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1、表面活性剂知识32009-10-02 21:55:20|分类：清洗工艺|字号订阅主要表面活性剂的HLB斯盘-85：1.8；斯盘-65：2.1；甘油单硬脂酸酯：3.8；斯盘-80：4.3；斯盘-60：4.7；斯盘-40：6.7；斯盘-20：8.6；聚乙二醇（400）单油酸酯：11.4；聚乙二醇（400）单硬油酸酯：11.6；烷基芳基磺酸盐：11.7；三乙醇胺油酸皂：12.0；聚乙二醇(400)单月桂酸酯：13.1；吐温-60：14.9；吐温-80:15.0;吐温-40：15.6；吐温-20：16.7；油酸皂：18；油酸钾：20.0；月桂酸硫酸钠：40通过表面活性剂的HLB值可以了解其化学结构与亲
2、水性关系，当表面活性剂的HLB值在10以下，特别是在5以下时，它不能在水中溶解，而是以乳状液形式存在于水中的；当它的HLB值在10以上时，它在以透明分散形式存在于水中。不同HLB值的表面活性剂有不同的用途。1-3范围内适合做消泡剂；3-6范围内适合做油包水乳化剂；在7-9范围内适合做润湿剂；8-18范围内适合做水包油乳化剂；15-18范围内适合做增溶剂；去污力好的表面活性剂HLB值在13-15之间。相对比较而言，结构相似的同系列表面活性剂洗涤剂中，HLB值较低的亲油性强，一般脱脂去污能力较强，因此可参考HLB值这一定量反映亲水性数值来选择合适的洗涤剂。由于HLB值是用粗糙的固定方法得出的数值，
3、表面活性剂的使用性质并非仅由HLB完全决定，因此，不能单凭HLB值来完全确定表面活性剂的性质。只能在选用哪种表面活性剂完全无把握时可参考HLB值。HLB值概念主要只适用于非离子表面活性剂，而在对阴离子表面活性剂在大多数情况下是不适用的。此外，聚乙二醇型非离子表面活性剂的浊点也是表示其亲水性的很重要的数据。2；表面活性剂的亲油基种类与其性质间的关系亲水基和亲油基的种类是仅次于HLB值的主要因素。亲油基主体虽然为烃类，但实际应用可以分为以下四种：1脂肪族烃基（十二烷基，十八烯基）；2芳香族烃基（如萘，苯基苯酚）3在脂肪族支链上有芳烃（十二烷基，壬烷基酚）；4亲油基中有弱亲水基的（蓖麻油酸-OH基，
4、油酸丁酯-COO-基，聚丙二醇-O-基）。这种分类应注意的是同种类的亲油基其憎水性却有大小不同之分。如聚丙二醇，其分子量小于800时具有可溶于水的亲水性。按经验可将憎水性强弱顺序排列如下：1234亲油基的种类对实际应用表面活性剂是以个非常重要的线索。如乳化矿物油时，以带有脂肪族的或带有脂肪烃的芳香族的亲油基为适宜。对于染料或颜料的乳化分散，是以带芳香族的亲油基为适宜。去污作用主要是乳化，分散污垢并把它除去，由于污垢中的油成分大多属于脂肪族的，故使用与其结构相似的表面活性剂较好。再有，带有弱亲水基的亲油基，其最大特征是发泡力小，这对工业应用时非常重要的，这也是亲油基种类与其性质简单重要关系之一。
5、在很多时候，除了利用表面活性剂的基本性质，还要利用所谓派生性质（例如对纤维的柔软性），此时，亲油基的种类就成为更重要的问题了。3；表面活性剂的分子结构和分子量与其性质之间的关系表面活性剂的分子结构和分子大小（分子量）对其性质也有很大影响，主要有以下几点。1；亲水基位置在亲油基末端的，比靠近中间的去污力要好。2；亲水基位置在靠近亲油基中间的，比在末端的润湿力（渗透力）要好。3；带支链的亲油基比不带支链的润湿力（渗透力）要好。4；分子量较小的做润湿剂和渗透剂比较好。5；分子量较大的做洗涤剂乳化分散剂比较好。六：使用表面活性剂需要注意的问题1；吸附残留问题在洗涤过程中，难溶于水的表面活性剂取代污垢人
6、吸附于清洗对象表面，用水冲洗去除它时往往有困难。理论上分析用大量的水分多次冲洗溶解是完全可以吧吸附的表面活性剂去除的。但是在实际的冲洗条件下总会有微量的表面活性剂在物体表面形成覆盖膜而残留下来。在涂漆，电镀和真空镀膜等加工过程之前的精密清洗过程中，要求解决吸附在表面厚度只有约0.1nm的表面活性剂覆盖膜的去除问题。如果去污时使用脱脂能力强的表面活性剂（HLB值低的表面活性剂），用水冲洗去除也很困难。使用温度较高的水，冲洗能力得到提高，所以一般采用提高冲洗水温的办法来减少残留在表面上的表面活性剂。在要求彻底清除残留的表面活性剂时，要用乙醇或异丙醇浸泡的方法，因为醇类对表面活性剂有很好的溶解力。或
7、者在用脱脂力强的表面活性剂去除污垢之后，再用亲水性强的表面活性剂进行洗涤，以去除亲油性强的表面活性剂，然后再用水冲洗去除亲水性强的表面活性剂。总之，要注意解决表面活性剂的残留问题，特别是在精密工业清洗领域里显得更为重要。2；环境污染问题在清洗过程中产生许多废弃物排入环境会造成污染。特别是表面活性剂混入洗涤废液中流入自然水域，是造成环境破坏的重要因素。有许多表面活性剂是难以被生物降解的，如支链烷基苯磺酸钠，因此要尽量避免使用，以减少环境污染。目前已改用直连结构的顽疾苯磺酸钠代替，它是可以被生物降解的。另外烷基酚聚氧乙烯醚系列的非离子表面活性剂的生物降解性也较差，目前已要求对含有它们的废水必须经过
8、活性污泥处理后才能排放。而且已减少它们的使用量，改用其他类型的非离子表面活性剂。从生物降解的观点看，凡是天然来源的产物或类似结构的物质易于被降解，如以高碳醇，脂肪酸，和葡萄糖为原料合成的表面活性剂生物降解性好，环境对这类物质相容性好。金属清洗常用表面活性剂十二烷基苯磺酸钠阴离子表面活性剂；比肥皂更易溶于水，易起泡，由于泡沫黏度小，所以泡沫易于消失。它有很好的脱脂能力并有很好的降低水的表面张力和润湿，渗透，乳化作用。它的性质稳定，在酸性和碱性介质中以及加热条件下都不会分解。缺点为水洗性不好十二烷基苯磺酸钠特别容易和其他物质产生协同效应，常与非离子表面活性剂复配以提高去污效果。在硬水中使用应与三聚
9、磷酸钠复配。烷基酚聚氧乙烯醚主要产品包括辛基酚聚氧乙烯醚和壬基酚聚氧乙烯醚。作为洗涤剂，分子中加成的环氧乙烷数为n=9-12。由于亲水基是由羟基和醚键构成，而且只在分子的端基存在一个羟基，亲水性很小，要使分子有足够的亲水性，必须增加环氧乙烷加成的分子数n，即含的醚键越多亲水性越好。因此可通过结合不同的环氧乙烷分子数目来调节亲水性。一般得到的环氧乙烷加成产物都是具有不同分子数n的混合物，通常n是一个平均值。对于聚乙二醇型非离子表面活性剂，一个突出的表现为其具有浊点。这是由于它的结构所决定的。浊点反映出非离子表面活性剂亲水性的大小，亲水性越大浊点越高。为保证非离子表面活性剂处于良好的状态，一般应控
10、制在其浊点以下使用。浊点，HLB值以及使用性能都与非离子表面活性剂分子中加成的环氧乙烷数n有一定的关系。如壬基酚聚氧乙烯（9）醚在含量为0.2-10%时，浊点为53，HLB值为12，它的渗透力和去污力都很好，乳化力也相当强，因此用途广泛，是洗涤剂的主要成分。而环氧乙烷加成数得到12时，HLB值上升到14，浊点上升到70度，这种产品虽然去污力有所提高，但渗透力稍差；当环氧乙烷数大于15时，浊点超过100，渗透力合去污力都很差，只能做特殊用途的乳化剂。因此，要根据实际情况控制环氧乙烷的加成数。当加入无机盐或阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂复配时，对它的浊点会有影响。由于无机盐的存在，不利于非离子
11、表面活性剂中聚氧乙烯链与水之间氢键形成，造成脱水现象。所以会降低非离子表面活性剂在水中溶解性和浊点。而加入阴离子表面活性剂与其复配时由于协同效应会使非离子表面活性剂浊点上升，扩大了使用范围。这在实际应用中都要注意。高碳脂肪醇聚氧乙烯醚由于烷基酚聚氧乙烯醚的生物降解性差，目前已有减少使用的趋势，而主要改用降解性好的高碳脂肪醇聚氧乙烯醚。其水溶性受醇结构中碳原子数和环氧乙烷加成数的影响很大。通常使用的脂肪醇含碳原子数在12-18之间。如果饱和一元醇的碳原子数比加成的环氧乙烷分子数多3个的话，一般在常温下都可溶于水。例如月桂醇（十二碳醇）加成9个环氧乙烷分子的产物，鲸蜡醇（十六碳醇）加成13个环氧乙
12、烷分子的产物，它们常温下水溶性都很好，有较好的洗净力。而其15-20环氧乙烷加成物，去污力和渗透力虽较差，但却适合作乳化剂，分散剂，以及和碱合用的洗涤剂。由于高碳脂肪醇聚氧乙烯醚在低于它浊点的温度下，有良好的洗涤去污能力，所以用它配制的洗涤剂能满足低温低泡耐硬水的要求。烷基醇酰胺商品名为尼钠尔的洗涤剂就是这类表面活性剂。化学名为月桂酰二乙醇胺。这类表面活性剂有优良的水溶性和洗涤性能，能产生稳定的泡沫。它与其它聚乙二醇型非离子表面活性剂不同之处在于它没有浊点。能使很多表面活性剂水溶液变稠而日高黏度。能形成稳定泡沫而提高洗涤剂的去污携污能力，对油脂和矿物油的脱除能力强，并有抑制钢铁生锈的功能。有短
13、期防锈作用。烷基磷酸酯可作金属处理液的腐蚀抑制剂，洗涤剂的消泡剂，化妆品的乳化剂。脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯用作电镀液中的润湿剂金属清洗剂对表面活性剂的要求清洗和去污作用 对清洗剂的要求首先是有良好的清洗和去污作用，但不是所有的表面活性剂都以同样的方法实现这种要求。一些低泡沫表面活性剂的清洗和去污效果差，抑泡作用的表面活性剂与去污力强的表面活性剂混合使用时，效果较好。能使其去污效果降低到可允许的程度。泡沫性能 除清洗和去垢作用外，泡沫性能也是表面活性剂的一个重要应用技术特性。但泡沫迅猛形成会干扰清洗效果，不能采用喷洗方法，清洗产生过量的泡沫会增加产品损失，阻碍表面油污的冲洗及污垢的沉淀和分离。并影
14、响版面清洗液的排除。电解质相容性 金属清洗在很多情况下只依靠表面活性剂的清洗和去污作用是不够的，还要添加助洗剂如磷酸盐，硅酸盐或碱等。可提高清洗河去污效果许多倍。助洗剂还有助于分散和乳化作用，能除去腌料污垢和沉积物。但添加助剂会使表面活性剂溶解度降低，造成表面活性剂分离，沉淀量增加和过高的消耗。另外还造成沉淀的表面活性剂吸附聚集在被清洗物上，因此要求选用电解质溶液中溶解度好的表面活性剂。化学稳定性 表面活性剂对酸，碱和氧化剂的化学稳定性对其选择也起决定性作用。乳化作用 在金属清洗中趋向使用去污效果好的，但乳化性能尽可能低的表面活性剂，乳化的油脂不利于清洗剂的有效去污和保留时间，此外乳化还会使废水难于净化处理。吸附作用和解吸作用 实际清洗过程中，为了能出去油膜和污垢，表面活性剂一定要吸附在被清洗表面上，在最后的冲洗过程中，表面活性剂还要从表面上解吸下来。在清洗金属时，被吸附的表面活性剂在精加工过程中会造成严重的缺陷。由于冲洗过程中解吸作用的重要性，在工业清洗时不能使用消泡剂。