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表面活性剂的应用技术

发布:2014-12-19 11:26      点击:

表面活性剂是指活跃于表面和界面上具有极高的降低表面、界面张力的能力和效率的一类物质。它是具有功能性的精细化工产品,被广泛应用于食品、医药、农药、纺织、化工、黏合剂、选矿、油田化学品、造纸、感光材料等工业领域以及洗涤用品、化妆品等民用领域。目前,表面活性剂产业已发展成为精细化工的一个重要分支。下面主要介绍了表面活性剂的应用。

a在洗涤剂中的应用

1.碱性水基金属油污清洗剂:弱碱性水基金属油污清洗剂具有清洗率高、腐蚀性小、清洗温度较低、无毒、无污染等优点。它的去污机理,主要是借助表面活性剂对油污进行润湿、渗透、乳化、分散、增溶等过程实现的。弱碱性水基金属油污清洗剂是以脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚等非离子表面活性剂为主,与十二烷基磷酸脂钾盐、十四醇聚氧乙烯醚、琥珀酸单脂磺酸盐等阴离子表面活性剂复配而成。同时利用了各种无机助剂的协同作用。一方面严格控制各种金属发生腐蚀的最低PH值;另一方面使溶液呈弱减性以中和油污中部分脂肪酸。

2.金属材料酸洗用清洗剂:酸洗是金属材料在加工或表面处理前除去表面氧化层和污垢的有效而必不可少的工序。化学酸洗法能有效地除去氧化皮和污垢,但在一般的酸洗过程中伴有对基体金属的过度腐蚀,出现垢点、氢脆等缺陷。实践证明,在酸洗液中加入合适的表面活性剂可以延缓酸洗液对基体的腐蚀,抑制氢原子向基体的扩散,防止氢脆的发生。其机理是表面活性剂加入到酸洗液中能形成乳状液或悬浮液,在酸洗液表面生成泡沫,抑制酸洗液的挥发,从而可抑制酸雾的产生。表面活性剂在酸洗加热是因

3.具有热稳定性,能减缓酸对金属基体的溶解。但不影响氧化皮的溶解速度。

4.手洗餐具洗涤剂:餐洗剂中常用的表面活性剂有直链烷基苯磺酸盐(LAS)、α-烯烃磺酸盐(AOS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐(AES)、仲烷基磺酸盐(SAS)、脂肪醇硫酸盐(FAS)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)、烷醇酰胺、氧化叔胺、各种不同浊点的环氧已基、环氧丙基共聚表面活性剂、烷基多糖苷(APG)、甲脂磺酸盐(MES)等。它们主要分为阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性表面活性剂三种。其中阴离子表面活性剂,如AES具有高的起泡力和强的乳化脂肪的能力,对水的硬度敏感性低,有良好的皮肤相容性。AOS与LAS、AES、脂肪氧化胺和烷醇酰胺相结合可提供良好的餐具洗涤性能,并且不受水硬度的影响。MES由天然油脂经酯交换再磺化后获得的。MES对皮肤温和,泡沫丰富,去污力强,能有效地抗硬水。非离子表面活性剂如APG具有良好的物理化学性能,它具有良好的泡沫性,与阴离子表面活性剂合用时,表现出高泡沫稳定性和提高粘度效应,显示出良好的洗涤力。两性表面活性剂如甜菜碱氧化胺型两性表面活性剂,它们能和阴离子表面活性剂形成复合体,通过阻碍其对皮肤的吸着、渗透,从而达到温和化。

b在制革工业上的应用

1.浸水:制革浸水应用表面活性剂的主要目的是加速浸水作用,缩短浸水时间,提高浸水质量,使生皮浸软、浸透,利于生皮恢复鲜皮状态。表面活性剂可以乳化皮中油脂,增加水对皮纤维的润湿作用。常用的大多是羧酸盐型的阴离子表面活性剂和聚氧乙烯型非离子表面活性剂,其中以非离子表面活性剂的效果好。如拉开粉、雷米邦、渗透剂T、快速浸水剂、渗透剂JFC等,以及同时具有杀菌、抗硬水等作用的几种阴离子和非离子表面活性剂的复配产品,而其中以脂肪醇聚乙烯醚的增效复配混合物为主。

2.脱脂:脱脂是将皮表面和皮脂腺中的油脂除去。脱脂时,脱脂剂进入生皮后,还必须渗透到脂肪细胞或脂腺内乳化溶解脂肪并使油脂返回溶液中,所以要求脱脂剂脱脂剂必须同时具有良好的渗透性、乳化性、去污和洗涤性。故皮革用脱脂剂主要成分是表面活性剂,而且为阴离子和非离子表面活性剂,并具一定的耐酸碱能力。一般脱脂用非离子表面活性剂主要有烷基酚聚氧乙烯醚(如OP-5、OP-7、OP-10、TX-10)、脂肪醇聚氧乙烯醚(如JFC、平平加O-20)烷醇酰胺(如6501、6502)脂肪酸聚氧乙烯脂(SG-5)等,阴离子表面活性剂主要有十二烷基苯磺酸盐LAS、烷基磺酸盐AS、雷米邦A、拉开粉BX等。

3.浸灰:所谓浸灰是生皮在碱溶液的作用下,发生进一步充水作用,使生皮外观表现为厚度、弹性、透明度增加。使用表面活性剂可以增强浸灰材料的渗透效果、缩短浸灰过程、抑制生皮过度膨胀、乳化天然油脂。

3在资源加工中的应用

1.矿物浮选:矿物浮选是借助气泡浮力来浮选矿石实现矿石和脉石分离的方法,所用浮选剂主成分有捕集剂和起泡剂。捕集剂是将亲水的矿物表面变为疏水的表面,以利于矿物易粘附于气泡上的药剂。常用的表面活性剂捕集剂主要是阴离子和阳离子表面活性剂。为了使有用矿物有效地富集在空气与水的界面上,必须利用起泡剂产生大量泡沫,造成大量的界面。主要的起泡剂有松油、粗甲氧基甲基苯酚、异丁基甲氧苄醇、聚乙二醇类、三乙氧基丁烷、烷基苯磺酸钠、二聚乙二醇甲基叔丁基醚及三聚丙二醇甲醚等。

2.织物的防水与防油:将纤维织物用防水剂进行处理,可使处理后的纤维表面变为疏水性,具有防水性而空气和水蒸气的透过性不受阻碍。对纤维防水处理可使用具有能与纤维亲水基反应的官能团和长链脂肪族疏水链的防水处理剂,在纤维表面形成极薄的强流水性涂膜。而纤维的防油处理是形成充填-CF3基团的表面层,采用全氟碳化合物,使经处理后的临界表面张力要低于油的表面张力。

3.金属的防锈:防锈剂是油溶性表面活性剂。在金属表面涂上含有防锈剂的防锈液,添加剂的两亲分子在金属-油界面上以极性基吸附于金属表面而非极性的亲油基伸向油中,形成定向单分子膜,替代了原来的金属高能表面。在油相中,当添加剂的浓度超过临界胶束浓度后,添加剂还会自动聚集生成反胶束,正是这些胶束的存在,能将油中的腐蚀介质水加溶在胶束中,从而显著地降低了油膜的透水率。如石油磺酸钡、石油磺酸钙、硬脂酸铝、山梨糖醇单油酸酯等。防锈剂在金属-油界面上的定向吸附膜对金属表面起到屏蔽作用,由疏水基组成的吸附膜属低能表面,水和腐蚀介质在膜上会形成大的接触面而不易渗透,从而阻止了与金属表面的接触,达到防腐蚀的目的。

c.在电镀工艺中的应用

1.在电镀预处理中的应用:电镀工业中,金属表面常吸附有油污和其他不洁物,影响电镀时金属离子的沉积,因此镀件必须除油除锈。通常采用碱性除油液,在除油液中加入表面活性剂,利用其乳化和洗涤性,即表面活性剂的两亲基团吸附于油水界面上,极性基指向水,非极性基指向油污,定向排列,降低了油-水间的界面张力,使金属表面的油污分散、悬浮,脱离工作表面并不再吸附于工件上。因此在洗液中加入表面活性剂可提高除油效果及除油速度并实现低温除油。

2.在电镀工艺中的应用:表面活性剂在电镀液中可用做润湿剂。能较好地降低电极与镀液界面间的界面张力,使镀液易于在电极表面铺展,从而达到均匀电镀的目的。常用的电镀润湿剂有:十二醇硫酸酯钠、2-乙基己醇硫酸酯钠、琥珀酸二辛酯磺酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚等。
d在农业中的应用

1.表面活性剂对植物叶面气孔和蜡质层的影响:表面活性剂具有乳化、分散、润湿和渗透等作用,在植物的叶面肥和农药的施用中被广泛地用作添加剂。改善所喷溶液在植物叶面的物理及化学特性,它们能增加叶片对有效成分的吸收,使肥料或药液得到更有效的利用。

2.叶面微肥的制备:在植物的叶面上加入表面活性剂,可以使叶面肥溶液易于在植物的叶面上铺展,使得微量元素能够均匀的分散到植物叶面的各处,并有助于微量元素渗入植物叶片内部,便于植物吸收,从而起到增产增收的目的。

3.农药制剂加工:大部分农药都是一些油溶性的有机物,较少用量时,就有良好的杀虫、灭病菌和除草作用。但农药不能直接使用,从安全、经济、使用效果上考虑,一般是将农药原药与表面活性剂等助剂,按一定比例复配,所得的复配物很容易分散到水中,用水稀释后再在农作物上大面积喷洒。烷基苯磺酸甲酯用做敌敌畏乳油的稳定剂,聚氧乙烯醚磷酸酯用作农药粉剂的润湿剂和抗稳定剂,添加表面活性剂后减少了农药对环境的污染。

4.表面活性剂对农药使用效果的影响:表面活性剂在水溶液中能形成胶束,可降低水的表面张力。这些特性使得表面活性剂在不同型的农药中,对农药产生了乳化、分散、增溶和润湿作用。使得农药的使用更加高效、安全、经济和方便。