各种表面活性剂产品 分散作用从广义上讲是指固体物质粉碎并分散于固体、液体和气体等介质中的作用。分散体系由于具有很大的相界面和界面能，因而有自动减小界面、粒子相互聚结的趋势，即为热力学不稳定体系。为获得良好的分散体系，需要采取适当的方法将物体分散成粒子，并使其具有良好的润湿性，以提高分散体系的稳定性，通常的方法是使用分散剂。
分散剂可分为无机分散剂、低相对分子质量有机分散剂和高分子化合物等，一般而言，低相对分子质量有机分散剂和部分高分子化合物都属于表面活性剂。
表面活性剂是良好的分散剂，具有促进研磨效果、改进润湿能力和防止凝聚作用。一般不溶性固体如尘土、烟灰、污垢在水中容易下沉，当在水中加入表面活性剂后，就可使固体粒子分割成极细的微粒而分散悬浮在溶液中。狭义上，这种促使固体粒子粉碎，均匀分散于液体中的作用，叫作分散作用。
表面活性剂的分散作用在钙皂分散、颜料分散、纳米粒子分散、农药及其他方面的应用越来越广泛，优势越来越突出，以下对其在上述各方面的作用原理和应用作简明概述。
1 在颜料分散中的应用
有色物质不溶于水，也不溶于使用介质，而以高度分散微粒状态被着色物着色的物质，称之为颜料。颜料在分散介质中形成的体系是热力学上不稳定的体系，由于布朗运动和颜料与分散介质的相对密度差，颜料分子会发生自然沉降而使体系被破坏，对颜料的应用性能，如着色强度、遮盖力、透明度等将有严重影响。因此提高颜料分散体系的稳定性非常重要。表面活性剂的添加对颜料的润湿、分散过程及其稳定性起着十分重要的作用。为获得比较理想的效果，必须根据颜料、分散介质、表面活性剂性能，确定添加表面活性剂的类型与用量。
1. 1 作用原理
表面活性剂对于颜料的分散过程，主要作用是有助于颜料粒子的润湿与聚集体的粉碎，使分散体更趋于稳定，保证颜料分散体系的充分着色性能，其核心是有效阻止分散状态的颜料粒子重新聚集。目前对分散稳定的理论已提出了许多模型，其中比较成熟的有双电层理论、空间位阻理论等。
双电层理论又称静电稳定理论，将分散状态的颜料粒子表面描述为双电层结构。当表面活性剂赋予颜料粒子表面某种电荷以后，相反电荷的带电离子云会围绕其周围。当两个微粒靠近时，电荷斥力将阻止其靠近，从而阻止絮凝。这类表面活性剂分子中通常含有羧基或磺酸基，用于提供电荷。在以水为主的高电解质媒介中，该模型发挥主要稳定作用。
溶剂型体系中起主要作用的是空间位阻理论，该理论中分散剂分子被设计为一端为亲颜料基团，另一端为树脂相容链段。分散剂分子依靠亲颜料基团吸附在颜料粒子表面，树脂相容链段溶解在树脂溶液中，从而在颜料粒子周围形成空间位阻，阻止微粒靠近。
1. 2 在颜料分散体系中应用的表面活性剂
颜料分散体系中常用的表面活性剂种类主要有:阴离子表面活性剂，如亚甲基二萘磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠等; 非离子表面活性剂，如吐温( Tween) 、脂肪醇聚氧乙烯醚等; 阳离子表面活性剂，如十二烷基二甲基苄基氯化铵等。其中非离子表面活性剂不受pH 及其他类型表面活性剂的存在所影响，因此是目前在颜料分散过程中使用较多的一类表面活性剂。
以酞菁绿G 为研究对象，采用不同结构的阴离子和非离子表面活性剂作为分散剂。结果表明，具有较低的磺化度、HLB 值、浊点以及较高表面活性的表面活性剂能获得粒子较细且分布均匀的颜料色浆，颜料分散性有明显的改善，而且在织物上的亮度和艳度有所提高。
徐燕莉等在非离子表面活性剂Tween 20 分子中引入带负电的羧基，制备新型的阴离子型表面活性剂，并用其对酞菁蓝颜料的表面进行改性。结果发现，处理后的酞菁蓝颜料流动性提高2. 5 倍，在水中分散稳定性提高29%。
郝龙云等以3 种阴离子表面活性剂亚甲基二萘磺酸钠、十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠作为分散剂，制备有机颜料水性分散体系。结果表明，分散剂亚甲基二萘磺酸钠由于本身具有萘环结构，可以和颜料粒子表面形成更为牢固的吸附，其带电荷数也高于其他2 种分散剂，对超细颜料分散体系的稳定作用也更强。
采用阳离子表面活性剂在颜料表面吸附，可使颜料表面带上正电荷，能够增大颜料粒子间的静电斥力，使颜料能很好地分散于水中，从而形成稳定的阳离子型颜料分散体系。与阴离子和非离子表面活性剂相比，用阳离子表面活性剂制备的颜料分散体系用于纤维素材料的着色时，与纤维素材料的结合力更强、颜色深度和鲜艳度更高，可以节约颜料用量、减少环境污染，同时还可以使纤维素材料具备一定的抗菌性能，更具发展前景。
郑斗波等合成的含有双键的季铵盐型阳离子表面活性剂———甲基丙烯酰氧乙基十二烷基二甲基溴化铵( DMDB) 具有较强的表面活性及亲水性，将其用于超细水性颜料分散体系，可以明显降低颜料颗粒的粒径，并且使分散体系具备一定的分散稳定性能。主要由于DMDB 具有一定反应性，可以通过聚合反应使阳离子分散剂包覆在颜料颗粒表面，使分散剂与颜料颗粒的结合更牢固，而不是单纯地吸附在颜料颗粒表面。
2 在纳米粒子分散中的应用
纳米粒子具有表面效应和体积效应，表现出不同于大颗粒物料的特异性能。纳米粒子因特殊的表面结构很容易团聚，要制备分散性良好、性能稳定的纳米材料就必须使新生成的颗粒表面迅速被介质润湿，即被分散的介质所隔离。在纳米粒子的制备过程中，解决纳米粒子的分散问题一直备受关注。
在纳米材料的制备过程中加入表面活性剂，不仅可在初期作为模板剂，而且能在刚形成的纳米晶体表面快速吸附，从而有效地防止纳米粒子的团聚。
2. 1 作用原理
表面活性剂在纳米材料制备过程中的稳定作用是通过表面活性剂吸附在纳米材料表面，利用静电排斥、空间位阻与范德华力之间的竞争达到平衡稳定而实现的。通常在临界胶束浓度以下时发生单层吸附而使纳米材料表面疏水，在临界胶束浓度以上时发生双层吸附而使纳米材料表面亲水，研究发现这2 种吸附都能起到防止团聚的作用。
2. 2 在纳米粒子分散中应用的表面活性剂
表面活性剂是常用且有效的纳米粒子分散剂，其中最常用的是阴离子和阳离子表面活性剂如十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵等。
在纳米TiO2的制备和应用方面，具有良好的分散性是其性能发挥的基础，可以通过对其进行表面处理使纳米TiO2粉体分散良好。李晓娥等分别以钛酸酯偶联剂、有机硅烷、十二烷基苯磺酸钠和月桂酸钠为表面处理剂，研究发现，月桂酸钠对纳米TiO2的表面改性效果最佳，并对其改性机理和最佳工艺条件进行了探讨和研究。
余江涛等以阴离子表面活性剂对亚微米TiO2表面进行改性，结果表明，改性后的TiO2表面由亲水性转变为亲油性，在水中的团聚粒径变小，且2 种阴离子表面活性剂复配体系的改性效果比单一 表面活性剂好。
Ｒamakrishna 等利用十二烷基苯磺酸钠对TiO2进行表面修饰后，发现其在有机溶剂中具有较好的相溶性和分散性，而且表面修饰后TiO2的光学吸收范围红移，相对于未修饰的样品表现出明显的光致发光行为。修饰后的TiO2应用于染料敏化太阳能电池，表现出更快的光电响应速度和更高的光电转换效率。
Byun 等用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵( CTAB) 对金红石相TiO2薄膜进行表面修饰，其形貌和拉曼位移均发生改变，而且修饰后的TiO2薄膜作为电极材料时的光电流和光电压都显著增加。
Ninness 等发现表面修饰CTAB 分子层能够影响阴离子表面活性剂和阴离子聚电解质与TiO2颜料之间的吸附动力学。
3 在其他方面的应用
表面活性剂的分散作用还广泛地应用于制药、纺织印染、食品工业等领域。在制药工业中，混悬剂是指难溶性固体药物以微粒形式分散在液体介质中所形成的非均相分散体系。表面活性剂以其优异的分散性能可作为助悬剂，是保持混悬剂物理稳定性的重要辅料之一。表面活性剂在两相界面形成溶剂化膜和相同电荷，使混悬剂微粒稳定; 同时还能降低分散相和溶剂间的界面张力，有利于疏水性药物的润湿和分散。
在纺织印染行业，分散剂是染料加工和染料应用中不可缺少的助剂，主要起拆开聚集离子的反絮凝作用和保持分散粒子稳定的作用。目前广泛使用的分散剂以阴离子型表面活性剂为主，如木质素磺酸盐和萘磺酸盐甲醛缩合物等; 其次是非离子型表面活性剂如壬基酚聚氧乙烯醚等，常与其他类型表面活性剂复配使用; 阳离子型和两性型表面活性剂在应用上有一定的局限性。
在食品工业中，表面活性剂主要用作乳化剂、增稠剂、消泡剂等。另外，还可用作润湿剂和分散剂，改进奶粉、可可粉等粉状食品的亲水性和分散性。可可粉粒子微细，表面覆盖一层油状薄膜，很难分散，用蔗糖酯可改进其分散能力。全脂奶粉造粒时添加0. 2% ～0. 3%的大豆磷脂，冲调时能迅速溶解而不结团。在糕点、冰淇淋等的制作中，添加脂肪酸单甘酯可提高脂肪的分散度，产生细密的气孔形结构，提高产品质量。
4 结束语
分散体系广泛存在于人们日常生活和工农业各领域，表面活性剂作为分散剂中非常重要的一大类，具有广阔的应用前景。表面活性剂的分散作用在钙皂分散、颜料分散、纳米粒子分散、农药、制药、纺织、食品等工业领域的应用广泛。不仅如此，其还应于油田、造纸、新型纤维材料制备等工业领域。随着科学技术的进步、科学研究的深入和拓展，表面活性剂的分散作用必将发挥越来越重要的作用，将开拓出更广泛的应用领域，如机械加工。在LED 制造工艺中蓝宝石基片的研磨，用表面活性剂将磨粒分散于水中制成研磨分散液，可获得较高的研磨速率和较好的表面质量。
►欢迎进入【粉体论坛】
更多精彩！欢迎扫描下方二维码关注中国粉体技术网官方微信（bjyyxtech）
|
