在溶液中,表面活性劑分子遷(qian)移到溶劑(ji)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian),降低 (水或其他溶劑(ji)) 表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)。表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)活(huo)性劑(ji)進(jin)行分子取向(xiang)時極性基團直(zhi)接朝向(xiang)溶劑(ji)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian),碳氫鏈伸向(xiang)空中,這種分布(bu)使得表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)的(de)力(li)量平衡,隨之表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)降低。表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)持續降低到臨界(jie)膠束濃度(du)后保持恒定,表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)活(huo)性劑(ji)分子分布(bu)于溶劑(ji)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian),直(zhi)到單層結構(gou)形成。表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)現象有助于設計有效的(de)墨水。因為色料涂布(bu)過程(cheng)和這些參數有很大(da)關系(xi)。著色層的(de)許多缺陷(xian)都(dou)可被(bei)歸結為表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)問題。
隨著(zhu)(zhu)水(shui)(shui)(shui)(shui)溶劑(ji)型墨水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)發展,表面活性(xing)(xing)劑(ji)被認為在墨水(shui)(shui)(shui)(shui)化學中(zhong)有(you)著(zhu)(zhu)特(te)殊(shu)的(de)地位。有(you)機溶劑(ji)型墨水(shui)(shui)(shui)(shui)具(ju)有(you)打印(yin)(yin)質(zhi)量精細、印(yin)(yin)面平(ping)滑(hua)、打印(yin)(yin)強度適中(zhong)和顏色整體感強等(deng)優點,水(shui)(shui)(shui)(shui)溶劑(ji)型墨水(shui)(shui)(shui)(shui)則不具(ju)有(you)這(zhe)些特(te)性(xing)(xing)。對于低表面能的(de)基質(zhi),水(shui)(shui)(shui)(shui)溶劑(ji)型墨水(shui)(shui)(shui)(shui)會產生濕化問題。
主要原因是水(shui)作為墨水(shui)的(de)主要成分,產生了較高的(de)表(biao)(biao)面張(zhang)(zhang)力,數(shu)值接近于水(shui)的(de)表(biao)(biao)面張(zhang)(zhang)力 72 mN/ m, 而書寫基(ji)質的(de)表(biao)(biao)面張(zhang)(zhang)力值一般在(zai) 35 mN/ m~40 mN/ m。只有(you)(you)墨水(shui)的(de)表(biao)(biao)面張(zhang)(zhang)力小于書寫基(ji)質的(de)表(biao)(biao)面張(zhang)(zhang)力,才能形(xing)成無斑點的(de)有(you)(you)效覆蓋。
使(shi)用表面(mian)活性(xing)劑的作用是降低墨(mo)水的表面(mian)張(zhang)力。當墨(mo)滴(di)與(yu)紙張(zhang)的接(jie)觸角大(da)(da)于(yu) 140 時才能得到高(gao)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)的印(yin)字,而墨(mo)水表面(mian)張(zhang)力越(yue)低接(jie)觸角越(yue)大(da)(da)。另外, 墨(mo)水表面(mian)張(zhang)力越(yue)低,有助于(yu)得到對于(yu)書(shu)寫基質(zhi)(zhi)較(jiao)全面(mian)的覆蓋(gai),以提(ti)高(gao)書(shu)寫印(yin)刷質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)。但是過低的表面(mian)張(zhang)力很(hen)難形成微小均勻(yun)的墨(mo)滴(di), 一(yi)般應使(shi)表面(mian)張(zhang)力大(da)(da)于(yu)35 mN/ m 。
兩性表(biao)(biao)面(mian)活性劑分(fen)(fen)子(zi)結構具有(you)(you)疏水(shui)(shui)(shui)基(ji)和親水(shui)(shui)(shui)基(ji)。 通過改變(bian)表(biao)(biao)面(mian)活性劑分(fen)(fen)子(zi)的親水(shui)(shui)(shui)部分(fen)(fen)的結構,可(ke)以調節與表(biao)(biao)面(mian)張(zhang)力有(you)(you)關的性質。例如,聚甲基(ji)硅(gui)氧烷(wan) (硅(gui)樹(shu)脂) 使用效果較(jiao)好,硅(gui)樹(shu)脂油獨特(te)的表(biao)(biao)面(mian)活性是由于疏水(shui)(shui)(shui)的 Si - O 基(ji)被(bei)親水(shui)(shui)(shui)的甲基(ji)所屏蔽(bi)(bi)。氟(fu)(fu)化烷(wan)基(ji)可(ke)以進一步減少表(biao)(biao)面(mian)張(zhang)力,氟(fu)(fu)原子(zi)有(you)(you)恰當的共價半徑(jing)從(cong)空間屏蔽(bi)(bi)碳鏈,而且(qie)氟(fu)(fu)烷(wan)基(ji)極(ji)少與其他(ta)基(ji)團(tuan)相互作用。氟(fu)(fu)表(biao)(biao)面(mian)活性劑可(ke)以從(cong)全(quan)氟(fu)(fu)辛酸(suan) [ n - C7F15COOH ] 的例子(zi)中看(kan)到(dao),在(zai)全(quan)氟(fu)(fu)辛酸(suan)質量分(fen)(fen)數為(wei) 0101 % 時(shi),水(shui)(shui)(shui)的表(biao)(biao)面(mian)張(zhang)力從(cong) 72 mN/ m 降到(dao) 1512 mN/ m。