1. Ytspänning
Kontraktionskraften per enhetslängd på ytan på en vätska kallas ytspänning, mätt i N • M-1.
2. Ytaktivitet och ytaktivt medel
Egenskapen som kan minska ytspänningen hos lösningsmedel kallas ytaktivitet, och ämnen med ytaktivitet kallas ytaktiva ämnen.
Ytaktivt medel hänvisar till ytaktiva ämnen som kan bilda miceller och andra aggregat i vattenhaltiga lösningar, har hög ytaktivitet och har också vätning, emulgering, skummande, tvätt och andra funktioner.
3. Molekylära strukturella egenskaper hos ytaktiva medel
Surfaktiva medel är organiska föreningar med speciella strukturer och egenskaper som signifikant kan förändra gränsytespänningen mellan två faser eller ytspänningen hos vätskor (vanligtvis vatten) och har egenskaper som vätning, skumning, emulgering och tvätt.
Strukturellt sett delar ytaktiva medel ett gemensamt kännetecken för att innehålla två olika funktionella grupper i sina molekyler. Den ena änden är en långkedjig icke-polär grupp som är löslig i olja men olöslig i vatten, känd som en hydrofob grupp eller hydrofob grupp. Dessa hydrofoba grupper är i allmänhet långkedjiga kolväten, ibland också organisk fluor, organosilikon, organofosfor, organotinkedjor, etc. Den andra änden är en vattenlöslig funktionell grupp, nämligen en hydrofil grupp eller hydrofil grupp. Den hydrofila gruppen måste ha tillräcklig hydrofilicitet för att säkerställa att hela ytaktivmedlet är lösligt i vatten och har den nödvändiga lösligheten. På grund av närvaron av hydrofila och hydrofoba grupper i ytaktiva medel kan de lösa upp i minst en fas av vätskefasen. De hydrofila och oleofila egenskaperna hos ytaktiva medel kallas amfifilicitet.
4. Typ av ytaktiva medel
Ytaktiva medel är amfifila molekyler som har både hydrofoba och hydrofila grupper. De hydrofoba grupperna av ytaktiva medel är vanligtvis sammansatta av långkedjiga kolväten, såsom rak kedjealkyl C8-C20, grenad kedja alkyl C8-C20, alkylfenyl (med 8-16 alkylkolatomer), etc. skillnaden i hydrofoba grupper ligger huvudsakligen i de strukturella förändringarna av kolhydrogenkedjor, med relativt små skillnader, medan det finns fler typer av hydrofiska grupper. Därför är egenskaperna hos ytaktiva medel huvudsakligen relaterade till hydrofila grupper utöver storleken och formen på hydrofoba grupper. De strukturella förändringarna av hydrofila grupper är större än hos hydrofoba grupper, så klassificeringen av ytaktiva medel är vanligtvis baserade på strukturen för hydrofila grupper. Denna klassificering är huvudsakligen baserad på om de hydrofila grupperna är joniska och delar dem upp i anjoniska, katjoniska, nonjoniska, zwitterioniska och andra speciella typer av ytaktiva medel.
5. Egenskaper för vattenlösning av ytaktivt medel
① Adsorption av ytaktiva medel vid gränssnitt
Surfaktiva molekyler har lipofila och hydrofila grupper, vilket gör dem till amfifiliska molekyler. Vatten är en starkt polär vätska. När ytaktiva ämnen upplöses i vatten, enligt principen om polaritetslikhet och polaritetsskillnadsskillnad avvisande, lockas deras hydrofila grupper till vattenfasen och upplöses i vatten, medan deras lipofila grupper avvisar vatten och lämnar vattnet. Som ett resultat adsorberar ytaktiva molekyler (eller joner) vid gränssnittet mellan de två faserna, vilket minskar gränsytespänningen mellan de två faserna. Ju mer ytaktiva molekyler (eller joner) adsorberas på gränssnittet, desto större minskning av gränsytespänningen.
② Några egenskaper hos adsorptionsmembran
Yttrycket för adsorptionsmembran: Tenser adsorb vid gas-vätskan gränssnittet för att bilda ett adsorptionsmembran. Om en friktionslös rörlig flytande platta placeras på gränssnittet och den flytande plattan skjuter adsorptionsmembranet längs lösningsytan, utövar membranet ett tryck på den flytande plattan, som kallas yttrycket.
Ytviskositet: Liksom yttryck är ytviskositet en egenskap som uppvisas av olösliga molekylära filmer. Häng en platinring med en tunn metalltråd, gör att planet kommer att kontakta vattenytan på diskbänken, rotera platinringen, platina -ringen hindras av viskositeten i vattnet och amplituden dämpar gradvis, enligt vilken ytviskositeten kan mätas. Metoden är: första genomför experiment på den rena vattenytan, mät amplituddämpningen, mät sedan dämpningen efter bildandet av ytan ansiktsmask och beräkna viskositeten hos ytan ansiktsmask från skillnaden mellan de två.
Ytviskositeten är nära besläktad med ansiktsmaskens fasthet. Eftersom adsorptionsfilmen har yttryck och viskositet måste den vara elastisk. Ju högre yttrycket och viskositeten hos adsorptionsmembranet, desto större är dess elastiska modul. Den elastiska modulen för ytadsorptionsfilm är av stor betydelse i processen med skumstabilisering.
③ Bildning av miceller
Den utspädda lösningen av ytaktiva medel följer lagarna om idealiska lösningar. Adsorptionsmängden av ytaktiva medel på ytan av en lösning ökar med koncentrationen av lösningen. När koncentrationen når eller överskrider ett visst värde ökar inte adsorptionsmängden längre. Dessa överdrivna ytaktiva molekyler i lösningen är störda eller finns på ett regelbundet sätt. Både praxis och teori har visat att de bildar aggregat i lösning, som kallas miceller.
Kritisk micellkoncentration: Minsta koncentration vid vilken ytaktiva medel bildar miceller i en lösning kallas den kritiska micellkoncentrationen.
④ CMC -värdet för gemensamt ytaktivt medel.
6. Hydrofila och oleofilt jämviktsvärde
HLB står för hydrofil lipofil balans, som representerar de hydrofila och lipofila jämviktsvärdena för de hydrofila och lipofila grupperna av ett ytaktivt medel, dvs HLB -värdet för ytaktivt medel. Ett högt HLB -värde indikerar stark hydrofilicitet och svag lipofilicitet hos molekylen; Tvärtom, det har stark lipofilicitet och svag hydrofilicitet.
① Förordningar om HLB -värde
HLB-värdet är ett relativt värde, så vid formulering av HLB-värdet, som en standard, är HLB-värdet för paraffin utan hydrofila egenskaper inställt på 0, medan HLB-värdet för natriumdodekylsulfat med stark vattenlöslighet är inställt på 40. Därför är HLB-värdet för ytaktiva ämnen i allmänhet inom intervallet på 1-40. Generellt sett är emulgatorer med HLB -värden mindre än 10 lipofila, medan emulgatorer med HLB -värden större än 10 är hydrofila. Därför är vändpunkten från lipofilicitet till hydrofilicitet cirka 10.
7. Emulerings- och solubiliseringseffekter
Två blandbara vätskor, en som bildas av spridande partiklar (droppar eller flytande kristaller) i den andra, kallas emulsioner. Vid bildning av en emulsion ökar det gränsyteområdet mellan de två vätskorna, vilket gör systemet termodynamiskt instabilt. För att stabilisera emulsionen måste en tredje komponent - emulgator - läggas till för att minska systemets gränsytergi. Emulgiatorer tillhör ytaktiva medel, och deras huvudfunktion är att fungera som emulgatorer. Den fas där droppar finns i en emulsion kallas den spridda fasen (eller den inre fasen, diskontinuerlig fas), och den andra fasen som är ansluten samman kallas det spridda mediet (eller extern fas, kontinuerlig fas).
① Emulgiatorer och emulsioner
Vanliga emulsioner består av en fas av vatten eller vattenlösning, och den andra fasen av organiska föreningar som är oblandbara med vatten, såsom oljor, vaxer, etc. Emulsionen som bildas av vatten och olja kan delas upp i två typer baserade på deras spridning: olje spridda i vatten bildar ett vatten i oljeemulsion, representerad av O/W (olja/vatten); Vatten som är spridd i olja bildar ett vatten i oljeemulsion, representerat av w/o (vatten/olja). Dessutom kan komplexa vatten i olja i vatten w/o/w och olja i vatten i olja O/W/O -emulsioner också bildas.
Emulgieraren stabiliserar emulsionen genom att minska gränsytespänningen och bilda en monolags ansiktsmask.
Krav för emulgeringsmedel vid emulgering: A: emulgatorer måste kunna adsorbera eller berika vid gränssnittet mellan de två faserna, vilket minskar gränsytespänningen; B: Emulgifierare måste ge partiklar en elektrisk laddning, vilket orsakar elektrostatisk avstötning mellan partiklar eller bildar en stabil, mycket viskös skyddsfilm runt partiklarna. Så ämnen som används som emulgatorer måste ha amfifila grupper för att ha emulgeringseffekter, och ytaktiva medel kan uppfylla detta krav.
② Beredningsmetoder för emulsioner och faktorer som påverkar emulsionsstabilitet
Det finns två metoder för framställning av emulsioner: en är att använda mekaniska metoder för att sprida vätskan i små partiklar i en annan vätska, som vanligtvis används i industrin för att förbereda emulsioner; En annan metod är att lösa upp en vätska i ett molekyltillstånd i en annan vätska och sedan låta den samlas på lämpligt sätt för att bilda en emulsion.
Stabiliteten hos emulsioner avser deras förmåga att motstå partikelaggregering och orsaka fasseparation. Emulsioner är termodynamiskt instabila system med betydande fri energi. Därför hänvisar stabiliteten hos en emulsion faktiskt till den tid som krävs för att systemet ska nå jämvikt, det vill säga den tid som krävs för att en vätska i systemet ska separeras.
När det finns polära organiska molekyler som fett alkohol, fettsyra och fettamin i ansiktsmasken ökar membranets styrka avsevärt. Detta beror på att emulgeringsmolekylerna i gränssnittets adsorptionsskikt interagerar med polära molekyler såsom alkohol, syra och amin för att bilda ett "komplex", vilket ökar styrkan hos gränssnittets ansiktsmask.
Emulgatorer som består av två eller flera ytaktiva medel kallas blandade emulgatorer. Blandade emulgatorer adsorberar på vatten/oljegränssnittet och intermolekylära interaktioner kan bilda komplex. På grund av stark intermolekylär interaktion reduceras gränsytespänningen avsevärt, mängden emulgator som adsorberas på gränssnittet ökas avsevärt, och densitet och styrka hos den bildade gränssnittsmasken ökas.
Laddningen för droppar har en betydande inverkan på stabiliteten i emulsioner. Stabila emulsioner har vanligtvis droppar med elektriska laddningar. När man använder joniska emulgatorer sätter emulgeringsjonerna adsorberade på gränssnittet sina lipofila grupper i oljefasen, medan de hydrofila grupperna är i vattenfasen och därmed gör dropparna laddade. På grund av det faktum att dropparna på emulsionen har samma laddning, avvisar de varandra och inte lätt är agglomererade, vilket resulterar i ökad stabilitet. Det kan ses att ju mer emulgerande joner adsorberas på dropparna, desto större är deras laddning och desto större förmåga att förhindra droppkoalescens, vilket gör emulsionssystemet mer stabilt.
Viskositeten hos emulsionsdispersionsmedium har en viss inverkan på stabiliteten i emulsion. Generellt sett, ju högre viskositeten hos spridningsmediet, desto högre stabilitet hos emulsionen. Detta beror på att viskositeten hos det spridande mediet är hög, vilket starkt hindrar den browniska rörelsen hos vätskedropparna, bromsar kollisionen mellan dropparna och håller systemet stabilt. Polymerämnen som vanligtvis är lösliga i emulsioner kan öka systemets viskositet och förbättra stabiliteten hos emulsionen. Dessutom kan polymeren också bilda en solid gränssnitt ansiktsmask, vilket gör emulsionssystemet mer stabilt.
I vissa fall kan tillsats av fast pulver också stabilisera emulsionen. Det fasta pulvret är inte i vatten, olja eller vid gränssnittet, beroende på vätningsförmågan hos olja och vatten på det fasta pulvret. Om det fasta pulvret inte är helt fuktat av vatten och kan vätas med olja, kommer det att förbli vid vattenoljegränssnittet.
Anledningen till att det fasta pulvret inte stabiliserar emulsionen är att pulvret som samlats in vid gränssnittet inte stärker gränssnittets ansiktsmask, vilket liknar gränssnittets adsorptionsmulikmolekyler. Därför är ju närmare de fasta pulverpartiklarna ordnade vid gränssnittet, desto stabilare blir emulsionen.
Ytaktiva medel har förmågan att avsevärt öka lösligheten hos organiska föreningar som är olösliga eller något lösliga i vatten efter bildning av miceller i vattenlösning, och lösningen är transparent för närvarande. Denna effekt av miceller kallas solubilisering. Ytaktiva medel som kan producera solubiliserande effekter kallas solubilisatorer, och organiska föreningar som solubiliseras kallas solubiliserade föreningar.
8. Skum
Skum spelar en viktig roll i tvättprocessen. Skum hänvisar till spridningssystemet där gas är spridd i vätska eller fast. Gas är spridningsfasen, och vätska eller fast är spridningsmediet. Den förstnämnda kallas flytande skum, medan det senare kallas fast skum, såsom skumplast, skumglas, skumcement, etc.
(1) Formation av skum
Skummet här hänvisar till aggregeringen av bubblor separerade med flytande film. På grund av den stora skillnaden i densitet mellan den dispergerade fasen (gas) och det spridda mediet (vätska) och vätskans låga viskositet kan skummet alltid stiga till vätskenivån snabbt.
Processen att bilda skum är att föra en stor mängd gas i vätskan, och bubblorna i vätskan återgår snabbt till vätskan och bildar ett bubbelaggregat separerat av en liten mängd vätska och gas
Skum har två anmärkningsvärda egenskaper i morfologi: en är att bubblor som spridd fas ofta är polyhedrala, eftersom det i skärningspunkten mellan bubblor finns en tendens att vätskefilmen blir tunnare, vilket gör bubblorna polyhedrala. När vätskefilmen blir tunnare i viss utsträckning kommer bubblorna att bryta; För det andra kan den rena vätskan inte bilda stabilt skum, men vätskan som kan bilda skum är minst två eller flera komponenter. Den vattenhaltiga lösningen av ytaktivt medel är ett typiskt system som är lätt att generera skum, och dess förmåga att generera skum är också relaterad till andra egenskaper.
Ytaktiva medel med god skumförmåga kallas skummande medel. Även om skummedlet har god skumförmåga, kanske det bildade skummet inte kan upprätthålla under lång tid, det vill säga dess stabilitet kanske inte är bra. För att bibehålla skumets stabilitet läggs ofta ett ämne som kan öka stabiliteten hos skum till skummedlet, som kallas skumstabilisator. De vanligt använda skumstabilisatorerna är Lauroyl Dietanolamine och Dodecyl -dimetylaminoxid.
(2) Skumstabilitet
Skum är ett termodynamiskt instabilt system, och den slutliga trenden är att vätskans totala ytarea i systemet minskar och den fria energin minskar efter bubbelbrytning. Defoaming -processen är processen där vätskefilmen som skiljer gasen ändrar tjockleken tills den brister. Därför bestäms skumets stabilitet huvudsakligen av hastigheten på flytande urladdning och styrkan i flytande film. Det finns flera andra påverkande faktorer.
① ytspänning
Ur energiprovet är låg ytspänning mer gynnsam för bildandet av skum, men det kan inte garantera skumets stabilitet. Låg ytspänning, lågtrycksskillnad, långsam flytande urladdningshastighet och långsam flytande filmtunnning bidrar till skumets stabilitet.
② Ytviskositet
Den viktigaste faktorn som bestämmer stabiliteten hos skum är styrkan i vätskefilmen, som huvudsakligen bestäms av den fastheten i ytadsorptionsfilmen, mätt med ytviskositeten. Experiment visar att skummet som produceras av lösningen med högre ytviskositet har en längre livslängd. Detta beror på att interaktionen mellan adsorberade molekyler på ytan leder till ökningen av membranstyrkan och därmed förbättrar skumets liv.
③ Lösningsviskositet
När viskositeten hos själva vätskan ökar, är vätskan i vätskefilmen inte lätt att släppas ut, och hastigheten på den flytande filmtjockleken som tunnas är långsam, vilket försenar tiden för flytande filmbrott och ökar skumets stabilitet.
④ "Reparation" -effekten av ytspänning
Ytaktiva ämnen som adsorberas på ytan av vätskefilmen har förmågan att motstå expansionen eller sammandragningen av den flytande filmytan, som vi kallar reparationseffekt. Detta beror på att det finns en flytande film av ytaktiva ämnen som är adsorberade på ytan, och att utvidga dess ytarea kommer att minska koncentrationen av ytadsorberade molekyler och öka ytspänningen. Ytterligare att utvidga ytan kommer att kräva större ansträngning. Omvänt kommer ytan krympning att öka koncentrationen av adsorberade molekyler på ytan, minska ytspänningen och hindra ytterligare krympning.
⑤ Diffusionen av gas genom en flytande film
På grund av förekomsten av kapillärtryck är trycket från små bubblor i skum högre än för stora bubblor, vilket kommer att få gasen i de små bubblorna att diffundera i de låga tryck stora bubblorna genom flytande film, vilket resulterar i fenomenet att de små bubblorna blir mindre, de stora bubblorna blir större och slutligen skumbrytningarna. Om ytaktivt medel tillsätts, kommer skummet att vara enhetligt och tätt vid skumning, och det är inte lätt att avfyra. Eftersom det ytaktiva ämnet är nära arrangerat på vätskefilmen är det svårt att ventilera, vilket gör skummet mer stabilt.
⑥ Påverkan av ytladdning
Om skumvätskefilmen är laddad med samma symbol, kommer de två ytorna på vätskefilmen att avvisa varandra, vilket förhindrar att vätskefilmen tunnas eller till och med förstörelse. Joniska ytaktiva medel kan ge denna stabiliserande effekt.
Sammanfattningsvis är styrkan i flytande film nyckelfaktorn för att bestämma skumets stabilitet. Som ett ytaktivt medel för skummande medel och skumstabilisatorer är tätheten och fastheten hos de yttre adsorberade molekylerna de viktigaste faktorerna. När interaktionen mellan de adsorberade molekylerna på ytan är stark, är de adsorberade molekylerna nära arrangerade, vilket inte bara gör ytans ansiktsmask själv hög styrka, utan gör också lösningen intill ytan är svår att flöda på grund av den höga ytviskositeten, så det är relativt svårt för den vätskefilm till dränering, och den tjockleksmasken är lätt att underhålla. Dessutom kan nära arrangerade ytmolekyler också minska permeabiliteten för gasmolekyler och därmed öka stabiliteten hos skum.
(3) Förstörelse av skum
Den grundläggande principen för att förstöra skum är att ändra förhållandena för att producera skum eller eliminera stabilitetsfaktorerna för skum, så det finns två defoaming -metoder, fysiska och kemiska.
Fysisk defoaming är att ändra förhållandena under vilka skum genereras samtidigt som den kemiska sammansättningen av skumlösning är oförändrad. Exempelvis är störningar i extern kraft, temperatur eller tryckförändring och ultraljudsbehandling alla effektiva fysiska metoder för att eliminera skum.
Den kemiska deboming -metoden är att lägga till några ämnen för att interagera med skummedlet, minska styrkan hos vätskefilmen i skummet och sedan minska skumets stabilitet för att uppnå syftet med defoaming. Sådana ämnen kallas defoamers. De flesta defoamerer är ytaktiva ämnen. Därför, enligt mekanismen för defoaming, bör defoamers ha en stark förmåga att minska ytspänningen, lätt adsorberas på ytan och ha svaga interaktioner mellan ytadsorberade molekyler, vilket resulterar i en relativt lös arrangemangsstruktur av adsorberade molekyler.
Det finns olika typer av defoamers, men de är mestadels icke-joniska ytaktiva medel. Icke -joniska ytaktiva medel har anti -skummande egenskaper nära eller över deras molnpunkt och används vanligtvis som defoamerer. Alkoholer, särskilt de med grenstrukturer, fettsyror och estrar, polyamider, fosfater, silikonoljor, etc., används också ofta som utmärkta defoamers.
(4) Skum och tvätt
Det finns inget direkt samband mellan skum och tvätteffekt, och mängden skum betyder inte att tvätteffekten är god eller dålig. Till exempel är skumningsprestanda för icke-joniska ytaktiva medel långt underlägsen för tvål, men deras rengöringskraft är mycket bättre än tvål.
I vissa fall är skum till hjälp för att ta bort smuts. Till exempel, när man tvättar bordsartiklar hemma, kan skummet från tvättmedlet ta bort oljedropparna tvättas ner; När du skrubber mattan hjälper skum att ta bort fast smuts som damm och pulver. Dessutom kan skum ibland användas som ett tecken på om tvättmedlet är effektivt, eftersom fettoljefläckar kan hämma skummet i tvättmedlet. När det finns för mycket oljefläckar och för lite tvättmedel kommer det inte att finnas något skum eller det ursprungliga skummet försvinner. Ibland kan skum också användas som en indikator på om sköljningen är ren. Eftersom mängden skum i sköljningslösningen tenderar att minska med minskningen av tvättmedelsinnehållet, kan graden av sköljning utvärderas med mängden skum.
9. tvättprocess
I bred mening är tvätt processen att ta bort oönskade komponenter från objektet som tvättas och uppnå ett visst syfte. Tvätt i vanlig mening avser processen att ta bort smuts från ytan på en bärare. Under tvätten försvagas eller elimineras interaktionen mellan smuts och bärare genom verkan av vissa kemiska ämnen (såsom tvättmedel), vilket förvandlar kombinationen av smuts och bärare till kombinationen av smuts och tvättmedel, vilket i slutändan får smuts och bärare att lossa. Eftersom de föremål som ska tvättas och smuts som ska tas bort är olika, tvätt är en mycket komplex process och den grundläggande tvättprocessen kan representeras av följande enkla relation
Bärare • smuts+tvättmedel = bärare+smuts • tvättmedel
Tvättprocessen kan vanligtvis delas upp i två steg: en är separationen av smuts och dess bärare under verkan av tvättmedel; Den andra är att den fristående smuts är spridd och suspenderad i mediet. Tvättprocessen är en reversibel process, och smuts som är spridd eller suspenderad i mediet kan också fälla ut från mediet till tvätten. Därför bör ett utmärkt tvättmedel inte bara ha förmågan att lossna smuts från bäraren, utan också ha god förmåga att sprida och stänga smuts och förhindra att smuts deponeras igen.
(1) typer av smuts
Även för samma artikel kommer typen, sammansättningen och mängden smuts att variera beroende på användningsmiljön. Oljekroppsmutt inkluderar huvudsakligen djur- och vegetabiliska oljor, såväl som mineraloljor (såsom råolja, bränsleolja, koltjära, etc.), medan fast smuts huvudsakligen inkluderar rök, damm, rost, kolsvart, etc. När det gäller kläder i kläder, finns det smuts från människokroppen, såsom svett, åskum, blod, etc; Smuts från mat, såsom fruktfläckar, ätliga oljefläckar, krydda fläckar, stärkelse osv; Dirt fördes av kosmetika, som läppstift och nagellack; Smuts från atmosfären, såsom rök, damm, jord osv. Andra material som bläck, te, färg, etc. Det kan sägas att det finns olika och olika typer.
Olika typer av smuts kan vanligtvis delas upp i tre kategorier: fast smuts, flytande smuts och speciell smuts.
① Vanlig fast smuts inkluderar partiklar som aska, lera, jord, rost och kolsvart. De flesta av dessa partiklar har en ytladdning, mestadels negativ, och adsorberas lätt på fibrösa föremål. I allmänhet är fast smuts svårt att lösa upp i vatten, men kan spridas och suspenderas av tvättmedelslösningar. Fast smuts med små partiklar är svårt att ta bort.
② Flytande smuts är mestadels oljelösligt, inklusive djur- och vegetabiliska oljor, fettsyror, fett alkoholer, mineraloljor och deras oxider. Bland dem kan djur- och vegetabiliska oljor och fettsyror genomgå förtvålning med alkali, medan feta alkoholer och mineraloljor inte är förtväckta av alkali, utan kan upplösas i alkoholer, etrar och kolväten organiska lösningsmedel och emulgeras och spridas av tvättmöjligheter. Oljelöslig vätska smuts har i allmänhet en stark interaktionskraft med fibrösa föremål och adsorber fast på fibrer.
③ Speciellt smuts inkluderar protein, stärkelse, blod, mänskliga utsöndringar som svett, talg, urin, samt fruktjuice, tesaft, etc. De flesta av dessa typer av smuts kan starkt adsorbera på fibrösa föremål genom kemiska reaktioner. Därför är det ganska svårt att tvätta det.
Olika typer av smuts finns sällan ensamma, ofta blandade och adsorberade ihop på föremål. Smuts kan ibland oxidera, sönderdelas eller förfalla under yttre påverkan, vilket resulterar i bildandet av ny smuts.
(2) vidhäftningseffekten av smuts
Anledningen till att kläder, händer etc. kan bli smutsiga är att det finns någon form av interaktion mellan föremål och smuts. Det finns olika vidhäftningseffekter av smuts på föremål, men de är främst fysisk vidhäftning och kemisk vidhäftning.
① Den fysiska vidhäftningen av cigarettaska, damm, sediment, kolsvart och andra ämnen till kläder. Generellt sett är interaktionen mellan den vidhäftade smuts och det förorenade objektet relativt svagt, och borttagningen av smuts är också relativt enkelt. Enligt olika krafter kan den fysiska vidhäftningen av smuts delas upp i mekanisk vidhäftning och elektrostatisk vidhäftning.
S: Mekanisk vidhäftning avser huvudsakligen vidhäftningen av fast smuts såsom damm och sediment. Mekanisk vidhäftning är en svag vidhäftningsmetod för smuts, som nästan kan tas bort med enkla mekaniska metoder. Men när partikelstorleken på smutsen är liten (<0,1um) är det svårare att ta bort.
B: Elektrostatisk vidhäftning manifesteras huvudsakligen av verkan av laddade smutspartiklar på föremål med motsatta laddningar. De flesta fibrösa föremål har en negativ laddning i vatten och följs lätt till av positivt laddad smuts såsom kalk. En del smuts, även om de är negativt laddade, såsom kolsvartpartiklar i vattenhaltiga lösningar, kan följa fibrer genom jonbroar som bildas av positiva joner (såsom Ca2+, Mg2+, etc.) i vatten (joner verkar tillsammans mellan flera motsatta laddningar, som fungerar som broar).
Statisk elektricitet är starkare än enkel mekanisk verkan, vilket gör det relativt svårt att ta bort smuts.
③ Avlägsnande av speciellt smuts
Protein, stärkelse, mänskliga sekret, fruktjuice, tesaft och andra typer av smuts är svåra att ta bort med allmänna ytaktiva medel och kräver speciella behandlingsmetoder.
Proteinfläckar som grädde, ägg, blod, mjölk och hudutsöndring är benägna att koagulera och denaturera på fibrer och fästas mer fast. För proteinfouling kan protease användas för att ta bort det. Proteaset kan bryta ner proteiner i smuts i vattenlösliga aminosyror eller oligopeptider.
Stärkelsefläckar kommer främst från mat, medan andra som köttjuicer, klistra in, etc. Stärkelseenzymer har en katalytisk effekt på hydrolysen av stärkelsesfläckar och bryter ner stärkelse i sockerarter.
Lipas kan katalysera nedbrytningen av vissa triglycerider som är svåra att ta bort med konventionella metoder, såsom talg som utsöndras av människokroppen, ätliga oljor etc. för att dela upp triglycerider i lösliga glycerol och fettsyror.
Vissa färgade fläckar från fruktjuice, tesaft, bläck, läppstift etc. är ofta svåra att rengöra noggrant även efter upprepad tvätt. Denna typ av fläckar kan avlägsnas genom oxidationsminskningsreaktioner med användning av oxidanter eller reducerande medel såsom blekmedel, som bryter ned strukturen för kromofor- eller kromoforgrupperna och förnedrar dem till mindre vattenlösliga komponenter.
Ur perspektivet av kemtvätt finns det ungefär tre typer av smuts.
① Oljelöslig smuts innehåller olika oljor och fetter, som är flytande eller feta och lösliga i kemtvättlösningsmedel.
② Vattenlöslig smuts är löslig i vattenlösning, men olöslig i kemtvättmedel. Den adsorberar på kläder i form av en vattenlösning, och efter att vattnet förångas fälls granulära fasta ämnen såsom oorganiska salter, stärkelse, proteiner etc.
③ Oljevattenolöslig smuts är olöslig i både vatten- och kemtvättlösningsmedel, såsom kolsvart, olika metallsilikater och oxider.
På grund av de olika egenskaperna hos olika typer av smuts finns det olika sätt att ta bort smuts under kemtvättprocessen. Oljelöslig smuts, såsom djur- och vegetabiliska oljor, mineraloljor och fetter, är lätt lösliga i organiska lösningsmedel och kan lätt tas bort under kemtvätt. Den utmärkta lösligheten med kemtvättlösningsmedel för olja och fett beror i huvudsak på van der Waals -krafter mellan molekyler.
För avlägsnande av vattenlöslig smuts såsom oorganiska salter, sockerarter, proteiner, svett etc. är det också nödvändigt att lägga till en lämplig mängd vatten till kemtvättmedlet, annars är vattenlöslig smuts svårt att ta bort från kläder. Men vatten är svårt att lösa upp i kemtvättmedel, så för att öka mängden vatten måste ytaktiva medel tillsättas. Vatten som finns i kemtvättmedel kan hydrera smuts och ytan på kläder, vilket gör det enkelt att interagera med de polära grupperna av ytaktiva medel, vilket är fördelaktigt för adsorptionen av ytaktiva medel på ytan. Dessutom, när ytaktiva medel bildar miceller, kan vattenlöslig smuts och vatten solubiliseras i micellerna. Ytaktiva medel kan inte bara öka vatteninnehållet vid kemtvättlösningsmedel, utan också förhindra att de avsättningen av smuts för att förbättra rengöringseffekten.
Närvaron av en liten mängd vatten är nödvändig för att ta bort vattenlöslig smuts, men överdrivet vatten kan få vissa kläder att deformeras, rynka etc., så att vatteninnehållet i torrt tvättmedel måste vara måttligt.
Fasta partiklar som aska, lera, jord och kolsvart, som varken är vattenlösliga eller oljelösliga, följer vanligtvis kläder genom elektrostatisk adsorption eller genom att kombinera med oljefläckar. Vid kemtv; Den lilla mängden vatten och ytaktiva ämnen i kemtvättmedlet kan stabilt stänga av de fasta smutspartiklarna som faller av, vilket hindrar dem från att avsätta kläderna igen.
(5) Faktorer som påverkar tvätteffekten
Riktningsadsorptionen av ytaktiva medel vid gränssnittet och reduktionen av ytan (gränsytespänning är de viktigaste faktorerna för avlägsnande av vätska eller fast förebyggande. Men tvättprocessen är relativt komplex, och till och med tvätteffekten av samma typ av tvättmedel påverkas av många andra faktorer. Dessa faktorer inkluderar koncentrationen av tvättmedel, temperatur, smuts, typ av fiber och tygstruktur.
① Koncentration av ytaktiva medel
Micellerna av ytaktiva ämnen i lösningen 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 uppnå god tvätteffekt. Men när koncentrationen av ytaktiva ämnen överskrider CMC -värdet blir den ökande tvätteffekten mindre signifikant och överdriven ökning av ytaktivkoncentrationen är onödig.
När man använder solubilisering för att avlägsna oljedräkter, även om koncentrationen är över CMC -värdet, ökar solubiliseringseffekten fortfarande med ökningen av ytaktivkoncentrationen. För närvarande är det tillrådligt att använda tvättmedel lokalt, till exempel på manschetter och krage av kläder där det finns mycket smuts. Vid tvätt kan ett skikt av tvättmedel först appliceras för att förbättra solubiliseringseffekten av ytaktiva ämnen på oljefläckar.
② Temperaturen har en betydande inverkan på rengöringseffekten. Sammantaget är att öka temperaturen gynnsam för att ta bort smuts, men ibland kan överdriven temperatur också orsaka negativa faktorer.
En temperaturökning är fördelaktig för diffusion av smuts. Fasta oljefläckar emulgeras lätt när temperaturen är över deras smältpunkt, och fibrer ökar också sin expansionsgrad på grund av temperaturökningen. Dessa faktorer är alla fördelaktiga för att ta bort smuts. För trånga tyger reduceras emellertid mikrogapet mellan fibrer efter fiberutvidgning, vilket inte är gynnsamt för borttagning av smuts.
Temperaturförändringar påverkar också lösligheten, CMC -värdet och micellstorleken på ytaktiva ämnen, vilket påverkar tvätteffekten. Långa kolkedjor -ytaktiva medel har lägre löslighet vid låga temperaturer och ibland till och med lägre löslighet än CMC -värdet. I detta fall bör tvätttemperaturen ökas på lämpligt sätt. Effekten av temperatur på CMC-värdet och micellstorleken är annorlunda för joniska och icke-joniska ytaktiva medel. För joniska ytaktiva medel leder en ökning av temperaturen i allmänhet till en ökning av CMC -värdet och en minskning av micellstorleken. Detta innebär att koncentrationen av ytaktiva medel bör ökas i tvättlösningen. För icke-joniska ytaktiva medel leder ökande temperatur till en minskning av deras CMC-värde och en signifikant ökning av deras micellstorlek. Det kan ses att lämpligt ökande temperatur kan hjälpa icke-joniska ytaktiva medel att utöva sin ytaktivitet. Men temperaturen bör inte överstiga molnpunkten.
Kort sagt, den mest lämpliga tvätttemperaturen är relaterad till formeln för tvättmedlet och objektet tvättas. Vissa tvättmedel har goda rengöringseffekter vid rumstemperatur, medan vissa tvättmedel har betydligt olika rengöringseffekter för kall och varm tvätt.
③ skum
Människor förvirrar ofta skumförmåga med tvätteffekt och tror att tvättmedel med stark skumförmåga har bättre tvätteffekter. Resultaten visar att tvätteffekten inte är direkt relaterad till mängden skum. Att använda lågt skummande tvättmedel för tvätt har till exempel inte en sämre tvätteffekt än högt skummande tvättmedel.
Även om skum inte är direkt relaterat till tvätt, är skum fortfarande bra för att ta bort smuts i vissa situationer. Till exempel kan skummet i tvättvätskan bära bort oljedropparna när du tvättar disk för hand. När du skrubber mattan kan skum också ta bort fasta smutspartiklar som damm. Damm står för en stor andel mattmuts, så mattrensare bör ha viss skumförmåga.
Skumkraft är också viktigt för schampo. Det fina skummet som produceras av vätskan när du tvättar hår eller bad gör att människor känner sig bekväma.
④ Typer av fibrer och fysiska egenskaper hos textilier
Förutom den kemiska strukturen hos fibrer som påverkar vidhäftningen och borttagningen av smuts, har utseendet på fibrer och organisationsstrukturen hos garn och tyger också en inverkan på svårigheten att ta bort smuts.
Vågen av ullfibrer och den plana remsan som strukturen hos bomullsfibrer är mer benägna att samla smuts än släta fibrer. Till exempel är kolsvart vidhäftad cellulosafilm (limfilm) lätt att ta bort, medan kolsvart vidhäftad till bomullstyg är svårt att tvätta bort. Till exempel är kortfibertyger med polyesterfiber mer benägna att samla oljefläckar än långa fibertyger, och oljefläckarna på korta fibertyg är också svårare att ta bort än på långa fibertyger.
Tätt vridna garn och snäva tyger, på grund av de små mikrogaparna mellan fibrer, kan motstå invasionen av smuts, men också förhindra att rengöringslösningen tar bort inre smuts. Därför har snäva tyger god motstånd mot smuts i början, men det är också svårt att rengöra en gång förorenad.
⑤ Vattenens hårdhet
Koncentrationen av metalljoner såsom Ca2+och Mg2+i vatten har en betydande inverkan på tvätteffekten, särskilt när anjoniska ytaktiva medel möter Ca2+och Mg2+-joner för att bilda kalcium- och magnesiumsalter med dålig löslighet, vilket kan minska deras rengöringsförmåga. Även om koncentrationen av ytaktiva ämnen är hög i hårt vatten är deras rengöringseffekt fortfarande mycket värre än i destillation. För att uppnå den bästa tvätteffekten av ytaktiva medel bör koncentrationen av Ca2+-joner i vatten reduceras till under 1 x 10-6 mol/L (Caco3 bör reduceras till 0,1 mg/L). Detta kräver att man lägger till olika mjukgörare till tvättmedlet.
Inläggstid: augusti-2024