Силата на свиване на всяка единица дължина върху повърхността на течността се нарича повърхностно напрежение, а единицата е N.·m-1.
Свойството да намалява повърхностното напрежение на разтворителя се нарича повърхностна активност, а вещество с това свойство се нарича повърхностноактивно вещество.
Повърхностноактивното вещество, което може да свързва молекули във воден разтвор и да образува мицели и други асоциации и има висока повърхностна активност, като същевременно има ефект на омокряне, емулгиране, разпенване, измиване и т.н., се нарича повърхностно активно вещество.
Повърхностно активното вещество е органично съединение със специална структура и свойство, което може значително да промени междинното напрежение между две фази или повърхностното напрежение на течности (обикновено вода), с овлажняващи, пенливи, емулгиращи, измиващи и други свойства.
По отношение на структурата повърхностноактивните вещества имат обща черта, че съдържат две групи от различно естество в своите молекули.В единия край има дълга верига от неполярна група, разтворима в масло и неразтворима във вода, известна също като хидрофобна група или водоотблъскваща група.Такава водоотблъскваща група обикновено са дълги вериги от въглеводороди, понякога също за органичен флуор, силиций, органофосфат, органокалаена верига и т.н. В другия край е водоразтворима група, хидрофилна група или маслоотблъскваща група.Хидрофилната група трябва да бъде достатъчно хидрофилна, за да гарантира, че всички повърхностноактивни вещества са разтворими във вода и имат необходимата разтворимост.Тъй като повърхностно активните вещества съдържат хидрофилни и хидрофобни групи, те могат да бъдат разтворими в поне една от течните фази.Това хидрофилно и липофилно свойство на повърхностно активното вещество се нарича амфифилност.
Повърхностно активното вещество е вид амфифилни молекули с хидрофобни и хидрофилни групи.Хидрофобните групи на повърхностноактивните вещества обикновено са съставени от дълговерижни въглеводороди, като алкил с права верига C8~C20, алкил с разклонена верига C8~C20, алкилфенил (числото на алкиловия въглерод е 8~16) и други подобни.Разликата, която е малка между хидрофобните групи, е главно в структурните промени на въглеводородните вериги.И видовете хидрофилни групи са повече, така че свойствата на повърхностноактивните вещества са свързани главно с хидрофилните групи в допълнение към размера и формата на хидрофобните групи.Структурните промени на хидрофилните групи са по-големи от тези на хидрофобните групи, така че класификацията на повърхностноактивните вещества обикновено се основава на структурата на хидрофилните групи.Тази класификация се основава на това дали хидрофилната група е йонна или не и се разделя на анионни, катионни, нейонни, цвитерионни и други специални видове повърхностноактивни вещества.
① Адсорбция на повърхностно активни вещества на границата
Молекулите на повърхностно активното вещество са амфифилни молекули, които имат както липофилни, така и хидрофилни групи.Когато повърхностноактивното вещество се разтвори във вода, неговата хидрофилна група се привлича от вода и се разтваря във вода, докато неговата липофилна група се отблъсква от водата и напуска водата, което води до адсорбция на повърхностноактивни молекули (или йони) на повърхността на двете фази , което намалява междинното напрежение между двете фази.Колкото повече повърхностноактивни молекули (или йони) са адсорбирани на повърхността, толкова по-голямо е намаляването на напрежението на повърхността.
② Някои свойства на адсорбционната мембрана
Повърхностно налягане на адсорбционната мембрана: адсорбция на повърхностно активното вещество на интерфейса газ-течност за образуване на адсорбционна мембрана, като например поставяне на подвижно плаващо покритие без триене върху интерфейса, плаващият лист избутва адсорбентната мембрана по повърхността на разтвора и мембраната генерира налягане върху плаващия лист, което се нарича повърхностно налягане.
Повърхностен вискозитет: Подобно на повърхностното налягане, повърхностният вискозитет е свойство, проявено от неразтворимата молекулна мембрана.Платинен пръстен, окачен от фин метален проводник, така че неговата равнина да контактува с водната повърхност на резервоара, завъртете платинения пръстен, платиненият пръстен от вискозитета на препятствието на водата, амплитудата постепенно намалява, според която повърхностният вискозитет може да бъде измерено.Методът е: първо, експериментът се провежда върху повърхността на чиста вода, за да се измери разпадането на амплитудата, а след това се измерва разпадането след образуването на повърхностната мембрана и вискозитетът на повърхностната мембрана се извлича от разликата между двете .
Повърхностният вискозитет е тясно свързан със здравината на повърхностната мембрана и тъй като адсорбционната мембрана има повърхностно налягане и вискозитет, тя трябва да има еластичност.Колкото по-високо е повърхностното налягане и колкото по-висок е вискозитетът на адсорбираната мембрана, толкова по-висок е нейният модул на еластичност.Еластичният модул на повърхностната адсорбционна мембрана е важен в процеса на стабилизиране на мехурчета.
③ Образуване на мицели
Разредените разтвори на повърхностноактивни вещества се подчиняват на законите, следвани от идеалните разтвори.Количеството повърхностноактивно вещество, адсорбирано върху повърхността на разтвора, се увеличава с концентрацията на разтвора и когато концентрацията достигне или надвиши определена стойност, количеството на адсорбцията вече не се увеличава и тези излишни молекули на повърхностноактивното вещество са в разтвора случайно начин или по някакъв нормален начин.И практиката, и теорията показват, че те образуват асоциации в разтвор и тези асоциации се наричат мицели.
Критична концентрация на мицели (CMC): Минималната концентрация, при която повърхностноактивните вещества образуват мицели в разтвора, се нарича критична концентрация на мицели.
④ CMC стойности на обичайните повърхностно активни вещества.
HLB е съкращението от хидрофилен липофилен баланс, което показва хидрофилния и липофилния баланс на хидрофилните и липофилните групи на повърхностноактивното вещество, т.е. стойността на HLB на повърхностноактивното вещество.Голяма стойност на HLB показва молекула със силна хидрофилност и слаба липофилност;обратно, силна липофилност и слаба хидрофилност.
① Разпоредби на HLB стойност
Стойността на HLB е относителна стойност, така че когато се разработи стойността на HLB, като стандарт стойността на HLB на парафиновия восък, който няма хидрофилни свойства, е посочена като 0, докато стойността на HLB на натриев додецилсулфат, която е по-разтворим във вода, е 40. Следователно стойността на HLB на повърхностноактивните вещества обикновено е в диапазона от 1 до 40. Най-общо казано, емулгаторите с HLB стойности под 10 са липофилни, докато тези над 10 са хидрофилни.По този начин точката на поврат от липофилно към хидрофилно е около 10.
Въз основа на стойностите на HLB на повърхностноактивните вещества може да се получи обща представа за възможните им употреби, както е показано в таблица 1-3.
Две взаимно неразтворими течности, едната диспергирана в другата като частици (капчици или течни кристали), образуват система, наречена емулсия.Тази система е термодинамично нестабилна поради увеличаването на граничната площ на двете течности, когато се образува емулсията.За да стане емулсията стабилна, е необходимо да се добави трети компонент - емулгатор, който да намали междинната енергия на системата.Емулгаторът принадлежи към повърхностно активното вещество, основната му функция е да играе ролята на емулсия.Фазата на емулсията, която съществува като капчици, се нарича диспергирана фаза (или вътрешна фаза, прекъсната фаза), а другата фаза, която е свързана заедно, се нарича дисперсионна среда (или външна фаза, непрекъсната фаза).
① Емулгатори и емулсии
Обикновени емулсии, едната фаза е вода или воден разтвор, другата фаза е органични вещества, които не се смесват с вода, като грес, восък и т.н. Емулсията, образувана от вода и масло, може да бъде разделена на два типа според тяхната ситуация на дисперсия: масло диспергирана във вода за образуване на емулсия от типа масло във вода, изразена като O/W (масло/вода): вода, диспергирана в масло за образуване на емулсия от тип масло във вода, изразена като W/O (вода/масло).Могат също да се образуват комплексни мулти-емулсии тип вода-в-масло-във-вода W/O/W и тип масло-в-вода-в-масло O/W/O.
Емулгаторите се използват за стабилизиране на емулсии чрез намаляване на междуфазното напрежение и образуване на едномолекулна междинна мембрана.
При емулгирането на изискванията за емулгатор:
а: Емулгаторът трябва да може да адсорбира или обогатява интерфейса между двете фази, така че междинното напрежение да бъде намалено;
b: Емулгаторът трябва да придаде на частиците заряд, така че електростатичното отблъскване между частиците или да образува стабилна, силно вискозна защитна мембрана около частиците.
Следователно веществото, използвано като емулгатор, трябва да има амфифилни групи, за да се емулгира, а повърхностноактивните вещества могат да отговорят на това изискване.
② Методи за приготвяне на емулсии и фактори, влияещи върху стабилността на емулсиите
Има два начина за приготвяне на емулсии: единият е да се използва механичен метод за диспергиране на течността в малки частици в друга течност, която се използва най-вече в индустрията за приготвяне на емулсии;другото е да разтворите течността в молекулярно състояние в друга течност и след това да я накарате да се събере правилно, за да образува емулсии.
Стабилността на емулсията е способността за анти-агрегация на частици, която води до разделяне на фазите.Емулсиите са термодинамично нестабилни системи с голяма свободна енергия.Следователно, така наречената стабилност на една емулсия всъщност е времето, необходимо на системата да достигне равновесие, т.е. времето, необходимо за отделянето на една от течностите в системата.
Когато междинната мембрана е с мастни алкохоли, мастни киселини и мастни амини и други полярни органични молекули, якостта на мембраната е значително по-висока.Това е така, защото в междинния адсорбционен слой на емулгаторни молекули и алкохоли, киселини и амини и други полярни молекули образуват "комплекс", така че силата на междинната мембрана се увеличава.
Емулгатори, състоящи се от повече от две повърхностноактивни вещества, се наричат смесени емулгатори.Смесен емулгатор, адсорбиран на границата вода/масло;междумолекулното действие може да образува комплекси.Благодарение на силното междумолекулно действие, междуфазовото напрежение е значително намалено, количеството емулгатор, адсорбиран на повърхността, се увеличава значително, образуването на плътност на междуфазната мембрана се увеличава, силата се увеличава.
Зарядът на течните перли има значителен ефект върху стабилността на емулсията.Стабилни емулсии, чиито течни перли обикновено са заредени.Когато се използва йонен емулгатор, емулгаторният йон, адсорбиран на границата, има своята липофилна група, вмъкната в маслената фаза, а хидрофилната група е във водната фаза, като по този начин прави течните перли заредени.Тъй като емулсионните зърна са с еднакъв заряд, те се отблъскват взаимно, не е лесно да се агломерират, така че стабилността се увеличава.Може да се види, че колкото повече емулгаторни йони са адсорбирани върху перлите, толкова по-голям е зарядът, толкова по-голяма е способността да се предотврати агломерацията на перлите, толкова по-стабилна е емулсионната система.
Вискозитетът на емулсионната дисперсионна среда има известно влияние върху стабилността на емулсията.Обикновено, колкото по-висок е вискозитетът на дисперсионната среда, толкова по-висока е стабилността на емулсията.Това е така, защото вискозитетът на дисперсионната среда е голям, което има силен ефект върху брауновото движение на течните перли и забавя сблъсъка между течните перли, така че системата да остане стабилна.Обикновено полимерните вещества, които могат да бъдат разтворени в емулсии, могат да увеличат вискозитета на системата и да повишат стабилността на емулсиите.В допълнение, полимерите могат също така да образуват здрава междинна мембрана, което прави емулсионната система по-стабилна.
В някои случаи добавянето на твърд прах също може да накара емулсията да се стабилизира.Твърдият прах е във водата, маслото или интерфейса, в зависимост от маслото, водата върху способността за омокряне на твърдия прах, ако твърдият прах не е напълно мокър с вода, но също така мокър от масло, ще остане върху водата и маслото интерфейс.
Твърдият прах не прави емулсията стабилна, тъй като прахът, събран на повърхността, подобрява междинната мембрана, която е подобна на междуфазната адсорбция на молекулите на емулгатора, така че колкото по-близо е подреден твърдият прахообразен материал на границата, толкова по-стабилен е емулсия е.
Повърхностноактивните вещества имат способността значително да повишават разтворимостта на неразтворими или слабо водоразтворими органични вещества след образуване на мицели във воден разтвор и разтворът в този момент е прозрачен.Този ефект на мицела се нарича солюбилизация.Повърхностноактивното вещество, което може да доведе до разтваряне, се нарича солюбилизатор, а органичната материя, която е разтворена, се нарича разтворена материя.
Пяната играе важна роля в процеса на пране.Пяната е дисперсионна система, в която газът е диспергиран в течност или твърдо вещество, като газът е диспергирана фаза и течността или твърдото вещество като диспергираща среда, като първата се нарича течна пяна, докато втората се нарича твърда пяна, като като разпенена пластмаса, разпенено стъкло, разпенен цимент и др.
(1) Образуване на пяна
Под пяна имаме предвид тук съвкупност от въздушни мехурчета, разделени от течна мембрана.Този тип мехурчета винаги се издигат бързо до повърхността на течността поради голямата разлика в плътността между дисперсната фаза (газ) и дисперсионната среда (течност), съчетана с ниския вискозитет на течността.
Процесът на образуване на мехур е да внесе голямо количество газ в течността и мехурчетата в течността бързо да се върнат на повърхността, образувайки съвкупност от мехурчета, разделени от малко количество течен газ.
Пяната има две важни характеристики по отношение на морфологията: едната е, че мехурчетата като дисперсна фаза често са с полиедрична форма, това е така, защото в пресечната точка на мехурчетата има тенденция течният филм да изтънява, така че мехурчетата да станат многостенен, когато течният филм изтънява до известна степен, това води до спукване на мехурчета;второто е, че чистите течности не могат да образуват стабилна пяна, течността, която може да образува пяна, е най-малко два или повече компонента.Водните разтвори на повърхностноактивни вещества са типични за системи, които са предразположени към образуване на пяна, и способността им да генерират пяна е свързана и с други свойства.
Повърхностноактивните вещества с добра пенообразуваща способност се наричат пенообразуватели.Въпреки че разпенващият агент има добра способност за разпенване, образуваната пяна може да не е в състояние да се поддържа дълго време, тоест нейната стабилност не е непременно добра.За да се поддържа стабилността на пяната, често в разпенващия агент се добавят вещества, които могат да увеличат стабилността на пяната, веществото се нарича стабилизатор на пяната, често използваният стабилизатор е лаурил диетаноламин и додецил диметиламин оксид.
(2) Стабилност на пяната
Пяната е термодинамично нестабилна система и крайната тенденция е, че общата повърхност на течността в системата намалява, след като мехурът се счупи и свободната енергия намалява.Процесът на обезпенване е процесът, при който течната мембрана, отделяща газа, става все по-дебела и по-тънка, докато се счупи.Следователно степента на стабилност на пяната се определя главно от скоростта на изтичане на течността и силата на течния филм.Следните фактори също влияят върху това.
(3) Разрушаване на пяната
Основният принцип на разрушаването на пяната е да се променят условията, които произвеждат пяната или да се елиминират стабилизиращите фактори на пяната, поради което има както физични, така и химични методи за обезпенване.
Физическото обезпенване означава промяна на условията за производство на пяна, като същевременно се поддържа химичният състав на разтвора на пяната, като външни смущения, промени в температурата или налягането и ултразвуковата обработка са всички ефективни физични методи за премахване на пяната.
Методът за химическо обезпенване е да се добавят определени вещества, които да взаимодействат с пенообразувателя, за да се намали силата на течния филм в пяната и по този начин да се намали стабилността на пяната, за да се постигне целта на обезпенителя, такива вещества се наричат пеногасители.Повечето от пеногасителите са повърхностно активни вещества.Следователно, според механизма на обезпенване, пеногасителят трябва да има силна способност да намалява повърхностното напрежение, лесно да се адсорбира на повърхността и взаимодействието между повърхностните адсорбционни молекули е слабо, адсорбционните молекули са подредени в по-разхлабена структура.
Има различни видове пеногасители, но основно всички те са нейонни повърхностно активни вещества.Нейонните повърхностноактивни вещества имат свойства против пенообразуване близо до или над тяхната точка на помътняване и често се използват като пеногасители.Алкохоли, особено алкохоли с разклонена структура, мастни киселини и естери на мастни киселини, полиамиди, фосфатни естери, силиконови масла и др. също често се използват като отлични пеногасители.
(4) Пяна и измиване
Няма пряка връзка между пяната и ефективността на измиване и количеството пяна не показва ефективността на измиването.Например, нейонните повърхностноактивни вещества имат много по-малко пенообразуващи свойства от сапуните, но тяхното обеззаразяване е много по-добро от сапуните.
В някои случаи пяната може да бъде полезна за премахване на мръсотия и мръсотия.Например, при миене на съдове в дома, пяната на препарата поема капчиците масло, а при търкане на килими пяната помага за поемането на прах, прах и други твърди замърсявания.В допълнение, пяната понякога може да се използва като индикация за ефективността на перилния препарат.Тъй като мазните масла имат инхибиращ ефект върху пяната на перилния препарат, когато има твърде много масло и твърде малко перилен препарат, няма да се образува пяна или първоначалната пяна ще изчезне.Пяната понякога може да се използва и като индикатор за чистотата на изплакването, тъй като количеството пяна в разтвора за изплакване има тенденция да намалява с намаляването на препарата, така че количеството пяна може да се използва за оценка на степента на изплакване.
В широк смисъл измиването е процес на отстраняване на нежелани компоненти от предмета, който трябва да се измие, и постигане на някаква цел.Измиването в обичайния смисъл се отнася до процеса на отстраняване на мръсотията от повърхността на носача.При пране взаимодействието между мръсотията и носителя се отслабва или елиминира чрез действието на някои химически вещества (напр. детергент и др.), така че комбинацията от мръсотия и носител се променя в комбинация от мръсотия и детергент, и накрая мръсотията се отделя от носача.Тъй като предметите, които трябва да се измият, и мръсотията, която трябва да се отстрани, са различни, измиването е много сложен процес и основният процес на измиване може да се изрази в следните прости отношения.
Carrie··Dirt + Detergent= Carrie + Dirt·Detergent
Процесът на пране обикновено може да се раздели на два етапа: първо, под действието на препарата мръсотията се отделя от нейния носител;второ, отделената мръсотия се диспергира и суспендира в средата.Процесът на измиване е обратим процес и мръсотията, диспергирана и суспендирана в средата, може също да бъде повторно утаена от средата към обекта, който се измива.Следователно, добрият детергент трябва да има способността да разпръсква и суспендира мръсотията и да предотвратява повторно отлагане на мръсотия, в допълнение към способността да премахва мръсотията от носителя.
(1) Видове мръсотия
Дори за един и същи артикул, видът, съставът и количеството мръсотия могат да варират в зависимост от средата, в която се използва.Маслената мръсотия е главно от някои животински и растителни масла и минерални масла (като суров петрол, мазут, каменовъглен катран и др.), твърдата мръсотия е главно сажди, пепел, ръжда, сажди и др. По отношение на мръсотията по дрехите, има мръсотия от човешкото тяло, като пот, себум, кръв и др.;мръсотия от храна, като петна от плодове, петна от олио за готвене, петна от подправки, нишесте и др.;мръсотия от козметика, като червило, лак за нокти и др.;мръсотия от атмосферата, като сажди, прах, кал и др.;други, като мастило, чай, покритие и т.н. Предлага се в различни видове.
Различните видове мръсотия обикновено могат да бъдат разделени на три основни категории: твърда мръсотия, течна мръсотия и специална мръсотия.
① Твърда мръсотия
Обичайната твърда мръсотия включва частици от пепел, кал, пръст, ръжда и сажди.Повечето от тези частици имат електрически заряд на повърхността си, повечето от тях са отрицателно заредени и могат лесно да се адсорбират върху предмети от влакна.Твърдата мръсотия обикновено е трудна за разтваряне във вода, но може да бъде диспергирана и суспендирана от детергентни разтвори.Твърдата мръсотия с по-малка маса се отстранява по-трудно.
② Течна мръсотия
Течната мръсотия е предимно маслоразтворима, включително растителни и животински масла, мастни киселини, мастни алкохоли, минерални масла и техните оксиди.Сред тях могат да възникнат растителни и животински масла, мастни киселини и алкално осапуняване, докато мастните алкохоли, минералните масла не са осапунени от алкали, но могат да бъдат разтворими в алкохоли, етери и въглеводородни органични разтворители и емулгиране и дисперсия на воден разтвор на детергенти.Маслоразтворимата течна мръсотия обикновено има силна сила с влакнести предмети и се адсорбира по-здраво върху влакната.
③ Специални замърсявания
Специалната мръсотия включва протеини, нишесте, кръв, човешки секрети като пот, себум, урина и плодов сок и сок от чай.Повечето от този тип мръсотия могат да бъдат химически и силно адсорбирани върху предмети от влакна.Поради това е трудно да се измие.
Различните видове мръсотия рядко се срещат сами, но често се смесват заедно и се адсорбират върху обекта.Мръсотията понякога може да бъде окислена, разложена или разложена под външни влияния, като по този начин се създава нова мръсотия.
（2）Полепване на мръсотия
Дрехи, ръце и т.н. могат да бъдат оцветени, защото има някакъв вид взаимодействие между обекта и мръсотията.Мръсотията прилепва към предметите по различни начини, но няма повече от физически и химически прилепвания.
①Прилепването на сажди, прах, кал, пясък и въглен към дрехите е физическо прилепване.Най-общо казано, чрез тази адхезия на мръсотия и ролята между оцветения предмет е сравнително слаба, премахването на мръсотията също е сравнително лесно.Според различните сили физическата адхезия на мръсотията може да бъде разделена на механична адхезия и електростатична адхезия.
A: Механична адхезия
Този тип адхезия се отнася главно до адхезията на някаква твърда мръсотия (напр. прах, кал и пясък).Механичната адхезия е една от по-слабите форми на адхезия на мръсотия и може да бъде отстранена почти с чисто механични средства, но когато мръсотията е малка (<0,1 um), тя е по-трудна за отстраняване.
B: Електростатична адхезия
Електростатичната адхезия се проявява главно в действието на заредени частици мръсотия върху противоположно заредени обекти.Повечето влакнести предмети са отрицателно заредени във вода и лесно могат да бъдат залепени от определени положително заредени замърсявания, като видове варовик.Някои замърсявания, макар и отрицателно заредени, като частици сажди във водни разтвори, могат да се придържат към влакната чрез йонни мостове (йони между множество противоположно заредени обекти, действащи заедно с тях по подобен на мост начин), образувани от положителни йони във вода (напр. , Ca2+， Mg2+ и др.).
Електростатичното действие е по-силно от простото механично действие, което прави премахването на мръсотия относително трудно.
② Химическа адхезия
Химическата адхезия се отнася до феномена на замърсяване, действащо върху обект чрез химически или водородни връзки.Например, полярна твърда мръсотия, протеин, ръжда и друга адхезия върху елементи от влакна, влакната съдържат карбоксилни, хидроксилни, амидни и други групи, тези групи и мастни мастни киселини, мастни алкохоли са лесни за образуване на водородни връзки.Химическите сили обикновено са силни и мръсотията следователно е по-здраво свързана с обекта.Този вид мръсотия трудно се отстранява с обичайните методи и изисква специални методи за справяне с тях.
Степента на адхезия на мръсотията е свързана с естеството на самата мръсотия и естеството на обекта, към който е залепена.Като цяло, частиците лесно се прилепват към влакнести предмети.Колкото по-малка е текстурата на твърдата мръсотия, толкова по-силна е адхезията.Полярната мръсотия върху хидрофилни предмети като памук и стъкло залепва по-силно от неполярната мръсотия.Неполярната мръсотия полепва по-силно от полярната мръсотия, като полярни мазнини, прах и глина, и е по-трудно да се отстрани и почисти.
(3) Механизъм за отстраняване на мръсотия
Целта на измиването е да се отстранят замърсяванията.В среда с определена температура (главно вода).Използване на различните физични и химични ефекти на перилния препарат за отслабване или елиминиране на ефекта от мръсотията и изпраните предмети, под действието на определени механични сили (като триене на ръцете, разбъркване на перална машина, въздействие на вода), така че мръсотията и измитите предмети от целите на обеззаразяването.
① Механизъм за отстраняване на течни замърсявания
A: Намокряне
Течните замърсявания са предимно на маслена основа.Маслените петна мокрят повечето влакнести предмети и се разпространяват повече или по-малко като маслен филм върху повърхността на влакнестия материал.Първата стъпка в измиването е намокрянето на повърхността с миещата течност.За илюстрация, повърхността на влакното може да се разглежда като гладка твърда повърхност.
B: Маслено отделяне - механизъм за навиване
Втората стъпка в действието на измиване е отстраняването на масло и грес, отстраняването на течна мръсотия се постига чрез един вид навиване.Течната мръсотия първоначално е съществувала на повърхността под формата на разпръснат маслен филм и под преференциалния омокрящ ефект на измиващата течност върху твърдата повърхност (т.е. повърхността на влакната), тя се навива в маслени перли стъпка по стъпка, което бяха заменени от измиващата течност и в крайна сметка напуснаха повърхността под определени външни сили.
② Механизъм за отстраняване на твърди замърсявания
Отстраняването на течна мръсотия е главно чрез преференциално намокряне на носителя на мръсотия от измиващия разтвор, докато механизмът за отстраняване на твърда мръсотия е различен, където процесът на измиване е главно за намокряне на мръсотията и нейната носеща повърхност чрез измиване решение.Благодарение на адсорбцията на повърхностноактивни вещества върху твърдата мръсотия и нейната носеща повърхност, взаимодействието между мръсотията и повърхността се намалява и силата на адхезия на мръсотията върху повърхността се намалява, като по този начин мръсотията се отстранява лесно от повърхността на кариерата.
В допълнение, адсорбцията на повърхностноактивни вещества, особено йонни повърхностноактивни вещества, върху повърхността на твърдата мръсотия и нейния носител има потенциала да увеличи повърхностния потенциал на повърхността на твърдата мръсотия и нейния носител, което е по-благоприятно за отстраняването на мръсотия.Твърдите или обикновено влакнести повърхности обикновено са отрицателно заредени във водна среда и следователно могат да образуват дифузни двойни електронни слоеве върху мръсни маси или твърди повърхности.Поради отблъскването на хомогенни заряди, адхезията на частиците мръсотия във водата към твърдата повърхност е отслабена.Когато се добави анионно повърхностноактивно вещество, тъй като може едновременно да увеличи отрицателния повърхностен потенциал на частицата мръсотия и твърдата повърхност, отблъскването между тях е по-засилено, силата на адхезия на частицата е по-намалена и мръсотията е по-лесна за отстраняване .
Нейонните повърхностно активни вещества се адсорбират върху обикновено заредени твърди повърхности и въпреки че не променят значително междинния потенциал, адсорбираните нейонни повърхностно активни вещества са склонни да образуват определена дебелина на адсорбиран слой върху повърхността, което помага да се предотврати повторно отлагане на мръсотия.
В случай на катионни повърхностно активни вещества, тяхната адсорбция намалява или елиминира отрицателния повърхностен потенциал на мръсната маса и нейната носеща повърхност, което намалява отблъскването между мръсотията и повърхността и следователно не благоприятства отстраняването на мръсотията;освен това, след адсорбция върху твърдата повърхност, катионните повърхностноактивни вещества са склонни да превърнат твърдата повърхност в хидрофобна и следователно не са благоприятни за омокряне на повърхността и следователно за измиване.
③ Отстраняване на специални замърсявания
Протеин, нишесте, човешки секрети, плодов сок, сок от чай и други подобни замърсявания са трудни за отстраняване с нормални повърхностноактивни вещества и изискват специално третиране.
Протеиновите петна като сметана, яйца, кръв, мляко и кожни екскременти са склонни да коагулират върху влакната и да се дегенерират и да получат по-силна адхезия.Протеиновото замърсяване може да се отстрани с помощта на протеази.Ензимът протеаза разгражда протеините в мръсотията до водоразтворими аминокиселини или олигопептиди.
Петната от нишесте идват главно от хранителни продукти, други като сос, лепило и т.н. Амилазата има каталитичен ефект върху хидролизата на петна от нишесте, което кара нишестето да се разгради на захари.
Липазата катализира разграждането на триглицеридите, които са трудни за отстраняване с нормални методи, като себум и хранителни масла, и ги разгражда до разтворим глицерол и мастни киселини.
Някои цветни петна от плодови сокове, сокове от чай, мастила, червило и т.н. често са трудни за цялостно почистване дори след многократно пране.Тези петна могат да бъдат отстранени чрез окислително-редукционна реакция с окислител или редуциращ агент като белина, който разрушава структурата на цветогенериращите или цветно-спомагателните групи и ги разгражда до по-малки водоразтворими компоненти.
（4）Механизъм за отстраняване на петна при химическо чистене
Горното всъщност се отнася за водата като средство за измиване.Всъщност, поради различните видове дрехи и структура, някои дрехи, използващи пране с вода, не са удобни или не са лесни за чисто пране, някои дрехи след пране и дори деформация, избледняване и т.н., например: повечето естествени влакна абсорбират вода и лесно се набъбва, изсъхва и лесно се свива, така че след измиване ще се деформира;при пране на вълнени продукти също често се появява феномен на свиване, някои вълнени продукти с измиване с вода също са лесни за пилинг, промяна на цвета;Усещането за копринени ръце се влошава след пране и губят блясъка си.За тези дрехи често се използва методът на химическо чистене за обеззаразяване.Така нареченото химическо чистене обикновено се отнася до метода на пране в органични разтворители, особено в неполярни разтворители.
Химическото чистене е по-нежна форма на пране от прането с вода.Тъй като химическото чистене не изисква много механични действия, то не причинява повреди, набръчкване и деформация на дрехите, докато препаратите за химическо чистене, за разлика от водата, рядко предизвикват разширяване и свиване.Докато технологията се използва правилно, дрехите могат да бъдат почистени на химическо чистене без изкривяване, избледняване на цвета и удължен експлоатационен живот.
По отношение на химическото чистене има три широки вида замърсявания.
①Маслоразтворима мръсотия Маслоразтворимата мръсотия включва всички видове масла и греси, които са течни или мазни и могат да бъдат разтворени в разтворители за химическо чистене.
②Водоразтворима мръсотия Водоразтворимата мръсотия е разтворима във водни разтвори, но не и в препарати за химическо чистене, адсорбира се върху дрехите във водно състояние, водата се изпарява след утаяване на гранулирани твърди частици, като неорганични соли, нишесте, протеин и др.
③Неразтворими в масло и вода замърсявания Неразтворимите в масло и вода замърсявания не са нито разтворими във вода, нито в разтворители за химическо чистене, като сажди, силикати на различни метали и оксиди и др.
Поради различното естество на различните видове мръсотия, има различни начини за отстраняване на мръсотията в процеса на химическо чистене.Маслоразтворимите замърсявания, като животински и растителни масла, минерални масла и греси, са лесно разтворими в органични разтворители и могат да бъдат отстранени по-лесно при химическо чистене.Отличната разтворимост на разтворителите за химическо чистене на масла и греси по същество идва от силите на Ван дер Уолс между молекулите.
За отстраняване на водоразтворимите замърсявания, като неорганични соли, захари, протеини и пот, трябва да се добави точното количество вода към препарата за химическо чистене, в противен случай водоразтворимите замърсявания трудно се отстраняват от дрехите.Водата обаче трудно се разтваря в препарата за химическо чистене, така че за да увеличите количеството вода, трябва да добавите и повърхностно активни вещества.Наличието на вода в препарата за химическо чистене може да направи повърхността на мръсотията и дрехите хидратирани, така че да е лесно да взаимодейства с полярните групи повърхностноактивни вещества, което благоприятства адсорбцията на повърхностноактивните вещества върху повърхността.В допълнение, когато повърхностноактивните вещества образуват мицели, водоразтворимите замърсявания и вода могат да бъдат разтворени в мицелите.В допълнение към увеличаването на съдържанието на вода в разтворителя за химическо чистене, повърхностноактивните вещества също могат да играят роля в предотвратяването на повторното отлагане на мръсотия, за да подобрят ефекта на обеззаразяване.
Присъствието на малко количество вода е необходимо за отстраняване на водоразтворимите замърсявания, но твърде много вода може да причини изкривяване и набръчкване на някои дрехи, така че количеството вода в препарата за химическо чистене трябва да бъде умерено.
Мръсотия, която не е нито водоразтворима, нито разтворима в масло, твърди частици като пепел, кал, пръст и сажди, обикновено се прикрепват към дрехата чрез електростатични сили или в комбинация с масло.При химическо чистене, потокът от разтворител, ударът може да накара електростатичната сила да адсорбира мръсотията, а агентът за химическо чистене може да разтвори маслото, така че комбинацията от масло и мръсотия и прикрепените към облеклото твърди частици да се отстранят в сухо състояние -почистващ агент, агент за химическо чистене в малко количество вода и повърхностноактивни вещества, така че тези от твърдите частици мръсотия да могат да бъдат стабилна суспензия, дисперсия, за да се предотврати повторното му отлагане върху дрехите.
（5）Фактори, влияещи върху действието на измиване
Насочената адсорбция на повърхностноактивни вещества на границата и намаляването на повърхностното (междуфазово) напрежение са основните фактори при отстраняването на течни или твърди замърсявания.Процесът на пране обаче е сложен и ефектът от прането, дори и с един и същ вид препарат, се влияе от много други фактори.Тези фактори включват концентрацията на перилния препарат, температурата, естеството на замърсяването, вида на влакното и структурата на тъканта.
① Концентрация на ПАВ
Мицелите на повърхностноактивните вещества в разтвора играят важна роля в процеса на измиване.Когато концентрацията достигне критичната мицелна концентрация (CMC), измиващият ефект се увеличава рязко.Следователно, концентрацията на детергент в разтворителя трябва да бъде по-висока от стойността на CMC, за да има добър измиващ ефект.Въпреки това, когато концентрацията на повърхностно активното вещество е по-висока от стойността на CMC, постепенното увеличаване на ефекта на измиване не е очевидно и не е необходимо концентрацията на повърхностно активното вещество да се увеличава твърде много.
При отстраняване на масло чрез разтваряне, ефектът на разтваряне се увеличава с увеличаване на концентрацията на повърхностно активното вещество, дори когато концентрацията е над CMC.По това време е препоръчително да използвате перилен препарат по локален централизиран начин.Например, ако има много мръсотия по маншетите и яката на дрехата, може да се нанесе слой перилен препарат по време на прането, за да се увеличи разтворимият ефект на повърхностно активното вещество върху маслото.
②Температурата има много важно влияние върху дезактивиращото действие.По принцип повишаването на температурата улеснява отстраняването на замърсяванията, но понякога твърде високата температура може да причини и недостатъци.
Повишаването на температурата улеснява дифузията на замърсяванията, твърдата грес лесно се емулгира при температури над точката на топене и влакната се набъбват поради повишаването на температурата, като всичко това улеснява отстраняването на замърсяванията.Въпреки това, при компактни тъкани, микролупките между влакната намаляват, когато влакната се разширяват, което е вредно за отстраняването на мръсотията.
Температурните промени също влияят върху разтворимостта, CMC стойността и размера на мицелите на повърхностноактивните вещества, като по този начин влияят върху ефекта на измиване.Разтворимостта на повърхностноактивните вещества с дълги въглеродни вериги е ниска при ниски температури и понякога разтворимостта е дори по-ниска от стойността на CMC, така че температурата на измиване трябва да се повиши по подходящ начин.Ефектът на температурата върху стойността на CMC и размера на мицелите е различен за йонните и нейонните повърхностноактивни вещества.За йонните повърхностноактивни вещества повишаването на температурата обикновено повишава стойността на CMC и намалява размера на мицелите, което означава, че концентрацията на повърхностноактивното вещество в промивния разтвор трябва да се увеличи.За нейонните повърхностно активни вещества повишаването на температурата води до намаляване на стойността на CMC и значително увеличаване на обема на мицелите, така че е ясно, че подходящо повишаване на температурата ще помогне на нейонните повърхностноактивни вещества да упражнят своя повърхностноактивен ефект .Температурата обаче не трябва да надвишава точката на помътняване.
Накратко, оптималната температура на пране зависи от състава на препарата и предмета, който се пере.Някои перилни препарати имат добър перилен ефект при стайна температура, докато други имат много по-различно перилно действие при студено и горещо пране.
③ Пяна
Прието е да се бърка пенообразуващата сила с миещия ефект, като се смята, че перилните препарати с висока пенообразуваща сила имат добър миещ ефект.Изследванията показват, че няма пряка връзка между измиващия ефект и количеството пяна.Например прането с препарати с ниска пяна е не по-малко ефективно от прането с препарати с висока пяна.
Въпреки че пяната не е пряко свързана с миенето, има случаи, когато тя помага за отстраняване на мръсотия, например при ръчно миене на съдове.Когато търкате килими, пяната може също така да отстрани прах и други твърди частици мръсотия, мръсотията от килимите представлява голяма част от праха, така че препаратите за почистване на килими трябва да имат определена способност да образуват пяна.
Силата на разпенване също е важна за шампоаните, където фината пяна, произведена от течността по време на шампоане или къпане, оставя косата да се чувства омазнена и комфортна.
④ Разновидности на влакна и физични свойства на текстила
В допълнение към химическата структура на влакната, която влияе върху адхезията и отстраняването на замърсяванията, външният вид на влакната и организацията на преждата и тъканта оказват влияние върху лекотата на отстраняване на замърсяванията.
Люспите на вълнените влакна и извитите плоски ленти от памучни влакна са по-склонни да натрупват мръсотия, отколкото гладките влакна.Например петна от сажди върху целулозни филми (фолия от вискоза) се отстраняват лесно, докато петна от сажди върху памучни тъкани трудно се измиват.Друг пример е, че тъканите с къси влакна, изработени от полиестер, са по-податливи на натрупване на петна от масло, отколкото тъканите с дълги влакна, а петна от масло върху тъкани с къси влакна също са по-трудни за премахване, отколкото петна от масло върху тъкани с дълги влакна.
Плътно усуканите прежди и стегнатите тъкани, поради малката междина между влакната, могат да устоят на нахлуването на мръсотия, но също така могат да попречат на перилната течност да изключи вътрешната мръсотия, така че стегнатите тъкани започват да се съпротивляват добре на мръсотия, но след като се оцветят измиването също е по-трудно.
⑤ Твърдост на водата
Концентрацията на Ca2+, Mg2+ и други метални йони във водата има голямо влияние върху измиващия ефект, особено когато анионните повърхностноактивни вещества се сблъскват с Ca2+ и Mg2+ йони, образувайки калциеви и магнезиеви соли, които са по-малко разтворими и ще намалят нейната почистваща способност.В твърда вода, дори ако концентрацията на повърхностноактивно вещество е висока, почистващата способност е много по-лоша, отколкото при дестилация.За да има повърхностно активното вещество най-добър миещ ефект, концентрацията на Ca2+ йони във водата трябва да се намали до 1 x 10-6 mol/L (CaCO3 до 0,1 mg/L) или по-малко.Това налага добавянето на различни омекотители към перилния препарат.
Време на публикуване: 25 февруари 2022 г