第二节 表面活性剂的基础知识

一、表面活性剂的分类

根据表面活性剂在水中电离的极性基团电荷性质的不同分为阴离子、阳离子、两性和非离子表面活性剂。

1.阴离子表面活性剂

表面活性剂在水中电离后的亲水基为阴离子基团，因此叫做阴离子表面活性剂。主要用作洗涤剂、渗透剂、润湿剂、乳化剂、分散剂等。按离解后表面活性剂的阴离子基团的不同，又分为羧酸类、磺酸盐类、硫酸酯盐类、磷盐类阴离子表面活性剂。

（1）肥皂：高级脂肪酸钠，结构为R—COO—Na。

（2）表面活性剂AS（601洗涤剂）：化学名称烷基磺酸钠，具有分散，乳化，润湿，净洗，起泡性能等功能，淡黄色液体，对酸碱和硬水稳定，微碱性，无毒。

（3）渗透剂T：化学名称顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠，属阴离子表面活性剂。

2.阳离子表面活性剂

阳离子表面活性剂洗涤能力不强，但具有很强的乳化、分散和抗菌等作用，主要用作柔软剂、固色剂、抗静电剂、抗菌剂等。

（1）腈纶匀染剂1227：十二烷基二甲基苄基氯化铵，属阳离子表面活性剂。

（2）防水剂PF：化学名称羟甲基硬质酰胺氯化物，属于阳离子表面活性剂。

3. 两性表面活性剂

表面活性剂在水中电离后亲水基团因为条件不同，既可以呈阳离子又可以呈阴离子的性质。两性表面活性剂与所有类型的表面活性剂有良好的配伍性，毒性低、刺激性小、生物降解性好，有很好的洗涤、渗透、乳化、杀菌作用。在染整加工中常用做柔软剂、亲水剂、抗静电剂等。

4.非离子表面活性剂

非离子表面活性剂，去污能力好，净洗力强，溶解性好。在水中溶解不发生电离，亲水基团不带电荷。润湿剂JFC，净洗剂6501，属非离子表面活性剂。

二、表面活性剂的基本作用

（一）润湿和渗透作用

润湿、渗透与生产有密切的关系，被加工的衣物，首先要有润湿过程；绝大多数的染整加工是在液相中进行的，只有当工作液充分润湿和渗透纤维，才能完成物理、化学加工过程。

1.润湿

如果在洁净的玻璃表面滴上水滴，水滴会在玻璃表面迅速铺展，这说明水对玻璃有润湿性；如果在石蜡表面滴上水滴，水滴将呈球状，是一种不润湿的状态，但若将水换成JFC的水溶液滴在石蜡表面，则水滴将铺展，这是因为JFC是一种表面活性剂，起到了润湿作用的结果。

2.渗透

若将水滴在未经染整加工的坯布上，水滴呈球状，水不能很快润湿坯布。但如果将含有少量JFC的水溶液滴在坯布上，水滴将很快在织物表面铺展并渗透到织物内部，这是因为表面活性剂JFC起到了渗透作用，因此也称JFC为渗透剂。纺织品的染整加工，不但需要液体的润湿，常常也需要渗透。

（二）乳化和分散作用

1.表面活性剂的乳化和分散作用

将一种液体以极微小的液滴均匀地分散于另一种与之互不相容的液体中，所形成的乳状液称为乳液，这种作用称为乳化作用。将不溶性的微小固体粒子，均匀地分散于液体中，所形成的分散体系称为分散液或悬浮液，这种作用称为分散作用。

2.表面活性剂乳化作用原理

如果将油和水放在一起，通过强烈的搅拌作用，油滴会分散在水中，如果停止搅拌使体系静止，最终形成油层和水层。如果在油、水的体系中加入合适的表面活性剂，再重复上述的搅拌操作，得到将是比较均匀乳白色液体，如果没有外界的作用，它是一个稳定的体系，不会出现分层现象。将具有这种作用的表面活性剂称为乳化剂。

（三）洗涤作用

洗涤作用是表面活性剂的基本特征，一些表面活性剂具有优异的去污能力，被广泛用做洗涤剂。

1.污垢与织物的结合形式

（1）化学结合：极性污垢与纤维素纤维的羟基或蛋白质纤维氨基之间，以氢键或离子键等化学作用力结合；非极性污垢与纤维分子间以范德华力结合。如纤维上的染料、原毛上的羊脂、棉纤维上的脂肪蜡质、蚕丝上的丝胶等杂质，都是以化学结合的方式黏附于纤维上。化学结合力一般较强，通常需采用化学方法如精练、还原清洗等洗除。

（2）静电力结合：带有电荷的固体粒子污垢与带有相反电荷的纤维间，产生很强的静电引力结合。这种结合力较大，去除比较困难。

（3）机械结合：固体污垢在纤维上的机械黏附，结合力较前两者为小。

2.洗涤作用原理

固体污物主要依靠分子间的作用力黏附于纤维上，在水介质的洗涤液中进行洗涤有润湿机理和扩散溶胀机理。

（1）润湿机理：含污垢粒子的织物，浸入洗涤液中，表面活性剂首先在污垢和织物表面吸附，水不断向污垢与纤维的界面渗透。由于水与污垢粒子和织物间存在着力的作用，这种力使污物与织物黏附力大大减弱，有利于污垢粒子被剥离进入水中；由于洗涤液中的污垢粒子，黏附力减弱容易被去除。再辅以外加机械力作用，污物被洗除。

（2）扩散溶胀机理：表面活性剂和水分子渗入有机固体污垢后不断扩散，使污垢发生溶胀、软化，污垢与纤维结合点发生变化，黏着的根基被松动，降低了黏附力，经机械作用（水的冲击）脱落，再经乳化作用而去除。

（四）起泡和消泡作用

在织物或服装的染整加工中，起泡作用和消泡作用均有实用意义，如泡沫染整加工，需要起泡，并对泡沫的稳定性、大小、密度都有要求；在织物洗涤中泡沫有携带污物的作用，希望在洗涤过程中有丰富的泡沫产生。另外一些场合是泡沫导致的弊端，如溢流染色时，泡沫会引起织物漂浮打结，造成布的运行不顺畅；轧染、印花浆中有泡沫，会造成染疵和印疵。因此，在染整加工中起泡剂、消泡剂常被用到，起泡剂、消泡剂主要是表面活性剂成分。

三、常用染整助剂及其性质

（一）常用洗涤剂成分及功能

1.净洗剂LS

净洗剂LS为米棕色粉末，属阴离子型，耐碱、酸、硬水和一般电解质，具有良好的洗涤作用，较好的乳化、渗透、匀染、柔软及起泡性，是优良的钙皂扩散剂和洗涤剂，广泛用于毛织物皂洗洗涤，对防毡缩有益。用于印染织物的皂煮，可防止沾色、去除浮色，对阴离子染料有匀染作用。

2.肥皂

肥皂由天然油脂与NaOH水溶液加热皂化制得。结构通式RCOONa钠皂、钾皂在软水中有丰富的泡沫和良好的洗涤能力，肥皂是常用的表面活性剂，有良好的润湿、乳化、増溶和洗涤性能，以洗涤作用最为突出，是常用的洗涤剂，尤其适用于棉织物，在硬水中容易形成钙、镁皂沾污织物、降低去污力，目前在染整加工中已使用不多。

3.烷基苯磺酸钠（ABS、LAS）

ABS和LAS分别为带支链和直链的十二烷基苯磺酸钠，两者均具有较好的发泡、润湿、乳化、去污效果和优良的耐硬水性能。但前者生物降解性差，后者可生物降解。在印染上用作棉布煮练助剂和净洗剂。

4.脂肪醇硫酸酯钠（烷基硫酸钠）

脂肪醇硫酸酯钠具有较好的起泡、去污和乳化性能，织物洗涤后手感柔软、漂洗容易。此洗涤剂价格较高，故主要用于丝、毛等高档精细织物洗涤；它对皮肤刺激小，也用于洗发液和牙膏。

5.仲烷基磺酸钠（SAS）

仲烷基磺酸钠是近十年来开发、发展最快的品种，国外许多净洗剂、精练剂含有此成分，如巴斯夫的Leophen U含27%的SAS。SAS具有良好的化学稳定性和生物降解性，无毒，乳化性能好。

6.烷基聚氧乙烯醚（AE）

烷基聚氧乙烯醚为非离子表面活性剂，具有良好的增溶、乳化和去污能力，主要用于毛、腈纶织物的前处理和净洗。

（二）润湿、渗透剂

润湿、渗透剂是成衣染整中非常重要的助剂，在很多加工工序中用到，因此这种助剂品种多、消耗量大。

润湿、渗透剂JFC属非离子，本身为淡黄色透明的粘稠液体，易溶于水，是重要的纺织染整助剂，易溶于水，具有优良的润湿、渗透性能，纺织工业中作渗透剂，易洗去各种油污且手感柔软。具有耐酸、碱、氯、硬水、重金属盐性能，能与阴离子、阳离子表面混用。有较好的润湿、渗透性和一定的乳化、洗涤性。

（三）乳化剂

乳化剂OP-7为烷基苯与环氧乙烷缩合物，非离子，易溶于油，在水中呈分散态，具有乳化、匀染、扩散、润湿、洗涤作用。

（四）分散剂

1.分散剂WA

脂肪醇聚氧乙烯醚硅烷，阳离子型，黄棕色透明液体。用于毛/腈混纺绒线一浴法染色中，作为酸性染料和阳离子染料防沉淀剂。用于丝绸工业，作为真丝预处理和精练助剂。

2.分散剂IW

脂肪醇环氧乙烷缩合物，非离子，白色片状固体，易溶于水，可与各类表面活性剂混合使用。耐酸、耐碱、耐硬水，具有良好的分散性和乳化性能，在毛/腈混纺织物一浴法染色中作为酸性染料和阳离子染料的防沉淀剂。

（五）匀染剂

1.匀染剂S

苄基萘磺酸钠，C₁₇H₁₃NaO₃S，黄色粉末。易溶于水，对强酸，强碱都稳定。润湿、渗透力好。有增溶、乳化、分散等作用。可作为羊毛织物的匀染剂。

2.腈纶匀染剂1227

十二烷基二甲基苄基氯化铵，属阳离子表面活性剂，用作腈纶染色的匀染剂，还是一种非氧化性的杀菌剂，具有广谱、高效的杀菌能力。

（六）固色剂

1.固色剂TCD0-R

阳离子型，用作活性染料、直接染料、酸性染料、硫化染料的固色后处理剂，提高水洗牢度和干、湿摩擦牢度，可与阳离子、非离子助剂混用，不能与阴离子型染料或助剂同浴使用。

2.丝绸固色剂LA

阳离子型表面活性剂，微黄色透明液体，极易溶于水，1%溶液呈微酸性，用作直接、酸性、金属络合或活性染料染色，真丝纺织品成衣的固色剂，可明显提高其湿牢度。可与阳离子及非离子型表面活性剂混用，不能与阴离子型染料或助剂同浴使用。

（七）氧漂稳定剂

氧漂稳定剂ME 化学组成为聚羧酸盐类，为非硅氧漂稳定剂，外观黄色透明液体，阴离子型，易溶于水，以螯合分散重金属离子起到对双氧水的稳定作用，还具有分散污物的作用，增加水洗效果。

（八）后整理助剂

1.抗静电剂SN

化学名称十八烷基二羟乙基季铵硝酸盐，棕色油状黏稠物，阳离子型，易溶于水，具有优良的抗静电性能，还用作涤纶碱减量促进剂。

2.防水剂PF

化学名称羟甲基硬质酰胺氯化物，吡啶季铵盐类，属阳离子型，耐酸和硬水，不耐碱和部分无机盐（硫酸盐，磺酸盐、磷酸盐），不耐100℃以上高温，有吡啶的臭味。

（九）无机助剂

1.碱剂

（1）氢氧化钠：化学式NaOH，俗称烧碱，外观为白色晶体，具有强腐蚀性，易溶于水，水溶液呈强碱性，氢氧化钠是棉纺织品退浆、煮练、丝光的主要助剂，与保险粉组成还原体系，用于还原染料染色。

（2）碳酸钠：化学式Na₂CO₃，俗称纯碱，外观为白色粉末或颗粒，溶于水和甘油，水溶液呈强碱性。是纺织品染整中的重要助剂，用于蚕丝纤维的脱胶，色纱织物煮练剂，与肥皂一起用作色布与印花布的净洗剂、毛线及毛织物精练剂和活性染料染色的固色剂，可防止活性染料直接印花产生“风印”疵病。

（3）碳酸氢钠：化学式NaHCO₃，俗称小苏打，白色粉末或晶体，易溶于水，在印染中用于活性染料印花和轧染固色剂。

2.酸剂

（1）硫酸：分子式H₂SO₄，纯硫酸是一种无色无味油状液体，易溶于水，浓硫酸有很强的氧化性，腐蚀性。在印染上用于羊毛炭化剂、棉织物的酸退浆、棉织物漂白后的酸洗和酸性染料染羊毛助剂。

（2）醋酸：又称乙酸，简式CH₃COOH，无色液体，有强烈刺激性气味，纯乙酸在16.6℃以下时结成冰状的固体，故也称为冰醋酸，易溶于水、乙醇、乙醚和四氯化碳。是重要的印染助剂，在印染中主要用作pH值调节剂，如在分散染料、阳离子染料、弱酸性染料染色时调节染液pH值。

（3）甲酸：分子式为HCOOH，又称作蚁酸，无色而有刺激气味，有腐蚀性，皮肤接触后起泡红肿，易溶于水，在印染中甲酸主要用作羊毛、羊绒染色助剂，对羊毛有固色和防虫蛀作用。

3.盐类

（1）氯化钠：分子式NaCl，俗称食盐，无色晶体，溶于水，水溶液呈中性，故称中性盐，溶解度受温度影响不显著，用作活性染料、直接染料、硫化染料、还原染料的促染剂，做酸性染料染丝绸、羊毛时的缓染剂。

（2）硫酸钠：化学式Na₂SO₄，无色晶体，易溶于水，在印染中与氯化钠的作用相似，用作活性染料、直接染料、硫化染料、还原染料的促染剂，用于酸性染料染蛋白质纤维的缓染剂。

（3）醋酸钠：化学式CH₃COONa，无色透明晶体，溶于水呈弱碱性，在印染中主要与醋酸共同组成缓冲溶液。

4.还原剂

（1）保险粉：化学名称连二亚硫酸钠，俗称保险粉，分子式Na₂S₂O₄，白色晶状粉末，具有强还原性，遇少量水或暴露在潮湿的空气中分解发热甚至燃烧，并放出有毒的SO₂。保险粉是印染工业中重要的还原剂，用作还原染料染色，丝、毛织品漂白，涤纶染色还原清洗和印染制品的剥色剂。

（2）二氧化硫脲：分子式CH₄N₂O₂S，白色无臭晶体粉末，用作合成纤维脱色剂，作为还原剂二氧化硫脲在印染工业中广泛用于羊毛漂白、还原染料与硫化染料的染色、分散染料染色用还原清洗剂和拔染印花拔色（白）剂。

（3）雕白块：化学名称次硫酸氢钠甲醛，俗称雕白块，分子式NaHSO₂·CH₂O·2H₂O，具有强还原性，白色块状物或粉状物，80℃开始分解，释放出H₂S，主要用作印花拔染剂。

5.氧化剂

（1）双氧水：化学名称过氧化氢，分子式为H₂O₂，是一种油状无色液体，双氧水具有氧化性，是一种应用广泛的漂白剂，印染上用作棉、蚕丝、羊毛、化纤等织物的漂白剂，用于织物退浆和煮练处理，还原染料染色后的氧化发色剂。

（2）次氯酸钠：分子式为NaClO，工业品次氯酸钠为无色或淡黄色的液体俗称漂白水，是一种强氧化剂，在印染工业中用作棉织物漂白，由于有机氯化物排放，污染环境。