助劑及其在紡織染整工業(yè)中的應用

1、第一章總論日常生活中常用的肥皂、 洗衣粉均可清洗污垢， 食鹽可以作為固色劑。這些物質都屬于助劑， 其中大部分是表面活性劑，本書我們主要討論印染工業(yè)中常用的表面活性劑及其應用。第一節(jié)助劑及其在紡織染整工業(yè)中的應用一、紡織染整助劑概述1、定義：紡織工業(yè)從紡絲、紡紗、織布、印染到成品的各道加工工序中，都要用到各種輔助化學品， 它賦予紡織品各種優(yōu)異的應用性能，這種輔助化學品通稱為紡織染整助劑。2、作用：提高紡織品的質量，改善加工效果，提高生產效率，簡化生產過程，降低生產成本。二、紡織染整助劑分類1、根據生產工藝分：（1）紡織助劑（2）印染助劑2、印染助劑（1）無機物：食鹽：固色、纖維素纖維用直接染料、

2、 活性染料染色時起促染作用。鹽酸：中和作用保險粉（ Na2S2O4）連二亞硫酸鈉：還原能力強，一般用于染料還原,剝色及還原清洗中。在酸性、堿性及溫度作用下容易分解，印花時不能使用。（2）有機物：草酸酒精：用于染料的助劑，印花調漿的有機溶劑。甘油（丙三醇）三、印染助劑的主要用途潤濕、滲透：織物一般在溶液中處理， 即要考慮溶液對織物的潤濕滲透。乳化、分散泡沫與增溶消泡： 泡沫法是目前最具潛力的， 可降低織物的帶液率，達到節(jié)能的效果。洗滌：干洗適用于高檔織物。柔軟：手感柔軟、滑爽且耐洗。還有固色、防水、防霉、抗靜電等作用。四、印染助劑的現狀我國印染助劑的品種、用量遠低于發(fā)達國家，存在不少問題，印染后

3、整理受到一定的局限，所以重點要用好印染助劑。而這些助劑中品種、 用量最多的是表面活性劑， 所以我們有必要學習表面活性劑的基本理論和性能。第二節(jié)表面活性劑的分類復習：印染助劑在染整工業(yè)中的主要用途（提問）導入：印染助劑中用量最多的表面活性劑的基本知識一、表面活性劑的定義1、表面張力（第二章詳講）物質與物質接觸的面稱為界面。自然界中的聚集狀態(tài)為：固體、液體、氣體；界面有：固液、固氣、固固、液氣、液液；其中物質與氣體組成的界面稱表面。2、定義：當溶劑中（一般為水）加入很少量這種物質時， 就能增加表面活性，大大降低溶劑的表面張力或液液界面張力，改變體系的界面狀態(tài)，從而產生潤濕或反潤濕、乳化或破乳、起泡

4、或消泡，以及增溶、凈洗等一系列作用。二、表面活性劑的結構特點和表示方法1、基本結構表面活性劑是一種兩親分子，既親水又親油；一端是親水基（極性的）；另一端是親油基（非極性的），形成不對稱結構。2、一部分溶于水，另一部分易從水中逃離，具有雙重性。例：三、面活性劑的分類由于表面活性劑特殊的結構， 既有親水基又有親油基， 其種類又很多，由它們組成的表面活性劑更多，目前按 ISO 分類法將表面活性劑分成四大類：離子型表面活性劑、 非離子型表面活性劑、 結構混合型、特殊類型；實際中以離子型、工業(yè)用途分類最普遍1、離子類型分為：陰離子型表面活性劑： 在水中電離，產生具有活性作用的陰離子基團者。陽離子型表面活

5、性劑： 在水中電離，產生具有活性作用的陽離子基團者。兩性型表面活性劑： 在水中電離， 產生具有活性作用的基團同時帶有陰、陽離子。非離子型表面活性劑： 在水中不電離， 具有活性作用的基團不帶電荷但能發(fā)生水化作用。2、工業(yè)用途分潤濕劑、滲透劑、勻染劑、固色劑、抗靜電劑、分散劑、柔軟劑等四、面活性劑的結構A、陰離子表面活性劑（價廉，與堿合用能增強去污力，織物洗后手感較好）I 、羧酸鹽類 RCOOM肥皂：在軟水中具有豐富的泡沫和良好的洗滌能力，用于棉織物效果尤佳，但在硬水中容易形成沉淀，降低去污力。如：雷米邦A：具有中等去污力，在硬水中穩(wěn)定性高，蛋白質纖維洗后光澤，彈性及手感均有改善。II 、磺酸鹽類

6、 RSO3M601 洗滌劑、 ABS常作為棉布煮練劑和凈洗劑拉開粉 BX：常用作滲透劑胰加漂 T：是一種有名的染整助劑，溶液呈中性，去污、乳化、滲透能力很強，勻染性好，抗硬水，洗后織物的光澤、手感均好。III 、硫酸酯鹽類 ROSO3M IV 、磷酸酯鹽類 ROPO3MB、陽離子表面活性劑（應用較少）季銨鹽類具有很好殺菌力和抗靜電作用。C、兩性型表面活性劑D、非離子型表面活性劑聚乙二醇類（ OCH2CH2） n平平加O：C18H37（ OCH2CH2） nOH，是染整工業(yè)中常用的，其洗滌、乳化、滲透能力很強。E、特殊類型實際中常用的是陰離子表面活性劑和非離子型表面活性劑，還選用兩者的配伍使用稱

7、“協同效應”，近年來在陰離子表面活性劑中，引入聚氧乙烷結構（ OCH2CH2）n，可改善其使用性能，擴大其用途。作業(yè)：1、表面活性劑的定義、結構特點是什么？2、畫出水中加入表面活性劑后， 表面張力與溶液濃度的關系曲線？3、畫出水中加入表面活性劑后排列，并標出兩個部分？4、按 ISO 分類法分類表面活性劑，并寫出陰離子表面活性劑的通式？第三節(jié)表面活性劑的一般性質復習：表面活性劑的定義、結構特點、表示方法、 ISO 分類法（提問）導入表面活性劑的一般性質一、溶解度表面活性劑在水中溶解度的一般規(guī)律： 在一定溫度下， 溶解度隨親油基相對增大而降低。解釋：表面活性劑是兩親分子親油基相對增大，親水基相對減

8、小，親水性降低。若溫度變化，溶解度隨類型而異。1、離子型表面活性劑一般情況下， 溫度升高，離子型表面活性劑溶解度增大，但至一定溫度后，溶解度增加很快。從圖中可知：（1）溶解度隨溫度變化有一明顯的突變點，此時的溫度稱為克拉夫特點。（2）同系物中，碳原子數增加，溶解度的轉折點相應的溫度上升。2、非離子型表面活性劑一般情況下，非離子型表面活性劑在低溫時易溶， 溫度升至一定程度后，溶解度下降，表面活性劑溶液混濁，表面活性劑析出、分層。解釋：溫度升高，分子熱運動加劇，分子間作用力下降（氫鍵被破壞），親水性下降。濁點：表面活性劑析出、分層且溶液發(fā)生混濁時的溫度稱為濁點。結論：克拉夫特點和濁點分別是離子型表

9、面活性劑和非離子型表面活性劑的特征反映。二、化學穩(wěn)定性1、酸、堿穩(wěn)定性（1）、一般陰離子表面活性劑在強酸中不穩(wěn)定：羧酸鹽易析出游離酸；硫酸酯鹽易水解；磺酸鹽穩(wěn)定。而在堿液中均穩(wěn)定。如： RCOO- +H=RCOOH（2）、陽離子表面活性劑中酸液中穩(wěn)定而在堿液中不穩(wěn)定，但季銨鹽耐酸、耐堿性均好。（3）、非離子型表面活性劑在酸、堿液中均較穩(wěn)定，但環(huán)氧乙烷加成物例外。（4）、兩性型表面活性劑一般受PH 值變化而改變性質。在等電點時，形成內鹽而沉淀析出。注意：分子中含有酯鍵的表面活性劑，在強的酸或堿中均容易發(fā)生水解。2、無機鹽穩(wěn)定性多價金屬離子對羧酸類表面活性劑影響很大，容易產生鹽析。3、化學穩(wěn)定定性

10、分子結構： CS、 CF、 O等鍵牢固，不易被破壞，所以離子型表面活性劑中磺酸鹽類和非離子型中聚氧乙烯醚型抗氧性好，結構穩(wěn)定。4、生物活性包括：毒性、殺菌力，且兩者相對應。如：陽離子表面活性劑中季銨鹽類毒性大，但殺菌力好。A、生物降解性定義：表面活性劑在自然界的微生物作用下，有機碳化合物被逐漸分解，轉化成 CO2 和 H2O 等對環(huán)境無公害的物質。會不會影響環(huán)境污染和生態(tài)平衡直接決定其是否能投入市場。如: 卵磷脂類是兩性型表面活性劑，是蛋白質的一種成分，有減肥的效果，也是一種天然產物，不僅無毒性還是一種營養(yǎng)物質，而且生物降解性很高。作業(yè)：1、離子型、非離子型表面活性劑的溶解度隨溫度變化的規(guī)律分

11、別是什么？2、什么是克拉夫特點和濁點？3、什么是生物降解性？4、表面活性劑有哪些一般性質？第四節(jié)印染助劑對環(huán)保的影響復習：離子型、非離子型表面活性劑的溶解度隨溫度變化的關系表面活性劑的化學穩(wěn)定性 (酸、堿穩(wěn)定性，無機穩(wěn)定性等 )一、全球性環(huán)境問題書上常說：人口、資源、環(huán)境已是當今世界環(huán)境科學所關注的三大問題。地球上人口較少時， 資源足夠為人們提供充足的必需品， 幾乎很少提及環(huán)境問題，但隨著人口增長，生產力發(fā)展，人類盲目利用自然資源，生產和生活排放的污染物超過了自然界的容許量， 環(huán)境污染越來越嚴重。二、印染工業(yè)對生態(tài)平衡的影響（尤其對水的影響）自然情況下， 水體中各種生物數種、 數量是相對平衡。

12、 在某些洗滌劑中 , 往往加入一定量的助洗劑三聚磷酸鈉和助溶劑尿素。而三聚磷酸鈉本身無毒 , 對人體無害 , 生物降解性也較好 , 但三聚磷酸鈉中的磷和尿素中的氮卻能引起江河水體富營養(yǎng)化 , 使水中藻類和浮游生物急劇生長與繁殖 , 水體溶解氧的能力下降 , 水質惡化 , 造成魚類及其他水生物大量死亡 , 因此印染廠應盡量控制尿素用量 , 助洗劑三聚磷酸鈉也應停用或少用 , 盡可能使用無磷洗滌劑。同樣在雙氧水漂白中使用的含磷類穩(wěn)定劑 , 亦會影響生物降解性 , 使排放廢水增加負荷 , 應引起足夠的重視。水體富營養(yǎng)化：一種生物營養(yǎng)物質過多積蓄而引起水質的污染現象。在天然水體中的自養(yǎng)型生物主要是藻類

13、， 它們是通過光合作用合成本身的原生質，但水體富營養(yǎng)化后，藻類大量繁殖，占據大量水域空間，使魚類生活空間減小，不過富營養(yǎng)化只適宜某些藻類生存，其他則死亡，如：以硅藻、綠藻為主轉為以藍藻為主，而藍藻的分解產物具有毒性，使水體處于嚴重缺氧，也會影響魚類生存。三、對人體健康的影響毒性包括急性毒性 50 、魚毒性 50 和細菌、藻類的毒性 50 等。表面活性劑的毒性大小順序為：陽離子表面活性劑陰離子表面活性劑非離子表面活性劑。 各種表面活性劑的最高允許排放濃度為：陰離子表面活性劑 8.543.7 / , 陽離子表面活性劑 6.5 8.5 / , 非離子表面活性劑 100 / 。甲醛是過敏癥的主要誘發(fā)物

14、，濃度高于 300mg/kg 時，它會造成人體粘膜的強烈搔癢，引起呼吸道發(fā)炎及皮膚炎，導致結膜炎、鼻炎、肝炎、手指及腳趾疼痛等， 甲醛還被懷疑會誘發(fā)癌癥。各國政府對織物都限制了甲醛的容許含量。我國 36-79 標準中規(guī)定 , 甲醛最高允許濃度在居民區(qū)為 0.05 / , 印染車間為 3 / 。 - 規(guī)定兒童服裝含游離甲醛不超過 20×10- , 接觸皮膚的服裝為 75×10- , 其他服裝為 300×10- 。常有報紙報道，搬進新家后人會產生呼吸不暢，兇悶等反應，主要是裝潢用紡織品、涂料中含有甲醛。如：免燙整理服裝如果使用高甲醛含量的整理劑，不僅價格低廉，且平挺度

15、效果頗佳，但這樣處理的服裝，在加工、 穿著或使用過程中，面料釋放的甲醛會對人體產生不良作用。印染助劑中能產生游離甲醛的品種：（1）柔軟劑 - 、 - 、 - 、等均為硬脂酰胺與甲醛的反應物 , 由于柔軟處理后一般不經水洗 , 因此織物上的殘留甲醛量較多。（2）、等樹脂整理劑在制造過程中都與甲醛反應 , 僅甲醛含量的多少不等而已。固色劑、是雙氰胺與甲醛的縮合物 , 含醛量較高。（3）阻燃劑為四羥甲基氯化膦 , 由磷與甲醛、鹽酸反應 , 雖然阻燃效果好 , 但甲醛含量高 , 同時在可逆分解反應時生成甲醛與鹽酸 , 還可能生成致癌性的雙氯甲醚。（4）防水劑由硬脂酸酰胺與甲醛吡啶鹽酸鹽反應, 同時釋放

16、有毒吡啶（ / 能使人中毒）；防水劑、等均由醚化六羥甲基三聚氰胺等反應而成 , 含有甲醛；防水劑、等均含有甲醛 , 應予重視。（5）粘合劑大多是自交聯型 , 在丙烯酸酯類中加入羥甲基丙烯酰胺共聚 , 因此織物上難免殘留甲醛。 粘合劑、等這類 - 羥甲基粘合劑 , 雖可滿足 300×10- 游離甲醛的要求 , 但仍超過 75×10- , 屬 - 禁用助劑。（6）分散劑、等有時在織物上殘留的甲醛量也難低于規(guī)定的極限值 , 要足夠的重視。（7）重金屬離子，在助劑中重金屬離子一般含量較少 , 紡織品上能殘留的金屬有、和等 , 在各類染料中分別含有這類金屬的濃度含量各不相同。毛紡中的

17、酸性媒介染料染色 , 所用的媒染劑為重鉻酸鉀或重鉻酸鈉 , 有時也用鉻酸鈉 , 均為六價鉻的氧化物 , 毒性較大；照相雕刻中使用的感光膠 , 以重鉻酸銨為光敏劑；鉻酐（三氧化鉻）是花筒鍍鉻的原料 , 都屬禁用品。四、印染助劑工業(yè)的生態(tài)評估環(huán)境問題給人類生存已造成巨大危害，拯救和保護我們賴以生存的環(huán)境是刻不容緩的。近年來，西方發(fā)達國家的市場營銷學中出現 “綠色營銷 ”的新觀念。保護環(huán)境，減少公害，維持健康和諧的社會環(huán)境，以不斷提高人類的生活質量?！熬G色營銷” 給紡織印染助劑的選用提出了一個新的準則。 即除了要考慮助劑產品的質量、性能、價格等因素外，對使用該產品后可能帶來的生態(tài)影響，也必須列為選用

18、助劑的重要因素。一般認為，紡織印染助劑的生態(tài)學性能，可以從以下幾點來衡量。（1）產品分子結構是否嚴格符合相應的法律規(guī)定。（2）產品應用后在織物上是否有有毒和有害物質殘留，或低于有關指標。（3）產品使用過程中是否產生污染大氣的有害氣體。（4）產品使用后產生的廢水是否便于處理和排放。（5）供貨單位是否具有總體專業(yè)技術水準的嚴密的質量管理保證體系。范例：1、江蘇某集團出口德國的一批針織品被罰款16 萬元。2、一家公司出口歐盟的30 萬件夾克被迫回銷。3、浙江一家企業(yè)從事女裝出口的制衣公司，將一批成衣按訂單要求發(fā)往德國時，卻被拒之門外，進口商說，不是服裝尺寸不對，而是小小的紐扣不符合生態(tài)標準要求。由于

19、紡織印染助劑對生態(tài)帶來的影響有時要遠遠超過紡織品本身，選用好紡織印染助劑將給企業(yè)帶來的不僅是產品質量和效益， 同時也將為企業(yè)降低三廢處理成本， 更得要的是給社會和人類帶來進步和健康。四、生態(tài)染整技術已提出“綠色助劑”：符合環(huán)保和生態(tài)要求的印染助劑，還有一些先進技術染整技術：噴墨印花、超聲波染色、等離子體進行纖維改性等。如：現在染整工業(yè)基本都是濕加工， 耗水、電量大，加工速度慢；若用超聲波技術可以加快染色速度，節(jié)約能源，其原理：利用超聲波引起纖維微觀的物理結構變化，使其具有活性。第二章表面張力和表面吸附舉例：為什么荷葉上的水珠呈球形？（提問） （表面積最小，體系最穩(wěn)定的原則）為什么肥皂泡要用力吹

20、才能變大？自來水龍頭滴下的水滴變成球形？說明：任何物質表面都有一種人肉眼看不見但實際存在的作用力 表面張力導入：第一節(jié)第一節(jié)表面張力一、表面張力1、界面定義、五種界面、表面（見第一章第二節(jié)）顯然從一種物質到另一種物質，必須通過兩相接觸的界面， 此界面有一定的厚度（取決于兩物質相互溶劑的程度，互溶性越好，界面的厚度越小），且其性質取決于兩相鄰物質的性質。2、分析解釋：以液氣兩相界面（表面）為例內層：受力對稱，合外力為零， 所以內部分子可以作無規(guī)則運動而不消耗功。外層：受力不對稱， 向下的力大于向上的力，所以產生了表面分子受到指向液體內部并且垂直于表面的引力。因而，表面分子比內部分子不穩(wěn)定，總是具

21、有向液體內部移動的趨勢，力圖縮小表面積，也就是說液體表面總有自動收縮的趨勢，液體表面就如同一層繃緊了的富于彈性的橡皮膜。這就解釋了為什么荷葉上的水珠總是呈球形（不受外力影響），肥皂泡要用力吹才能變大的原因，因為球形的表面積最小， 如要擴大表面就需要對系統做功。3、推導表面張力實驗：將一根金屬絲制成一個框架，其右邊可自由移動，將框架上蘸上一層肥皂膜。若不加外力f 和施加外力 f 有何差異？（1）若不加外力，肥皂膜因表面張力作用而縮小。（2）施加外力，肥皂膜受力平衡f=2L式中：2 表示肥皂膜有兩個表面， 所以邊緣總長度應為單一的兩倍。表示表面張力。與 f 的方向：都沿表面切線方向垂直于表面邊緣，

22、方向相反。（3）表面張力定義：由f=2 L=f/2L垂直通過液體表面上任一單位長度， 與液面相切的、收縮表面的力，常以 mN/m 為單位。 引起液體表面收縮的單位長度上的力（4）從另一角度分析表面張力.當外力 f 使金屬絲移動X 距離（保持膜不破）肥皂膜面積曾加A，則 A=2 XL，此時外界對體系做功為： W=f x=2L A/2L=A 即 =W/ A由此式可知：表面張力就是增加單位面積時， 液體表面自由能的增值，即表面過剩自由能。單位 mN/m結論：表面張力或表面過剩自由能是液體重要的基本性質之一。一、面張力的影響因素。一定成分的液體， 在一定溫度、壓力下有一定的表面張力值，即表面張力與物質

23、的本性、所處溫度、壓力等因素有關。1、表面張力與物質的本性有關不同物質，其分子間作用力不同，對界面上的分子影響也就不同，若分子間作用力越大，相應的表面張力也越大。（固體表面張力大于液體的表面張力） P272、溫度對表面張力的影響由圖和表可知： 表面張力隨溫度的升高近似呈線形下降。當溫度趨于臨界溫度時，液體的表面張力趨于零。3、壓力及其它因素對表面張力的影響壓力影響較復雜，還有分散度也有一定的影響。二、彎曲液體表面下的附加壓力Laplace 公式一般情況下， 大面積水面總是水平的，而一些小面積液面，如荷葉上的液滴、毛細管中的液面均是曲面，可以是凸的，也可以凹的。舉例：自一小管吹出一肥皂泡， 停止

24、吹氣并讓小管另一端與大氣連通，則可發(fā)現肥皂泡縮小以至消失。這說明氣泡內外存在壓力差。具體分析：實際上，曲面與平面下的壓力是不同的：在一定外壓下，水平液面下的液體所承受的壓力就等于外界壓力，向下（方向）；而曲面下，表面作用力將指向球心， 如凸液面下的液體，不僅要承受外界的壓力，還要受到因液面彎曲而產生的附加壓力。（由于表面張力作用而引起的）1、產生附加壓力的原因。以凸液面舉例說明：畫出球形液滴的任一球缺， 凸液面上方為氣相，壓力為 Pg，下方為液相，壓力為 Pl，球缺底與圓形液滴相交成一圓周。沿此圓周界外的液體， 此球缺的表面張力作用點在周界線上，方向垂直于周界且與液滴表面相切。圓周界線上張力的

25、合力在底面的垂直方向上的分力0，而是對下面的液體造成額外的壓力，即凸液面使液體所承受的壓力 Pl 大于液面外大氣的壓力 Pg。則附加壓力： =PlPg2、曲率半徑：球可以用半徑 R 表示，而對于不規(guī)則的彎曲也面用曲率半徑 表示。 M 點曲率（彎曲程度）為 K，作過 M 點曲線的切線，在切線的法線上取一點 D，使 |DM|=1/k= 以 D 為圓心，為半徑作圓，這個圓就是曲線在點 M 處的曲率圓，曲率圓的半徑 叫曲線在 M 點處的曲率半徑。3、附加壓力 與彎曲液面曲率半徑 的關系。將球缺底面圓周上與圓周垂直的表面張力分為水平分力與垂直分力。水平分力相互平衡。垂直分力指向液體內部，其單位周長的垂直

26、分力為 cos 為表面張力與垂直分力的夾角。球缺底面圓周長為2R垂直分力在圓周上的合力：F=2Rcos彎曲也面對于單位水平面上的附加壓力（壓強）： =F/A 此方程說明（ 1）彎曲液面的附加壓力與液體表面張力成正比，即（2）彎曲液面的附加壓力與曲率半徑成反比。（3）若液面是平的，則 R此式適用于計算小液滴的附加壓力。而對于空氣中的氣泡 （肥皂泡）：氣泡具有兩個氣液界面， 所以：=4/ 這表明一個肥皂泡，它的泡內壓力比外壓力大， 因此吹出肥皂泡后，不堵住口，泡很快縮小，直至縮成液滴。四、毛細現象毛細現象是彎曲液面的附加壓力的作用結果。在毛細管壁潤濕時，毛細管內液面呈現凹半球面。凸： =l- g凹

27、： 0 l g 即液相壓力 l 小于大氣壓力 g壓差 =2/ 為凹液面的曲率半徑，也是毛細管半徑。若要保持穩(wěn)定，即應保持內外同一水平面上的壓力處處相等。當液體不能潤濕毛管壁時，管內液面呈凸形，此時 l g若要保持穩(wěn)定，應在內外同一水平面上的壓力處處相等。毛細管內液柱必須下降h 的高度。例：織物由無數纖維組成，可以想象纖維之間構成無數毛細管，如液體潤濕了毛細管壁， 則液體能在毛細管內上升一定高度， 從而使高出的液柱產生壓強，促使液體滲透到纖維內部。結論：表面張力的存在是彎曲液面產生附加壓力的根本原因， 而毛細現象則是彎曲液面具有附加壓力的必然結果。作業(yè)：1、用兩個式子表示表面張力，并分別對表面張

28、力定義。2、寫出 Laplace 公式并寫出 與、。3、已知 100時水的表面張力為58.85mnm，假設在 100的小滴曲率半徑為0.1m，在空氣中存在一個半徑為0.1 m的氣泡，分別求兩者的附加壓力？第二節(jié)表面活性劑在界面上的吸附復習：拉普拉斯公式，毛細現象舉例： 1、棕黃色的煤油和白土混合后放置一段時間，發(fā)現上層煤油變澄清，下層沉淀的白土變黃。(固-液界面)2、Cl 2 經過活性炭被吸收。（氣- 固界面）以上兩例均發(fā)生了吸附現象。一、吸附1、定義：物質從一相內部遷至界面，并富集于界面的過程。吸附可發(fā)生在：固 - 液、氣 - 固、液 - 液、氣 - 液界面上。吸附劑：活性劑吸附質： Cl

29、2（被吸附的物質）2、類：物理吸附：范德華力化學吸附：化學鍵3、吸附量的測定：（1）、氣體的吸附：通過測量固體或液體吸附前后的重量（增加），或測定吸附前后氣體的壓力差。（2）、固液界面：吸附前后液體的濃度變化（減?。?。（3）、液液界面：不易直接測定。二、表面吸附劑的吸附。由于表面活性劑分子結構中含有親水基和疏水基，因而在溶液中，它易于從內部遷移而富集于溶液表面（或界面）易發(fā)生界面吸附。當發(fā)生表面活性劑吸附后， 必然改變體系的界面狀態(tài)， 而影響界面性質，從而產生一系列重要作用如濕潤、乳化、起泡、凈洗等。二、 Gibbs 吸附（吉布斯吸附）定義：溶質表面吸附量： 單位面積的表面層所含溶質的摩爾數比

30、同量溶劑在本體溶液中所含溶質摩爾數的超出值（差值）或稱溶質的表面過剩：溶質在表面濃度和溶液內部濃度之差。1、種表面活性劑吸附：（1）表面張力隨濃度增加而降低，物質自動富集至表面，使得表面濃度高于本體濃度正吸附。（2）無機物等物質自動減小在表面的濃度，（因為溶液分子間作用增強，使表面張力略升高）使得表面濃度低于本體濃度負吸附。2、類型表面活性劑混合物吸附。離子與離子型，非離子與非離子型。3、不同類型表面活性劑混合物吸附。非離子與離子型表面活性劑混合。三、表面活性劑在溶液表面的吸附狀態(tài)定性推測：表面活性劑是一 “雙親分子” ，易富集于表面發(fā)生吸附，且可能在表面上定向排列， 由此可測不同濃度下表面活

31、性劑溶液的表面張力，計算吸附量?，F對吸附分子在不同濃度的溶液表面狀態(tài)進行分析以常見的十二烷基硫酸鈉為例：C12H25SO4Na根據實驗結果：十二烷基硫酸鈉在0.1mol/LNaCl 溶液中的表面吸附量。由圖可知：濃度稀時吸附量小，隨濃度的增加，吸附量急劇增加。濃度達到一定值后，吸附量趨于恒定。此極限值稱飽和吸附。在不同濃度下表面吸附分子所占面積（25）21、若分子“平躺時”，分子所占面積約為1nm。2、看表中，當濃度大于32×10-6 mol·L-1 時, 分子就不可隨意“平躺”，濃度在800×10-6 mol·L-1 附近 , 表面吸附分子成較緊密的直

32、立排列，沒有多少任意活動的余地， 只有濃度很低時， 才自由“平躺”，濃度大，分子數多，（比如人多 ）3、由表看出濃度大于600×10-6 mol/L 后，分子所占面積變化很小，此時分子排列緊密。在圖 2-7 （C）狀態(tài)中，由水的極性，表面幾乎被表面活性劑分子的親水基覆蓋， 親油基朝外， 在水的表面形成一個由碳氫鍵構成的表面層，大大改變水的表面性質。此時溶液具有最低表面張力。推出：一種好的表面活性劑應在濃度極稀時就達到吸附飽和狀態(tài)。四、表面張力最低值現象。1、定義：表面張力最低值現象是指其表面張力低于表面活性劑水溶液所能達到的表面張力的情況。2、原因：生產上用的表面活性劑均不是純凈物，

33、而含有雜質時就常常出現表面張力的最低值現象。3、意義：表面張力最低值現象作為表面活性劑純度的量度。4、形式：（1）、在陰離子表面活性劑中加入少量陽離子表面活性劑，可大大降低表面張力，出現明顯表面張力最低值現象。（2）、在陽離子表面活性劑中加少量陰離子表面活性劑，也會出現最低值現象。（3）、在陰離子表面活性劑中加入少量非離子表面活性劑，也會出現最低值現象。所以，實際應用時， 往往將不同的表面活性劑混合復配， 以獲得更好的效果。如果對混合體系提純， 則表面張力最低值現象消失， 所以表面張力最低值現象出現與否，看成是表面活性劑純度的一種度量。五、表面活性劑在固液界面的吸附。1、定義：表面活性劑在固液

34、界面上的吸附，就是表面活性劑分子或離子自溶液中移遷至固液界面并富集于界面的過程，與液液界面吸附相似，但固體不能流動，所以不能通過表面張力計算吸附量；可通過計算單位固體中的吸附前后濃度的改變來計算吸附量。2、測定表面活性劑濃度的方法：（1）、對抗作用滴定法：用于離子型對濃度較高時不適用（2）、表面張力法：用于非離子型對濃度較高時不適用（3）、紫外光譜等3、吸附機理溶液在固體表面的吸附比液液吸附復雜。當溶液濃度較低時，單分子吸附：離子交換吸附，離子對吸附，氫鍵吸附等例: 離子交換吸附（圖見書）4、表面活性劑溶液的吸附等溫線。（1）定義：吸附等溫線是指在一定溫度下，吸附量與溶液濃度之間的平衡關系曲線

35、。從吸附等溫線可了解固體表面的吸附量與溶液濃度變化關系。（2）Langmuir （郎格繆爾）吸附等溫線。由圖知：雖有差異，但共同點：在濃度較稀時吸附量上升較快，至一定值后，吸附量變化不大，最后趨于飽和值。Langmuir 吸附的前提條件：（1）、單分子層吸附（2）、吸附劑表面是均勻的（3）、溶液的溶劑和溶質在表面上有相同分子面積。（4）、溶液內和表面性質皆為理想態(tài)，即無分子間的作用。5、影響吸附因素。（1）表面活性劑碳鏈：規(guī)律：各類表面活性劑其同系物在固體表面上吸附符合：碳鏈越長，越易被吸附。（2）溫度：離子型表面活性劑： T 升高，溶解度增大，親水性增大，吸附于固體上的趨勢減小，從而吸附量增

36、大。非離子型： T 升高，分子運動加劇，分子距離增大，作用力（親水性）減小，溶解度下降，逃離水而吸附于固體上的量增大。（3）PH值：對于非離子表面活性劑影響不大。某些固體如羊毛上吸附與PH有關：PH值較高時，陽離子表面活性劑吸附增強PH值較低時，陰離子表面活性劑吸附增強（4）不同類型表面活性劑對于水中的離子型表面活性劑，陽離子表面活性劑易吸附。因為：吸附劑（棉、毛等）在水中表面大多帶負電荷。非離子型表面活性劑， 當親油基相同時， 親水基越長，親水性越好，溶解度越大，吸附量越低。（5）吸附劑的表面性質（6）電解質6、表面活性劑吸附對固體表面性質的影響（1）改變了固體質點在溶液中的分散性質。（2）

37、增加了溶膠分散體的穩(wěn)定性。（3）改變了固體表面的表面張力、潤濕性、滲透性。（4）改變固體表面的帶電量及電荷性質。作業(yè)：1、什么是溶質的表面吸附量、吸附等溫線？2、從吸附等溫線上可以看出的共同規(guī)律是什么？3、溫度對吸附產生怎樣的影響？4、什么是表面張力最低值現象，其意義是什么？第三章表面活性劑在溶液的表面活性復習 : 表面張力的定義、計算附加壓力的公式表面活性劑在界面上的吸附: 吸附等溫線 ( 提問 )影響吸附的因素表面活性的一般性質 : 溶解度化學穩(wěn)定性第一節(jié)表面活性劑的一些性質我們在討論表面活性劑在溶液界面上吸附時發(fā)現: 溶液表面張力隨濃度變化的關系中有一突變點, 如下圖虛線還出現了表面張力

38、最低現象( 提問原因 )表面張力和溶液濃度的相互關系中 , 當濃度較低時 , 表面張力隨表面活性劑濃度增加而降低很快, 但濃度升至一定值后 , 隨濃度增加 , 表面張力變化不大。此種表面性質的突變與表面活性劑在溶液中的狀態(tài)變化到底有何關系呢 ?現在我們對表面性質有了一定的了解, 還要研究表面活性在溶液中的狀態(tài) , 才能了解和認識表面活性劑溶液的性質和作用。從圖中明顯看出， 所有的物理化學性質變化均有一轉折點，且此轉折點的濃度變化范圍較小， cmc-臨界膠束濃度： 開始形成膠束時的濃度。（成團結構稱膠束）。表明：表面現象 ( 表面吸附 ) 和內部性質有著統一的內在聯系。下面重點研究表面活性劑水溶

39、液的一些性質。1、 電導率。（1）電導：描述導體導電能力大小的物理量。用 G表示定義為電阻 R的倒數即，單位（2） 電導率：由物理學可知：導體電阻 R=電導率是電阻率的倒數。2對于電解質溶液而言， 其電導率為相距 1m長度，面積為 1m的兩個平行板電極間充滿電解質溶液時的電導。離子型表面活性劑在水中可電離出正、 負離子形式， 與無機鹽溶液一致：（1）在濃度極稀時，兩者相似，電導率與濃度呈線性關系；（2）但隨著濃度的上升，無機鹽仍是電導率與濃度呈線性關系；而離子型表面活性劑則與無機鹽有明顯差異， 電導率隨濃度改變有一轉折點，而且隨碳鏈（親油基）的縮短，發(fā)生轉折點的濃度越高，且越來越接近于無機鹽。

40、（親水基，親水性，溶解度）（3）當量電導率（摩爾電導率）與濃度的平方根關系。如上圖為離子型表面活性劑， 隨濃度的增加， 摩爾電導率也有一點轉折點，且隨碳鏈（親油基）增長，發(fā)生改變的轉折點濃度更低，更明顯。（親油基，親水基，親水性，溶解度）溶液的電導率、摩爾電導率特性是離子型表面活性劑所共有的。2、溶解度離子型表面活性劑的溶解度與溫度的關系。由圖發(fā)現：離子型表面活性劑的溶解度也有一突變的轉折點，當溶液溫度大于一定值后，溶解度急劇增加，此點稱臨界溶解溫度，也叫Krafft點（克拉夫特點）；由圖還發(fā)現：同系物中隨碳鏈增長，克拉夫特點提高；而相應的溶解度降低了。一些兩性表面活性劑的Krafft點，見

41、P50 表非離子表面活性劑無導電性和溶解度特征。因為：導電性是針對溶液中正、負離子而言的，非離子型不能電離產生離子；非離子型的溶解度在低溫時就易溶，并隨著T，溶解度，出現渾濁。（濁點）3、 依數性（1）定義：在稀溶液中，當溶質為非揮發(fā)性物質時，溶液中溶劑蒸氣壓下降，凝固點降低，沸點升高，和滲透壓的數值，僅與一定量溶液中溶質的質點數有關而與溶質的本性無關，這些性質稱為稀溶液的依數性。一般化合物稀溶液是理想的， 而表面活性劑不同， 其稀溶液中表現出極大非理想性，導致稀溶液與濃溶液有較大差異。（2）滲透參數：指溶液的（凝固點）冰點降低實驗值與假設電解質完全電離成兩個離子時的冰點降低值的比例?？杀硎靖?/p>

42、種依數性。4、 增溶性。（1）定義：在溶劑中完全不溶或者微溶的物質，借助于添加表面活性劑而得到溶解，并成為熱力學上穩(wěn)定的溶液， 這種現象稱增溶性。（2）具體作用：無機鹽水溶液一般有 " 鹽析 " 作用，即產生沉淀物，鹽濃度增加，使其溶解有機物的能力降低，而表面活性劑加入，能增大有機物的溶解能力，從而起到增溶作用。同時碳鏈增增長，增溶作用提高。（3）應用：在染色過程中，表面活性劑的加入，對染料起到增溶作用，使染料的溶解度增大，一定程度上有利于染色的進行。 " 干洗 " 中，表面活性劑在非水溶劑中對油污發(fā)生增溶作用， 從而有效地去除污垢。（4）影響因素：表面

43、活性劑結構、 被增溶物質、溫度 （T，增溶。）由上分析：表面活性劑各種性質的突變都在一特定范圍內， 此濃度與轉折點濃度相符。 所以表面活性劑的溶液內部性質變化與溶液表面現象存在統一的內在聯系。第二節(jié)表面活性劑膠束形成及其結構特點復習：表面活性劑溶液性質隨濃度而改變時，基本上所有性能在一特定濃度均會發(fā)生突變離子型、非離子型表面活性劑溶液的界面張力（表面張力）隨濃度變化的關系曲線。從圖中可知：濃度很稀時，水的表面張力降低很快，過了突變點，隨濃度增加，表面張力基本保持不變。(提問)一、現象解釋1、溶液濃度極稀時，表面活性劑分子或離子含量極低，此時溶液相當于純水溶液，水與空氣幾乎直接接觸，接近于純水狀

44、態(tài)。2、隨溶液濃度增加，溶液中表面活性劑分子或離子數目增加，而表面活性劑中含有親水基和疏水基，所以就會被吸附到水空氣的界面，空氣和水的接觸部分被空氣和表面活性劑、表面活性劑和水的接觸面所取代，使原來的空氣和水的接觸界面降低，導致水的表面張力急劇下降。水中的表面活性劑相互聚集，疏水基相互靠攏，開始形成膠束。3、當濃度再進一步增大并到一定值時，水的表面全部被一層表面活性劑的分子或離子覆蓋，此時，表面吸附達最大值，而且表面上再也容納不了更多的分子，將水和空氣完全隔離，此時表面張力最低。4、若再增加溶液濃度，不能提高表面吸附，而只是溶液內部表面活性劑分子或離子個數不斷增多， 使表面活性劑疏水機疏水基相

45、互吸引分子締合，親水基朝外，與水相接觸出現成團結構，使體系穩(wěn)定。二、臨界膠束濃度。1、 定義：表面活性劑在溶液中形成膠束時的濃度，稱為臨界膠束濃度。用 cmc表示。實驗表明： cmc為一個窄的濃度范圍，不是一個確定的數值。如離子型表面活性劑的cmc約在 10-3 10-2 mol/L 。2、重要意義：表面活性劑的 cmc是一個很重要的特征數據， 表面活性劑的許多性能和應用條件都與 cmc有關。如在表面活性劑 cmc以上時，表面張力、滲透壓、冰點、粘度、密度、可溶性、凈洗力、光散射和顏色變化等性質都會發(fā)生顯著變化，這個轉折點濃度就是 cmc。三、溶液中膠束的形成。根據體系能量最低最為穩(wěn)定的原則：

46、1、 當表面活性劑量極少時， 表面活性劑的親水基與水的作用力大于疏水基對水的斥力， 使水中氫鍵結構重排， 水分子與表面活性劑分子或離子形成一種有序結構。圖（ a）2、 根據體系能量最低最為穩(wěn)定的原則，為使其疏水基不被排斥，它的分子就不停轉動，可通過兩個途徑尋求獲得體系的穩(wěn)定。（1）圖（ b）：表面活性劑的親水基留在水中，疏水基伸向空氣，形成定向吸附層，從而降低表面自由能。（2）圖（c）：表面活性劑疏水基相互聚集，盡可能減少疏水基與水的接觸，而降低體系的自由能。由于疏水基的相互締合， 勢必讓親水基存在于締合物表面，從而與水接觸，促使整個體系的穩(wěn)定，這種締合即為膠束。3、 分類。（1） 離子型表面活性劑： 其膠束是由離子締合而成的， 且?guī)щ?，稱膠體電解質。（2） 非離子型表面活性劑：其膠束是由分子締合而成的，不帶電，不屬于膠體電解質。因表面活性劑膠束均通過締