表面活性剂又称界面活性剂,是一种能显著降低目标溶液表面张力的物质,可以是两种液体之间的表面张力,也可以是液体与固体之间的表面张力。表面活性剂通常是具有亲水和疏水基团的有机两亲分子,通常是含有疏水基团 "尾部 "和亲水基团 "头部 "的两亲有机化合物。表面活性剂有很多种,不同的表面活性剂有不同的作用。一般来说,表面活性剂具有润湿、渗透、乳化、分散、增溶、发泡、消泡、洗涤、匀染、软化、杀菌、消除静电等功能。
纺织工业在纺纱、细纱、织造、印染到成品的各个加工工序中,根据各种纤维的性能需要使用不同的助剂化学助剂,以提高纺织品的质量,改善加工效果,提高生产率,简化工艺流程,降低生产成本,并赋予纺织品各种优良的应用性能,这种助剂化学助剂通称为纺织染整助剂。纺织助剂作为一种用于纺织品生产加工的化学品,除一部分功能性助剂外,约80%的纺织印染助剂是以各种表面活性剂为原料,加工复配或作为助剂的材料。
润湿性
水或水溶液是特别常见的置换气体的流体,因此润湿通常是指水或液体在固体表面的扩散现象。液体在固体表面的接触角 θ > 90° 通常被认为是非润湿的,而 θ < 90° 则被认为是润湿的,接触角 θ 越小,润湿性越好。
印染工艺中绝大多数采用水溶液,由于水具有较大的表面张力,使水溶液不能迅速而良好地对纤维进行润湿、渗透,不利于印染工艺的进行。为了使水能自动润湿固体,需要在水中加入表面活性剂,改变体系的界面张力。在水中加入表面活性剂,不仅可以降低水的表面张力,还可以降低水与固体之间的界面张力,使水可以自行润湿固体,因此表面活性剂的存在可以在促进液体表面润湿的同时,还可以促进织物向内部的渗透,所以纺织染整行业在实际应用中常把具有润湿、渗透作用的表面活性剂简称为润湿渗透剂或渗透剂。
润湿剂和渗透剂能促进水对纤维和织物的润湿和渗透,还能增强色浆中难于溶于水的染料和颜料的润湿分散能力,因此是应用最广泛的纺织助剂。是应用最广泛的纺织助剂。一些阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂主要适用于润湿剂和渗透剂。
乳化和分散
乳化
乳化是将两种不相溶液体中的一种以微小液滴的形式均匀分散在另一种液体中,形成稳定的分散体系的过程,这种体系称为乳液或乳剂。印染工艺中使用的各种助剂和整理剂都是乳剂,通常是将功能化合物乳化在水中制成的水乳剂。
分散在乳液中的一个相称为分散相或内相,另一个相称为分散介质或外相。
分散
分散剂的主要作用是将乳液分散体或不溶于液体的固体物质以极小的颗粒均匀地分散在液体中,形成在印染加工中,分散染料墨水和涂料墨水,都是典型的悬浮体系,含有大量不溶于液体的固体颗粒(如染料、颜料),这些体系的稳定性直接影响产品的色牢度、均匀性和印染效果。其分散效果和乳化效果比较相似,所使用的表面活性剂也基本相同,因此在实际应用中常被称为乳化分散剂。
分散剂的分散原理:表面活性剂吸附在颜料表面,降低界面能,使颗粒表面更容易被水或其他溶剂润湿。分散剂的化学结构对固体颗粒和液体都有亲和力,并具有吸附在颗粒表面的官能团。这种吸附作用会使颗粒表面覆盖一层吸附的分散剂,从而增加颗粒之间的静电排斥力或空间位阻,使分散体具有良好的长期稳定性。
增溶
在溶剂中完全不溶或微溶的物质通过添加表面活性剂而增溶的现象称为增溶。被增溶的物质称为增溶溶质,起增溶作用的表面活性剂称为增溶剂。增溶与胶束的形成有关,增溶体系形成透明、热力学稳定的溶液体系。
增溶与乳化和分散有着本质区别。乳化和分散形成的是热力学上不稳定的体系,而增溶形成的是热力学上稳定的体系。增溶作用可应用于许多方面,例如:在化妆品行业,利用增溶作用生产化妆品和水溶性发乳;在高分子材料行业,聚合物乳液聚合;在印染行业,主要用于洗染工艺。在洗涤过程中,增溶剂起着去除油脂和污垢的作用。常用的增溶剂是短链烷基苯磺酸盐,如甲苯、二甲苯和对异丙苯的磺酸盐。