1、表面活性劑與制漿造紙一、概 述表面活性劑在制漿造紙工業中的使用越來越受到造紙科學工作者的重視。據報道在英國表面活性劑的消費為紙張總產量的005左右。表面活性劑加入到液體中時，即使濃度非常小，也會自發地引起表面或界面間張力的強烈降低。表面活性劑結構上具有兩性特點，其一端具有親水性，另一端則具有疏水性。l這種兩性分子會自身定向排列在溶液表面上，極性基團伸向水中，而疏水的烴基則伸向空氣或者油的界面，從而降低液體的表面張力。表面活性劑能起乳化、分散、增溶、潤濕、發泡、消泡、潤滑、洗滌、柔軟、抗靜電、防腐蝕等作用。制漿過程主要是從木材中將木素、半纖維素、樹脂、色素以及灰分等盡量地與纖維素分離開，表面活性

2、劑的作用就在于分離雜質，提純纖維素。在生產人造纖維的過程中，人們往往在漿粕的堿浸漬時添加表面活性劑，這是借助表面活性劑的分散作用和洗滌作用來達到除去樹脂的效果。在漂白工序中添加滲透性好的陰離子和非離子表面活性劑(一般用量為0.030.05)，能取得均一的漂白效果。此外，在紙漿漂洗過程中加入洗滌活性物質烷基苯磺酸鈉和壬基酚聚氧乙烯醚，也能獲得良好的洗滌鼓果。另外在廢紙脫墨、造紙施膠、毛毯洗滌及造紙涂布涂料分散劑等表面活性劑都有廣泛的應用。 二、表面活性劑的特點當一種物質加入到某液體中，若能使其表面張力降低，人們則稱這種物質具有表面活性。具有表面活性的物質叫作表面活性物質。表面活性物質可以分成兩類

3、。第1類是隨著其濃度的增大，溶液的表面張力逐漸地下降，如圖1曲線1所示，像乙醇、丁醇、醋酸等就屬于此類表面活性物質；第類是在低濃度時，溶液的表面張力隨表面活性物質濃度的增大而急劇地下降，但增加到一定濃度以后，曲線開始變得平坦，如圖1中曲線所示，如肥皂、合成洗滌劑等就屬此類，這類表面活性物質叫作表面活性劑。因此，具有表面活性的物質并非都是表面活性劑。圖1表面活性物質與表面張力的關系示意圖從化學結構上看，所有的表面活性劑分子都是由極性的親水基和非極性的親油基兩部分組成的。親水基使分子伸向水相，而親油基則使分子離開水相而伸向油相，因此表面活性劑分子是兩親性分子。它們的親油基是由烴基構成的，而親水基卻

4、是多種多樣的。由于表面活性劑具有很大的表面活性，故在工農業生產及日常生活中廣泛地用于乳化、分散、增溶、潤濕、發泡、洗滌、柔軟等各種用途。表面活性劑的應用已有很長的歷史，在古代就有人用草灰與山羊脂制成肥皂。后來又有人制得磺化蓖麻油，并將其作為去污劑用于紡織、制革等工業生產中。直到1917年才在德國第一次人工合成了表面活性劑二異丙基萘磺酸鈉。20世紀20年代末期又出現了烷基硫酸鈉和陽離子表面活性劑沙帕明(Sapamine)等。20世紀40年代初期人們成功地由山梨醇和脂肪酸合成了非離子型表面活性劑斯盤(Span)及吐溫(Tween)。尤其是近年來關于表面活性劑的科學和實踐發展很快，相繼出現了諸如高分

5、子表面活性劑等許多高效能的表面活性劑，并對其結構、性能及乳化作用的內部機理進行了深入的研究。表面活性劑只有溶于水或有機溶劑后才能發揮其特性。因此，表面活性劑的性能系對其溶液而言，應具有下列特點：(1)雙親(雙增)性：表面活性劑的分子中同時含有親水(憎油)性的極性基團和親油(憎水)性的非極性基團，因而使表面活性劑既具有親水又有親油的雙親性。(2)溶解性：表面活性劑至少應溶于液相中的某一相。(3)表面吸附：表面活性劑的溶解，使溶液的表面自由能降低，產生表面吸附，當吸附達平衡時，表面活性劑在溶液內部的濃度小于溶在表面的濃度。(4)界面定向排列：吸附在界面上的表面活性劑分子，能定向排列成單分子膜。(5

6、)形成膠束：表面活性劑溶于水，并達到一定濃度時，表面張力、滲透壓、電導率等溶液性質發生急劇的變化。此時，表面活性劑的分子會產生凝聚而生成凝膠物開始出現這種變化的極限濃度稱為臨界膠束濃度，簡稱CMC；(6)多功能性：表面活性劑在其溶液中顯示多種功能。如能降低表面張力，具有發泡、消泡、分散、乳化、濕潤、抗靜電、增溶、殺菌、防腐等。有時也可表現為單一功能。三、表面活性劑的性質 表面活性劑的基本性質有潤濕和滲透性、乳化和破乳性、分散性、增溶性、發泡和消泡性、洗滌性。表面活性劑的派生性質有：柔軟性、抗靜電性、殺菌性和防腐性。1表面活性劑的潤濕和滲透性廣義地說，潤濕作用是一種流體從基質表面把另一種流體取代

7、的過程。潤濕過程大致可以分成三類：鋪展潤濕、粘附潤濕和浸入潤濕。這三種潤濕可以分別在不同的實際過程中出現，也可以同時在一個過程中出現。沾濕指液體與固體接觸，變液/氣界面和固/氣界面為固/液界面的過程。浸濕指固體浸入液體中的過程，洗滌過程即為浸濕過程，鋪展過程是指以固/液界面代替固/氣界面時，液體在固體表面擴展開。使用液滴的接觸角來描述潤濕過程，可得到潤濕方程。一般用接觸角來判定潤濕，即角越小，溶液對固體的表面潤濕性越好。如圖2。圖2液滴與固體表面的接觸角應用表面活性劑能很好地改變潤濕狀況，表面活性劑能降低界面的能力，使水能較好地濕潤固體或液體表面。實際中可用潤濕速度(時間)來評價表面活性劑的潤

8、濕性。2表面活性劑的起泡和消泡性1)起泡性泡沫是由于空氣或其他氣體從液面下通入，液體發生膨脹，并以液膜將氣泡包圍而形成的，只有溶液才能形成氣泡，表面活性劑加入后能存在于氣/液界面，并形成一種彈性膜，膜的彈性是產生泡沫的必要條件。一般陰離子表面活性劑的發泡力最大，如肥皂、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、油酸鈉等都可作為發泡劑。分子中帶有支鏈疏水基的表面活性劑，比同數目碳原子直鏈的表面活性劑，能使水的表面張力降低到更低值，所以，支鏈疏水基比直鏈疏水基表面活性劑能產生較高的初始泡沫。由于帶支鏈疏水基的表面活性劑有比較弱的內聚力，因此，直鏈疏水基比支鏈疏水基表面活性劑的泡沫穩定性要好。當表面活性劑分

9、子上的親水基團，移向分子中較中間位置時，一般會使泡沫高度增加，但又同時會使得CMC升高，其結果必然又使起泡率降低。添加劑中有機物質能加速達到平衡表面張力，并降低膜彈性，所以可作為泡沫抑止劑。相反，有些能減慢表面活性劑到達平衡表面張力的物質，降低CMC的物質，則可作為泡沫穩定劑。實踐經驗指出，凡分子中含有多個極性基團，并能和水分子形成氫鍵的添加劑，對泡沫的穩定能力較強。對表面活性劑溶液的泡沫來說，最為有效的穩定劑常為長碳鏈的、水中溶解性差的極性化合物。如月桂醇(C12H250H)對十二烷基硫酸鈉(C12H25OS03Na)溶液的泡沫，有良好的穩定作用。再如N，N一二甲基十二胺氧化物對十二烷基苯磺

10、酸鈉溶液的泡沫，也有很好的穩定作用。另外一些天然蛋白質的水解產物(主要成分為各種類型的氨基酸)以及乙醇酰胺化合物R-C0-NH-CH2CH20H，以及某些脂肪酸酰胺都是效果良好的泡沫穩定劑。值得一提的是，某些兩性表面活性劑，如N-烷基氨基酸鈉鹽R-NH-CH2COONa，R-N(CH2COONa)2和某些甜菜堿磺酸鹽R- +N(CH3)2-CH2CH2CH2S03對泡沫都有很好的穩定作用。 2)消泡性一般認為，消泡劑的破泡作用是因為它能使局部區域的表面張力降低到十分低的程度，從而使這些區域由于受周圍較高表面張力的作用，使泡沫迅速減薄以至達到破裂點而發生破裂，蒽醌還能促使液體從泡沫中流失而縮短泡

11、沫的壽命。例如長碳鏈脂肪酸鈣鹽可以很好地阻止十二烷基苯磺酸鈉的起泡，據認為前者的阻泡作用就是產生了一種脆性的，排列緊密的表面膜，取代了原十二烷基苯磺酸鈉所產生的彈性表面膜的結果。還有一些表面活性劑，它們本身就是一類無泡或低泡的、內聚力很低的、擴散速度又很快的物質。例如一些非離子表面活性劑，硬脂酸環氧乙烷縮合物C17H35COO(CH2CH2O)nH是一種很好的抑泡劑。3表面活性劑的乳化和破乳作用 表面活性劑的乳化作用是表面活性劑應用最為廣泛的性質之一。例如在化妝品、食品、紡織、造紙、金屬的切削液、油漆、農藥、醫藥等方面，乳化劑都起著重要的作用。各種類型的表面活性劑都可以作為乳化劑來使用，但非離

12、子表面活性劑和陰離子表面活性劑應用得比較多。乳化作用是指兩種互不相溶的液體形成乳狀液的過程。乳狀液是指一種不溶解或溶解度很小的液體，以一定大小的液滴分散存在于第二種液體中，形成具有明顯穩定的懸濁液。對兩種互不相溶的液體，如果僅通過機械攪拌的方法總是不能形成穩定的乳狀液的。要形成明顯穩定的乳狀液，必須加入第三組分，這第三組分就是表面活性劑，一般稱其為乳化劑。乳狀液按分散相的性質一般可以分為兩種：油分散在水中形成水包油型乳狀液，以0/W(油/水)表示，如牛乳、豆漿等為0/W型乳液：水分散在油中形成油包水型乳狀液，以W/O(水/油)表示，如原油、人造奶油等為W/O型乳液。要想得到在較長時間內比較穩定

13、的乳狀液，除了選擇乳化能力較強的表面活性劑以及確定最合適比例以外，還可以采取下列的一些措施，以促使乳狀液的穩定：減小不連續相液滴粒子的直徑；縮小兩相密度差異；提高連續相的粘度；降低兩液相間的界面張力；調節pH，使得液滴表面上帶有更多電荷；投加一些有效的乳化穩定劑；盡量避免溫度的變化、振動、摩擦、蒸發、濃縮或稀釋等情況的發生。乳化穩定劑一般有天然的植物膠、淀粉、蛋白質，以及一些合成或改性的高分子聚合物如聚乙烯醇、羧甲基纖維素等，某些無機物如膠狀硅酸也可作為乳化穩定劑使用。表面活性劑的結構和性質對乳化作用影響極大，不僅能影響乳化程度，還影響著乳狀液的類型。例如水溶性表面活性劑，傾向于生成0/W型乳

14、狀液。油溶性表面活性劑，傾向于生成0/W型乳狀液。如N-十二烷基-N，N-二聚氧乙烯基甘氨酸季銨鹽這種兩性表面活性劑，比N-十二烷基甘氨酸，有更多的極性基團，有較強的水溶性。因此，前者比后者更傾向于形成0/W型乳狀液。同時前者比后者的乳化能力也強。據文獻報道，前者就是一種優良的潤濕劑和表面活性劑。若表面活性劑分子結構中，疏水基的親油性增加，相對來說親水基的親水性能較弱，則傾向于形成0/W型乳狀液。例如C17H35CONHCH2CH20H和Cl7H35CON(CH2CH20H)2，它們的親水基“-CON-”和“-OH”，都是比較弱的親水基，因此是一種較好的W/O型的表面活性劑。此外，當一種親水性

15、較好的表面活性劑和另一種親油性較好的表面活性劑混合使用時，往往能形成穩定性良好的乳狀液。例如當親水性較好的陰離子表面活性劑如十二烷基硫酸鈉，加少量親油性較好的十二醇，可以制得很穩定的0/W型乳狀液，兩者之間有很好的協同效應。最后，當被乳化的油相極性較大時，則要求親水性較強的表面活性劑作乳化劑，才能得到較穩定的乳狀液。相反，若被乳化的油相極性較小，或無極性時，則要求親油性較強的表面活性劑作乳化劑，才能得到較穩定的乳狀液。 以上是從實踐中總結出的經驗規則，并非絕對的規律，在初步選用表面活性劑時可作一定的參考。4表面活性劑的分散作用許多生產工藝中，需要固體微粒均勻和穩定地分散在液體介質中。例如油漆、

16、藥物、染料、顏料等方面。近來在工業水處理中和油田開發過程中使用固體微粒均勻穩定地分散在水介質中顯得更為至關重要。甚至可以認為是能否使工藝成功的關鍵所在。表面活性劑對固體的分散過程，一般有三個階段。1)圓體微粒的潤濕把固體微粒均勻分散在液體中：首先液體必須能充分潤濕每一微粒或粒子團，并且至少要在最后階段實現鋪展潤濕，使空氣能完全被潤濕介質從微粒表面上被取代出去。所形成的接觸角應為0。因此當加表面活性劑作為潤濕劑時，在固體微粒表面形成了吸附層，這就降低了固氣界面或固液界面的表面張力，降低了界面張力和接觸角，因此就可能增加了固體微粒在液體介質中的分散能力。若液體是水時，由于水的表面張力較大，因此，可

17、加入表面活性劑增加固體微粒在水中的分散能力。2)粒子的分散或碎裂當粒子或粒子團一旦被液體潤濕，粒子就會在液體介質中逐漸分散開來，離子型表面活性劑可以通過在粒子團中粒子表面的吸附，使粒子帶有相同的電荷，從而使它們相互排斥而加速分散，也可以通過表面活性劑吸附在粒子團的隙縫中，或者吸附在由于粒子晶體應力作用所造成的微隙中；由于排斥力的作用，降低了固體粒子或粒子團碎裂所需要的機械功，從而使粒子團被碎裂或使粒子碎裂成更小的晶體，并逐步分散在液體介質中。3)阻止固體微粒的重新聚集固體微粒一旦分散在液體中，得到的是一個均勻的分散體系，但穩定與否則要取決于已分散的固體微粒能否重新聚集以形成凝聚物。由于表面活性

18、劑吸附在固體微粒的表面上，從而阻止微粒的重新聚集，所加的表面活性劑降低了固液界面的界面張力，也增加分散體系的熱力學穩定性。因此總的結果是在一定的條件下，降低了粒子聚集的傾向。一般來說，固體微粒分散在以水為介質的分散體系中是最為常見的。為了阻止微粒聚集，大多數應用的是離子型表面活性劑。例如當被分散的固體是以非極性為主時，可加入各種離子型表面活性劑，當這些表面活性劑吸附在不帶電荷的固體微粒表面時，會使其帶有同種電荷而相互排斥，從而形成阻止粒子聚集的屏障，同時由于表面活性劑分子在固體粒子表面上的定向作用非極性基團指向非極性粒子的表面，極性基團指向水相，這就降低了固液界面張力，也更有利于固體粒子在水相

19、中的分散。這種吸附效率是隨著憎水基團的碳鏈的增長而增加，因此可以推測，在這種情況下，長碳鏈的離子型表面活性劑，比短碳鏈的更有效。但是對于已帶有電荷的固體微粒分散體系，為了穩定、均勻地分散，則一般不常用離子型表面活性劑。因為若使用的是和固體微粒帶相反電荷的表面活性劑，則在微粒所帶的電荷被中和前，可能發生絮凝而不能有效的分散，這樣只有當中和粒子的表面電荷之后，再吸附第二層表面活性劑離子，固體微粒才能重新帶電荷，重新分散。如果使用和固體微粒有相同電荷的表面活性劑離子時，由于表面活性劑的極性基團只能指向相同電荷的微粒表面外，即指向水相，這種吸附狀況的固體微粒，由于靜電的斥力而阻止微粒之間的吸附，從而達

20、到分散的效果。并且只有當水相中離子型的表面活性劑的濃度比較高時，才有強的吸附作用，使分散體系穩定。對帶有電荷的固體微粒的分散所使用的一般是結構中帶有較多的極性基團的聚電解質(常稱離子型高分子表面活性劑)。它們分子中所帶相同電荷數越多，電離能也越大。使固體微粒分散體系趨于穩定的電能屏障作用，并非是使體系穩定的唯一因素，空間障礙也可以阻止粒子間相互吸引，緊密靠近。因此，在很多場合下，非離子型表面活性劑對固體微粒有很好的分散作用，其機理是產生了很大的空間障礙。5表面活性劑的增溶作用表面活性劑在水溶液中形成膠束后具有使不溶于水的有機物的溶解度顯著增大的能力，且此時溶液呈透明狀，膠束的這種作用稱為增溶。

21、能產生增溶作用的表面活性劑叫做增溶劑，被增溶的有機物稱為被增溶物。如果在已增溶的液體中繼續加入被增溶物，達到一定量后，溶液透明狀變為乳濁狀，這種乳液即為乳狀液，在此乳狀液中再加入表面活性劑，溶液又變得透明無色。雖然這種變化是連續的，但乳化和增溶本質上是不同的。增溶作用可使被增溶物的化學勢顯著降低，使體系變得更穩定，即增溶在熱力學上是穩定的，只要外界條件不變，體系不隨時間變化。而乳化在熱力學上是不穩定的。這可由下面的事實說明，乳化的苯和增溶的苯，它們的蒸氣壓不相同，前者的蒸氣壓與純苯的相同，后者的蒸氣壓顯著低于純苯，由化學勢的表示式=0+RTlnp戶知，乳狀液的P與純苯的相同，大于被增溶苯的，所

22、以，乳狀液的化學勢大于增溶液的化學勢，因此乳狀液的穩定性顯著地低于增溶體系，即增溶體系在熱力學上是穩定的。6表面活性劑的洗滌作用洗滌作用可定義為，從浸在某種介質(一般為水)中的固體表面除去污垢的過程。在此過程中，借助于洗滌劑以減弱污垢與固體表面之粘附作用，并施以外力(包括機械攪拌或人工洗)，使污垢與固體表面分離而懸浮于介質中，最后將污垢洗凈、沖走。洗滌劑在洗滌過程中的作用，一是除去物品表面的油污，二是將油污分散、懸浮，使之不易在物品表面上再沉積。洗滌作用首先是洗滌液潤濕被洗物表面，否則，發揮不了洗滌液的洗滌作用。水在天然纖維(棉、毛等)上的潤濕性較好，在人造纖維上較差，表面活性劑能夠降低水的表

23、面張力，使其接觸角減小，因而，纖維的潤濕在洗滌劑作用下比較容易實現。其次是，洗滌液把污垢潤濕后再把污垢頂替下來。液體油污原來是以鋪展開的油膜存在于物體表面，在洗滌液濕潤的條件下，逐漸卷縮成油珠，最后被沖洗以至離開表面。固體油污靠的是洗滌劑，特別是優質的洗滌劑，具有較低的表面張力與界面張力，對固體表面有較好的潤濕能力，能頂替油污，使油污卷縮成油珠而乳化，分散在洗液中，有利于洗滌。另外，油污可加溶于表面活性劑的膠束中，從而油污不可能再沉積，大大提高了洗滌效果。然而，這種加溶去污的機理，只有在洗滌劑集中于某一局部(衣物上撒上洗衣粉搓洗)的情況下，才能實現。其次，表面活性劑吸附在污垢與洗滌物的界面上，

24、使界面各種性質均發生變化，如表面張力降低，利于分散形成乳狀液，同時，界面吸附形成具有較大強度的界面膜使乳狀液更穩定，不易沉積于洗滌物表面。非離子表面活性劑吸附后，成為質點表面的水化保護層，穩定性增高，非離子表面活性劑除油污能力比陰離子表面活性劑強，而陽離子表面活性劑總是以其疏水基朝向水中的方式被吸附，故其洗滌作用最差。在同系物中，表面活性劑碳氫鏈越長，洗滌性越好，表面活性劑的乳化與起泡作用對于洗滌也是有利的，表面活性劑的乳化作用，形成穩定的乳狀液，油污質點被懸浮起來不易沉淀在衣物表面。表面活性劑形成泡沫有助于帶走塵土污垢，很多經驗發現泡沫與洗滌有直接關系。總之，洗滌劑的洗滌作用是綜合發揮了表面

25、活性劑的潤濕、吸附、乳化、分散、懸浮、起泡、加溶、降低表面張力等功能，才顯示出洗滌的良好效果。如果洗滌劑使污垢與被污染物品表面分離能力差，而且分散、懸浮污垢的能力也不佳，則洗滌過程就不能很好的完成。7表面活性劑的柔軟性與抗靜電性表面活性劑作為柔軟劑，一般又可分成暫時柔軟劑和永久柔軟劑兩種。表面活性劑能使纖維具有平滑柔軟的性質，原因之一是降低了纖維間的靜摩擦因數。當纖維吸附了表面活性劑后，表面活性劑的疏水基團則朝向纖維表面外側，纖維與纖維之間形成一層潤滑劑膜，從而降低了纖維的靜摩擦因數，纖維的平滑柔軟性增加。然而這種吸附型的平滑柔軟過程，并不是永久性的，一旦經多次水洗，表面活性劑離開了纖維表面，

26、則這種平滑柔軟性能也隨之消失。而永久型的柔軟劑，是利用一種帶有長碳鏈疏水基的物質與纖維的羥基或其他基團發生化學反應，把一些疏水基接在纖維的表面，長久在纖維間降低靜摩擦力，從而獲得長久的柔軟平滑性能。雖經多次水洗也不喪失這種性質。目前在纖維織品上作柔軟劑使用的表面活性劑，仍以陽離子或陰離子表面活性劑為較多，非離子表面活性劑也多，但陽離子表面活性劑會和直接染料以及熒光增白劑等發生相互作用而降低增白程度以及變色，因此在使用上受到一定限制，人們已開始大量使用兩性表面活性劑來作纖維的柔軟劑使用。例如十二烷基二甲基甜菜堿，可以在較廣的pH范圍內顯示出優異的柔軟效果。特別對羊毛和亞麻織品既有豐富的柔軟效果，

27、又有有效的洗凈作用，目前在有些纖維的柔軟整理上已經大量使用。另外，咪唑啉兩性表面活性劑和N-烷基-氨基丙酸等，都在不少場合中作柔軟劑使用。表面活性劑作為纖維的抗靜電劑，一般要求有比較大的疏水基和比較強的親水基團。表面活性劑所以能作為纖維的抗靜電劑使用，一般認為首先是表面活性劑在纖維界面的吸附，疏水基朝向纖維，強的親水基團朝向空氣，使纖維的離子導電性能和吸濕導電性能增加，即產生了放電現象，使纖維表面的電阻降低，這樣就使纖維表面的靜電產生與放電相平衡，從而防止了纖維表面靜電的積累，纖維表面的電阻值可大約衡量纖維抗靜電性能的優劣。Willson建議表面電阻值Rs>1013時，抗靜電性能為劣等，

28、10121012者為可以，10111012者為良好，10101011者為優等，Rs小于l010者為特優等。抗靜電劑和平滑柔軟劑一樣，可以分成暫時抗靜電劑和永久抗靜電劑兩種。暫時抗靜電科主要利用表面活性劑對纖維的吸附而產生抗靜電性能。常用的暫時抗靜電劑中，有各種陽離子表面活性劑和陰離子表面活性劑，以及各種性能優異的兩性表面活性劑。8表面活性劑的殺菌性殺菌抑霉作用是表面活性劑的派生性質，陽離子和兩性表面活性劑在這方面的作用比較顯著。表面活性劑殺菌抑霉的機理尚不完全清楚，據信是表面活性劑的陽離子電荷吸附于微生物的細胞壁，破壞細胞壁內的某種酶；與蛋白質發生某種反應并影響微生物正常的代謝過程，最終導致微

29、生物死亡。一般情況下，陽離子表面活性劑，特別是分子結構中帶芐基的季銨鹽具有較強的殺菌性，但存在其他蛋白質或重金屬離子的場合，某些兩性表面活性劑的殺菌能力將超過陽離子表面活性劑，特別是與陰離子表面活性復配時，更顯示出兩性表面活性劑的優越性。9表面活性劑的安全性和溫和性表面活性劑的安全性的溫和性是表面活性劑的自然屬性，亦是人們對其使用性能的一般要求。隨著生活水平的提高，人們對這方面的性能越來越關注。表面活性劑的安全性主要指表面活性劑的毒性，如急性、亞急性、慢性毒性、溶血性；對生育繁殖的影響，如胚胎毒性、致突變性如致癌性等。實驗表明，非離子和兩性離子型表面活性劑的毒性最低，非離子表面活性劑的溶血作用

30、最小，因而在口服藥物、注射針劑和食品、化妝品中的應用比較廣泛；陽離子表面活性劑的毒性最高，但溶血作用比陰離子表面活性劑低，一般只用作外用消毒殺菌劑。表面活性劑的溫和性主要指對皮膚、眼睛等粘膜組織的刺激性和致敏性，這主要是由于表面活性劑通過滲入皮膚，或溶出粘膜中有效成分，或與蛋白質發生反應等作用方式引起的。兩性和非離子型中多數品種溫和性很好，刺激性最低，如兩性咪唑啉、烷基葡糖苷等，陰離子型中某些好的溫和性，如磺基琥珀酸酯二鈉鹽類，其刺激性甚至低于兩性和非離子型表面活性劑。陽離子型表面活性劑的溫和性最差，這可能與其毒性大，與蛋白質作用強烈有關系。提高溫和性的有效手段是脫除表面活性劑產品中的雜質，與

31、低刺激性表面活性劑復配，但根本上還需要大力發展高溫和性、低刺激性的表面活性劑品種。10表面活性劑的生物降解性生物降解性是指含碳有機化合物在微生物作用下轉化為可供細胞代謝使用的碳源，分解成二氧化碳和水現象。根據微生物作用的方式和作用階段的差異，生物降解主要包含以下幾方面：初級生物降解；達到環境能接受程度的生物降解：指含碳有機化合物被分解到對環境無不良影響程度的中級生物降解作用；最終生物降解指轉化為無機物的生物降解作用，如分解為C02和水的過程。由于表面活性劑使用后經下水道排放會在水域里蓄積，造成泡沫堆積或對水生物造成毒害，因此表面活性劑的生物降解性對環境污染是十分重要的。一般若在法定試驗時間(1

32、9d)內，初級生物降解達不到80的表面活性劑是被禁用或限制使用，如四聚丙烯烷基苯磺酸鹽和烷基酚聚氧乙烯醚就屬于此類。幾種常見的表面活性劑的初級生物降解性列于表1。表1 表面活性劑的生物降解性表面活性劑初級生物降解性/表面活性劑初級生物降解性/LASAOSSASSDSAES9599969998MESAEO7TX-9CTAB月桂胺基丙酸鈉9993849895l00四、表面活性劑在造紙中的應用根據表面活性劑的性質，可以總結出表面活性劑在制漿造紙中的主要作用有加速蒸煮滲透、脫墨、洗滌、抗靜電、柔軟、潤滑、分散、乳化等作用。1加速滲透劑(Penetrants)滲透的前提是潤濕，表面活性劑改善潤濕性能主要

33、有兩種方式：改善固體性能，如通過單層吸附使帶相反電荷高能表面拒水、抗粘；通過多層吸附使高能表面更加親水。改善液體性能，即在潤濕劑與固體表面帶同種電荷時，通過降低固液表面張力，從而增大潤濕性。一些具有支鏈結構或多烷基結構的表面活性劑具有好的潤濕性能，其HLB范圍在79，如快速滲透劑T(磺基琥珀酸雙異辛酯單鈉鹽)、滲透劑JFC等。只有通過表面活性劑的潤濕作用，才能加速蒸煮助劑和其他助劑的滲透和均勻分散。在制漿和抄紙過程中，常要加入的滲透劑是磺化琥珀酸酯鹽(滲透劑T)、潤濕劑JFC、丁基萘磺酸鈉等。有時加入一些有機溶劑可以幫助滲透。較理想的滲透劑應有一定的耐堿性和耐高溫性，因為制漿一般在強堿性和較高

34、的溫度下進行。2柔軟劑(softening agents)柔軟是對纖維而言。表面活性劑能在纖維表面形成疏水基向外的反向吸附，降低纖維物質的動、靜摩擦因數，從而獲得平滑柔軟的手感。通常總是將表面活性劑和油劑一起混合使用，表面活性劑可有效降低纖維物質的靜摩擦因數，油劑則可以降低纖維物質的動摩擦因數。柔軟潤滑的效果可以用靜摩擦因數和動摩擦因數的差值來表示，差值愈小，柔軟潤滑作用愈強。不同類型的柔軟劑適用于不同類型的纖維表面。紙纖維表面帶負電荷，用陽離子或兩性離子表面活性劑的效果要好得多。柔軟劑、平滑劑的配方中除了表面活性劑外，一般要加入有機硅高分子或羊毛脂這樣的脂類，以充分降低纖維表面能。在柔軟劑中

35、以有機硅表面活性劑和有機硅高分子的效果最佳，但原料價格較高。往往要和其他柔軟性組分配合使用以降低成本。3抗靜電劑(anti-static agents)在特殊加工紙的生產中有時會遇到抗靜電問題。表面活性劑處理紙后，可產生親水性外表面，即作為抗靜電劑的表面活性劑在材料表面形成正向吸附，疏水基朝向材料表面，親水基伸向空間，纖維的離子導電性和吸濕導電性因此增加，產生了放電現象，使表面電阻下降，從而防止了靜電積累。作為抗靜電劑使用，一般要求表面活性劑有比較大的疏水基和比較強的親水基團。使用量最多、性能最好的是陽離子表面活性劑，其次是兩性表面活性劑。陰離子表面活性劑的一些品種也是優良的抗靜電劑，如碳鏈較

36、長的烷基磺酸鹽、烷基硫酸鹽甚至鈉皂，特別是高碳磷硫酸酯鹽的抗靜電性可以與陽離子相比。導電紙要求加入各種導電劑，其中各種離子型的表面活性劑都可以作為導電性原料加以利用。特別是親水性表面活性劑具有較優異的導電性。4污水處理絮凝劑(flocculating agents)制漿造紙產生的污水量很大，已成為各國日益重視的問題。污水處理的辦法很多，近年來使用表面活性劑作為絮凝劑取得明顯的效果。常用的絮凝劑有月桂酸鈉、硬脂酸鈉等陰離子表面活性劑和十二烷基胺基乙酸、十八烷基三甲基氯化銨等陽離子表面活性劑。具有顯著絮凝作用的往往是一些分子質量較大的表面活性劑或極性高聚物，有時亦可以是一些帶有異性電荷且能與懸浮物

37、形成配合物的無機鹽，在廢水處理中最典型的是加入明礬達到填料和樹脂聚集的目的。但更多和更有效的是加入高分子絮凝劑，它們可以通過搭橋作用等機理使分散微粒發生凝結。實際上這在施膠、助留、助濾過程中也都有重要的作用。各種離子型且具有高分子質量的聚丙烯酰胺(PAM)及淀粉接枝聚丙烯酰胺在這方面有著引人注目的效果。陽離子表面活性劑在廢水處理時，還可起到顯著的殺菌作用。在黑液處理中，容易在蒸發時結垢，使熱效率降低，而且難以清理。采用間歇酸洗法，需停機清洗。如在制漿黑液堿回收工藝中使用抗結垢劑，可降低黑液粘度，減少結垢，加速蒸發。這類抗垢劑大多由脂肪酸聚氧乙烯酯、二乙基羥胺磷酸鹽、多聚磷酸鈉組成。高分子抗結垢

38、劑主要是聚丙烯酸鈉、丙烯酸馬來酸酐共聚物鹽等。這類高分子抗結垢劑的分子質量較低，對水中多價金屬離子具有明顯的螯合作用，可防止結垢。5分散劑(dispersing agents)在紙的加工過程中分散問題很多，如涂布時涂料配方中一般要加入顏料分散劑，否則涂布層過厚且不均勻；乳液松香膠又稱為高分散膠，這里膠料的分散問題實際是一關鍵。要選擇合適的乳化劑和分散劑才能得到顆粒細膩且高度分散的膠料；樹脂分散均勻則會最大限度地發揮作用。分散是指內相為不溶性微粒分布在外相為液體或半固體中組成的粗分散體系，這樣的體系稱作懸浮液。懸浮液至少由三種基本成分組成：分散相、連續相和分散劑，表面活性劑常用作分散劑或懸浮劑。

39、對于造紙過程來說，纖維、填料和一些助劑等都是水不溶性的。它們有在水溶液中自行聚集的趨勢，而且不同物料之間往往因不相容性而盡量遠離。這樣就難以得到性能均勻、強度理想的紙張。加入表面活性劑、分散劑則可以使固體粒子表面形成雙分子層或雙電層結構，外層分散劑極性端與水有較強親和力，增加了固體粒子被水潤濕的程度。固體顆粒之間因靜電斥力而遠離，達到良好分散效果。表面活性劑可以使懸浮液中的固體分散粒子被液相載體充分潤濕和均勻分散，并使體系的分離、聚集和固體微粒的沉降速度降至最低，以維持懸浮液最大的動力學穩定性。表面活性劑所以能起分散作用，主要因為具有以下幾個方面的作用：通過靜電作用在親水粒子表面形成反向吸附層

40、，增大油溶性；或是通過疏水作用在親油粒子表面形成正向吸附，增大水溶性。單分子膜造成空間阻礙，阻止了分散微粒重新靠近和合并。加大離子型表面活性劑濃度，在反向吸附層上形成的第二層帶電吸附層會使分散粒子因電性排斥而得到分散。6樹脂控制劑(pitch control agent)造紙原料中除纖維素、木素和半纖維素這三種主要成分外，在某些木材原料中還含有少量的樹脂。樹脂中不僅含有可皂化物如樹脂酸、脂肪酸及其酯，還有非皂化物如萜烯、高碳醇等。這些物質淤積于漿內，會嚴重影響紙頁抄造和成品質量，故在制漿過程中應盡量脫除。在抄紙過程中常遇到樹脂障礙問題，即樹脂自纖維中游離出來，凝聚成顆粒，粘附在紙機各部件上，堵

41、塞銅網，污染毛毯，有時會在紙和紙板上留下黑點，使質量降低。7毛毯清洗劑(detergents)表面活性劑的洗滌和去污作用在造紙過程中特別重要，除廢紙脫墨、樹脂控制等作用以外，另一個作用就是毛毯清洗作用。紙機在抄紙過程中，毛毯往往由于樹脂沉淀等原因容易粘附細小纖維、填料、樹脂等，造成毛布孔眼堵塞，特別是草漿由于雜細胞多、粘度大，難于洗滌，造成毛毯的嚴重污染，致使紙機運行產生障礙，影響紙張質量，降低毛毯使用壽命。所以，一般造紙廠將樹脂控制和毛毯清洗共同應用，才能保證紙機的正常運轉。毛毯洗滌劑的成分主要由各種表面活性劑組成，一般常用的有陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑等。8廢紙脫墨劑(deinking agents)隨著環保壓力的日益增加，為了緩解制漿原料不足，廢紙的回收利用越來越引起人們的重視。廢紙制成的再生漿具有不透明度高、纖維組織均勻，能滿足多數紙張的質量要求、不必經過打漿處理即可抄紙等優點，而且用再生漿抄成的紙，絨毛少、平整、適用性廣。常用的脫墨劑是由表面活性劑與無機藥品組成，或是多種表面活性劑的復配物。在脫墨劑配方中常使用鉀皂、磺化油、直鏈烷基苯磺酸鈉、脂肪醇硫酸鈉、磺基琥珀酸二辛酯鈉鹽、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯鈉鹽等陰離子表面活性劑，以及烷基酚聚氧乙烯醚、烷基醇