表面活性劑是一類(lei)功能性(xing)的精細化(hua)學品。表面活(huo)性(xing)劑(ji)因其兩親結構和性(xing)能,在溶液(ye)內部自聚,形成(cheng)多(duo)種形式(shi)的分(fen)子有序組合體(ti)(ti),如(ru)膠團、反膠團、囊泡、液(ye)晶等(deng)。這(zhe)些分(fen)子有序組合體(ti)(ti)的質(zhi)點大小(xiao)或聚集分(fen)子層厚度已(yi)接近納米級數量級,可(ke)以提供形成(cheng)有“量子尺(chi)寸效(xiao)應(ying)”超細微粒的適合場(chang)所與條件,而且(qie)分(fen)子聚集體(ti)(ti)本身也可(ke)能有類(lei)似(si)“量子尺(chi)寸效(xiao)應(ying)”。

因此,表面活性劑分子有序組合體表現出多種多樣的實用功能,如乳化、增溶、潤濕、吸附、滲透、分散、消泡、增稠、潤滑等,被用作印染助劑,農藥乳(ru)化(hua)(hua)劑,高分子材(cai)料乳(ru)化(hua)(hua)聚合反(fan)應的(de)(de)(de)分散劑,還可在采礦、石(shi)油、乳(ru)液聚合等工業得到廣泛(fan)應用(yong)。同時在膠體流(liu)變性(xing)、微乳(ru)和液晶模(mo)板等方(fang)面(mian)的(de)(de)(de)應用(yong)也引起了(le)人們的(de)(de)(de)關注。近(jin)年來在無機材(cai)料超細(xi)粉體制(zhi)備(bei),納(na)米與納(na)米復合材(cai)料制(zhi)備(bei),分子篩與多孔(kong)材(cai)料的(de)(de)(de)制(zhi)備(bei)中,表面(mian)活性(xing)劑扮演了(le)非(fei)常重要的(de)(de)(de)角色(se),發揮了(le)突出的(de)(de)(de)功用(yong)。 

利用(yong)(yong)機械力來破壞(huai)單一晶(jing)體成為更(geng)小(xiao)單元的(de)過程(cheng)稱為研(yan)(yan)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(milling or comminution)。礦物原料研(yan)(yan)磨(mo)(mo)(mo)(mo)粉(fen)(fen)碎(sui)(sui)(sui)是無機材(cai)料制備中(zhong)的(de)重要(yao)一環。無論濕法或干法粉(fen)(fen)碎(sui)(sui)(sui),由于分子(zi)或粒(li)子(zi)的(de)相互撞擊、靠近和吸引,粉(fen)(fen)磨(mo)(mo)(mo)(mo)會(hui)越來越困難,隨著顆粒(li)粒(li)徑越來越小(xiao),將出現能耗增(zeng)大、效(xiao)率(lv)降(jiang)低和“團(tuan)聚(ju)”現象(xiang),即“逆研(yan)(yan)磨(mo)(mo)(mo)(mo)”。研(yan)(yan)磨(mo)(mo)(mo)(mo)粉(fen)(fen)碎(sui)(sui)(sui)是一個粉(fen)(fen)碎(sui)(sui)(sui)與團(tuan)聚(ju)的(de)復(fu)雜過程(cheng),團(tuan)聚(ju)現象(xiang)是超細粉(fen)(fen)碎(sui)(sui)(sui)過程(cheng)中(zhong)特有(you)的(de),也是必然的(de)現象(xiang)。通常添加表面(mian)活性(xing)劑作為助磨(mo)(mo)(mo)(mo)劑,因其降(jiang)低界面(mian)能、靜電穩定(ding)和空間(jian)穩定(ding)作用(yong)(yong),所以能有(you)效(xiao)地控(kong)制弱團(tuan)聚(ju),降(jiang)低粉(fen)(fen)碎(sui)(sui)(sui)極限(xian)。 

加入助磨劑能顯著地提高礦物粉碎效率,降低能耗。其作用機理有二:①Rehbinder的“吸附降低硬度”理論。表面活性劑通過吸附在礦物固體顆粒表面的結構缺陷部位而達到促進表面的變形或破壞。即助磨劑分子在顆粒上的吸附降低了顆粒的表面自由能或引起表面晶格的位錯遷移,產生點缺陷或線缺陷,從而降低顆粒的強度和硬度,促進裂縫的產生和擴張。②Klimpel的“礦漿流變學調節”理論,認為助磨劑調節漿料的流變學性質和顆粒的表面電性質等,降低漿料的黏度,促進顆粒分散,提高漿料流動性,控制顆粒間、顆粒與研磨介質及襯板間的團聚與黏附。 

總之,表面活性劑可使界面張力降低,使潤濕角θ接近于零,固體粉末可自發地分散于表面活性劑溶液中。同時表面活性劑可幫助液體潤濕固體的內表面,使液體滲透到顆粒內部聚集體之間的通道和空隙之中,提供一定的壓力,并在機械力的作用下,使顆粒聚集體的強化學鍵合力得到破壞。同時,表面活性劑可以幫助研磨,減少顆粒的表面能,阻止已被破壞的表面恢復鍵合,從而達到防止顆粒聚結的目的。表面活性劑作為助磨劑亦起潤滑作用,能提高產品的比表面積,縮短粉磨時間,提高粉磨效率。其作用機理可歸結為:降低破碎能,增加脆性斷裂幾率,以防止塑性變形,控制細顆粒的絮凝和聚集,強化分散和調整漿料的流變性等。