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润湿剂

润湿剂是用于水溶液和混合物中,以改善固体材料润湿性和/或渗透性的物质。它们属于表面活性剂,能够降低水表面张力的物质。润湿剂广泛存在于各种工业产品和工艺中,同时也存在于自然界中。

为何需要润湿剂? 

凡是需要液体渗透、附着或扩散而非形成水珠的场合,都会使用润湿剂。它们是配方中的重要成分,特别是在水性液体接触塑料及其他因表面自由能较低而难以润湿的材料时。例如油墨、涂料以及农药。

润湿剂是如何起作用的? 

 

水具有较高的表面张力,因此倾向于形成水滴,而非与其他材料形成共同的界面。用作润湿剂的表面活性剂可降低水的表面张力,从而在接触固体材料时也降低界面张力。通过这种方式,润湿剂确保液体在表面上更好地铺展,并更有效地渗透到多孔材料中。

润湿剂有哪些应用?  

 

在无数技术工艺中,为了改善对固体的润湿和渗透效果,必须降低水溶液的表面张力。通常,作为润湿剂的表面活性剂往往具有多种功能。 

 

涂料、清漆及其他涂层  

在印刷、喷漆及涂层工艺的液体配方中,润湿剂能改善液体的铺展性,从而增强其与基材的最终附着力。当配方中含有颜料及其他粉末时,这些表面活性剂还兼具分散剂的作用,可改善粉末在液体中的分布并防止结块。 

 

植物保护 

许多作物天生不易被润湿,这是为了抵御霉菌和真菌的侵袭。另一方面,农药制剂必须在叶片上均匀铺展,以确保防护效果,并尽量减少进入土壤的有效成分量。因此,润湿剂在农业化学中发挥着重要作用。 

 

消防 

灭火时常使用所谓的“润湿剂水”,其中添加的表面活性剂即使在低浓度下也能有效改善可燃材料的润湿性和渗透性。通过这种方式,润湿剂可增强灭火和冷却效果,并防止材料复燃。该活性成分可将所需用水量减少多达50%,从而限制灭火用水造成的次生损害。

 

电镀  

在电镀过程中,润湿剂可防止化学反应过程中可能形成的空气囊及气泡附着。同时,它们还能清洁材料表面,并将附着的油脂包裹成胶束,从而使其脱离。

 

纺织业  

在纺织染色中,润湿剂用于确保织物快速且完全润湿。这与控制并延缓染色过程的匀染剂有所区别。润湿剂或直接吸附在纤维上,或与染料结合,从而确保染色均匀,防止局部过染。通常,这两种助剂均为表面活性剂,且常使用同一物质兼顾这两种功能。 

 

清洁与洗涤  

用作洗涤剂的表面活性剂兼具润湿作用,并能结合疏水性颗粒和液体,使其在漂洗液或洗涤水中被溶解。 

如何衡量润湿剂的效能?  

 

可通过多种界面分析方法检测润湿剂的效能及液体配方的润湿行为。 

 

力学法张力测量法:表面张力的测量  

由于润湿剂的作用在于降低表面张力,因此配方的表面张力(SFT)是最重要的标准。力学法表面张力仪为此提供了多种测量方法,例如 Wilhelmy板法

 

活性成分水溶液的最小表面张力值越低,润湿剂的效能就越高。润湿剂的效能取决于达到最小表面张力值时的表面活性剂浓度。该表面活性剂浓度被称为临界胶束浓度(CMC),可通过浓度梯度法自动测定。

 

接触角测量:润湿性表征

接触角描述了液滴在表面上的“圆润度”,是液体润湿性的直接指标。相应的测量方法称为液滴形状分析。一方面,它能够直接测量固体表面的液体配方;另一方面,可以通过使用标准测试液体对材料进行表征,从而基于表面自由能建立润湿性曲线。该数值为有针对性地制备具有最佳润湿性能的液体配方提供了指导。

 

气泡压力张力法:时间行为测定  

新表面形成后,表面活性剂分子需要时间在该表面积累并发挥作用——这意味着表面张力取决于表面年龄。在喷涂或施用农药等动态过程中,在配方设计时考虑这种时间行为至关重要。

 

气泡压力张力计用于测量随时间变化的动态表面张力,因为它能在广泛的表面年龄范围内测量表面张力(SFT)。所得的测量曲线可表明,在液滴飞行至接触表面的过程中,表面张力是否已足够降低,从而可预期良好的润湿效果。