表(biao)面活性劑是兩親(qīn)分子， 使它在水溶(rong)液中具有兩種界(jiè)面🔴(表🌈面🔞)吸附功能(néng)。
其一， 通過“正吸附(fu)”可迅速降低水的(de)表面張力， 體現了(le)表面活性劑的潤(rùn)濕、滲透作用;
其二(er)， 通過“膠束化”可在(zai)水中形成大量膠(jiao)束并有效降低兩(liǎng)❓相間🈲的界面張力(li)， 使液體、固體、氣體(ti)能在水🌍中穩🔴定存(cun)📐在， 體現了表面活(huo)性劑的乳化、分散(san)、發泡、增溶等作用(yong)。而洗滌作用則是(shi)表面活性劑發揮(huī)潤濕、乳化、分散、發(fā)泡、增溶等各種功(gōng)能的綜🔞合過程。下(xià)面， 就表面活性劑(jì)的潤濕✍️、乳化、分散(sàn)、發泡、增溶、洗滌㊙️等(děng)作用原理以及它(ta)們的反作用原理(lǐ)做簡要🤞論述。
(一) 潤(rùn)濕和滲透作用
剪(jiǎn)一塊坯布輕放于(yú)水面， 這塊坯布會(hui)在水面上停留一(yi)段📞時間再慢慢沉(chen)入水底。若在水中(zhong)加入少許表面活(huó)性劑JFC， 我們發❗現放(fang)于水面的坯布會(hui)馬上沉入水底， 這(zhe)是測試表面活性(xìng)劑潤濕能力的一(yī)個常見方法。
一般(ban)來講， 潤濕是固體(ti)表面上一種流體(tǐ)被另一種流㊙️體🙇🏻所(suǒ)取💃🏻代的過程。因此(cǐ)， 潤濕作用至少涉(she)及三相， 其中兩相(xiàng)是流體， 一相是固(gu)體。染整加工中， 多(duo)爲纖維(固體✂️) 表面(mian)上的氣體🏃( 一種流(liú)體) 被水(另一種流(liu)體)所取代的過程(chéng)。
坯布在純水中潤(run)濕速度較慢， 是因(yin)爲水的表面張力(li)較大， 不能在纖維(wei)表面迅速鋪展， 不(bú)能将坯布内的空(kōng)氣快⁉️速取✉️代出去(qù); 水中加入表面活(huó)性劑之後✍️， 水的表(biǎo)面張力☂️明顯下降(jiang)， 使水能在纖維表(biǎo)面迅速鋪展并将(jiāng)空氣迅速取代出(chu)去， 從而加快了潤(rùn)濕過程。因此，能使(shǐ)潤濕過程迅速發(fā)生的表面活性劑(jì)被🈲叫做潤濕劑或(huo)🔴滲透劑， 表面活性(xing)劑在這個過程所(suo)起的作用叫做潤(rùn)濕作用🌈或滲透作(zuò)用。
潤濕作用與滲(shen)透作用并無本質(zhi)上的區别， 前者作(zuo)用在固體表面，後(hòu)者作用在固體内(nèi)部， 兩者可使用相(xiàng)同的表面活性劑(ji)🍉， 因而潤濕劑也可(kě)稱爲滲透劑。
表面(mian)活性劑之所以具(ju)有潤濕和滲透作(zuò)用， 是由于它能顯(xiǎn)著地☔降低水的表(biǎo)面張力。如圖1所示(shì)， 以液滴在固體平(píng)面上達到平衡時(shi)的情況， 來分析表(biǎo)面活🔞性劑的潤濕(shī)滲透作用。
織物與(yu)一般固體平面不(bu)同， 它是一個多孔(kong)體系， 在☔紗線之間(jiān)、纖🍉維之間以及纖(xiān)維内部的微細結(jie)構之☔間， 均分布✍️着(zhe)無✏️數相互貫通、大(da)小不同的毛細管(guan)， 因🐅此在染整加工(gōng)♈過程中， 織物的潤(rùn)濕能力常用毛細(xi)管效應來衡量。
染(ran)整工作液中加入(ru)少量潤濕、滲透劑(jì)之後， 織物的🔴毛🙇🏻細(xì)管效應🈲就能明顯(xiǎn)提高， 保證染整加(jiā)工順利進行。
作爲(wei)潤濕、滲透劑使用(yong)的表面活性劑， 其(qi)分子鏈長度宜适(shi)中， HLB值宜适當， 疏水(shuǐ)基中含有支鏈的(de)會明顯提高其潤(run)濕能力， 離✏️子型表(biao)面活性劑其親水(shui)基位‼️于分子鏈中(zhong)央者潤濕性最好(hao)， 表面活性劑分子(zi)引入第二個親水(shui)基後潤濕性會⭐下(xià)降。聚氧乙烯型非(fēi)離子表面活👄性劑(ji)在高溫下用做滲(shen)透劑時， 宜與陰離(li)子型表面活性劑(jì)共用， 以提高其熱(re)穩定性， 在強🤩酸、強(qiáng)堿條件下使用的(de)潤☎️濕、滲透劑， 要充(chong)分考慮其化學穩(wěn)定性， 以免分🏒解失(shi)效。
在染整加工中(zhong)經常作爲潤濕、滲(shèn)透劑使用的産品(pǐn)， 有滲透劑JFC、滲透劑(ji)T、拉開粉BX、滲透劑5881、絲(si)光滲透劑MP 等品牌(pái)。
(二) 乳化作用
兩種(zhǒng)互不相溶的液體(tǐ)，其中一相以微滴(dī)狀分散于另一❓相(xiàng)中，這種作用稱爲(wei)乳化作用。
乳化作(zuò)用往往不會自動(dòng)發生或長久存在(zai)。例如，将油和水🏃🏻♂️放(fàng)在一起進行劇烈(liè)攪拌，雖然也能形(xing)成暫時乳化狀态(tài)，但攪拌一旦停止(zhi)，油與水又馬上分(fèn)爲上下兩層，這是(shi)由于油—水間存在(zài)着較大的界面張(zhāng)力，油在攪拌作用(yòng)下🔴變成微滴🚶♀️之後(hòu)，油—水間的接觸👉面(miàn)積會大大增加，表(biao)面能迅速增大，成(chéng)爲一種不穩👅定體(tǐ)系，以緻一旦停止(zhǐ)攪拌，便會分爲兩(liang)層，恢複成爲兩相(xiang)接觸面積♈最小的(de)穩定狀态🌍。如果在(zai)油和水中加入一(yī)定量适當💰的表面(mian)活性劑，再♋給以攪(jiǎo)拌，由于表面活性(xìng)劑在油—水界面上(shàng)有定向吸附的✔️能(neng)力，親水基伸向水(shuǐ)，疏水基伸向油，從(cong)而降低了油—水間(jian)的界面張力，使體(ti)系的界面能下降(jiàng)。
在降低界面張力(lì)的同時，表面活性(xìng)劑分子緊密地🔆吸(xi)附在油滴周圍，形(xíng)成具有一定機械(xiè)強度的吸附膜，當(dang)油滴相互🎯接觸✊、碰(peng)撞時，吸附膜能阻(zǔ)止油滴的聚集，從(cong)而使乳♌液穩定存(cun)在。這👅種能使⛹🏻♀️乳化(huà)作用順❤️利發生的(de)表面活性📧劑叫做(zuò)乳化劑。
如果選擇(ze)離子型表面活性(xìng)劑作爲乳化劑，還(hai)會在油—水界面上(shang)形成雙電層和水(shui)化層，都有進一步(bu)防止油☀️滴聚🤞集的(de)作用。若使用非離(lí)子型表面活性劑(ji)作爲乳化劑，則會(huì)在油🏃♂️滴周圍形成(chéng)比較牢固的水化(huà)層，起防凝聚作用(yòng)。肥皂作爲乳化劑(ji)使用時的乳液狀(zhuàng)态如圖2所示。
經乳(rǔ)化作用形成的油(yóu)—水分散體系叫做(zuo)乳狀液，乳狀液有(yǒu)兩種🏃🏻♂️類型。
一種是(shì)水包油型(油/水型(xíng))，以O/W表示，水包油型(xíng)是油類液體以微(wei)粒狀分散在水中(zhōng)，其中油是内相(不(bú)連續相)、水是外相(xiàng)(連續相);
另一種是(shi)油包水型(水/油型(xing))，以W/O表示，油包水型(xíng)是水呈微⭐粒♊狀分(fèn)❄️散在油中，其中水(shuǐ)是内相(不連續相(xiàng))、油是外相(連續相(xiàng)✍️)。
一般來講，親水性(xing)強的乳化劑易形(xing)成油/水型乳狀液(yè)🔴，而疏水性強的乳(rǔ)化劑易形成水/油(you)型乳狀液。圖🚶3表示(shi)了親水能力不同(tong)的乳化劑對乳液(yè)類型的影響。
乳化(huà)劑都是表面活性(xìng)劑，但不是所有的(de)表面活性劑都能(neng)成爲良好的乳化(hua)劑，隻有在水中能(néng)形成穩定膠束的(de)表面活性📞劑才具(jù)有良好的乳化分(fen)散能力。乳化劑應(ying)有适當的🙇♀️HLB值，例如(rú)非離子🈲表面活性(xing)劑，其HLB值在8～18之間可(kě)形成油/水型乳液(yè)，在3～6之間則可形成(chéng)🏒水/油型乳液;乳化(huà)劑與被乳化物應(ying)有相似的分子結(jie)構，應能顯著地降(jiang)低被乳化物與水(shuǐ)之間的界面張力(li);乳化劑應具有強(qiáng)烈的水化作用在(zài)乳化粒子周圍形(xing)成水化層或✔️使乳(rǔ)化粒子帶有較🈲高(gāo)電荷，以👌阻止乳化(hua)粒子的聚集♊。
染整(zheng)加工過程中要經(jīng)常使用一些乳化(hua)工作液，以油💚/水型(xing)乳狀液居多。經常(chang)使用的乳化劑如(rú)平平加O系列、Span—Tween系列(liè)✔️、EL等。
(三)分散作用
将(jiāng)不溶性固體物質(zhi)以微小的顆粒均(jun)勻地分散在液🌂體(ti)中👈所形成的體系(xì)稱爲分散體或懸(xuán)浮體，這種作用稱(chēng)爲分散作用🥰，能使(shǐ)分散作用順利發(fā)生的表面活性🍓劑(ji)稱爲分散劑🌈。被分(fèn)散的固體顆粒稱(chēng)分散相(内相)，分散(sàn)的液體✔️稱分散介(jiè)🐉質(外相)。乳化與分(fèn)散這兩種作用十(shi)分相似，其主要區(qu)别是乳狀液的内(nei)相是液體，而分散(san)液的内相是固體(ti)。
表面活性劑必須(xu)具有三種作用才(cái)能成爲良好的🌈分(fen)🈲散劑。首🏒先，它必須(xū)具有良好的潤濕(shī)性能，使液體充分(fèn)潤濕每一個固體(tǐ)顆粒、取代顆粒中(zhōng)的空氣，進💰一步使(shǐ)固體顆粒碎裂成(cheng)更小的晶體。其次(cì)，它必須能顯著地(dì)降低固體—液體之(zhī)間🧑🏽🤝🧑🏻的界面張力，增(zeng)加固體—液體之間(jian)吸附、相容的❌能力(lì)，使體系内存在的(de)能㊙️量降低。最後，它(ta)必須以水化層或(huò)帶電層的形式在(zài)固體顆粒周圍形(xing)🈚成機械強度較高(gao)的界面膜，以阻止(zhi)固體顆粒間的聚(ju)❗集。
對于被分散的(de)固體，必須盡量減(jiǎn)小其顆粒體積，其(qí)顆♍粒體積🥵越小，越(yuè)有利于表面活性(xìng)劑對其潤濕、分🏃化(hua)、吸附，在其周圍形(xíng)成界面膜。例如分(fen)散染料，必須經過(guo)預先加工、研磨成(chéng)2μm以下的微小顆粒(li)，才能在分散劑的(de)作🐆用下形成比較(jiào)穩定的懸浮體染(ran)色工作液。盡管如(rú)此，分散體仍是一(yī)種熱力學不穩定(ding)體系🏃♀️，與乳狀液相(xiàng)❄️比，其不穩定因素(sù)更多、不穩定性更(geng)大，更易産生凝聚(jù)、分🤩層現象，影響正(zhèng)常使用。因此，分散(sàn)體工作液不宜存(cún)放🙇🏻時間太長，最好(hao)現用現配。分散體(tǐ)在染整🔅加工中應(ying)用較多，如分散染(ran)料、還原染料的配(pèi)制等。常用的分散(san)劑有擴散劑NNO、分散(san)劑WA等，其中陰離子(zǐ)型表面活性劑較(jiao)多。
(四)發泡作用
氣(qì)體分散在液體中(zhōng)的狀态稱爲氣泡(pào)，大量氣泡聚✊集在(zai)一起形成的分散(sàn)體系稱爲泡沫，能(neng)促使泡沫形成的(de)能力稱爲發泡作(zuo)用。泡沫類似于乳(ru)狀液和懸浮體🌏，所(suo)不同的是内相爲(wèi)氣體，而不是液體(tǐ)和固體。
泡沫在表(biao)面活性劑的作用(yòng)下更容易産生和(he)穩定存在，能促進(jìn)🈲泡沫生成的表面(mian)活性劑稱爲發泡(pào)劑或起泡劑，能促(cù)使泡沫穩定存在(zài)的表面活性劑稱(chēng)爲穩泡💘劑。
形成的(de)泡沫同樣是一個(gè)熱力學不穩定體(ti)系，容易因爲❗氣🏃♂️泡(pào)間液膜層産生排(pai)液現象和小氣泡(pao)穿透👨❤️👨大氣泡的合(hé)并作用，而使🥵氣泡(pào)不斷破裂、泡沫消(xiāo)失。若液體🤩中存在(zai)表面活性劑，由于(yu)氣泡表面能吸附(fu)表面活性劑分子(zi)，這些定向排列的(de)分子在氣泡表😄面(miàn)達到一定程度時(shi)，氣泡🧑🏾🤝🧑🏼壁就成爲一(yi)層堅固的薄膜，從(cóng)而使氣泡間不易(yi)發生合🌈并;
又由于(yu)表面活性劑在液(yè)體表面的定向排(pái)列，使液✨體的表面(miàn)張力明顯下降，并(bìng)導緻氣泡間的内(nei)壓差降低，因而排(pai)液速度✉️減慢🌏。表面(miàn)活性劑的上述兩(liang)方🔞面作用🆚，降低了(le)氣泡的破裂能力(lì)，有利🌈于泡沫的形(xíng)成和穩定存在。表(biao)面活性劑協助泡(pao)沫形成的過程見(jian)圖4
泡沫對于污垢(gòu)的去除和懸浮有(yǒu)一定作用，染整加(jiā)工中也有一些依(yi)靠發泡劑而完成(cheng)的工藝，如泡沫染(rǎn)色♊、泡沫印花等新(xīn)工藝。然而，在染整(zheng)加工過程中，更多(duō)的場合要求低泡(pào)或無泡⛹🏻♀️，因而如何(he)抑泡和消泡更受(shou)人們的關注。
(五)增(zeng)溶作用
在溶劑中(zhōng)完全不溶或微溶(róng)的物質進入表面(mian)活性劑💰形🛀🏻成的膠(jiao)束中得到溶解，并(bìng)成爲熱力學穩定(dìng)溶⭕液，這種現象稱(chēng)💚爲增溶作用，所形(xíng)成的透明溶液稱(cheng)爲增溶溶液或膠(jiao)束溶液，被增溶的(de)物質稱爲增溶溶(rong)解質，起增溶作用(yòng)的表面活性劑稱(chēng)爲增溶劑。
增溶作(zuò)用與乳化作用和(he)分散作用既有區(qū)别又有聯系。
其區(qu)别在于:
(1)乳化作用(yong)僅限于液體—液體(tǐ)之間形成的分散(sàn)體系🈲，分散作用僅(jin)限于固體—液體之(zhī)間形成的分散體(tǐ)系，而增溶作用所(suǒ)溶解的物📧質，既可(ke)以是液體，也可以(yǐ)是固體📧。
(2)乳化作用(yòng)和分散作用形成(cheng)的是熱力學不穩(wen)定多相分💜散🏒體系(xì)，而增溶作用形成(cheng)的是熱力學穩定(ding)的均相📞體系。
(3)外觀(guan)上明顯不同，乳狀(zhuang)液和分散液多爲(wei)乳白狀和懸濁狀(zhuang)，而增‼️溶溶液爲透(tou)明狀。
其聯系在于(yú):
增溶作用可以看(kàn)作是乳化作用或(huo)分散作用的極限(xiàn)階段、理想狀态，它(ta)們之間有相互轉(zhuǎn)化的途徑。例如:乳(rǔ)狀液也可🍉以成爲(wèi)微乳狀液———外觀由(you)乳白狀轉爲透明(míng)狀，已接近了增溶(rong)溶液;向增溶👄溶液(ye)中繼續加入增溶(rong)溶解質達到一定(dìng)數量時，增溶溶液(yè)即轉☔變爲乳狀液(ye)———外觀由透明狀轉(zhuan)爲乳白色。
增溶溶(róng)液與真溶液也有(yǒu)本質區别，真溶液(yè)是有機物或🛀無機(jī)物以分子或離子(zi)形式溶解于溶劑(ji)中，而增溶溶液㊙️“溶(róng)解”的增溶溶解質(zhì)是以遠比分子大(dà)得多的“分🔞子集團(tuán)”的形式包圍在🌈膠(jiāo)束中。
作爲增溶劑(ji)而使用的表面活(huó)性劑，必須在溶液(yè)中達到足夠的濃(nóng)度，在溶液中形成(chéng)足夠多的膠束，才(cái)🙇♀️能保⛷️證增溶作用(yong)的順利産生，而且(qie)形成的棒狀、層狀(zhuang)等高級膠束數量(liàng)越🧑🏾🤝🧑🏼多，增溶🙇♀️效果就(jiù)會越明顯。
增溶作(zuò)用對于染整加工(gōng)也有許多特殊作(zuo)用，例如:分散染☀️料(liào)㊙️經合适的增溶劑(jì)增溶處理，其在水(shui)中的溶解度會明(míng)顯提高，有利于工(gōng)作液穩定并提高(gao)染色效果;許多高(gao)檔含矽類柔軟👌整(zheng)理劑需要調制成(cheng)穩定性非常高的(de)微🐕乳液、增溶溶液(ye)才能⛹🏻♀️産生優良的(de)整理效果;在去除(chú)織物上污垢的過(guo)🐪程中，增溶也♈發揮(hui)重要的去污作用(yòng)。
(六)洗滌作用
從浸(jìn)在某種介質(多爲(wèi)水)中的固體表面(mian)除去異物或污垢(gou)⛱️的過程稱爲洗滌(di)，能發揮洗滌作用(yòng)的化學品稱爲洗(xi)滌劑，洗滌劑多以(yi)表面活性劑作爲(wèi)主要成分。
洗滌作(zuò)用較複雜，是表面(miàn)活性劑的潤濕、乳(rǔ)化、分散、增👨❤️👨溶等綜(zong)合作用以及攪拌(bàn)、揉搓、水流等機械(xie)作用的共同結果(guo)。以🈲織物爲例㊙️洗滌(dí)過程可用下式表(biǎo)示:
織物·污垢+洗滌(di)劑
織物·洗滌劑+污(wū)垢·洗滌劑
織物+洗(xi)滌劑
在洗滌過程(cheng)中，污垢的去除通(tong)過如下具體方式(shì):
(1)洗滌劑向纖維表(biǎo)面和污垢表面做(zuò)定向界面吸附🤟，并(bìng)🔴進♉一步向纖維與(yu)污垢之間(相互接(jie)觸處)潤濕、滲📱透。
(2)在(zài)洗滌劑的分割、取(qǔ)代作用下，污垢與(yu)纖維之間的結🈚合(he)力減㊙️弱，并在機械(xie)或水流的作用下(xià)脫離纖維。
(3)脫離下(xia)來的污垢在水溶(rong)液中被洗滌劑乳(rǔ)化分散或增溶，不(bu)使其再沉積回到(dao)織物表面。
(4)污垢與(yu)洗滌劑随水溶液(yè)被沖洗除去，吸附(fù)于織物表面🔴的殘(cán)餘洗滌劑也一同(tong)被沖洗除去。
污垢(gòu)一般分爲油性污(wu)垢和固體污垢兩(liang)類，油性污垢多🈚由(yóu)動、植物油，礦物油(you)等組成，固體污垢(gou)主要是塵土、鐵鏽(xiu)、炭黑等。油性污垢(gòu)與織物間通過分(fèn)子間引力以面粘(zhān)接形式結合在一(yī)起，較不易清除，固(gù)體污垢與織物間(jian)以點💞粘接形式相(xiàng)連，較易去除。
實際(jì)上，油性污垢與固(gu)體污垢多以混雜(zá)形式摻合在一起(qi)形成🔱混合污垢，因(yīn)此隻需采取措施(shī)将油性污垢清除(chú)，在油性污垢被有(yǒu)效清除的同時，固(gù)體污垢就被一并(bing)洗🧑🏽🤝🧑🏻除。油性污垢的(de)去除過🏃♂️程符合“卷(juan)縮”機理。油性污垢(gou)脫離纖維表面過(guo)程的示意圖見圖(tú)6。
作爲洗滌劑而使(shi)用的表面活性劑(ji)，其HLB值應适當，通💃🏻常(cháng)分子結構㊙️爲直鏈(lian)型，親水基處于末(mò)端的表面活性劑(ji)洗滌作用更強。
由(yóu)于纖維在水中多(duō)帶負電荷，因此陰(yīn)離子型表面活性(xing)♻️劑對織物具有優(you)良的洗滌效果，這(zhe)是因爲陰離子洗(xi)滌劑在污垢周圍(wei)形成的界面層同(tong)樣帶有負電荷🐅，這(zhè)就使織物與污垢(gòu)之間産生一定的(de)排斥力，有利于👉污(wu)垢從織物表面脫(tuo)離，并穩定🌍地懸浮(fú)在水溶液中。
而陽(yáng)離子型表面活性(xìng)劑則會使污垢表(biao)面帶正電荷，反而(er)會加強污垢與織(zhī)物間的吸附，故陽(yang)離子型表面㊙️活性(xing)劑不宜作爲洗滌(di)劑使用。非離子型(xíng)表面活性劑的cmc值(zhí)很低，在低濃度下(xià)就有較強的去污(wu)能力，尤其對于疏(shu)水性的合成纖維(wéi)，如滌綸織物，具有(you)更好的洗滌效果(guo)，常作爲洗滌劑使(shi)用。
洗滌劑的使用(yong)效果除與洗滌劑(ji)的分子結構、類型(xíng)有🙇♀️關外，還與洗滌(di)液的濃度、溫度、pH值(zhi)以及織物種類🍓、機(jī)械作用等多方面(mian)因素密切相關。
适(shi)合于染整加工用(yong)的洗滌劑品種很(hen)多，如淨洗劑AS、淨洗(xi)劑AES、淨洗🌈劑LS、淨洗劑(jì)105、淨洗劑LAS等産品。采(cǎi)用有機溶劑作爲(wèi)清✏️洗介質的洗滌(dí)過程稱爲幹洗。
