是许多清洁产品（如洗衣粉、洗洁精、洗发水等）的主要成分，能够降低液体的表面张力，
使污垢和油脂更容易被水洗掉。
2. 乳化剂：表面活性剂能够使油水混合物形成稳定的乳液，常用于食品工业（如乳制品、沙拉酱等）和化妆品工业中。
3. 泡沫剂：表面活性剂能够使液体形成稳定的泡沫，广泛
应用于洗涤剂、洗手液和浴液等产品中。
4. 分散剂：表面活性剂在液体中能将固体或液体分散成细
小的颗粒，常用于油墨、涂料、颜料等工业中。
5. 稳定剂：表面活性剂能够稳定乳液、悬浮液和胶体溶液等，常用于食品、医药和化妆品工业中。
6. 表面改性剂：表面活性剂能够改变固体或液体的表面性质，使其具有特定的润湿性、抗静电性和抗腐蚀性等特性。
这种应用广泛用于纺织、皮革、纸张和塑料等工业中。
7. 化妆品：表面活性剂常用于化妆品中，包括洁面乳、卸
妆液、化妆水和乳液等，用于去除污垢、调整表面张力和
增加润滑性。
8. 农业：表面活性剂可用于农业中的农药喷雾，能够提高
农药在植物表面的覆盖率和附着力，提高农药效果。
总的来说，表面活性剂在许多不同的行业中有广泛的应用，从清洁剂到化妆品，都起着重要的作用。
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表面活性剂在工业中的应用姓名：王化东专业：材料科学与工程摘要：介绍了表面活性剂在选煤、纺织、食品、材料制备、造纸、制药等工业领域的应用，并解释了其作用的机理，以及在工业中应用不规范对环境和人自身的危害。
关键词：表面活性剂；应用；机理The Application of Surfactant in IndustryAbstract:In this paper, the application of surfactants in the coal, textile, food, material preparation, papermaking, pharmaceutical and other industrial fields have been introduced. The mechanism of its action and the harm to environment and human caused by the non-standard application in industrial were explained. Key words:sur factant;application;mechanism前言能使水的表面张力明显降低的溶质称为表面活性物质。
这种物质通常含有亲水的极性基团和憎水的非极性碳链或碳环有机化合物。
亲水基团进入水中，憎水基团企图离开水而指向空气，在界面定向排列。
表面活性物质的表面浓度大于本体浓度，增加单位面积所需的功较纯水小。
非极性成分愈大，表面活性也愈大。
表面活性剂依靠自身独特的两亲性结构而具有降低表面张力、起泡、乳化、分散、润湿、增溶、渗透和抗静电等性能,在各种工业和消费品应用中有重要的地位。
目前,世界表面活性剂消耗量约为900万t,其中工业用量占55%,已广泛应用于选煤、纺织、食品、材料制备、造纸、制药等工业领域。
1 表面活性剂在选煤中的应用选煤是洁煤技术中最经济有效的途径之一,是国际上公认的洁煤技术中的重点。
表面活性剂因其具有双亲结构的特点,在选煤中有着重要的作用。
开采到的煤粒,一般被粘土粘污,大颗粒表面粘土易洗去,但煤泥中有相当可观的小煤粒,一般用泡沫浮选法回收。
在浮选过程中,单靠煤与碱石表面性质的自然差异还不够,必须向煤浆中添加一定量的浮选药剂,以提高煤表面的疏水性使煤粒能更好地粘附在气泡上,形成矿化泡沫层。
再者,在单纯的煤浆中充气,产生的气泡极易破裂,应添加浮选药剂增加其稳定性和分散性,因此浮选效果的好坏取决于浮选药剂。
同样为提高絮凝法选煤的效果,应在絮凝过程中加入分散性较好的助剂,这些助剂是高分子表面活性剂,分子链较长,在煤粒表面的吸附能力较强,絮凝效果也较好。
目前我国浮选选煤约占煤炭入洗量的15%～25%,表面活性剂在此过程中的用量每年达7000多t,主要是起泡剂,还有少量的添加剂和脱水剂。
其中应用最多的起泡剂有甲基异丁基甲醇、杂醇油、聚乙二醇和聚丙二醇等,每年我国纯起泡剂的用量约3500t。
与发达国家相比,我国原煤入洗比重还相当低,随着对环境保护要求的提高,我国将努力加大煤炭的入洗比重,相应地加大起泡剂的用量。
2 表面活性剂在纺织工业中的应用2.1洗净剂洗净剂也称洗涤剂,在纤维纺织过程中应用广泛,如棉布的退浆和煮练、羊毛的脱脂和洗涤、生丝的脱胶、合成纤维的脱油、织物染色和印花后清除未固色的染料等工序,都使用洗净剂。
其在水中具有乳化、润湿、起泡、胶溶和悬浮等性能,从而表现出显著的去污能力,且耐硬水,遇到钙、镁离子不会产生沉淀,在水中不产生游离碱,不会损伤丝、毛织物的强度,不仅能在碱性或中性溶液中使用,还可在酸性溶液中使用,洗涤过程快,用量少,低温也可洗涤[1,2]。
由于阳离子表面活性剂会产生静电吸附,导致表面活性剂的疏水基向着水溶液,分散后的污垢容易再沾污到织物表面,这样对于织物净洗极为不利。
因而,作为洗涤用的表面活性剂多用非离子、阴离子和两性离子[3]。
新型产品有茶皂素、多肽基表面活性剂[4]。
2.2匀染剂和分散剂避免染色不均匀或染斑,是印染工艺的主要任务之一。
匀染剂是指染色中能延缓染料上染纤维速度(缓染),并能使染料在纤维上从高浓度的部位转移到低浓度的部位(移染),从而避免出现深浅不均和色斑现象,并且不降低染色坚牢度的一类助剂。
表面活性剂可以增加染料的溶解度,增强其纤维上的渗透力和附着力,增强其色泽和提高纺织品的耐洗度。
某些阴离子表面活性剂,如烷基磺酸钠、高级脂肪醇硫酸钠盐等,可用作天然纤维、锦纶纤维的亲纤维型匀染剂。
分散剂是染料加工和染料应用中不可缺少的助剂,分散剂在染色中具有两个主要特殊作用:一是拆开聚集离子的反絮凝作用;二是保持分散粒子稳定的能力。
有的分散剂本身就兼有分散性和移染性等多种作用,既可作为染料加工用扩散剂,又可作为印染中的匀染剂。
苏喜春等人[5]在进行羊毛染色实验中发现,十八烷基胺聚氧乙烯醚硫酸酯钠盐能显著改善弱酸性艳蓝RAW对羊毛的匀染性和润湿性能,浓度越大,匀染性越好。
随着各种新型染色技术的逐步成熟,比如微波染色[6]、泡沫染色、数码印花[7]和超临界流体染色[8]等,对匀染剂和分散剂提出了更高的要求。
2.3抗静电剂为消除或防止纺织过程中各工序产生的静电和在织物整理工序时或过程中的静电,必须使用抗静电剂。
其作用主要在于使纤维的表面具有吸湿性和离子性,从而降低纤维的绝缘性,提高导电度,并能中和电荷,达到消除或防止静电产生的目的。
Choi等[9，10]研究了在阳离子Gemini表面活性剂12-3-12和12-6-12存在下,染料1,4-二胺蒽醌(1,4-DAA)对尼龙-6和聚酯的分散染色性能,发现Gemini表面活性剂可用于控制染色动力学和改善染料的吸收。
3表面活性剂在食品工业中的主要作用3.1表面活性剂作乳化剂乳化剂的分子内通常具有亲水基(羟基等)和亲油基(烷基),易在水与油的界面上形成吸附层,属表面活性剂,可分为油包水型和水包油型两类。
可用的乳化剂总数约65种,常用的有脂肪酸甘油酯(主要为单甘油脂)、脂肪酸蔗糖酯、明胶和蛋黄等。
乳化剂能改善乳化体中各种构成相互之间的表面张力,使之形成均匀的分散体或乳化体,从而改善食品组织结构、口感和外观,提高食品保存性等。
例如,在冰淇淋的生产中,冰淇淋产品质量的关键指标包括口感细腻、膨胀率高,通过使用合适的乳化剂,可提高发泡能力,改进组织的均匀性,从而得到高质量的冰淇淋。
3.2表面活性剂作增稠剂增稠剂是能提高食品粘度或形成凝胶的一类添加剂,具有稳定乳化或悬浊状态的作用,属亲水性高分子化合物,一般称高分子表面活性剂,亦称粘度调节剂,胶凝剂和乳化稳定剂等。
分天然和化学合成两类。
如淀粉,阿拉伯树胶、瓜尔豆胶、纤维素乙醇酸和聚丙烯酸钠、淀粉乙醇酸钠等。
4表面活性剂在多孔材料制备中的应用有序介孔材料是最常见的介孔材料。
利用表面活性剂形成的超分子结构为模板,采用溶胶-凝胶工艺,通过有机物和无机物之间的界面定向导引作用组装成一类孔径约1.5nm～30nm、具有孔径分布窄且有规则孔道结构的无机多孔材料[11]。
合成过程中的三个主要组分是:无机物种(前驱物),用来生成无机孔壁。
表面活性剂(模板剂),在组装(介观结构生成)过程中起决定性导向作用。
溶剂作为反应场所(介质)。
合成可分成两个主要阶段:①利用具有双亲性质(含有亲水和疏水基团)的表面活性剂有机分子与可聚合无机单体分子或无机源在一定的合成环境下自组织生成具有纳米尺寸的有机-无机液晶相(介观结构)。
②利用高温热处理或萃取等物理化学方法脱除有机模板剂(表面活性剂),即得具有介孔孔道的介孔材料。
合成机理为基于表面活性剂合成介孔分子筛,其核心为模板机制。
目前有多种机理:Beck等[12]提出的液晶模板机理;Monnier等提出的电荷密度匹配机理;霍启升等依据表面活性剂和无机物种间的各种不同相互作用提出的广义液晶模板机理;Inagaki等提出的硅酸盐片迭机理;以及Attard和Antonietti等人的真正液晶模板机理。
①液晶模板机理。
其核心是液晶相或胶束作为模板剂。
认为表面活性剂生成的溶致液晶作为形成MCM-41结构的模板剂。
具有亲水和疏水基团的表面活性剂(有机模板)在水的体系中先形成球形胶束,再形成棒状(柱状)胶束。
胶束的外表面由表面活性剂的亲水端构成,当表面活性剂浓度较大时,生成六方有序排列的液晶结构,溶解在溶剂中的无机单体分子或齐聚物因与亲水端存在引力,沉淀在胶束棒之间的孔隙间,聚合固化构成孔壁。
表面活性剂的液晶相是在加入无机反应物之前形成的。
②协同作用机理。
认为表面活性剂生成的液晶作为形成MCM-41结构的模板剂,但是表面活性剂的液晶相是在加入无机反应物之后形成的,形成表面活性剂介观相是胶束和无机物种相互作用的结果。
a)由于有机相与无机相界面之间复杂的相互作用(如静电吸引力、氢键作用或配位键等)导致无机物种在界面的浓缩,从而产生胶束加速无机物种的缩聚过程。
b)无机物种的缩聚反应对胶束形成类液晶相结构有序体的促进作用。
对孔道形状、孔径大小进行人为调变也取得了一定进展[13]。
A液晶模板机理B协同作用机理5 表面活性剂在造纸工业中的应用5.1蒸煮渗透剂表面活性剂的作用功能之一就是可显著改善润湿性能,对固体表面可通过表面活性剂在表面进行单层吸附,使表面拒水、抗黏,通过多层吸附使表面更加亲水。
对于液体界面,表面活性剂可通过降低界面张力,增大润湿性,提高渗透作用[14]。
在蒸煮液中加入表面活性剂,可以促进蒸煮液在纤维原料中的渗透,缩短药液渗入到植物纤维原料内部的时间,从而加速了脱木素和树脂抽提过程,同时还可以适当减少蒸煮药液的用量[15]。
5.2树脂障碍控制剂经过制浆处理后的纸浆在漂白过程中会析出残余的树脂,如不及时分离会形成黏性淤积物,黏附于设备、纸机铜网、毛布和烘缸上,造成造纸障碍,影响正常抄纸,还会产生纸病。
另外由于造纸行业中大量采用废纸,废纸中的胶黏剂、油墨黏连料、涂布黏合剂等树脂性物质同样会产生树脂障碍影响抄造。
据报道,全球造纸树脂及沉积物障碍控制剂的销售额大于3.1亿美元[16]。
最常用的树脂障碍控制剂是表面活性剂。
阴离子表面活性剂是目前应用最为广泛的表面活性剂,如脂肪醇硫酸盐、烷基苯磺酸及高级醇、磷酸酯等[17]。
阳离子表面活性剂主要为烷基胺盐或季铵盐。
非离子表面活性剂主要有聚乙二醇型与多元醇等。
5.3纤维分散剂对于造纸过程来说,纤维、填料和一些助剂等都具有不溶于水的特性,它们有在水溶液中自行聚集的趋势,而且不同物料之间往往因不相容性而尽量远离。
这样就难以得到性能均匀、强度理想的纸张。
纤维分散剂的主要作用是减少纤维絮凝,改进纸料成形。
纤维分散剂能使纤维表面形成双分子层结构,外层分散剂极性端与水有较强的亲合力,增加被水润湿的程度,并因静电斥力而远离,达到分散的效果。