表面活性剂应用论文
摘要：表面活性剂的作用机理涉及了多学科多领域的理论，在使用时应多加注意选择，同一物质对不同材料（甚至同种材料的不同加工阶段）有着不同的作用。
随着的科学的发展，研究的深入，表面活性剂将在陶瓷工业中应用的越来越广泛。
中国是一个陶瓷大国，有着悠久的陶瓷生产历史。
随着社会的发展、科技的进步，陶瓷产品品种越来越多，对其结构和功能的要求也越来越高。
在满足这些要求的过程中，表面活性剂发挥了重要作用。
其在陶瓷生产过程中也得到了越来越广泛的应用。
表面活性剂是由两种截然不同的粒子形成的分子，一种粒子具有极强的亲油性，另一种则具有极强的亲水性。
溶解于水中以后，表面活性剂能降低水的表面张力，并提高有机化合物的可溶性。
我们按其用途的不同把表面活性剂主要分为减水剂、助磨剂、分散剂、黏合剂、增塑剂和塑化剂等。
1 减水剂
在陶瓷的生产过程中为了能得到含水量较低的同时具有良好流动性和稳定性的泥釉浆，通常要加入减水剂。
现有的减水剂大致可以分为无机类减水剂、有机类减水剂、聚合物类减水剂和复合减水剂4类。
无机减水剂主要是无机电解质，一般为含有钠离子的无机盐，如硅酸钠（俗称水玻璃）、碳酸钠（俗称碱面）、氯化钠、偏硅酸钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠等。
无机减水剂在水中可电离起调节电荷作用，但由于受分子结构、相对分子质量等因素的影响，其作用十分有限，而且用量较大，影响了浆料性能。
有机减水剂主要是低分子有机
电解质类分散剂和表面活性剂分散剂，如单宁酸钠、腐殖酸钠、柠檬酸钠、轻乙基乙二胺三乙酸钠、二奈甲烷等。
聚合减水剂可以在合成中调节疏水基、亲水基的位置、大小、以及分子结构，因而对分散微粒表面覆盖及包封效果较好，是一类高效减水剂。
复合减水剂是两种以上的减水剂的复配使用，如腐植酸盐-硅酸盐合成物，腐植酸盐-磷酸盐合成物，磷酸盐-硅酸盐合成物。
一般来说减水剂影响粘土固/液分散系统稳定性的方式主要是在解胶过程中，阳离子发挥离子水化效应1、静电斥力效应、以及静电稳定效应；而阴离子发挥离子络合效应、空间位阻效应2、润湿润滑效应、以及表面活性效应。
这与表面活性剂的作用机理相类似。
2 助磨剂
原料研磨粉碎是陶瓷生产中的重要一环，是指通过一定的物理作用使原料达到一定细度的过程。
加入助磨剂能显著地提高粉碎效率降低能耗。
其作用机理有二3：①Rehbinder 的/ 吸附降低硬度理论，表面活性剂通过吸附在固体表面的结构缺陷部位而达到促进表面的变形或破坏，即助磨剂分子在颗粒上的吸附降低了颗粒的表面自由能或引起表面晶格的位错迁移，产生点缺陷或线缺陷，从而降低颗粒的强度和硬度，促进裂缝的产生和扩张；②Klimpel 的"矿浆流变学调节理论"，认为助磨剂调节浆料的流变学性质和颗粒的表面电性质等，降低浆料的黏度促进颗粒分散，提高浆料流动性，控制颗粒间、颗粒与研磨介质及衬板间的团聚与黏附。
生产中不同物料对表面活性剂有强烈的选择性，应按照不同的粉
体材料选择不同的表面活性剂。
常用的助磨剂主要有：长链脂肪酸乙醇酰胺、羊毛脂、脂肪酸钠、季铵盐、烷基苯磺酸盐、油酸钠和木质素磺酸盐等。
3 分散剂
陶瓷原料加工过程中超细颗粒（尤其纳米粒子）因其特殊的表面结构相互间极易吸附而团聚。
其吸附力来源包括①粒子间的氢键、静电作用所产生的吸附；②量子隧道效应、电荷转移和界面原子的局部耦合产生的吸附；③巨大的比表面产生的吸附。
吸附的总和是团聚的内在因素4。
所以为了防止吸附、团聚，就必须引入分散剂。
分散剂一般分为无机分散剂和有机分散剂两大类。
常用的无机分散剂有硅酸盐类（例如水玻璃）和碱金属磷酸盐类（例如三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠等）。
有机分散剂包括三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯等。
胶体与表面化学理论5 6认为，溶胶在一定条件下是稳定存在还是聚沉，取决于粒子间的相互吸引力和静电斥力，若斥力大于吸力则溶胶稳定，反之则不稳定。
陶瓷釉浆分散体系中颗粒/液珠间存在三种相互作用力：①范德华引力（ van derWaals）；②颗粒表面的双电层相互作用产生的斥力；③由颗粒表面吸附了高分子化合物或表面活性剂而形成的所谓空间相互作用产生的斥力。
另一种相互作用是所谓溶剂化力（ solvationforce），这种力是分子聚集体中称之为弱相互作用的一种，该力因颗粒的表面和溶剂的排列不同，
可以是吸引力也可以是斥力。
分散剂可降低体系界面能，不同类型的表面活性剂在颗粒的吸附层上可产生静电的、溶剂化的或空间稳定的防止聚集的作用。
①降低液体介质的表面张力、固液界面张力和液体在固体上的接触角，提高其润湿性及降低体系的界面能；②离子型表面活性剂在颗粒上的吸附可增加颗粒表面电势，提高颗粒间的静电排斥作用，利于体系稳定，即静电稳定作用；③长链表面活性剂在颗粒上的吸附形成厚吸附层，产生空间位阻斥力，即空间位阻稳定作用，具有此作用的表面活性剂须与粒子和分散介质间有强相互作用，牢固地吸附于粒子表面上，并溶于溶剂中，所以，必须带有能吸附在固体上的"锚式基团"以及环式和拖尾式的溶剂化基团。
溶剂化基团可产生足够厚的膜以防止粒子间的相互吸引，使颗粒的有效半径与斥力位能增加，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，其分子由两部分组成，一部分为不溶于介质（憎水）对颗粒有强亲合力的主链，可以牢固地锚在颗粒的表面上，另一部分则由溶于介质并被介质溶剂化的高分子支链组成；④某些长链离子型表面活性剂同时具有静电和空间位阻稳定作用，即静位阻稳定机制或称联合稳定机制。
4 黏合剂
在陶瓷生产时为使制品在成型过程中能减少颗粒间的摩擦力，增加陶瓷物料的可塑性和成型中的高度黏结性，从而提高生坯强度，我们又引入了一类表面活性剂，称为黏合剂。
其作用机理为：黏合
剂（高分子表面活性剂或高聚合物）与陶瓷物料紧密接触，由于分子的布朗运动或链段的摆动产生互扩散作用，使两者极性基团或链节相互靠近，互相吸引，使分子间距进一步缩短，处于最大稳定状态的距离，从而打破黏合剂与陶瓷物料链条间界面，形成牢固的过渡区。
整个体系如同一个物理缠结网络，可将作用力分散于整个网络上，减少局部应力导致的不均匀，提高坯体或釉层的强度。
常用的表面活性剂有：脂肪醇聚氧乙烯醚、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯酸盐和木质素磺酸钠等。
5 增塑剂和塑化剂
凡能提高坯体可塑性的物质称增塑剂。
通过润滑作用、排气脱模作用和润湿作用等明显地改善坯料可塑性的物质称为塑化剂。
增塑剂的增塑机理为：①润湿性，可降低颗粒表面水的表面张力，使水更好地铺展在颗粒表面，起到润湿和乳化作用，减少用水量；②润滑性，通过表面活性剂的吸附降低颗粒间的动、静摩擦因数，在颗粒表面形成疏水基向外的反向吸附，增大了彼此间的润滑性。
常用的增塑剂有：木质素磺酸盐和聚乙烯醇等。
表面活性剂的作用机理涉及了多学科多领域的理论，在使用时应多加注意选择，同一物质对不同材料（甚至同种材料的不同加工阶段）有着不同的作用。
随着的科学的发展，研究的深入，表面活性剂将在陶瓷工业中应用的越来越广泛。
参考文献
【1】张强，杨萍。
粘土矿物微观结构与陶瓷用减水剂的选择【J】，
中国陶瓷。
2001，37（5）：29-31
【2】马军委，张海波，张建锋等。
聚羧酸系高性能减水剂的研究现状与发展方向【J】，国外建材科技。
2007，28（1）：26-27 【3】潘志东，李竟先，鄢程. 表面活性剂在陶瓷超细粉制备中的应用[J]. 陶瓷学报， 2001， 22（4）： 263-267.
【4】马建中，储芸，高党鸽. 表面活性剂在纳米材料领域中的应用[J].日用化学工业， 2004， 34（6）： 374-376.。