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配方中表面活性剂的作用

      【关键词】国家标物中心    中检院    中国食品药品检定研究院  中国标准物质
       内容摘要：对于低能表面的完全润湿，就要使润湿液的表面张力能降低到低能表面的临界值以下，以改进润湿。不易形成胶束的表面活性剂分子，如二正辛基磺基琥珀酸钠，即属于良好的润湿剂。亲水基在分子链中部并呈分支结构或者烃链较短的(如C5～C10链)，其润湿性能也较好。常用的渗透剂有低相对分子质量的非离子表面活性剂，如JFC(脂肪醇聚氧乙烯醚，HLB为12)或烷基酚聚氧乙烯醚(如OP-7);带有支链和强极性基的阴离子表面活性剂，如拉开粉BX-2(丁基萘磺酸钠)、环烷酸钠、烯基琥珀酸磺酸盐等。使用氧乙烯基非离子表面活性剂作为渗透剂时，要避免加入强酸性或强碱性物质，以防止其分解。强碱介质中宜使用相对分子质量小而易溶解的阴离子表面活性剂，如石油磺酸钠、十二烷基苯磺酸盐等，而不宜使用聚氧乙烯型非离子表面活性剂，因其在碱性介质中浊点降低，且易发生分解。
      表面活性剂在皮革化学品配方中的应用，主要体现在两个方面：一是作为组分之一，利用表面活性剂的基本性质，如表面活性、表面吸附、胶体性质、乳化及分散等性质等，使有效制革组分能够在革中渗透、分散、吸附、扩散等，或者帮助高分子助剂分散均匀，使油溶性的高分子能够形成稳定的乳液或微乳液，进行填充复鞣或在革的表面成膜。二是本身是制革助剂的主要成分，如作为bc%c1">脱脂剂、加脂剂、柔软剂、防绞褂、渗透剂、消泡剂、防水防油防污剂等。
       皮革化学品很少是油溶性的，一般均为水分散体，如胶体、乳液、水溶液等。表面活性剂的乳化、分散、稳定和增溶在皮革化学品的配制中具有特别重要的作用。许多助剂在水溶液中的良好分散性是通过表面活性剂的这些作用来改善的。
       1润湿和渗透
       将水滴于石蜡上，水呈球状，水中加入表面活性剂后，则水滴趋于铺展。这种液体在固体表面的铺展性能称为润湿;而加有表面活性剂的水易于更快地浸透帆布或棉絮，这种液体对于多孔性固体的浸湿过程称为渗透。
      提高润湿力的方式主要通过加入表面活性剂改善润湿性能。表面活性剂的作用体现在改善固体性能，如通过单层吸附使带相反电荷高能表面拒水、抗黏;通过多层吸附使高能表面更加亲水。改善液体性能，在润湿剂与固体表面带同种电荷时，润湿性增大。其次，可改变固体表面的粗糙度，加大接触面积，使液体易于填入空隙，趋于完全润湿。
      在制革和毛皮加工的多道工序中，润湿和渗透是使皮革化学品与蛋白质纤维作用的前提条件，必须加入润湿剂或渗透剂。
       对于低能表面的完全润湿，就要使润湿液的表面张力能降低到低能表面的临界值以下，以改进润湿。不易形成胶束的表面活性剂分子，如二正辛基磺基琥珀酸钠，即属于良好的润湿剂。亲水基在分子链中部并呈分支结构或者烃链较短的(如C5～C10链)，其润湿性能也较好。常用的渗透剂有低相对分子质量的非离子表面活性剂，如JFC(脂肪醇聚氧乙烯醚，HLB为12)或烷基酚聚氧乙烯醚(如OP-7);带有支链和强极性基的阴离子表面活性剂，如拉开粉BX-2(丁基萘磺酸钠)、环烷酸钠、烯基琥珀酸磺酸盐等。使用氧乙烯基非离子表面活性剂作为渗透剂时，要避免加入强酸性或强碱性物质，以防止其分解。强碱介质中宜使用相对分子质量小而易溶解的阴离子表面活性剂，如石油磺酸钠、十二烷基苯磺酸盐等，而不宜使用聚氧乙烯型非离子表面活性剂，因其在碱性介质中浊点降低，且易发生分解。
       润湿性或渗透力的测定常采用帆布法：即以一定规格的帆布在一定温度下，沉入一定深度含有渗透剂水溶液所需的时间表示。如在0.1%烯基琥珀酸磺酸钠(渗透剂T)水溶液中，2cm2左右的帆布可在90℃时，在20s内沉降。而相同浓度的十二烷基苯磺酸钠则需1min左右才能沉降。
       应当指出，不同的固体由于其表面能及结构因素等，对渗透剂的要求亦有所不同，对于皮革加工过程中应用的渗透剂或润湿剂，往往需要几种表面活性剂复配才能达到理想的效果。
       2 乳化
两种互不混溶的液体在搅拌下，一相以微滴分散在另一相中所形成的体系称做乳状液。液滴是不连续的，称为内相或分散相;分散液滴的介质称做外相或连续相。液滴大小不同，对入射光的反射亦不同，乳液颜色有所改变。
       2.1乳液
       互不相溶的两种液相，一相以微滴的形式分散于另一相中，必须借助表面活性剂的作用才能形成乳状液。为了得到稳定的乳液，应当选择合适的表面活性剂及助乳化剂。有时还要加入增溶剂，如一些低分子醇类。助乳化剂本身不具有乳化能力，但能改变临界胶束浓度(cmc)或加强表面活性剂的乳化能力。一些水溶性高分子可以增加体系的黏度，并能在胶束表面形成保护膜，防止相互凝聚，故称之为保护胶体。
      表面活性剂之所以具有乳化作用，在于能够在两相间产生单分子定向膜，降低了两相的界面张力，削弱了油相自行聚集的趋势。如果表面活性剂是离子性的，则会形成双电层结构甚至三电层结构。最外层带相同电荷，使得胶束粒子之间尽量远离而趋于稳定。如果分散的是固体，则可以形成亚稳态的悬浮液体。
       乳液可根据分散相是油相或水相而分为水包油型(0/W型)或油包水型(W/O型)。甚至在特殊条件下可以形成多层复合型乳液。究竟形成何种乳液，取决于多种因素，如油/水比、温度、混合方式、机械作用甚至乳化器的器壁性质，但最主要的决定性因素扔取决于乳化剂的性质。一般说来，乳化剂较易溶解的一相为连续捆时形成的乳液较稳定。
       如乳化剂是亲水性，易形成0/W型，反之亦然。乳状液以一种类型转变成另一种类型的现象叫做变型。引起乳状液变型的因素也就是那些决定乳状液类型的因素，主要有相体积、乳化剂的类型、温度、电解质和容器材料的特性等。一般来说，水相体积小于总乳状液的26%即为W/O型，26%～74%的为O/W型或W/O型，大于74%的属O/W型。如在油酸钠稳定的0/W乳状液中加入钙盐，生成的油酸钙是W/O型乳化剂，因而使乳状液从0/W型转变成W/O型。
      2 .2多重乳液
      多重乳液是近年来发展起来的复杂乳液体系，在分散相内部含有被分散的外相组分，如W/O/W，内相及外相都是水，反之亦然。这种多重乳液可应用于废水处理及烃类的分离过程等，但因存在较大的相面积和多相结构，稳定性不如两相乳液。
       制备多重乳液要选择合适的乳化剂及乳化技术，特别是第一次乳液粒子的尺寸要小，并且稳定性高，如制备W/O/W乳液时，先要制备好稳定的W/O型乳液，需选用油溶性表面活性剂;然后再将此乳液第二次乳化在水中，这时要用亲水性表面活性剂。在制备过程中，搅拌速度不宜过快，不能使用超声波法，否则第一次形成的乳液将发生凝聚。
      多重乳液的稳定性取决于两个因素，一是乳化剂的选择;二是防止内相液滴粒子小而有较大渗透压，使一部分内相向外相渗透，因此内相愈来愈小。加入电解质可使W/O/W型乳液相中离子数增加，界面上表面活性剂分子排列更为紧密，渗透压大的结果使得内相水分更多，逐渐变大而破裂。在外相中加入中性电解质或高分子分散剂或保护剂，可以减少此种渗透压的差异。复合乳化剂如可能产生液晶相结构，则生成的多重乳液具有较高的稳定性。乳化剂的复配及用量会影响到多重乳液的稳定性。一般可以Span-80与Tween-80复配，在二次乳液的制备中两者的配比应有所变化。
        2 .3微乳液
        Schulman等人较早发现了油水混合物借助表面活性剂可以自发形成透明的分散体系。.后来将这种体系命名为微乳液(Mi。croemu1sion)。


                             本文参考了 北京标准物质中心  www.rmhot.com  

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  • miracle   2012-3-29 21:41  可用分  +2   鼓励坛友发起话题交流！欢迎常来！ ...