表面活性剂的润湿性能
表面活性剂润湿作用
固体表面上的原子或分子的价键力是未饱和的，与内部原子或分子比较有多余的能量。
所以，固体表面与液体接触时，其表面能往往会减小。
通常，暴露在空气中的固体表面积总是吸附气体的，当它与液体接触时，气体如被推斥而离开表面，则固体与液体直接接触，这种现象称为润湿。
一、润湿过程在清洁的玻璃板上滴一滴水，水在玻璃表面上立即铺展开来；而在石蜡上滴一滴水，水则不能铺展而保持滴状，如图1所示。
从水面与固体面的接触点沿水面引切线，切线与固体面之间的夹角θ称为接触角。
水与玻璃的接触角接近于零，而与石蜡的接触角约为1100。
接触角小的固体易为液体润湿，反之，接触角大的固体则不易被液体润湿。
因此，接触角的大小可作为润湿的直观尺度。
又如，在玻璃板上滴一滴酒精，酒精滴也会在玻璃板上铺展开来，其接触角为零，铺展情形与水的情况没有什么差异。
当固体物质不是玻璃时，其润湿情况有显著不同。
因此，在研究润湿时，接触角是一个重要判据。
为对润湿尺度给以更严格的规定，下面讨论润湿过程。
图1.接触角润湿即固体表面吸附的气体为液体所取代的现象，这就是说发生润湿时，固一气界面消失，形成新的固-液界面。
在这种过程中能量(自由能)必发生变化，自由能变量的大小可作为润湿作用的尺度。
固一气界面消失，新的固-液界面产生有多种方式，所以润湿的类型也相应有多种。
图2为三种类型润湿。
图2(a)为铺展润湿，水、酒精等在玻璃表面上铺展即为这种铺展润湿。
发生这种润湿时能量变化由式一决定：(式一)式中y s——固体的表面张力；Y L——液体的表面张力；Y SL——固体和液体的界面张力；W S——铺展功，亦称做铺展系数。
W S的物理意义从图可以清楚地看出：在固体表面上铺展的液体膜，在逆过程中减少单位面积所需的能量。
经过这种过程后，固体产生lcm2的新表面，同时消失1cm2液体表面和lcm2固-液界面，所以从式一由表面张力和界面张力立即算出W s。
在发生这种润湿的过程中，释放出的能量和W s相等，W s≥0时发生润湿。
表面活性剂的作用
（5）泡沫作用：泡沫的构成主要是活性剂的定向吸附作用，是气液两相间的表面张力降低所致。一般低分子活性剂容易发泡，高分子活性剂泡沫少，豆蔻酸黄发泡性最高，硬脂酸钠发泡性最差，阴离子活性剂发泡性和泡沫稳定性比非离子型好，如烷基苯磺酸钠发泡性很强。通常使用的泡沫稳定剂有脂肪醇酰胺、羧基甲基纤维素等，泡沫抑制剂有脂肪酸、脂肪酸酯、聚醚等及其它非离子表面活性剂。
表面活性剂的作用
问题：Βιβλιοθήκη 答案：有：（1）乳化作用；
（2）润湿作用；
（3）增溶作用；
（4）分散作用；
（5）泡沫作用。
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有哪些？
（1）乳化作用：由于油脂在水中表面张力大，当水中滴入油脂后，用力搅拌，油脂被粉碎成细珠状，互相混合成乳浊液，但搅拌停止又重新分层。如果加入表面活性剂，用力搅拌，停止后很长时间内却不易分层，这就是乳化作用。其原因是油脂的疏水性被活性剂的亲水基团所包围，构成定向的吸引力，降低了油在水中分散所需要的功，使油脂得到很好的乳化。
（2）润湿作用：零件表面上往往粘附有一层蜡、油脂或鳞片状的物质，这些物质是疏水性的。由于这些物质的污染，零件表面不易被水润湿，当水溶液中加入表面活性剂时，零件上的水珠就很容易分散开来，使零件的表面张力大大降低，到达润湿目的。
（3）增溶作用：油类物质中加入表面活性剂后，才能“溶解”，但是这种溶解只有在表面活性剂的浓度到达胶体的临界浓度时才能发生，溶解度的大小根据增溶对象和性质来决定。就增溶作用而言，长的疏水基因烃链要比短烃链强，饱和烃链比不饱和烃链强，非离子表面活性剂增溶作用一般比较显著。
表面活性剂的润湿
因此，在溶液浓度较稀时，-SO4—基在链端的 比在链中间的化合物其表血张力较低；而在浓 度较高时，-SO4—基在链中间的化合物(15-8) 降低表面张力的有效值则较强，显示出较好的 润湿性能。
（2）非离子聚氧乙烯类表面活性剂的EO数：
R一般以C7-C12的润湿性最好，C12以上润湿性 下降。以C8及C9为例，EO数变化时，润湿性 不断变化、EO＝10~12时，润湿性最好；EO ＞12时，润湿性急剧下降；EO数较低时，润 湿性也差。
非离子型表面活性剂中主要是壬基苯酚和辛基 苯酚的环氧乙烯加成物和低碳脂肪醇和低聚氧 乙烯加成物如渗透剂JFC。
6.2强碱性溶液的润湿剂 强碱性溶液的润湿剂
丝光与煮练要求碱液能均匀而且很快地润湿织物， 有些润湿剂是不溶解的。
煮练
棉纤维生长时，有天然杂质（果胶质、蜡状物质、 含氮物质等）一起伴生。棉织物经退浆后，大部分 浆料及部分天然杂质已被去除，但还有少量的浆料 以及大部分天然杂质还残留在织物上。这些杂质的 存在，使绵织布的布面较黄，渗透性差。同时，由 于有棉籽壳的存在，大大影响了棉布的外观质量。 故需要将织物在高温的浓碱液中进行较长时间的煮 练，以去除残留杂质。煮练是利用烧碱和其他煮练 助剂与果胶质、蜡状物质、含氮物质、棉籽壳发生 化学降解反应或乳化作用、膨化作用等，经水洗后 使杂质从织物上退除。
6.润湿剂的选用 润湿剂的选用
在印染加工过程中，要迅速得到润湿效果，润 湿剂必须能迅速的吸附到界面上去。实际上， 具有最大表(界)面活性的物质，并不都是最好 的润湿剂。 而能促使最快吸附到界面而润湿的表面活性剂 才是最好的润湿剂。
6.1弱酸和弱碱性溶液的润湿剂 弱酸和弱碱性溶液的润湿剂
润试剂在弱酸性和弱碱性以及中性溶液的应用 最为普遍，在染整工业中如退浆、漂白、染色、 树脂整理、织布行业的上浆、上油等。 阴离子表面活性剂中可作为润湿剂和渗透剂用 的如渗透剂T(琥珀酸双异辛酯磺酸钠)、十二 烷基硫酸酯钠盐、十二烷基苯磺酸钠、丁基萘 磺酸钠(Nakal BX)、太古油(磺化油AH油酸丁 酯硫酸酯钠盐)等，其中以渗透剂T为最佳。
表面活性剂润湿力(渗透力)的测定方法(纯棉帆布片润湿沉降法)
表面活性剂润湿力（渗透力）的测定方法
（纯棉帆布片润湿沉降法）
1 适用范围
对润湿力（渗透力）有要求的制革用表面活性剂。
2 试验材料
21支3股×21支4股纯棉帆布，直径35mm，每块重量在0.38g～0.39 g之间。
3 试验仪器
3.1秒表：精确度0.01秒；
3.2带手柄的铁丝圈（直径30mm）。
4 测定步骤
4.1配制所需浓度的助剂（根据需要一般为1g/L或2g/L）150mL于200mL烧杯中，搅拌均匀，调节温度为(25±1)℃。
4.2将棉帆布片放在洗净的铁丝圈上，小心移置于烧杯液面上，同时开启秒表计时，至帆布圈完成润湿时记录时间，继续至帆布圈刚刚持续沉降时，记下时间。
4.3每种浓度的试液平行测定3次，测定结果相对误差在20％以内。
5 结果表示
以各次所测润湿时间和沉降时间的算术平均值来表示。
时间越短，表面活性剂的润湿力越好。
表面活性剂的主要功能
表面活性剂的主要功能（一）润湿作用当固体与液体接触时，原来的固/气、液/气界面消失而形成了新的固/液界面，这一过程称为润湿。
如纺织纤维是一种多孔性物质，有着巨大的表面，当溶液沿着纤维铺展时，会进入纤维间的空隙，并将空气驱赶出去，把原来的空气/纤维界面变成液体/纤维界面，就是一个典型的润湿过程；而溶液同时会进入纤维内部，这一过程则称为渗透。
帮助润湿和渗透作用发生的表面活性剂称为润湿剂和渗透剂。
把不同液体滴在同一固体表面，可以看到两种不同的现象。
一种是液滴很快在固体表面铺展开形成液∕固新界面，这种情况叫润湿，如图（a）和图（b）所示。
把气∕液界面通过液体与固∕液界面之间的夹角称为接触角，可以看出在润湿的情况下接触角小于90°。
另一种情况是液体不在固体表面上铺展，而是在固体表面缩成一液珠，如把水滴加到固体石蜡表面所形成的现象，这种情况叫不润湿，如图（c）和图（d）所示，此时的接触角大于90°。
通常可通过液体在固体表面受力达到平衡时所形成的接触角的大小来判断润湿或不润湿。
当在水滴中加入表面活性剂时，由于表面活性剂具有降低气∕液界面张力和液/固界面张力的作用，会改变上述受力关系，导致水滴可以在石蜡表面铺展，由不润湿变为润湿。
（二）乳化作用乳化作用是指两种互不相溶液的液体（如油和水），其中一种液体以极小的粒子（粒径为10-8~10-5m）均匀地分散到另一种液体中形成乳状液的作用。
把油滴分散到水中称为水包油型乳状液（O/W），水滴分散到油中则称为油包水型乳状液体（W/O）。
把能帮助乳化作用的表面活性剂称为乳化剂。
作乳化剂使用的表面活性剂有稳定和保护两种作用。
（1）稳定作用乳化剂有降低两种液体间界面张力而使混合体系达到稳定的作用。
因为当油（或水）在水（或油）中分散成许多微小粒子时，扩大了它们之间的接触面积，导致体系能位增加而处于不稳定状态。
当加入乳化剂时，乳化剂分子的亲油基吸附在油滴微粒表面而亲水基伸入水中，并在油滴表面定向排列形成一层亲水性分子膜，使油∕水界面张力降低，降低了体系的能位并且减少了油滴间吸引力，防止油滴聚集后重新分为两层。
乙氧基化乙炔基 润湿剂
乙氧基化乙炔基润湿剂是一种表面活性剂，具有良好的润湿性能和较低的刺激性，广泛应用于纺织、印染、皮革、造纸等领域。
以下是乙氧基化乙炔基润湿剂的特点：
1.润湿性能：乙氧基化乙炔基润湿剂具有良好的润湿性能，能够
降低表面张力，提高液体的渗透性和润湿性，使其更容易在固体表面扩散和铺展。
2.刺激性低：相对于其他表面活性剂，乙氧基化乙炔基润湿剂的
刺激性较低，对皮肤和眼睛的刺激较小，因此更加安全和温和。
3.稳定性好：乙氧基化乙炔基润湿剂的化学稳定性较好，不易与
其他物质发生反应，也能够在较宽的温度范围内保持稳定性。
4.配伍性好：乙氧基化乙炔基润湿剂与其他表面活性剂、染料、
油墨等物质的配伍性好，能够形成稳定的溶液或乳液。
5.生物降解性好：乙氧基化乙炔基润湿剂容易生物降解，不会对
环境造成长期污染。
表面活性剂的润湿作用
表面活性剂的润湿作用作者：xhh指导教师：作者单位：学科专业：2010年11月摘要表面活性剂是指在溶剂中加入很少量即能显著降低溶剂表面张力，改变体系界面状态的物质。
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。
表面活性剂能够显著降低体系的表面或表面张力，当浓度超过临界胶束浓度时，在溶液内部形成胶束，从而产生日常生活中的多种作用，其中破乳与乳化作用就是其各种重要作用之一。
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。
关键字：表面活性剂、润湿功能、作用原理、影响因素、应用实例目录前言 (4)一、润湿过程 (4)二、表面活性剂的润湿作用 (5)1.在固体表面发生定向吸附 (5)2.提高液体的润湿能力 (5)三、润湿剂 (6)四、表面活性剂在润湿方面的应用 (6)1.矿物的泡沫浮选 (6)（1）定义 (6)（2）浮选法原理 (6)（3）浮选过程 (7)2.金属的防锈与缓蚀 (8)3.织物的防水防油处理 (8)(1)防水处理 (8)(2)防油处理 (8)参考文献： (10)前言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。
例如:洗涤.印染.润滑.农药喷洒等;还有一些场合往往不希望润湿发生,例如:防水.防油.防锈等。
润湿：是指一种流体被另一种流体从固体表面或固-液界面所取代的过程。
即润湿过程往往涉及三相，其中至少两相为流体。
润湿是一种十分普遍的现象，常见的润湿过程是固体表面的气体被液体取代，或是固-液界面上的一种液体被另一种液体所取代。
例如洗涤、印染、润滑、原油开采等润湿是前提。
但有些场合又要防止润湿，如防水、防油等。
表面活性剂的功能
表面活性剂的功能
凡是能吸附在溶液的表面上，较低浓度就能极高的降低表面张力的能力和效率的物质称为表面活性剂。
表面活性剂的分子结构可分为两部分，一部分是亲水基团，另一部分是疏水基团。
表面活性剂的性质主要由亲水基团决定，而亲水基团的结构变化多端，所以总体上可分为两大类：离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂。
表面活性剂的功能主要有五类：润湿作用、乳化作用、悬浮分散作用、增溶作用、发泡作用。
1.润湿作用。
所谓润湿就是当固体与液体接触时，原来的固-气和液-气表面消失而形成新的固-液界面的现象。
表面活性剂以极性基团朝向固体，非极性基团朝向气、液体吸附于固体表面，形成定向排列的吸附层，使自由能较高的固体表面被碳氢链覆盖而转化为低能表面，达到改变润湿性能的目的。
2.乳化作用。
乳化作用是指两种不相混溶的液体中的一种以极小的粒子（粒径1-10微米）均匀地分散到另一种液体中形成乳状液的作用。
乳化过程中，表面活性剂可起两种主要作用，一是降低两种液体间界面张力的稳定作用；二是保护作用。
3.悬浮分散作用。
把固体微粒均匀、稳定地分散到液体介质中，形成悬浮体的作用叫做分散作用。
表面活性剂在固体颗粒表面的吸附，能够增加固体微粒重新聚积的能障，降低粒子聚积的倾向，提高分散体系的稳定性。
4.增溶作用。
增溶作用指表面活性剂有增加难溶性或不溶性物质在水中的溶解度的作用。
5.发泡作用。
气体分散在液体中的状态称为气泡。
向含有表面活性剂的水溶液中充气或施以搅拌，可形成被溶液包围的气泡。
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表面活性剂的润湿性能
一、润湿功能
例子：水润湿玻璃，加入表面活性剂润湿容易；水滴在石蜡上，石蜡几乎不被润湿，加入少量表面活性剂石蜡就容易被润湿了；较厚的毛毡或棉絮放入水中，很难渗透，加入一些表面活性剂就容易浸透了。
表面活性剂具有渗透作用或润湿作用
所谓润湿是指一种流体被另一种流体从固体表面或固液界面所取代的过程。
润湿过程往往涉及三相，其中至少两相为流体。
1.润湿过程润湿作用是一个过程。
润湿过程主要分为三类：沾湿、浸湿和铺展。
产生的
条件不同。
其能否进行和进行的程度可根据此过程热力学函数变化判断。
在恒温恒压条件下可方便使用润湿过程体系自由能变化表征。
（1）沾湿主要指液-气界面和固-气界面上的气体被液体取代的过程，在此过程中消失的固-气界面的大小与其后形成的固-液界面的大小是相等的。
如喷洒农药，农药附着于植物的枝叶上。
沾湿附着发生条件：△G A=γSL-γSG-γLG＜0
W A=γSG-γSL+γLG≥0 （沾湿）
式中：γSG、γSL和γLG分别为气-固、液-固和气-液界面的表面张力
（2）浸湿浸湿是指固体浸入液体的过程，原有的固气界面空气被固液取代。
如洗衣时衣物泡在水中；织物染色前先用水浸泡过程
浸湿发生条件：△G i=γSL-γSG≤0
W i=γSG-γSL≥0 （W i：浸湿功）
（3）铺展液体取代固体表面上的气体，固-气界面被固-液界面取代的同时液体表面能够扩展的现象。
铺展发生条件为：△G S=γSL+γLG-γSG≤0
S=γSG-γSL-γLG≥0 （S：铺展功）
一般，若液体能够在固体表面铺展，则沾湿和浸湿现象必然能够发生。
从润湿方程可以看出：固体自由能γSG越大，液体表面张力γLG越低，对润湿越
γ
LG COS θ γSG θ S γSL 有利。
2. 接触角和润湿方程（杨氏方程）
接触角：固、液、气三相交界处自固-液界面经过液体内部到气液界面处的夹角。
接触角与固-液，固-气和液-气表面张力的关系可表示为： γSG -γSL =γLG COS θ 杨氏方程 COS θ=（γSG -γSL ）/γLG
加入表面活性剂，γLG ↓ γSL ↓ COS θ↑ θ↓
θ＞90°不润湿 θ＜90°润湿 θ越小润湿越好 θ=0°或不存在→铺展
将杨氏方程代入W A W i S
W A =γLG （1+ COS θ）≥0 θ≤180° W i =γLG COS θ ≥0 θ≤90° S =γLG （ COS θ-1） ≥0 θ≤0° 纤维特性
2r γSG =γSL +γLG COS θ θ前进接触角
由于液体表面曲率，液体在毛细管中提升力大小 L 为2πr γLG COS θ。
其值等于液柱重力πr 2
△P （压强）
液体进入毛细管产生压强为：
△ P=2πr γLG COS θ/πr 2
=2γLG COS θ/r=2（γSG -γSL ） /r
COS θ为正值，θ＜90°，△P 才能为正值，液体润湿毛细管。
加入表面活性剂γSG ↓→COS θ↑；θ＞0°，△P 取决于γSG -γSL ，γSG 不变，γSL ↓ △P ↑有利于毛细管润湿。
3. 表面活性剂润湿作用
表面活性剂具有双亲分子结构，纯移在界面发生定向吸附，降低液体的表面张力→导致润湿作用
（1） 在固体表面发生定向吸附
硅酸盐矿物
表面活性剂在固体表面吸附状态是影响表面 特性的重要因素。
（2）提高液体的润湿能力
水不能在低能固体铺展，加入表面活性剂，降低水表面张力 γLG ，使其润湿固体的
表面。
4. 影响润湿作用的因素
（1） 温度 一般来说温度↑，润湿性能↑。
高温下短链表面活性剂润湿性能不如长链表面
活性剂。
（原因：温度↑长链表面活性剂溶解度↑）；低温下短链表面活性剂润湿性能好于长链表面活性剂。
非离子表面活性剂，温度接近浊点，润湿性能最佳 % OP-15： 25℃ 润湿性能50s 70℃ 润湿性能17s
（2） 表面活性剂浓度
c ＜cmc 润湿时间对数与㏑c 呈线性关系。
㏑c ↑润湿性能↑ 原因:c ＜cmc 表面活性剂未达到饱和吸附,增加润湿性能浓度需要大些
c ＞cmc 不再呈线形 。
浓度对固/液界面吸附影响不大，故一般浓度略高于cmc 即可
（3） 分子结构
a. 疏水基：直链烷烃亲水基在链末端，直链碳原子数为C 12-C 18润湿性能最佳；相同亲水
基团，随C ↑ HLB ↓ HLB ：7-15润湿性能最佳，例如烷基硫酸酯R-OSO 3Na R 为C 12-C 14润湿性能最佳；直链烷基苯磺酸钠以C 10润湿性能最佳；支链烷基苯磺酸钠润湿性能较直链好，其中以2-丁基辛基最有效；磷酸酯盐以烷基为双亲基的润湿性能最好。
b. 亲水基：亲水基在分子中间者的润湿性能比末端的好，如琥珀酸二异辛酯磺酸钠结构、
渗透剂OT ；
非离子表面活性剂：R ：C 7-C 10润湿能力最佳， EO 不同润湿性能也有变化 C 8-C 9 EO=10-12润湿能力最佳
EO ＞12润湿能力急剧变差 EO 较低润湿性能也差
聚丙二醇环氧乙烷加成物，EO 使用分数为40-50%为好
当聚丙二醇相对质量约为1600最好
5. 润湿剂
分子结构要求：①碳氢链应具有分支结构
②亲水基应位于长链碳的中部
目前，润湿剂主要有阴离子和非离子型表面活性剂
（1） 阴离子型润湿剂
烷基苯磺酸盐3Na a-烯烃磺酸盐 a-烯烃经磺化制得 ① 磺酸盐型 琥珀酸酯磺酸盐 琥珀酸单酯磺酸盐
高级脂肪酰胺磺酸盐 C 17H 33CH 2SO 3Na
烷基萘磺酸盐 ② 硫酸盐型 R-OSO 3Na
③羧酸盐型 R-COOH 如：硬脂酸钠月桂酸钠
④磷酸酯以磷酸单酯为主C9H19（CH2CH2
（2）非离子型润湿剂
①烷基酚聚氧乙烯醚（CH2CH2
②脂肪醇聚氧乙烯醚R-O（CH2CH2
③失水山梨醇聚氧乙烯醚单硬脂酸酯
④聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物H（OCH2OCH22
6.纤维加工渗透剂要求
强碱性丝光用的渗透剂
弱碱性一般煮练用的渗透剂
pH 接近于中性树脂加工、退浆及抗菌整理加工用渗透剂弱酸性次氯酸漂白用渗透剂
强酸性碳化（carbonization）用渗透剂
强碱性渗透剂不能带酯基（COOR）。
如渗透剂OT（原因是化学反应）
强酸性渗透剂不能用硫酸酯基型表面活性剂。
如C12H25OSO3Na在强酸性条件下会分解为十二醇与硫酸
溶液的pH和渗透剂种类的关系
中性——碱性用阴离子渗透剂较好 中性——酸性用非离子渗透剂较好
（1阴离子型: 渗透剂OT C 4922
C 43Na
十二烷基苯磺酸钠C 3Na
十二烷基硫酸钠C 12H 25OSO 3Na 拉开粉
油酸丁酯硫酸钠CH 3(CH 2)7COOC 4H 9
非离子型：OP-7,OP-10 壬基酚聚氧乙烯醚
TX-7辛基酚聚氧乙烯醚
酶退浆：一般用非离子，OP 类较多，因阴、阳离子对酶有影响 树脂整理、次氯酸钠漂白：一般用非离子型，TX-10类较多 （2）适用于强酸性液的渗透剂：以非离子型为主
（3）适用于强碱性液的渗透剂：5-10个碳原子低烷基磺酸盐或硫酸酯盐；阴离子渗透剂；
另外，目前开发的磷酸酯类。
渗透力测定：沙袋沉降法和帆布沉降法
① 润湿时间
② 沉降时间（润湿后，开始沉降至沉降到底部的时间）。