Krympkraften för valfri längdenhet på vätskans yta kallas ytspänning, och enheten är N.·m-1.
Egenskapen att minska lösningsmedlets ytspänning kallas ytaktivitet, och ett ämne med denna egenskap kallas ytaktivt ämne.
Den ytaktiva substansen som kan binda molekyler i vattenlösning och bilda miceller och andra associationer, och som har hög ytaktivitet, samtidigt som den har effekten av att väta, emulgera, skumma, tvätta etc kallas surfaktant.
Tensid är organiska föreningar med speciell struktur och egenskaper, som avsevärt kan förändra gränsytspänningen mellan två faser eller ytspänningen hos vätskor (vanligtvis vatten), med vätning, skumbildning, emulgering, tvättning och andra egenskaper.
Strukturmässigt har ytaktiva ämnen ett gemensamt särdrag genom att de innehåller två grupper av olika karaktär i sina molekyler. I ena änden finns en lång kedja av icke-polära grupper, lösliga i olja och olösliga i vatten, även känd som hydrofob grupp eller vattenavvisande grupp. En sådan vattenavvisande grupp är i allmänhet långa kedjor av kolväten, ibland även för organisk fluor, kisel, organofosfat, organotennkedja etc. I andra änden finns vattenlöslig grupp, en hydrofil grupp eller oljeavvisande grupp. Den hydrofila gruppen måste vara tillräckligt hydrofil för att säkerställa att hela ytaktiva ämnen är lösliga i vatten och har den nödvändiga lösligheten. Eftersom ytaktiva ämnen innehåller hydrofila och hydrofoba grupper kan de vara lösliga i åtminstone en av vätskefaserna. Denna hydrofila och lipofila egenskap hos ytaktivt ämne kallas amfifilicitet.
Surfactant är en sorts amfifila molekyler med både hydrofoba och hydrofila grupper. Hydrofoba grupper av ytaktiva ämnen är i allmänhet sammansatta av långkedjiga kolväten, såsom rakkedjig alkyl C8~C20, grenkedjig alkyl C8~C20, alkylfenyl (alkylkolatom är 8~16) och liknande. Skillnaden som är liten mellan hydrofoba grupper ligger främst i de strukturella förändringarna av kolvätekedjorna. Och typerna av hydrofila grupper är fler, så egenskaperna hos ytaktiva ämnen är huvudsakligen relaterade till hydrofila grupper förutom storleken och formen på hydrofoba grupper. De strukturella förändringarna av hydrofila grupper är större än för hydrofoba grupper, så klassificeringen av ytaktiva ämnen baseras i allmänhet på strukturen av hydrofila grupper. Denna klassificering baseras på om den hydrofila gruppen är jonisk eller inte, och den är uppdelad i anjoniska, katjoniska, nonjoniska, zwitterjoniska och andra speciella typer av ytaktiva ämnen.
① Adsorption av ytaktiva ämnen vid gränssnittet
Ytaktiva molekyler är amfifila molekyler som har både lipofila och hydrofila grupper. När det ytaktiva medlet löses i vatten, attraheras dess hydrofila grupp till vatten och löses i vatten, medan dess lipofila grupp stöts bort av vatten och lämnar vatten, vilket resulterar i adsorption av ytaktiva molekyler (eller joner) på gränsytan mellan de två faserna , vilket minskar gränsytspänningen mellan de två faserna. Ju fler ytaktiva molekyler (eller joner) adsorberas vid gränsytan, desto större minskning av gränsytspänningen.
② Vissa egenskaper hos adsorptionsmembranet
Yttryck av adsorptionsmembran: Adsorption av ytaktiva ämnen vid gas-vätskegränsytan för att bilda ett adsorptionsmembran, till exempel placera ett friktionsfritt flyttbart flytande ark på gränsytan, det flytande arket trycker adsorbentmembranet längs lösningens yta och membranet genererar ett tryck på den flytande duken, som kallas yttryck.
Ytviskositet: Liksom yttryck är ytviskositet en egenskap som uppvisas av olösligt molekylärt membran. Upphängd av en fin metalltråd platinaring, så att dess plan kommer i kontakt med vattenytan av tanken, rotera platinaringen, platinaringen med vattenhindrets viskositet, amplituden avtar gradvis, enligt vilken ytviskositeten kan vara mätt. Metoden är: först utförs experimentet på den rena vattenytan för att mäta amplitudsönderfallet, och sedan mäts sönderfallet efter bildandet av ytmembranet, och viskositeten för ytmembranet härleds från skillnaden mellan de två .
Ytviskositeten är nära relaterad till ytmembranets soliditet och eftersom adsorptionsmembranet har yttryck och viskositet måste det ha elasticitet. Ju högre yttryck och ju högre viskositet det adsorberade membranet har, desto högre elasticitetsmodul. Ytadsorptionsmembranets elasticitetsmodul är viktig i processen för bubbelstabilisering.
③ Bildning av miceller
Utspädda lösningar av ytaktiva ämnen följer lagarna följt av idealiska lösningar. Mängden ytaktivt ämne som adsorberas på lösningens yta ökar med koncentrationen av lösningen, och när koncentrationen når eller överstiger ett visst värde, ökar mängden adsorption inte längre, och dessa överskott av ytaktiva molekyler finns i lösningen på ett slumpmässigt sätt. sätt eller på något vanligt sätt. Både praktik och teori visar att de bildar associationer i lösning, och dessa associationer kallas miceller.
Kritisk micellkoncentration (CMC): Den minsta koncentration vid vilken ytaktiva ämnen bildar miceller i lösning kallas den kritiska micellkoncentrationen.
④ CMC-värden för vanliga ytaktiva ämnen.
HLB är förkortningen för hydrofil lipofil balans, vilket indikerar den hydrofila och lipofila balansen för de hydrofila och lipofila grupperna i det ytaktiva medlet, dvs HLB-värdet för det ytaktiva medlet. Ett stort HLB-värde indikerar en molekyl med stark hydrofilicitet och svag lipofilicitet; omvänt stark lipofilicitet och svag hydrofilicitet.
① Avsättningar av HLB-värde
HLB-värdet är ett relativt värde, så när HLB-värdet utvecklas anges som standard HLB-värdet för paraffinvax, som inte har några hydrofila egenskaper, till 0, medan HLB-värdet för natriumdodecylsulfat, som är mer vattenlöslig, är 40. Därför ligger HLB-värdet för ytaktiva ämnen i allmänhet inom intervallet 1 till 40. Generellt sett är emulgeringsmedel med HLB-värden mindre än 10 lipofila, medan de som är större än 10 är hydrofila. Således är vändpunkten från lipofil till hydrofil cirka 10.
Baserat på HLB-värdena för ytaktiva ämnen kan en allmän uppfattning om deras möjliga användningsområden erhållas, som visas i Tabell 1-3.
Två ömsesidigt olösliga vätskor, en dispergerad i den andra som partiklar (droppar eller flytande kristaller) bildar ett system som kallas en emulsion. Detta system är termodynamiskt instabilt på grund av ökningen av gränsarean för de två vätskorna när emulsionen bildas. För att göra emulsionen stabil är det nödvändigt att tillsätta en tredje komponent - emulgeringsmedel för att minska systemets gränsyteenergi. Emulgeringsmedel tillhör ytaktivt ämne, dess huvudsakliga funktion är att spela rollen som emulsion. Den fas av emulsionen som existerar som droppar kallas den dispergerade fasen (eller inre fasen, diskontinuerlig fas), och den andra fasen som är sammanlänkad kallas dispersionsmediet (eller yttre fasen, kontinuerlig fas).
① Emulgeringsmedel och emulsioner
Vanliga emulsioner, den ena fasen är vatten eller vattenlösning, den andra fasen är organiska ämnen som inte är blandbara med vatten, såsom fett, vax etc. Emulsionen som bildas av vatten och olja kan delas in i två typer beroende på deras dispersionssituation: olja dispergerat i vatten för att bilda emulsion av olja-i-vatten-typ, uttryckt som O/W (olja/vatten): vatten dispergerat i olja för att bilda emulsion av olja-i-vatten-typ, uttryckt som W/O (vatten/olja). Komplexa vatten-i-olja-i-vatten W/O/W-typ och olja-i-vatten-i-olja O/W/O-multi-emulsioner kan också bildas.
Emulgeringsmedel används för att stabilisera emulsioner genom att minska gränsytspänningen och bilda enmolekylära gränsytmembran.
Vid emulgering av emulgeringsmedelskraven:
a: Emulgermedlet måste kunna adsorbera eller berika gränsytan mellan de två faserna, så att gränsytspänningen reduceras;
b: Emulgermedlet måste ge partiklarna till laddningen, så att elektrostatisk repulsion mellan partiklarna, eller bildar ett stabilt, högvisköst skyddande membran runt partiklarna.
Därför måste ämnet som används som emulgeringsmedel ha amfifila grupper för att emulgera, och ytaktiva ämnen kan uppfylla detta krav.
② Beredningsmetoder för emulsioner och faktorer som påverkar emulsioners stabilitet
Det finns två sätt att framställa emulsioner: ett är att använda den mekaniska metoden för att dispergera vätskan i små partiklar i en annan vätska, som mest används inom industrin för att framställa emulsioner; den andra är att lösa upp vätskan i molekylärt tillstånd i en annan vätska och sedan få den att samlas ordentligt för att bilda emulsioner.
Stabiliteten hos en emulsion är förmågan till anti-partikelaggregation som leder till fasseparation. Emulsioner är termodynamiskt instabila system med stor fri energi. Därför är den så kallade stabiliteten av en emulsion i själva verket den tid som krävs för att systemet ska nå jämvikt, dvs den tid som krävs för att separering av en av vätskorna i systemet ska inträffa.
När gränssnittsmembranet med fettalkoholer, fettsyror och fettaminer och andra polära organiska molekyler, membranstyrkan betydligt högre. Detta beror på att i gränssnittsadsorptionsskiktet av emulgeringsmedelsmolekyler och alkoholer, syror och aminer och andra polära molekyler bildar ett "komplex", så att gränsytans membranstyrka ökade.
Emulgeringsmedel som består av mer än två ytaktiva ämnen kallas blandemulgeringsmedel. Blandat emulgeringsmedel adsorberat vid vatten/olja-gränsytan; intermolekylär verkan kan bilda komplex. På grund av den starka intermolekylära verkan reduceras gränsytspänningen avsevärt, mängden emulgeringsmedel som adsorberas vid gränsytan ökar avsevärt, bildandet av gränsytmembrandensitet ökar, styrkan ökar.
De flytande pärlornas laddning har en signifikant effekt på emulsionens stabilitet. Stabila emulsioner, vars flytande pärlor i allmänhet är laddade. När ett joniskt emulgeringsmedel används har emulgeringsmedeljonen adsorberad vid gränsytan sin lipofila grupp införd i oljefasen och den hydrofila gruppen är i vattenfasen, vilket gör att vätskepärlorna laddas. Eftersom emulsionspärlorna med samma laddning stöter bort varandra, inte lätt att agglomerera, så att stabiliteten ökas. Det kan ses att ju fler emulgatorjoner som adsorberas på pärlorna, desto större laddning, desto större förmåga att förhindra att pärlorna agglomereras, desto stabilare är emulsionssystemet.
Viskositeten hos emulsionsdispersionsmediet har ett visst inflytande på emulsionens stabilitet. I allmänhet gäller att ju högre viskositet dispersionsmediet har, desto högre stabilitet hos emulsionen. Detta beror på att dispersionsmediets viskositet är hög, vilket har en stark effekt på vätskepärlornas Brownska rörelse och saktar ner kollisionen mellan vätskepärlorna, så att systemet förblir stabilt. Vanligtvis kan polymerämnena som kan lösas i emulsioner öka systemets viskositet och göra emulsioners stabilitet högre. Dessutom kan polymerer också bilda ett starkt gränssnittsmembran, vilket gör emulsionssystemet mer stabilt.
I vissa fall kan tillsatsen av fast pulver också göra att emulsionen tenderar att stabiliseras. Fast pulver finns i vattnet, oljan eller gränsytan, beroende på oljan, kommer vatten på det fasta pulvrets vätningskapacitet, om det fasta pulvret inte är helt vått med vatten, men också vått av olja, kommer att finnas kvar på vattnet och oljan gränssnitt.
Det fasta pulvret gör inte emulsionen stabil eftersom pulvret som samlas vid gränsytan förstärker gränsytmembranet, vilket liknar gränsytans adsorption av emulgeringsmedelsmolekyler, så ju närmare det fasta pulvermaterialet är anordnat vid gränsytan, desto stabilare är emulsion är.
Ytaktiva ämnen har förmågan att avsevärt öka lösligheten av olösliga eller svagt vattenlösliga organiska ämnen efter bildning av miceller i vattenlösning, och lösningen är transparent vid denna tidpunkt. Denna effekt av micellen kallas solubilisering. Det ytaktiva ämnet som kan producera solubilisering kallas solubiliserare, och det organiska materialet som solubiliseras kallas solubiliserat material.
Skum spelar en viktig roll i tvättprocessen. Skum är ett dispersionssystem i vilket en gas är dispergerad i en vätska eller fast substans, med gasen som den dispergerade fasen och vätskan eller fasta materialet som dispergeringsmedium, det förra kallas flytande skum, medan det senare kallas fast skum, t.ex. som skumplast, skumglas, skumcement etc.
(1) Skumbildning
Med skum menar vi här ett aggregat av luftbubblor separerade av ett vätskemembran. Denna typ av bubblor stiger alltid snabbt till vätskeytan på grund av den stora skillnaden i densitet mellan den dispergerade fasen (gasen) och dispersionsmediet (vätskan), i kombination med vätskans låga viskositet.
Processen att bilda en bubbla är att föra in en stor mängd gas i vätskan, och bubblorna i vätskan återvänder snabbt till ytan och bildar ett aggregat av bubblor separerade av en liten mängd flytande gas.
Skum har två signifikanta egenskaper när det gäller morfologi: den ena är att bubblorna som en dispergerad fas ofta är polyedriska till formen, detta beror på att det vid bubblornas skärningspunkt finns en tendens att vätskefilmen tunnas ut så att bubblorna blir polyedrisk, när vätskefilmen förtunnas i viss utsträckning, leder det till bubbla bristning; den andra är att rena vätskor inte kan bilda stabilt skum, vätskan som kan bilda skum är minst två eller flera komponenter. Vattenlösningar av ytaktiva ämnen är typiska för system som är benägna att bilda skum, och deras förmåga att generera skum är också relaterad till andra egenskaper.
Ytaktiva ämnen med bra skumningsförmåga kallas skummedel. Även om skummedlet har god skumförmåga, men det bildade skummet kanske inte kan bibehålla en lång tid, det vill säga dess stabilitet är inte nödvändigtvis bra. För att bibehålla stabiliteten i skummet, ofta i skummedlet för att tillsätta ämnen som kan öka stabiliteten i skummet, kallas ämnet skumstabilisator, vanligen använda stabilisator är lauryldietanolamin och dodecyldimetylaminoxid.
(2) Skummets stabilitet
Skum är ett termodynamiskt instabilt system och den sista trenden är att den totala ytan av vätskan i systemet minskar efter att bubblan har brutits och den fria energin minskar. Skumdämpningsprocessen är den process genom vilken vätskemembranet som separerar gasen blir tjockare och tunnare tills det går sönder. Därför bestäms graden av stabilitet hos skummet huvudsakligen av hastigheten för vätskeutsläpp och styrkan hos vätskefilmen. Följande faktorer påverkar också detta.
(3) Skumdestruktion
Grundprincipen för skumdestruktion är att ändra de förhållanden som producerar skummet eller att eliminera de stabiliserande faktorerna hos skummet, så det finns både fysikaliska och kemiska metoder för skumdämpning.
Fysisk avskumning innebär att ändra villkoren för skumproduktion samtidigt som den kemiska sammansättningen av skumlösningen bibehålls, såsom yttre störningar, förändringar i temperatur eller tryck och ultraljudsbehandling är alla effektiva fysiska metoder för att eliminera skum.
Den kemiska skumdämpningsmetoden är att tillsätta vissa ämnen för att interagera med skummedlet för att minska styrkan på vätskefilmen i skummet och därmed minska stabiliteten hos skummet för att uppnå syftet med skumdämpning, sådana ämnen kallas skumdämpare. De flesta av skumdämparna är ytaktiva ämnen. Därför, enligt mekanismen för skumdämpning, bör skumdämpare ha en stark förmåga att minska ytspänningen, lätt att adsorbera på ytan, och interaktionen mellan ytadsorptionsmolekylerna är svag, adsorptionsmolekyler arrangerade i en mer lös struktur.
Det finns olika typer av skumdämpare, men i grund och botten är de alla nonjoniska ytaktiva ämnen. Nonjoniska ytaktiva ämnen har skumdämpande egenskaper nära eller över sin grumlingspunkt och används ofta som skumdämpare. Alkoholer, speciellt alkoholer med grenstruktur, fettsyror och fettsyraestrar, polyamider, fosfatestrar, silikonoljor etc. används också vanligtvis som utmärkta skumdämpare.
(4) Skum och tvätt
Det finns ingen direkt koppling mellan skum och tvätteffektivitet och mängden skum indikerar inte tvättens effektivitet. Till exempel har nonjoniska ytaktiva ämnen mycket färre skumningsegenskaper än tvålar, men deras sanering är mycket bättre än tvålar.
I vissa fall kan skum vara till hjälp för att ta bort smuts och smuts. Till exempel när man diskar i hemmet tar skummet från diskmedlet upp oljedropparna och vid skurning av mattor hjälper skummet till att ta upp damm, pulver och annan fast smuts. Dessutom kan skum ibland användas som en indikation på effektiviteten av ett tvättmedel. Eftersom feta oljor har en hämmande effekt på tvättmedlets skum, när det finns för mycket olja och för lite tvättmedel, bildas inget skum eller det ursprungliga skummet försvinner. Skum kan också ibland användas som en indikator på renheten i en sköljning, eftersom mängden skum i sköljlösningen tenderar att minska med minskningen av tvättmedel, så mängden skum kan användas för att utvärdera graden av sköljning.
I vid mening är tvättning processen att ta bort oönskade komponenter från föremålet som ska tvättas och uppnå något syfte. Tvätt i vanlig mening hänvisar till processen att ta bort smuts från bärarens yta. Vid tvättning försvagas eller elimineras interaktionen mellan smutsen och bäraren genom inverkan av vissa kemiska ämnen (t.ex. tvättmedel, etc.), så att kombinationen av smuts och bärare ändras till en kombination av smuts och tvättmedel, och slutligen separeras smutsen från bäraren. Eftersom föremålen som ska tvättas och smutsen som ska avlägsnas är olika, är tvättning en mycket komplex process och den grundläggande tvättprocessen kan uttryckas i följande enkla relationer.
Carrie··Smuts + Tvättmedel= Bärare + Smuts·Tvättmedel
Tvättprocessen kan vanligtvis delas upp i två steg: för det första, under inverkan av tvättmedlet, separeras smutsen från dess bärare; för det andra sprids den lossnade smutsen och suspenderas i mediet. Tvättprocessen är en reversibel process och smutsen som sprids och suspenderas i mediet kan också återutfällas från mediet till föremålet som tvättas. Därför bör ett bra tvättmedel ha förmågan att sprida och suspendera smuts och förhindra återavsättning av smuts, förutom förmågan att ta bort smuts från bäraren.
(1) Typer av smuts
Även för samma föremål kan typen, sammansättningen och mängden smuts variera beroende på i vilken miljö den används. Oljekroppssmuts är främst vissa animaliska och vegetabiliska oljor och mineraloljor (såsom råolja, eldningsolja, stenkolstjära etc.), fast smuts är främst sot, aska, rost, kimrök etc. När det gäller klädesmuts, det finns smuts från människokroppen, såsom svett, talg, blod, etc.; smuts från mat, såsom fruktfläckar, matoljefläckar, kryddfläckar, stärkelse, etc.; smuts från kosmetika, såsom läppstift, nagellack, etc.; smuts från atmosfären, såsom sot, damm, lera, etc.; andra, såsom bläck, te, beläggning, etc. Det finns i olika typer.
De olika typerna av smuts kan vanligtvis delas in i tre huvudkategorier: fast smuts, flytande smuts och specialsmuts.
① Fast smuts
Vanlig fast smuts inkluderar partiklar av aska, lera, jord, rost och kimrök. De flesta av dessa partiklar har en elektrisk laddning på sin yta, de flesta av dem är negativt laddade och kan lätt adsorberas på fiberföremål. Fast smuts är i allmänhet svår att lösa i vatten, men kan dispergeras och suspenderas med rengöringsmedelslösningar. Fast smuts med mindre massapunkt är svårare att ta bort.
② Flytande smuts
Flytande smuts är mestadels oljelöslig, inklusive vegetabiliska och animaliska oljor, fettsyror, fettalkoholer, mineraloljor och deras oxider. Bland dem kan vegetabiliska och animaliska oljor, fettsyror och alkalisk förtvålning förekomma, medan fettalkoholer, mineraloljor inte förtvålas av alkali, men kan vara lösliga i alkoholer, etrar och organiska kolvätelösningsmedel, och emulgering och dispergering av tvättmedel i vattenlösning. Oljelöslig flytande smuts har i allmänhet en stark kraft med fiberföremål och är fastare adsorberad på fibrer.
③ Speciell smuts
Speciell smuts inkluderar proteiner, stärkelse, blod, mänskliga sekret som svett, talg, urin och fruktjuice och tejuice. Det mesta av denna typ av smuts kan adsorberas kemiskt och starkt på fiberföremål. Därför är det svårt att tvätta.
De olika typerna av smuts hittas sällan ensamma, utan blandas ofta ihop och adsorberas på föremålet. Smuts kan ibland oxideras, sönderdelas eller sönderfalla under yttre påverkan, vilket skapar ny smuts.
（2） Vidhäftning av smuts
Kläder, händer etc. kan bli fläckiga eftersom det finns någon form av interaktion mellan föremålet och smutsen. Smuts fäster på föremål på en mängd olika sätt, men det finns inte mer än fysiska och kemiska vidhäftningar.
①Väftningen av sot, damm, lera, sand och träkol till kläder är en fysisk vidhäftning. Generellt sett, genom denna vidhäftning av smuts, och rollen mellan det färgade föremålet är relativt svag, är borttagningen av smuts också relativt lätt. Beroende på de olika krafterna kan den fysiska vidhäftningen av smuts delas in i mekanisk vidhäftning och elektrostatisk vidhäftning.
A: Mekanisk vidhäftning
Denna typ av vidhäftning avser huvudsakligen vidhäftning av fast smuts (t.ex. damm, lera och sand). Mekanisk vidhäftning är en av de svagare formerna av vidhäftning av smuts och kan avlägsnas nästan med rent mekaniska medel, men när smutsen är liten (<0,1um) är den svårare att få bort.
B: Elektrostatisk vidhäftning
Elektrostatisk vidhäftning manifesteras huvudsakligen i verkan av laddade smutspartiklar på motsatt laddade föremål. De flesta fibrösa föremål är negativt laddade i vatten och kan lätt fästas på av viss positivt laddad smuts, till exempel kalktyper. Viss smuts, även om den är negativt laddad, såsom kimrökspartiklar i vattenlösningar, kan fästa vid fibrer genom jonbryggor (joner mellan flera motsatt laddade föremål, som verkar tillsammans med dem på ett broliknande sätt) som bildas av positiva joner i vatten (t.ex. Ca2+， Mg2+ etc.).
Elektrostatisk verkan är starkare än enkel mekanisk verkan, vilket gör det relativt svårt att avlägsna smuts.
② Kemisk vidhäftning
Kemisk vidhäftning hänvisar till fenomenet med smuts som verkar på ett föremål genom kemiska eller vätebindningar. Till exempel, polär fast smuts, protein, rost och annan vidhäftning på fiberartiklar, fibrer innehåller karboxyl, hydroxyl, amid och andra grupper, dessa grupper och oljiga smutsfettsyror, fettalkoholer är lätta att bilda vätebindningar. De kemiska krafterna är i allmänhet starka och smutsen binds därför fastare till föremålet. Denna typ av smuts är svår att ta bort med de vanliga metoderna och kräver speciella metoder för att hantera det.
Graden av vidhäftning av smuts är relaterad till naturen av själva smutsen och arten av föremålet som det fästs på. I allmänhet fäster partiklar lätt på fibrösa föremål. Ju mindre textur den fasta smutsen har, desto starkare vidhäftning. Polär smuts på hydrofila föremål som bomull och glas fäster starkare än icke-polär smuts. Icke-polär smuts fäster starkare än polär smuts, som polära fetter, damm och lera, och är mindre lätt att ta bort och rengöra.
(3) Smutsborttagningsmekanism
Syftet med tvätten är att ta bort smuts. I ett medium med en viss temperatur (främst vatten). Användning av tvättmedlets olika fysikaliska och kemiska effekter för att försvaga eller eliminera effekten av smuts och tvättade föremål, under inverkan av vissa mekaniska krafter (såsom handgnuggning, tvättmaskinskakning, vattenpåverkan), så att smutsen och tvättade föremål från syftet med dekontaminering.
① Mekanism för borttagning av flytande smuts
A: Vätning
Flytande smuts är till största delen oljebaserad. Oljefläckar väter de flesta fibrösa föremål och sprids mer eller mindre som en oljefilm på ytan av det fibrösa materialet. Det första steget i tvättåtgärden är vätningen av ytan av tvättvätskan. För illustrationens skull kan ytan på en fiber ses som en jämn fast yta.
B: Oljelossning - curlingmekanism
Det andra steget i tvättåtgärden är borttagning av olja och fett, avlägsnande av flytande smuts uppnås genom en slags lindning. Den flytande smutsen fanns ursprungligen på ytan i form av en utspridd oljefilm, och under den föredragna vätningseffekten av tvättvätskan på den fasta ytan (dvs fiberytan) krullades den ihop sig till oljepärlor steg för steg, vilket ersattes av tvättvätskan och lämnade så småningom ytan under vissa yttre krafter.
② Mekanism för borttagning av fast smuts
Avlägsnandet av flytande smuts sker huvudsakligen genom den föredragna vätning av smutsbäraren av tvättlösningen, medan borttagningsmekanismen för fast smuts är annorlunda, där tvättprocessen huvudsakligen handlar om vätning av smutsmassan och dess bäraryta av tvätten. lösning. På grund av adsorptionen av ytaktiva ämnen på den fasta smutsen och dess bäraryta reduceras interaktionen mellan smutsen och ytan och vidhäftningsstyrkan för smutsmassan på ytan minskar, så att smutsmassan lätt avlägsnas från ytan av transportören.
Dessutom har adsorptionen av ytaktiva ämnen, särskilt joniska ytaktiva ämnen, på ytan av den fasta smutsen och dess bärare potential att öka ytpotentialen på ytan av den fasta smutsen och dess bärare, vilket är mer gynnsamt för att avlägsna smuts. Fasta eller generellt fibrösa ytor är vanligtvis negativt laddade i vattenhaltiga medier och kan därför bilda diffusa dubbla elektroniska skikt på smutsmassor eller fasta ytor. På grund av avstötningen av homogena laddningar försvagas vidhäftningen av smutspartiklar i vattnet till den fasta ytan. När ett anjoniskt ytaktivt ämne tillsätts, eftersom det samtidigt kan öka den negativa ytpotentialen för smutspartikeln och den fasta ytan, förstärks avstötningen mellan dem mer, partikelns vidhäftningsstyrka minskar och smutsen är lättare att ta bort. .
Nonjoniska ytaktiva ämnen adsorberas på allmänt laddade fasta ytor och även om de inte väsentligt förändrar gränsytpotentialen, tenderar de adsorberade nonjoniska ytaktiva medlen att bilda en viss tjocklek av adsorberat skikt på ytan, vilket hjälper till att förhindra återavsättning av smuts.
I fallet med katjoniska ytaktiva ämnen minskar eller eliminerar deras adsorption den negativa ytpotentialen hos smutsmassan och dess bäraryta, vilket minskar repulsionen mellan smutsen och ytan och därför inte bidrar till smutsavlägsnande; vidare, efter adsorption på den fasta ytan, tenderar katjoniska ytaktiva ämnen att göra den fasta ytan hydrofob och är därför inte gynnsamma för ytvätning och därför tvättning.
③ Borttagning av speciell jord
Protein, stärkelse, mänskliga sekret, fruktjuice, tejuice och annan sådan smuts är svåra att ta bort med vanliga ytaktiva ämnen och kräver särskild behandling.
Proteinfläckar som grädde, ägg, blod, mjölk och hudavsöndringar tenderar att koagulera på fibrerna och degenerera och få starkare vidhäftning. Proteinsmuts kan avlägsnas genom att använda proteaser. Enzymet proteas bryter ner proteinerna i smutsen till vattenlösliga aminosyror eller oligopeptider.
Stärkelsefläckar kommer främst från livsmedel, andra såsom sås, lim etc. Amylas har en katalytisk effekt på hydrolysen av stärkelsefläckar, vilket gör att stärkelse bryts ner till sockerarter.
Lipas katalyserar nedbrytningen av triglycerider, som är svåra att avlägsna med vanliga metoder, såsom talg och matoljor, och bryter ner dem till löslig glycerol och fettsyror.
Vissa färgade fläckar från fruktjuicer, tejuicer, bläck, läppstift etc. är ofta svåra att rengöra ordentligt även efter upprepad tvätt. Dessa fläckar kan avlägsnas genom en redoxreaktion med ett oxiderande eller reduktionsmedel såsom blekmedel, som förstör strukturen hos de färgalstrande eller färghjälpgrupperna och bryter ner dem till mindre vattenlösliga komponenter.
（4）Fläckborttagningsmekanism för kemtvätt
Ovanstående är faktiskt för vatten som medium för tvätt. På grund av de olika typerna av kläder och struktur är vissa kläder som använder vattentvätt inte bekväma eller inte lätta att tvätta rena, vissa kläder efter tvätt och till och med deformation, blekning etc., till exempel: de flesta naturliga fibrer absorberar vatten och lätt att svälla, och torka och lätt att krympa, så efter tvätt kommer att deformeras; genom att tvätta ullprodukter uppträder också ofta krympningsfenomen, vissa ylleprodukter med vattentvätt är också lätta att pilling, färgförändring; En del silkeshandkänsla blir värre efter tvätt och tappar sin lyster. För dessa kläder använder ofta kemtvättmetoden för att dekontaminera. Den så kallade kemtvätten avser generellt tvättmetoden i organiska lösningsmedel, speciellt i opolära lösningsmedel.
Kemtvätt är en skonsammare form av tvätt än vattentvätt. Eftersom kemtvätt inte kräver mycket mekanisk verkan, orsakar det inte skador, skrynkling och deformering av kläder, medan kemtvättmedel, till skillnad från vatten, sällan ger expansion och sammandragning. Så länge tekniken hanteras på rätt sätt kan kläderna kemtvättas utan distorsion, färgblekning och förlängd livslängd.
När det gäller kemtvätt finns det tre breda typer av smuts.
①Oljelöslig smuts Oljelöslig smuts inkluderar alla typer av olja och fett, som är flytande eller fet och kan lösas i kemtvättslösningsmedel.
②Vattenlöslig smuts Vattenlöslig smuts är löslig i vattenlösningar, men inte i kemtvättmedel, adsorberas på kläder i vattenhaltigt tillstånd, vatten avdunstar efter utfällning av granulära fasta ämnen, såsom oorganiska salter, stärkelse, protein, etc.
③ Olje- och vattenolöslig smuts Olje- och vattenolöslig smuts är varken löslig i vatten eller löslig i kemtvättslösningsmedel, såsom kimrök, silikater av olika metaller och oxider, etc.
På grund av olika typer av smuts finns det olika sätt att ta bort smuts i kemtvättsprocessen. Oljelösliga smuts, såsom animaliska och vegetabiliska oljor, mineraloljor och fetter, är lättlösliga i organiska lösningsmedel och kan lättare avlägsnas i kemtvätt. Den utmärkta lösligheten hos kemtvättslösningsmedel för oljor och fetter kommer huvudsakligen från van der Walls krafter mellan molekyler.
För att få bort vattenlöslig smuts som oorganiska salter, sockerarter, proteiner och svett måste även rätt mängd vatten tillsättas kemtvättmedlet, annars är vattenlöslig smuts svår att få bort från kläderna. Vatten är dock svårt att lösa i kemtvättmedlet, så för att öka mängden vatten behöver man även tillsätta ytaktiva ämnen. Närvaron av vatten i kemtvättmedlet kan göra ytan på smutsen och kläderna hydratiserade, så att det är lätt att interagera med de polära grupperna av ytaktiva ämnen, vilket bidrar till adsorptionen av ytaktiva ämnen på ytan. När ytaktiva ämnen bildar miceller kan dessutom vattenlöslig smuts och vatten solubiliseras i micellerna. Förutom att öka vattenhalten i kemtvättslösningsmedlet kan ytaktiva ämnen också spela en roll för att förhindra återavsättning av smuts för att förstärka saneringseffekten.
Närvaron av en liten mängd vatten är nödvändig för att ta bort vattenlöslig smuts, men för mycket vatten kan orsaka förvrängning och skrynklor i vissa kläder, så mängden vatten i kemtvättmedlet måste vara måttlig.
Smuts som varken är vattenlöslig eller oljelöslig, fasta partiklar som aska, lera, jord och kimrök fästs vanligtvis på plagget av elektrostatiska krafter eller i kombination med olja. Vid kemtvätt kan flödet av lösningsmedel, stötar göra den elektrostatiska kraftadsorptionen av smuts bort, och kemtvättmedel kan lösa upp oljan, så att kombinationen av olja och smuts och fäst vid kläderna av fasta partiklar av i det torra -rengöringsmedel, kemtvättmedel i en liten mängd vatten och ytaktiva ämnen, så att de från de fasta smutspartiklarna kan vara stabil suspension, dispersion, för att förhindra återavsättning till kläderna.
（5）Faktorer som påverkar tvättverkan
Den riktade adsorptionen av ytaktiva ämnen vid gränsytan och minskningen av ytspänningen (gränssnitts-) är de viktigaste faktorerna för att avlägsna flytande eller fast smuts. Tvättprocessen är dock komplex och tvätteffekten, även med samma typ av tvättmedel, påverkas av många andra faktorer. Dessa faktorer inkluderar tvättmedlets koncentration, temperaturen, smutsens beskaffenhet, typen av fiber och tygets struktur.
① Koncentration av ytaktiva ämnen
Micellerna av ytaktiva ämnen i lösning spelar en viktig roll i tvättprocessen. När koncentrationen når den kritiska micellkoncentrationen (CMC) ökar tvätteffekten kraftigt. Därför bör koncentrationen av tvättmedel i lösningsmedlet vara högre än CMC-värdet för att få en bra tvätteffekt. Men när koncentrationen av ytaktivt ämne är högre än CMC-värdet, är den inkrementella ökningen av tvätteffekt inte uppenbar och det är inte nödvändigt att öka koncentrationen av ytaktivt ämne för mycket.
När man tar bort olja genom solubilisering ökar solubiliseringseffekten med ökande koncentration av ytaktivt ämne, även när koncentrationen är över CMC. Vid denna tidpunkt är det lämpligt att använda tvättmedel på ett lokalt centraliserat sätt. Till exempel, om det finns mycket smuts på ärmsluten och kragen på ett plagg, kan ett lager tvättmedel appliceras under tvättningen för att öka den solubiliserande effekten av det ytaktiva medlet på oljan.
②Temperaturen har en mycket viktig inverkan på dekontamineringsåtgärden. Generellt sett underlättar höjning av temperaturen borttagningen av smuts, men ibland kan för hög temperatur också orsaka nackdelar.
Temperaturökningen underlättar spridningen av smuts, fast fett emulgeras lätt vid temperaturer över sin smältpunkt och fibrerna ökar i svällning på grund av temperaturökningen, vilket allt underlättar borttagningen av smuts. Men för kompakta tyger minskar mikrogaporna mellan fibrerna när fibrerna expanderar, vilket är skadligt för borttagningen av smuts.
Temperaturförändringar påverkar också lösligheten, CMC-värdet och micellstorleken hos ytaktiva ämnen, vilket påverkar tvätteffekten. Lösligheten för ytaktiva ämnen med långa kolkedjor är låg vid låga temperaturer och ibland är lösligheten till och med lägre än CMC-värdet, så tvätttemperaturen bör höjas på lämpligt sätt. Effekten av temperatur på CMC-värdet och micellstorleken är olika för joniska och nonjoniska ytaktiva ämnen. För joniska ytaktiva ämnen ökar en temperaturhöjning i allmänhet CMC-värdet och minskar micellstorleken, vilket innebär att koncentrationen av ytaktivt ämne i tvättlösningen bör ökas. För nonjoniska ytaktiva ämnen leder en temperaturökning till en minskning av CMC-värdet och en signifikant ökning av micellvolymen, så det är tydligt att en lämplig temperaturökning kommer att hjälpa det nonjoniska ytaktiva ämnet att utöva sin ytaktiva effekt . Temperaturen bör dock inte överstiga dess grumlingspunkt.
Kort sagt beror den optimala tvätttemperaturen på tvättmedelssammansättningen och föremålet som tvättas. Vissa tvättmedel har en bra tvättmedelseffekt i rumstemperatur, medan andra har mycket olika tvättegenskaper mellan kall och varm tvätt.
③ Skum
Det är vanligt att blanda ihop skumningsförmåga med tvätteffekt och tro att tvättmedel med hög skumförmåga har en bra tvätteffekt. Forskning har visat att det inte finns något direkt samband mellan tvätteffekten och mängden skum. Till exempel är tvätt med lågskummande tvättmedel inte mindre effektiv än att tvätta med högskummande tvättmedel.
Även om skum inte är direkt relaterat till tvätt, finns det tillfällen då det hjälper till att ta bort smuts, till exempel när man diskar för hand. Vid skurning av mattor kan skum även ta bort damm och andra fasta smutspartiklar, mattsmuts står för en stor del av damm, så mattrengöringsmedel bör ha en viss skumförmåga.
Skumningskraften är också viktig för schampon, där det fina skum som produceras av vätskan under schamponering eller bad gör att håret känns smord och behagligt.
④ Varianter av fibrer och textiliers fysikaliska egenskaper
Förutom den kemiska strukturen hos fibrerna, som påverkar vidhäftningen och avlägsnandet av smuts, har fibrernas utseende och garnets och tygets organisation inflytande på hur lätt det är att ta bort smuts.
Fjällen av ullfibrer och de böjda platta banden av bomullsfibrer är mer benägna att samla smuts än släta fibrer. Till exempel är kimrök som fläckats på cellulosafilmer (viskosfilmer) lätt att ta bort, medan kimrök fläckade på bomullstyger är svåra att tvätta bort. Ett annat exempel är att kortfibriga tyger av polyester är mer benägna att samla oljefläckar än långfibriga tyger, och oljefläckar på kortfibriga tyger är också svårare att ta bort än oljefläckar på långfibriga tyger.
Tätt tvinnade garn och täta tyger, på grund av det lilla gapet mellan fibrerna, kan motstå invasion av smuts, men detsamma kan också förhindra att tvättvätskan utesluter den inre smutsen, så täta tyger börjar motstå smuts bra, men när de är fläckade tvätt är också svårare.
⑤ Vattnets hårdhet
Koncentrationen av Ca2+, Mg2+ och andra metalljoner i vattnet har stor inverkan på tvätteffekten, speciellt när de anjoniska ytaktiva ämnena möter Ca2+- och Mg2+-joner som bildar kalcium- och magnesiumsalter som är mindre lösliga och kommer att minska dess rengöringsförmåga. I hårt vatten, även om koncentrationen av ytaktivt ämne är hög, är rengöringsförmågan fortfarande mycket sämre än vid destillation. För att det ytaktiva medlet ska ha den bästa tvätteffekten bör koncentrationen av Ca2+-joner i vattnet minskas till 1 x 10-6 mol/L (CaCO3 till 0,1 mg/L) eller mindre. Detta kräver tillsats av olika sköljmedel till tvättmedlet.
Posttid: 2022-25-2