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1、染整助剂及其应用,第三篇,第一章 总论,日常生活中常用的肥皂、洗衣粉均可清洗污垢，食盐可以作为固色剂。这些物质都属于助剂，其中大部分是表面活性剂，本书我们主要讨论印染工业中常用的表面活性剂及其应用。 一、 助剂及其在纺织染整工业中的应用 1、定义：纺织工业从纺丝、纺纱、织布、印染到成品的各道加工工序中，都要用到各种辅助化学品，它赋予纺织品各种优异的应用性能，这种辅助化学品通称为纺织染整助剂。 2、作用：提高纺织品的质量，改善加工效果，提高生产效率，简化生产过程，降低生产成本。,二、纺织染整助剂分类 1、根据生产工艺分： （ 1 ）纺织助剂 （ 2 ）印染助剂 2、印染助剂 （1）无机物 食盐、
2、 盐酸、保险粉（ Na2S2O4） 等。 （2）有机物 草酸、酒精、甘油（丙三醇）等。 3、印染助剂在染整工业中的应用 润湿、渗透、乳化、分散、洗涤、柔软、固色、防水、防霉、 抗静电等作用。 4、发展概论 我国印染助剂的潜力是巨大的 （1）新型助剂的研究开发和使用 （2）复配型助剂的开发和使用,复习：印染助剂在染整工业中的主要用途。导入：印染助剂中用量最多的表面活性剂的基本知 识。一、表面现象 自然界中物质与物质相接触的界面称为相界面。若为气液的相界面称为表面，发生在表面的现象称为表面现象。在表面现象中最突出的是表面张力。二、表面活性剂 对于纯净的液体而言，表面张力大小与物质本身湿度、压强有关
3、。当溶剂中（一般为水）加入很少量某种物质时，就能增加表面活性，大大降低溶剂的表面张力或液液界面张力，改变体系的界面状态，从而产生润湿或反润湿、乳化或破乳、起泡或消泡，以及增溶、净洗等一系列作用，这种物质就称为表面活性剂。（如图1-1所示）,1.1 表面活性剂的分类,图1-1,二、 表面活性剂的结构特点和表示方法 1、基本结构 表面活性剂是一种两亲分子，既亲水又亲油；一端是亲水基（极性的）；另一端是亲油基（非极性的），形成不对称结构。 2、结构表示方法 如图12所示 一部分溶于水，另一部分易从水中逃离，具有双重性。,三、 表面活性剂的分类 1、四大类分类法（ISO分类） 分为离子型表面活性剂、非
4、离子型表面活性剂、结构混合型、特殊类型四类； 2、按用途分类 净洗剂、精练剂、润湿剂、渗透剂、分散剂、乳化剂、 起泡剂、消泡剂、匀染剂、缓染剂、固色剂、剥色剂、 柔软剂、防水剂、阻燃剂、抗静电剂等。 3、按照结构分类 分为：阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性型表面活性剂 、非离子型表面活性剂、特殊类型等类型。,四、 按表面活性剂结构分类 1、阴离子表面活性剂 特点：价廉，与碱合用能增强去污力，织物洗后手感较好。（1）羧酸盐类 RCOOM 如：肥皂、雷米邦A等。（2）磺酸盐类RSO3M 如：601洗涤剂、ABS、 拉开粉BX、胰加漂T等。（3）硫酸酯盐类ROSO3M（4）磷酸酯盐类ROPO
5、3M 2、阳离子表面活性剂（应用较少） 如：季铵盐类。 3、两性型表面活性剂 4、非离子型表面活性剂 如：聚乙二醇类 、平平加等。 5、特殊类型,1.2 表面活性剂的一般性质,复习：表面活性剂的定义、结构特点、表示方法、ISO分类法。导入：表面活性剂的一般性质包括：溶解度和化学稳定性。一、 溶解度 表面活性剂在水中溶解度的一般规律是：在一定温度下，溶解度随亲油基相对增大而降低。1、离子型表面活性剂 一般情况下，温度升高，离子型表面活性剂溶解度增大，但至一定温度后，溶解度增加很快（Krafft点）。（如下图所示）,2、非离子型表面活性剂 一般情况下，非离子型表面活性剂在低温时易溶，温度升至一定程
6、度后，溶解度下降，表面活性剂溶液混浊，表面活性剂析出、分层。克拉夫特点和浊点分别是离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂的特征反映。二、 化学稳定性 1、酸、碱稳定性 （1）一般阴离子表面活性剂在强酸中不稳定：羧酸盐易析出游离酸；硫酸酯盐易水解；磺酸盐稳定。而在碱液中均稳定。（2）阳离子表面活性剂中酸液中稳定而在碱液中不稳定，但季铵盐耐酸、耐碱性均好。（3）非离子型表面活性剂在酸、碱液中均较稳定，但环氧乙烷 加成物例外。,（4）两性型表面活性剂一般受PH值变化而改变性质。在等电点时，形成内盐而沉淀析出。2、无机盐稳定性 多价金属离子对羧酸类表面活性剂影响很大，容易产生盐析。 3、氧化稳定性 离子
7、型表面活性剂中磺酸盐类和非离子型中聚氧乙烯醚型抗氧性好，结构稳定。 4、 生物活性 包括：毒性、杀菌力，且两者相对应。 如：阳离子表面活性剂中季铵盐类毒性大，但杀菌力好。 5、生物降解性 定义：表面活性剂在自然界的微生物作用下，有机碳化合物被逐渐分解，转化成CO2和H2O等对环境无公害的物质。,复习：离子型、非离子型表面活性剂的溶解度随温度变化的关系表面活性剂的化学稳定性(酸、碱稳定性，无机稳定性等)一、全球性环境问题 人口、资源、环境已是当今世界环境科学所关注的三大问题。二、印染工业对生态平衡的影响（尤其对水的影响）1、水体富营养化。2、生物降解。三、对人体健康的影响 LD50、LC50、E
8、CO50等参数。 毒性大小顺序为：阳离子表面活性剂阴离子表面活 性剂非离子表面活性剂。,1.3 印染助剂对环保的影响,作业： 1、表面活性剂的定义、结构特点是什么？ 2、画出水中加入表面活性剂后，表面张力与溶液浓度的关系曲线？ 3、画出水中加入表面活性剂后排列，并标出两个部分？ 4、按ISO分类法分类表面活性剂，并写出阴离子表面活性剂的通式？ 5、离子型、非离子型表面活性剂的溶解度随温度变化的规律分别是什么？ 6、什么是克拉夫特点和浊点？ 7、什么是生物降解性？ 8、表面活性剂有哪些一般性质？,第二章 表面张力和表面吸附,导入：提问为什么肥皂泡要用力吹才能变大？自来水龙头滴下的水滴变成球形？一
9、、表面张力 1、定义 界面：物质与物质相接触的面称界面。 表面：物质与气相组成的界面为表面。 表面张力：增加单位面积时，液体表面自由能的增值，即表面过剩自由能。通常以mN/m为单位。表面张力或表面过剩自由能是液体重要的基本性质之一。 2、分析 解释：以液气两相界面（表面）为例内层：受力对称，合外力为零，所以内部分子可以作无规则运动而不消耗功。外层：受力不对称，向下的力大于向上的力，所以产生了表面分子受到指向液体内部并且垂直于表面的引力。 3、表面张力产生的原因 由于物质不同，分子间的作用力不同，在同一物质内部，分子受力是平衡的，在界面处是不平衡的。表面张力或表面过剩自由能是液体重要的基本性质之
10、一,第一节 表面张力,二、表面张力实验及分析1、实验装置（如图所示）2、实验现象分析（1）若不加外力，肥皂膜因表面张力作用而缩小。（2）施加外力，肥皂膜受力平衡。（3）表面张力定义。（4）从另一角度分析表面张力。三、 表面张力的影响因素 表面张力与物质的本性、所处温度、压力等因素有关。1、表面张力与物质的本性有关 。2、温度对表面张力的影响。3、压力及其它因素对表面张力的影响。,1.2 表面活性剂在界面上的吸附,一、吸附1、定义：物质从一相内部迁至界面，并富集于界面的过程。吸附可发生在：固-液、气-固、液-液、气-液界面上。吸附剂：活性剂吸附质：Cl2（被吸附的物质）2、分类：物理吸附：范德华
11、力 化学吸附：化学键3、吸附量的测定：,（1）气体的吸附：通过测量固体或液体吸附前后的重量（增加），或测定吸附前后气体的压力差。（2）固液界面：吸附前后液体的浓度变化（减小）。（3）液液界面：不易直接测定。4、表面活性剂的吸附。 由于表面活性剂分子结构中含有亲水基和疏水基，因而在溶液中，它易于从内部迁移而富集于溶液表面（或界面）易发生界面吸附。 当发生表面活性剂吸附后，必然改变体系的界面状态，而影响界面性质，从而产生一系列重要作用如湿润、乳化、起泡、净洗等。,在图2-5（C）状态中，由水的极性，表面几乎被表面活性剂分子的亲水基覆盖，亲油基朝外，在水的表面形成一个由碳氢键构成的表面层，大大改变水
12、的表面性质。此时溶液具有最低表面张力。 推出：一种好的表面活性剂应在浓度极稀时就达到吸附饱和状态。,四、表面张力最低值现象。1、定义：表面张力最低值现象是指其表面张力低于表面活性剂水溶液所能达到的表面张力的情况。2、原因：生产上用的表面活性剂均不是纯净物，而含有杂质时就常常出现表面张力的最低值现象。3、意义：表面张力最低值现象作为表面活性剂纯度的量度。4、形式：（1）在阴离子表面活性剂中加入少量阳离子表面活性剂，可大大降低表面张力，出现明显表面张力最低值现象。如图2-6（2）在阳离子表面活性剂中加少量阴离子表面活性剂，也会出现最低值现象。如图2-7（3）在阴离子表面活性剂中加入少量非离子表面活
13、性剂，也会出现最低值现象。如图2-8所示，实际应用时，往往将不同的表面活性剂混合复配，以获得更好的效果。如果对混合体系提纯，则表面张力最低值现象消失，所以表面张力最低值现象出现与否，看成是表面活性剂纯度的一种度量。,4、表面活性剂溶液的吸附等温线。（1）定义： 吸附等温线是指在一定温度下，吸附量与溶液浓度之间的平衡关系曲线。从吸附等温线可了解固体表面的吸附量与溶液浓度变化关系。,第三章 表面活性剂在溶液的表面活性,第一节 表面活性剂的一些性质 我们在讨论表面活性剂在溶液界面上吸附时发现：溶液表面张力随浓度变化的关系中有一突变点,如下图3-1虚线还出现了表面张力最低现象。表面张力和溶液浓度的相互
14、关系中,当浓度较低时,表面张力随表面活性剂浓度增加而降低很快,但浓度升至一定值后,随浓度增加,表面张力变化不大。 此种表面性质的突变与表面活性剂在溶液中的状态变化到底有何关系呢?现在我们对表面性质有了一定的了解,还要研究表面活性在溶液中的状态,才能了解和认识表面活性剂溶液的性质和作用。,下面以十二烷基磺酸钠为例，说明典型的表面活性剂的物理化学性质随浓度变化的关系。 从图3-2中明显看出，所有的物理化学性质变化均有一转折点，且此转折点的浓度变化范围较小，cmc-临界胶束浓度：开始形成胶束时的浓度。（成团结构称胶束）。 表明：表面现象(表面吸附)和内部性质有着统一的内在联系。 下面重点研究表面活性
15、剂水溶液的一些性质。,从图3-3中可知：浓度很稀时，水的表面张力降低很快，过了突变点，随浓度增加，表面张力基本保持不变。,1.2 表面活性剂胶束形成及其结构特点,一、现象解释 1.溶液浓度极稀时，表面活性剂分子或离子含量极低，此时溶液相当于纯水溶液，水与空气几乎直接接触，接近于纯水状态。 2、随溶液浓度增加，溶液中表面活性剂分子或离子数目增加，而表面活性剂中含有亲水基和疏水基，所以就会被吸附到水空气的界面，空气和水的接触部分被空气和表面活性剂、表面活性剂和水的接触面所取代，使原来的空气和水的接触界面降低，导致水的表面张力急剧下降。 水中的表面活性剂相互聚集，疏水基相互靠拢，开始形成胶束。 3、当浓度再进一步增大并到一定值时，水的表面全部被一层表面活性剂的分子或离子覆盖，此时，表面吸附达最大值，而且表面上再也容纳不了更多的分子，将水和空气完全隔离，此时表面张力最低。,
