染整工艺原理上ppt课件第一章-第二节-表面活性剂

第二节第二节表面活性剂表面活性剂表面张力：液体表面分子受到的垂直于表面且指向液体表面张力：液体表面分子受到的垂直于表面且指向液体内部的合力使表面分子有沿此力向内收缩的自然趋势，内部的合力使表面分子有沿此力向内收缩的自然趋势，由此产生的与液面相切的收缩液面的力即为表面张力。由此产生的与液面相切的收缩液面的力即为表面张力。第二节 表面活性剂表面张力：液体表面分子受到的垂直于表1液液-液界面液界面interface液-液界面interface2表面自由能表面自由能(surfaceenergy)：液体的表面张力，就是液体表面的自由能。液体的表面张力，就是液体表面的自由能。固体表面与空气的界面之间的界面张力，就是固体表面与空气的界面之间的界面张力，就是固体表面的自由能。固体表面的自由能。表面自由能(surface energy)：3染整工艺原理上ppt课件第一章-第二节-表面活性剂4染整工艺原理上ppt课件第一章-第二节-表面活性剂5三、表面活性剂分类三、表面活性剂分类(一一)按分子中亲水基组成分按分子中亲水基组成分1.阴离子型助剂阴离子型助剂水中电离后亲水基团是带有负电荷的表面活性剂。水中电离后亲水基团是带有负电荷的表面活性剂。例：例：肥皂：肥皂：RCOONaR RCOOCOONa 洗衣粉：洗衣粉：RSONaR RSOSONa（阴离子表面活性剂是应用历史最久、使用量最大、价格最阴离子表面活性剂是应用历史最久、使用量最大、价格最低低廉的表面活性剂，它具有极好的去污、乳化、分散、增溶等作用，廉的表面活性剂，它具有极好的去污、乳化、分散、增溶等作用，在染整助剂中主要用作洗涤剂及润湿剂、渗透剂、乳化剂和分散在染整助剂中主要用作洗涤剂及润湿剂、渗透剂、乳化剂和分散剂等。）剂等。）例：净洗剂例：净洗剂209、渗透剂渗透剂T、分散剂、分散剂NNO三、表面活性剂分类(一)按分子中亲水基组成分62.阳离子型助剂阳离子型助剂水中电离后亲水基团是带有正电荷的表面活性剂。水中电离后亲水基团是带有正电荷的表面活性剂。例：抗静电剂：例：抗静电剂：(R)+NO3R+NO3-（阳离子表面活性剂洗涤能力不太强，价格较贵，一般不用作洗（阳离子表面活性剂洗涤能力不太强，价格较贵，一般不用作洗涤剂涤剂,主要作腈纶染色的匀染剂和后整理剂（柔软剂、固色剂、主要作腈纶染色的匀染剂和后整理剂（柔软剂、固色剂、防水剂、抗静电剂、杀菌防霉剂等）防水剂、抗静电剂、杀菌防霉剂等）！不能用于阴离子型染料（活性、直接等）同浴染色：！不能用于阴离子型染料（活性、直接等）同浴染色：ArCOONaArCOONaArCOO+R+ArCOOR2.阳离子型助剂73.非离子型助剂非离子型助剂亲水基不带电荷，但能与水结合。亲水基不带电荷，但能与水结合。酒精：酒精：CH3CH2OH+H2OCH3CH2OH-O-H匀染剂匀染剂CHO（CHCHO）hH-O-H渗透剂渗透剂JFC4.两性表面活性剂：亲水基既带有正电荷，又带有负电荷两性表面活性剂：亲水基既带有正电荷，又带有负电荷4.复配型：以非离子和阴离子复配居多。复配型：以非离子和阴离子复配居多。例：高效精练剂。例：高效精练剂。3.非离子型助剂8types of surfactantsanionic surfactantscationic surfactantsnonionic surfactantsamphosurfactants-+-+types of surfactantsanionic su9(二二)按表面活性剂应用分按表面活性剂应用分1.纺织助剂纺织助剂如浆料、水溶性蜡。如浆料、水溶性蜡。2.前处理助剂前处理助剂如高效精练剂、渗透剂、氧漂稳定剂、螯合剂。如高效精练剂、渗透剂、氧漂稳定剂、螯合剂。3.染色助剂染色助剂如助溶剂、匀染剂、分散剂、浴中柔软剂、固色剂、净洗剂、如助溶剂、匀染剂、分散剂、浴中柔软剂、固色剂、净洗剂、消泡剂。消泡剂。4.印花助剂印花助剂如涂料印花黏合剂、增稠剂、防染盐。如涂料印花黏合剂、增稠剂、防染盐。5.整理助剂整理助剂如荧光增白剂、树脂整理剂、柔软剂、抗静电剂、防水剂等。如荧光增白剂、树脂整理剂、柔软剂、抗静电剂、防水剂等。(二)按表面活性剂应用分10四、表面活性剂溶液的性质四、表面活性剂溶液的性质定向吸附定向吸附四、表面活性剂溶液的性质定向吸附11临界胶束浓度临界胶束浓度水表面张力达到最低值，表面活性剂形成胶束所需的最水表面张力达到最低值，表面活性剂形成胶束所需的最低浓度叫做低浓度叫做SAA的的临界胶束浓度（临界胶束浓度（CMC）。）。使用表面活性剂时，其浓度应稍大于使用表面活性剂时，其浓度应稍大于CMC。SAA的的CMC一般为一般为0.02%-0.4%。临界胶束浓度12interface tension in solutions of surfactantssurfactant conc.cmcc cmcc cmcinterface tension in solutions13types of aggregates of surfactants层状hexagonalic mesophase立方体types of aggregates层状hexagonal14types of aggregates of surfactants圆盘棒状types of aggregates of surfact15五、表面活性剂基本作用五、表面活性剂基本作用SAA的润湿和渗透作用的润湿和渗透作用润湿现象：表面上一种流体被另一种流体替代的过程润湿现象：表面上一种流体被另一种流体替代的过程五、表面活性剂基本作用SAA的润湿和渗透作用16接触角接触角(contactangle)接触角(contact angle)17 90 90o o，不不润湿润湿 90 90o o，润湿润湿=0=0o o或不存在，或不存在，铺展铺展 90o，不润湿18润润湿湿剂剂：能能使使液液体体迅迅速速而而均均匀匀地地润润湿湿某某种种固固体体表面的表面的SAASAA。渗渗透透剂剂：能能使使液液体体迅迅速速而而均均匀匀地地渗渗透透某某种种固固体体内部的内部的SAASAA。实实际际上上，润润湿湿和和渗渗透透作作用用同同时时发发生生,因因此此，润润湿剂又称渗透剂湿剂又称渗透剂,一般一般SAASAA都有润湿作用。都有润湿作用。润湿性能好润湿性能好SAASAA，R R碳链不长，碳链不长，亲水基在中间。亲水基在中间。润湿剂：能使液体迅速而均匀地润湿某种固体表面的SAA。19a.水滴滴在坯布，水滴成球形；水滴滴在坯布，水滴成球形；b.含渗透剂的水滴在布面，水滴迅速展开，渗透入织物含渗透剂的水滴在布面，水滴迅速展开，渗透入织物内部。内部。aba.水滴滴在坯布，水滴成球形；ab20SSA的乳化、分散、增溶作用的乳化、分散、增溶作用乳化：一种乳化：一种液体液体以微小液滴以微小液滴分散在分散在另一种与其不相溶的另一种与其不相溶的液液体中体中所形成体系叫做乳状液（乳浊液、乳液或乳化液）。所形成体系叫做乳状液（乳浊液、乳液或乳化液）。（水溶性大的乳化剂则水为外相，形成所谓水包油（水溶性大的乳化剂则水为外相，形成所谓水包油（ow）型乳液；油溶性大的乳化剂则油为外相，形成油包水）型乳液；油溶性大的乳化剂则油为外相，形成油包水型（型（wo)乳液。）乳液。）分散：一种分散：一种固体固体以微小颗粒以微小颗粒分散在分散在另一种另一种液体中液体中所形成体所形成体系叫做分散液。系叫做分散液。从本质上讲，乳化与分散并无区别，都是两个不相溶的相从本质上讲，乳化与分散并无区别，都是两个不相溶的相在表面活性剂的作用下以一定的形式相互混合与包含。为在表面活性剂的作用下以一定的形式相互混合与包含。为叙述方便，叙述方便，才将才将液体对液体的混合叫乳化液体对液体的混合叫乳化，固体在液体中固体在液体中的混合叫分散的混合叫分散。SSA的乳化、分散、增溶作用乳化：一种液体以微小液滴分散在21乳化剂：能使互不相溶的两种液体中任何一种液乳化剂：能使互不相溶的两种液体中任何一种液体乳化成体乳化成0.1-10m0.1-10m液体微粒，均匀地分散在另液体微粒，均匀地分散在另一种液体中的物质。一种液体中的物质。分散剂：能使固体微粒均匀稳定地分散在液体中分散剂：能使固体微粒均匀稳定地分散在液体中的物质。的物质。乳化剂：能使互不相溶的两种液体中任何一种液体乳化成0.1-122涤纶用分散染料不溶于水，易形成沉淀；涤纶用分散染料不溶于水，易形成沉淀；加入扩散剂后，充分搅拌超细染料粒子后能加入扩散剂后，充分搅拌超细染料粒子后能“溶解溶解溶解溶解”于水，形成稳定的悬浮液。于水，形成稳定的悬浮液。（精练剂在煮练中既有渗透作用，还有对杂质的乳化、分散（精练剂在煮练中既有渗透作用，还有对杂质的乳化、分散作用。）作用。）染料粒子沉淀染料粒子沉淀扩散剂增溶扩散剂增溶稳定分散液稳定分散液涤纶用分散染料不溶于水，易形成沉淀；染料粒子沉淀 23增溶作用增溶作用增溶现象增溶现象 当当水水中中表表面面活活性性剂剂的的浓浓度度超超过过其其CMCCMC以以后后,不不溶溶或或微微溶溶于于水水的的有有机机物物质质在在水水中中的的表表观观溶溶解解度度明明显显提提高高，胶胶束束的的这这种种作作用用叫叫做做“增增溶溶”或或“加溶加溶”.增溶条件增溶条件与胶团有关与胶团有关,即在即在CMCCMC以上以上,与表面张力无关与表面张力无关。增溶作用增溶现象24增溶机理增溶机理非极性增溶：油性物质溶入胶束内部亲油基之非极性增溶：油性物质溶入胶束内部亲油基之间所引起的。间所引起的。极性增溶：醇等分别与极性增溶：醇等分别与SAASAA的亲水基和亲油基的亲水基和亲油基相邻，形成混合胶束。相邻，形成混合胶束。吸附增溶：增溶物如苯酚被吸附在胶束亲水基吸附增溶：增溶物如苯酚被吸附在胶束亲水基和水的界面。和水的界面。增溶机理非极性增溶：油性物质溶入胶束内部亲油基之间所引起的。25solubilization in micellessolubilization in micelles26solubilization in micellessolubilization in micelles27solubilization in Lamellar phasessolubilization in 28增溶与乳化区别增溶与乳化区别:增溶是以胶团存在为前提，乳化无此条件。增溶是以胶团存在为前提，乳化无此条件。乳化是分散相，以液滴形式分散在液体中，是乳化是分散相，以液滴形式分散在液体中，是乳液乳液。增溶，被增溶物逐个溶解到胶团中，增溶是增溶，被增溶物逐个溶解到胶团中，增溶是溶液溶液，类似于透明的真溶液。类似于透明的真溶液。乳液是不稳定体系，乳液是两相乳液是不稳定体系，乳液是两相;分散体系、增溶是分散体系、增溶是稳定的一相，是溶液。稳定的一相，是溶液。增溶与乳化区别:29SSA的洗涤去污作用的洗涤去污作用去污作用是润湿、乳化、分散、增溶等去污作用是润湿、乳化、分散、增溶等共同作用的结果。共同作用的结果。纤维纤维 杂质杂质+表面活性剂表面活性剂纺织纤维纺织纤维 表表面活性剂面活性剂+杂质杂质 表面活性剂表面活性剂SSA的洗涤去污作用去污作用是润湿、乳化、分散、增溶等共同作30洗涤过程洗涤过程1 1）织物充分润湿，使纤维、浆料和某些固体污杂质膨化）织物充分润湿，使纤维、浆料和某些固体污杂质膨化;（SAASAA起作用）起作用）2 2）在机械力的作用下）在机械力的作用下,污杂质从织物上分离下来污杂质从织物上分离下来,并扩散到洗液中去并扩散到洗液中去;（加（加SAASAA，使过程容易。，使过程容易。)3)3)使已扩散到洗液中污杂质不再沉结到织物上。使已扩散到洗液中污杂质不再沉结到织物上。(污杂质被乳化、分散在污杂质被乳化、分散在洗液中。洗液中。)(SAA)(SAA起作用）起作用）洗涤过程31染整工艺原理上ppt课件第一章-第二节-表面活性剂32去去污可以看作是在油（可以看作是在油（O O）/纤维（S S）界面代）界面代之以油（之以油（O O）/水（水（W W）和水（）和水（W W）/纤维（S S）界面的界面的过程。程。这一一过程的示意程的示意图如下：如下：油油污在疏水性固体表面上在疏水性固体表面上soso比在比在亲水性固水性固体表面体表面soso小，水在小，水在亲水性固体表面水性固体表面wsws比在疏水性固体表面比在疏水性固体表面wsws小。小。所以在疏水所以在疏水性固体表面上性固体表面上W Ww w值大，油大，油污难以去除。以去除。去污可以看作是在油（O）/纤维（S）界面代之以油（O）/水（33effect of washing agentsfibre surfacechange of moistering balance of course change of contact angle effect of washing agentsfibre34surfactant solutionre-moisteningsolubilizationsolubilized stuff and adsorption layerdirt removalsurfactant solutionre-moisteni35SSA的柔软作用的柔软作用柔软作用柔软作用:吸附在纤维表面，使纤维和纱线表面平滑，降低吸附在纤维表面，使纤维和纱线表面平滑，降低了相了相 互摩擦力。互摩擦力。(例：例：a.针织物编织前纱线过蜡（上柔软剂、浆料添加物）；针织物编织前纱线过蜡（上柔软剂、浆料添加物）；b.染色后进行柔软整理，减少缝纫时针洞产生。染色后进行柔软整理，减少缝纫时针洞产生。)SSA的其他作用的其他作用1.抗静电：用于抗静电：用于涤纶等疏水性纤维的整理；涤纶等疏水性纤维的整理；2.阻燃：提高阻燃：提高LOI指数等等。指数等等。SSA的柔软作用36六、常见表面活性剂及其在六、常见表面活性剂及其在染整加工染整加工中的应用中的应用（一）阴离子表面活性剂（一）阴离子表面活性剂高级脂肪酸盐类高级脂肪酸盐类肥皂，肥皂，磺酸盐类（磺酸盐类（ABS）烷基硫酸酯盐类烷基硫酸酯盐类烷基磷酸酯盐类烷基磷酸酯盐类胰加漂胰加漂T T（209209洗涤剂），洗涤剂），808 808洗涤剂洗涤剂六、常见表面活性剂及其在染整加工中的应用（一）阴离子表面活性37高级脂肪酸盐类高级脂肪酸盐类肥皂肥皂缺点：缺点：不耐硬水，（不耐硬水，（RCOORCOO）2 2CaCa或或(RCOO)(RCOO)2 2MgMg，粘辊筒，布身发硬，手感差。粘辊筒，布身发硬，手感差。不耐酸，遇到强酸，生成不耐酸，遇到强酸，生成RCOOHRCOOH。还原染料染色后皂煮，肥皂还原染料染色后皂煮，肥皂5g/L+5g/L+纯碱纯碱2.5g/L2.5g/L；活性染料染色后皂煮，只用肥皂，活性染料不耐碱。活性染料染色后皂煮，只用肥皂，活性染料不耐碱。肥皂粉将代替洗衣粉。肥皂粉将代替洗衣粉。是环保型洗涤剂是环保型洗涤剂高级脂肪酸盐类肥皂缺点：38磺酸盐类（磺酸盐类（ABS）（1）烷基苯磺酸盐类）烷基苯磺酸盐类基本原料为石油基本原料为石油直链烷基苯直链烷基苯（十二烷基苯磺酸钠）十二烷基苯磺酸钠）洗涤效果好，在酸、碱、硬水中稳定，有较强的发泡能洗涤效果好，在酸、碱、硬水中稳定，有较强的发泡能力和去污能力。对棉织物洗涤能力略次于肥皂，对毛织物力和去污能力。对棉织物洗涤能力略次于肥皂，对毛织物洗涤效果比肥皂好。洗涤效果比肥皂好。有一定的毒性。有一定的毒性。LD50=1.49，48hLD50=2.2mg/L，100%致致死浓度为死浓度为4.0g/L。与人体接触较长时间，对皮肤有刺激。与人体接触较长时间，对皮肤有刺激。ABS是目前洗衣粉主要成分。是目前洗衣粉主要成分。精练剂、洗涤剂、染色助剂精练剂、洗涤剂、染色助剂磺酸盐类（ABS）（1）烷基苯磺酸盐类39（2）烷基萘磺酸盐类）烷基萘磺酸盐类拉开粉拉开粉BX（NekalBX）：（双）异丁基萘磺酸钠）：（双）异丁基萘磺酸钠对酸、碱、硬水都较稳定对酸、碱、硬水都较稳定,有良好的润湿、乳化和分散能力。有良好的润湿、乳化和分散能力。染色中用作润湿剂和分散剂。染色中用作润湿剂和分散剂。（2）烷基萘磺酸盐类拉开粉BX（Nekal BX）：（双40（3）烷基磺酸盐类（）烷基磺酸盐类（AS）RSO3Na(R：C14C18)RH+2SO2+O2+H2ORSO3H+H2SO4R是直链，洗涤剂是直链，洗涤剂R是支链，渗透剂是支链，渗透剂优点：耐酸、碱、硬水，成本低，价格便宜，容易被优点：耐酸、碱、硬水，成本低，价格便宜，容易被生物降解。生物降解。存在问题：磺化位置不固定，直链和支链都有，洗涤、存在问题：磺化位置不固定，直链和支链都有，洗涤、润湿效果都有一定，但都不是最好，去污力不如肥皂润湿效果都有一定，但都不是最好，去污力不如肥皂（3）烷基磺酸盐类（AS）RSO3 Na 41烷基硫酸酯盐类烷基硫酸酯盐类ROSO4NaR：C12十十二二烷烷基基硫硫酸酸酯酯钠钠，月月桂桂醇醇硫硫酸酸酯酯钠钠SDS或或SLS+十二醇十二醇-发泡剂发泡剂例：例：Wettingagent蓖麻油硫酸酯钠盐。蓖麻油硫酸酯钠盐。CH3-(CH2)5-CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COONaOSO3Na耐硬水，耐酸，但遇强酸也要水解。耐硬水，耐酸，但遇强酸也要水解。良好的净洗和乳化能力良好的净洗和乳化能力烷基硫酸酯盐类ROSO4Na42烷基磷酸酯盐类烷基磷酸酯盐类磷酸单酯盐类磷酸单酯盐类磷酸双酯盐类磷酸双酯盐类磷酸三酯盐类磷酸三酯盐类有优良的分散、渗透洗涤性能，起泡力小，耐碱、有优良的分散、渗透洗涤性能，起泡力小，耐碱、耐高温、耐还原剂、氧化剂，应用于棉、耐高温、耐还原剂、氧化剂，应用于棉、T/C高温煮练。高温煮练。烷基磷酸酯盐类磷酸单酯盐类43胰加漂胰加漂T T（Igepon TIgepon T）209209洗涤剂洗涤剂C17H33COCl+HNCH2CH2SO3Na（油酸氯（油酸氯）CH3（N-甲基牛胆酸）甲基牛胆酸）C17H33CONCH2CH2SO3NaCH3（胰加漂（胰加漂T）引引入入磺磺酸酸基基，克克服服了了硫硫酸酸酯酯遇遇强强酸酸水水解解缺缺点点，净净洗洗效效果果更好，耐硬水，耐酸。更好，耐硬水，耐酸。胰加漂T（Igepon T）209洗涤剂44（二）阳离子型（二）阳离子型SAA SAA 胺盐、季铵盐两类胺盐、季铵盐两类柔软剂、匀染剂、防水剂、抗菌剂柔软剂、匀染剂、防水剂、抗菌剂1227、1631、1831，CH3CH3C16H33N+CH3Cl-C16H33N+CH2Cl-CH3CH3（二）阳离子型SAA 胺盐、季铵盐两类45（三）两性（三）两性SAA两性表面活性剂主要是指同时兼有阴离子性和两性表面活性剂主要是指同时兼有阴离子性和阳离子性，在等电点以上和以下的水溶液中，阳离子性，在等电点以上和以下的水溶液中，分别表现出阴离子和阳离子表面活性剂的性能，分别表现出阴离子和阳离子表面活性剂的性能，而在其等电点的水溶液中，则表现出非离子表而在其等电点的水溶液中，则表现出非离子表面活性剂的性能。面活性剂的性能。（三）两性SAA 两性表面活性剂主要是指同时兼有阴离子性和阳46两两性性表表面面活活性性剂剂分分子子的的阴阴离离子子部部分分羧羧酸酸盐盐基基团团，阳阳离离子子部部分分胺胺盐盐氨氨基基羧羧酸酸型型两两性性表表面面活活性性剂剂；阳离子部分季铵盐阳离子部分季铵盐甜菜碱型两性表面活性剂。甜菜碱型两性表面活性剂。两两性性表表面面活活性性剂剂毒毒性性低低、刺刺激激性性小小、生生物物降降解解性性好好，能能与与任任何何表表面面活活性性剂剂配配伍伍，又又有有很很好好的的乳乳化化、渗渗透透、洗洗涤涤、杀杀菌菌等等性性能能。在在染染整整加加工工中中用用作作柔柔软剂、抗静电剂、金属络合染料的匀染剂等。软剂、抗静电剂、金属络合染料的匀染剂等。两性表面活性剂分子的阴离子部分羧酸盐基团，阳离子部分胺盐47(四四)非离子型非离子型SAASAA 在在前前处处理理和和染染色色中中，主主要要用用阴阴离离子子、非非离离子子型型SAASAA。1.1.聚乙二醇聚乙二醇(聚氧乙烯、聚环氧乙烷聚氧乙烯、聚环氧乙烷)型型EthyleneOxideEORXH+nEORX（CH2CH2O）nHROH、RNH2、RCOOH(四)非离子型SAA 在前处理和染色中，主要用阴离子、非离481）润湿剂（渗透剂）润湿剂（渗透剂）JFCC C7-97-9H H15-1915-19O O（CHCH2 2 CH CH2 2O O）5 5 H HJFC,JFC,作为退浆作为退浆,精练精练,漂白的润湿漂白的润湿,渗透剂。渗透剂。1）润湿剂（渗透剂）JFC492）平平加平平加O（PeregalO）、）、匀染剂匀染剂O、匀染剂匀染剂102C18H35-37O（CH2CH2O)nH平平加平平加OC12H25O（CH2CH2O)22H匀染剂匀染剂OC12-18H25-37O(CH2CH2O)25-30H匀染剂匀染剂102平平加平平加O-30、25、20、15、10RO（EO）nH匀染、乳化、润湿、扩散作用匀染、乳化、润湿、扩散作用。2）平平加O（Peregal O）、匀染剂O、匀染剂503)TX-10(TritonX-10)TX-3,5,7,18系列系列C8-9H17-19PhO（CH2CH2O)10H净洗剂、润湿剂、乳化剂。净洗剂、润湿剂、乳化剂。4)4)匀染剂匀染剂ACACCHCH22CHCH2 2(CH(CH2 2CHCH2 2O)nHO)nH4R-NH4R-NH2 2+（n+1n+1）EOREORNNCHCH2 2CHCH2 2(CH(CH2 2CHCH2 2O)nHO)nH蛋白质纤维保护剂蛋白质纤维保护剂3)TX-10(TritonX-10)TX-3,5,7,1512.2.多元醇多元醇甘油、季戊四醇、山梨糖醇、失水山梨糖醇。甘油、季戊四醇、山梨糖醇、失水山梨糖醇。两种类型：两种类型：SpanSpan（司本），水溶性小，（司本），水溶性小，W/OW/O乳化剂乳化剂；Tween Tween（吐温）（吐温）,水溶性大，水溶性大，O/WO/W乳化剂。乳化剂。2.多元醇52七、七、SAA SAA的化学结构与性能关系的化学结构与性能关系（一）（一）SAA SAA的亲水和疏水性能的亲水和疏水性能1.1.亲疏平衡值亲疏平衡值HLBHLB离离子子型型表表面面活活性性剂剂的的HLBHLB值值在在1 14040之之间间，非非离离子子型表面活性剂的型表面活性剂的HLBHLB值在值在0 02020之间，之间，数数值值越越大大表表示示亲亲水水性性越越强强，数数值值越越小小表表示示疏疏水水性越强。性越强。hydrophilichydrophobiclipophilic七、SAA的化学结构与性能关系（一）SAA的亲水和疏水性53对于聚乙二醇和多元醇类非离子表面活性剂对于聚乙二醇和多元醇类非离子表面活性剂1.HLB=1.HLB=（E/5E/5）100100E E：氧乙烯基（氧乙烯基（C C2 2H H4 4O O）质量分数质量分数2.HLB2.HLB聚乙二醇相对分子质量聚乙二醇相对分子质量2020表面活性剂相表面活性剂相对分子质量对分子质量亲疏平衡值亲疏平衡值HLBHLB计算公式：计算公式：对于聚乙二醇和多元醇类非离子表面活性剂亲疏平衡值HLB计算公54对于离子型表面活性剂（复杂）对于离子型表面活性剂（复杂）把表面活性剂的分子结构分解成为一些独立的基团，由把表面活性剂的分子结构分解成为一些独立的基团，由于每个基团的亲水、疏水能力各不相同，它们对于每个基团的亲水、疏水能力各不相同，它们对HLBHLB值均值均有各自的贡献，通过实验先测定各个基团对有各自的贡献，通过实验先测定各个基团对HLBHLB值的贡献值的贡献能力并换算成标准数据，这些数据被称作能力并换算成标准数据，这些数据被称作“基团数基团数”。其。其中亲水基的基团数为正值，疏水基的基团数为负值，计算中亲水基的基团数为正值，疏水基的基团数为负值，计算某一表面活性剂的某一表面活性剂的HLBHLB值时，只需将与之有关的各基团数值时，只需将与之有关的各基团数代入下式：代入下式：HLB HLB（亲水基基团数）（亲水基基团数）（疏水基基团数）（疏水基基团数）7 7对于离子型表面活性剂（复杂）552.HLB值与性能关系值与性能关系HLB1.5-33.5-67-9用途用途消泡剂消泡剂W/O乳化剂乳化剂润湿剂润湿剂8-1813-1515-18O/W乳化剂乳化剂洗涤剂洗涤剂增溶剂增溶剂2.HLB值与性能关系56(二二)SAA)SAA疏水基团的结构与性能间的关系疏水基团的结构与性能间的关系1.1.疏水基团强弱疏水基团强弱脂脂肪肪类类（石石蜡蜡烃烃烯烯烃烃）带带脂脂肪肪链链的的芳芳香类芳香类带弱亲水基者香类芳香类带弱亲水基者2.2.亲者相近亲者相近(二)SAA疏水基团的结构与性能间的关系57(三三)SAA)SAA分子结构和相对分子重量与性能间的关分子结构和相对分子重量与性能间的关系系亲水性位置在一端，洗涤性好；在中间，润湿亲水性位置在一端，洗涤性好；在中间，润湿性好性好直链，洗涤、乳化好；支链直链，洗涤、乳化好；支链,润湿性好润湿性好分子量比较小分子量比较小,作为润湿、渗透剂为宜；作为润湿、渗透剂为宜；分子量比较大分子量比较大,作为洗涤、乳化、分散剂为宜。作为洗涤、乳化、分散剂为宜。(三)SAA分子结构和相对分子重量与性能间的关系58八、八、SAA SAA的安全性及其生物降解的安全性及其生物降解清洁生产清洁生产节能、降耗、减污、增效节能、降耗、减污、增效1.1.安全性安全性急性毒性、鱼毒性、水生微生物及藻类毒性急性毒性、鱼毒性、水生微生物及藻类毒性半致死半致死 量量 LDLD50 50 g/kgg/kg鱼毒性鱼毒性ECOECO5050mg/L1mg/L1100mg/L100mg/L八、SAA的安全性及其生物降解清洁生产节能、降耗、减污、59染整工艺原理上ppt课件第一章-第二节-表面活性剂60阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂LD50约为约为0.22.0g/kg，毒性最强；，毒性最强；阴离子表面活性剂的阴离子表面活性剂的LD50约为约为g/kg；非离子表面活性剂为非离子表面活性剂为LD50，毒性最小，但随，毒性最小，但随聚氧乙烯聚氧乙烯链的链的增加增加,毒性也增加。毒性也增加。阳离子表面活性剂LD50约为0.22.0g/kg，毒性最61对皮肤刺激性和对粘膜损伤对皮肤刺激性和对粘膜损伤表表面面活活性性剂剂对对皮皮肤肤的的刺刺激激性性和和对对粘粘膜膜的的损损伤伤,与与其其毒毒性性大大体体相相当当,阳阳离离子子型型的的作作用用大大大大超超过过阴阴离离子子型型和和非非离离子子型型总总的的来来说说,长长直直键键产产品品,其其刺刺激激性性比比短短直直链链和和有有支支键键的的小小;合合成成洗洗涤涤剂剂（烷烷基基苯苯磺磺酸酸钠钠和和烷烷基基硫硫酸酸钠钠）的的刺激性比脂肪酸皂类大。非离子表面活性剂比较温和。刺激性比脂肪酸皂类大。非离子表面活性剂比较温和。致畸性和变异性致畸性和变异性 含氯有机物和含酚物质会对动物造成畸形和致癌含氯有机物和含酚物质会对动物造成畸形和致癌对皮肤刺激性和对粘膜损伤62对水生物的毒性对水生物的毒性纺纺织织助助剂剂随随废废水水排排放放造造成成的的对对鱼鱼类类在在内内的的水水生生物物有有影影响响。三三聚聚磷磷酸酸钠钠等等含含磷磷无无机机物物，会会造造成成水水质质“富富营营养养性性”而而对对水水生生物物产产生生毒毒害害。表表面面活活性性剂剂也也会会造造成成对对鱼鱼在在内内的的水水生生物物有有害害影影响响，除除了了毒毒性性以以外外，表表面面活活性性剂剂使使水水的的表表面面张张力力下下降降，若若达达到到0时时，水水生生物物就就很很难生存。难生存。对水生物的毒性632.生物降解性生物降解性分初级降解、次级降解、完全降解三个步骤。分初级降解、次级降解、完全降解三个步骤。表表面面活活性性剂剂的的生生物物降降解解性性是是指指表表面面活活性性剂剂能能被被微微生生物物氧氧化化分分解解,最最终终生生成成二二氧氧化化碳碳、水水和和无无机机元元素素,使使之成为完全无害的物质。之成为完全无害的物质。脂脂肪肪皂皂类类的的生生物物降降解解最最快快，可可以以遵遵从从脂脂肪肪酸酸的的氧氧化化法法则则，即即每每次次减减少少两两个个碳碳原原子子，直直至至最最后后生生成成CO2与与H2O。322222C22O2.生物降解性64表面活性剂化学结构与生物降解的关系是：表面活性剂化学结构与生物降解的关系是：对于碳链疏水基，直链较支链易于生物降解；对于碳链疏水基，直链较支链易于生物降解；对于非离子表面活性剂中的聚氧乙烯链，链越长，越不易对于非离子表面活性剂中的聚氧乙烯链，链越长，越不易生物降解生物降解。阴离子表面活性剂中，阴离子表面活性剂中，羧酸基最容易分解羧酸基最容易分解，磺酸基和硫酸，磺酸基和硫酸基需细菌参与才能完全分解，需时较长。而基需细菌参与才能完全分解，需时较长。而磷酸酯类表面磷酸酯类表面活性剂的生物降解要比硫酸酯和碳酸盐容易活性剂的生物降解要比硫酸酯和碳酸盐容易。非离子表面活性剂的生物降解包括疏水碳链和聚氯乙烯部非离子表面活性剂的生物降解包括疏水碳链和聚氯乙烯部分，碳链降解规律基本上与阴离子表面活性剂相同，分，碳链降解规律基本上与阴离子表面活性剂相同，支链支链碳链则不易生物降解碳链则不易生物降解。氧乙烯单元数在以下者，生物。氧乙烯单元数在以下者，生物降解速度无明显差别；超过后，降解速度随数增降解速度无明显差别；超过后，降解速度随数增长而明显减缓，这一规律也同样适用于烷基酚聚氧乙烯醚长而明显减缓，这一规律也同样适用于烷基酚聚氧乙烯醚的的生物降解。生物降解。脂肪醇聚氧乙烯酸的生物降解情况比较好脂肪醇聚氧乙烯酸的生物降解情况比较好，是，是非离子表面活性剂的环保助剂可考虑的品种。非离子表面活性剂的环保助剂可考虑的品种。表面活性剂化学结构与生物降解的关系是：65九、绿色表面活性剂九、绿色表面活性剂烷基多糖苷类表面活性剂烷基多糖苷类表面活性剂APG是一淀粉或葡是一淀粉或葡萄糖和天然脂肪醇为原料绿色表面活性剂，无萄糖和天然脂肪醇为原料绿色表面活性剂，无毒、无刺激、生物降解快而彻底。毒、无刺激、生物降解快而彻底。烷基葡萄糖酰胺烷基葡萄糖酰胺MEGAMEGA醇醚羧酸盐醇醚羧酸盐AECAEC九、绿色表面活性剂66作业作业:1-4,1-5,1-7,1-8,1-9作业:674.4.在实际测定液体在固体上的在实际测定液体在固体上的接触接触角时为什么角时为什么要确保表面的洁净？要确保表面的洁净？答：如果固体表面不洁净，被另一种液体（答：如果固体表面不洁净，被另一种液体（ll）污染，使测定不出真实的污染，使测定不出真实的sl sl、sg sg，（而是，（而是slsl和和sg sg，），）根据扬氏式计算出根据扬氏式计算出角不角不是是洁净固体上的洁净固体上的接触接触角角4.在实际测定液体在固体上的接触角时为什么要确保表面的洁净68sg sg sl sl=lglgcos cos cos=(cos=(sgsg-slsl）/lglg如果固体表面不洁净，被另一种固体（如果固体表面不洁净，被另一种固体（s）污染，）污染，根据不均匀固体表面根据不均匀固体表面接触接触角计算式角计算式cos=Xcos=Xa cos+X cos+Xb cos cosX Xa、X Xb表面积分数表面积分数角也不是角也不是洁净固体上的洁净固体上的接触接触角角sg sl=lgcos cos=(695.5.采用一些特殊手段在纤维采用一些特殊手段在纤维(如聚酯纤维如聚酯纤维)表面表面形成微小的刻蚀后为什么也就可以提高水对该形成微小的刻蚀后为什么也就可以提高水对该纤维的纤维的润湿性能？润湿性能？答：固体表面的粗糙化会增加其真实的表面积。答：固体表面的粗糙化会增加其真实的表面积。以以r来表示来表示粗糙化固体表面的真实面积与表观粗糙化固体表面的真实面积与表观面积之比，叫做粗糙因子。在这种情况下，面积之比，叫做粗糙因子。在这种情况下，扬扬氏式可以写成氏式可以写成r（sgsl）=lgcos式中：式中：粗糙表面上粗糙表面上接触接触角角r=cos/cosr1，900，变小，易润湿，变小，易润湿，也就是提高也就是提高水对该纤维的水对该纤维的润湿性能。润湿性能。5.采用一些特殊手段在纤维(如聚酯纤维)表面形成微小的刻蚀后707.7.在水为介质的洗涤过程中，为什么油污在疏水在水为介质的洗涤过程中，为什么油污在疏水性固体表面上比在亲水性固体表面上难以去除性固体表面上比在亲水性固体表面上难以去除？答答:去污可以看作是在油（去污可以看作是在油（O O）/纤维（纤维（S S）界面代）界面代之以油（之以油（O O）/水（水（W W）和水（）和水（W W）/纤维（纤维（S S）界面的过程。这一过程的示意图如下：界面的过程。这一过程的示意图如下：将单位将单位面积液体面积液体/固体界面分离开来所需要的功称为固体界面分离开来所需要的功称为粘着功粘着功W Ww wW Ww w=ws ws+wo wo so so W Ww w值的大小可以反映油污自纤维表面脱落的难易值的大小可以反映油污自纤维表面脱落的难易程度，程度，W Ww w值小，油污易去除。值小，油污易去除。7.在水为介质的洗涤过程中，为什么油污在疏水性固体表面上比在71油污在疏水性固体表面上油污在疏水性固体表面上soso比在亲水性固比在亲水性固体表面体表面soso小，水在亲水性固体表面小，水在亲水性固体表面wsws比在疏水性固体表面比在疏水性固体表面wsws小，（小，（P390P390）wowo相同。所以的在疏水性固体表面上相同。所以的在疏水性固体表面上W Ww w值大，油污难以去除。值大，油污难以去除。油污在疏水性固体表面上so比在亲水性固体表面so小，水在728.8.举出举出增溶发挥重要作用的去污过程的实例，并增溶发挥重要作用的去污过程的实例，并从理论上给以说明。从理论上给以说明。答答：在在T/CT/C纺纺织织品品分分散散/活活性性一一浴浴染染色色后后的的净净洗洗去去污过程，增溶发挥重要作用。污过程，增溶发挥重要作用。所所谓谓增增溶溶是是指指当当水水中中表表面面活活性性剂剂的的浓浓度度超超过过其其CMCCMC以以后后,不不溶溶或或微微溶溶于于水水的的有有机机物物质质在在水水中中的的表表观观溶溶解解度度明明显显提提高高，胶胶束束的的这这种种作作用用叫叫做做增增溶。增溶机理：溶。增溶机理：(1)(1)非非极极性性增增溶溶：油油性性物物质质溶溶入入胶胶束束内内部部亲亲油油基基之间所引起的。之间所引起的。8.举出增溶发挥重要作用的去污过程的实例，并从理论上给以说明73(2)(2)极极性性增增溶溶：长长链链醇醇、胺胺、脂脂肪肪酸酸和和一一些些染染料料等等分分别别与与SAASAA的的亲亲水水基基和和亲亲油油基基相相邻邻，形形成成混混合胶束。合胶束。(3)(3)吸吸附附增增溶溶：增增溶溶物物如如苯苯酚酚被被吸吸附附在在胶胶束束亲亲水水基和水的界面。基和水的界面。增增溶溶作作用用形形成成溶溶液液是是热热力力学学上上稳稳定定体体系系。从从纺纺织织品品上上脱脱落落下下来来的的的的有有类类杂杂质质在在表表面面活活性性剂剂胶胶束束的的作作用用下下发发生生增增溶溶，从从而而使使杂杂质质在在溶溶液液中中稳定性进一步提高，加强净洗效果。稳定性进一步提高，加强净洗效果。(2)极性增溶：长链醇、胺、脂肪酸和一些染料等分别与SAA的749.9.比较以下三种比较以下三种表面活性剂的去污性能和润湿性能的表面活性剂的去污性能和润湿性能的强弱：强弱：C C1616H H3333SOSO4 4Na CNa C1414H H2929SOSO4 4Na CNa C1212H H2525SOSO4 4NaNa答：表面活性剂相对分子质量的大小对其性能有明显答：表面活性剂相对分子质量的大小对其性能有明显的影响。对于具有相同的亲水基团的影响。对于具有相同的亲水基团,并且疏水基团种并且疏水基团种类相同的表面活性剂来说，分子量较小者具有较好类相同的表面活性剂来说，分子量较小者具有较好的润湿和渗透性能的润湿和渗透性能,而分子量较大者则具有较好的乳而分子量较大者则具有较好的乳化、分散剂和去污性能。化、分散剂和去污性能。去污性能去污性能:C16H33SO4NaC14H29SO4NaC12H25SO4Na润湿性能润湿性能:C16H33SO4NaC14H29SO4NaC12H25SO4Na9.比较以下三种表面活性剂的去污性能和润湿性能的强弱：75