什么是表面活性劑?

　　表面活性劑是指具有固定的親水親油基團(tuán)，在溶液的表面能定向排列，并能使表面張力顯著下降的物質(zhì)。指加入少量表面活性劑能使其溶液體系的界面狀態(tài)發(fā)生明顯變化的物質(zhì)。表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)具有兩親性：一端為親水基團(tuán)，另一端為疏水基團(tuán);親水基團(tuán)常為極性基團(tuán)，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其鹽，羥基、酰胺基、醚鍵等也可作為極性親水基團(tuán);而疏水基團(tuán)常為非極性烴鏈，如8個(gè)碳原子以上烴鏈。

表面活性劑分子結(jié)構(gòu)

表面活性劑的應(yīng)用領(lǐng)域

　　(1)乳化作用：由于油脂在水中表面張力大，當(dāng)水中滴入油脂后，用力攪拌，油脂被粉碎成細(xì)珠狀，互相混合成乳濁液，但攪拌停止又重新分層。如果加入表面活性劑，用力攪拌，停止后很長時(shí)間內(nèi)卻不易分層，這就是乳化作用。

　　(2)潤濕作用：零件表面上往往粘附有一層蠟、油脂或鱗片狀的物質(zhì)，這些物質(zhì)是疏水性的。由于這些物質(zhì)的污染，零件表面不易被水潤濕，當(dāng)水溶液中加入表面活性劑時(shí)，零件上的水珠就很容易分散開來，使零件的表面張力大大降低，達(dá)到潤濕目的。

　　(3)增溶作用：油類物質(zhì)中加入表面活性劑后，才能“溶解”，但是這種溶解只有在表面活性劑的濃度達(dá)到膠體的臨界濃度時(shí)才能發(fā)生，溶解度的大小根據(jù)增溶對(duì)象和性質(zhì)來決定。就增溶作用而言，長的疏水基因烴鏈要比短烴鏈強(qiáng)，飽和烴鏈比不飽和烴鏈強(qiáng)，非離子表面活性劑增溶作用一般比較顯著。

　　(4)分散作用：灰塵和污粒等固體粒子比較容易聚集在一起，在水中容易發(fā)生沉降，表面活性劑的分子能使固體粒子聚集體分割成細(xì)小的微粒，使其分散懸浮在溶液中，起到促使固體粒子均勻分散的作用。

　　(5)泡沫作用：泡沫的形成主要是活性劑的定向吸附作用，是氣液兩相間的表面張力降低所致。一般低分子活性劑容易發(fā)泡，高分子活性劑泡沫少，豆蔻酸黃發(fā)泡性最高，硬脂酸鈉發(fā)泡性最差，陰離子活性劑發(fā)泡性和泡沫穩(wěn)定性比非離子型好，如烷基苯磺酸鈉發(fā)泡性很強(qiáng)。通常使用的泡沫穩(wěn)定劑有脂肪醇酰胺、羧基甲基纖維素等，泡沫抑制劑有脂肪酸、脂肪酸酯、聚醚等及其它非離子表面活性劑。

由表面活性劑制成的日用化工產(chǎn)品

　　表面活性劑除了在日常生活中被用做清洗劑之外，由表面活性劑還可以配制多種最終制品或商品，如洗滌劑、潤濕劑、滲透劑、乳化劑、破乳劑、消泡劑、分散劑等。這些制品或商品是按一定的配方調(diào)制的產(chǎn)品，其必要組分是表面活性劑，出表面活性劑外，還有助劑、促進(jìn)劑，其配方的目的是提高表面活性劑的功能。

表面活性劑與動(dòng)態(tài)表面張力的關(guān)系

　　表面張力，是液體表面層由于分子引力不均衡而產(chǎn)生的沿表面作用于任一界線上的張力。通常，由于環(huán)境不同，處于界面的分子與處于相本體內(nèi)的分子所受力是不同的。在水內(nèi)部的一個(gè)水分子受到周圍水分子的作用力的合力為0，但在表面的一個(gè)水分子卻不如此。因上層空間氣相分子對(duì)它的吸引力小于內(nèi)部液相分子對(duì)它的吸引力，所以該分子所受合力不等于零，其合力方向垂直指向液體內(nèi)部，結(jié)果導(dǎo)致液體表面具有自動(dòng)縮小的趨勢(shì)，這種收縮力稱為表面張力表面張力系數(shù)的單位在SI制中為牛頓/米(N/m)，但仍常用達(dá)因/厘米(dyn/cm)。

　　當(dāng)一新的表面或界面形成時(shí)，表面活性劑只有從體相擴(kuò)散到表/界面時(shí)，才能起到其作用，而這一過程需要時(shí)間，其長短從幾毫秒到幾秒甚至幾分，取決于體系本身和表面活性劑的特性，如溫度、粘度以及表面活性劑的化學(xué)性質(zhì)和分子量等。在這一過程中，體系的表面張力隨著時(shí)間下降，最后，當(dāng)新形成的表/界面被從體系擴(kuò)散來的表面活性劑飽和時(shí)，達(dá)到其平衡值。

　　對(duì)表面活性劑動(dòng)態(tài)吸附性能的研究已經(jīng)與一些實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域建立了聯(lián)系,例如泡沫的產(chǎn)生,表面活性劑的乳化和去乳化過程。最常見的用于測(cè)定表面活性劑動(dòng)態(tài)吸附性能的方法是動(dòng)態(tài)表面張力的測(cè)定。在一定時(shí)間范圍內(nèi),從幾毫秒到幾小時(shí),跟蹤測(cè)定表面活性劑溶液的動(dòng)態(tài)表面張力變化。

動(dòng)態(tài)表面張力的測(cè)量方法

　　對(duì)于許多應(yīng)用領(lǐng)域和體系(如油墨)，不但最終的表面張力值是一很重要的指標(biāo)，而且當(dāng)一新表/界面形成后，其表面張力值隨時(shí)間變化以至達(dá)到最終平衡值的速度也十分關(guān)鍵。

　　動(dòng)態(tài)表面張力值的測(cè)量有幾個(gè)重要的指標(biāo)：

　　可以測(cè)量的最早時(shí)間：也就是一當(dāng)一表/界面形成后，最早從什么時(shí)候起可以測(cè)量到表/界面張力值;

　　測(cè)量值的可靠性：往往當(dāng)表/界面壽命很短時(shí)，測(cè)量較困難，測(cè)量值的可靠性也可能較差;

　　可以測(cè)量的最久時(shí)間等。

　　當(dāng)前，在測(cè)量動(dòng)態(tài)表面張力的方法中，使用最普遍的應(yīng)算最大氣泡壓力法。德國SITA 表面張力儀是采用最大氣泡壓力法為原理研制出來的產(chǎn)品，可用于在表面活性劑在遷移過程中實(shí)時(shí)表面張力的測(cè)量，并且通過配套軟件繪制出完整的動(dòng)態(tài)表面張力變化曲線 （如下圖所示）。

通過SITA表面張力儀繪制的動(dòng)態(tài)表面張力隨時(shí)間變化曲線

　　由于在實(shí)際生產(chǎn)使用過程中，表面活性劑從添加到遷移以及消耗，其含量都是在不斷變化的，因此動(dòng)態(tài)表面張力也是在不斷的變化的，從一點(diǎn)來說SITA的泡壓法表面張力儀更加適合生產(chǎn)及研發(fā)場(chǎng)合使用。

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