1. Paviršiaus įtempimas
Susitraukimo jėga per ilgį ant skysčio paviršiaus vadinamas paviršiaus įtempiu, matuojama N • M-1.
2. Paviršiaus aktyvumas ir paviršiaus aktyvioji medžiaga
Nuosavybė, galinti sumažinti tirpiklių paviršiaus įtempimą, yra vadinama paviršiaus aktyvumu, o medžiagos, turinčios paviršiaus aktyvumą, yra vadinamos paviršiaus veikliosiomis medžiagomis.
Paviršinės paviršiaus aktyviosios medžiagos, kurios gali sudaryti miceles ir kitus agregatus vandeniniuose tirpaluose, turi didelį paviršiaus aktyvumą, taip pat drėkina, emulsuoja, putoja, skalbia ir kitos funkcijos.
3. paviršiaus aktyviosios medžiagos molekulinės struktūrinės charakteristikos
Paviršinė medžiaga yra organiniai junginiai, turintys specialias struktūras ir savybes, kurios gali žymiai pakeisti sąsajos įtempimą tarp dviejų fazių arba skysčių paviršiaus įtempimo (paprastai vandens) ir pasižymi tokiomis savybėmis kaip drėkinimas, putojimas, emulsinimas ir plovimas.
Struktūriškai kalbant, paviršiaus aktyviosios medžiagos turi bendrą bruožą, nes jų molekulėse yra dvi skirtingos funkcinės grupės. Vienas galas yra ilgos grandinės nepolinė grupė, tirpi aliejuje, tačiau netirpsta vandenyje, žinomas kaip hidrofobinė ar hidrofobinė grupė. Šios hidrofobinės grupės paprastai yra ilgų grandinių angliavandeniliai, kartais taip pat organinis fluoras, organosilikonas, organinisfosforas, organotino grandinės ir kt. Kita galas yra vandenyje tirpi funkcinė grupė, būtent hidrofilinė ar hidrofilinė grupė. Hidrofilinė grupė turi turėti pakankamai hidrofiliškumo, kad užtikrintų, jog visa paviršiaus aktyvioji medžiaga tirpsta vandenyje ir turi būtiną tirpumą. Dėl hidrofilinių ir hidrofobinių grupių paviršiaus aktyviosios medžiagos gali ištirpinti bent vienoje skystos fazės fazėje. Paviršinių aktyviųjų medžiagų hidrofilinės ir oleofilinės savybės vadinamos amfifiliškumu.
4. paviršiaus aktyviųjų medžiagų tipai
Paviršinės medžiagos yra amfifilinės molekulės, turinčios ir hidrofobines, ir hidrofilines grupes. Hidrofobines paviršiaus aktyviųjų medžiagų grupes paprastai sudaro ilgų grandinių angliavandenilių, tokių kaip tiesios grandinės alkilo C8-C20, šakotos grandinės alkilo C8-C20, alkilfenilo (su 8-16 alkilo anglies atomais) ir tt. Hidrofobinių grupių skirtumai daugiausia slypi struktūriniuose anglies hidrogeninių grandinių pokyčiuose, o mažesni skirtumai, o hidrofobinės grupės-hidrofobinėse grupėse. Todėl paviršiaus aktyviųjų medžiagų savybės, be hidrofobinių grupių dydžio ir formos, daugiausia susijusios su hidrofilinėmis grupėmis. Hidrofilinių grupių struktūriniai pokyčiai yra didesni nei hidrofobinių grupių, todėl paviršiaus aktyviųjų medžiagų klasifikacija paprastai grindžiama hidrofilinių grupių struktūra. Ši klasifikacija daugiausia grindžiama tuo, ar hidrofilinės grupės yra joninės, padalijančios jas į anijonines, katijonines, nejoninius, zwitterioninius ir kitus specialius paviršiaus aktyviųjų medžiagų rūšis.
5. Paviršiaus aktyviosios medžiagos vandeninio tirpalo charakteristikos
① paviršiaus aktyviųjų medžiagų adsorbcija sąsajose
Paviršinės medžiagos molekulės turi lipofilinių ir hidrofilinių grupių, todėl jos tampa amfifilinės molekulės. Vanduo yra stipriai poliarinis skystis. Kai paviršiaus aktyviosios medžiagos ištirpsta vandenyje, pagal poliškumo panašumo ir poliškumo skirtumo principą, jų hidrofilinės grupės traukia vandens fazę ir ištirpsta vandenyje, o jų lipofilinės grupės atstumia vandenį ir palieka vandenį. Dėl to paviršiaus aktyviosios medžiagos molekulės (arba jonai) adsorbuoja abiejų fazių sąsajoje, sumažindamos sąsajos įtempimą tarp dviejų fazių. Kuo daugiau paviršiaus aktyviųjų molekulių (arba jonų) yra adsorbuojamos sąsajoje, tuo didesnis sąsajos įtempimo sumažėjimas.
② Kai kurios adsorbcijos membranos savybės
Adsorbcijos membranos paviršiaus slėgis: paviršiaus aktyviosios medžiagos adsorbuoja dujų ir skysčio sąsajoje, kad sudarytų adsorbcijos membraną. Jei ant sąsajos dedama be trinties judanti plūduriuojanti plokštė, o plūduriuojanti plokštė stumia adsorbcijos membraną išilgai tirpalo paviršiaus, membrana daro slėgį plūduriuojančioje plokštelėje, kuri vadinama paviršiaus slėgiu.
Paviršiaus klampumas: Kaip ir paviršiaus slėgis, paviršiaus klampumas yra savybė, kurią parodo netirpios molekulinės plėvelės. Sustabdykite platinos žiedą plonu metaline viela, priverskite plokštumą kontaktuojant su kriauklės vandens paviršiumi, pasukite platinos žiedą, platinos žiedą kliudo vandens klampumas, o amplitudė pamažu silpnėja, pagal kurią galima išmatuoti paviršiaus klampumą. Metodas yra toks: pirmiausia atlikite gryno vandens paviršiaus eksperimentus, išmatuokite amplitudės susilpnėjimą, tada išmatuokite silpnėjimą po paviršiaus veido kaukės susidarymo ir apskaičiuokite paviršiaus veido kaukės klampumą nuo skirtumo tarp dviejų.
Paviršiaus klampumas yra glaudžiai susijęs su paviršiaus veido kaukės tvirtumu. Kadangi adsorbcijos plėvelė turi paviršiaus slėgį ir klampumą, ji turi būti elastinga. Kuo didesnis adsorbcijos membranos paviršiaus slėgis ir klampumas, tuo didesnis jo elastinis modulis. Paviršiaus adsorbcijos plėvelės elastinis modulis turi didelę reikšmę putplasčio stabilizavimui.
③ Micelių formavimasis
Praskiestas paviršiaus aktyviųjų medžiagų sprendimas atitinka idealių sprendimų dėsnius. Ištirto paviršiaus aktyviųjų medžiagų adsorbcijos kiekis tirpalo paviršiuje padidėja, kai tirpalo koncentracija. Kai koncentracija pasiekia arba viršija tam tikrą vertę, adsorbcijos kiekis nebe didėja. Šios per didelės paviršiaus aktyviosios medžiagos molekulės tirpale yra netvarkingos arba egzistuoja reguliariai. Tiek praktika, tiek teorija parodė, kad jie sudaro agregatus tirpale, kurie vadinami miceliais.
Kritinė micelių koncentracija: minimali koncentracija, kurioje paviršiaus aktyviosios medžiagos sudaro micelės tirpale, vadinama kritine micelių koncentracija.
④ Bendrosios paviršiaus aktyviosios medžiagos CMC vertė.
6. Hidrofilinė ir oleofilinė pusiausvyros vertė
HLB reiškia hidrofilinę lipofilinę pusiausvyrą, kuri parodo hidrofilinių ir lipofilinių pusiausvyros vertes hidrofilinių ir lipofilinių aktyviosios medžiagos grupių, ty paviršiaus aktyviosios medžiagos HLB vertės. Didelė HLB vertė rodo stiprų hidrofiliškumą ir silpną molekulės lipofiliškumą; Priešingai, jis turi stiprų lipofiliškumą ir silpną hidrofiliškumą.
① HLB vertės taisyklės
HLB vertė yra santykinė vertė, todėl formuluojant HLB vertę, kaip standartinę, parafino be hidrofilinių savybių HLB vertė yra 0, o natrio dodecilsulfato HLB reikšmė yra 40. Todėl HLB paviršiaus aktyviųjų medžiagų vertė paprastai yra 1–40 diapazone. Paprastai tariant, emulsikliai, kurių HLB vertės mažesnės nei 10, yra lipofiliniai, o emulsikliai, kurių HLB vertės didesnės nei 10, yra hidrofiliniai. Todėl posūkio taškas nuo lipofiliškumo iki hidrofiliškumo yra maždaug 10.
7. Emulsijos ir tirpinimo efektas
Du nesmegiami skysčiai, vienas suformuotas išsisklaidančiomis dalelėmis (lašeliais ar skystaisiais kristalais), vadinami emulsijomis. Sudarant emulsiją, tarp dviejų skysčių padidėja sąsajos plotas, todėl sistema termodinamiškai tampa nestabili. Norint stabilizuoti emulsiją, reikia pridėti trečiąjį komponentą - emulsiklį - norint sumažinti sistemos sąsajų energiją. Emulsikliai priklauso paviršiaus aktyviosioms medžiagoms, o jų pagrindinė funkcija yra veikti kaip emulsikliai. Fazė, kai lašeliai egzistuoja emulsijoje, vadinama išsklaidyta faze (arba vidine faze, nepertraukiama faze), o kita kartu sujungta fazė vadinama išsklaidyta terpe (arba išorine faze, ištisine faze).
① emulsikliai ir emulsijos
Įprastas emulsijas sudaro viena vandens ar vandeninio tirpalo fazė, o kita organinių junginių, nesimaišančių vandenyje, fazė, pavyzdžiui, aliejai, vaškai ir kt. Vandens ir aliejaus susidariusi emulsija gali būti padalinta į dvi rūšis, atsižvelgiant į jų dispersiją: aliejus, išsklaidytas vandenyje, vandenyje formuoja vandenį aliejaus emulsijoje, vaizduojamą O/W (aliejumi/vandeniu); Naftoje išsklaidytas vanduo sudaro vandenį naftos emulsijoje, kurią vaizduoja w/o (vanduo/aliejus). Be to, taip pat gali susidaryti sudėtingas vanduo vandenyje vandenyje su O/W ir aliejus vandenyje naftos/be emulsijų.
Emulsiklys stabilizuoja emulsiją, sumažindamas sąsajos įtempimą ir sudarydamas monosluoksnio veido kaukę.
Reikalavimai emulsikatoriams emulsijoje: A: Emulsikliai turi sugebėti adsorbuoti arba praturtinti abiejų fazių sąsajoje, mažinant sąsajos įtampą; B: emulsikliai turi suteikti daleles elektrinį krūvį, sukeldami elektrostatinę atstumimą tarp dalelių arba sudarydami stabilią, labai klampią apsauginę plėvelę aplink daleles. Taigi, medžiagos, naudojamos kaip emulsikliai, turi turėti amfifilinių grupių, kad būtų emulsuojantis poveikis, o paviršiaus aktyviosios medžiagos gali atitikti šį reikalavimą.
② Emulsijų paruošimo metodai ir veiksniai, darantys įtaką emulsijos stabilumui
Yra du emulsijų paruošimo būdai: vienas yra naudoti mechaninius metodus, kad skystis būtų išsklaidytas į mažas daleles kitame skystyje, kuris dažniausiai naudojamas pramonėje emulsijoms paruošti; Kitas būdas yra ištirpinti skystį molekulinėje būsenoje kitame skystyje ir tada leisti tinkamai sujungti emulsiją.
Emulsijų stabilumas reiškia jų sugebėjimą atsispirti dalelių agregacijai ir sukelti fazių atskyrimą. Emulsijos yra termodinamiškai nestabilios sistemos, turinčios didelę laisvą energiją. Todėl emulsijos stabilumas iš tikrųjų reiškia laiką, reikalingą sistemai pasiekti pusiausvyrą, tai yra, laikas, reikalingas skysčiui sistemoje atskirti.
Kai veido kaukėje yra poliarinių organinių molekulių, tokių kaip riebus alkoholis, riebalų rūgštis ir riebus aminas, membranos stiprumas žymiai padidėja. Taip yra todėl, kad sąsajos adsorbcijos sluoksnyje esančios emulsiklio molekulės sąveikauja su poliarinėmis molekulėmis, tokiomis kaip alkoholis, rūgštis ir aminas, kad sudarytų „kompleksą“, kuris padidina sąsajos veido kaukės stiprumą.
Emulsikliai, sudaryti iš dviejų ar daugiau paviršiaus aktyviųjų medžiagų, yra vadinami mišriais emulsikliais. Mišrios emulsikliai adsorbuoja vandens/alyvos sąsają, o tarpmolekulinės sąveikos gali sudaryti kompleksus. Dėl stiprios tarpmolekulinės sąveikos sąveikos įtempis žymiai sumažėja, žymiai padidėja emulsiklio, adsorbuoto, adsorbuoto emulsiklio kiekyje, padidėja suformuotos sąsajos veido kaukės tankis ir stiprumas.
Lašelių krūvis daro didelę įtaką emulsijų stabilumui. Stabilios emulsijos paprastai turi lašelius su elektros krūviais. Naudojant joninius emulsiklius, emulsiklių jonai, adsorbuoti ant sąsajos, įterpia savo lipofilines grupes į alyvos fazę, o hidrofilinės grupės - vandens fazėje, todėl įkraunami lašeliai. Dėl to, kad emulsijos lašai yra tas pats krūvis, jie atstumia vienas kitą ir nėra lengvai aglomeruojami, todėl padidėja stabilumas. Galima pastebėti, kad kuo daugiau emulsiklių jonų, adsorbuotų ant lašelių, tuo didesnis jų krūvis ir tuo didesnis jų sugebėjimas užkirsti kelią lašelių sujungimui, todėl emulsijos sistema tampa stabilesnė.
Emulsijos dispersijos terpės klampumas daro tam tikrą poveikį emulsijos stabilumui. Paprastai, kuo didesnis dispersinės terpės klampumas, tuo didesnis emulsijos stabilumas. Taip yra todėl, kad disperguojančios terpės klampumas yra didelis, o tai labai trukdo Brownianui skysčių lašelių judesiui, sulėtina susidūrimą tarp lašelių ir palaiko sistemą stabilią. Polimerų medžiagos, kurios paprastai tirpios emulsijose, gali padidinti sistemos klampumą ir padidinti emulsijos stabilumą. Be to, polimeras taip pat gali sudaryti kietą sąsajos veido kaukę, todėl emulsijos sistema tampa stabiliau.
Kai kuriais atvejais kietų miltelių pridėjimas taip pat gali stabilizuoti emulsiją. Kietųjų miltelių nėra vandenyje, aliejuje ar sąsajoje, priklausomai nuo aliejaus ir vandens drėkinimo ant kietų miltelių. Jei kietų miltelių vanduo nėra visiškai sudrėkintas ir juos galima sudrėkinti, jie liks vandens aliejaus sąsajoje.
Priežastis, kodėl kietos milteliai stabilizuoja emulsiją, yra ta, kad į sąsają surinkti milteliai nestiprina sąsajos veido kaukės, panašios į sąsajos adsorbcijos emulsiklio molekules. Todėl kuo arčiau kietųjų miltelių dalelių išdėstytos sąsajoje, tuo stabilesnė emulsija bus.
Paviršinės medžiagos turi galimybę žymiai padidinti organinių junginių, netirpių ar šiek tiek tirpių vandenyje, tirpumą, po to, kai susidaro micelės vandeniniame tirpale, ir tirpalas šiuo metu yra skaidrus. Šis micelių poveikis vadinamas tirpinimu. Paviršinės medžiagos, galinčios sukelti tirpinantį poveikį, yra vadinamos tirpikliais, o tirpinti organiniai junginiai yra vadinami tirpintais junginiais.
8. Putetas
Putos vaidina svarbų vaidmenį skalbimo procese. Putos reiškia dispersijos sistemą, kurioje dujos išsisklaido skystyje arba kietoje. Dujos yra dispersijos fazė, o skysta arba kieta - dispersinė terpė. Pirmasis vadinamas skystomis putomis, o antrosios - kietos putplasčio, tokios kaip putplasčio plastikas, putplasčio stiklas, putplasčio cementas ir kt.
(1) putų formavimas
Putos čia nurodo burbuliukų, atskirtų skysta plėvele, agregaciją. Dėl didelio tankio skirtumo tarp išsklaidytos fazės (dujų) ir išsklaidytos terpės (skysčio) ir mažo skysčio klampumo, putos visada gali greitai pakilti į skysčio lygį.
Putų formavimo procesas yra į skystį įvežti didelį kiekį dujų, o skysčio burbuliukai greitai grįžta į skysčio paviršių, sudarydami burbulo užpildą, atskirtą nedideliu kiekiu skysčio ir dujų.
Putos turi dvi nepaprastas morfologijos savybes: viena yra ta, kad burbuliukai, kaip išsklaidyta fazė, dažnai yra daugiakampiai, nes burbuliukų sankryžoje yra tendencija, kad skysta plėvelė tampa plonesnė, todėl burbulai yra daugiakampiai. Kai skysta plėvelė tam tikru mastu taps plonesnė, burbuliukai sulaužys; Antra, grynas skystis negali susidaryti stabilių putų, tačiau skystis, kuris gali susidaryti putplasčio, yra bent du ar daugiau komponentų. Vandeninis paviršiaus aktyviosios medžiagos tirpalas yra tipiška sistema, kurią lengva generuoti putos, o jos gebėjimas generuoti putas taip pat yra susijęs su kitomis savybėmis.
Pavojingai paviršiaus aktyviosios medžiagos, turinčios gerą putplasčio sugebėjimą, vadinamos putplasčio agentais. Nors putplasčio agentas turi gerus putplasčio sugebėjimus, suformuotos putplastis gali ilgą laiką išlaikyti, tai yra, jos stabilumas gali būti ne geras. Norint išlaikyti putų stabilumą, medžiaga, kuri gali padidinti putų stabilumą, dažnai pridedamas prie putplasčio agento, kuris vadinamas putų stabilizatoriumi. Paprastai naudojami putplasčio stabilizatoriai yra lauroilo dieanolamino ir dodecilo dimetilo amino oksidas.
(2) putų stabilumas
Putos yra termodinamiškai nestabili sistema, ir galutinė tendencija yra ta, kad bendras skysčio paviršiaus plotas sistemoje mažėja, o laisvoji energija mažėja po burbulo lūžio. Defoaming procesas yra procesas, kurio metu skysta plėvelė, atskirianti dujas, keičia storią, kol ji plyšta. Todėl putų stabilumą daugiausia lemia skysčio iškrovos greitis ir skystos plėvelės stiprumas. Yra keletas kitų įtakos veiksnių.
① Paviršiaus įtempis
Energijos požiūriu, mažas paviršiaus įtempis yra palankesnis putplasčio formavimui, tačiau jis negali garantuoti putų stabilumo. Mažas paviršiaus įtempis, žemo slėgio skirtumas, lėtas skysčio išleidimo greitis ir lėtas skysto plėvelės retinimas yra palankus putų stabilumui.
② Paviršiaus klampumas
Pagrindinis faktorius, nustatantis putų stabilumą, yra skystos plėvelės stiprumas, kurį daugiausia lemia paviršiaus adsorbcijos plėvelės tvirtumas, išmatuotas paviršiaus klampumu. Eksperimentai rodo, kad tirpalo, turinčio didesnį paviršiaus klampumą, putos turi ilgesnį laiką. Taip yra todėl, kad sąveika tarp adsorbuotų molekulių ant paviršiaus lemia membranos stiprumo padidėjimą ir taip pagerina putų tarnavimo laiką.
③ tirpalo klampumas
Kai paties skysčio klampumas didėja, skysčio skysčio plėvelėje nėra lengva išleisti, o skysto plėvelės storio storio greitis yra lėtas, o tai atideda skystos plėvelės plyšimo laiką ir padidina putų stabilumą.
④ Paviršiaus įtempimo „taisymas“
Paviršiaus paviršiaus aktyviosios medžiagos, adsorbuotos skystos plėvelės paviršiuje, turi galimybę atsispirti skystos plėvelės paviršiaus išsiplėtimui ar susitraukimui, kurį mes vadiname taisymo efektu. Taip yra todėl, kad ant paviršiaus adsorbuotų paviršiaus aktyviųjų medžiagų yra skysta plėvelė, o jo paviršiaus plotas padidins paviršiaus adsorbuotų molekulių koncentraciją ir padidins paviršiaus įtempimą. Toliau išplėsti paviršių reikės didesnių pastangų. Priešingai, paviršiaus ploto susitraukimas padidins adsorbuotų molekulių koncentraciją paviršiuje, sumažins paviršiaus įtempimą ir trukdys tolesniam susitraukimui.
⑤ Dujų difuzija per skystą plėvelę
Dėl kapiliarų slėgio mažų burbuliukų slėgis putose yra didesnis nei didelių burbuliukų, dėl kurių mažuose burbuliukuose dujos bus difuzinės į mažo slėgio didelius burbuliukus per skystą plėvelę, todėl atsiras fenomenas, kad maži burbuliukai tampa mažesni, dideli burbuliukai tampa didesni, o galiausiai putų pertraukos. Pridėjus paviršiaus aktyviosios medžiagos, putos bus vienodos ir tankios putplasčio metu, o defoamer nėra lengva. Kadangi paviršiaus aktyvioji medžiaga yra glaudžiai išdėstyta skystoje plėvelėje, sunku vėdinti, todėl putos tampa stabilesnės.
⑥ Paviršiaus krūvio įtaka
Jei putplasčio skysta plėvelė yra įkrauta tuo pačiu simboliu, du skystos plėvelės paviršiai atstumia vienas kitą, neleis skysti plėvelei retinuoti ar net sunaikinti. Joninės paviršiaus aktyviosios medžiagos gali suteikti šį stabilizuojantį poveikį.
Apibendrinant galima pasakyti, kad skystos plėvelės stiprumas yra pagrindinis veiksnys, nustatantis putų stabilumą. Kaip paviršiaus paviršiaus paviršiaus aktyviosios medžiagos ir putplasčio stabilizatoriai, svarbiausi veiksniai yra paviršiaus adsorbuotų molekulių sandarumas ir tvirtumas. Kai paviršiaus paviršiaus adsorbuotų molekulių sąveika yra stipri, adsorbuotos molekulės yra glaudžiai išdėstytos, todėl pati paviršiaus veido kaukė ne tik daro didelę jėgą, bet ir daro tirpalą, esantį greta paviršiaus veido kaukės, todėl sunku tekėti dėl didelio paviršiaus klampumo, todėl skysčiui yra gana sunku nusausinti, o skysčio plėvelės storystę - tai yra lengva. Be to, atidžiai išdėstytos paviršiaus molekulės taip pat gali sumažinti dujų molekulių pralaidumą ir taip padidinti putų stabilumą.
(3) putų sunaikinimas
Pagrindinis putų sunaikinimo principas yra pakeisti putų gamybos sąlygas arba pašalinti putų stabilumo faktorius, taigi yra du fiziniai ir cheminiai metodai.
Fizinis defoagavimas yra pakeisti sąlygas, kuriomis susidaro putos, išlaikant nepakeistos putplasčio tirpalo cheminę sudėtį. Pavyzdžiui, išorinės jėgos sutrikimas, temperatūros ar slėgio pokyčiai ir ultragarsinis apdorojimas yra veiksmingi fiziniai metodai, norint pašalinti putas.
Cheminis defoaming metodas yra pridėti kai kurias medžiagas, kad sąveikautų su putplasčio agentu, sumažintų skystos plėvelės stiprumą putose ir sumažintų putų stabilumą, kad būtų pasiektas defoaming tikslas. Tokios medžiagos vadinamos defoameriais. Dauguma defoamerių yra paviršiaus aktyviosios medžiagos. Todėl, remiantis defoaming mechanizmu, defoameriai turėtų turėti stiprų sugebėjimą sumažinti paviršiaus įtempimą, lengvai adsorbuoti paviršių ir turėti silpną sąveiką tarp paviršiaus adsorbuotų molekulių, todėl yra palyginti laisva adsorbuotų molekulių išdėstymo struktūra.
Yra įvairių rūšių defoamerai, tačiau jie dažniausiai yra nejoninės paviršiaus aktyviosios medžiagos. Ne joninės paviršiaus aktyviosios medžiagos turi anti -putplasčio savybes šalia debesies taško ar virš jų ir paprastai naudojamos kaip defoameriai. Taip pat dažniausiai naudojami alkoholiai, ypač tie, kurių šakos struktūros, riebalų rūgštys ir esteriai, poliamidai, fosfatai, silikono aliejai ir kt., Taip pat dažniausiai naudojami kaip puikūs defoameriai.
(4) putos ir plovimas
Tarp putplasčio ir plovimo efekto nėra tiesioginio ryšio, o putų kiekis nereiškia, kad skalbimo efektas yra geras ar blogas. Pavyzdžiui, nejoninių paviršiaus aktyviųjų medžiagų putplasčio našumas yra žymiai prastesnis už muilą, tačiau jų valymo galia yra daug geresnė nei muilo.
Kai kuriais atvejais putos yra naudingos pašalinant nešvarumus. Pvz., Kai skalbiant stalo indus namuose, ploviklio putos gali atimti nuplautus aliejaus lašus; Kai šveisdami kilimą, putos padeda atimti tvirtus nešvarumus, tokius kaip dulkės ir milteliai. Be to, putos kartais gali būti naudojamos kaip požymis, ar ploviklis yra efektyvus, nes riebios naftos dėmės gali slopinti ploviklio putplastis. Kai yra per daug aliejaus dėmių ir per mažai ploviklio, nebus putų arba originalios putos išnyks. Kartais putos taip pat gali būti naudojamos kaip rodiklis, ar skalavimas yra švarus. Kadangi putplasčio kiekis skalavimo tirpale linkęs mažėti mažėjant ploviklio kiekiui, skalavimo laipsnį galima įvertinti putplasčio kiekiu.
9. Skalbimo procesas
Plačiąja prasme skalbimas yra nepageidaujamų komponentų pašalinimo iš plaunamo objekto ir tam tikro tikslo pasiekimo procesas. Plovimas įprasta prasme reiškia nešvarumų pašalinimą iš nešiklio paviršiaus. Skalbimo metu nešvarumų ir nešiklio sąveika susilpnėja arba pašalinama veikiant kai kurioms cheminėms medžiagoms (tokioms kaip plovikliai), paversdami nešvarumų ir nešiklio derinį į purvo ir ploviklio derinį, galiausiai sukeldami nešvarumus ir nešiklį. Kadangi objektai, kuriuos reikia plauti ir pašalinti, yra įvairūs, skalbimas yra labai sudėtingas procesas, o pagrindinį skalbimo procesą gali pavaizduoti šie paprasti santykiai
Nešiklis • nešvarumai+ploviklis = nešiklis+nešvarumai • ploviklis
Plovimo procesą paprastai galima suskirstyti į du etapus: vienas yra nešvarumų ir jo nešiklio atskyrimas, veikiant plovikliui; Antra, atskirtas purvas yra išsklaidytas ir pakabintas terpėje. Skalbimo procesas yra grįžtamasis procesas, o purvas, išsklaidytas arba suspenduotas terpėje, taip pat gali nusodinti iš terpės į skalbinius. Todėl puikus ploviklis turėtų ne tik turėti galimybę atskirti nešvarumus nuo nešiklio, bet ir turėti gerą sugebėjimą išsklaidyti ir pakabinti nešvarumus bei užkirsti kelią nešvarumams vėl nusodinti.
(1) nešvarumų tipai
Net ir tam pačiam daiktui nešvarumų tipas, sudėtis ir kiekis skirsis priklausomai nuo naudojimo aplinkos. Naftos kėbulo nešvarumai daugiausia apima gyvūninius ir augalinius aliejus, taip pat mineralinius aliejus (tokius kaip žalias aliejus, mazutas, anglių degutas ir kt.), O kietą purvą daugiausia įeina dūmai, dulkės, rūdis, anglies juoda spalva ir kt., Kalbant apie drabužius, nešvarumai iš žmogaus kūno yra purvo, pavyzdžiui, prakaitas, sebumas, kraujas ir kt.; Maisto nešvarumai, tokie kaip vaisių dėmės, valgomosios naftos dėmės, prieskoniai, krakmolas ir kt.; Kosmetikos, tokios kaip lūpų dažai ir nagų lako, nešvarumai; Nešvarumai iš atmosferos, pavyzdžiui, dūmai, dulkės, dirvožemis ir kt.; Kitos medžiagos, tokios kaip rašalas, arbata, dažai ir kt., Galima sakyti, kad yra įvairių ir įvairių rūšių.
Įvairių rūšių nešvarumus paprastai galima suskirstyti į tris kategorijas: kietą purvą, skystą purvą ir specialų nešvarumus.
① Įprasti kietą purvą sudaro dalelės, tokios kaip pelenai, purvas, dirvožemis, rūdis ir anglies juoda. Daugelis šių dalelių turi paviršiaus krūvį, dažniausiai neigiamą ir lengvai adsorbuojamos ant pluoštinių objektų. Paprastai kietą purvą sunku ištirpinti vandenyje, tačiau juos galima išsklaidyti ir suspenduoti ploviklių tirpalais. Sunku pašalinti kietą purvą su mažomis dalelėmis.
② Skystas nešvarumai dažniausiai tirpsta aliejuje, įskaitant gyvūnų ir augalinius aliejus, riebalų rūgštis, riebius alkoholius, mineralinius aliejus ir jų oksidus. Tarp jų gyvūnų ir daržovių aliejai ir riebalų rūgštys gali būti menkos su šarmais, o riebalų alkoholiai ir mineraliniai aliejai nėra slidūs šarmais, tačiau gali ištirpinti alkoholiuose, eteriuose ir angliavandenilių organiniuose tirpikliuose, o emulsija ir disperguojami skalbimo aquous tirpalais. Naftos tirpūs skysčio purvas paprastai turi stiprią sąveikos jėgą su pluoštiniais objektais ir tvirtai adsorbuoliai ant pluoštų.
③ Specialus nešvarumai apima baltymus, krakmolą, kraują, žmonių sekretus, tokius kaip prakaitas, sebumas, šlapimas, taip pat vaisių sultys, arbatos sultys ir kt. Dauguma šių rūšių nešvarumų gali stipriai adsorbuoti ant pluoštinių objektų per chemines reakcijas. Todėl plauti yra gana sunku.
Įvairių rūšių nešvarumai retai būna vieni, dažnai susimaišę ir adsorbuojami kartu ant objektų. Nešvarumai kartais gali oksiduoti, suskaidyti ar suskaidyti esant išorinei įtakai, todėl susidaro nauji nešvarumai.
(2) purvo sukibimo poveikis
Priežastis, kodėl drabužiai, rankos ir pan. Gali būti nešvarūs, yra ta, kad yra tam tikra sąveika tarp objektų ir nešvarumų. Nirto sukibimo poveikis yra įvairus objektams, tačiau jie daugiausia yra fizinis sukibimas ir cheminis sukibimas.
① Fizinis cigarečių pelenų, dulkių, nuosėdų, anglies juodos spalvos ir kitų drabužių sukibimas. Paprastai tariant, priliptų nešvarumų ir užteršto objekto sąveika yra gana silpna, o purvo pašalinimas taip pat yra gana lengvas. Remiantis skirtingomis jėgomis, fizinį nešvarumų sukibimą galima suskirstyti į mechaninį sukibimą ir elektrostatinį sukibimą.
A: Mechaninis sukibimas daugiausia reiškia kietųjų nešvarumų, tokių kaip dulkės ir nuosėdos, sukibimą. Mechaninis sukibimas yra silpnas purvo sukibimo metodas, kurį beveik galima pašalinti paprastais mechaniniais metodais. Tačiau kai nešvarumų dalelių dydis yra mažas (<0,1um), ją sunkiau pašalinti.
B: Elektrostatinis sukibimas daugiausia pasireiškia įkrautų nešvarumų dalelių veiksmingumui ant daiktų, turinčių priešingus krūvius. Dauguma pluoštinių objektų vandenyje turi neigiamą krūvį ir yra lengvai prižiūrimi teigiamai įkrautų nešvarumų, tokių kaip kalkės. Kai kurie nešvarumai, nors ir neigiamai įkrauti, pavyzdžiui, anglies juodosios dalelės vandeniniuose tirpaluose, gali prilipti prie pluoštų per jonų tiltus, susidarančius iš teigiamų jonų (pvz., Ca2+, Mg2+ir kt.) Vandenyje (jonai veikia kartu tarp daugybės priešingų krūvių, veikiančių kaip tiltai).
Statinė elektra yra stipresnė už paprastą mechaninį veiksmą, todėl yra gana sunku pašalinti nešvarumus.
③ Specialaus nešvarumų pašalinimas
Baltymų, krakmolo, žmonių sekrecijos, vaisių sultys, arbatos sultys ir kitos rūšies nešvarumai sunku pašalinti naudojant bendrąsias paviršiaus aktyviosios medžiagos ir jiems reikia specialių gydymo būdų.
Baltymų dėmės, tokios kaip kremas, kiaušiniai, kraujas, pienas ir odos išsiskyrimas, yra linkusios į pluoštų krešėjimą ir denatūraciją ir tvirčiau prilimpa. Dėl baltymų užteršimo proteazė gali būti naudojama jį pašalinti. Proteazė gali suskaidyti baltymus nešvarumuose į vandenyje tirpias aminorūgštis ar oligopeptidus.
Krakmolo dėmės daugiausia gaunamos iš maisto, o kitos, tokios kaip mėsos sultys, pastos ir kt. Kraktlečių fermentai turi katalizinį poveikį krakmolo dėmių hidrolizei, suskaidydami krakmolą į cukrų.
Lipazė gali katalizuoti kai kurių trigliceridų, kuriuos sunku pašalinti įprastais metodais, pavyzdžiui, sebumu, kurį išskiria žmogaus kūnas, valgomieji aliejai ir kt.
Kai kurias spalvotas dėmes iš vaisių sulčių, arbatos sulčių, rašalo, lūpų dažų ir kt. Dažnai sunku kruopščiai valyti net po pakartotinio skalbimo. Šio tipo dėmę galima pašalinti oksidacijos redukcijos reakcijose, naudojant oksidantus arba redukuojančius agentus, tokius kaip baliklis, kurie suskaido chromoforų ar chromoforų grupių struktūrą ir skaido jas į mažesnius vandenyje tirpius komponentus.
Žvelgiant iš cheminio valymo, yra maždaug trijų rūšių nešvarumai.
① Aliejuje tirpūs nešvarumai apima įvairius aliejus ir riebalus, kurie yra skysti arba riebūs ir tirpūs sauso valymo tirpikliuose.
② Vandenyje tirpūs nešvarumai tirpsta vandeniniame tirpale, tačiau netirpsta sauso valymo agentuose. Jis adsorbuoja ant drabužių vandeninio tirpalo pavidalu, o po to, kai vanduo išgaruoja, nusodinamos granuliuotos kietos medžiagos, tokios kaip neorganinės druskos, krakmolas, baltymai ir kt.
③ Naftos vandens netirpūs nešvarumai netirpsta tiek vandens, tiek sauso valymo tirpikliuose, tokiuose kaip anglies juoda, įvairių metalų silikatų ir oksidų.
Dėl skirtingų įvairių rūšių nešvarumų savybių yra įvairių būdų, kaip pašalinti nešvarumus sauso valymo metu. Naftos tirpūs nešvarumai, tokie kaip gyvūnų ir augaliniai aliejai, mineraliniai aliejai ir riebalai, lengvai tirpsta organiniuose tirpikliuose ir juos galima lengvai pašalinti sauso valymo metu. Puikus aliejaus ir riebalų sauso valymo tirpiklių tirpumas iš esmės lemia van der Waals jėgas tarp molekulių.
Norint pašalinti vandenyje tirpius nešvarumus, tokius kaip neorganinės druskos, cukraus, baltymų, prakaito ir kt., Taip pat būtina pridėti tinkamą kiekį vandens į sausą valymo priemonę, kitaip vandenyje tirpūs nešvarumai sunku pašalinti iš drabužių. Tačiau vandenį sunku ištirpinti sausame valymo priemonėse, todėl norint padidinti vandens kiekį, reikia pridėti paviršiaus aktyviosios medžiagos. Vanduo, esantis sauso valymo agentuose, gali drėkinti nešvarumus ir drabužių paviršių, todėl jį lengva sąveikauti su poliarinėmis paviršiaus aktyviųjų medžiagų grupėmis, o tai naudinga paviršiaus paviršiaus paviršiaus aktyviųjų medžiagų adsorbcijai. Be to, kai paviršiaus aktyviosios medžiagos sudaro miceles, vandenyje tirpūs nešvarumai ir vanduo gali būti tirpinti į miceles. Paviršinės medžiagos gali ne tik padidinti vandens kiekį sauso valymo tirpikliuose, bet ir užkirsti kelią nešvarumų nusėdimui, kad padidėtų valymo efektas.
Norint pašalinti vandenyje tirpius nešvarumus, būtina nedaug vandens, tačiau per didelis vanduo gali sukelti deformaciją, raukšles ir kt., Taigi vandens kiekis sausame ploviklyje turi būti vidutinio sunkumo.
Kietosios dalelės, tokios kaip pelenai, purvas, dirvožemis ir anglies juoda spalva, kurios nėra nei vandenyje tirpios, nei tirpios aliejuje, paprastai laikosi drabužių elektrostatine adsorbcija arba derinant su naftos dėmėmis. Vykdant sausą valymą, tirpiklių srautas ir poveikis gali sukelti nešvarumus, adsorbuotus elektrostatinėmis jėgomis, o sausas valymo priemonės gali ištirpinti naftos dėmes, sukeldami kietas daleles, kurios derinamos su naftos dėmėmis ir prilipo prie drabužių, kad galėtų nukristi nuo sauso valymo agento. Nedidelis vandens ir paviršiaus aktyviųjų medžiagų kiekis sauso valymo agente gali stabiliai pakabinti ir išsklaidyti kietas nešvarumų daleles, kurios nukrito, ir neleidžia jiems vėl nusėdti ant drabužių.
(5) Veiksniai, darantys įtaką skalbimo efektui
Kryptinė paviršiaus aktyviųjų medžiagų adsorbcija sąsajoje ir paviršiaus (sąsajos) įtempimo redukcija yra pagrindiniai skysčių ar kietųjų užsiteršimo pašalinimo veiksniai. Tačiau skalbimo procesas yra gana sudėtingas, ir net to paties tipo ploviklių plovimo poveikiui įtakos turi daugelis kitų veiksnių. Šie veiksniai apima ploviklio koncentraciją, temperatūrą, nešvarumų pobūdį, pluošto tipą ir audinio struktūrą.
① paviršiaus aktyviųjų medžiagų koncentracija
Sprendimo paviršiaus aktyviųjų medžiagų micelės vaidina svarbų vaidmenį skalbimo procese. Kai koncentracija pasiekia kritinę micelių koncentraciją (CMC), skalbimo efektas smarkiai padidėja. Todėl ploviklių koncentracija tirpiklyje turėtų būti didesnė nei CMC vertė, kad būtų pasiektas geras skalbimo efektas. Tačiau kai paviršiaus aktyviųjų medžiagų koncentracija viršija CMC vertę, didėjantis skalbimo efektas tampa ne toks reikšmingas, o per didelis paviršiaus aktyviųjų medžiagų koncentracijos padidėjimas nereikalingas.
Naudojant tirpimą aliejaus dėmėms pašalinti, net jei koncentracija viršija CMC vertę, tirpinimo efektas vis tiek padidėja didėjant paviršiaus aktyviosios medžiagos koncentracijai. Šiuo metu patartina naudoti ploviklį vietoje, pavyzdžiui, ant rankogalių ir drabužių apykaklių, kur yra daug nešvarumų. Plaunant pirmiausia galima pritaikyti ploviklio sluoksnį, siekiant pagerinti paviršiaus aktyviųjų medžiagų tirpinimo poveikį naftos dėmėms.
② Temperatūra daro didelę įtaką valymo efektui. Apskritai temperatūros padidėjimas yra naudingas nešvarumams pašalinti, tačiau kartais per didelė temperatūra taip pat gali sukelti neigiamus veiksnius.
Temperatūros padidėjimas yra naudingas purvo difuzijai. Kietojo aliejaus dėmės lengvai emulsuojamos, kai temperatūra viršija jų lydymosi tašką, o pluoštai taip pat padidina jų išsiplėtimo laipsnį dėl padidėjusio temperatūros. Visi šie veiksniai yra naudingi nešvarumams pašalinti. Tačiau įtemptoms audiniams mikro tarpai tarp pluoštų sumažėja po pluošto išsiplėtimo, o tai nėra palanki purvo pašalinimui.
Temperatūros pokyčiai taip pat turi įtakos tirpumui, CMC vertei ir paviršiaus aktyviųjų medžiagų micelių dydžiui, taip daro įtaką skalbimo efektui. Ilgų anglies grandinės paviršiaus aktyviųjų medžiagų tirpumas yra mažesnis esant žemai temperatūrai, o kartais dar mažesnė tirpumas nei CMC vertė. Tokiu atveju skalbimo temperatūra turėtų būti tinkamai padidinta. Temperatūros poveikis CMC vertei ir micelių dydžiui skiriasi joninėms ir nejoninėms paviršiaus aktyviosioms medžiagoms. Joninėms paviršiaus aktyviosioms medžiagoms temperatūros padidėjimas paprastai padidina CMC vertę ir sumažėja micelių dydis. Tai reiškia, kad plovimo tirpale turėtų būti padidinta paviršiaus aktyviosios medžiagos koncentracija. Dėl nejoninių paviršiaus aktyviųjų medžiagų padidėjusi temperatūra sumažina jų CMC vertę ir žymiai padidėja jų micelių dydis. Galima pastebėti, kad tinkamai padidėjusi temperatūra gali padėti nejoninėms paviršiaus aktyviosioms medžiagoms sukelti jų paviršiaus aktyvumą. Tačiau temperatūra neturėtų viršyti jos debesies taško.
Trumpai tariant, tinkamiausia skalbimo temperatūra yra susijusi su ploviklio formule ir plaunamu objektu. Kai kurie plovikliai turi gerą valymo efektą kambario temperatūroje, o kai kurie plovikliai turi žymiai skirtingą valymo poveikį šaltam ir karštam plovimui.
③ putos
Žmonės dažnai painioja putplasčio gebėjimą skalbimo efektu, manydami, kad plovikliai, turintys stiprų putplasčio sugebėjimą, turi geresnį skalbimo poveikį. Rezultatai rodo, kad skalbimo efektas nėra tiesiogiai susijęs su putų kiekiu. Pvz., Naudojant mažą putplasčio ploviklį skalbimui, skalbimas neturi blogesnio skalbimo nei didelis putplasčio ploviklis.
Nors putos nėra tiesiogiai susijusios su skalbimu, putos vis dar yra naudingos norint pašalinti nešvarumus kai kuriose situacijose. Pavyzdžiui, skalbimo skysčio putos gali nunešti alyvos lašus plaunant indus rankomis. Kai šveisdami kilimą, putos taip pat gali atimti kietas purvo daleles, tokias kaip dulkės. Dulkės sudaro didelę dalį kilimo nešvarumų, todėl kilimų valiklis turėtų turėti tam tikrų putojimo galimybių.
Putotos galia taip pat yra svarbi šampūnui. Skalbant plaukus ar maudymosi skystis, pagamintas iš skysčio, verčia žmones jaustis patogiai.
④ Pluoštų tipai ir tekstilės fizinės savybės
Be cheminės pluoštų struktūros, turinčios įtakos sukibimui ir nešvarumams, pluoštų atsiradimas ir verpalų bei audinių organizacinė struktūra taip pat daro įtaką nešvarumų pašalinimui.
Vilnos pluoštų svarstyklės ir plokščios juostelės, panašios į medvilnės pluoštų struktūrą, yra labiau linkusios kauptis nešvarumais nei lygūs pluoštai. Pavyzdžiui, anglies juoda, prilipusi prie celiuliozės plėvelės (lipnios plėvelės), lengva pašalinti, o anglies juoda spalva prilipta prie medvilnės audinio sunku nuplauti. Pvz., Poliesterio trumpų skaidulų audiniai yra labiau linkę kauptis aliejaus dėmėms nei ilgi pluošto audiniai, o aliejaus dėmes ant trumpų pluošto audinių taip pat sunkiau pašalinti nei tuos, kurie yra ant ilgų pluošto audinių.
Sandariai susukę verpalai ir sandarūs audiniai, dėl mažų mikro tarpų tarp pluoštų, gali atsispirti invazijai į nešvarumus, tačiau taip pat neleidžia valymo tirpalui pašalinti vidinį nešvarumus. Todėl įtemptai audiniai pradžioje turi gerą atsparumą nešvarumams, tačiau jį taip pat sunku išvalyti.
⑤ Vandens kietumas
Metalo jonų, tokių kaip Ca2+ir Mg2+, koncentracija vandenyje daro didelę įtaką skalbimo efektui, ypač kai anijoninės paviršiaus aktyviosios medžiagos susiduria su Ca2+ir Mg2+jonais, kad susidarytų kalcio ir magnio druskos, turinčios prastą tirpumą, o tai gali sumažinti jų valymo galimybes. Net jei paviršiaus aktyviųjų medžiagų koncentracija yra didelė kietame vandenyje, jų valymo poveikis vis tiek yra daug blogesnis nei distiliavimo metu. Norint pasiekti geriausią paviršiaus aktyviųjų medžiagų plovimo poveikį, Ca2+jonų koncentracija vandenyje turėtų būti sumažinta iki mažesnės nei 1 × 10–6 mol/L (CACO3 turėtų būti sumažinta iki 0,1 mg/L). Tam reikia pridėti įvairių minkštiklių į ploviklį.
Pašto laikas: 2012 m. Rugpjūčio 16 d