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粉体表面活性剂的特性和分类
2015年03月17日 发布 分类:粉体应用技术 点击量:7415
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      粉体行业中需要分散粉体、改善粉体悬浮液(浆料)特性或者对粉体进行表面改性时,常常会用到表面活性剂。表面活性剂是一类具有双亲结构的有机化合物,它包含着两个相反的部分——亲水部分和憎水部分。其亲油基可以是一个或多个,亲水基也可以是一个或多个。一般来说,亲水部分是一个亲水离子或极性基团;憎水部分是8到18个碳的烃基。当溶解在水中时前者会和水结合,后者则产生疏水作用,并产生表面定向,使表面上的不饱和的力场得到某种程度上的平衡,从而降低了表面张力。即使在浓度很低的溶液中也能定向吸附在气-液、液-液或液-固系统的表面或界面,使表面能和界面能有显著改变。 

 
      表面活性剂一般定义为:当溶剂(一般为水)中加入很少量这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-液界面的张力,改变体系的界面状态,从而产生润湿或反润湿、乳化或破乳、起泡或消泡等一系列表面化学和表面物理作用,这种物质就是表面活性剂。  


      表面活性剂有很多种分类方法,一般认为按化学结构来分类比较合适。当表面活性剂溶于水时,能电离生成离子的叫离子型表面活性剂,离子型表面活性剂又可分为阳离子型、阴离子型或两性离子型。当表面活性剂溶于水时,不能电离生成离子的叫非离子型表面活性剂,非离子型表面活性剂又可分为聚乙二醇型、多元醇型等。  


      1、阳离子型表面活性剂 


      阳离子型表面活性剂在水中能离解为有机阳离子,其疏水基一端带有正电荷,通常是取代烷胺的铵盐形式,即含有一个或两个长链烷基的伯、仲、叔、季铵盐,如烷基三甲基氯化铵、烷基氯化铵、烷基甲基氯化铵。此外还有膦盐、锍盐等、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)等也是常用的品种。 
阳离子型表面活性剂为弱酸性水溶液,而阴离子表面活性剂为中性或碱性溶液,因此二者不宜混合使用,否则形成沉淀,并失去原有的特性。 


      阳离子型表面活性剂还具有杀菌作用、抗静电作用等。某些品种用于有机颜料的分散、乳化,可以使其表面具有亲油性能,改变其易分散性能。


      2、阴离子表面活性剂


      在水中能离解为带负电荷的有机阴离子的表面活性剂叫阴离子表面活性剂,主要有四种类型:高级脂肪酸盐,如羧酸盐;高级醇硫酸酯盐,如十二烷基硫酸钠(SDS );烷基磺酸盐;烃基磷酸盐等。  阴离子表面活性剂具有很强的降低表面张力的功能,疏水基通常为C12~C18的脂肪烷基,而阴离子多为-COONa、-SO3Na、-OSO3Na、-OPO3Na等。典型的品种如硬脂酸钠盐、十二烷基苯磺酸钠盐,不仅是重要的洗涤品种,而且当-SO3Na的钠盐转变为钙盐、钡盐,成为不溶性的具有一定亲油性的表面活性剂,适用于有机颜料色母粒的制备中,可以改变颜料粒子与树脂的相容性,使其有效地分散于着色树脂中。磺化蓖麻油:又称太古油或土耳其红油(Turkey red oil),是由蓖麻油经酸性水解、与硫酸磺化、用碱中和作用后而制得。其外观为黄色或棕色油状透明液体,此阴离子表面活性剂易溶于水中形成乳浊液,具有优良的乳化性、渗透性、扩散性和润湿作用,露置空气中会变质,是油墨中常用的表面活性剂。


      3、两性离子型表面活性剂 


      广义上讲,凡是分子中同时具有正、负离子的表面活性剂均可列为两性表面活性剂。狭义上讲,在水中发生偶极电离的表面活性剂叫做两性离子型表面活性剂,它们在不同的PH值是可呈现阴离子或阳离子特性,一般有等电点。常见的两性SAA有四类:  氨基酸型:此类化合物显碱性时与阴离子表面活性剂相似,显酸性时与阳离子表面活性剂相似,等电点时亲水性变小,发生沉淀。  甜菜碱型:如N-n-十二烷基-N,N-二甲基铵乙内酯(月桂基二甲基甜菜碱),与氨基酸型相比,它在酸、碱性介质中均易溶于水,不会发生等电点沉淀。但是起泡性强,适合于洗涤剂,不适合在书写材料中使用。此外,还有咪唑林和磷酸酯型两性表面活性剂等。


      4、非离子型表面活性剂 


      非离子型表面活性剂是一类在水中不能电离为离子的表面活性剂,其特征是分子中含有不离解的羟基和醚键等亲水基团。为获得较佳的亲水性能,要求分子中含有多个羟基和醚键结构。依据亲水基的种类,非离子型表面活性剂又可分为聚乙二醇型、多元醇型。聚乙二醇型依据疏水基的结构不同分为若干类,多元醇型依据亲水基多元醇的结构不同也分为若干类。如下表。



      5、其它类型表面活性剂  


      包括有机氟表面活性剂、有机硅表面活性剂、有机硼表面活性剂、结构混合型表面活性剂、生物表面活性剂等。  有机氟表面活性剂是指以氟原子取代普通表面活性剂中碳氢键上的氢,形成以碳氟键为亲油基的表面活性剂。有机氟表面活性剂根据碳氢键上的氢被氟原子取代如CF3(CF2)6COO-Na+、CF3(CF2)6CF2SO3- Na+,其疏水基为全氟代烷基;有机硅表面活性剂 (CH3)3Si[O Si (CH3)2] m(C2H4O) n CH3、(CH3)3Si(CH2)n COO-Na+,疏水基为聚二甲基硅氧链组成;有机硼表面活性剂高分子表面活性剂,包括天然高分子和合成高分子两大类,如果胶酸钠、羧甲基纤维素(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。结构混合型表面活性剂有RO(OCH2CH2O)n OSO3- Na+等。


     从上个世纪以来,大量表面活性剂的合成和应用为人类社会的进步带来了无穷的好处,如名目繁多的洗涤剂、清洗剂和化妆品中的主要成分是表面活性剂,医药、农药的配制、纺织印染、涂料、橡胶和皮革的加工等领域都离不开表面活性剂。因此,表面活性剂获得了“工业的味精”之美称。

粉体圈  作者:梧桐)

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