染整助剂及其应用教学教案.ppt

单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式* *1 1染整助剂及其应用盐城纺织职业技术学院化学工程系主讲:陈瑜第一章总论日常生活中常用的肥皂、洗衣粉均可清洗污垢，食盐可以作为固色剂这些物质都属于助剂，其中大部分是表面活性剂，本书我们主要讨论印染工业中常用的表面活性剂及其应用一、助剂及其在纺织染整工业中的应用1、定义：纺织工业从纺丝、纺纱、织布、印染到成品的各道加工工序中，都要用到各种辅助化学品，它赋予纺织品各种优异的应用性能，这种辅助化学品通称为纺织染整助剂2、作用：提高纺织品的质量，改善加工效果，提高生产效率，简化生产过程，降低生产成本二、纺织染整助剂分类1、根据生产工艺分：（1）纺织助剂（2）印染助剂2、印染助剂（1）无机物食盐、盐酸、保险粉（Na2S2O4）等2）有机物草酸、酒精、甘油（丙三醇）等3、印染助剂在染整工业中的应用润湿、渗透、乳化、分散、洗涤、柔软、固色、防水、防霉、抗静电等作用4、发展概论我国印染助剂的潜力是巨大的（1）新型助剂的研究开发和使用（2）复配型助剂的开发和使用二、表面活性剂的结构特点和表示方法1、基本结构表面活性剂是一种两亲分子，既亲水又亲油；一端是亲水基（极性的）；另一端是亲油基（非极性的），形成不对称结构。

2、结构表示方法如图12所示一部分溶于水，另一部分易从水中逃离，具有双重性三、表面活性剂的分类1、四大类分类法（ISO分类）分为离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂、结构混合型、特殊类型四类；2、按用途分类净洗剂、精练剂、润湿剂、渗透剂、分散剂、乳化剂、起泡剂、消泡剂、匀染剂、缓染剂、固色剂、剥色剂、柔软剂、防水剂、阻燃剂、抗静电剂等3、按照结构分类分为：阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性型表面活性剂、非离子型表面活性剂、特殊类型等类型四、按表面活性剂结构分类1、阴离子表面活性剂特点：价廉，与碱合用能增强去污力，织物洗后手感较好1）羧酸盐类RCOOM如：肥皂、雷米邦A等2）磺酸盐类RSO3M如：601洗涤剂、ABS、拉开粉BX、胰加漂T等3）硫酸酯盐类ROSO3M（4）磷酸酯盐类ROPO3M2、阳离子表面活性剂（应用较少）如：季铵盐类3、两性型表面活性剂4、非离子型表面活性剂如：聚乙二醇类、平平加等5、特殊类型作业：1、表面活性剂的定义、结构特点是什么？2、画出水中加入表面活性剂后，表面张力与溶液浓度的关系曲线？3、画出水中加入表面活性剂后排列，并标出两个部分？ 4、按ISO分类法分类表面活性剂，并写出阴离子表面活性剂的通式？1.3表面活性剂的一般性质复习：表面活性剂的定义、结构特点、表示方法、ISO分类法。

导入：表面活性剂的一般性质包括：溶解度和化学稳定性一、溶解度表面活性剂在水中溶解度的一般规律是：在一定温度下，溶解度随亲油基相对增大而降低1、离子型表面活性剂一般情况下，温度升高，离子型表面活性剂溶解度增大，但至一定温度后，溶解度增加很快（Krafft点）如下图所示）2、非离子型表面活性剂一般情况下，非离子型表面活性剂在低温时易溶，温度升至一定程度后，溶解度下降，表面活性剂溶液混浊，表面活性剂析出、分层克拉夫特点和浊点分别是离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂的特征反映二、化学稳定性1、酸、碱稳定性（1）一般阴离子表面活性剂在强酸中不稳定：羧酸盐易析出游离酸；硫酸酯盐易水解；磺酸盐稳定而在碱液中均稳定2）阳离子表面活性剂中酸液中稳定而在碱液中不稳定，但季铵盐耐酸、耐碱性均好3）非离子型表面活性剂在酸、碱液中均较稳定，但环氧乙烷加成物例外4）两性型表面活性剂一般受PH值变化而改变性质在等电点时，形成内盐而沉淀析出2、无机盐稳定性多价金属离子对羧酸类表面活性剂影响很大，容易产生盐析3、氧化稳定性离子型表面活性剂中磺酸盐类和非离子型中聚氧乙烯醚型抗氧性好，结构稳定4、生物活性包括：毒性、杀菌力，且两者相对应。

如：阳离子表面活性剂中季铵盐类毒性大，但杀菌力好5、生物降解性定义：表面活性剂在自然界的微生物作用下，有机碳化合物被逐渐分解，转化成CO2和H2O等对环境无公害的物质复习：离子型、非离子型表面活性剂的溶解度随温度变化的关系表面活性剂的化学稳定性(酸、碱稳定性，无机稳定性等)一、全球性环境问题人口、资源、环境已是当今世界环境科学所关注的三大问题二、印染工业对生态平衡的影响（尤其对水的影响）1、水体富营养化2、生物降解三、对人体健康的影响LD50、LC50、ECO50等参数毒性大小顺序为：阳离子表面活性剂阴离子表面活性剂非离子表面活性剂 第四节 印染助剂对环保的影响 作业： 1、离子型、非离子型表面活性剂的溶解度随温度变化的规律分别是什么？2、什么是克拉夫特点和浊点？3、什么是生物降解性？4、表面活性剂有哪些一般性质？ 第二章 表面张力和表面吸附导入：提问为什么肥皂泡要用力吹才能变大？自来水龙头滴下的水滴变成球形？一、表面张力1、定义界面：物质与物质相接触的面称界面表面：物质与气相组成的界面为表面表面张力：增加单位面积时，液体表面自由能的增值，即表面过剩自由能通常以mN/m为单位表面张力或表面过剩自由能是液体重要的基本性质之一。

2、分析解释：以液气两相界面（表面）为例内层：受力对称，合外力为零，所以内部分子可以作无规则运动而不消耗功外层：受力不对称，向下的力大于向上的力，所以产生了表面分子受到指向液体内部并且垂直于表面的引力3、表面张力产生的原因由于物质不同，分子间的作用力不同，在同一物质内部，分子受力是平衡的，在界面处是不平衡的表面张力或表面过剩自由能是液体重要的基本性质之一第一节表面张力二、表面张力实验及分析1、实验装置（如图所示）2、实验现象分析（1）若不加外力，肥皂膜因表面张力作用而缩小2）施加外力，肥皂膜受力平衡3）表面张力定义4）从另一角度分析表面张力三、表面张力的影响因素表面张力与物质的本性、所处温度、压力等因素有关1、表面张力与物质的本性有关2、温度对表面张力的影响3、压力及其它因素对表面张力的影响四、弯曲液体表面下的附加压力Laplace公式1、小面积液面的弯曲2、弯曲的原因弯曲液面受到由于表面张力作用而引起的附加压力3、产生附加压力的原因（如图所示）4、Laplace公式=Pl-Pg与弯曲液面曲率半径的关系：(1)水平分力相互平衡2)垂直分力指向液体内部，其单位周长的垂直分力为cos为表面张力与垂直分力的夹角。

球缺底面圆周长为2R垂直分力在圆周上的合力：F=2Rcos弯曲也面对于单位水平面上的附加压力（压强）：=F/A即：此方程说明:（1）弯曲液面的附加压力与液体表面张力成正比2）弯曲液面的附加压力与曲率半径成反比3）若液面是平的，则R，此式适用于计算小液滴的附加压力而对于空气中的气泡（肥皂泡）：气泡具有两个气液界面，所以：=4/这表明一个肥皂泡，它的泡内压力比外压力大，因此吹出肥皂泡后，不堵住口，泡很快缩小，直至缩成液滴五、毛细现象毛细现象是弯曲液面的附加压力的作用结果在毛细管壁润湿时，毛细管内液面呈现凹半球面凸：=l-g凹：g若要保持稳定，应在内外同一水平面上的压力处处相等毛细管内液柱必须下降h的高度结论：表面张力的存在是弯曲液面产生附加压力的根本原因，而毛细现象则是弯曲液面具有附加压力的必然结果作业：1、用两个式子表示表面张力，并分别对表面张力定义2、写出Laplace公式并写出与、3、已知100时水的表面张力为58.85mnm，假设在100的小滴曲率半径为0.1m，在空气中存在一个半径为0.1m的气泡，分别求两者的附加压力？第二节 表面活性剂在界面上的吸附复习：拉普拉斯公式，毛细现象举例：1、棕黄色的煤油和白土混合后放置一段时间，发现上层煤油变澄清，下层沉淀的白土变黄。

固-液界面)2、Cl2经过活性炭被吸收气-固界面）以上两例均发生了吸附现象一、吸附1、定义：物质从一相内部迁至界面，并富集于界面的过程吸附可发生在：固-液、气-固、液-液、气-液界面上吸附剂：活性剂吸附质：Cl2（被吸附的物质）2、分类：物理吸附：范德华力化学吸附：化学键3、吸附量的测定：（1）气体的吸附：通过测量固体或液体吸附前后的重量（增加），或测定吸附前后气体的压力差2）固液界面：吸附前后液体的浓度变化（减小）3）液液界面：不易直接测定4、表面活性剂的吸附由于表面活性剂分子结构中含有亲水基和疏水基，因而在溶液中，它易于从内部迁移而富集于溶液表面（或界面）易发生界面吸附当发生表面活性剂吸附后，必然改变体系的界面状态，而影响界面性质，从而产生一系列重要作用如湿润、乳化、起泡、净洗等二、Gibbs吸附（吉布斯吸附）定义：溶质表面吸附量：单位面积的表面层所含溶质的摩尔数比同量溶剂在本体溶液中所含溶质摩尔数的超出值（差值）或称溶质的表面过剩：溶质在表面浓度和溶液内部浓度之差1、单种表面活性剂吸附：（1）表面张力随浓度增加而降低正吸附2）无机物等物质自动减小在表面的浓度使得表面浓度低于本体浓度负吸附。

2、同类型表面活性剂混合物吸附离子与离子型，非离子与非离子型3、不同类型表面活性剂混合物吸附非离子与离子型表面活性剂混合三、表面活性剂在溶液表面的吸附状态以常见的十二烷基硫酸钠为例：C12H25SO4Na（01mol/lNaCl溶液)1、若分子“平躺时”，分子所占面积约为1nm22、当浓度大于3210-6molL-1时,分子就不可随意“平躺”，浓度在80010-6molL-1附近,表面吸附分子成较紧密的直立排列3、由表看出浓度大于60010-6mol/L后，分子所占面积变化很小，此时分子排列紧密在图2-5（C）状态中，由水的极性，表面几乎被表面活性剂分子的亲水基覆盖，亲油基朝外，在水的表面形成一个由碳氢键构成的表面层，大大改变水的表面性质此时溶液具有最低表面张力推出：一种好的表面活性剂应在浓度极稀时就达到吸附饱和状态四、表面张力最低值现象1、定义：表面张力最低值现象是指其表面张力低于表面活性剂水溶液所能达到的表面张力的情况2、原因：生产上用的表面活性剂均不是纯净物，而含有杂质时就常常出现表面张力的最低值现象3、意义：表面张力最低值现象作为表面活性剂纯度的量度4、形式：（1）在阴离子表面活性剂中加入少量阳离子表面活性剂，可大大降低表面张力，出现明显表面张力最低值现象。

如图2-6（2）在阳离子表面活性剂中加少量阴离子表面活性剂，也会出现最低值现象如图2-7（3）在阴离子表面活性剂中加入少量非离子表面活性剂，也会出现最低值现象如图2-8所示，实际应用时，往往将不同的表面活性剂混合复配，以获得更好的效果如果对混合体系提纯，则表面张力最低值现象消失，所以表面张力最低值现象出现与否，看成是表面活性剂纯度的一种度量五、表面活性剂在固液界面的吸附1、定义：表面活性剂在固液界面上的吸附，就是表面活性剂分子或离子自溶液中移迁至固液界面并富集于界面的过程，与液液界面吸附相似，但固体不能流动，所以不能通过表面张力计算吸附量；可通过计算单位固体中的吸附前后浓度的改变来计算吸附量2、测定表面活性剂浓度的方法：对抗作用滴定法：用于离子型，对浓度较高时不适用3、吸附机理溶液在固体表面的吸附比液液吸附复杂当溶液浓度较低时，单分子吸附：离子交换吸附，离子对吸附，氢键吸附等例:离子交换吸附如图2-94、表面活性剂溶液的吸附等温线1）定义：吸附等温线是指在一定温度下，吸附量与溶液浓度之间的平衡关系曲线从吸附等温线可了解固体表面的吸附量与溶液浓度变化关系2）Langmuir（郎格缪尔）吸附等温线。

由图知：虽有差异，但共同点：在浓度较稀时吸附量上升较快，至一定值后，吸附量变化不大，最后趋于饱和值Langmuir吸附的前提条件：A、单分子层吸附；B、吸附剂表面是均匀的；C、溶液的溶剂和溶质在表面上有相同分子面积；D、溶液内和表面性质皆为理想态，即无分子间的作用5、影响吸附因素。