38磷化處理技術教案（3） ——表面活性劑
磷化處理技術教案（3）
5、表面活性劑
表面活性劑又叫界面活性劑。狹義上講是指在很低含量時就能顯著的降低水的表面張力的物質稱為表面活性劑。廣義上是指凡是能夠使體系的表面狀態發生明顯變化的物質，都稱之為表面活性劑。
表面活性劑的分子是由易溶于油的親油基和易溶于水的親水基倆種集團所組成。親油基以長的碳氫鏈為代表。而親水基團是極性的基團，如羥基、羧基、氨基、磺酸基和醚基等為代表。這倆種基團的不同親和力各自獨立作用而又同時發生。這種特點，使液體表面發生許多性能上的變化，表現在表面或界面上的吸附，表面力與界面張力的降低及潤濕、凈洗、分散增溶、乳化、潤滑等性能上。
表面活性劑的親油基結構上的差別較小，一般是由長鏈烴構成，包擴下列結構：
1） 直鏈烷基（C8~C20）
2） 支鏈烷基（C8~C20）
3） 烷基苯基（烷基碳原子數為8~16）
4） 烷基萘基（烷基碳原子數為3以上）
5） 松香衍生物
6） 高相對分子質量聚氧丙烯基
7） 長鏈全氟（或氯代）烷基
8） 全氟聚氧丙烯基（低的相對分子質量）
9） 硅氧烷基等
他的親水基部分的基因種類繁多，差別較大。表面活性劑性質的差異除與烴基大小、形狀有關外，還主要與親水基的不同有關。因而表面活性劑的分類一般是以其親水基團的結構為依據，即按表面活性劑溶于水時的離子類型來分類，可分為四大類：陽離子型、陰離子型、倆性型和非離子型。在工業生產中用陰離子型和非離子型倆類。
表面活性劑的親水基親油基的強弱與其潤濕、洗滌、乳化性有關系，主要表現在HLB值上及臨界膠束濃度(CMC)。
臨界膠束濃度是指表面活性劑形成膠束的***低濃度。當在水中加入少量表面活性劑時，為使親油基團不被水分子排斥，他的極性基傾向于留在水中，而非極性基傾向于翹出水面，造成表面活性劑分子在水面整齊的取向排列，不在是原來純水的表面，因而水溶液的表面張力下降，當表面活性劑濃度增加到一定值時，表面不能再容納更多的表面活性劑分子，表面濃度達到***大值時，表面張力達***小值，此時多余的表面活性劑分子轉向液體內部，出現成團結構。親油基向里，親水基向外，以減少親油基與水的接觸面積，這種成團結構稱為“膠束”。開始形成膠束的濃度稱為臨界膠束濃度（CMC）。大于臨界膠束濃度時，溶液中猶如添加了許多“袋子”，把不溶的油污裝入“袋子”，產生增溶作用。CMC越小，表面活性越大，而CMC的大小與結構有關，與雙親程度有關：
1） 憎水基鏈越長，越易形成膠束，CMC越小。
2） 親水基越強，電荷越多，靜電排斥力越大，越不易形成膠束，CMC越大。故CMC值順序是：離子型>倆性型>非離子型 一般表面活性劑CMC值都很低，其質量分數大多在0.02%~0.4%范圍內。使用表面活性劑時，一定要保證他的濃度大于CMC，才能充分發揮其性能。
表面活性劑有著潤濕、乳化、增溶、起泡、絮凝等多種作用，要使表面活性劑起到某一種作用，就須***選出一種合適的表面活性劑來使用，可以借助HLB值來考慮。HLB值的概念是：
HLB=親水基的親水性/親油基的親油性
HLB值與表面活性劑性質的關系
一般說來，HLB值越大，親水性愈強，即在水中的溶解性愈好。按表面活性劑在水中的溶解情況，可以估計HLB值如下：
表面活性劑在水中的溶解情況 HLB值范圍
在水中不分散 1~4
少量分散 3~6
強烈攪拌后成乳狀分散 6~8
穩定的乳狀分散 8~10
半透明至透明分散 10~13
透明溶液 13
根據金屬表面油污及油脂的HLB值，選用恰當的乳化劑，和清洗劑進行脫脂，則能脫出的干干凈凈。
泡沫及消泡
含有表面活性劑的脫脂液的表面張力很低，界面能小，因而當空氣混入到溶液中，表面活性劑分子就按照一定的順序排列吸附于氣液界面上，使形成的氣泡具有一定的黏度而趨向穩定，大量的氣泡僅以薄層液膜分開而大量聚集就形成泡沫，適量的泡沫有幫助懸浮油污的作用，對脫脂起里見解的作用。但如果泡沫過多，就會冒出清洗機，不但污染場地，而且造成脫脂液流失，液面降低，而液面降低和泡沫過多，都會使噴射泵不能正常運行，影響噴射壓力和流量，甚至無法工作。因此須***控制泡沫的含量。在脫脂劑的配方中，消泡主要從倆方面入手：添加消泡劑或靠調整配方消泡。常用的消泡劑都是易在氣泡表面鋪展的液體。消泡劑在氣泡膜液面鋪展時，會帶走鄰近表面層的液體，使液膜局部變薄，于是液膜破裂而達到消泡的目的。一般情況下，消泡劑在表面鋪展越快，消泡作用就越強，能在表面鋪展，起消泡作用的液體，大多數表面張力都較低，易于吸附于溶液表面，易于鋪展，一方面帶走表面液體，另一方面。取代了表面膜中的起泡劑分子，使氣泡破裂。常用的消泡劑有：
1） 醇類 低級醇消泡持久性較差，揮發后就無消泡作用，高級醇（如辛醇、壬醇）較丁醇、乙醇等低級醇好，但使用時需不斷添加。更高級的醇（如油醇），具有非常有效的消泡作用，他不揮發，但也不水溶，需要溶于較低的額醇中一起添加。
2） 磷酸脂類 如磷酸三丁脂，消泡效果也不持久。
3） 硅油類 表面張力極低，易于在溶液表面鋪展，是非常有效的消泡劑。使用濃度低，只要百萬分之幾十就見效果。缺點是價格貴，而且水后清洗不******，會影響涂層的外觀和附著力。
4） 聚醚類 目前使用***廣泛的一種，是******的消泡劑，并能抑制泡沫再產生。被廣泛的應用在前處理線上。
5） 揮發性的石油溶劑 如松香水或煤油， 其加入量為清洗溶液質量分數的0.02~0.1%，當這些溶劑揮發時，泡就破滅。這種消泡劑也是不能持久。
6） 某些防銹油及石油副產品
含有表面活性劑的堿性脫脂劑使用***廣泛，其脫脂效率也很高，常常把堿性無機物（碳酸鈉、硅酸鈉、聚合磷酸鈉等）稱為助洗劑。助洗劑的助洗作用來自于：
1） 降低表面活性劑的膠束濃度，提高表面活性劑的活性。
2） 增加溶液的堿性，以利于中和酸性污物或使動植物油脂皂化。
3） 許多堿性助洗劑能起到軟化硬水的作用，特別是磷酸鹽和硅酸鹽的效果更好。
4） 有的助洗劑在溶液中分散形成膠體，起著吸附、懸浮和分散污物的作用。
5） 表面活性劑的增強或膠體物質的形成，都產生防止污物再附著的作用。