表面活性劑是一類功能(neng)性(xing)的(de)精(jing)細化學品(pin)。表面活性(xing)劑(ji)因其兩親結構和性(xing)能(neng),在溶(rong)液內部自聚,形(xing)成多種形(xing)式的(de)分子(zi)有(you)(you)序組合體(ti),如膠(jiao)團、反膠(jiao)團、囊泡(pao)、液晶(jing)等。這些分子(zi)有(you)(you)序組合體(ti)的(de)質點大小或聚集分子(zi)層厚度(du)已接近納(na)米級數(shu)量(liang)級,可以提(ti)供形(xing)成有(you)(you)“量(liang)子(zi)尺寸效(xiao)應”超(chao)細微粒的(de)適合場所與條(tiao)件,而且(qie)分子(zi)聚集體(ti)本身也可能(neng)有(you)(you)類似“量(liang)子(zi)尺寸效(xiao)應”。

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)劑(ji),高分子材(cai)料乳(ru)化(hua)聚(ju)合(he)反應的(de)分散劑(ji),還(huan)可(ke)在采礦、石油、乳(ru)液(ye)聚(ju)合(he)等(deng)工業得到(dao)廣泛(fan)應用(yong)。同時在膠體流變性(xing)、微乳(ru)和液(ye)晶模板等(deng)方面的(de)應用(yong)也引起了(le)人們的(de)關注(zhu)。近年來(lai)在無機材(cai)料超細粉體制備,納(na)米(mi)與納(na)米(mi)復合(he)材(cai)料制備,分子篩與多(duo)孔材(cai)料的(de)制備中,表面活(huo)性(xing)劑(ji)扮演了(le)非(fei)常重要的(de)角色,發揮了(le)突出的(de)功(gong)用(yong)。 

利用機械力(li)來破(po)壞(huai)單(dan)一晶體(ti)成為更小(xiao)單(dan)元(yuan)的(de)過程稱為研(yan)磨(mo)(milling or comminution)。礦物原料(liao)研(yan)磨(mo)粉(fen)碎是(shi)無機材(cai)料(liao)制(zhi)備中(zhong)的(de)重要一環。無論濕法或(huo)干法粉(fen)碎,由于分(fen)子或(huo)粒(li)子的(de)相(xiang)互(hu)撞擊(ji)、靠近和(he)吸(xi)引,粉(fen)磨(mo)會越來越困難,隨著(zhu)顆(ke)粒(li)粒(li)徑越來越小(xiao),將出(chu)現能耗增(zeng)大、效(xiao)率降(jiang)低和(he)“團(tuan)聚(ju)”現象,即“逆研(yan)磨(mo)”。研(yan)磨(mo)粉(fen)碎是(shi)一個粉(fen)碎與團(tuan)聚(ju)的(de)復雜過程,團(tuan)聚(ju)現象是(shi)超細粉(fen)碎過程中(zhong)特有的(de),也(ye)是(shi)必(bi)然的(de)現象。通常添(tian)加表(biao)面(mian)活性劑作為助磨(mo)劑,因其降(jiang)低界面(mian)能、靜電穩定(ding)和(he)空間穩定(ding)作用,所以能有效(xiao)地控制(zhi)弱團(tuan)聚(ju),降(jiang)低粉(fen)碎極限(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。