泡沫助劑是指在泡沫染整體系中維持合適的發泡比以及泡沫穩定性的助劑。分析了泡沫產生與泡沫穩定的原理，介紹了發泡劑與穩泡劑的種類以及兩者在實際應用中的作用和效果，同時提出了待解決的問題。不同的泡沫助劑在不同體系中的效果不同，通過控制泡沫半衰期和發泡比，能夠應用在不同的加工工藝中，并實現滿意的處理效果。

泡沫發生以及破裂機理

泡沫是空氣分散在水中形成的熱力學不穩定體系。泡沫的薄液膜表面能很高，根據熵增加原理，泡沫破裂是一個自發過程，能量逐漸降低，體系逐漸穩定。在泡沫染整過程中，需要嚴格控制泡沫的發泡比以及泡沫半衰期，以滿足工藝要求。通過研究泡沫的生成與破裂機理，進一步選擇合適的染化料助劑。

泡沫發生機理

泡沫的發生是在外力（機械攪拌、剪切等）作用下將氣體分散于水中，構成氣-液混合分散體，液體的表面張力越小越容易起泡。混合液中的氣體是指空氣、一氧化碳等。產生泡沫必須具備3個條件：（1）氣體和液體的混合充分且連續；（2）氣體和液體之間存在密度差，以形成泡沫聚集體；（3）足夠小的表面張力。純水的表面張力為72.8 mN/m（19.7℃），不足以達到發泡要求，因此在泡沫產生過程中需要加入適當的助劑以減小水的表面張力，使之容易起泡，這種助劑被稱為發泡劑。同時，泡沫施加器帶有攪拌或者剪切等裝置，能夠將氣體快速地分散到液體中形成泡沫。

泡沫破裂機理

泡沫破裂涉及液膜的排液以及氣體的擴散，其中排液又分為重力排液和壓力排液。重力排液是液體在重力作用下產生的排液現象，上層液膜的厚度降低，液膜變薄，使泡沫變得不均勻從而容易破裂。一般來說，隨著排液的進行，液膜厚度變薄，排液速度減慢。在泡沫體系中，氣體與氣體之間存在一層液膜，在液膜的擠壓下形成不同的形狀，從截面上觀察一般為蜂窩狀，從而在氣液界面上形成Plateau界面。根據Laplace方程，在不同位置受到的壓力不同，因此液膜中的液體會在這種壓力差的影響下發生轉移，使得局部液膜變薄，從而消泡。在一個泡沫體系中，泡沫的大小存在差別，因此泡沫內氣體的壓力也有所不同，隨著氣泡的增大而減小。氣體會從小氣泡擴散到大氣泡中而消泡，隨著氣泡逐漸變大，液膜進一步變薄，最終導致泡沫破裂。能夠減緩泡沫破裂的助劑被稱為穩泡劑。

發泡劑的作用及類型

發泡劑在泡沫染整中的主要作用：（1）降低表面張力，在泡沫染色過程中形成的泡沫是多邊形的泡沫體系，即在泡沫交界處為Plateau邊界，由Laplace方程可知液膜內外壓力差（ΔP）與整個體系中的泡沫直徑和表面張力有關，降低表面張力可以降低ΔP，從而減緩液膜的排液，以達到穩定泡沫的目的；（2）增加液膜的表面黏度，發泡劑會在氣-液界面產生吸附，增加表面黏度，從而減緩泡沫液的流動，使重力排液或者壓力排液的速度都減慢，同時發泡劑的這種吸附作用可以阻止泡沫內的氣體向外排出；（3）賦予液膜自修復性，當液膜受到力的作用發生變形時，發泡劑濃度減小，表面張力增大，從低能量狀態到高能量狀態需要做更大的功，并且溶液中的表面活性劑會向濃度低的部分再吸附，從而達到自修復目的；（4）增加表面電荷，在離子型發泡劑的作用下，液膜表面會積累電荷，由于所帶電荷相同，液膜與液膜之間存在靜電斥力，可以阻止泡沫合并，減緩泡沫破裂。

目前常用的發泡劑有陰離子、非離子、陽離子、兩性離子、聚合物以及復合型發泡劑等。綜合分析各類發泡劑的起泡性能、泡沫半衰期、貨源和價格等，陰離子型和非離子型的發泡劑使用較多，而兩性型和陽離子型的發泡劑則很少使用，通常在調節發泡劑性能（如提高發泡劑的發泡效率）時才會使用。

陰離子型發泡劑

在泡沫染整中，常用的陰離子型表面活性劑有烷基羧酸鹽（RCOOM）、烷基硫酸酯鹽（ROSO3M）、烷基磷酸酯鹽（ROPO3M）、烷基磺酸鹽（RSO3M）等。其中，烷基羧酸鹽價格低，但發泡能力、耐硬水能力差，易受pH變化的影響，屬于最早開發使用的表面活性劑之一。由于該類表面活性劑對水質的要求比較高，在泡沫染整中一般不單獨使用。烷基硫酸酯鹽類發泡劑的發泡性能優異，且泡沫均勻穩定，具有代表性的是十二烷基硫酸鈉（SDS），但這類發泡劑的溶解性稍差，不易配成高濃度體系，尤其是與一些抑制發泡物質混用時發泡能力提升受限。烷基磷酸酯鹽類發泡劑對水質的適應性好，但發泡性能不理想。十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）作為一種常用的發泡劑，同樣具有優異的發泡性能，且相對于SDS溶解性更好，抗鈉、鎂等離子能力強，能夠在不同pH下使用，同時價格適中，但含有支鏈的這類發泡劑生物降解性差，可選用直鏈型。

非離子型發泡劑

非離子型發泡劑由于本身不帶電荷，受水質中鈉、鎂等金屬離子的影響小，在酸性、堿性體系中都可以使用。非離子型發泡劑一般分子質量都比較高，這種大分子結構能提高黏度，產生的泡沫不易破裂，泡沫半衰期長，一般分為3類：（1）聚氧乙烯醚型發泡劑，其中脂肪醇類聚氧乙烯醚使用較多，由脂肪酸或烷基醇胺類化合物縮合而成，具有較好的發泡性能，能夠用于泡沫染整，但近幾年烷基酚類由于毒性以及生物降解性差等原因逐漸被禁用；（2）多元醇型發泡劑，如山梨糖醇、蔗糖等發泡性能差，難以單獨使用；（3）聚合物型發泡劑，多為聚氧乙烯、聚氧丙烯類物質，這類非離子型發泡劑分子質量大，體系黏度高，泡沫穩定性好。

相對于陰離子型表面活性劑，非離子型表面活性劑具有較高的耐硬水能力、較好的泡沫穩定性等，且與其他助劑的相容性好，不受離子電荷的影響。但由于分子質量大，沒有水溶性基團，在水中溶解速度慢，在使用過程中要加入適量助溶性助劑。由于非離子型表面活性劑在水中以氫鍵的形式結合，在高溫下氫鍵斷裂導致析出，使用溫度不宜超過濁點。

陽離子型發泡劑

陽離子型發泡劑主要有季銨鹽類、雜環類、胺鹽類，易受pH變化的影響，且發泡比相對較低，泡沫半衰期短，一般不能直接作為發泡劑使用。某些種類的陽離子型表面活性劑本身有一定毒性，會對皮膚、黏膜造成傷害，對人體存在危害，達不到紡織品服用要求。

兩性型表面活性劑有甜菜堿型、氨基酸型、卵磷脂型等。該類表面活性劑比較溫和，適用于多種工作環境，多用于高級沐浴液、洗手液等護膚清潔用品，但是價格比較高，在泡沫染整中使用成本過高，很少應用。

復配型發泡劑

目前市場上大多數商品化的發泡劑都為復配型。這類發泡劑由兩種或多種發泡劑混合而成，其中多為陰離子型和非離子型發泡劑復配。這兩種類型的發泡劑具有協同作用，非離子型發泡劑的加入作為一種插入分子，能夠減弱陰離子型發泡劑分子間的靜電作用力，有效地降低表面張力，同時非離子型發泡劑能夠增加體系黏度，使泡沫不易破裂，提高穩定性。此類表面活性劑對工作環境的適應性比較好，可用于泡沫染整液中的復雜體系。