表面活性剂的结构对去污性能的影响

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1、表面活性剂的结构对去污性能的影响在去污机理中已经谈到，表面活性剂的去污作用是通过其在非极性表面上的吸附、使被清洗表面成为亲水性表面后实现的。因此从原则上可以认为，吸附量越大去污能力会越好。然而由于洗涤温度、水硬度、基质和污垢的种类及性质对表面活性的作用都有相当大的影响，同时吸附也不是决定表面活性剂去污作用的惟一因素。所以不能仅从表面活性剂的表面活性（即吸附能力）来考虑，而应综合各方面的影响因素。一、表面活性剂疏水基（也称亲油基）结构的影响（1）链长的影响表面活性剂在基质和污垢上吸附的量及其吸附方式对污垢的去除和防止再沉积均有重要作用

2、。在给定浓度下，亲水基相同的表面活性剂，其疏水基越长，吸附量大。对于阴离子表面活性剂而言，疏水链长者去污性能较好，但也不是越长越好，而是有一个最佳链长范围。此范围的确定与洗涤温度和水硬度有密切关系。其原因在于，随链长的增加，表面活性剂在水中的溶解度迅速下降，同时其Krafft点上升明显，见表2-1.当洗涤温度低于Krafft点时，表面活性剂的溶解量很少，不能达到临界胶束浓度，得不到最好的去污效果。因此欲配置在较低温度下使用的洗涤剂，就不能选择疏水基过长的表面活性剂。表2-1一些阴离子表面活性剂的Krafft点活性剂Krafft点活性

3、剂Krafft点活性剂Krafft点C10H21SO4NaC12H25SO4NaC14H29SO4Na81630C16H33SO4NaC18H37SO4NaC10H21CHC6H4SO3Na

4、CH3455631.5C12H25CHC6H4SO3Na

5、CH3C14H29CHC6H4SO3Na

6、CH3C16H33CHC6H4SO3Na

7、CH346.054.260.8除洗涤温度外，水硬度对表面活性剂的溶解性能也有很大影响。特别是阴离子表面活性剂，随水硬度增高，溶解中生成高Krafft点表面活性剂钙和镁盐的量也逐渐增多。这些钙盐在水中的溶解

8、度很低，见表2-2，从而大大影响了去污性能。表2-2烷基硫酸钙在水中的溶解度（25℃）烷链碳原子数溶解度/g.L-1烷链碳原子数溶解度/g.L-18400120.3～0.410250～300140.03～0.04非离子表面活性剂的Krafft点一般都低于零度，对钙、镁离子的敏感性也较低。但是尽管如此，非离子表面活性剂疏水基的链长也有一个最佳范围。疏水基过长水溶性变差、浊点降低，去污性能也随之降低。虽然增加长碳链非离子表面活性剂的乙氧基聚合度也可增加水溶性，但此时会大大影响表面活性剂吸附的扩散速度，以致在实际洗涤条件下达不到最大吸附量

9、。因此，作为洗涤剂用的表面活性剂，不论是非离子型或离子型，若洗涤温度在30～40℃，其疏水基链长一般以C12～C15较为合理。（2）支链的影响表面活性剂疏水基的支链对去污性能有显著影响。大量的研究结果表明，疏水基支链化对去污不利。表1-4列出了支链化十六烷基硫酸钠对其去污力的影响。可以看出，随支链度的提高，去污力下降较为明显，这是因为支链会产生较大的位阻效应。一方面使吸附量降低，另一方面又使cmc值升高，不利于形成胶束，达不到最佳去污值。可是支链化常可使表面活性剂在水溶液中的表现扩散系数增加，从而润湿时间可以缩短，见表2-3。支链化

10、十六烷基硫酸钠的平衡吸附量和表现扩散系数与支链度的关系见图2-1和图2-2。表2-3支链化十六烷基硫酸钠的去污性与润湿性（40℃）（CnH2n+1）CHCH2SO4Na(CmH2m+1)/交链度（n/m）去污力%润湿时间/s1/32/123/114/105/96/87/75348454319121042353529292725注：试验条件：羊毛，浴比1：50，活性剂浓度1.45×10-3mol/L但在含有多价金属离子的硬水中，支链化的离子型活性剂往往会显示比直链异构体更好的去污性能。这主要有两方面的原因，疏水基为直链的表面活性剂在

11、水中的溶解度通常小于相应的直链异构体，直链异构体对硬性离子的敏感性比支链异构体大得多。例如1-位烷基苯磺酸盐在热的蒸馏水中的去污性确实比2-位或3-位及其它构体好，但在通常洗涤条件下，工业生产的烷基苯磺酸盐（其中苯磺基位于烷链的2-、3-及其它位置而不是在1-位）的去污性则优于1-位苯磺基异构体。因此，若洗涤温度在Krafft点以上，而且洗涤液中不存在或仅有极少量多价金属离子时，直链型表面活性剂的去污性通常比相应的支链异构体要好。对于非离子表面活性剂而言，由于它们对硬水的敏感性很低即使在高硬度水中，它们的Krafft点也低于零度，因

12、而溶解度受硬性离子的影响很小，与阴离子型相比，非离子表面活性剂去除油污的能力更强。在前面去污机理中已经谈到，油污主要是通过卷离机理被除去的。而在这一过程中，油/水界面张力是一个关键因素。此界面张力愈低去除效果愈好。例如由仲衍生的乙氧基