1. Tensió superficial
La força de contracció per unitat de longitud a la superfície d’un líquid s’anomena tensió superficial, mesurada en N • M-1.
2. Activitat superficial i tensioactiu
La propietat que pot reduir la tensió superficial dels dissolvents s’anomena activitat superficial i les substàncies amb activitat superficial s’anomenen substàncies actives superficials.
El tensioactiu es refereix a substàncies actives superficials que poden formar micel·les i altres agregats en solucions aquoses, tenen una alta activitat superficial i també tenen funcions humectants, emulsionants, espumants, rentat i altres.
3. Característiques estructurals moleculars del tensioactiu
Els tensioactius són compostos orgànics amb estructures i propietats especials que poden alterar significativament la tensió interfacial entre dues fases o la tensió superficial dels líquids (normalment aigua) i tenir propietats com la humectació, l'escuma, l'emulsificació i el rentat.
Estructuralment parlant, els tensioactius comparteixen una característica comuna de contenir dos grups funcionals diferents a les seves molècules. Un dels extrems és un grup no polar de cadena llarga que és soluble en oli però insoluble en aigua, conegut com a grup hidrofòbic o grup hidrofòbic. Aquests grups hidrofòbics són generalment hidrocarburs de cadena llarga, de vegades també fluor orgànic, organosilicó, organofosfor, cadenes d’organotina, etc. L’altre extrem és un grup funcional soluble en aigua, és a dir, un grup hidrofílic o un grup hidrofílic. El grup hidròfil ha de tenir una hidrofilicitat suficient per assegurar -se que tot el tensioactiu sigui soluble en aigua i tingui la solubilitat necessària. A causa de la presència de grups hidròfils i hidrofòbics en tensioactius, es poden dissoldre en almenys una fase de la fase líquida. Les propietats hidrofíliques i oleofíliques dels tensioactius s’anomenen ampifilicitat.
4.types de tensioactius
Els tensioactius són molècules amfifíliques que tenen grups hidrofòbics i hidròfils. Els grups hidrofòbics de tensioactius es componen generalment d’hidrocarburs de cadena llarga, com ara àtoms de cadena recta), etc. La diferència en grups hidrofòbics es troba principalment en els canvis estructurals de les cadenes d’hidrogen de carboni amb diferències relativament petites Grups hidròfils. Per tant, les propietats dels tensioactius estan principalment relacionades amb grups hidròfils a més de la mida i la forma dels grups hidrofòbics. Els canvis estructurals dels grups hidròfils són majors que els dels grups hidrofòbics, de manera que la classificació dels tensioactius es basa generalment en l'estructura dels grups hidròfils. Aquesta classificació es basa principalment en si els grups hidròfils són iònics, dividint -los en aniónics, catiònics, no iònics, zwitterionics i altres tipus especials de tensioactius.
5. Característiques de la solució aquosa tensioactiva
① Adsorció de tensioactius a les interfícies
Les molècules tensioactives tenen grups lipofílics i hidròfils, convertint -les en molècules amfifíliques. L’aigua és un líquid fortament polar. Quan els tensioactius es dissolen en l’aigua, segons el principi de similitud de polaritat i repulsió de diferència de polaritat, els seus grups hidròfils s’atrauen per la fase de l’aigua i es dissolen en aigua, mentre que els seus grups lipofílics repel·len l’aigua i deixen l’aigua. Com a resultat, les molècules de tensioactius (o ions) adsorbeixen a la interfície entre les dues fases, reduint la tensió interfacial entre les dues fases. Les molècules (o ions) més tensioactives siguin adsorbides a la interfície, més gran és la disminució de la tensió interfacial.
② Algunes propietats de la membrana d’adsorció
Pressió superficial de la membrana d’adsorció: els tensioactius s’adsorbeixen a la interfície de gas-líquid per formar una membrana d’adsorció. Si es col·loca una placa flotant mòbil sense fricció a la interfície i la placa flotant empeny la membrana d’adsorció al llarg de la superfície de la solució, la membrana exerceix una pressió a la placa flotant, que s’anomena pressió superficial.
Viscositat superficial: com la pressió de la superfície, la viscositat superficial és una propietat exposada per pel·lícules moleculars insolubles. Suspeneu un anell de platí amb un fil metàl·lic prim, feu que el seu pla es posi en contacte amb la superfície de l’aigua del lavabo, gireu l’anell de platí, l’anell de platí es veu obstaculitzat per la viscositat de l’aigua i l’amplitud atenua gradualment, segons el qual es pot mesurar la viscositat superficial. El mètode és: primer conducta experiments a la superfície de l’aigua pura, mesureu l’atenuació de l’amplitud i, a continuació, mesureu l’atenuació després de la formació de la màscara facial superficial i calculeu la viscositat de la màscara facial superficial des de la diferència entre tots dos.
La viscositat superficial està estretament relacionada amb la fermesa de la màscara facial superficial. Com que la pel·lícula d’adsorció té pressió i viscositat superficial, ha de ser elàstica. Com més alta sigui la pressió i la viscositat de la membrana d’adsorció, més gran és el seu mòdul elàstic. El mòdul elàstic de la pel·lícula d’adsorció superficial té una gran importància en el procés d’estabilització d’escuma.
③ Formació de micel·les
La solució diluïda dels tensioactius segueix les lleis de les solucions ideals. La quantitat d’adsorció de tensioactius a la superfície d’una solució augmenta amb la concentració de la solució. Quan la concentració arriba o supera un valor determinat, la quantitat d’adsorció ja no augmenta. Aquestes molècules excessives de tensioactiu de la solució estan desordenades o existeixen de manera regular. Tant la pràctica com la teoria han demostrat que formen agregats en solució, que s’anomenen micel·les.
Concentració de micela crítica: la concentració mínima a la qual els tensioactius formen micel·les en una solució s’anomena concentració crítica de micela.
④ El valor CMC del tensioactiu comú.
6. Valor d'equilibri hidrofílic i oleofílic
HLB significa un equilibri lipofílic hidròfil, que representa els valors d’equilibri hidrofílic i lipofílic dels grups hidròfils i lipofílics d’un tensioactiu, és a dir, el valor HLB del tensioactiu. Un valor HLB elevat indica una forta hidrofilicitat i una lipofilicitat feble de la molècula; Per contra, té una forta lipofilicitat i una hidrofilicitat feble.
Normes sobre valor HLB
El valor HLB és un valor relatiu, de manera que quan es formulen el valor HLB, com a estàndard, el valor HLB de parafina sense propietats hidrofíliques s’estableix en 0, mentre que el valor HLB de sulfat de dodecil sodi amb una solubilitat d’aigua forta s’estableix en 40. Per tant, el valor HLB dels tensfactants es troba generalment dins del rang d’1-40. En general, els emulsionants amb valors HLB inferiors a 10 són lipofílics, mentre que els emulsionants amb valors de HLB superiors a 10 són hidròfils. Per tant, el punt d’inflexió de la lipofilicitat a la hidrofilicitat és d’aproximadament 10.
7. Efectes d’emulsificació i solubilització
Dos líquids immiscibles, un format per partícules de dispersió (gotes o cristalls líquids) en l’altre, s’anomenen emulsions. Quan es forma una emulsió, la zona interfacial entre els dos líquids augmenta, fent que el sistema sigui termodinàmicament inestable. Per estabilitzar l’emulsió, cal afegir un tercer component - emulsionant - per reduir l’energia interfacial del sistema. Els emulsionants pertanyen a tensioactius i la seva funció principal és actuar com a emulsionants. La fase en què existeixen gotetes en una emulsió s’anomena fase dispersa (o fase interna, fase discontinu) i l’altra fase connectada entre si s’anomena medi dispers (o fase externa, fase contínua).
① Emulsionants i emulsions
Les emulsions comunes consisteixen en una fase d’aigua o solució aquosa, i l’altra fase de compostos orgànics que són immiscibles amb aigua, com olis, ceres, etc. L’emulsió formada per aigua i l’oli es pot dividir en dos tipus basats en la seva dispersió: l’oli dispersat en aigua forma una aigua en emulsió d’oli, representada per O/W (oli/aigua); L’aigua dispersa en oli forma una aigua en l’emulsió d’oli, representada per W/O (aigua/oli). A més, també es pot formar aigua complexa en oli en aigua amb o/w i oli en aigua en oli o/o/o emulsions.
L’emulsionant estabilitza l’emulsió reduint la tensió interfacial i formant una màscara facial monocapa.
Requisits per als emulsionants en l'emulsificació: A: Els emulsionants han de ser capaços d'adsorbir o enriquir a la interfície entre les dues fases, reduint la tensió interfacial; B: Els emulsionants han de donar a les partícules una càrrega elèctrica, provocant repulsió electrostàtica entre partícules o formant una pel·lícula protectora estable i altament viscosa al voltant de les partícules. Així doncs, les substàncies utilitzades com a emulsionants han de tenir grups amfifílics per tenir efectes emulsionants i els tensioactius poden complir aquest requisit.
② Mètodes de preparació d’emulsions i factors que afecten l’estabilitat de l’emulsió
Hi ha dos mètodes per preparar emulsions: un és utilitzar mètodes mecànics per dispersar el líquid en partícules petites en un altre líquid, que s’utilitza habitualment a la indústria per preparar emulsions; Un altre mètode és dissoldre un líquid en estat molecular en un altre líquid i després permetre que s’agregui adequadament per formar una emulsió.
L’estabilitat de les emulsions es refereix a la seva capacitat de resistir l’agregació de partícules i provocar la separació de fase. Les emulsions són sistemes termodinàmicament inestables amb energia lliure important. Per tant, l'estabilitat d'una emulsió es refereix realment al temps necessari perquè el sistema arribi a l'equilibri, és a dir, el temps necessari per separar -se per a un líquid del sistema.
Quan hi ha molècules orgàniques polars com l’alcohol gras, l’àcid gras i l’amina grasa a la màscara facial, la força de la membrana augmenta significativament. Això es deu al fet que les molècules emulsionants de la capa d’adsorció de la interfície interaccionen amb molècules polars com l’alcohol, l’àcid i l’amina per formar un “complex”, cosa que augmenta la força de la màscara facial de la interfície.
Els emulsionants compostos per dos o més tensioactius s’anomenen emulsionants mixtes. Els emulsionants mixtes s’adsorbeixen a la interfície d’aigua/oli i les interaccions intermoleculars poden formar complexos. A causa d’una forta interacció intermolecular, la tensió interfacial es redueix significativament, la quantitat d’emulsionador adsorbit a la interfície augmenta significativament i s’incrementa la densitat i la força de la màscara facial interfacial formada.
La càrrega de les gotetes té un impacte significatiu en l'estabilitat de les emulsions. Les emulsions estables solen tenir gotetes amb càrregues elèctriques. Quan s’utilitzen emulsionants iònics, els ions emulsionants adsorbits a la interfície insereixen els seus grups lipofílics a la fase d’oli, mentre que els grups hidròfils es troben en la fase de l’aigua, fent que les gotes es carreguessin. A causa del fet que les gotetes de l'emulsió tenen la mateixa càrrega, es repel·leixen i no es poden aglomerades fàcilment, donant lloc a una major estabilitat. Es pot veure que els ions més emulsionants adsorbits a les gotes, més gran és la seva càrrega i més gran la seva capacitat per evitar la coalescència de gotes, fent que el sistema d’emulsió sigui més estable.
La viscositat del medi de dispersió de l’emulsió té un cert impacte en l’estabilitat de l’emulsió. Generalment, com més gran sigui la viscositat del medi dispersant, més gran és l’estabilitat de l’emulsió. Això es deu al fet que la viscositat del medi de dispersió és alta, cosa que dificulta fortament el moviment brownià de les gotes líquides, alenteix la col·lisió entre les gotetes i manté el sistema estable. Les substàncies de polímer que solen ser solubles en les emulsions poden augmentar la viscositat del sistema i millorar l'estabilitat de l'emulsió. A més, el polímer també pot formar una màscara facial d'interfície sòlida, fent que el sistema d'emulsió sigui més estable.
En alguns casos, afegir pols sòlid també pot estabilitzar l’emulsió. La pols sòlida no es troba en aigua, oli o a la interfície, depenent de la capacitat de humitat de l’oli i l’aigua de la pols sòlida. Si la pols sòlida no està completament mullada per l’aigua i pot ser mullada per l’oli, es mantindrà a la interfície d’oli d’aigua.
El motiu pel qual la pols sòlida no estabilitza l’emulsió és que la pols recollida a la interfície no reforça la màscara facial de la interfície, que és similar a la de les molècules emulsionants d’adsorció de la interfície. Per tant, com més a prop les partícules de pols sòlides estan disposades a la interfície, més estable serà l’emulsió.
Els tensioactius tenen la capacitat d’augmentar significativament la solubilitat de compostos orgànics insolubles o lleugerament solubles en aigua després de formar micel·les en solució aquosa i la solució és transparent en aquest moment. Aquest efecte de les micel·les s’anomena solubilització. Els tensioactius que poden produir efectes solubilitzadors s’anomenen solubilitzadors, i els compostos orgànics que es solubilitzen s’anomenen compostos solubilitzats.
8. Escuma
L’escuma té un paper important en el procés de rentat. L’escuma fa referència al sistema de dispersió en què el gas es dispersa en líquid o sòlid. El gas és la fase de dispersió i el líquid o sòlid és el medi de dispersió. El primer s’anomena escuma líquida, mentre que el segon s’anomena escuma sòlida, com ara plàstic d’escuma, vidre d’escuma, ciment d’escuma, etc.
(1) Formació d'escuma
L’escuma aquí fa referència a l’agregació de bombolles separades per la pel·lícula líquida. A causa de la gran diferència de densitat entre la fase dispersa (gas) i el medi dispers (líquid) i la baixa viscositat del líquid, l'escuma sempre pot pujar al nivell de líquid ràpidament.
El procés de formació d’escuma és portar una gran quantitat de gas al líquid i les bombolles del líquid retornen ràpidament a la superfície líquida, formant un agregat de bombolles separat per una petita quantitat de líquid i gas
L’escuma té dues característiques notables en la morfologia: una és que les bombolles com a fase dispersa sovint són polièdriques, perquè a la intersecció de les bombolles, hi ha una tendència a que la pel·lícula líquida es faci més fina, fent que les bombolles siguin polièdriques. Quan la pel·lícula líquida es fa més fina fins a un cert punt, les bombolles es trencaran; En segon lloc, el líquid pur no pot formar escuma estable, però el líquid que pot formar escuma és almenys dos o més components. La solució aquosa de tensioactiu és un sistema típic fàcil de generar escuma i la seva capacitat de generar escuma també està relacionada amb altres propietats.
Els tensioactius amb una bona capacitat d’escuma s’anomenen agents espumants. Tot i que l’agent d’escuma té una bona capacitat d’escuma, és possible que l’escuma formada no pugui mantenir -se durant molt de temps, és a dir, pot ser que la seva estabilitat no sigui bona. Per tal de mantenir l’estabilitat de l’escuma, sovint s’afegeix una substància que pot augmentar l’estabilitat de l’escuma a l’agent d’escuma, que s’anomena estabilitzador d’escuma. Els estabilitzadors d’escuma d’ús comú són la lauroil dietanolamina i l’òxid d’amina de dodecil dimetil.
(2) Estabilitat de l'escuma
L’escuma és un sistema termodinàmicament inestable i la tendència final és que la superfície total del líquid del sistema disminueix i l’energia lliure disminueix després de la ruptura de les bombolles. El procés d’infoaming és el procés en què la pel·lícula líquida que separa el gas canvia de gruix fins que es trenca. Per tant, l'estabilitat de l'escuma es determina principalment per la velocitat de descàrrega de líquids i la força de la pel·lícula líquida. Hi ha diversos factors influents.
① Tensió superficial
Des del punt de vista energètic, la baixa tensió superficial és més favorable per a la formació d’escuma, però no pot garantir l’estabilitat de l’escuma. La baixa tensió superficial, la baixa diferència de pressió, la velocitat de descàrrega de líquid lenta i l’aprimament lent de la pel·lícula líquida són propícies per a l’estabilitat de l’escuma.
② Viscositat superficial
El factor clau que determina l’estabilitat de l’escuma és la força de la pel·lícula líquida, que es determina principalment per la fermesa de la pel·lícula d’adsorció superficial, mesurada per la viscositat superficial. Els experiments demostren que l'escuma produïda per la solució amb una viscositat superficial més alta té una vida més llarga. Això es deu al fet que la interacció entre molècules adsorbides a la superfície condueix a l’augment de la força de la membrana, millorant així la vida de l’escuma.
③ Viscositat de solució
Quan augmenta la viscositat del líquid, el líquid de la pel·lícula líquida no és fàcil de descarregar, i la velocitat de l’aprimament del gruix de la pel·lícula líquida és lenta, cosa que retarda el temps de la pel·lícula líquida i augmenta l’estabilitat de l’escuma.
④ L’efecte “reparador” de la tensió superficial
Els tensioactius adsorbits a la superfície de la pel·lícula líquida tenen la capacitat de resistir l'expansió o la contracció de la superfície de la pel·lícula líquida, a la qual anomenem efecte de reparació. Això es deu al fet que hi ha una pel·lícula líquida de tensioactius adsorbits a la superfície i l’ampliació de la seva superfície reduirà la concentració de molècules adsorbides de superfície i augmentarà la tensió superficial. L’ampliació de la superfície requerirà un esforç més gran. Per contra, la contracció de la superfície augmentarà la concentració de molècules adsorbides a la superfície, reduint la tensió superficial i dificultarà la contracció.
⑤ La difusió del gas mitjançant una pel·lícula líquida
A causa de l'existència de pressió capil·lar, la pressió de les petites bombolles en l'escuma és superior a la de les bombolles grans, cosa que farà que el gas en les petites bombolles es difongui a les bombolles grans de baixa pressió a través de la pel·lícula líquida, donant lloc a que el fenombenó que les petites bombolles es fan més petites, les grans bombolles es fan més grans. Si s’afegeix un tensioactiu, l’escuma serà uniforme i densa quan s’espuma, i no és fàcil de difoar. Atès que el tensioactiu està estretament organitzat a la pel·lícula líquida, és difícil ventilar, cosa que fa que l'escuma sigui més estable.
⑥ La influència de la càrrega superficial
Si la pel·lícula líquida d’escuma està carregada del mateix símbol, les dues superfícies de la pel·lícula líquida es repel·liran mútuament, evitant que la pel·lícula líquida s’aprimés o fins i tot la destrucció. Els tensioactius iònics poden proporcionar aquest efecte estabilitzador.
En conclusió, la força de la pel·lícula líquida és el factor clau per determinar l'estabilitat de l'escuma. Com a tensioactiu per a agents d’escuma i estabilitzadors d’escuma, la tensió i la fermesa de les molècules adsorbides de la superfície són els factors més importants. Quan la interacció entre les molècules adsorbides a la superfície és forta, les molècules adsorbides estan disposades de prop, cosa que no només fa que la màscara facial superficial tingui una gran resistència, sinó que també fa que la solució sigui contigua a la màscara facial de la superfície que flueixi a causa de la viscositat superficial elevada, de manera que és relativament difícil que la pel·lícula líquida es dreni i el gruix de la pel·lícula líquida sigui fàcil de mantenir. A més, les molècules superficials disposades també poden reduir la permeabilitat de les molècules de gas i augmentar així l'estabilitat de l'escuma.
(3) Destrucció de l'escuma
El principi bàsic de destruir escuma és canviar les condicions per produir escuma o eliminar els factors d’estabilitat de l’escuma, de manera que hi ha dos mètodes de difoam, físics i químics.
El desfoaming físic és canviar les condicions en què es genera escuma mantenint la composició química de la solució d’escuma sense canvis. Per exemple, la pertorbació de la força externa, el canvi de temperatura o la pressió i el tractament d’ultrasons són mètodes físics efectius per eliminar l’escuma.
El mètode de difoaming químic és afegir algunes substàncies per interactuar amb l’agent d’escuma, reduir la força de la pel·lícula líquida a l’escuma i, a continuació, reduir l’estabilitat de l’escuma per aconseguir el propòsit de difoar -se. Aquestes substàncies s’anomenen defoamers. La majoria dels defoamers són tensioactius. Per tant, segons el mecanisme de defoaming, els defoamers haurien de tenir una forta capacitat de reduir la tensió superficial, ser adsorbits fàcilment a la superfície i tenir interaccions febles entre les molècules adsorbides de la superfície, donant lloc a una estructura de disposició relativament fluixa de molècules adsorbides.
Hi ha diversos tipus de defoamers, però són majoritàriament tensioactius no iònics. Els tensioactius no iònics tenen propietats anti -espumants a prop o per sobre del seu punt de núvol i s’utilitzen habitualment com a defoamers. Els alcohols, especialment aquells amb estructures ramificades, àcids grassos i èsters, poliamides, fosfats, olis de silicona, etc., també s’utilitzen habitualment com a excel·lents defoamers.
(4) escuma i rentat
No hi ha cap relació directa entre l'efecte d'escuma i el rentat, i la quantitat d'escuma no vol dir que l'efecte de rentat sigui bo o dolent. Per exemple, el rendiment d’escuma de tensioactius no iònics és molt inferior al sabó, però el seu poder de neteja és molt millor que el sabó.
En alguns casos, l'escuma és útil per eliminar la brutícia. Per exemple, quan es renta vaixella a casa, l’escuma del detergent pot treure les gotes d’oli rentades; Quan es frega la catifa, l'escuma ajuda a treure brutícia sòlida com la pols i la pols. A més, de vegades es pot utilitzar l'escuma com a signe de si el detergent és eficaç, perquè les taques d'oli gras poden inhibir l'escuma del detergent. Quan hi hagi massa taques de petroli i poc detergent, no hi haurà escuma ni desapareixerà l'escuma original. De vegades, l'escuma també es pot utilitzar com a indicador de si el esbandit està net. Com que la quantitat d’escuma en la solució d’esbandit tendeix a disminuir amb la disminució del contingut del detergent, el grau d’esbandit es pot avaluar per la quantitat d’escuma.
9. Procés de rentat
En un sentit ampli, el rentat és el procés d’eliminar els components no desitjats de l’objecte que es renta i aconsegueix un propòsit determinat. El rentat en el sentit habitual es refereix al procés d’eliminació de brutícia de la superfície d’un portador. Durant el rentat, la interacció entre la brutícia i el portador es debilita o s’elimina a través de l’acció d’algunes substàncies químiques (com els detergents), transformant la combinació de brutícia i portador en la combinació de brutícia i detergent, provocant finalment la brutícia i el transportista. A mesura que els objectes que s’han de rentar i la brutícia que s’ha d’eliminar són diversos, el rentat és un procés molt complex i el procés bàsic de rentat es pot representar per la següent relació senzilla
Portador • DURT+Detergent = portador+brutícia • detergent
El procés de rentat es pot dividir normalment en dues etapes: una és la separació de la brutícia i el seu transportista sota l’acció del detergent; El segon és que la brutícia separada es dispersa i se suspèn al mitjà. El procés de rentat és un procés reversible i la brutícia que es dispersa o se suspèn al medi també pot precipitar -se des del medi fins a la roba. Per tant, un detergent excel·lent no només hauria de tenir la capacitat de desprendre la brutícia del portador, sinó que també té una bona capacitat de dispersar i suspendre la brutícia i evitar que la brutícia es diposri de nou.
(1) Tipus de brutícia
Fins i tot per al mateix element, el tipus, la composició i la quantitat de brutícia variaran en funció de l’entorn d’ús. La brutícia del cos d’oli inclou principalment olis d’animals i verdures, així com olis minerals (com ara cru, combustible, quitrà de carbó, etc.), mentre que la brutícia sòlida inclou principalment fum, pols, rovell, negre de carboni, etc. En termes de brutícia de la roba, hi ha brutícia del cos humà, com la suor, el sebum, la sang, etc; Brutícia dels aliments, com ara taques de fruita, taques d’oli comestibles, taques de condiment, midó, etc; La brutícia portada per cosmètics, com el pintallavis i l’esmalt d’ungles; Brutícia de l’atmosfera, com el fum, la pols, el sòl, etc; Altres materials com la tinta, el te, la pintura, etc. Es pot dir que hi ha diversos tipus i diversos tipus.
Diversos tipus de brutícia es poden dividir en tres categories: brutícia sòlida, brutícia líquida i brutícia especial.
① La brutícia sòlida comuna inclou partícules com la cendra, el fang, el sòl, el rovell i el negre de carboni. La majoria d’aquestes partícules tenen una càrrega superficial, majoritàriament negativa i s’absorbeixen fàcilment sobre objectes fibrosos. Generalment, la brutícia sòlida és difícil de dissoldre en l’aigua, però es pot dispersar i suspendre per solucions de detergents. La brutícia sòlida amb partícules petites és difícil d’eliminar.
② La brutícia líquida és majoritàriament soluble en oli, incloent olis animals i vegetals, àcids grassos, alcohols grassos, olis minerals i òxids. Entre ells, els olis animals i vegetals i els àcids grassos poden experimentar saponificació amb àlcali, mentre que els alcohols grassos i els olis minerals no són saponificats per alcali, però es poden dissoldre en alcohols, èters i dissolvents orgànics hidrocarburs i ser emulsionats i dispersos per solucions aquoses de detergents. La brutícia líquida soluble en oli té generalment una forta força d’interacció amb objectes fibrosos i adsorbeix fermament a les fibres.
③ La brutícia especial inclou proteïnes, midó, sang, secrecions humanes com la suor, el sebum, l’orina, així com el suc de fruita, el suc de te, etc. La majoria d’aquests tipus de brutícia poden adsorbir fortament sobre objectes fibrosos mitjançant reaccions químiques. Per tant, rentar -lo és força difícil.
Diversos tipus de brutícia rarament existeixen sols, sovint barrejats i adsorbits junts en objectes. De vegades, la brutícia pot oxidar, descompondre o decaure sota influències externes, donant lloc a la formació de la brutícia nova.
(2) l'efecte d'adhesió de la brutícia
El motiu pel qual la roba, les mans, etc. es pot embrutar és perquè hi ha algun tipus d’interacció entre objectes i brutícia. Hi ha diversos efectes d’adhesió de la brutícia sobre els objectes, però són principalment l’adhesió física i l’adhesió química.
① L’adhesió física de cendra, pols, sediments, negre de carboni i altres substàncies a la roba. En general, la interacció entre la brutícia adherida i l’objecte contaminat és relativament feble i l’eliminació de la brutícia també és relativament fàcil. Segons diferents forces, l’adhesió física de la brutícia es pot dividir en adhesió mecànica i adhesió electrostàtica.
R: L’adhesió mecànica es refereix principalment a l’adhesió de brutícia sòlida com la pols i el sediment. L’adhesió mecànica és un mètode d’adhesió feble per a la brutícia, que gairebé es pot eliminar mitjançant mètodes mecànics simples. Tanmateix, quan la mida de la partícula de la brutícia és petita (<0,1um), és més difícil eliminar -la.
B: L’adhesió electrostàtica es manifesta principalment per l’acció de partícules de brutícia carregades sobre objectes amb càrregues oposades. La majoria dels objectes fibrosos porten una càrrega negativa a l’aigua i s’adhereixen fàcilment per brutícia carregada positivament com la calç. Una mica de brutícia, tot i que es carrega negativament, com les partícules negres de carboni en solucions aquoses, poden adherir -se a les fibres a través de ponts d’ions formats per ions positius (com Ca2+, Mg2+, etc.) en l’aigua (els ions actuen entre múltiples càrregues oposades, actuant com a ponts).
L’electricitat estàtica és més forta que l’acció mecànica simple, cosa que fa que sigui relativament difícil eliminar la brutícia.
③ Eliminació de brutícia especial
Les proteïnes, el midó, les secrecions humanes, el suc de fruita, el suc de te i altres tipus de brutícia són difícils d’eliminar amb tensioactius generals i requereixen mètodes especials de tractament.
Les taques de proteïnes com la crema, els ous, la sang, la llet i els excrets de la pell són propensos a la coagulació i a la desnaturalització de les fibres i s’adhereixen amb més fermesa. Per a l’enganxament de proteïnes, es pot utilitzar la proteasa per eliminar -la. La proteasa pot descompondre proteïnes en brutícia en aminoàcids o oligopèptids solubles en aigua.
Les taques de midó provenen principalment d’aliments, mentre que d’altres com els sucs de carn, la pasta, etc. Els enzims de midó tenen un efecte catalític sobre la hidròlisi de les taques de midó, trencant el midó en sucres.
La lipasa pot catalitzar la descomposició d’alguns triglicèrids difícils d’eliminar mitjançant mètodes convencionals, com el sèu segregat pel cos humà, olis comestibles, etc., per descompondre els triglicèrids en glicerol i àcids grassos solubles.
Algunes taques de colors de suc de fruita, suc de te, tinta, pintallavis, etc. sovint són difícils de netejar a fons fins i tot després del rentat repetit. Aquest tipus de taca es pot eliminar mitjançant reaccions de reducció d’oxidació mitjançant oxidants o agents reductors com el lleixiu, que descomponen l’estructura dels grups cromòfor o cromòfor i les degraden en components més solubles en aigua.
Des de la perspectiva de la neteja en sec, hi ha aproximadament tres tipus de brutícia.
① La brutícia soluble d’oli inclou diversos olis i greixos, líquids o greixosos i solubles en dissolvents de neteja en sec.
② La brutícia soluble en aigua és soluble en solució aquosa, però insoluble en els agents de neteja en sec. Adsorbeix a la roba en forma de solució aquosa i, després que l’aigua s’evapori, es precipiten sòlids granulars com ara sals inorgàniques, midó, proteïnes, etc.
③ La brutícia insoluble de l’aigua d’oli és insoluble tant en dissolvents de neteja d’aigua com en sec, com ara el negre de carboni, diversos silicats metàl·lics i els òxids.
A causa de les diferents propietats de diversos tipus de brutícia, hi ha diferents maneres d’eliminar la brutícia durant el procés de neteja en sec. La brutícia soluble d’oli, com els olis d’animals i vegetals, olis minerals i greixos, és fàcilment soluble en dissolvents orgànics i es pot eliminar fàcilment durant la neteja en sec. L’excel·lent solubilitat dels dissolvents de neteja en sec per a l’oli i el greix es deu essencialment a les forces de van der Waals entre molècules.
Per a l’eliminació de la brutícia soluble en aigua, com ara sals inorgàniques, sucres, proteïnes, suor, etc., també és necessari afegir una quantitat adequada d’aigua a l’agent de neteja en sec, en cas contrari, la brutícia soluble en aigua és difícil d’eliminar de la roba. Però l’aigua és difícil de dissoldre en els agents de neteja en sec, per augmentar la quantitat d’aigua, cal afegir tensioactius. L’aigua present en els agents de neteja en sec pot hidratar la brutícia i la superfície de la roba, cosa que facilita la seva interacció amb els grups polars de tensioactius, cosa que és beneficiós per a l’adsorció de tensioactius a la superfície. A més, quan els tensioactius formen micel·les, la brutícia soluble en aigua i l’aigua es poden solubilitzar a les micel·les. Els tensioactius no només poden augmentar el contingut d’aigua en dissolvents de neteja en sec, sinó que també evitar la deposició de la brutícia per millorar l’efecte de neteja.
La presència d’una petita quantitat d’aigua és necessària per eliminar la brutícia soluble en aigua, però l’aigua excessiva pot fer que alguna roba es deformi, s’arrugui, etc., de manera que el contingut d’aigua del detergent sec ha de ser moderat.
Partícules sòlides com la cendra, el fang, el sòl i el negre de carboni, que no són solubles en aigua ni solubles en oli, generalment s’adhereixen a la roba per adsorció electrostàtica o combinant-se amb taques d’oli. En la neteja en sec, el flux i l’impacte dels dissolvents poden provocar que la brutícia adsorbida per les forces electrostàtiques caigui, mentre que els agents de neteja en sec poden dissoldre les taques d’oli, provocant partícules sòlides que es combinen amb les taques d’oli i s’adhereixen a la roba per caure de l’agent de neteja en sec. La petita quantitat d’aigua i tensioactius de l’agent de neteja en sec pot suspendre i dispersar de forma estable les partícules de brutícia sòlides que cauen, impedint que es dipositin de nou a la roba.
(5) Factors que afecten l'efecte de rentat
L’adsorció direccional de tensioactius a la interfície i la reducció de la tensió superficial (interfacial) són els principals factors per a l’eliminació de l’enfocament líquid o sòlid. Però el procés de rentat és relativament complex, i fins i tot l’efecte de rentat del mateix tipus de detergent està afectat per molts altres factors. Aquests factors inclouen la concentració de detergent, temperatura, naturalesa de la brutícia, tipus de fibra i estructura de teixits.
① Concentració de tensioactius
Les micel·les de tensioactius de la solució tenen un paper important en el procés de rentat. Quan la concentració arriba a la concentració crítica de micela (CMC), l'efecte de rentat augmenta bruscament. Per tant, la concentració de detergent al dissolvent hauria de ser superior al valor CMC per aconseguir un bon efecte de rentat. No obstant això, quan la concentració de tensioactius supera el valor CMC, l’efecte de rentat creixent es fa menys significatiu i l’augment excessiu de la concentració de tensioactius no és necessari.
Quan s’utilitza solubilització per eliminar les taques d’oli, fins i tot si la concentració està per sobre del valor CMC, l’efecte de solubilització encara augmenta amb l’augment de la concentració de tensioactiu. En aquest moment, és recomanable utilitzar detergents localment, com per exemple als punys i collarets de roba on hi ha molta brutícia. Quan es renta, primer es pot aplicar una capa de detergent per millorar l'efecte de solubilització dels tensioactius sobre les taques de petroli.
② La temperatura té un impacte significatiu en l'efecte de neteja. En general, augmentar la temperatura és beneficiós per eliminar la brutícia, però de vegades la temperatura excessiva també pot provocar factors adversos.
Un augment de la temperatura és beneficiós per a la difusió de la brutícia. Les taques sòlides d’oli s’emulsionen fàcilment quan la temperatura està per sobre del seu punt de fusió i les fibres també augmenten el seu grau d’expansió a causa de l’augment de la temperatura. Aquests factors són beneficiosos per a l'eliminació de la brutícia. No obstant això, per a teixits estrets, les micro -llacunes entre les fibres es redueixen després de l'expansió de la fibra, cosa que no és propici per a l'eliminació de la brutícia.
Els canvis de temperatura també afecten la solubilitat, el valor CMC i la mida de la micela dels tensioactius, afectant així l'efecte de rentat. Els tensioactius de la cadena de carboni llargues tenen una menor solubilitat a temperatures baixes i, de vegades, fins i tot la solubilitat inferior al valor CMC. En aquest cas, la temperatura del rentat s’ha d’augmentar adequadament. L’efecte de la temperatura sobre el valor CMC i la mida de la micela és diferent per als tensioactius iònics i no iònics. Per als tensioactius iònics, un augment de la temperatura generalment comporta un augment del valor CMC i una disminució de la mida de la micela. Això significa que la concentració de tensioactius s’ha d’augmentar en la solució de rentat. Per als tensioactius no iònics, l’augment de la temperatura comporta una disminució del seu valor CMC i un augment significatiu de la seva mida de micela. Es pot veure que l’augment de la temperatura adequadament pot ajudar els tensioactius no iònics a exercir la seva activitat superficial. Però la temperatura no ha de superar el seu punt de núvol.
En resum, la temperatura de rentat més adequada està relacionada amb la fórmula del detergent i l’objecte que es renta. Alguns detergents tenen bons efectes de neteja a temperatura ambient, mentre que alguns detergents tenen efectes de neteja significativament diferents per al rentat de fred i calent.
③ escuma
Les persones sovint confonen la capacitat d’escuma amb l’efecte de rentat, creient que els detergents amb una forta capacitat d’escuma tenen millors efectes de rentat. Els resultats mostren que l'efecte de rentat no està directament relacionat amb la quantitat d'escuma. Per exemple, l’ús de detergent amb escuma baixa per al rentat no té un efecte de rentat pitjor que el detergent d’escuma elevat.
Tot i que l'escuma no està directament relacionada amb el rentat, l'escuma encara és útil per eliminar la brutícia en algunes situacions. Per exemple, l’escuma del líquid rentat pot allunyar les gotes d’oli quan es renta els plats a mà. Quan es frega la catifa, l'escuma també pot treure partícules de brutícia sòlides com la pols. La pols representa una gran proporció de brutícia de la catifa, de manera que el netejador de catifes hauria de tenir certa capacitat d’escuma.
El poder espumós també és important per al xampú. L’escuma fina produïda pel líquid quan es renta els cabells o el bany fa que la gent se senti còmoda.
④ Tipus de fibres i propietats físiques dels tèxtils
A més de l’estructura química de les fibres que afecten l’adhesió i l’eliminació de la brutícia, l’aparició de fibres i l’estructura organitzativa de filats i teixits també tenen un impacte en la dificultat de l’eliminació de la brutícia.
Les escales de fibres de llana i la tira plana com l'estructura de les fibres de cotó són més propenses a acumular brutícia que les fibres llises. Per exemple, el negre de carboni adherit a la pel·lícula de cel·lulosa (pel·lícula adhesiva) és fàcil d’eliminar, mentre que el negre de carboni adherit al teixit de cotó és difícil de rentar. Per exemple, els teixits de fibra curta de polièster són més propensos a acumular taques d’oli que els teixits de fibra llarga, i les taques d’oli dels teixits de fibra curta també són més difícils d’eliminar que les de teixits de fibra llarga.
Els filats fortament retorçats i els teixits ajustats, a causa de les petites mancances de micro entre les fibres, poden resistir la invasió de la brutícia, però també evitar que la solució de neteja elimini la brutícia interna. Per tant, els teixits ajustats tenen una bona resistència a la brutícia al principi, però també és difícil netejar una vegada contaminada.
⑤ La duresa de l’aigua
La concentració d’ions metàl·lics com Ca2+i Mg2+a l’aigua té un impacte significatiu en l’efecte de rentat, sobretot quan els tensioactius anionics es troben amb ions Ca2+i Mg2+per formar sals de calci i magnesi amb una mala solubilitat, cosa que pot reduir la seva capacitat de neteja. Tot i que la concentració de tensioactius és elevada a l’aigua dura, el seu efecte de neteja és encara molt pitjor que en la destil·lació. Per aconseguir el millor efecte de rentat dels tensioactius, la concentració d’ions Ca2+en l’aigua s’ha de reduir a menys d’1 × 10-6mol/L (CaCO3 s’ha de reduir a 0,1 mg/L). Això requereix afegir diversos suavitzants al detergent.
Hora del post: 16-2024 d'agost