表面活性剂的作用及临界胶束浓度

(一)表面活性剂的定义与结构特征

印染加工几乎都是在水溶液中进行，由于水具有较大的表面张力，使水溶液不能迅速良好地对纤维进行润湿、渗透，不利于印染加工的进行。为此，常在水中加入少量的就能显著降低水表面张力的物质，这种物质叫作表面活性剂。它们的分子结构都是由亲水基和疏水基两部分组成，一般可用下式表示：

表面活性剂分子中常见的亲水基有羧基(—COONa)、磺酸基(—SO3 Na)、硫酸酯基(—O—SO3 Na)、醚键(—O—)等。疏水基也称亲油基，就是与油有较大亲和力的原子团，如烃基等。

(二)表面活性剂的分类

表面活性剂按照其溶于水后所带电荷的情况，可分作离子型和非离子型两大类，离子型表面活性剂还可以分为阳离子型、阴离子型、两性型三类，如下所示：

阴离子型表面活性剂不能与阳离子型表面活性剂同浴使用，否则将相互结合而彼此失效。(www.xing528.com)

(三)表面活性剂溶液的性质

表面活性剂在水溶液中单独存在时总是处于一种既被吸引，又被排斥的不稳定状态中。因此表面活性剂在水溶液中一般通过两种动态行为而寻求稳定。

1.正吸附 将少量表面活性剂溶于水中，表面活性剂的疏水基倾向于吸向水溶液的表面而指向空气，而亲水基指向水中，并逐渐将水溶液表面定向排满。这种表面活性剂分子向水溶液表面定向排列的结果，导致液面处的表面活性剂浓度高于溶液内部的浓度，这种现象叫作“正吸附”，如图4-1所示。由于正吸附的发生，使原来的水分子与空气直接接触变成表面活性剂疏水基与空气直接接触，于是降低了水的表面张力。

图4-1 表面活性剂在水溶液中的状态

2.胶束化 当表面活性剂分子在水溶液表面定向排满后，随着表面活性剂使用浓度继续增加，表面活性剂分子会通过水溶液中自身相互吸附的形式而寻求稳定存在。自身相互吸引的结果，使得其疏水基与疏水基之间通过分子间作用力相互吸附在一起，而将其亲水基朝向水，形成一种自聚型缔合体，该聚集体成为“胶束”，把形成胶束的过程叫作“胶束化”。表面活性剂形成胶束时也即溶液的表面张力达到最低值时所需的最低浓度称为临界胶束浓度(cmc)。不同的表面活性剂具有不同的临界胶束浓度，表面活性剂的使用浓度应稍大于临界胶束浓度，才能充分发挥作用。

3.浊点 非离子型表面活性剂随着温度的升高，其溶解度反而下降，当温度升到一定高度后，溶解性被破坏，表面活性剂从水中析出，使溶液变混浊，此时的温度称为“浊点”。