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粉體表面活性劑的特性和分類
2015年03月17日 發布 分類:粉體應用技術 點擊量:8338
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      粉體行業中需要分散粉體、改善粉體懸浮液(漿料)特性或者對粉體進行表面改性時,常常會用到表面活性劑。表面活性劑是一類具有雙親結構的有機化合物,它包含著兩個相反的部分——親水部分和憎水部分。其親油基可以是一個或多個,親水基也可以是一個或多個。一般來說,親水部分是一個親水離子或極性基團;憎水部分是8到18個碳的烴基。當溶解在水中時前者會和水結合,后者則產生疏水作用,并產生表面定向,使表面上的不飽和的力場得到某種程度上的平衡,從而降低了表面張力。即使在濃度很低的溶液中也能定向吸附在氣-液、液-液或液-固系統的表面或界面,使表面能和界面能有顯著改變。 

 
      表面活性劑一般定義為:當溶劑(一般為水)中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-液界面的張力,改變體系的界面狀態,從而產生潤濕或反潤濕、乳化或破乳、起泡或消泡等一系列表面化學和表面物理作用,這種物質就是表面活性劑。  


      表面活性劑有很多種分類方法,一般認為按化學結構來分類比較合適。當表面活性劑溶于水時,能電離生成離子的叫離子型表面活性劑,離子型表面活性劑又可分為陽離子型、陰離子型或兩性離子型。當表面活性劑溶于水時,不能電離生成離子的叫非離子型表面活性劑,非離子型表面活性劑又可分為聚乙二醇型、多元醇型等。  


      1、陽離子型表面活性劑 


      陽離子型表面活性劑在水中能離解為有機陽離子,其疏水基一端帶有正電荷,通常是取代烷胺的銨鹽形式,即含有一個或兩個長鏈烷基的伯、仲、叔、季銨鹽,如烷基三甲基氯化銨、烷基氯化銨、烷基甲基氯化銨。此外還有膦鹽、锍鹽等、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)等也是常用的品種。 
陽離子型表面活性劑為弱酸性水溶液,而陰離子表面活性劑為中性或堿性溶液,因此二者不宜混合使用,否則形成沉淀,并失去原有的特性。 


      陽離子型表面活性劑還具有殺菌作用、抗靜電作用等。某些品種用于有機顏料的分散、乳化,可以使其表面具有親油性能,改變其易分散性能。


      2、陰離子表面活性劑


      在水中能離解為帶負電荷的有機陰離子的表面活性劑叫陰離子表面活性劑,主要有四種類型:高級脂肪酸鹽,如羧酸鹽;高級醇硫酸酯鹽,如十二烷基硫酸鈉(SDS );烷基磺酸鹽;烴基磷酸鹽等。  陰離子表面活性劑具有很強的降低表面張力的功能,疏水基通常為C12~C18的脂肪烷基,而陰離子多為-COONa、-SO3Na、-OSO3Na、-OPO3Na等。典型的品種如硬脂酸鈉鹽、十二烷基苯磺酸鈉鹽,不僅是重要的洗滌品種,而且當-SO3Na的鈉鹽轉變為鈣鹽、鋇鹽,成為不溶性的具有一定親油性的表面活性劑,適用于有機顏料色母粒的制備中,可以改變顏料粒子與樹脂的相容性,使其有效地分散于著色樹脂中。磺化蓖麻油:又稱太古油或土耳其紅油(Turkey red oil),是由蓖麻油經酸性水解、與硫酸磺化、用堿中和作用后而制得。其外觀為黃色或棕色油狀透明液體,此陰離子表面活性劑易溶于水中形成乳濁液,具有優良的乳化性、滲透性、擴散性和潤濕作用,露置空氣中會變質,是油墨中常用的表面活性劑。


      3、兩性離子型表面活性劑 


      廣義上講,凡是分子中同時具有正、負離子的表面活性劑均可列為兩性表面活性劑。狹義上講,在水中發生偶極電離的表面活性劑叫做兩性離子型表面活性劑,它們在不同的PH值是可呈現陰離子或陽離子特性,一般有等電點。常見的兩性SAA有四類:  氨基酸型:此類化合物顯堿性時與陰離子表面活性劑相似,顯酸性時與陽離子表面活性劑相似,等電點時親水性變小,發生沉淀。  甜菜堿型:如N-n-十二烷基-N,N-二甲基銨乙內酯(月桂基二甲基甜菜堿),與氨基酸型相比,它在酸、堿性介質中均易溶于水,不會發生等電點沉淀。但是起泡性強,適合于洗滌劑,不適合在書寫材料中使用。此外,還有咪唑林和磷酸酯型兩性表面活性劑等。


      4、非離子型表面活性劑 


      非離子型表面活性劑是一類在水中不能電離為離子的表面活性劑,其特征是分子中含有不離解的羥基和醚鍵等親水基團。為獲得較佳的親水性能,要求分子中含有多個羥基和醚鍵結構。依據親水基的種類,非離子型表面活性劑又可分為聚乙二醇型、多元醇型。聚乙二醇型依據疏水基的結構不同分為若干類,多元醇型依據親水基多元醇的結構不同也分為若干類。如下表。



      5、其它類型表面活性劑  


      包括有機氟表面活性劑、有機硅表面活性劑、有機硼表面活性劑、結構混合型表面活性劑、生物表面活性劑等。  有機氟表面活性劑是指以氟原子取代普通表面活性劑中碳氫鍵上的氫,形成以碳氟鍵為親油基的表面活性劑。有機氟表面活性劑根據碳氫鍵上的氫被氟原子取代如CF3(CF2)6COO-Na+、CF3(CF2)6CF2SO3- Na+,其疏水基為全氟代烷基;有機硅表面活性劑 (CH3)3Si[O Si (CH3)2] m(C2H4O) n CH3、(CH3)3Si(CH2)n COO-Na+,疏水基為聚二甲基硅氧鏈組成;有機硼表面活性劑高分子表面活性劑,包括天然高分子和合成高分子兩大類,如果膠酸鈉、羧甲基纖維素(CMC)、羧基淀粉、聚丙烯醇、聚丙烯酰胺、聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物等。結構混合型表面活性劑有RO(OCH2CH2O)n OSO3- Na+等。


     從上個世紀以來,大量表面活性劑的合成和應用為人類社會的進步帶來了無窮的好處,如名目繁多的洗滌劑、清洗劑和化妝品中的主要成分是表面活性劑,醫藥、農藥的配制、紡織印染、涂料、橡膠和皮革的加工等領域都離不開表面活性劑。因此,表面活性劑獲得了“工業的味精”之美稱。

粉體圈  作者:梧桐)

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