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表面活性剂在分散体系中的应用现状及发展趋势
摘要:工业中常用的表面活性剂包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂。文章就表面活性剂在分散体系中的应用现状进行研究,并对表面活性剂的发展前景进行展望。
关键词:表面活性剂;分散体系;缩聚法;固液分散体
1什么是表面活性剂
合成表面活性物、天然活性物、固体超细粉末是三种常见的表面活性物,而合成表面活性物是我们最常用到的。合成表面活性物也就是我们常说的工业中常用的表面活性剂,它包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂。本文对于其他两类表面活性物不做讨论。
就表面活性剂来说,虽然不同的表面活性剂具有不同的机构和极性基团,在不同的介质中其特性也有不同的表现,但是,通过对表面活性剂的深入研究,我们仍然可以发现其中的共同特性。在界面上的吸附的趋向性和在各种条件下形成的具有不同结构的分子聚集体是表面活性剂的两个最为重要的特征。
2表面活性剂对于分散体系的形成的影响
影响表面活性剂对于分散体系的形成的影响主要体现在以下两个方面:表面活性物结构对于分散体系形成的影响;表面活性物的用量对于分散体系形成的影响。
3表面活性剂在分散体系中的应用
表面活性剂在用缩聚法制备胶体分散体/颗粒中的作用可以从晶体生长过程来理解。晶体生长是一个自发的过程。当物质在溶液中溶解度达到过饱和状态时,一个新相晶核就会出现。在小晶核阶段,表面对体积之比很大,因此比表面能很重要。随着晶核的长大,表面对体积之比逐渐变小,最终形成新相的自由能变得大于表面自由能,由此导致晶体随比表面能的作用的减少而自发增长。如有表面活性剂存在,它可以吸附在晶核的表面,或者作为一个诱导结晶作用的中心。这样表面活性剂就可以用来控制晶体的生长过程和稳定所形成的颗粒。
胶束的加溶作用影响物种的化学势,从而可能增加或减少晶体增长的速度。此外,如果表面活性剂在形成的颗粒的表面有特殊的吸附(某一面或棱角),则可改变晶体的最终结构的形成。表面活性剂在异相成核制备高分子乳胶分散体中起重要作用。在乳状液聚合中,有机单体在非溶剂(常为水)中用表面活性剂乳化,而把引发剂溶解在连续相中。晶体成长过程可在膨胀胶束(微乳)中进行。如前所述,此种方法在制备纳米颗粒中应用甚广。
在分散均相乳液聚合中,反应物单体、引发剂和溶剂(水和非水)在初始处于一个均相分散体中,随着聚合过程的进行,高分子从反应连续相中分离出来,反应以异相反应的方式来进行。分散剂(主要为离子表面活性剂和高分子表面活性剂)往往需加入到分散体中用以稳定所形成的颗粒。为了达到最佳稳定的效果,不同的分散体选用不同的表面活性剂来加以稳定。现认为最有效的稳定剂是梳状接枝共聚物高分子表面活性剂。这类表面活性剂由两个部分组成。一部分为不溶于介质的(憎水)对颗粒有很强的亲合力的主链,可以牢固锚在颗粒的表面;而另一部分由由溶于介质并被介质溶剂化的高分子支链组成。
(破碎)法制备固液分散体
分散破碎法常用于工业粗分散体中(>)。分散是指把固体颗粒完全均匀地分布在液体连续相之中。在此分散过程中,表面活性剂的作用可以在制备分散体的各个阶段之中均可发挥作用。在液