1. Површински напон
Силата на контракција по единица должина на површината на течноста се нарекува површински напон, мерена во N • m-1.
2. Површинска активност и сурфактант
Својството што може да го намали површинскиот напон на растворувачите се нарекува површинска активност, а супстанциите со површинска активност се нарекуваат површински активни супстанции.
Сурфактант се однесува на површински активни супстанции кои можат да формираат мицели и други агрегати во водени раствори, имаат висока површинска активност, а исто така имаат и функции на навлажнување, емулгирање, пенење, перење и други функции.
3. Молекуларни структурни карактеристики на сурфактантот
Сурфактантите се органски соединенија со посебни структури и својства кои можат значително да ја променат меѓуфазната напнатост помеѓу две фази или површинската напнатост на течностите (обично водата) и имаат својства како што се навлажнување, пенење, емулгирање и миење.
Структурно гледано, сурфактантите имаат заедничка карактеристика што содржат две различни функционални групи во нивните молекули. Едниот крај е долговерижна неполарна група која е растворлива во масло, но нерастворлива во вода, позната како хидрофобна група или хидрофобна група. Овие хидрофобни групи се генерално долговерижни јаглеводороди, понекогаш и органски флуор, органосилициум, органофосфор, органотински синџири итн. Другиот крај е функционална група растворлива во вода, имено хидрофилна група или хидрофилна група. Хидрофилната група мора да има доволна хидрофилност за да се осигури дека целиот сурфактант е растворлив во вода и ја има потребната растворливост. Поради присуството на хидрофилни и хидрофобни групи во сурфактантите, тие можат да се растворат во барем една фаза од течната фаза. Хидрофилните и олеофилните својства на сурфактантите се нарекуваат амфифилност.
4. Видови на сурфактанти
Сурфактантите се амфифилни молекули кои имаат и хидрофобни и хидрофилни групи. Хидрофобните групи на сурфактантите генерално се составени од јаглеводороди со долг ланец, како што се алкил со прав ланец C8-C20, алкил со разгранет ланец C8-C20, алкилфенил (со 8-16 алкил јаглеродни атоми) итн. Разликата кај хидрофобните групи главно лежи во структурните промени на јаглеродните водородни ланци, со релативно мали разлики, додека постојат повеќе видови хидрофилни групи. Затоа, својствата на сурфактантите главно се поврзани со хидрофилните групи, покрај големината и обликот на хидрофобните групи. Структурните промени на хидрофилните групи се поголеми од оние на хидрофобните групи, па затоа класификацијата на сурфактантите генерално се базира на структурата на хидрофилните групи. Оваа класификација главно се базира на тоа дали хидрофилните групи се јонски, делејќи ги на анјонски, катјонски, нејонски, цвитерјонски и други посебни видови на сурфактанти.
5. Карактеристики на воден раствор на сурфактант
① Адсорпција на сурфактанти на интерфејсите
Молекулите на сурфактанти имаат липофилни и хидрофилни групи, што ги прави амфифилни молекули. Водата е силно поларна течност. Кога сурфактантите се раствораат во вода, според принципот на сличност на поларитетот и одбивање на разликата на поларитетот, нивните хидрофилни групи се привлекуваат кон водената фаза и се раствораат во вода, додека нивните липофилни групи ја одбиваат водата и ја напуштаат водата. Како резултат на тоа, молекулите (или јоните) на сурфактант се адсорбираат на интерфејсот помеѓу двете фази, намалувајќи ја меѓуфазната напнатост помеѓу двете фази. Колку повеќе молекули (или јони) на сурфактант се адсорбираат на интерфејсот, толку е поголемо намалувањето на меѓуфазната напнатост.
② Некои својства на адсорпциската мембрана
Површински притисок на адсорпциската мембрана: Сурфактантите се адсорбираат на гасно-течната граница за да формираат адсорпциска мембрана. Ако на границата се постави подвижна лебдечка плоча без триење и лебдечката плоча ја турка адсорпциската мембрана по површината на растворот, мембраната врши притисок врз лебдечката плоча, што се нарекува површински притисок.
Површинска вискозност: Како и површинскиот притисок, површинската вискозност е својство што го покажуваат нерастворливите молекуларни филмови. Обесете платински прстен со тенка метална жица, направете неговата рамнина да дојде во контакт со површината на водата од мијалникот, ротирајте го платинскиот прстен, платинскиот прстен е попречен од вискозноста на водата, а амплитудата постепено се намалува, според што може да се измери површинската вискозност. Методот е: прво спроведете експерименти на површината на чиста вода, измерете ја амплитудата на слабеењето, потоа измерете ја слабеењето по формирањето на површинската маска на лицето и пресметајте ја вискозноста на површинската маска на лицето од разликата помеѓу двете.
Површинскиот вискозитет е тесно поврзан со цврстината на површинската маска за лице. Бидејќи адсорпцискиот филм има површински притисок и вискозитет, тој мора да биде еластичен. Колку е поголем површинскиот притисок и вискозитетот на адсорпциската мембрана, толку е поголем нејзиниот модул на еластичност. Модулот на еластичност на површинскиот адсорпциски филм е од големо значење во процесот на стабилизација на пената.
③ Формирање на мицели
Разредениот раствор на сурфактанти ги следи законите на идеалните раствори. Количината на адсорпција на сурфактанти на површината на растворот се зголемува со концентрацијата на растворот. Кога концентрацијата ќе достигне или надмине одредена вредност, количината на адсорпција повеќе не се зголемува. Овие прекумерни молекули на сурфактант во растворот се неуредни или постојат на правилен начин. И практиката и теоријата покажаа дека тие формираат агрегати во растворот, кои се нарекуваат мицели.
Критична концентрација на мицели: Минималната концентрација при која сурфактантите формираат мицели во раствор се нарекува критична концентрација на мицели.
④ CMC вредноста на вообичаениот сурфактант.
6. Хидрофилна и олеофилна рамнотежна вредност
HLB е кратенка за хидрофилна липофилна рамнотежа, што ги претставува вредностите на хидрофилната и липофилната рамнотежа на хидрофилните и липофилните групи на сурфактантот, т.е. вредноста HLB на сурфактантот. Висока вредност на HLB укажува на силна хидрофилност и слаба липофилност на молекулата; Напротив, таа има силна липофилност и слаба хидрофилност.
① Прописи за вредноста на HLB
Вредноста на HLB е релативна вредност, па при формулирање на вредноста на HLB, како стандард, вредноста на HLB на парафинот без хидрофилни својства е поставена на 0, додека вредноста на HLB на натриум додецил сулфат со силна растворливост во вода е поставена на 40. Затоа, вредноста на HLB на сурфактантите е генерално во опсег од 1-40. Општо земено, емулгаторите со вредности на HLB помали од 10 се липофилни, додека емулгаторите со вредности на HLB поголеми од 10 се хидрофилни. Затоа, пресвртницата од липофилност кон хидрофилност е приближно 10.
7. Ефекти на емулгификација и растворливост
Две немешливи течности, од кои едната се формира со дисперзија на честички (капки или течни кристали) во другата, се нарекуваат емулзии. При формирање на емулзија, меѓуфазната површина помеѓу двете течности се зголемува, што го прави системот термодинамички нестабилен. За да се стабилизира емулзијата, потребно е да се додаде трета компонента - емулгатор - за да се намали меѓуфазната енергија на системот. Емулгаторите припаѓаат на површински активни супстанции, а нивната главна функција е да дејствуваат како емулгатори. Фазата во која постојат капки во емулзијата се нарекува дисперзирана фаза (или внатрешна фаза, дисконтинуирана фаза), а другата фаза поврзана заедно се нарекува дисперзирана средина (или надворешна фаза, континуирана фаза).
① Емулгатори и емулзии
Вообичаените емулзии се состојат од една фаза вода или воден раствор, а другата фаза органски соединенија кои не се мешаат со вода, како што се масла, восоци итн. Емулзијата формирана од вода и масло може да се подели на два вида врз основа на нивната дисперзија: масло дисперзирано во вода формира емулзија вода во масло, претставена со O/W (масло/вода); водата дисперзирана во масло формира емулзија вода во масло, претставена со W/O (вода/масло). Покрај тоа, може да се формираат и комплексни емулзии вода во масло во вода W/O/W и масло во вода во масло O/W/O.
Емулгаторот ја стабилизира емулзијата со намалување на меѓуфазната напнатост и формирање на еднослојна маска за лице.
Барања за емулгатори во емулгификација: а: емулгаторите мора да бидат способни да адсорбираат или збогатуваат на интерфејсот помеѓу двете фази, намалувајќи го меѓуфазниот напон; б: Емулгаторите мора да им дадат на честичките електричен полнеж, предизвикувајќи електростатско одбивање помеѓу честичките или формирајќи стабилен, високо вискозен заштитен филм околу честичките. Значи, супстанциите што се користат како емулгатори мора да имаат амфифилни групи за да имаат емулгирачки ефекти, а сурфактантите можат да го исполнат овој услов.
② Методи за подготовка на емулзии и фактори што влијаат на стабилноста на емулзијата
Постојат два методи за подготовка на емулзии: едниот е со употреба на механички методи за дисперзија на течноста во мали честички во друга течност, што најчесто се користи во индустријата за подготовка на емулзии; Друг метод е растворање на течност во молекуларна состојба во друга течност, а потоа нејзино соодветно агрегирање за да се формира емулзија.
Стабилноста на емулзиите се однесува на нивната способност да се спротивстават на агрегацијата на честичките и да предизвикаат фазно раздвојување. Емулзиите се термодинамички нестабилни системи со значителна слободна енергија. Затоа, стабилноста на емулзијата всушност се однесува на времето потребно системот да достигне рамнотежа, односно времето потребно течноста во системот да се одвои.
Кога во маската за лице има поларни органски молекули како што се масен алкохол, масна киселина и масен амино, јачината на мембраната значително се зголемува. Ова е затоа што молекулите на емулгатор во интерфејсниот адсорпциски слој комуницираат со поларните молекули како што се алкохол, киселина и амин за да формираат „комплекс“, што ја зголемува јачината на интерфејсната маска за лице.
Емулгаторите составени од два или повеќе сурфактанти се нарекуваат мешани емулгатори. Мешаните емулгатори се адсорбираат на интерфејсот вода/масло, а меѓумолекуларните интеракции можат да формираат комплекси. Поради силната меѓумолекуларна интеракција, меѓуфазната напнатост е значително намалена, количината на емулгатор адсорбиран на интерфејсот е значително зголемена, а густината и цврстината на формираната меѓуфазна маска за лице се зголемуваат.
Полнежот на капките има значително влијание врз стабилноста на емулзиите. Стабилните емулзии обично имаат капки со електрични полнежи. Кога се користат јонски емулгатори, јоните на емулгаторот адсорбирани на интерфејсот ги внесуваат своите липофилни групи во маслената фаза, додека хидрофилните групи се во водената фаза, со што капките се наелектризирани. Поради фактот што капките од емулзијата носат ист полнеж, тие се одбиваат меѓусебно и не се агломерираат лесно, што резултира со зголемена стабилност. Може да се види дека колку повеќе јони на емулгаторот се адсорбирани на капките, толку е поголем нивниот полнеж и поголема е нивната способност да спречат спојување на капките, што го прави емулзискиот систем постабилен.
Вискозитетот на емулзионата дисперзивна средина има одредено влијание врз стабилноста на емулзијата. Општо земено, колку е поголема вискозноста на дисперзионата средина, толку е поголема стабилноста на емулзијата. Ова е затоа што вискозитетот на дисперзионата средина е висок, што силно го попречува Брауновото движење на течните капки, го забавува судирот меѓу капките и го одржува системот стабилен. Полимерните супстанции кои обично се растворливи во емулзии можат да ја зголемат вискозноста на системот и да ја подобрат стабилноста на емулзијата. Покрај тоа, полимерот може да формира и цврста маска на лицето, што го прави емулзиониот систем постабилен.
Во некои случаи, додавањето на цврст прав може да ја стабилизира и емулзијата. Цврстиот прав не е во вода, масло или на површината, во зависност од способноста за навлажнување на маслото и водата врз цврстиот прав. Ако цврстиот прав не е целосно навлажнет со вода и може да се навлажни со масло, тој ќе остане на површината вода-масло.
Причината зошто цврстиот прав не ја стабилизира емулзијата е тоа што правот собран на интерфејсот не ја зајакнува маската на лицето на интерфејсот, што е слично на молекулите на емулгаторот за адсорпција на интерфејсот. Затоа, колку поблиску се распоредени честичките од цврстиот прав на интерфејсот, толку постабилна ќе биде емулзијата.
Сурфактантите имаат способност значително да ја зголемат растворливоста на органските соединенија кои се нерастворливи или малку растворливи во вода по формирањето на мицели во воден раствор, а растворот е транспарентен во овој момент. Овој ефект на мицелите се нарекува растворање. Сурфактантите кои можат да произведат растворувачки ефекти се нарекуваат растворувачи, а органските соединенија кои се растворливи се нарекуваат растворливи соединенија.
8. Пена
Пената игра важна улога во процесот на перење. Пената се однесува на дисперзивен систем во кој гасот е дисперзиран во течност или цврста материја. Гасот е дисперзирачка фаза, а течноста или цврстата материја е дисперзирачката средина. Првата се нарекува течна пена, додека втората се нарекува цврста пена, како што се пенаста пластика, пенасто стакло, пенасто цемент итн.
(1) Формирање на пена
Пената овде се однесува на агрегација на меурчиња одделени со течен филм. Поради големата разлика во густината помеѓу дисперзираната фаза (гас) и дисперзираната средина (течност), како и нискиот вискозитет на течноста, пената секогаш може брзо да се искачи до нивото на течноста.
Процесот на формирање пена е да се внесе голема количина гас во течноста, а меурчињата во течноста брзо се враќаат на површината на течноста, формирајќи агрегат од меурчиња одделен со мала количина течност и гас.
Пената има две извонредни карактеристики во морфологијата: првата е што меурчињата како дисперзирана фаза често се полиедарски, бидејќи на пресекот на меурчињата, постои тенденција течниот филм да стане потенок, што ги прави меурчињата полиедарски. Кога течниот филм ќе стане потенок до одреден степен, меурчињата ќе се скршат; второ, чистата течност не може да формира стабилна пена, но течноста што може да формира пена е составена од најмалку две или повеќе компоненти. Водениот раствор на сурфактант е типичен систем лесен за генерирање пена, а неговата способност да генерира пена е поврзана и со други својства.
Сурфактантите со добра способност за пенење се нарекуваат средства за пенење. Иако средството за пенење има добра способност за пенење, формираната пена можеби нема да може да се одржи долго време, односно нејзината стабилност може да не биде добра. За да се одржи стабилноста на пената, на средството за пенење често се додава супстанција што може да ја зголеми стабилноста на пената, која се нарекува стабилизатор на пена. Најчесто користени стабилизатори на пена се лауроил диетаноламин и додецил диметил амин оксид.
(2) Стабилност на пената
Пената е термодинамички нестабилен систем, а конечниот тренд е дека вкупната површина на течноста во системот се намалува, а слободната енергија се намалува по пукањето на меурчињата. Процесот на отстранување на пената е процес во кој течниот филм што го одделува гасот ја менува дебелината сè додека не се пукне. Затоа, стабилноста на пената главно се одредува од брзината на испуштање на течноста и јачината на течниот филм. Постојат неколку други фактори на влијание.
① Површинска напнатост
Од енергетска гледна точка, нискиот површински напон е поповолен за формирање на пена, но не може да ја гарантира стабилноста на пената. Нискиот површински напон, малата разлика во притисокот, бавната брзина на испуштање на течноста и бавното истенчување на течниот филм се погодни за стабилноста на пената.
② Површински вискозитет
Клучниот фактор што ја одредува стабилноста на пената е цврстината на течниот филм, која главно се одредува од цврстината на површинскиот адсорпциски филм, мерена со површинскиот вискозитет. Експериментите покажуваат дека пената произведена од растворот со повисок површински вискозитет има подолг век на траење. Ова е затоа што интеракцијата помеѓу адсорбираните молекули на површината доведува до зголемување на цврстината на мембраната, со што се подобрува векот на траење на пената.
③ Вискозитет на растворот
Кога вискозитетот на самата течност се зголемува, течноста во течниот филм не е лесно да се испушти, а брзината на истенчување на дебелината на течниот филм е мала, што го одложува времето на пукање на течниот филм и ја зголемува стабилноста на пената.
④ „Поправувачкиот“ ефект на површинскиот напон
Сурфактантите адсорбирани на површината на течниот филм имаат способност да се спротивстават на ширењето или контракцијата на површината на течниот филм, што го нарекуваме ефект на поправка. Ова е затоа што на површината постои течен филм од сурфактанти адсорбирани, а проширувањето на неговата површина ќе ја намали концентрацијата на површински адсорбирани молекули и ќе го зголеми површинскиот напон. Понатамошното ширење на површината ќе бара поголем напор. Обратно, намалувањето на површинската површина ќе ја зголеми концентрацијата на адсорбирани молекули на површината, намалувајќи го површинскиот напон и спречувајќи го понатамошното собирање.
⑤ Дифузија на гас низ течен филм
Поради постоењето на капиларен притисок, притисокот на малите меурчиња во пената е поголем од притисокот на големите меурчиња, што ќе предизвика гасот во малите меурчиња да дифундира во големите меурчиња со низок притисок низ течниот филм, што резултира со феноменот дека малите меурчиња стануваат помали, големите меурчиња стануваат поголеми и на крајот пената се крши. Ако се додаде сурфактант, пената ќе биде униформна и густа при пенење, и не е лесно да се отстрани пената. Бидејќи сурфактантот е блиску распореден на течниот филм, тешко е да се вентилира, што ја прави пената постабилна.
⑥ Влијанието на површинскиот полнеж
Ако течниот филм од пена е исполнет со истиот симбол, двете површини на течниот филм ќе се одбиваат една од друга, спречувајќи го истенчувањето или дури и уништувањето на течниот филм. Јонските сурфактанти можат да го обезбедат овој стабилизирачки ефект.
Како заклучок, јачината на течниот филм е клучен фактор за одредување на стабилноста на пената. Како сурфактант за средства за пенење и стабилизатори на пена, затегнатоста и цврстината на површинските адсорбирани молекули се најважните фактори. Кога интеракцијата помеѓу адсорбираните молекули на површината е силна, адсорбираните молекули се блиску распоредени, што не само што ја прави самата површинска маска за лице да има висока јачина, туку и го отежнува протокот на растворот во близина на површинската маска за лице поради високиот површински вискозитет, па затоа е релативно тешко течниот филм да се исцеди, а дебелината на течниот филм е лесна за одржување. Покрај тоа, блиску распоредените површински молекули можат да ја намалат пропустливоста на молекулите на гас и со тоа да ја зголемат стабилноста на пената.
(3) Уништување на пена
Основниот принцип на уништување на пената е да се променат условите за производство на пена или да се елиминираат факторите на стабилност на пената, па затоа постојат два методи за отстранување на пена, физички и хемиски.
Физичкото отстранување на пената е процес на промена на условите под кои се создава пената, додека хемискиот состав на растворот од пена останува непроменет. На пример, нарушувањето на надворешната сила, промената на температурата или притисокот и ултразвучниот третман се ефикасни физички методи за елиминирање на пената.
Методот на хемиско отстранување на пена се состои во додавање на некои супстанции за да реагираат со средството за пенење, со што се намалува јачината на течниот филм во пената, а потоа се намалува стабилноста на пената за да се постигне целта на отстранување на пена. Ваквите супстанции се нарекуваат средства за отстранување на пена. Повеќето средства за отстранување на пена се сурфактанти. Затоа, според механизмот на отстранување на пена, средствата за отстранување на пена треба да имаат силна способност за намалување на површинскиот напон, лесно да се адсорбираат на површината и да имаат слаби интеракции помеѓу површинските адсорбирани молекули, што резултира со релативно лабава структура на распоред на адсорбираните молекули.
Постојат различни видови на средства за отстранување на пена, но тие се претежно нејонски сурфактанти. Нејонските сурфактанти имаат својства против пенење во близина или над нивната точка на заматување и најчесто се користат како средства за отстранување на пена. Алкохолите, особено оние со разгранети структури, масните киселини и естри, полиамидите, фосфатите, силиконските масла итн., исто така, често се користат како одлични средства за отстранување на пена.
(4) Пена и перење
Не постои директна врска помеѓу пената и ефектот на перење, а количината на пена не значи дека ефектот на перење е добар или лош. На пример, перформансите на пенење на нејонските сурфактанти се далеку инфериорни во однос на сапунот, но нивната моќ на чистење е многу подобра од сапунот.
Во некои случаи, пената е корисна за отстранување на нечистотијата. На пример, при миење прибор за јадење дома, пената од детергентот може да ги отстрани капките масло; При триење тепих, пената помага да се отстрани цврстата нечистотија како што се прашина и прав. Покрај тоа, пената понекогаш може да се користи како знак дали детергентот е ефикасен, бидејќи дамките од масно масло можат да ја инхибираат пената на детергентот. Кога има премногу дамки од масло, а премалку детергент, нема да има пена или оригиналната пена ќе исчезне. Понекогаш, пената може да се користи и како индикатор дали плакнењето е чисто. Бидејќи количината на пена во растворот за плакнење има тенденција да се намалува со намалувањето на содржината на детергент, степенот на плакнење може да се процени според количината на пена.
9. Процес на перење
Во широка смисла, миењето е процес на отстранување на несакани компоненти од предметот што се мие и постигнување на одредена цел. Миењето во вообичаена смисла се однесува на процес на отстранување на нечистотијата од површината на носачот. За време на миењето, интеракцијата помеѓу нечистотијата и носачот се ослабува или елиминира преку дејството на некои хемиски супстанции (како што се детергенти), трансформирајќи ја комбинацијата од нечистотија и носач во комбинација од нечистотија и детергент, што на крајот предизвикува одвојување на нечистотијата и носачот. Бидејќи предметите што треба да се мијат и нечистотијата што треба да се отстранат се различни, миењето е многу сложен процес, а основниот процес на миење може да се претстави со следниов едноставен однос
Носач • Нечистотија+Детергент=Носител+Нечистотија • Детергент
Процесот на перење обично може да се подели на две фази: првата е одвојување на нечистотијата и нејзиниот носач под дејство на детергент; втората е дека одвоената нечистотија се дисперзира и суспендира во медиумот. Процесот на перење е реверзибилен процес, а нечистотијата што е дисперзирана или суспендирана во медиумот може повторно да се таложи од медиумот врз алиштата. Затоа, одличен детергент не само што треба да има способност да ја одвои нечистотијата од носачот, туку треба да има и добра способност да ја дисперзира и суспендира нечистотијата, како и да спречи повторно таложење на нечистотијата.
(1) Видови нечистотија
Дури и за истиот предмет, видот, составот и количината на нечистотија ќе варираат во зависност од околината на употреба. Маслената нечистотија од телото главно вклучува животински и растителни масла, како и минерални масла (како сурова нафта, мазут, катран од јаглен итн.), додека цврстата нечистотија главно вклучува чад, прашина, 'рѓа, јаглеродна црна боја итн. Што се однесува до нечистотијата од облеката, постои нечистотија од човечкото тело, како што се пот, себум, крв итн.; нечистотија од храна, како што се дамки од овошје, дамки од масло за јадење, дамки од зачини, скроб итн.; нечистотија донесена од козметика, како што се кармин и лак за нокти; нечистотија од атмосферата, како што се чад, прашина, почва итн.; други материјали како што се мастило, чај, боја итн. Може да се каже дека постојат различни и разновидни видови.
Различните видови нечистотија обично може да се поделат во три категории: цврста нечистотија, течна нечистотија и специјална нечистотија.
① Вообичаената цврста нечистотија вклучува честички како што се пепел, кал, почва, 'рѓа и саѓи. Повеќето од овие честички имаат површински полнеж, претежно негативен, и лесно се адсорбираат на влакнести предмети. Општо земено, цврстата нечистотија тешко се раствора во вода, но може да се дисперзира и суспендира со раствори на детергент. Цврстата нечистотија со мали честички е тешко да се отстрани.
② Течната нечистотија е претежно растворлива во масло, вклучувајќи животински и растителни масла, масни киселини, масни алкохоли, минерални масла и нивни оксиди. Меѓу нив, животинските и растителните масла и масните киселини можат да бидат сапонифицирани со алкали, додека масните алкохоли и минералните масла не се сапонифицирани со алкали, но можат да се растворат во алкохоли, етри и јаглеводородни органски растворувачи, како и да се емулгираат и дисперзираат со водни раствори на детергенти. Течната нечистотија растворлива во масло генерално има силна сила на интеракција со влакнести предмети и цврсто се адсорбира на влакната.
③ Специјалната нечистотија вклучува протеини, скроб, крв, човечки секрети како што се пот, себум, урина, како и овошен сок, сок од чај итн. Повеќето од овие видови нечистотија можат силно да се адсорбираат на влакнести предмети преку хемиски реакции. Затоа, нивното миење е доста тешко.
Различни видови нечистотија ретко постојат сами, честопати се мешаат заедно и се адсорбираат заедно на предмети. Нечистотијата понекогаш може да оксидира, да се распаѓа или да се распаѓа под надворешни влијанија, што резултира со формирање на нова нечистотија.
(2) Ефектот на адхезија на нечистотијата
Причината зошто облеката, рацете итн. можат да се извалкаат е затоа што постои некаков вид интеракција помеѓу предметите и нечистотијата. Постојат различни ефекти на адхезија на нечистотијата врз предметите, но тие се главно физичка адхезија и хемиска адхезија.
① Физичка адхезија на пепел од цигари, прашина, седимент, саѓи и други супстанции на облеката. Општо земено, интеракцијата помеѓу залепената нечистотија и контаминираниот предмет е релативно слаба, а отстранувањето на нечистотијата е исто така релативно лесно. Според различните сили, физичката адхезија на нечистотијата може да се подели на механичка адхезија и електростатска адхезија.
A: Механичката адхезија главно се однесува на адхезијата на цврста нечистотија како што се прашина и седименти. Механичката адхезија е метод на слаба адхезија за нечистотија, која речиси може да се отстрани со едноставни механички методи. Меѓутоа, кога големината на честичките на нечистотијата е мала (<0,1um), потешко е да се отстрани.
Б: Електростатската адхезија главно се манифестира со дејство на наелектризирани честички од нечистотија врз предмети со спротивни полнежи. Повеќето влакнести предмети носат негативен полнеж во вода и лесно се лепат од позитивно наелектризирана нечистотија како што е вар. Некоја нечистотија, иако негативно наелектризирана, како што се честичките од јаглерод во водени раствори, може да се лепат за влакната преку јонски мостови формирани од позитивни јони (како што се Ca2+, Mg2+, итн.) во вода (јоните дејствуваат заедно помеѓу повеќе спротивни полнежи, дејствувајќи како мостови).
Статичкиот електрицитет е посилен од едноставното механичко дејство, што го отежнува отстранувањето на нечистотијата.
③ Отстранување на посебна нечистотија
Протеините, скробот, човечките секрети, овошниот сок, чајниот сок и другите видови нечистотија тешко се отстрануваат со општи сурфактанти и бараат посебни методи на третман.
Протеинските дамки како што се крем, јајца, крв, млеко и кожни екскрети се склони кон коагулација и денатурација на влакната и се лепат поцврсто. За протеинско загадување, може да се користи протеаза за нивно отстранување. Протеазата може да ги разгради протеините во нечистотијата во аминокиселини растворливи во вода или олигопептиди.
Скробните дамки главно доаѓаат од храна, додека други како што се сокови од месо, паста итн. Скробните ензими имаат каталитички ефект врз хидролизата на скробните дамки, разградувајќи го скробот во шеќери.
Липазата може да катализира разградување на некои триглицериди кои тешко се отстрануваат со конвенционални методи, како што се себумот што го лачи човечкото тело, јастивите масла итн., за да ги разгради триглицеридите во растворлив глицерол и масни киселини.
Некои обоени дамки од овошен сок, чај, мастило, кармин итн. често е тешко темелно да се исчистат дури и по повеќекратно перење. Овој тип на дамки може да се отстранат со оксидациско-редукциски реакции со употреба на оксиданти или редукциски агенси како што е белилото, кои ја разградуваат структурата на хромофорот или хромофорните групи и ги разградуваат во помали компоненти растворливи во вода.
Од гледна точка на хемиското чистење, постојат приближно три вида нечистотија.
① Нечистотијата растворлива во масло вклучува разни масла и масти, кои се течни или мрсни и растворливи во растворувачи за хемиско чистење.
② Нечистотијата растворлива во вода е растворлива во воден раствор, но нерастворлива во средства за хемиско чистење. Се адсорбира на облеката во форма на воден раствор, а откако водата ќе испари, се таложат грануларни цврсти материи како што се неоргански соли, скроб, протеини итн.
③ Нечистотијата нерастворлива во масло и вода е нерастворлива ниту во вода ниту во растворувачи за хемиско чистење, како што се саѓи, разни метални силикати и оксиди.
Поради различните својства на различните видови нечистотија, постојат различни начини за отстранување на нечистотијата за време на процесот на хемиско чистење. Нечистотијата растворлива во масло, како што се животинските и растителните масла, минералните масла и мастите, лесно се раствора во органски растворувачи и може лесно да се отстранат за време на хемиското чистење. Одличната растворливост на растворувачите за хемиско чистење за масло и маснотии во суштина се должи на ван дер Валсовите сили помеѓу молекулите.
За отстранување на нечистотија растворлива во вода, како што се неоргански соли, шеќери, протеини, пот итн., потребно е да се додаде соодветна количина вода во средството за хемиско чистење, во спротивно нечистотијата растворлива во вода е тешко да се отстрани од облеката. Но, водата е тешко растворлива во средствата за хемиско чистење, па за да се зголеми количината на вода, треба да се додадат сурфактанти. Водата присутна во средствата за хемиско чистење може да ја хидрира нечистотијата и површината на облеката, олеснувајќи ја интеракцијата со поларните групи на сурфактанти, што е корисно за адсорпција на сурфактанти на површината. Дополнително, кога сурфактантите формираат мицели, нечистотијата растворлива во вода и водата можат да се растворат во мицелите. Сурфактантите не само што можат да ја зголемат содржината на вода во растворувачите за хемиско чистење, туку и да спречат повторно таложење на нечистотијата за да го подобрат ефектот на чистење.
Присуството на мала количина вода е неопходно за отстранување на нечистотија растворлива во вода, но прекумерната количина вода може да предизвика деформација, збрчкање на некои алишта итн., па затоа содржината на вода во сувиот детергент мора да биде умерена.
Цврстите честички како што се пепел, кал, почва и јаглеродна црна боја, кои не се ниту растворливи во вода ниту растворливи во масло, генерално се лепат на облеката преку електростатска адсорпција или преку комбинирање со дамки од масло. При хемиско чистење, протокот и влијанието на растворувачите може да предизвикаат отпаѓање на нечистотијата адсорбирана од електростатски сили, додека средствата за хемиско чистење можат да ги растворат дамките од масло, предизвикувајќи цврстите честички што се комбинираат со дамките од масло и се лепат на облеката да отпаѓаат од средството за хемиско чистење. Малото количество вода и сурфактанти во средството за хемиско чистење може стабилно да ги суспендира и дисперзира цврстите честички од нечистотија што паѓаат, спречувајќи ги повторно да се таложат на облеката.
(5) Фактори што влијаат на ефектот на перење
Насочната адсорпција на сурфактантите на интерфејсот и намалувањето на површинскиот (меѓуфазивен) напон се главните фактори за отстранување на течни или цврсти загадувања. Но, процесот на перење е релативно сложен, па дури и ефектот на перење со ист тип детергент е под влијание на многу други фактори. Овие фактори вклучуваат концентрација на детергент, температура, природа на нечистотијата, вид на влакна и структура на ткаенината.
① Концентрација на сурфактанти
Мицелите на сурфактантите во растворот играат важна улога во процесот на перење. Кога концентрацијата ќе достигне критична концентрација на мицели (cmc), ефектот на перење нагло се зголемува. Затоа, концентрацијата на детергент во растворувачот треба да биде поголема од вредноста на CMC за да се постигне добар ефект на перење. Меѓутоа, кога концентрацијата на сурфактантите ја надминува вредноста на CMC, зголемувањето на ефектот на перење станува помалку значајно, а прекумерното зголемување на концентрацијата на сурфактанти е непотребно.
Кога се користи растворање за отстранување на дамки од масло, дури и ако концентрацијата е над вредноста на CMC, ефектот на растворање сè уште се зголемува со зголемување на концентрацијата на сурфактант. Во овој момент, препорачливо е детергентот да се користи локално, како на пример на манжетните и јаките на облеката каде што има многу нечистотија. При перење, прво може да се нанесе слој детергент за да се подобри ефектот на растворање на сурфактантите врз дамките од масло.
② Температурата има значително влијание врз ефектот на чистење. Генерално, зголемувањето на температурата е корисно за отстранување на нечистотијата, но понекогаш прекумерната температура може да предизвика и негативни фактори.
Зголемувањето на температурата е корисно за ширење на нечистотијата. Цврстите маслени дамки лесно се емулгираат кога температурата е над нивната точка на топење, а влакната исто така го зголемуваат степенот на ширење поради зголемувањето на температурата. Сите овие фактори се корисни за отстранување на нечистотијата. Сепак, кај тесните ткаенини, микропразнините меѓу влакната се намалуваат по ширењето на влакната, што не е погодно за отстранување на нечистотијата.
Промените на температурата, исто така, влијаат на растворливоста, вредноста на CMC и големината на мицелите на сурфактантите, со што влијаат на ефектот на перење. Сурфактантите со долг јаглероден ланец имаат помала растворливост на ниски температури, а понекогаш дури и помала растворливост од вредноста на CMC. Во овој случај, температурата на перење треба соодветно да се зголеми. Ефектот на температурата врз вредноста на CMC и големината на мицелите е различен за јонските и нејонските сурфактанти. За јонските сурфактанти, зголемувањето на температурата генерално води до зголемување на вредноста на CMC и намалување на големината на мицелите. Ова значи дека концентрацијата на сурфактантите треба да се зголеми во растворот за перење. За нејонските сурфактанти, зголемувањето на температурата води до намалување на нивната вредност на CMC и значително зголемување на големината на нивните мицели. Може да се види дека соодветното зголемување на температурата може да им помогне на нејонските сурфактанти да ја покажат својата површинска активност. Но, температурата не треба да ја надмине својата точка на заматување.
Накратко, најсоодветната температура за перење е поврзана со формулата на детергентот и предметот што се пере. Некои детергенти имаат добри ефекти на чистење на собна температура, додека некои детергенти имаат значително различни ефекти на чистење при ладно и топло перење.
③ Пена
Луѓето често ја мешаат способноста за пенење со ефектот на перење, верувајќи дека детергентите со силна способност за пенење имаат подобри ефекти на перење. Резултатите покажуваат дека ефектот на перење не е директно поврзан со количината на пена. На пример, употребата на детергент со ниска пена за перење нема полош ефект на перење од детергентот со висока пена.
Иако пената не е директно поврзана со миењето, таа е сепак корисна за отстранување на нечистотијата во некои ситуации. На пример, пената од течноста за перење може да ги однесе капките масло при рачно миење садови. При триење на тепихот, пената може да ги отстрани и цврстите честички нечистотија како што е прашината. Прашината сочинува голем дел од нечистотијата на тепихот, па затоа средството за чистење теписи треба да има одредена способност за пенење.
Моќта на пенење е исто така важна за шампонот. Фината пена што ја создава течноста при миење на косата или капење им дава на луѓето чувство на удобност.
④ Видови влакна и физички својства на текстилот
Покрај хемиската структура на влакната што влијае на адхезијата и отстранувањето на нечистотијата, изгледот на влакната и организациската структура на предивото и ткаенините исто така имаат влијание врз тежината на отстранувањето на нечистотијата.
Лушпите од волнените влакна и рамната структура слична на лента на памучните влакна се посклони кон акумулирање нечистотија отколку мазните влакна. На пример, јаглеродот залепен на целулозен филм (леплив филм) е лесен за отстранување, додека јаглеродот залепен на памучна ткаенина е тешко да се измие. На пример, полиестерските ткаенини со кратки влакна се посклони кон акумулирање на маслени дамки од ткаенините со долги влакна, а маслените дамки на ткаенините со кратки влакна се исто така потешки за отстранување отколку на ткаенините со долги влакна.
Цврсто извитканите предива и тесните ткаенини, поради малите микропразнини меѓу влакната, можат да се спротивстават на навлегувањето на нечистотија, но исто така го спречуваат растворот за чистење да ја отстрани внатрешната нечистотија. Затоа, тесните ткаенини имаат добра отпорност на нечистотија на почетокот, но исто така е тешко да се чистат откако ќе се контаминираат.
⑤ Тврдоста на водата
Концентрацијата на метални јони како што се Ca2+ и Mg2+ во водата има значително влијание врз ефектот на перење, особено кога анјонските сурфактанти се среќаваат со јони на Ca2+ и Mg2+ и формираат калциумови и магнезиумови соли со слаба растворливост, што може да ја намали нивната способност за чистење. Дури и ако концентрацијата на сурфактанти е висока во тврда вода, нивниот ефект на чистење е сепак многу полош отколку при дестилација. За да се постигне најдобар ефект на перење на сурфактантите, концентрацијата на Ca2+ јони во водата треба да се намали под 1 × 10-6mol/L (CaCO3 треба да се намали на 0,1mg/L). Ова бара додавање на разни омекнувачи во детергентот.
Време на објавување: 16 август 2024 година