表(biao)面活性劑是兩親(qin)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(run)濕、滲透作用;
其二(èr)， 通過“膠束化”可在(zài)水中形成大量膠(jiao)束并有效降低兩(liǎng)㊙️相間的界面張力(lì)， 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(fa)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(san)、發泡、增溶、洗滌🔴等(deng)作用原理以及它(tā)們的反作用原理(li)做簡要論述。
(一) 潤(run)濕和滲透作用
剪(jiǎn)一塊坯布輕放于(yú)水面， 這塊坯布會(huì)在水面上停留一(yi)段時間🛀🏻再慢慢沉(chén)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(huì)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(tǐ)表面上一種流體(ti)被另一種流體所(suǒ)取代的過程。因此(ci)， 潤濕作用至少涉(shè)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(miàn)上🥰的氣體( 一種流(liu)💰體) 被水(另一種流(liú)體)所取代的過程(chéng)。
坯布在純水中潤(rùn)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(bu)能将坯布内的空(kōng)氣快速取代出去(qu); 水🐪中加入表面活(huo)性劑之後， 水的表(biǎo)面張力明顯下降(jiang)， 使水能在纖維表(biao)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(shi)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(suǒ)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(zhì)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(xiang)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(jù)有潤濕和滲透作(zuò)用， 是由于它能顯(xian)著地🔅降低水的表(biǎo)面張力。如圖1所示(shi)， 以液滴✍️在固體平(píng)面上達到平衡時(shi)的情況， 來分析表(biao)面活性劑的潤濕(shi)滲透作用。
織物與(yu)一般固體平面不(bú)同， 它是一個多孔(kǒng)體系， 在紗線之間(jiān)、纖維之間以及纖(xian)維内部的微細結(jié)構之⛹🏻♀️間， 均分布着(zhe)無數相互貫👨❤️👨通、大(dà)小不同的毛細管(guǎn)， 因此在染整加工(gong)過程中♌， 織物的🙇🏻潤(run)濕能力常用毛細(xì)管效應來㊙️衡量。
染(rǎn)整工作液中加入(rù)少量潤濕、滲透劑(ji)之後， 織物的毛細(xi)管💃🏻效♈應就能明顯(xiǎn)提高， 保證染整加(jiā)工順利進行。
作爲(wèi)潤濕、滲透劑使用(yong)的表面活性劑， 其(qí)分子鏈長度宜适(shì)中， HLB值宜适當， 疏水(shui)基中含有支鏈的(de)會明顯提高其潤(rùn)濕能力， 離子型🌐表(biǎo)面活性劑其親水(shui)基位于分子🛀🏻鏈中(zhong)央者潤濕性最好(hǎo)， 表面活性劑分子(zǐ)引入第二個親水(shuǐ)基後潤濕性會下(xià)降。聚氧🍉乙烯型非(fei)♈離子表面活性劑(jì)在高溫下用做滲(shen)透劑時， 宜與陰離(lí)子型表面活性劑(ji)共用， 以提💯高其熱(rè)穩定性🔞， 在強酸、強(qiang)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(shī)效。
在染整加工中(zhong)經常作爲潤濕、滲(shen)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(ti)，其中一相以微滴(di)狀分散于另一相(xiàng)中，這💋種作用稱爲(wèi)乳化作用。
乳化作(zuo)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(lie)攪拌，雖然也能形(xing)成暫時乳化狀态(tài)，但攪拌✂️一旦停止(zhǐ)，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(zhang)力，油在攪拌作用(yong)下🏃♀️變成微滴之後(hòu)，油—水間的接觸⁉️面(miàn)積會大大增加，表(biǎo)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(yi)定量适當的表面(mian)活性劑，再給以攪(jiao)拌，由于表面活性(xing)劑在油—水界面上(shang)✍️有定向吸附的能(neng)力，親水基伸向水(shui)，疏水基伸向油，從(cóng)而降低了油—水間(jiān)的界面張力，使體(ti)系的界面能下降(jiang)。
在降低界面張力(lì)的同時，表面活性(xing)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(dāng)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(cún)在。這種能使乳化(hua)作用順利發生的(de)表面活性劑叫做(zuo)乳化劑。
如果選擇(zé)離子型表面活性(xìng)劑作爲乳化劑，還(hai)會在油—水界面上(shàng)形成雙電層和水(shui)化層，都有進一步(bù)防止油滴聚集的(de)作用。若使用非離(li)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(hua)層，起防♊凝聚作用(yong)。肥皂作爲乳化劑(jì)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(you)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(wēi)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(shì)油包水型(水/油型(xíng))，以W/O表示，油包水型(xing)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(xìng)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(shì)😍了親水能力不⁉️同(tong)的🔞乳化劑對乳液(ye)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(huà)劑，隻有在水中能(néng)形成穩🔞定膠束的(de)🔞表面活性劑才具(ju)有良好的乳化分(fèn)散能力。乳化♻️劑應(yīng)有适當的HLB值，例如(ru)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(hua)劑與被乳化物應(yīng)有相似的分子👨❤️👨結(jié)構，應能顯✨著地降(jiàng)低被乳化⛷️物與水(shui)之間的界面🔴張力(lì);乳化劑應具💃🏻有強(qiang)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(zhěng)加工過程中要經(jīng)常使用一些乳化(hua)工作液，以🈲油😍/水型(xíng)乳狀液居多。經常(cháng)使用的乳化劑如(ru)平平加O系列、Span—Tween系列(lie)、EL等。
(三)分散作用
将(jiang)不溶性固體物質(zhi)以微小的顆粒均(jun)勻地分散在液體(tǐ)中所形成的體系(xi)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(fen)散的固體💃🏻顆粒稱(cheng)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(qū)别是乳狀液的内(nèi)相是液體，而分散(san)液的内相是固體(tǐ)。
表面活性劑必須(xū)具有三種作用才(cai)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(zhong)的空氣，進一步使(shi)固體顆🐆粒碎裂🌍成(chéng)更小的晶體。其次(ci)，它必須能顯著地(di)降低固體—液體之(zhi)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(tā)必須以水化層或(huò)帶電層的形㊙️式在(zài)固體顆粒周圍形(xíng)🏃♀️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(jian)小其顆粒體積，其(qi)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(guò)預先加工、研磨成(cheng)❗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(rǎn)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(su)更多、不穩定性更(gèng)大，更易産生凝聚(ju)、分層現象，影響正(zhèng)常使用。因此，分散(sàn)體工作液不宜存(cun)放時間太長，最好(hao)現用現配。分散體(tǐ)在染整📧加工中應(yīng)用✍️較多，如🚶分散染(ran)料、還原染料的配(pei)制等。常用的分散(sàn)劑有擴散劑NNO、分散(sàn)劑WA等，其中🔞陰離子(zǐ)型表面活性劑較(jiào)多。
(四)發泡作用
氣(qì)體分散在液體中(zhong)的狀态稱爲氣泡(pào)，大量氣泡聚集在(zài)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(rǔ)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(biǎo)面活性劑的作用(yong)下更容易産生和(hé)穩定👄存在，能促進(jin)泡沫生成的表面(mian)活性劑稱爲發泡(pao)劑或起泡劑，能促(cu)使泡沫穩定存在(zài)的表面活性劑稱(cheng)爲穩泡劑。
形成的(de)泡沫同樣是一個(ge)熱力學不穩定體(tǐ)系，容易因爲☎️氣👅泡(pào)間液膜層産生排(pai)液現象和小氣泡(pào)穿透大氣泡的合(hé)并作用，而使氣泡(pao)不斷破裂、泡沫消(xiao)失✍️。若液體中存在(zai)表面活性劑，由✂️于(yú)氣泡💋表面能吸附(fù)表面活性劑分子(zi)，這些定向排‼️列的(de)分子🈚在氣泡表面(mian)達到一定程度時(shí)，氣泡壁就成爲一(yī)層堅固的薄膜，從(cóng)而使氣泡間不易(yì)發生合并;
又由于(yu)表面活性劑在液(ye)體表面的定向排(pai)列，使液體的表面(miàn)張力明顯下降，并(bing)導緻氣泡間的内(nei)壓差降低，因而排(pái)液速度減慢。表面(mian)活性劑的上述兩(liang)方🔱面作用，降低了(le)氣泡的破裂能力(li)，有利🌍于泡沫的形(xíng)✉️成和穩定存在。表(biǎo)面🛀🏻活性劑協助泡(pào)沫形成的過程見(jian)圖4
泡沫對于污垢(gòu)的去除和懸浮有(you)一定作用，染整加(jiā)工中也有一些依(yi)靠發泡劑而完成(chéng)的工藝，如泡沫染(ran)色🥰、泡沫印花等新(xin)工藝。然而，在染整(zheng)加工過程中♍，更多(duō)的場合要🏃🏻♂️求低泡(pao)⛱️或無泡🛀，因而如何(hé)抑泡和消泡更受(shòu)人們的關注。
(五)增(zeng)溶作用
在溶劑中(zhong)完全不溶或微溶(róng)的物質進入表面(mian)活性劑形成的🧑🏾🤝🧑🏼膠(jiāo)束中得到溶解，并(bing)成爲熱力學穩定(dìng)溶液，這種現📐象稱(cheng)爲增🚶♀️溶作用，所形(xíng)成的透明溶液稱(cheng)☎️爲增溶溶液或膠(jiāo)束溶液，被增♋溶的(de)物質稱爲增溶溶(róng)解質，起增溶作用(yòng)的表面活性劑稱(cheng)爲🔅增溶劑。
增溶作(zuo)用與乳化作用和(hé)分散作用既有區(qu)别又有聯系。
其區(qu)别在于:
(1)乳化作用(yong)僅限于液體—液體(ti)之間形成的分散(san)體系，分散作用僅(jin)限于固體—液體之(zhi)間形成的分散體(tǐ)系，而增溶作用所(suǒ)溶解的物質，既可(kě)以是液體，也可以(yi)🛀🏻是固體。
(2)乳化作用(yong)和分散作用形成(chéng)的是熱力學不穩(wen)定多相分散體系(xì)，而增溶作用形成(chéng)的是熱力學穩定(dìng)的均相體系。
(3)外觀(guan)上明顯不同，乳狀(zhuang)液和分散液多爲(wèi)乳白狀和懸濁狀(zhuàng)，而增溶溶液爲透(tou)明狀。
其聯系在于(yu):
增溶作用可以看(kan)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(ru)💜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(róng)溶液;向增溶溶液(ye)中繼續加入增溶(rong)溶解質達到一定(ding)數量時，增溶溶液(ye)即轉變爲乳狀液(yè)———外觀由透明狀轉(zhuǎn)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(ji)物以分子或離子(zi)形式溶解于溶劑(jì)中，而增溶溶液“溶(rong)解”的增溶溶解質(zhi)是以遠比分子大(da)得多的“分子集團(tuán)”的形式包圍在膠(jiāo)束中✍️。
作爲增溶劑(jì)而使用的表面活(huó)性劑，必須在溶液(ye)中達到足夠🌈的濃(nóng)度，在溶液中形成(cheng)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(zhuàng)等高級膠束🎯數量(liàng)越多，增溶效果就(jiu)會越明顯。
增溶作(zuo)用對于染整加工(gong)也有許多特殊作(zuò)用，例如㊙️:分散染料(liào)👉經合适的增溶劑(ji)增溶處理，其在水(shuǐ)中的溶解度會😘明(míng)顯提高，有利于工(gong)作液穩定并提高(gao)染色效果;許多高(gao)檔含矽類柔軟整(zhěng)理劑需要調制成(cheng)穩定性非✍️常高的(de)微乳液、增溶🆚溶液(yè)才能産生優良的(de)整理效果;在去除(chu)織物🤞上污垢的過(guò)程中，增溶也發揮(hui)重要的去污作用(yong)。
(六)洗滌作用
從浸(jìn)在某種介質(多爲(wei)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(yong)的化學品稱爲洗(xǐ)滌劑，洗滌劑多以(yǐ)表面活性劑作爲(wèi)主要🚶♀️成分。
洗滌作(zuo)用較複雜，是表面(mian)活性劑的潤濕、乳(rǔ)化、分散、增溶等綜(zōng)合作用以及攪拌(bàn)、揉搓、水流等機械(xiè)作用的共同結果(guǒ)。以織物爲例洗滌(dí)過程可用下式表(biǎo)示:
織物·污垢+洗滌(dí)劑
織物·洗滌劑+污(wu)垢·洗滌劑
織物+洗(xǐ)滌劑
在洗滌過程(cheng)中，污垢的去除通(tōng)過如下具體方式(shi):
(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(jiē)觸處)潤濕、滲透。
(2)在(zai)洗滌劑的分割、取(qu)代作用下，污垢與(yǔ)纖維之間的結合(he)力減弱✔️，并在機械(xie)或水流的作用下(xia)脫離纖維。
(3)脫離下(xia)來的污垢在水溶(róng)液中被洗滌劑乳(ru)化分散或增溶，不(bú)使其再沉積回到(dào)織物表面。
(4)污垢與(yǔ)洗滌劑随水溶液(ye)被沖洗除去，吸附(fu)于織物表面的⁉️殘(can)餘📞洗滌劑也一同(tóng)被沖洗除去。
污垢(gòu)一般分爲油性污(wu)垢和固體污垢兩(liǎng)類，油性污垢多由(you)💯動、植物油，礦物油(you)等組成，固體污垢(gou)主要是塵土✉️、鐵鏽(xiù)、炭黑等。油性污🐪垢(gòu)與織物間通過分(fen)子間引力以🌈面粘(zhan)接形式結合在一(yī)起，較不易清除，固(gu)體🌈污垢與織✨物間(jiān)以點粘接形式相(xiang)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(qǐ)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(gu)體污垢就被⭐一并(bing)洗除。油性污垢的(de)去除過🧑🏽🤝🧑🏻程符合“卷(juàn)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(jì)，其HLB值應适當，通常(cháng)分子結構爲直鏈(lian)型，親水基處于末(mo)端的表面活性劑(ji)洗滌作用更強💞。
由(you)于纖維在水中多(duō)帶負電荷，因此陰(yin)離子型表面活性(xìng)劑對織🌈物具有優(yōu)良的洗滌效果，這(zhe)是因爲陰離子洗(xǐ)滌劑在❤️污垢周圍(wei)形成的界面層同(tóng)樣帶有負電荷💛，這(zhe)就使🐇織物與污垢(gòu)之🆚間産生一定的(de)排斥力，有利于污(wū)垢從織物表面脫(tuō)離，并穩定👌地懸浮(fu)在水溶液中。
而陽(yang)離子型表面活性(xìng)劑則會使污垢表(biao)面帶正電荷，反而(ér)☁️會加強污垢與織(zhi)物間的吸附，故陽(yáng)離子型表面活性(xìng)劑不宜作爲洗滌(di)劑使用。非離子型(xing)表面活性劑的cmc值(zhi)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(shǐ)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(dí)液的濃度、溫度、pH值(zhi)以及織物種類、機(ji)械作用等多方面(mian)因素✨密切相關。
适(shì)合于染整加工用(yòng)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(wei)清🔴洗介質的洗滌(di)過程稱爲幹洗。
