影响表面活性剂润湿性的因素
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清洗剂的清洗原理详解清洗剂清洗原理包括:(1)洗涤剂溶液对被洗基质和污垢的润湿及对二者界面之间的渗透;(2)清洗剂中的表面活性剂使油性污垢乳化、增溶、分散,使污垢与固体表面分离,并分散或乳化于洗涤介质中(通常是水);(3)防止已被乳化的油性污垢和已被分散的固体污垢重新再沉积于基质表面。
洗涤过程是一个可逆过程,分散和悬浮于介质中的污垢也有可能重新沉积于固体表面,这一过程称为污垢再沉积作用。
一、润湿作用凡固体表面被液体覆盖的现象称为润湿。
影响润湿性能的其他因素有以下几种。
(1)表面活性剂的结构分子结构中疏水基烃链如有几个短支链,润湿性应比仅有一个长烃链为强;亲水基位于烃链中央应比位于末端为强;表面活性剂疏水基烃链的碳原子在C8~C12润湿性好;非离子表面活性剂中,EO=10~12时润湿性好。
(2)温度一般情况下,温度升高有利于润湿,但也有例外。
(3)浓度一般表面活性剂的浓度增加,润湿性提高,但有一定限度,即浓度大于CMC范围,则润湿性下降。
(4)pH值一般认为,在中性-碱性溶液中,用阴离子表面活性剂,润湿性较好;在中性-酸性溶液中,用非离子表面活性剂,润湿性较好。
其他如固体表面的结构和粗糙程度、液体的黏度、电解质的加入等因素也都能影响表面活性剂的润湿性能。
二、乳化作用两种互不相溶的液体混合后(如水和煤油、豆油),经剧烈振荡,油层被粉碎成细滴,互相混合,成为混合体;但停止振荡,水和油又重新分为油层和水层。
如果在水中加入少许表面活性剂,再用力振荡,则油滴被分散成极细的液滴,分散了的粒子间包覆一层吸附薄膜,可防止粒子凝聚,而形成一种稳定的乳液,这种现象称为乳化。
水和油两种互不相溶的液体,为什么加入表面活性剂后便成为稳定的乳液呢?因为在未加入表面活性剂前,油中的疏水性液体变成微小的粒子,扩大了它和水的接触面,由于油-水两相界面的张力比较大,它们之间的相斥力增大,疏水性的微粒相吸而聚集,最终形成油、水分层。
加入表面活性剂后,降低了水-油间的表面张力,使疏水性液体微粒相聚集的机械能减少。
润湿的应用原理1. 什么是润湿润湿是指液体能够均匀地附着在固体表面上,并在表面上形成一层薄薄的液体膜。
润湿性是衡量液体在固体表面上传播的能力。
润湿性取决于液体和固体之间的相互作用力。
润湿性越好,液体在固体表面上的传播能力越强。
2. 润湿的应用领域润湿有广泛的应用领域,在以下几个方面发挥了重要作用:2.1 表面润湿剂表面润湿剂是一种能够改善液体在固体表面上的传播能力的物质。
它们可以降低液体与固体之间的表面张力,增强液体在固体表面上的润湿性。
常见的应用包括洗涤剂、润滑剂、涂料等。
2.2 医疗器械润湿在医疗器械制备过程中扮演了重要角色。
例如,在制备医用导管时,需要使用润湿剂来改善橡胶管材表面的润湿性,从而提高器械的使用效果。
2.3 光学涂层在光学涂层中,润湿剂用于改善液体在光学表面上的润湿性,从而提高光学设备的性能。
例如,润湿剂可以用于眼镜镀膜,使眼镜具有耐水、抗静电等性能。
3. 影响润湿性的因素润湿性受到多种因素的影响,以下是几个常见的影响因素:3.1 表面能表面能是液体与固体界面之间的相互作用力的度量。
表面能越大,润湿性越好。
表面能与固体表面的化学性质以及表面的粗糙程度有关。
3.2 液体性质液体的粘度、表面张力以及极性等性质会影响液体在固体表面上的润湿行为。
粘度较低、表面张力较小的液体通常具有较好的润湿性。
3.3 固体表面处理固体表面的处理可以改变其表面性质,从而影响润湿性。
常见的处理方法包括溶剂清洗、化学改性、物理磨擦等。
4. 常用的润湿剂以下是几种常用的润湿剂:•硅油:硅油是一种常用的润湿剂,具有良好的耐热性和耐寒性。
它适用于各种类型的表面涂料。
•聚乙烯醇(PVA):PVA是一种具有良好润湿性的高分子聚合物。
它可用于纺织品的润湿剂、荧光科技的载体等。
•表面活性剂:表面活性剂是一类能够降低液体表面张力的物质。
它们具有较好的润湿性能,适用于各种应用领域。
5. 结论润湿在许多领域中都起到了重要的作用,润湿剂是实现润湿的关键。
《表面活性剂化学》简答题与论述题简答题1.浊点和Krafft点有何区别与联系。
2.什么是临界胶束浓度?其影响因素有哪些?3.表面活性剂在洗涤中主要起什么作用?影响表面活性剂洗涤作用的因素有哪些?4.简述表面张力的下降过程。
5.什么是润湿?润湿过程有哪几种类型?请写出各种润湿过程的条件。
6.简述泡沫的消除机理。
7.影响表面活性剂洗涤作用的因素有哪些?8.什么是乳状液?乳状液有几种类型?如何鉴别?9.简述表面活性剂的分子结构特点?并解释其在水溶液中行为特征。
10什么是聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂的浊点?简述影响聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂的浊点的因素?11.简述影响临界胶束浓度的因素。
12.简述影响表面活性剂洗涤作用的因素。
13.简述泡沫的消除机理。
14.简述表面活性剂的分子结构特点?并解释其在水溶液中行为特征。
15.什么是润湿?润湿过程有哪几种类型?请写出各种润湿过程的条件。
论述题1.请论述新洁尔灭的主要用途及生产过程2.请论述采用甲醛甲酸法生产季铵盐型阳离子表面活性剂的过程。
答案:1.浊点和Krafft点有何区别与联系。
浊点和Krafft点都反映温度与表面活性剂之间的关系。
非离子表面活性剂的浊点与离子表面活性剂Krafft点相比有所不同,离子型表面活性剂在温度高于krafft点时,溶解度显著增加,而非离子表面活性剂只有当温度低于浊点时,才有较大溶解度,如果温度高于浊点,非离子表面活性剂没有很好的溶解性而发生作用。
2.什么是临界胶束浓度?其影响因素有哪些?临界胶束浓度是表面活性剂分子缔合物形成胶束的最低浓度。
①内在因素主要是其分子结构,包括疏水集团碳氢链的长度、碳氢链的分支、极性集团的位置、碳氢链上的取代基、疏水链的性质以及亲水基团的种类。
②临界胶束浓度的大小还与温度、外加无机盐和有机添加剂等外界因素有关。
3.表面活性剂在洗涤中主要起什么作用?影响表面活性剂洗涤作用的因素有哪些?一方面,降低水的表面张力,改善水对洗涤物表面的润湿性,从而去除固体表面的污垢;另一方面,对油污的分散和悬浮作用。
表面活性剂性能及相关参数影响因素1.表面活性剂的HLB值与应用关系表面活性剂分子是同时具有亲水基和亲油基的两亲分子,不同类型的表面活性剂的亲水基和亲油基是不同的,其亲水亲油性便不同。
表面活性剂的亲水性可以用亲水亲油平衡值(hydrophile and lipophile balance ,values,HLB)来衡量,HLB 值是表示表面活性剂亲水性大小的相对数值,HLB值越大,则亲水性越强;HLB 值越小,则亲水性越弱,亲油性越强。
表面活性剂的HLB值直接影响到它的性质和应用。
在应用时,根据不同的应用领域、应用对象选择具有不同HLB值的表面活性剂。
例如,在乳化和去污方面,按照油或污的极性、温度的不同选择合适HLB值的表面活性剂。
下表列出了具有不同HLB值表面活性剂的适用场合。
表面活性剂的HLB值与应用关系不同类型的表面活性剂,HLB值可能不同,根据应用的需要,可以通过改变表面活性剂的分子结构得到不同HLB值的产品。
对于离子型表面活性剂,可以通过亲油基碳数的增减或亲水基的种类的变化来调节HLB值;对于非离子型表面活性剂,则可以采取一定亲油基上连接的环氧乙烷链长或经基数目的增减来细微地调节HLB值。
表面活性剂的HLB值可以由计算得到,也可以测定得出。
常见的表面活性剂的HLB值可以从有关手册或著作中查得。
2.表面活性剂溶解性与温度的关系离子型表面活性剂低温时在水中的溶解度一般较小。
如果增加表面活性剂在水溶液中的浓度,达到饱和状态,表面活性剂便会从水中析出。
但是,如果加热水溶液,溶解度将会增大,当达到一定的温度时,表面活性剂在水中的溶解度会突然增大。
这个使表面活性剂在水中的溶解度突然增大的温度点叫克拉夫特点(Krafft point),也称为临界溶解温度。
这个温度相当于水和固体表面活性剂的溶点,故临界溶解温度为各种离子型表面活性剂的特征常数,并随烃链的增长而增加。
而非离子型表面活性剂(特别是聚乙二醇型)与离子型表面活性剂正好相反,在低温时易与水混溶,将其溶液加热,达到某一温度时,表面活性剂会析出、分层,透明的溶液会突然变浑浊,这一析出、分层并发生浑浊的温度点叫该表面活性剂的浊点(cloud point)。
表面活剂性能影响因素摘要:表活剂原料选取可能存在一定问题,据报道这些研究所选用的原料主要有烷基苯装置的副产重烷基苯、石油炼制过程中的副产重芳烃、芳烃含量较高的石油馏份等。
由于这些原料的组成不稳定,使得最终产品磺酸盐的性能不稳定,矿场难以应用。
为此,经过正确的设计、选择和控制好磺化条件,合成出组成确定并且可控的磺酸盐,从而使最终配方可与大庆原油形成超低界面张力并且稳定性能良好,是我们研究的主要方向。
关键词:表面活剂影响因素目前国内生产的表面活性剂种类已达到1000多种,但主要用于轻纺、日化、造纸、食品、医药等领域,而用于三次采油方面的表面活性剂品种极少,且使用效果也很不理想。
近年来国内许多科研单位和高等院校针对大庆油田,选取各种原料研制适用于大庆油田三元复合驱的磺酸盐表面活性剂,虽然这些研究取得了一定的进展,但都不能完全满足大庆油田三元复合驱的要求。
主要是原料选取可能存在一定问题,据报道这些研究所选用的原料主要有烷基苯装置的副产重烷基苯、石油炼制过程中的副产重芳烃、芳烃含量较高的石油馏份等。
由于这些原料的组成不稳定,使得最终产品磺酸盐的性能不稳定,矿场难以应用。
为此,经过正确的设计、选择和控制好磺化条件,合成出组成确定并且可控的磺酸盐,从而使最终配方可与大庆原油形成超低界面张力并且稳定性能良好,是我们研究的主要方向。
一、三元复合驱机理及表面活性剂所起的作用近年来,大庆油田开展了三元复合驱试验,这是三次采油中提高采油率的又一新途径。
三元复合驱替液是由碱、磺酸盐和聚丙烯酞胺复合配制的。
三元复合驱油机理在于提高油层的波及效率以及最终采出程度,因为三元复合体系在油层的渗流过程中,随着油水界面张力降低,油膜、油块、油滴被逐渐活化,开始聚合并流动,象“滚雪球”一样,逐渐形成油墙。
同时随着宏观和微观波及体积的增加,这种作用更加明显。
表面活性剂所以能提高原油采收率是由于它能降低原油与亲水泥浆溶液之间的界面张力,使油层原油发生自乳化,改变油一水溶液间的界面流变性,还可以调节岩石孔的润湿性,便于石油排出。
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<0W 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≤0W 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≤0S=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 COSθ杨氏方程COSθ=(γSG-γSL)/γLG加入表面活性剂,γLG↓γSL↓COSθ↑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 SW 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为2πr γLG COS θ。
1.表面活性剂的分子结构有一个共同特点,其分子结构有两部分组成,一部分是极性的亲水基团,另一部分是非极性的亲油基团,这种特殊结构称为两亲结构。
2.最古老的硫酸化油是土耳其红油,是蓖麻油硫酸化产物。
3.烷基苯磺酸钠是目前消耗量最大的表面活性剂品种,也是我国合成洗涤剂活性物的主要品种。
4.在阴离子表面活性剂中,产量最大、应用最广的是磺酸盐型,其次是硫酸盐型。
5.硫酸酯盐类表面活性剂中,目前产量最大,应用最广泛的是脂肪醇硫酸脂盐和脂肪醇聚氧乙烯醇酸脂盐。
6.最早问世的一种琥珀酸双脂璜酸盐是渗透剂OT。
7.AES:代表的表面活性剂的名称为十二烷基醚硫酸钠,AOS代表的表面活性剂的名词为α-稀基磺酸盐,LAS代表的表面活性剂的名词为直链烷基苯磺酸钠。
8.用多肽混合物代替氨基酸与油酰氯缩合可制得N-油酰基多缩氨基酸钠,名为雷米邦-A。
9.两性离子表面活性剂与其它表面活性剂最大和最根本的区别是其在溶液中显示出独特的等电点性质。
10.非离子表面活性剂的亲水性可以用浊点来衡量。
11.在阳离子表面活性剂中最重要、产量最大、应用最广的是季铵盐型阳离子表面活性剂,主要用作柔软剂、抗静电剂、抗菌剂等。
12.表面活性剂溶液中开始大量形成胶团的浓度叫临界胶束浓度,即cmc,胶团有一个重要的性质是能增加在溶剂中原本不溶或微溶物的溶解度,这称为增溶作用。
13.增溶作用是被增溶物进入胶束,而不是提高了增溶物在溶剂中的溶解度,并不是一般意义上的溶解。
14.在临界溶解温度Tk时,该表面活性剂的溶解度就等于其临界胶束浓度。
15.表面活性剂分子在溶液内部自聚形成各种不同结构、形态和大小的分子有序组合体,其中最常见的是胶束或胶团。
16.乳状液的不稳定性有三种表示方式:分层、变型和破乳。
17.乳液用符号w/o表示油包水型,用符号0/w表示水包油型。
18.以接触角表示润湿性时,通常将θ=90°作为润湿与否的标准。
θ>90°为不润湿,θ<90°为润湿,θ越小润湿性越好。
材料学中的表面润湿性及其应用实践一、引言表面润湿性是材料科学中的重要研究领域之一,在各个领域都有广泛的应用。
例如,在电子工业中,表面润湿性是影响材料电性能的重要因素;在纺织业中,表面润湿性是影响纺织品吸湿性和透气性的关键因素。
本文将着重介绍材料学中表面润湿性的相关知识,并探讨其在具体领域的实际应用。
二、表面润湿性的基本知识1.表面润湿性的定义表面润湿性是指在一个固体表面上,液体能否在其上形成一定的接触角,也称为润湿角。
接触角越小,说明液体在固体表面上的润湿性越好;反之,接触角越大,润湿性越差。
2.影响表面润湿性的因素(1)固体表面性质:固体表面的粗糙度、化学成分、结晶度等因素都会影响表面润湿性。
(2)液体性质:液体的表面张力、极性、表面活性剂等因素也会影响润湿角。
(3)外界环境:温度、湿度、气压等环境因素也会影响表面润湿性。
3.表面润湿性的测量方法常见的表面润湿性测量方法有静态测量法、动态测量法和接触角显微镜法。
其中,静态测量法是最常用的方法,通过拍摄往一个固体表面滴落液体后形成的接触角来分析表面润湿性。
三、表面润湿性在电子工业中的应用在电子工业中,表面润湿性是影响电性能的重要因素。
例如,在集成电路制造过程中,需要对芯片表面进行润湿性处理,以提高芯片各部件之间的粘接力和光刻胶与芯片表面的粘附力。
另外,在液晶显示技术中,液晶分子间的排列方式也直接受到表面润湿性的影响。
表面润湿性的好与坏会影响液晶分子的摆放方向和绕射角度,进而影响图像的清晰度和亮度。
四、表面润湿性在纺织业中的应用在纺织业中,表面润湿性是影响纺织品吸湿性和透气性的关键因素。
例如,在织物面料生产中,为了提高织物的透气性和吸湿性,可以采用对织物表面进行润湿性处理的方法。
同时,表面润湿性也是影响纺织品的染色性能的重要因素。
在染色过程中,色素分子需要与织物表面发生化学反应,而表面润湿性的好坏会影响色素分子与织物表面的接触面积和反应速率。
五、表面润湿性在其他领域中的应用除了电子工业和纺织业,表面润湿性在其他领域中也有着广泛的应用。
大学表面活性剂期中试题试卷代号:020288东营职业学院2022-2022学年第二学期期中考试2021年5月注:所有答案均应写在答题纸上,在试题上书写无效。
1、填空。
(共20分,每空白1分)1、表面活性剂按亲油基分类可分为碳氢表面活性剂、、及四类。
2.HLB是一个指示表面活性剂亲水和亲油能力的指数。
HLB值越大,表面活性剂的活性越强。
HLB值越小,表面活性剂的活性越强。
3、乳液用符号w/o表示型,用符号o/w表示型。
4.表面活性剂的分子结构有一个共同特点。
其分子结构由两部分组成,一部分为分子结构,另一部分为分子结构。
这种特殊结构被称为两亲结构。
5、表面活性剂溶液中开始大量形成胶团的浓度叫即(cmc).胶团有一个重要性质是能增加在溶剂中原本不溶或微溶物的溶解度,这个性质称为。
6、aes代表的表面活性剂的名称为,as代表的表面活性剂的名称为,las代表的表面活性剂的名称为。
7.烷基磺酸盐的生产方法主要有磺化氯化法和两种方法1种8、烷基苯磺酸钠的生产过程可分为三步,即烷基苯的制备,,。
9.当润湿性用接触角表示时,通常以θ=90°作为润湿与否的标准。
θ>90°为,θ<90°为。
θ越小,润湿性越强。
二、选择题。
(每小题2分,共10分)1.以下表面活性剂属于阴离子表面活性剂:()。
a、 N-酰基氨基羧酸盐B.脂肪醇聚氧乙烯醚C.脂肪胺盐D.咪唑啉乙酸钠2。
以下表面活性剂属于两性离子表面活性剂()。
a、脂肪酸聚氧乙烯酯B.十二烷基甜菜碱C.十二烷基三甲基氯化铵D.脂肪醇硫酸盐3。
表面活性剂的类型对增溶能力有影响。
对于疏水基团相同的表面活性剂,增溶量的顺序为()A.非离子型>阳离子型>阴离子型B.非离子型<阳离子型<阴离子型C.阳离子型>非离子型>阴离子型D.阳离子型>阴离子型>非离子型4、既可以测定表面活性剂的cmc,又可以测定团胶的聚集数、胶团的形状和大小的测定方法是()a.表面张力法b。
1、表面活性剂是农药助剂主要成分,农药助剂中以表面活性剂为活性组分的散剂、润湿剂、粘着剂等,其中重点有:分散剂、乳化剂、润湿渗透剂。
2、表面活性剂的HLB含义是表面活性剂分子中亲水基部分与疏水基部分的比值,也称为亲水亲油平衡值,其数值在0-40之间,该值大小与表面活性剂亲水亲油关系为HLB增大亲水减小,HLB减小亲友增大3、影响泡沫稳定性因素有影响:液膜厚度和表面膜强度4、临界胶团浓度的测定方法有:表面张力法、电导法、染料法、浊度法、光散射法5、表面活性剂广泛应用于钻井等各个生产环节中,其所发挥的重要作用是:保证钻井安全、提高原油采收率、油品质量和生产效率,以及节省运输,设备防护,开发油品品种和防止环境污染6、阳离子型表面活性剂有哪两类:胺盐型阳离子表面活性剂、季胺盐型阳离子表面活性剂7、两性离子表面活性剂是指:兼有阴离子性和阳离子性亲水基的表面活性剂8、胶团的加溶作用是指:能增加在溶剂中原本不溶或微溶物的溶解度,加溶能力如何表示:表面活性剂溶液浓度9、分散作用概念是:一种或几种物质分散在另一种物质中形成分散体系的作用10 分散体系可分为哪三类:粗分散体系、胶体分散体系、分子分散体系11 乳液的鉴别方法有;12 表面活性剂在石油开采方面应用有:钻井液、固井液、原油破乳脱水用表面活性剂13 金属加工工业使用表面活性剂的目的是:提高产品质量、降低消耗、减轻劳动强度、改善劳动保护14 涂料是由哪几部分构成:成膜物质、溶剂、颜料助剂四部分组成15 影响表面活性剂洗涤作用的因素是:16 阳离子型表面活性剂的特性是,按亲水基团分为几类:17 纺织工业用表面活性剂都用在哪些工序中:纺纱、纺丝、上浆、针织、精炼、颜色、印花、整理18 当今各类燃料专用的添加剂有:润湿分散剂、消泡剂、流平剂、乳化剂、抗静电剂19 化妆品的概念:保护、修饰、梅美化人体,使容貌整洁,增加魅力,具有令人愉快香气,以涂、搽、撒、喷、洗、漱等方式使用的日常生活用品,分类:皮肤用、发用、美容、空腔卫生用化妆品二、判断题1、沾湿、铺展、浸湿的关系2、牛奶是乳状液的概念3、表面活性剂复配的影响因素4、表面活性剂在涂料方面的应用5、表面活性剂概念6、化妆品分类7、表面活性剂在制药工业中应用哪几方面1、阴离子表面活性剂的主要用途答:作为杀菌剂;在水溶液或有些溶液中形成胶团,降低溶液表面张力,有乳化、润湿、去污性能;中和纤维表面负电荷,减少摩擦产生的自由电子,具较好抗静电能力;降低纤维静摩擦系数,具有良好柔软平滑性,,克做纤维柔软整理剂2、表面活性剂在洗涤过程中起到什么作用答:表面活性剂已有单一品发展成为多元复合,以发挥其协同作用,使其性能得到相互补偿,能使去污能力好,加工时工艺上易处理。
表面活性剂的结构对去污性能的影响在去污机理中已经谈到,表面活性剂的去污作用是通过其在非极性表面上的吸附、使被清洗表面成为亲水性表面后实现的。
因此从原则上可以认为,吸附量越大去污能力会越好。
然而由于洗涤温度、水硬度、基质和污垢的种类及性质对表面活性的作用都有相当大的影响,同时吸附也不是决定表面活性剂去污作用的惟一因素。
所以不能仅从表面活性剂的表面活性(即吸附能力)来考虑,而应综合各方面的影响因素。
一、表面活性剂疏水基(也称亲油基)结构的影响(1)链长的影响表面活性剂在基质和污垢上吸附的量及其吸附方式对污垢的去除和防止再沉积均有重要作用。
在给定浓度下,亲水基相同的表面活性剂,其疏水基越长,吸附量大。
对于阴离子表面活性剂而言,疏水链长者去污性能较好,但也不是越长越好,而是有一个最佳链长范围。
此范围的确定与洗涤温度和水硬度有密切关系。
其原因在于,随链长的增加,表面活性剂在水中的溶解度迅速下降,同时其Krafft点上升明显,见表2-1.当洗涤温度低于Krafft点时,表面活性剂的溶解量很少,不能达到临界胶束浓度,得不到最好的去污效果。
因此欲配置在较低温度下使用的洗涤剂,就不能选择疏水基过长的表面活性剂。
表2-1 一些阴离子表面活性剂的Krafft点除洗涤温度外,水硬度对表面活性剂的溶解性能也有很大影响。
特别是阴离子表面活性剂,随水硬度增高,溶解中生成高Krafft点表面活性剂钙和镁盐的量也逐渐增多。
这些钙盐在水中的溶解度很低,见表2-2,从而大大影响了去污性能。
表2-2 烷基硫酸钙在水中的溶解度(25℃)10 250~300 14 0.03~0.04非离子表面活性剂的Krafft点一般都低于零度,对钙、镁离子的敏感性也较低。
但是尽管如此,非离子表面活性剂疏水基的链长也有一个最佳范围。
疏水基过长水溶性变差、浊点降低,去污性能也随之降低。
虽然增加长碳链非离子表面活性剂的乙氧基聚合度也可增加水溶性,但此时会大大影响表面活性剂吸附的扩散速度,以致在实际洗涤条件下达不到最大吸附量。
影响表面活性剂润湿性的因素
看了这个之后才知道,为什么同一个商品不同厂家的产品性能应用差了很远,还是和合成工艺的成熟度、工艺控制的精度有很大关系。
我们国产的产品经常是平均数,分子量、EO数、亲水位置都是平均数、支链直链的差异、支链位置的不均一性,这样最终产品的性能就差很远了。
看来还是很讲究的!以“烷基苯磺酸钠”为例:
一、表面活性剂的分子结构
1. 疏水基的影响
•直链烷基苯磺酸钠碳原子数为10时,润湿性能最为优良。
•因为烷基苯磺酸钠不可能得到纯品,实际上碳原子数在9~16时,也是有效的润湿剂,但浓度需在0.001mol/L以上才为有效,碳原子数低于9的润湿性能不佳。
•带有支链的烷基苯磺酸钠的润湿力较直链烷基苯磺酸钠为佳,以2-
丁基辛基最为有效。
苯环位于烷基链的中央者,润湿力最佳
.在中使用的烷基苯磺酸钠有支链结构(ABS)和直链结构(LAS)两种,支链结构生物降解性小,会对环境造成污染,而直链结构易生物降解,生物降解性可大于90%,对环境污染程度小。
2. 亲水基的影响
(1)亲水基位置:烷基硫酸钠分子中硫酸基(-SO4-)在不同位置,其润湿力也不相同。
图6-13是十五烷基硫酸钠的几个异构物的润湿性能与浓度变化的关系,亲水基(-SO4-)位置在正中的15-8化合物的润湿能力最好,随着亲水基向碳链端点移动,润湿能力逐渐下降。
2. 亲水基的影响
•润湿力与溶液的表面张力有密切关系,图6—13与图6—14的比较大致显示出此种关系。
•但应注意不同浓度区域,有不同的表面张力关系。
-SO4—基在碳链端末者(15-2),降低表面张力的效率较高,但有效值却较低;
•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。
二、表面活性剂浓度对润湿性的影响
•润湿性随浓度之增加而增大,尤以直链烷基苯磺酸钠水溶液的浓度的对数与润湿时间的对数之间存在线性关系(cmc值以下)。
非离子型表面活性剂在低浓度时也与润湿时间存在线性关系,CMC以上就不是线性关系。
•作为润湿剂使用的表面活性剂浓度不宜过高,一般略超过CMC。
三、温度对润湿性的影响
•温度对于润湿剂的润湿能力的影响,决定于本身结构,一般来说,提高温度有利于提高润湿性能。
•特殊情况下,温度升高时,短链表面活性剂的润湿性能不如长链。
•例如,在25℃C12H25OSO3Na时的润湿性能比C16H33OSO3Na好;60℃时则反之。
这可能由于温度升高,长链的溶解度增加,其表面活性得以发挥。