A forza de contracción de calquera unidade de lonxitude na superficie do líquido chámase tensión superficial e a unidade é N.·m-1.
A propiedade de reducir a tensión superficial do disolvente chámase actividade superficial, e unha substancia con esta propiedade chámase substancia tensioactiva.
A substancia tensioactiva que pode unir moléculas en solución acuosa e formar micelas e outras asociacións, e que ten unha alta actividade superficial, ao mesmo tempo que ten o efecto de mollar, emulsionar, espumar, lavar, etc. chámase surfactante.
Os tensioactivos son compostos orgánicos con estrutura e propiedades especiais, que poden cambiar significativamente a tensión interfacial entre dúas fases ou a tensión superficial dos líquidos (xeralmente auga), con propiedades de humectación, espuma, emulsionante, lavado e outras.
En canto á estrutura, os surfactantes teñen unha característica común en que conteñen dous grupos de distinta natureza nas súas moléculas. Nun extremo hai unha longa cadea de grupo non polar, soluble en aceite e insoluble en auga, tamén coñecido como grupo hidrófobo ou grupo hidrófugo. Tal grupo repelente á auga é xeralmente longas cadeas de hidrocarburos, ás veces tamén para flúor orgánico, silicio, organofosforados, cadea de organoestaño, etc. No outro extremo está o grupo hidrosoluble, un grupo hidrófilo ou un grupo repelente de aceite. O grupo hidrófilo debe ser o suficientemente hidrófilo para garantir que os surfactantes enteiros sexan solubles en auga e teñan a solubilidade necesaria. Dado que os tensioactivos conteñen grupos hidrófilos e hidrófobos, poden ser solubles en polo menos unha das fases líquidas. Esta propiedade hidrófila e lipófila do surfactante chámase anfifilicidade.
O surfactante é un tipo de moléculas anfifílicas con grupos hidrófobos e hidrófilos. Os grupos hidrófobos de surfactantes están compostos xeralmente de hidrocarburos de cadea longa, como alquilo C8~C20 de cadea lineal, alquilo C8~C20 de cadea ramificada, alquilfenilo (o número de carbonos do alquilo é de 8~16) e similares. A diferenza que é pequena entre os grupos hidrófobos está principalmente nos cambios estruturais das cadeas de hidrocarburos. E os tipos de grupos hidrófilos son máis, polo que as propiedades dos surfactantes están principalmente relacionadas cos grupos hidrófilos ademais do tamaño e a forma dos grupos hidrófobos. Os cambios estruturais dos grupos hidrófilos son maiores que os dos grupos hidrófobos, polo que a clasificación dos surfactantes baséase xeralmente na estrutura dos grupos hidrófilos. Esta clasificación baséase en se o grupo hidrófilo é iónico ou non, e divídese en aniónicos, catiónicos, non iónicos, zwitteriónicos e outros tipos especiais de surfactantes.
① Adsorción de surfactantes na interface
As moléculas de tensioactivos son moléculas anfifílicas que teñen tanto grupos lipófilos como hidrófilos. Cando o tensioactivo se disolve en auga, o seu grupo hidrófilo é atraído pola auga e disólvese na auga, mentres que o seu grupo lipófilo é repelido pola auga e deixa auga, o que resulta na adsorción de moléculas de surfactante (ou ións) na interfase das dúas fases. , o que reduce a tensión interfacial entre as dúas fases. Cantas máis moléculas de surfactante (ou ións) se adsorban na interface, maior será a redución da tensión interfacial.
② Algunhas propiedades da membrana de adsorción
Presión superficial da membrana de adsorción: adsorción de surfactante na interface gas-líquido para formar unha membrana de adsorción, como colocar unha folla flotante extraíble sen fricción na interface, a folla flotante empuxa a membrana adsorbente ao longo da superficie da solución e a membrana xera unha presión. sobre a folla flotante, que se denomina presión superficial.
Viscosidade superficial: como a presión superficial, a viscosidade superficial é unha propiedade que presenta a membrana molecular insoluble. Suspendido por un anel de platino de fío metálico fino, para que o seu plano entre en contacto coa superficie da auga do tanque, xire o anel de platino, o anel de platino pola viscosidade do obstáculo da auga, a amplitude decae gradualmente, segundo a cal a viscosidade superficial pode ser medido. O método é: primeiro, o experimento realízase na superficie da auga pura para medir a desintegración de amplitude, e despois mide a degradación despois da formación da membrana superficial e a viscosidade da membrana superficial derívase da diferenza entre ambas. .
A viscosidade da superficie está moi relacionada coa solidez da membrana superficial e, dado que a membrana de adsorción ten presión e viscosidade superficial, debe ter elasticidade. Canto maior sexa a presión superficial e canto maior sexa a viscosidade da membrana adsorbida, maior será o seu módulo elástico. O módulo elástico da membrana de adsorción superficial é importante no proceso de estabilización da burbulla.
③ Formación de micelas
As solucións diluídas de surfactantes obedecen as leis seguidas polas solucións ideais. A cantidade de surfactante adsorbida na superficie da solución aumenta coa concentración da solución, e cando a concentración alcanza ou supera un determinado valor, a cantidade de adsorción xa non aumenta, e estas moléculas de surfactante en exceso están na solución de forma casual. forma ou de algunha maneira regular. Tanto a práctica como a teoría demostran que forman asociacións en solución, e estas asociacións chámanse micelas.
Concentración micelar crítica (CMC): a concentración mínima na que os tensioactivos forman micelas en solución chámase concentración micelar crítica.
④ Valores CMC de surfactantes comúns.
HLB é a abreviatura de balance lipófilo hidrófilo, que indica o equilibrio hidrófilo e lipófilo dos grupos hidrófilos e lipófilos do surfactante, é dicir, o valor HLB do surfactante. Un valor de HLB grande indica unha molécula con forte hidrofilia e débil lipofilia; pola contra, forte lipofilia e débil hidrofilia.
① Disposicións do valor HLB
O valor HLB é un valor relativo, polo que cando se desenvolve o valor HLB, como estándar, o valor HLB da cera de parafina, que non ten propiedades hidrófilas, especifícase como 0, mentres que o valor HLB do dodecilsulfato de sodio, que é máis soluble en auga, é 40. Polo tanto, o valor HLB dos surfactantes está xeralmente dentro do intervalo de 1 a 40. En xeral, os emulsionantes con valores de HLB inferiores a 10 son lipófilos, mentres que os maiores de 10 son hidrófilos. Así, o punto de inflexión de lipofílico a hidrófilo é duns 10.
A partir dos valores de HLB dos surfactantes, pódese obter unha idea xeral dos seus posibles usos, como se mostra na Táboa 1-3.
Dous líquidos mutuamente insolubles, un disperso no outro como partículas (gotas ou cristais líquidos) forman un sistema chamado emulsión. Este sistema é termodinámicamente inestable debido ao aumento da área límite dos dous líquidos cando se forma a emulsión. Para que a emulsión sexa estable, é necesario engadir un terceiro compoñente - emulsionante para reducir a enerxía interfacial do sistema. O emulsionante pertence ao surfactante, a súa función principal é desempeñar o papel de emulsión. A fase da emulsión que existe en forma de gotas chámase fase dispersa (ou fase interna, fase discontinua), e a outra fase que está unida entre si denomínase medio de dispersión (ou fase externa, fase continua).
① Emulsionantes e emulsións
Emulsións comúns, unha fase é auga ou solución acuosa, a outra fase son substancias orgánicas non miscibles coa auga, como graxa, cera, etc. A emulsión formada por auga e aceite pódese dividir en dous tipos segundo a súa situación de dispersión: aceite. dispersa en auga para formar emulsión de tipo aceite en auga, expresada como O/W (aceite/auga): auga dispersa en aceite para formar emulsión de tipo aceite en auga, expresada como W/O (auga/aceite). Tamén se poden formar multiemulsións complexas de tipo W/O/W auga-en-aceite-en-auga e de tipo aceite-en-auga-en-aceite O/W/O.
Os emulsionantes úsanse para estabilizar as emulsións reducindo a tensión interfacial e formando membranas interfaciales dunha soa molécula.
Para a emulsificación dos requisitos do emulsionante:
a: O emulsionante debe ser capaz de adsorber ou enriquecer a interface entre as dúas fases, de xeito que se reduza a tensión interfacial;
b: O emulsionante debe dar as partículas á carga, de xeito que a repulsión electrostática entre as partículas, ou forma unha membrana protectora estable e altamente viscosa ao redor das partículas.
Polo tanto, a substancia utilizada como emulsionante debe ter grupos anfifílicos para poder emulsionar e os tensioactivos poden cumprir este requisito.
② Métodos de preparación de emulsións e factores que afectan a estabilidade das emulsións
Existen dúas formas de preparar emulsións: unha é empregar o método mecánico para dispersar o líquido en partículas diminutas noutro líquido, que se usa principalmente na industria para preparar emulsións; a outra consiste en disolver o líquido en estado molecular noutro líquido, e despois facer que se reúna correctamente para formar emulsións.
A estabilidade dunha emulsión é a capacidade de anti-agregación de partículas que conduce á separación de fases. As emulsións son sistemas termodinámicamente inestables con gran enerxía libre. Polo tanto, a chamada estabilidade dunha emulsión é en realidade o tempo necesario para que o sistema alcance o equilibrio, é dicir, o tempo necesario para que se produza a separación dun dos líquidos do sistema.
Cando a membrana interfacial con alcoholes graxos, ácidos graxos e aminas graxas e outras moléculas orgánicas polares, a forza da membrana significativamente maior. Isto débese a que, na capa de adsorción interfacial de moléculas emulsionantes e alcoholes, ácidos e aminas e outras moléculas polares para formar un "complexo", de xeito que a forza da membrana interfacial aumentou.
Os emulsionantes que consisten en máis de dous surfactantes chámanse emulsionantes mixtos. Emulsionante mixto adsorbido na interface auga/aceite; A acción intermolecular pode formar complexos. Debido á forte acción intermolecular, a tensión interfacial redúcese significativamente, a cantidade de emulsionante adsorbida na interface aumenta significativamente, a formación de densidade da membrana interfacial aumenta, a forza aumenta.
A carga das perlas líquidas ten un efecto significativo sobre a estabilidade da emulsión. Emulsións estables, cuxas perlas líquidas están xeralmente cargadas. Cando se usa un emulsionante iónico, o ión emulsionante adsorbido na interface ten o seu grupo lipófilo inserido na fase oleosa e o grupo hidrófilo está na fase acuosa, polo que se cargan as perlas líquidas. Como as perlas de emulsión coa mesma carga, repelen entre si, non é fácil de aglomerar, polo que aumenta a estabilidade. Pódese ver que cantos máis ións emulsionantes se adsorban nas perlas, canto maior sexa a carga, maior será a capacidade de evitar a aglomeración das perlas, máis estable será o sistema de emulsión.
A viscosidade do medio de dispersión da emulsión ten unha certa influencia na estabilidade da emulsión. Xeralmente, canto maior sexa a viscosidade do medio de dispersión, maior será a estabilidade da emulsión. Isto débese a que a viscosidade do medio de dispersión é grande, o que ten un forte efecto sobre o movemento browniano das perlas líquidas e ralentiza a colisión entre as perlas líquidas, de xeito que o sistema permanece estable. Normalmente, as substancias poliméricas que se poden disolver en emulsións poden aumentar a viscosidade do sistema e aumentar a estabilidade das emulsións. Ademais, os polímeros tamén poden formar unha membrana interfacial forte, facendo que o sistema de emulsión sexa máis estable.
Nalgúns casos, a adición de po sólido tamén pode facer que a emulsión tende a estabilizarse. O po sólido está na auga, no aceite ou na interface, dependendo do aceite, a auga sobre a capacidade de humectación do po sólido, se o po sólido non está completamente mollado con auga, pero tamén mollado por aceite, permanecerá na auga e no aceite. interface.
O po sólido non fai que a emulsión sexa estable porque o po recollido na interface mellora a membrana interfacial, que é semellante á adsorción interfacial das moléculas emulsionantes, polo que canto máis preto estea disposto o material en po sólido na interface, máis estable será. emulsión é.
Os surfactantes teñen a capacidade de aumentar significativamente a solubilidade de substancias orgánicas insolubles ou lixeiramente solubles en auga despois de formar micelas en solución acuosa, e a solución é transparente neste momento. Este efecto da micela chámase solubilización. O surfactante que pode producir solubilización chámase solubilizante, e a materia orgánica que se solubiliza chámase materia solubilizada.
A escuma xoga un papel importante no proceso de lavado. A escuma é un sistema de dispersión no que un gas se dispersa nun líquido ou sólido, co gas como fase dispersa e o líquido ou sólido como medio dispersante, o primeiro denomínase escuma líquida, mentres que o segundo chámase escuma sólida, como como plástico espumado, vidro espumado, cemento espumado, etc.
(1) Formación de escuma
Por escuma entendemos aquí un agregado de burbullas de aire separadas por unha membrana líquida. Este tipo de burbulla sempre ascende rapidamente á superficie do líquido debido á gran diferenza de densidade entre a fase dispersa (gas) e o medio de dispersión (líquido), combinada coa baixa viscosidade do líquido.
O proceso de formación dunha burbulla consiste en levar unha gran cantidade de gas ao líquido, e as burbullas do líquido volven rapidamente á superficie, formando un agregado de burbullas separadas por unha pequena cantidade de gas líquido.
A escuma ten dúas características significativas en termos de morfoloxía: unha é que as burbullas como fase dispersa adoitan ter forma poliédrica, isto débese a que na intersección das burbullas, hai unha tendencia a que a película líquida se diluiga de forma que as burbullas se volvan. poliédrico, cando a película líquida se adelgaza ata certo punto, leva á rotura das burbullas; a segunda é que os líquidos puros non poden formar escuma estable, o líquido que pode formar escuma é polo menos dous ou máis compoñentes. As solucións acuosas de surfactantes son típicas dos sistemas que son propensos á xeración de escuma, e a súa capacidade para xerar escuma tamén está relacionada con outras propiedades.
Os tensioactivos con bo poder espumante chámanse axentes espumantes. Aínda que o axente de escuma ten unha boa capacidade de escuma, pero a escuma formada pode non ser capaz de manterse moito tempo, é dicir, a súa estabilidade non é necesariamente boa. Co fin de manter a estabilidade da escuma, moitas veces no axente de escuma para engadir substancias que poden aumentar a estabilidade da escuma, a substancia chámase estabilizador de escuma, estabilizador de uso común é lauril dietanolamina e óxido de dodecil dimetilamina.
(2) Estabilidade da escuma
A escuma é un sistema termodinámicamente inestable e a tendencia final é que a superficie total do líquido dentro do sistema diminúe despois de que se rompe a burbulla e diminúe a enerxía libre. O proceso de desespumado é o proceso polo cal a membrana líquida que separa o gas faise máis espesa e fina ata romper. Polo tanto, o grao de estabilidade da escuma está determinado principalmente pola velocidade de descarga do líquido e pola forza da película líquida. Os seguintes factores tamén inflúen nisto.
(3) Destrución da escuma
O principio básico da destrución da escuma é cambiar as condicións que producen a escuma ou eliminar os factores estabilizadores da escuma, polo que existen métodos físicos e químicos de desescuma.
A eliminación da escuma física significa cambiar as condicións de produción de escuma mentres se mantén a composición química da solución de escuma, como perturbacións externas, cambios de temperatura ou presión e tratamento ultrasónico son todos métodos físicos eficaces para eliminar a escuma.
O método de desespumado químico consiste en engadir certas substancias para interactuar co axente de espuma para reducir a forza da película líquida na escuma e así reducir a estabilidade da escuma para lograr o propósito de desespumar, tales substancias chámanse antiespumantes. A maioría dos antiespumantes son surfactantes. Polo tanto, segundo o mecanismo de desescuma, o antiespumante debe ter unha forte capacidade para reducir a tensión superficial, fácil de absorber na superficie e a interacción entre as moléculas de adsorción da superficie é débil, as moléculas de adsorción dispostas nunha estrutura máis laxa.
Hai varios tipos de antiespumantes, pero basicamente, todos son tensioactivos non iónicos. Os tensioactivos non iónicos teñen propiedades antiespumantes preto ou por riba do seu punto de turbación e úsanse a miúdo como antiespumantes. Como excelentes antiespumantes tamén se usan habitualmente alcois, especialmente alcohois con estrutura ramificada, ácidos graxos e ésteres de ácidos graxos, poliamidas, ésteres fosfatados, aceites de silicona, etc.
(4) Espuma e lavado
Non hai unha conexión directa entre a escuma e a eficacia do lavado e a cantidade de escuma non indica a eficacia do lavado. Por exemplo, os tensioactivos non iónicos teñen moitas menos propiedades de espuma que os xabóns, pero a súa descontaminación é moito mellor que os xabóns.
Nalgúns casos, a escuma pode ser útil para eliminar a sucidade e a suciedade. Por exemplo, ao lavar a louza na casa, a escuma do deterxente recolle as pingas de aceite e ao fregar as alfombras, a escuma axuda a recoller o po, o po e outras suciedades sólidas. Ademais, ás veces pódese usar escuma como indicación da eficacia dun deterxente. Debido a que os aceites graxos teñen un efecto inhibidor sobre a escuma do deterxente, cando hai demasiado aceite e pouco deterxente non se xerará escuma ou desaparecerá a escuma orixinal. Ás veces, a escuma tamén se pode usar como un indicador da limpeza dun aclarado, xa que a cantidade de escuma na solución de aclarado tende a diminuír coa redución do deterxente, polo que a cantidade de escuma pode usarse para avaliar o grao de aclarado.
Nun sentido amplo, o lavado é o proceso de eliminar os compoñentes non desexados do obxecto a lavar e conseguir algún propósito. Lavado no sentido habitual refírese ao proceso de eliminación da sucidade da superficie do transportista. No lavado, a interacción entre a sucidade e o transportador é debilitada ou elimínase pola acción dalgunhas substancias químicas (por exemplo, deterxente, etc.), polo que a combinación de sucidade e transportador transfórmase na combinación de sucidade e deterxente, e finalmente sepárase a sucidade do portador. Como os obxectos a lavar e a sucidade a eliminar son diversos, o lavado é un proceso moi complexo e o proceso básico de lavado pódese expresar nas seguintes relacións sinxelas.
Carrie··Suciedade + Deterxente= Portador + Lixo·Deterxente
O proceso de lavado normalmente pódese dividir en dúas etapas: en primeiro lugar, baixo a acción do deterxente, sepárase a sucidade do seu portador; en segundo lugar, a sucidade desprendida é dispersa e suspendida no medio. O proceso de lavado é un proceso reversible e a sucidade dispersa e suspendida no medio tamén se pode volver precipitar desde o medio ata o obxecto que se está a lavar. Polo tanto, un bo deterxente debe ter a capacidade de dispersar e suspender a sucidade e evitar a reposición da sucidade, ademais da capacidade de eliminar a sucidade do transportador.
(1) Tipos de sucidade
Mesmo para o mesmo elemento, o tipo, composición e cantidade de sucidade poden variar segundo o ambiente no que se utilice. A sucidade do corpo de aceite é principalmente algúns aceites animais e vexetais e aceites minerais (como petróleo cru, fuel oil, alcatrán de hulla, etc.), a sucidade sólida é principalmente hollín, cinzas, ferruxe, negro de carbón, etc. En termos de sucidade de roupa, hai sucidade do corpo humano, como suor, sebo, sangue, etc.; sucidade dos alimentos, como manchas de froitas, manchas de aceite de cociña, manchas de condimentos, amidón, etc.; sucidade de cosméticos, como batom, esmalte de uñas, etc.; sucidade da atmosfera, como tisne, po, barro, etc.; outros, como tinta, té, revestimento, etc. Vén en varios tipos.
Os distintos tipos de sucidade normalmente pódense dividir en tres categorías principais: sucidade sólida, sucidade líquida e sucidade especial.
① Suciedade sólida
A sucidade sólida común inclúe partículas de cinza, barro, terra, ferruxe e negro de carbón. A maioría destas partículas teñen unha carga eléctrica na súa superficie, a maioría delas están cargadas negativamente e poden ser facilmente adsorbidas en elementos de fibra. A sucidade sólida é xeralmente difícil de disolver na auga, pero pódese dispersar e suspender mediante solucións de deterxentes. A sucidade sólida cun punto de masa menor é máis difícil de eliminar.
② Suciedade líquida
A sucidade líquida é principalmente soluble en aceite, incluíndo aceites vexetais e animais, ácidos graxos, alcohois graxos, aceites minerais e os seus óxidos. Entre eles, pódense producir aceites vexetais e animais, ácidos graxos e saponificación alcalina, mentres que os alcohois graxos e os aceites minerais non son saponificados por álcali, pero poden ser solubles en alcohois, éteres e disolventes orgánicos hidrocarburos, e emulsificación e dispersión de solucións de deterxentes en auga. A sucidade líquida soluble en aceite xeralmente ten unha forza forte cos elementos de fibra e adsorbe máis firmemente as fibras.
③ Suciedade especial
A sucidade especial inclúe proteínas, amidón, sangue, secrecións humanas como suor, sebo, orina e zume de froitas e zume de té. A maioría deste tipo de sucidade pode ser química e fortemente adsorbida en artigos de fibra. Polo tanto, é difícil lavar.
Os distintos tipos de sucidade raramente se atopan sós, pero a miúdo mestúranse e adsorben o obxecto. Ás veces, a sucidade pode oxidarse, descompoñerse ou deteriorarse por influencias externas, creando así unha nova sucidade.
(2) Adhesión da sucidade
A roupa, as mans, etc. poden mancharse porque hai algún tipo de interacción entre o obxecto e a sucidade. A sucidade adhírese aos obxectos de varias maneiras, pero non hai máis que adhesións físicas e químicas.
①A adhesión de tisne, po, barro, area e carbón vexetal á roupa é unha adhesión física. En xeral, a través desta adhesión da sucidade, eo papel entre o obxecto manchado é relativamente débil, a eliminación da sucidade tamén é relativamente fácil. Segundo as diferentes forzas, a adhesión física da sucidade pódese dividir en adhesión mecánica e adhesión electrostática.
A: Adhesión mecánica
Este tipo de adherencia refírese principalmente á adhesión dalgunha sucidade sólida (por exemplo, po, barro e area). A adhesión mecánica é unha das formas máis débiles de adhesión da sucidade e pódese eliminar case por medios puramente mecánicos, pero cando a sucidade é pequena (<0,1um), é máis difícil de eliminar.
B: Adhesión electrostática
A adhesión electrostática maniféstase principalmente na acción de partículas de sucidade cargadas sobre obxectos con carga oposta. A maioría dos obxectos fibrosos están cargados negativamente na auga e poden unirse facilmente con certa sucidade cargada positivamente, como os tipos de cal. Algunha sucidade, aínda que cargada negativamente, como partículas de negro de carbón en solucións acuosas, pode adherirse ás fibras a través de pontes iónicas (ións entre múltiples obxectos de carga oposta, actuando xunto con eles de forma similar a unha ponte) formadas por ións positivos na auga (p. ex. , Ca2+, Mg2+ etc.).
A acción electrostática é máis forte que a simple acción mecánica, polo que a eliminación da sucidade é relativamente difícil.
② Adhesión química
A adhesión química refírese ao fenómeno da sucidade que actúa sobre un obxecto a través de enlaces químicos ou de hidróxeno. Por exemplo, lixo sólido polar, proteínas, ferruxe e outros elementos de adhesión en fibras, as fibras conteñen carboxilo, hidroxilo, amida e outros grupos, estes grupos e ácidos graxos lixo oleoso, alcohois graxos son fáciles de formar enlaces de hidróxeno. As forzas químicas son xeralmente fortes e, polo tanto, a sucidade está máis firmemente unida ao obxecto. Este tipo de sucidade é difícil de eliminar polos métodos habituais e require métodos especiais para tratar con ela.
O grao de adherencia da sucidade está relacionado coa natureza da propia sucidade e coa natureza do obxecto ao que se adhire. Xeralmente, as partículas adhírense facilmente aos elementos fibrosos. Canto menor sexa a textura da sucidade sólida, máis forte será a adhesión. A sucidade polar dos obxectos hidrófilos como o algodón e o vidro adhírese máis forte que a sucidade non polar. A sucidade non polar adhírese máis forte que a polar, como as graxas polares, o po e a arxila, e é menos fácil de eliminar e limpar.
(3) Mecanismo de eliminación de sucidade
O obxectivo do lavado é eliminar a sucidade. Nun medio dunha determinada temperatura (principalmente auga). Usando os diversos efectos físicos e químicos do deterxente para debilitar ou eliminar o efecto da sucidade e os obxectos lavados, baixo a acción de certas forzas mecánicas (como o fregado das mans, a axitación da lavadora, o impacto da auga), de xeito que a sucidade e os obxectos lavados a partir da finalidade da descontaminación.
① Mecanismo de eliminación de sucidade líquida
A: Mollarse
A suciedade líquida é principalmente a base de aceite. As manchas de aceite mollan a maioría dos elementos fibrosos e estendense máis ou menos como unha película de aceite na superficie do material fibroso. O primeiro paso na acción de lavado é a molladura da superficie polo líquido de lavado. Para ilustrar, a superficie dunha fibra pódese pensar como unha superficie sólida lisa.
B: Desprendemento de aceite - mecanismo de curling
O segundo paso na acción de lavado é a eliminación de aceite e graxa, a eliminación da sucidade líquida conséguese mediante unha especie de enrolado. A sucidade líquida existía orixinalmente na superficie en forma de película de aceite espallado, e baixo o efecto de humectación preferente do líquido de lavado na superficie sólida (é dicir, a superficie da fibra), enroscábase en perlas de aceite paso a paso, que foron substituídos polo líquido de lavado e finalmente deixaron a superficie baixo certas forzas externas.
② Mecanismo de eliminación de sucidade sólida
A eliminación da sucidade líquida realízase principalmente mediante a humectación preferente do transportador de sucidade pola solución de lavado, mentres que o mecanismo de eliminación da sucidade sólida é diferente, onde o proceso de lavado consiste principalmente na humectación da masa de sucidade e da súa superficie portadora polo lavado. solución. Debido á adsorción de surfactantes na sucidade sólida e na súa superficie portadora, a interacción entre a sucidade e a superficie redúcese e a forza de adhesión da masa de sucidade na superficie redúcese, polo que a masa de sucidade elimínase facilmente da superficie de o transportista.
Ademais, a adsorción de surfactantes, especialmente surfactantes iónicos, na superficie da sucidade sólida e o seu portador ten o potencial de aumentar o potencial de superficie na superficie da sucidade sólida e o seu portador, o que é máis propicio para a eliminación do lixo sólido. sucidade. As superficies sólidas ou xeralmente fibrosas adoitan estar cargadas negativamente en medios acuosos e, polo tanto, poden formar dobres capas electrónicas difusas sobre masas de sucidade ou superficies sólidas. Debido á repulsión de cargas homoxéneas, a adhesión das partículas de sucidade da auga á superficie sólida é debilitada. Cando se engade un surfactante aniónico, porque pode aumentar simultaneamente o potencial negativo da superficie da partícula de sucidade e da superficie sólida, a repulsión entre elas é máis mellorada, a forza de adhesión da partícula é máis reducida e a sucidade é máis fácil de eliminar. .
Os surfactantes non iónicos son adsorbidos en superficies sólidas con carga xeral e aínda que non cambian significativamente o potencial interfacial, os surfactantes non iónicos adsorbidos tenden a formar un certo espesor de capa adsorbida na superficie que axuda a evitar a redeposición de sucidade.
No caso dos surfactantes catiónicos, a súa adsorción reduce ou elimina o potencial superficial negativo da masa de sucidade e da súa superficie portadora, o que reduce a repulsión entre a sucidade e a superficie e, polo tanto, non favorece a eliminación da sucidade; ademais, despois da adsorción na superficie sólida, os surfactantes catiónicos tenden a converter a superficie sólida en hidrófobo e, polo tanto, non son propicios para a humectación da superficie e, polo tanto, o lavado.
③ Eliminación de solos especiais
As proteínas, o amidón, as secrecións humanas, o zume de froitas, o zume de té e outras sucidade deste tipo son difíciles de eliminar con surfactantes normais e requiren un tratamento especial.
As manchas de proteínas como nata, ovos, sangue, leite e excrementos da pel tenden a coagularse nas fibras e a dexeneración e conseguir unha adhesión máis forte. A suciedade proteica pódese eliminar usando proteases. A enzima protease descompón as proteínas da sucidade en aminoácidos ou oligopéptidos solubles en auga.
As manchas de amidón proceden principalmente de alimentos, outras como salsa, cola, etc. A amilase ten un efecto catalítico na hidrólise das manchas de amidón, facendo que o amidón se descomponga en azucres.
A lipasa cataliza a descomposición dos triglicéridos, que son difíciles de eliminar por métodos normais, como o sebo e os aceites comestibles, e descompón os seus ácidos graxos e glicerol soluble.
Algunhas manchas de cores de zumes de froitas, zumes de té, tintas, batoms, etc. adoitan ser difíciles de limpar a fondo mesmo despois de lavados repetidos. Estas manchas pódense eliminar mediante unha reacción redox cun axente oxidante ou redutor como a lixivia, que destrúe a estrutura dos grupos xeradores de cor ou auxiliares de cor e os degrada en compoñentes solubles en auga máis pequenos.
（4）Mecanismo de eliminación de manchas de limpeza en seco
O anterior é en realidade para a auga como medio de lavado. De feito, debido aos diferentes tipos de roupa e estrutura, algunhas roupas que usan o lavado con auga non son convenientes ou non son fáciles de lavar limpas, algunhas roupas despois do lavado e incluso se deforman, esvaecen, etc., por exemplo: a maioría das fibras naturais absorben auga e fácil de inchar, e seco e fácil de encoller, polo que despois do lavado será deformado; ao lavar produtos de la tamén aparecen moitas veces fenómeno de encollemento, algúns produtos de la con auga de lavado tamén é fácil de pilling, cambio de cor; Algunhas sensacións das mans de seda empeora despois do lavado e perden o seu brillo. Para estas roupas adoita utilizar o método de limpeza en seco para descontaminar. A chamada limpeza en seco refírese xeralmente ao método de lavado en disolventes orgánicos, especialmente en disolventes non polares.
A limpeza en seco é unha forma máis suave de lavar que a auga. Debido a que a limpeza en seco non require moita acción mecánica, non causa danos, engurras e deformacións na roupa, mentres que os axentes de limpeza en seco, a diferenza da auga, raramente producen expansión e contracción. Sempre que a tecnoloxía se manexa correctamente, a roupa pódese lavar en seco sen distorsións, esvaecer a cor e prolongar a vida útil.
En canto á limpeza en seco, hai tres grandes tipos de sucidade.
①Suciedade soluble en aceite A sucidade soluble en aceite inclúe todo tipo de aceite e graxa, que son líquidos ou graxos e poden disolverse en disolventes de limpeza en seco.
②Suciedade soluble en auga A sucidade soluble en auga é soluble en solucións acuosas, pero non en axentes de limpeza en seco, adórbese na roupa en estado acuoso, a auga evapórase despois da precipitación de sólidos granulares, como sales inorgánicas, amidón, proteínas, etc.
③Suciedade insoluble en auga e aceite A sucidade insoluble en auga e aceite non é soluble en auga nin soluble en disolventes de limpeza en seco, como negro de carbón, silicatos de varios metais e óxidos, etc.
Debido á natureza diferente dos distintos tipos de sucidade, hai diferentes formas de eliminar a sucidade no proceso de limpeza en seco. Os solos solubles en aceite, como os aceites animais e vexetais, os aceites minerais e as graxas, son facilmente solubles en disolventes orgánicos e pódense eliminar máis facilmente na limpeza en seco. A excelente solubilidade dos disolventes de limpeza en seco para aceites e graxas provén esencialmente das forzas de van der Walls entre moléculas.
Para eliminar a sucidade soluble en auga, como sales inorgánicas, azucres, proteínas e suor, tamén se debe engadir a cantidade correcta de auga ao axente de limpeza en seco, se non, a sucidade soluble en auga é difícil de eliminar da roupa. Non obstante, a auga é difícil de disolver no axente de limpeza en seco, polo que para aumentar a cantidade de auga, tamén cómpre engadir surfactantes. A presenza de auga no axente de limpeza en seco pode facer que a superficie da sucidade e da roupa se hidraten, polo que é fácil interactuar cos grupos polares de surfactantes, o que favorece a adsorción de surfactantes na superficie. Ademais, cando os surfactantes forman micelas, a sucidade e a auga solubles en auga pódense solubilizar nas micelas. Ademais de aumentar o contido de auga do disolvente de limpeza en seco, os surfactantes tamén poden desempeñar un papel na prevención da re-deposición de sucidade para mellorar o efecto de descontaminación.
A presenza dunha pequena cantidade de auga é necesaria para eliminar a sucidade soluble en auga, pero demasiada auga pode causar distorsións e engurras nalgunhas roupas, polo que a cantidade de auga no axente de limpeza en seco debe ser moderada.
A sucidade que non é soluble en auga nin en aceite, as partículas sólidas como cinzas, barro, terra e negro de carbón adoitan pegarse á peza por forzas electrostáticas ou en combinación co aceite. Na limpeza en seco, o fluxo de disolvente, o impacto pode facer que a forza electrostática absorba a sucidade, e o axente de limpeza en seco pode disolver o aceite, de xeito que a combinación de aceite e sucidade e unido á roupa de partículas sólidas fóra en seco. -Axente de limpeza, axente de limpeza en seco nunha pequena cantidade de auga e surfactantes, de xeito que as partículas de sucidade sólidas poden ser suspensión estable, dispersión, para evitar a súa re-deposición para a roupa.
（5）Factores que afectan a acción de lavado
A adsorción direccional de surfactantes na interface e a redución da tensión superficial (interfacial) son os principais factores na eliminación de sucidade líquida ou sólida. Non obstante, o proceso de lavado é complexo e o efecto de lavado, mesmo co mesmo tipo de deterxente, está influenciado por moitos outros factores. Estes factores inclúen a concentración do deterxente, a temperatura, a natureza da suciedade, o tipo de fibra e a estrutura do tecido.
① Concentración de surfactante
As micelas dos surfactantes en solución xogan un papel importante no proceso de lavado. Cando a concentración alcanza a concentración crítica de micelas (CMC), o efecto de lavado aumenta drasticamente. Polo tanto, a concentración de deterxente no disolvente debe ser superior ao valor CMC para ter un bo efecto de lavado. Non obstante, cando a concentración de surfactante é superior ao valor CMC, o aumento incremental do efecto de lavado non é obvio e non é necesario aumentar demasiado a concentración de surfactante.
Ao eliminar o aceite por solubilización, o efecto de solubilización aumenta co aumento da concentración de surfactante, mesmo cando a concentración é superior a CMC. Neste momento, é recomendable utilizar o deterxente de forma local centralizada. Por exemplo, se hai moita sucidade nos puños e colo dunha peza de roupa, pódese aplicar unha capa de deterxente durante o lavado para aumentar o efecto solubilizante do surfactante no aceite.
②A temperatura ten unha influencia moi importante na acción de descontaminación. En xeral, o aumento da temperatura facilita a eliminación da sucidade, pero ás veces unha temperatura demasiado alta tamén pode causar inconvenientes.
O aumento da temperatura facilita a difusión da sucidade, a graxa sólida emulsiona facilmente a temperaturas superiores ao seu punto de fusión e as fibras aumentan o inchazo debido ao aumento da temperatura, todo o que facilita a eliminación da sucidade. Non obstante, para tecidos compactos, os microgaps entre as fibras redúcense a medida que as fibras se expanden, o que é prexudicial para a eliminación da sucidade.
Os cambios de temperatura tamén afectan á solubilidade, ao valor CMC e ao tamaño das micelas dos surfactantes, afectando así ao efecto de lavado. A solubilidade dos surfactantes con longas cadeas de carbono é baixa a baixas temperaturas e ás veces a solubilidade é incluso inferior ao valor CMC, polo que a temperatura de lavado debe elevarse de forma adecuada. O efecto da temperatura sobre o valor de CMC e o tamaño da micela é diferente para os surfactantes iónicos e non iónicos. Para os surfactantes iónicos, un aumento da temperatura xeralmente aumenta o valor CMC e reduce o tamaño da micela, o que significa que a concentración de surfactante na solución de lavado debe aumentar. Para os tensioactivos non iónicos, un aumento da temperatura leva a unha diminución do valor CMC e un aumento significativo do volume da micela, polo que está claro que un aumento axeitado da temperatura axudará ao tensioactivo non iónico a exercer o seu efecto tensioactivo. . Non obstante, a temperatura non debe superar o seu punto de nube.
En resumo, a temperatura óptima de lavado depende da formulación do deterxente e do obxecto a lavar. Algúns deterxentes teñen un bo efecto deterxente a temperatura ambiente, mentres que outros teñen unha deterxencia moi diferente entre o lavado frío e quente.
③ Espuma
É habitual confundir o poder de espuma co efecto de lavado, crendo que os deterxentes con alto poder de espuma teñen un bo efecto de lavado. A investigación demostrou que non existe unha relación directa entre o efecto de lavado e a cantidade de escuma. Por exemplo, lavar con deterxentes de baixa escuma non é menos eficaz que lavar con deterxentes de alta escuma.
Aínda que a escuma non está directamente relacionada co lavado, hai ocasións nas que axuda a eliminar a sucidade, por exemplo, ao lavar a louza a man. Ao fregar as alfombras, a escuma tamén pode eliminar o po e outras partículas de sucidade sólida, a sucidade das alfombras representa unha gran proporción de po, polo que os axentes de limpeza de alfombras deben ter unha certa capacidade de espuma.
O poder espumante tamén é importante para os xampus, onde a fina escuma producida polo líquido durante o lavado ou o baño deixa o cabelo lubricado e cómodo.
④ Variedades de fibras e propiedades físicas dos téxtiles
Ademais da estrutura química das fibras, que afecta á adhesión e eliminación da sucidade, o aspecto das fibras e a organización do fío e do tecido inflúen na facilidade de eliminación da sucidade.
As escamas das fibras de la e as cintas planas curvas das fibras de algodón teñen máis probabilidades de acumular sucidade que as fibras lisas. Por exemplo, as manchas de negro de carbón en películas de celulosa (películas de viscosa) son fáciles de eliminar, mentres que as manchas de negro de carbón en tecidos de algodón son difíciles de lavar. Outro exemplo é que os tecidos de fibra curta feitos de poliéster son máis propensos a acumular manchas de aceite que os tecidos de fibra longa, e as manchas de aceite nos tecidos de fibra curta tamén son máis difíciles de eliminar que as manchas de aceite nos tecidos de fibra longa.
Os fíos ben retorcidos e os tecidos axustados, debido á pequena brecha entre as fibras, poden resistir a invasión da sucidade, pero o mesmo tamén pode evitar que o líquido de lavado exclúa a sucidade interna, polo que os tecidos axustados comezan a resistir ben a sucidade, pero unha vez manchadas. o lavado tamén é máis difícil.
⑤ Dureza da auga
A concentración de Ca2+, Mg2+ e outros ións metálicos na auga ten unha gran influencia no efecto de lavado, especialmente cando os surfactantes aniónicos atopan ións Ca2+ e Mg2+ que forman sales de calcio e magnesio que son menos solubles e reducirán a súa deterxencia. En augas duras, aínda que a concentración de surfactante é alta, a deterxencia aínda é moito peor que na destilación. Para que o surfactante teña o mellor efecto de lavado, a concentración de ións Ca2+ na auga debe reducirse a 1 x 10-6 mol/L (CaCO3 a 0,1 mg/L) ou menos. Isto require a adición de varios suavizantes ao deterxente.
Hora de publicación: 25-feb-2022