各種表面活性劑產(chǎn)品 分散作用從廣義上講是指固體物質(zhì)粉碎并分散于固體、液體和氣體等介質(zhì)中的作用。分散體系由于具有很大的相界面和界面能，因而有自動(dòng)減小界面、粒子相互聚結的趨勢，即為熱力學(xué)不穩定體系。為獲得良好的分散體系，需要采取適當的方法將物體分散成粒子，并使其具有良好的潤濕性，以提高分散體系的穩定性，通常的方法是使用分散劑。
分散劑可分為無(wú)機分散劑、低相對分子質(zhì)量有機分散劑和高分子化合物等，一般而言，低相對分子質(zhì)量有機分散劑和部分高分子化合物都屬于表面活性劑。
表面活性劑是良好的分散劑，具有促進(jìn)研磨效果、改進(jìn)潤濕能力和防止凝聚作用。一般不溶性固體如塵土、煙灰、污垢在水中容易下沉，當在水中加入表面活性劑后，就可使固體粒子分割成極細的微粒而分散懸浮在溶液中。狹義上，這種促使固體粒子粉碎，均勻分散于液體中的作用，叫作分散作用。
表面活性劑的分散作用在鈣皂分散、顏料分散、納米粒子分散、農藥及其他方面的應用越來(lái)越廣泛，優(yōu)勢越來(lái)越突出，以下對其在上述各方面的作用原理和應用作簡(jiǎn)明概述。
1 在顏料分散中的應用
有色物質(zhì)不溶于水，也不溶于使用介質(zhì)，而以高度分散微粒狀態(tài)被著(zhù)色物著(zhù)色的物質(zhì)，稱(chēng)之為顏料。顏料在分散介質(zhì)中形成的體系是熱力學(xué)上不穩定的體系，由于布朗運動(dòng)和顏料與分散介質(zhì)的相對密度差，顏料分子會(huì )發(fā)生自然沉降而使體系被破壞，對顏料的應用性能，如著(zhù)色強度、遮蓋力、透明度等將有嚴重影響。因此提高顏料分散體系的穩定性非常重要。表面活性劑的添加對顏料的潤濕、分散過(guò)程及其穩定性起著(zhù)十分重要的作用。為獲得比較理想的效果，必須根據顏料、分散介質(zhì)、表面活性劑性能，確定添加表面活性劑的類(lèi)型與用量。
1. 1 作用原理
表面活性劑對于顏料的分散過(guò)程，主要作用是有助于顏料粒子的潤濕與聚集體的粉碎，使分散體更趨于穩定，保證顏料分散體系的充分著(zhù)色性能，其核心是有效阻止分散狀態(tài)的顏料粒子重新聚集。目前對分散穩定的理論已提出了許多模型，其中比較成熟的有雙電層理論、空間位阻理論等。
雙電層理論又稱(chēng)靜電穩定理論，將分散狀態(tài)的顏料粒子表面描述為雙電層結構。當表面活性劑賦予顏料粒子表面某種電荷以后，相反電荷的帶電離子云會(huì )圍繞其周?chē)?。當兩個(gè)微?？拷鼤r(shí)，電荷斥力將阻止其靠近，從而阻止絮凝。這類(lèi)表面活性劑分子中通常含有羧基或磺酸基，用于提供電荷。在以水為主的高電解質(zhì)媒介中，該模型發(fā)揮主要穩定作用。
溶劑型體系中起主要作用的是空間位阻理論，該理論中分散劑分子被設計為一端為親顏料基團，另一端為樹(shù)脂相容鏈段。分散劑分子依靠親顏料基團吸附在顏料粒子表面，樹(shù)脂相容鏈段溶解在樹(shù)脂溶液中，從而在顏料粒子周?chē)纬煽臻g位阻，阻止微?？拷?。
1. 2 在顏料分散體系中應用的表面活性劑
顏料分散體系中常用的表面活性劑種類(lèi)主要有:陰離子表面活性劑，如亞甲基二萘磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉等; 非離子表面活性劑，如吐溫( Tween) 、脂肪醇聚氧乙烯醚等; 陽(yáng)離子表面活性劑，如十二烷基二甲基芐基氯化銨等。其中非離子表面活性劑不受pH 及其他類(lèi)型表面活性劑的存在所影響，因此是目前在顏料分散過(guò)程中使用較多的一類(lèi)表面活性劑。
以酞菁綠G 為研究對象，采用不同結構的陰離子和非離子表面活性劑作為分散劑。結果表明，具有較低的磺化度、HLB 值、濁點(diǎn)以及較高表面活性的表面活性劑能獲得粒子較細且分布均勻的顏料色漿，顏料分散性有明顯的改善，而且在織物上的亮度和艷度有所提高。
徐燕莉等在非離子表面活性劑Tween 20 分子中引入帶負電的羧基，制備新型的陰離子型表面活性劑，并用其對酞菁藍顏料的表面進(jìn)行改性。結果發(fā)現，處理后的酞菁藍顏料流動(dòng)性提高2. 5 倍，在水中分散穩定性提高29%。
郝龍云等以3 種陰離子表面活性劑亞甲基二萘磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉和十二烷基苯磺酸鈉作為分散劑，制備有機顏料水性分散體系。結果表明，分散劑亞甲基二萘磺酸鈉由于本身具有萘環(huán)結構，可以和顏料粒子表面形成更為牢固的吸附，其帶電荷數也高于其他2 種分散劑，對超細顏料分散體系的穩定作用也更強。
采用陽(yáng)離子表面活性劑在顏料表面吸附，可使顏料表面帶上正電荷，能夠增大顏料粒子間的靜電斥力，使顏料能很好地分散于水中，從而形成穩定的陽(yáng)離子型顏料分散體系。與陰離子和非離子表面活性劑相比，用陽(yáng)離子表面活性劑制備的顏料分散體系用于纖維素材料的著(zhù)色時(shí)，與纖維素材料的結合力更強、顏色深度和鮮艷度更高，可以節約顏料用量、減少環(huán)境污染，同時(shí)還可以使纖維素材料具備一定的抗菌性能，更具發(fā)展前景。
鄭斗波等合成的含有雙鍵的季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑———甲基丙烯酰氧乙基十二烷基二甲基溴化銨( DMDB) 具有較強的表面活性及親水性，將其用于超細水性顏料分散體系，可以明顯降低顏料顆粒的粒徑，并且使分散體系具備一定的分散穩定性能。主要由于DMDB 具有一定反應性，可以通過(guò)聚合反應使陽(yáng)離子分散劑包覆在顏料顆粒表面，使分散劑與顏料顆粒的結合更牢固，而不是單純地吸附在顏料顆粒表面。
2 在納米粒子分散中的應用
納米粒子具有表面效應和體積效應，表現出不同于大顆粒物料的特異性能。納米粒子因特殊的表面結構很容易團聚，要制備分散性良好、性能穩定的納米材料就必須使新生成的顆粒表面迅速被介質(zhì)潤濕，即被分散的介質(zhì)所隔離。在納米粒子的制備過(guò)程中，解決納米粒子的分散問(wèn)題一直備受關(guān)注。
在納米材料的制備過(guò)程中加入表面活性劑，不僅可在初期作為模板劑，而且能在剛形成的納米晶體表面快速吸附，從而有效地防止納米粒子的團聚。
2. 1 作用原理
表面活性劑在納米材料制備過(guò)程中的穩定作用是通過(guò)表面活性劑吸附在納米材料表面，利用靜電排斥、空間位阻與范德華力之間的競爭達到平衡穩定而實(shí)現的。通常在臨界膠束濃度以下時(shí)發(fā)生單層吸附而使納米材料表面疏水，在臨界膠束濃度以上時(shí)發(fā)生雙層吸附而使納米材料表面親水，研究發(fā)現這2 種吸附都能起到防止團聚的作用。
2. 2 在納米粒子分散中應用的表面活性劑
表面活性劑是常用且有效的納米粒子分散劑，其中最常用的是陰離子和陽(yáng)離子表面活性劑如十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨等。
在納米TiO2的制備和應用方面，具有良好的分散性是其性能發(fā)揮的基礎，可以通過(guò)對其進(jìn)行表面處理使納米TiO2粉體分散良好。李曉娥等分別以鈦酸酯偶聯(lián)劑、有機硅烷、十二烷基苯磺酸鈉和月桂酸鈉為表面處理劑，研究發(fā)現，月桂酸鈉對納米TiO2的表面改性效果最佳，并對其改性機理和最佳工藝條件進(jìn)行了探討和研究。
余江濤等以陰離子表面活性劑對亞微米TiO2表面進(jìn)行改性，結果表明，改性后的TiO2表面由親水性轉變?yōu)橛H油性，在水中的團聚粒徑變小，且2 種陰離子表面活性劑復配體系的改性效果比單一 表面活性劑好。
Ｒamakrishna 等利用十二烷基苯磺酸鈉對TiO2進(jìn)行表面修飾后，發(fā)現其在有機溶劑中具有較好的相溶性和分散性，而且表面修飾后TiO2的光學(xué)吸收范圍紅移，相對于未修飾的樣品表現出明顯的光致發(fā)光行為。修飾后的TiO2應用于染料敏化太陽(yáng)能電池，表現出更快的光電響應速度和更高的光電轉換效率。
Byun 等用陽(yáng)離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨( CTAB) 對金紅石相TiO2薄膜進(jìn)行表面修飾，其形貌和拉曼位移均發(fā)生改變，而且修飾后的TiO2薄膜作為電極材料時(shí)的光電流和光電壓都顯著(zhù)增加。
Ninness 等發(fā)現表面修飾CTAB 分子層能夠影響陰離子表面活性劑和陰離子聚電解質(zhì)與TiO2顏料之間的吸附動(dòng)力學(xué)。
3 在其他方面的應用
表面活性劑的分散作用還廣泛地應用于制藥、紡織印染、食品工業(yè)等領(lǐng)域。在制藥工業(yè)中，混懸劑是指難溶性固體藥物以微粒形式分散在液體介質(zhì)中所形成的非均相分散體系。表面活性劑以其優(yōu)異的分散性能可作為助懸劑，是保持混懸劑物理穩定性的重要輔料之一。表面活性劑在兩相界面形成溶劑化膜和相同電荷，使混懸劑微粒穩定; 同時(shí)還能降低分散相和溶劑間的界面張力，有利于疏水性藥物的潤濕和分散。
在紡織印染行業(yè)，分散劑是染料加工和染料應用中不可缺少的助劑，主要起拆開(kāi)聚集離子的反絮凝作用和保持分散粒子穩定的作用。目前廣泛使用的分散劑以陰離子型表面活性劑為主，如木質(zhì)素磺酸鹽和萘磺酸鹽甲醛縮合物等; 其次是非離子型表面活性劑如壬基酚聚氧乙烯醚等，常與其他類(lèi)型表面活性劑復配使用; 陽(yáng)離子型和兩性型表面活性劑在應用上有一定的局限性。
在食品工業(yè)中，表面活性劑主要用作乳化劑、增稠劑、消泡劑等。另外，還可用作潤濕劑和分散劑，改進(jìn)奶粉、可可粉等粉狀食品的親水性和分散性?？煽煞哿Ｗ游⒓?，表面覆蓋一層油狀薄膜，很難分散，用蔗糖酯可改進(jìn)其分散能力。全脂奶粉造粒時(shí)添加0. 2% ～0. 3%的大豆磷脂，沖調時(shí)能迅速溶解而不結團。在糕點(diǎn)、冰淇淋等的制作中，添加脂肪酸單甘酯可提高脂肪的分散度，產(chǎn)生細密的氣孔形結構，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
4 結束語(yǔ)
分散體系廣泛存在于人們日常生活和工農業(yè)各領(lǐng)域，表面活性劑作為分散劑中非常重要的一大類(lèi)，具有廣闊的應用前景。表面活性劑的分散作用在鈣皂分散、顏料分散、納米粒子分散、農藥、制藥、紡織、食品等工業(yè)領(lǐng)域的應用廣泛。不僅如此，其還應于油田、造紙、新型纖維材料制備等工業(yè)領(lǐng)域。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、科學(xué)研究的深入和拓展，表面活性劑的分散作用必將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，將開(kāi)拓出更廣泛的應用領(lǐng)域，如機械加工。在LED 制造工藝中藍寶石基片的研磨，用表面活性劑將磨粒分散于水中制成研磨分散液，可獲得較高的研磨速率和較好的表面質(zhì)量。
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