表面活性剂是一类功能性的精细化学品。表面活性剂因其两亲结构和性能,在溶液内部自聚,形成多种形式的分子有序组合体,如胶团、反胶团、囊泡、液晶等。这些分子有序组合体的质点大小或聚集分子层厚度已接近纳米级数量级,可以提供形成有“量子尺寸效应”超细微粒的适合场所与条件,而且分子聚集体本身也可能有类似“量子尺寸效应”。

因此,表面活性剂分子有序组合体表现出多种多样的实用功能,如乳化、增溶、润湿、吸附、渗透、分散、消泡、增稠、润滑等,被用作印染助剂,农药乳化剂,高分子材料乳化聚合反应的分散剂,还可在采矿、石油、乳液聚合等工业得到广泛应用。同时在胶体流变性、微乳和液晶模板等方面的应用也引起了人们的关注。近年来在无机材料超细粉体制备,纳米与纳米复合材料制备,分子筛与多孔材料的制备中,表面活性剂扮演了非常重要的角色,发挥了突出的功用。 

利用机械力来破坏单一晶体成为更小单元的过程称为研磨(milling or comminution)。矿物原料研磨粉碎是无机材料制备中的重要一环。无论湿法或干法粉碎,由于分子或粒子的相互撞击、靠近和吸引,粉磨会越来越困难,随着颗粒粒径越来越小,将出现能耗增大、效率降低和“团聚”现象,即“逆研磨”。研磨粉碎是一个粉碎与团聚的复杂过程,团聚现象是超细粉碎过程中特有的,也是必然的现象。通常添加表面活性剂作为助磨剂,因其降低界面能、静电稳定和空间稳定作用,所以能有效地控制弱团聚,降低粉碎极限。 

加入助磨剂能显著地提高矿物粉碎效率,降低能耗。其作用机理有二:①Rehbinder的“吸附降低硬度”理论。表面活性剂通过吸附在矿物固体颗粒表面的结构缺陷部位而达到促进表面的变形或破坏。即助磨剂分子在颗粒上的吸附降低了颗粒的表面自由能或引起表面晶格的位错迁移,产生点缺陷或线缺陷,从而降低颗粒的强度和硬度,促进裂缝的产生和扩张。②Klimpel的“矿浆流变学调节”理论,认为助磨剂调节浆料的流变学性质和颗粒的表面电性质等,降低浆料的黏度,促进颗粒分散,提高浆料流动性,控制颗粒间、颗粒与研磨介质及衬板间的团聚与黏附。 

总之,表面活性剂可使界面张力降低,使润湿角θ接近于零,固体粉末可自发地分散于表面活性剂溶液中。同时表面活性剂可帮助液体润湿固体的内表面,使液体渗透到颗粒内部聚集体之间的通道和空隙之中,提供一定的压力,并在机械力的作用下,使颗粒聚集体的强化学键合力得到破坏。同时,表面活性剂可以帮助研磨,减少颗粒的表面能,阻止已被破坏的表面恢复键合,从而达到防止颗粒聚结的目的。表面活性剂作为助磨剂亦起润滑作用,能提高产品的比表面积,缩短粉磨时间,提高粉磨效率。其作用机理可归结为:降低破碎能,增加脆性断裂几率,以防止塑性变形,控制细颗粒的絮凝和聚集,强化分散和调整浆料的流变性等。