表面活性劑又稱界面活性劑，是能使目標溶液表面張力顯著下降的物質，可降低兩種液體或液體-固體間的表面張力。表面活性劑一般為具有親水與疏水基團的有機兩性分子，通常是兩親的有機化合物，含有疏水基團“尾”和親水基團“頭”。表面活性劑的種類很多，不同的表面活性劑具有不同的作用。概括地說，表面活性劑具有潤濕、滲透、乳化、分散、增溶、起泡、消泡、洗滌、勻染、柔軟、殺菌、消除靜電等作用。

根據(jù)表面活性劑親水基團水解后的電荷性質，可分為陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、兩性離子型表面活性劑、非離子型表面活性劑

紡織工業(yè)在紡絲、紡紗、織布、印染至成品的各道加工工序中，根據(jù)各種纖維的性能需使用不同的輔助化學助劑，以提高紡織品質量、改善加工效果、提高生產效率、簡化工藝過程、降低生產成本并賦予紡織品各種優(yōu)異的應用性能，這種輔助化學品通稱為紡織染整助劑。紡織助劑作為一種化學品應用于紡織品生產加工過程，其除了一部分功能性助劑外，約80%的紡織印染助劑是以各種表面活性劑為原料，進行加工復配或作為輔助劑材料。

一、潤濕作用

潤濕通常指固體表面上的一種流體被另一流體取代的過程，也指固體表面上的氣體被液體所取代。水或水溶液是特別常見的取代氣體的液體，所以潤濕通常是指水或液體在固體表面上的鋪展現(xiàn)象。通常將液體在固體表面上的接觸角θ>90°被認為不潤濕，而θ<90°則被認為潤濕，并且接觸角θ越小，潤濕性能越好。

液體與固體界面接觸狀態(tài)

印染加工絕大多數(shù)在水溶液中進行，由于水具有較大的表面張力，使水溶液不能迅速良好地對纖維濕潤、滲透，不利于印染加工的進行。為了使水能自動對固體進行潤濕，需要在水中加人表面活性劑，改變體系的界面張力。水中加入表面活性劑，不僅降低了水的表面張力，還能降低水和固體間的界面張力，使水能夠在固體上自行潤濕，所以，表面活性劑的存在能促進液體表面潤濕的同時，也能促使向織物內部滲透，因此紡織染整行業(yè)在實際應用上常常把具有潤濕滲透作用的表面活性劑稱為潤濕滲透劑或簡稱滲透劑。

潤濕劑和滲透劑能促進水對纖維和織物的潤濕和滲透，也能提升難溶于水的染料、顏料在色漿中的潤濕分散能力，是應用最廣泛的紡織助劑。適合作潤濕劑和滲透劑的主要為一些陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑。

二、乳化和分散作用

1、乳化作用

乳化作用是將本不相溶的兩種液體中的一種液體以極微小的液滴均勻地分散在另一種液體形成穩(wěn)定的分散體系的過程，該分散體系稱為乳狀液或乳液。在印染加工中使用的多種助劑和整理劑都屬于乳液，它們通常是將功能性化合物乳化于水中制成的水乳液。

在乳液中被分散的一相稱作分散相或內相，另一相則稱作分散介質或外相。其中內相是不連續(xù)相，而外相是連續(xù)相。乳液的一相是水相，另一相統(tǒng)稱為油相，這里的油是一種廣義的概念，凡不與水相溶的有機物質如油、脂肪、蠟、苯等物質皆稱為油。乳液主要包括兩種類型，一是油相分散在水相中，簡稱為水包油（O/W）型乳液，如有機硅柔軟劑；二是水相分散在油相中，簡稱為油包水（W/O）型乳液，如涂料印花增稠劑等。

表面活性劑作用下的乳液液滴示意圖：a水包油乳液O/W、b油包水乳液W/O

在一般條件下，乳液的外觀為乳白色不透明液狀，這種外觀與分散相粒子的尺寸有密切關系。由膠體的光學性質可知對一個多分散體系，其分散相與分散介質的折光率一般不同，光照射在分散粒子如液滴表面時可以發(fā)生折射、反射和散射等現(xiàn)象。當液滴直徑遠大于人射光的波長時，在液滴表面主要發(fā)生光的反射效應；而液滴直徑遠小于人射光波長時，則光可以完全透過，這時乳液體系呈透明狀；當液滴直徑稍小于人射光波長時，則有光的散射現(xiàn)象發(fā)生，體系呈半透明狀。可見光波長為0.40~0.76um，故一般乳液中的反射現(xiàn)象較為顯著，呈不透明的乳白色液體；而對于液滴直徑在0.1um以下的乳液體系，其外觀多呈半透明至透明狀，通常稱為微乳狀液。

2、分散作用

分散劑的主要作用是將乳液分散體或不溶于液體的固體物質以極微小的顆粒均勻地分散在液體中，形成穩(wěn)定的分散體系的，形成穩(wěn)定的懸浮液或分散液。被分散的固體顆粒稱為分散相，分散的液體稱分散介質。印染加工中，分散染料墨水和涂料墨水，都是典型的懸浮液體系，含有大量不溶于水的固體顆粒（如染料、顏料），這些體系的穩(wěn)定性直接影響產品的色牢度、均勻性和印染效果。分散作用和乳化作用比較相似，所用表面活性劑也幾乎是相同的，因此，實際應用中也常稱為乳化分散劑。

表面活性劑吸附于固體微粒表面，使其潤濕和解聚集，并產生足夠的能壘，保證微粒在介質中穩(wěn)定地分散。盡管固體微粒被分散于液體的第一步是潤濕，但是若表面活性劑僅使微粒潤濕，而不能將能壘升至足夠的高度以使微粒分散，則該表面活性劑只能作為一種潤濕劑而無分散作用。反之，表面活性劑若不能促進微粒表面的潤濕，但卻能產生足夠高的能壘以分散微粒，此表面活性劑則只具有分散作用，是一種分散劑。實際應用中，許多表面活性劑往往同時具有潤濕及分散能力。固體顆粒的潤濕性和均勻分散性是分散體系形成的兩個關鍵條件，直接影響懸浮液的穩(wěn)定性和加工性能。通過潤濕劑、分散劑以及適當?shù)墓に囀侄危梢杂行Ы鉀Q這些問題，從而提高印染產品的質量。

表面活性劑在帶電粒子上的吸附

圖源： SANYO CHEMICAL

分散劑的分散原理：表面活性劑吸附在顏料表面并降低界面能，使顆粒表面在水或其他溶劑中更易潤濕。分散劑具有對固體顆粒和液體都有親和力的化學結構，并具有吸附到顆粒表面的官能團。這種吸附導致顆粒表面覆蓋著分散劑的吸附層，從而增加了顆粒之間的靜電排斥力或空間位阻，可以獲得具有良好長期穩(wěn)定性的分散體。

三、增溶作用

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，這種現(xiàn)象稱為增溶作用。被增溶的物質稱為增溶溶解質，起這種作用的表面活性劑稱為增溶劑。增溶作用與膠束形成有關，增溶體系形成的是透明的、熱力學穩(wěn)定的溶液體系。四種典型的增溶方式如下：

不同的增溶方式

a）非極性物質增溶。例如，飽和脂肪烴、環(huán)烷烴等，它們增溶在膠束內核的疏水基中，就像溶于非極性碳氫化合物液體中一樣。

b）極性-易極化物增溶在膠束的柵欄層。例如醇、胺、脂肪酸、各種極性染料等它們或深或淺地插人膠束的柵欄層，即它們與表面活性劑分子（離子）形成混合膠束，其親水基朝向水，疏水基朝向膠束內核，形成混合的柵欄結構。

c）一些不溶于水與不溶于烴類的小極性有機物發(fā)生吸附增溶。例如，苯二甲酸二甲酯和一些染料既不溶于水也不溶于非極性烴，這些物質一般吸附于膠束表面區(qū)域。

d）含聚氧乙烯基的非離子表面活性劑形成膠束時，增溶物發(fā)生特殊形式的增溶。增溶物包在膠束外層的聚氧乙烯親水基之間，例如苯酚與其類似物，以酚基與聚氧乙烯基中氧以氫鍵結合即屬此種類型。

增溶作用與乳化、分散作用有著本質上的不同。乳化、分散作用所形成的是熱力學不穩(wěn)定體系，而增溶作用形成的是熱力學穩(wěn)定體系。增溶作用可應用于許多方面，比如：在日化工業(yè)，利用增溶作用生產化妝水和水溶性潤發(fā)膏；在高分子材料行業(yè)，進行高分子乳液聚合；在印染工業(yè)，主要應用在洗滌和染色過程中。在洗滌過程中，增溶劑起去除油污的作用。常用的增溶劑是短鏈的烷基苯磺酸鹽，如甲苯、二甲苯、對異丙基苯的磺酸鹽。在染色過程中，表面活性劑的加入會使染料的溶解度增大，這有利于染色加工的進行。

四、去污（洗滌）作用

在紡織品前處理過程中，紡織品的凈化十分重要。這里所講的凈化主要是指去除紡織纖維上共生的或者是外來的油脂類雜質，凈化過程實際上是一個去污過程。上述雜質的去除通常要借助于表面活性劑的作用，其作用過程可以示意性地表達如下:

在表面活性劑的作用下，纖維和雜質的分離過程是可逆的，脫離纖維的雜質還有可能重新黏附到纖維上去。在紡織品的凈化過程中，機械作用有助于雜質從固體表面脫落。上述油類雜質自纖維上脫落下來之后，可以通過表面活性劑和機械力的共同作用使其乳化分散在處理液中，最終隨殘液一起排放。因此，乳化分散體系的穩(wěn)定性是保證這些雜質不在處理液中聚集并對紡織品發(fā)生重新沾污的重要因素。自纖維上脫落下來的油類雜質也會在表面活性劑膠束的作用下發(fā)生增溶，從而使雜質在溶液中的穩(wěn)定性進一步提高，加強凈化效果。

五、抗靜電

物體摩擦時會產生靜電。纖維與其他物質摩擦時也同樣會產生靜電，合成纖維比天然纖維的靜電現(xiàn)象更突出。摩擦產生的靜電給紡織加工帶來困難，如纖維纏繞滾筒、難以集束紗線毛羽增多等，制成的織物由于帶電而易于吸附塵土和污垢，穿著也不舒服。

消除靜電的方法有很多，其中以應用抗靜電劑的方法最為簡便。抗靜電劑有很多種，主要以表面活性劑為主。表面活性劑的抗靜電作用一般表現(xiàn)在以下兩個方面：1、降低摩擦系數(shù)：表面活性劑能降低纖維表面的摩擦因數(shù)，使纖維之間潤滑，摩擦效應減弱，難以產生靜電；2、泄漏靜電荷：表面活性劑在纖維表面形成易吸濕的薄膜，而且還有很多離子，因此，使纖維表面變成容易導電的導體，由摩擦產生的電荷，立刻逸散，不再聚集生電。

永久性抗靜電劑應采用熱穩(wěn)定性好的、不易揮發(fā)分解的表面活性劑，如嵌段聚合的非離子表面活性劑。

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1、紡織助劑化學，董永春主編

2、紡織化學，盧神州，王建南，張幼珠編

3、紡織化學與原料前處理，張弦，李龍編

編輯整理：粉體圈Alpha