表面活性剂在各行业中的应用

表面活性剂在各行业中的应用
表面活性剂是一大类有机化合物,它们的性质极具特,应用极为灵活、广泛,有很大的实用价值。表面活性剂已作为乳化剂,洗涤剂,润湿剂,渗透剂,起泡剂,加溶剂,分散剂,悬浮剂,水泥减水剂,织物柔软剂,匀染剂,固剂,杀菌剂,催化剂,防水剂,防污剂,润滑剂,防酸雾剂,防尘剂,防腐剂,铺展剂,增稠剂,透膜剂,浮选剂,流平剂,驱油剂,防结块剂,除臭剂,抗静电剂,表面改性剂等数十种功能试剂而应用于日常生活和许多工农业生产领域。表面活性剂除大量应用于洗涤剂工业和化妆品工业外,还作为助剂或添加剂用于食品、乳品、造纸、制革、玻璃、石油、化纤、纺织、印染、油漆、医药、农药、胶片、照相、电镀、金属加工、选矿、新材料、工业清洗、建筑等传统工业,以及高新技术领域。它们虽然常常不是该工业产品的主体,但却能在各种产品的生产中起到画龙点睛的关键作用。它的用量虽然不大,但能起到增加产品品种、降低消耗、节约能源、提高质量等关键作用。
一、表面活性剂在纺织工业中的应用
表面活性剂广泛地应用于纺织工业。如在纺丝、纺纱、上浆、机织或针织、精炼(炼漂)、
染、印花、整理等各道纺织加工工序中,都要使用表面活性剂或以表面活性剂为主体的助剂,以提高功效、简化工艺、改善性能和提高质量。在实际应用过程中,表面活性剂被用作净洗剂、润湿剂、渗透剂、乳化剂、增溶剂、发泡剂、消泡剂、平滑剂、分散剂、匀染剂、缓染剂、固剂、精炼剂、柔软剂、抗静电剂、防水剂、杀菌剂等。在纺织工业中应用最早的是非离子表面活性剂,虽然近年来其消耗比例逐渐下降,但相对于其他工业部门,其用量仍然很大,广泛作为增溶剂、净洗剂、润湿剂、分散剂、乳化剂、匀染剂、精炼剂、柔软剂、抗静电剂等。离子表面活性剂中阴离子表面活性剂主要用作净洗剂、渗透剂、润湿剂、乳化剂和分散剂等;阳离子表面活性剂,因纤维多带负电荷而能牢固地吸附在织物上,常用作织物柔软剂、匀染剂、防水剂、抗静电剂和固剂等;两性表面活性剂一般则用作金属络合染料的匀染剂、织物柔软剂和抗静电剂等。
二、表面活性剂在制革和毛皮工业中的应用
制革工艺过程相当复杂繁琐,从裸皮到成革需要经过多道工序。在鞣制之前,要进行浸水、浸灰、酶软化、浸酸和去酸、脱脂等准备工作;鞣制之后还要进行染、加脂、整饰等。所有这些工序中都需要使用表面活性剂做助剂,以促进各工序的理化作用和进程,缩短生产周期,提高成革质量,节约化工原料。
毛皮加工也需要经过多道工序,在浸水、脱脂、软化、鞣制、漂白、染、加脂、整饰等工序中也都需要使用表面活性剂做助剂。制革必须除去动物毛,而毛皮加工则要求尽可能不损伤毛的原有结构,使用表面活性剂即可起到良好的保护作用。
表面活性剂在皮革生产和毛皮加工中的主要作用是增溶、乳化、润湿、渗透、起泡、消泡、洗涤、匀染和固等。在各个工序中,对其所起的作用要求不同,如在浸水中,主要要求它起润湿和渗透作用;脱脂中,要求它起乳化、润湿和渗透作用;去污中,要求它具有良好的增溶作用;染中要求它具有良好的扩散、渗透和泡沫作用;加脂中,要求它具有良好的乳化性能等。
三、表面活性剂在制浆造纸工业中的应用
纸张是由纸浆制成的。纸浆则是以某些植物,如木材、草类、棉为原料,利用化学方法或机械方法除去其中全部或大部分杂质,得到的纯净或近于纯净的植物纤维浆。纸浆中除了构成纤维的主要成分纤维素外,还含有半纤维素、木质素和少量树脂、素、胶质等物质。就造纸而言,纤维素和半纤维素是构成纸浆的基本成分,而其他杂质组分存在于纸浆中对纸的质量造成不良影响,在造纸过程中应尽量除去,故在纸张形成过程中需使用化学
助剂。化学助剂可分为过程助剂和功能助剂两大类,过程助剂是以促进和改善纸页形成过程效率为主,防止产生波动和干扰的化学品,包括助留剂、助滤剂、树脂控制剂、消泡剂、成型助剂、防腐剂、网和毛毡清洗剂等;功能助剂是以提高最终产品使用性能和质量的化学品,包括干强剂、湿强剂、施胶剂、填料、染料、增白剂、柔软剂等。
在制浆造纸工业中广泛采用表面活性剂作为化学助剂应用于蒸煮制浆、废纸脱墨、纸张抄造、成品整饰、纸张加工、废水处理等工艺过程中,对于改进工艺,提高产品质量、增加经济效益、减少环境污染起着重要的作用。例如表面活性剂在蒸煮制浆中用作树脂脱除剂和分散剂以及木片和棉纤维渗透剂;在废纸制造再生浆的过程中用作废纸脱墨剂;在纸张施胶工序中用作施胶剂和乳化剂;在抄纸过程中用作消泡剂、毛毡清洗剂;在纸张涂料中用作分散剂、消泡剂、润滑剂、防腐剂、抗静电剂、乳化稳定剂;在薄型纸制品加工中用作柔软剂和润湿剂等。
四、表面活性剂在食品工业中的应用
硫化锌随着科学技术的进步,生产力的发展和消费水平的提高,人们对食品提出越来越多的要求。食品首先要求卫生、安全和具有营养价值,其次还应具有良好的、香、味、形等感
电离层官特性。在食品加工、储藏和品种开发中,不仅要注意食品原料、加工工艺和设备、食品包装和保藏方法的选择,而且要重视食品添加剂的选择使用。表面活性剂是一类最主要的食品添加剂,广泛用于各类食品生产,其用量虽少,但对提高食品质量、开发食品新品种、改进生产工艺、延长食品保藏保鲜期,提高生产效率等有显著效果。
有效教学研究表面活性剂在食品工业中主要用作食品乳化剂、消泡剂、制糖助剂、清洗剂和水果剥皮剂等,应用最广泛的是食品乳化剂。
五、表面活性剂在石油工业中的应用
在石油工业中,表面活性剂作为油田化学品广泛用于钻井、固井、采油、油气集输、三次采油和油田水处理等中,对于保证钻井安全,提高原油采收率、油品质量、生产效率和经济效益,以及设备防护、降低集输成本和防止环境污染等方面起着重要的作用。当今,表面活性剂已成为油田开发中必不可少的油田化学品。
在石油工业中的各个环节大量使用各种表面活性剂做乳化剂、破乳剂、发泡剂、润湿剂、缓蚀剂、增粘剂、除垢剂、杀菌剂等,用于配制钻井液、解卡液、固井液、泡沫排液、驱
油剂、防蜡剂和清蜡剂、润湿降阻剂、乳化降粘剂、压裂液、酸化液、杀菌剂、原油破乳剂、降凝降粘剂、减阻剂、抗氧化剂、抗磨剂、清净剂、防锈剂、抗静电剂、燃油节能添加剂等。
常用的阴离子表面活性剂有高级脂肪酸盐、环烷酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、石油磺酸盐、烷基硫酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、烷基琥珀酸盐、烷基磷酸酯盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯盐等。
常用的阳离子表面活性剂有脂肪胺盐酸盐、脂肪基咪唑啉乙酸盐、烷基三甲基氯化铵、烷基二甲基苄基氯化铵、咪唑型铵盐、聚季铵盐、双烷基二甲基氯化铵、烷基氯化吡啶、烷基胺乙酸盐、烷基二甲基胺乙酸盐、吉米奇双子季铵盐、多头季铵盐等。
常用的两性表面活性剂有烷基甜菜碱、磺基甜菜碱、咪唑啉型两性表面活性剂等。
常用的非离子表面活性剂有脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪胺聚氧乙烯醚、脂肪酰烷醇胺、脂肪酰烷醇胺聚氧乙烯醚、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚、甘油脂肪酸酯聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯等。
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六、表面活性剂在金属加工中的应用
在金属加工工业中,表面活性剂广泛用于金属清洗、酸洗、磷化处理和金属的车、铣、刨、磨、钻、压、拔、抛光、铸造,以及电镀和防腐蚀等工艺中。在各工艺中使用表面活性剂不但能改进和简化工艺过程,减轻劳动强度,而且还能提高产品质量,增加产品附加值,节约原材料和降低产品成本。各国都在积极开发适用于金属加工的新表面活性剂和研究表面活性剂复配技术,以满足金属加工工业各个方面的需求。
在金属清洗工艺中使用以表面活性剂为主要成分的各类清洗剂,清洗效果好,不仅能清除金属表面的油污,还能清洗干净手汗、无机盐等污垢,而且使用安全、无毒,还能防腐蚀、节约能源、减少对环境污染,适合机械化自动清洗。
在金属酸洗工艺中,使用添加有表面活性剂的酸洗液,可以提高酸洗除锈效果,对金属还起一定的缓蚀作用。酸洗会产生大量酸雾,既影响人体健康又污染环境,还会严重腐蚀厂房和设备,使用表面活性剂抑雾既方便又简单,效果又好。工艺中使用的抑雾剂都由各种表面活性剂复配而成。
在金属磷化(发蓝)处理工艺中,钢板经酸洗后的中和工艺中,中和液内需添加一定的表面活性剂做乳化剂,以加速中和反应,并保证中和完全。磷化处理所用磷化剂也都加有表面活性剂,其主要作用是起清洁、缓蚀和表面调理作用,常用的表面活性剂有聚氧乙烯型非离子表面活性剂与石油磺酸盐阴离子表面活性剂的复配物。
在金属切削工艺中使用的切削液也添加有表面活性剂,主要起乳化、润湿、润滑和洗净作用,还有防蚀性能。常用的表面活性剂为聚氧乙烯型非离子表面活性剂、脂肪胺类阳离子表面活性剂以及磺酸盐和磷酸酯阴离子表面活性剂等。
在金属材料和制品淬火工艺中使用由矿物油和表面活性剂复配的淬火液进行淬火,可以使淬火均匀,淬火件易清洗。
在金属焊接工艺中已广泛使用表面活性剂,如金属焊接前用含表面活性剂的处理液加以处理,可以防止焊渣飞溅和飞溅物黏附,并可提高焊接效果,焊接点更加牢固。
在铸造工艺中也大量使用表面活性剂,可提高铸件和铸型质量,并提高生产率、降低生产成本。
在金属制件进行电镀的工艺中使用表面活性剂,可得到致密的微晶,使镀层光亮、平整、均匀、无针孔、无麻点,镀层与基体金属结合力强,能显著提高铸件质量,还能节约电能。
七、表面活性剂在采矿、煤炭工业中的应用
矿物经过开采、富集达到一定品位才能冶炼、生产出各种金属原料。一般,矿物开采出后均需进行选矿富集处理。选矿的方法很多,有浮游选矿法(简称浮选法)、萃取选矿法、膜分离选矿法、磁性选矿法和微生物选矿法等。在选矿中广泛使用表面活性剂做助剂,例如在浮选法中用作捕收剂、起泡剂、调节剂。
在煤炭工业中,表面活性剂作为多功能助剂,广泛应用于各生产过程。如可用作煤泥浮选剂、脱水剂、降尘剂、抑扬剂、絮凝剂、水煤浆和油煤浆的分散剂、润湿剂及稳定剂等。
八、表面活性剂在涂料工业中的应用
涂料是指涂于物体表面,能够形成具有保护、装饰或特殊性能的涂膜工程材料。人们俗称的油漆就是涂料的一种类型。涂料有多方面的作用:在日常生活、房屋建筑、木器家具、
日用工业等用颜鲜艳的涂料来涂饰,起装饰作用,可赋予物体以美的感觉,提高其商品价值;对建筑材料、木材、金属等用涂料来涂覆,起保护作用,以增加物品经久耐用,防止被腐蚀;涂料用作彩标志,可作为交通信号、危险品标志等;不同组成的涂料还可以起各种特殊的作用,如防火、防潮、防霉、伪装、变、保温、防辐射、防毒气污染等。
涂料一般由成膜物质、颜料、溶剂和助剂四大类原料组成。成膜物质是组成涂料的基础;颜料一般为微细的粉末状的有物质;除无溶剂涂料外,各种液态涂料一般都含有溶剂,目前用作涂料溶剂的组分有水、脂肪烃、芳香烃、醇、酯、醚、酮、萜烯、含氯有机物等;助剂是涂料的辅助组分,助剂一般都是表面活性剂,在涂料中所起作用十分显著。

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