La fuerza de contracción de cualquier unidad de longitud en la superficie del líquido se llama tensión superficial, y la unidad es N. · M-1.
La propiedad de reducir la tensión superficial del disolvente se llama actividad superficial, y una sustancia con esta propiedad se llama sustancia activa superficial.
La sustancia de la superficie activa que puede unirse a las moléculas en solución acuosa y formar micelas y otras asociaciones, y tiene una alta actividad superficial, al tiempo que tiene el efecto de humectar, emulsionar, espuma, lavado, etc. se llama tensioactivo.
El tensioactivo es compuestos orgánicos con estructura y propiedad especiales, lo que puede cambiar significativamente la tensión interfacial entre dos fases o la tensión superficial de los líquidos (generalmente agua), con humectación, espuma, emulsionante, lavado y otras propiedades.
En términos de estructura, los tensioactivos tienen una característica común en el sentido de que contienen dos grupos de naturaleza diferente en sus moléculas. En un extremo hay una larga cadena de grupo no polar, soluble en aceite e insoluble en agua, también conocida como grupo hidrófobo o grupo repelente al agua. Dicho grupo de repelente de agua es generalmente cadenas largas de hidrocarburos, a veces también para fluorino orgánico, silicio, organofosfato, cadena de organotina, etc. En el otro extremo se encuentra el grupo soluble en agua, un grupo hidrofílico o un grupo de repelente aceite. El grupo hidrofílico debe ser suficientemente hidrofílico para garantizar que los tensioactivos completos sean solubles en agua y tenga la solubilidad necesaria. Dado que los tensioactivos contienen grupos hidrofílicos e hidrofóbicos, pueden ser solubles en al menos una de las fases líquidas. Esta propiedad hidrofílica y lipofílica del tensioactivo se llama anfifilicidad.
El tensioactivo es un tipo de moléculas anfifílicas con grupos hidrófobos e hidrofílicos. Los grupos hidrofóbicos de tensioactivos generalmente están compuestos por hidrocarburos de cadena larga, como alquilo C8 ~ C20 de cadena recta, alquilo C8 ~ C20, alquilphenilo (el número de alquilo de carbono es 8 ~ 16) y similares. La diferencia que es pequeña entre los grupos hidrofóbicos se encuentra principalmente en los cambios estructurales de las cadenas de hidrocarburos. Y los tipos de grupos hidrofílicos son más, por lo que las propiedades de los tensioactivos se relacionan principalmente con grupos hidrofílicos además del tamaño y la forma de los grupos hidrofóbicos. Los cambios estructurales de los grupos hidrofílicos son más grandes que los de los grupos hidrofóbicos, por lo que la clasificación de tensioactivos generalmente se basa en la estructura de los grupos hidrofílicos. Esta clasificación se basa en si el grupo hidrofílico es iónico o no, y se divide en tipos aniónicos, catiónicos, no iónicos, zwitteriónicos y otros tipos especiales de tensioactivos.
① Adsorción de tensioactivos en la interfac
Las moléculas tensioactivas son moléculas anfifílicas que tienen grupos lipofílicos e hidrofílicos. Cuando el tensioactivo se disuelve en agua, su grupo hidrofílico se siente atraído por el agua y se disuelve en el agua, mientras que su grupo lipofílico es repelido por agua y deja agua, lo que resulta en la adsorción de moléculas tensioactivas (o iones) en la interfaz de las dos fases, que reduce la tensión interfacial entre las dos fases. Cuantas más moléculas tensioactivas (iones) se adsorban en la interfaz, mayor será la reducción de la tensión interfacial.
② Algunas propiedades de la membrana de adsorción
Presión de la superficie de la membrana de adsorción: adsorción de tensioactivo en la interfaz de gas líquido para formar una membrana de adsorción, como colocar una lámina flotante extraíble sin fricción en la interfaz, la lámina flotante empuja la membrana adsorbente a lo largo de la superficie de la solución, y la membrana genera una presión en la lámina flotante, que se llama presión superficial.
Viscosidad de la superficie: como la presión de la superficie, la viscosidad de la superficie es una propiedad exhibida por la membrana molecular insoluble. Suspendido por un anillo de platino de alambre de metal fino, de modo que su avión contacte la superficie del agua del tanque, gire el anillo de platino, el anillo de platino por la viscosidad del obstáculo de agua, la amplitud decaiga gradualmente, según la cual se puede medir la viscosidad de la superficie. El método es: Primero, el experimento se realiza en la superficie del agua pura para medir la disminución de la amplitud, y luego la descomposición después de la formación de la membrana superficial se mide, y la viscosidad de la membrana superficial se deriva de la diferencia entre los dos.
La viscosidad de la superficie está estrechamente relacionada con la solidez de la membrana superficial, y dado que la membrana de adsorción tiene presión de superficie y viscosidad, debe tener elasticidad. Cuanto mayor sea la presión superficial y mayor es la viscosidad de la membrana adsorbida, mayor es su módulo elástico. El módulo elástico de la membrana de adsorción de la superficie es importante en el proceso de estabilización de burbujas.
③ Formación de micelas
Las soluciones diluidas de los tensioactivos obedecen las leyes seguidas de soluciones ideales. La cantidad de tensioactivo adsorbido en la superficie de la solución aumenta con la concentración de la solución, y cuando la concentración alcanza o excede un cierto valor, la cantidad de adsorción ya no aumenta, y estas moléculas excesivas de tensioactivos están en la solución de manera liberable o de alguna manera regular. Tanto la práctica como la teoría muestran que forman asociaciones en solución, y estas asociaciones se llaman micelas.
Concentración crítica de micelas (CMC): la concentración mínima a la que los tensioactivos forman micelas en solución se denominan concentración crítica de micelas.
④ Valores de CMC de tensioactivos comunes.
HLB es la abreviatura del equilibrio lipófilo hidrófilo, lo que indica el equilibrio hidrófilo y lipofílico de los grupos hidrófilos y lipofílicos del tensioactivo, es decir, el valor HLB del tensioactivo. Un gran valor de HLB indica una molécula con fuerte hidrofilia y lipofilia débil; Por el contrario, la fuerte lipofilia e hidrofilia débil.
① Disposiciones de valor HLB
El valor de HLB es un valor relativo, por lo que cuando el valor de HLB se desarrolla, como estándar, el valor HLB de la cera de parafina, que no tiene propiedades hidrofílicas, se especifica que es 0, mientras que el valor de HLB de sodio de sodio sulfato, que es más soluble de agua, es 40. Por lo tanto, el valor de HLB de los tensiones de los tensiones está dentro del rango de 1 a 40. son lipofílicos, mientras que aquellos mayores de 10 son hidrofílicos. Por lo tanto, el punto de inflexión de lipofílico a hidrofílico es de aproximadamente 10.
Según los valores de HLB de los tensioactivos, se puede obtener una idea general de sus posibles usos, como se muestra en la Tabla 1-3.
Dos líquidos mutuamente insolubles, uno dispersado en el otro como partículas (gotas o cristales líquidos) forman un sistema llamado emulsión. Este sistema es termodinámicamente inestable debido al aumento en el área límite de los dos líquidos cuando se forma la emulsión. Para hacer estable la emulsión, es necesario agregar un tercer componente: emulsionante para reducir la energía interfacial del sistema. El emulsionante pertenece al tensioactivo, su función principal es desempeñar el papel de la emulsión. La fase de la emulsión que existe como gotas se denomina fase dispersa (o fase interna, fase discontinua), y la otra fase que se une junta se llama medio de dispersión (o fase externa, fase continua).
① emulsionantes y emulsiones
Emulsiones comunes, una fase es agua o solución acuosa, la otra fase son sustancias orgánicas no miscibles con agua, como grasa, cera, etc. La emulsión formada por el agua y el aceite se puede dividir en dos tipos de acuerdo con su situación de dispersión: el aceite disperso en agua a la emulsión de tipo de aceite en el agua, expresada como o/s (aceite/agua): agua dispersa en aceite a aceite en el agua en el haz en el agua, se expresa a la emulsión de o, o al ojo/agua): se expresa el agua en el aceite a la emulsión de aceite en el petróleo en el agua, se expresa a la emulsión, se expresa a o, o al agua. (agua/aceite). También se pueden formar complejos de agua en aceite en agua W/O/W y múltiples emulsiones de aceite en aceite en aceite en aceite.
Los emulsionantes se utilizan para estabilizar las emulsiones reduciendo la tensión interfacial y formando la membrana interfacial de una sola molécula.
En la emulsificación de los requisitos del emulsionante:
R: El emulsionante debe poder adsorbir o enriquecer la interfaz entre las dos fases, de modo que la tensión interfacial se reduzca;
B: El emulsionante debe dar las partículas a la carga, de modo que la repulsión electrostática entre las partículas o forma una membrana protectora estable y altamente viscosa alrededor de las partículas.
Por lo tanto, la sustancia utilizada como emulsionante debe tener grupos anfifílicos para emulsionar, y los tensioactivos pueden cumplir con este requisito.
② Métodos de preparación de emulsiones y factores que afectan la estabilidad de las emulsiones
Hay dos formas de preparar emulsiones: una es usar el método mecánico para dispersar el líquido en partículas pequeñas en otro líquido, que se usa principalmente en la industria para preparar emulsiones; El otro es disolver el líquido en estado molecular en otro líquido, y luego hacer que se acumule adecuadamente para formar emulsiones.
La estabilidad de una emulsión es la capacidad de la agregación antiparícula que conduce a la separación de fases. Las emulsiones son sistemas termodinámicamente inestables con gran energía libre. Por lo tanto, la llamada estabilidad de una emulsión es en realidad el tiempo requerido para que el sistema alcance el equilibrio, es decir, el tiempo requerido para la separación de uno de los líquidos en el sistema.
Cuando la membrana interfacial con alcoholes grasos, ácidos grasos y aminas grasas y otras moléculas orgánicas polares, la resistencia a la membrana es significativamente mayor. Esto se debe a que, en la capa de adsorción interfacial de moléculas de emulsionantes y alcoholes, ácidos y aminas y otras moléculas polares para formar un "complejo", de modo que la resistencia a la membrana interfacial aumentó.
Los emulsionantes que consisten en más de dos tensioactivos se llaman emulsionantes mixtos. Emulsionante mixto adsorbido en la interfaz de agua/aceite; La acción intermolecular puede formar complejos. Debido a la fuerte acción intermolecular, la tensión interfacial se reduce significativamente, la cantidad de emulsionante adsorbido en la interfaz aumenta significativamente, la formación de la densidad de la membrana interfacial aumenta, aumenta la fuerza.
La carga de las perlas líquidas tiene un efecto significativo sobre la estabilidad de la emulsión. Emulsiones estables, cuyas cuentas líquidas generalmente se cargan. Cuando se usa un emulsionante iónico, el emulsionante que adsorbió el ion en la interfaz tiene su grupo lipofílico insertado en la fase de aceite y el grupo hidrofílico está en la fase de agua, lo que hace que las perlas líquidas se carguen. Como las cuentas de emulsión con la misma carga, se repelen entre sí, no son fáciles de aglomerarse, de modo que la estabilidad aumente. Se puede ver que cuanto más iones emulsionantes se adsorben en las cuentas, mayor es la carga, mayor es la capacidad de evitar que las cuentas se aglomeración, más estable sea el sistema de emulsión.
La viscosidad del medio de dispersión de la emulsión tiene una cierta influencia en la estabilidad de la emulsión. En general, cuanto mayor sea la viscosidad del medio de dispersión, mayor es la estabilidad de la emulsión. Esto se debe a que la viscosidad del medio de dispersión es grande, lo que tiene un fuerte efecto sobre el movimiento browniano de las cuentas líquidas y ralentiza la colisión entre las cuentas líquidas, de modo que el sistema permanece estable. Por lo general, las sustancias polímeras que se pueden disolver en las emulsiones pueden aumentar la viscosidad del sistema y hacer que la estabilidad de las emulsiones sea mayor. Además, los polímeros también pueden formar una fuerte membrana interfacial, lo que hace que el sistema de emulsión sea más estable.
En algunos casos, la adición de polvo sólido también puede hacer que la emulsión tiende a estabilizarse. El polvo sólido está en el agua, el aceite o la interfaz, dependiendo del aceite, el agua en la capacidad de humectación del polvo sólido, si el polvo sólido no está completamente húmedo con agua, sino también húmedo por el aceite, permanecerá en la interfaz de agua y aceite.
El polvo sólido no hace estable la emulsión porque el polvo reunido en la interfaz mejora la membrana interfacial, que es similar a la adsorción interfacial de las moléculas emulsionantes, por lo que cuanto más estrechamente se organiza el material de polvo sólido en la interfaz, más estable es la emulsión.
Los tensioactivos tienen la capacidad de aumentar significativamente la solubilidad de sustancias orgánicas insolubles o ligeramente solubles en agua después de formar micelas en solución acuosa, y la solución es transparente en este momento. Este efecto de la micela se llama solubilización. El tensioactivo que puede producir solubilización se llama solubilizante, y la materia orgánica que está solubilizada se llama materia solubilizada.
La espuma juega un papel importante en el proceso de lavado. La espuma es un sistema de dispersión en el que un gas se dispersa en un líquido o sólido, con el gas como fase dispersa y el líquido o sólido como medio dispersante, el primero se llama espuma líquida, mientras que la segunda se llama espuma sólida, como plástico espumado, vidrio espumado, cemento espumado, etc.
(1) Formación de espuma
Por espuma queremos decir aquí un agregado de burbujas de aire separadas por una membrana líquida. Este tipo de burbuja siempre se eleva rápidamente a la superficie del líquido debido a la gran diferencia de densidad entre la fase dispersa (gas) y el medio de dispersión (líquido), combinado con la baja viscosidad del líquido.
El proceso de formar una burbuja es llevar una gran cantidad de gas al líquido, y las burbujas en el líquido regresan rápidamente a la superficie, formando un agregado de burbujas separadas por una pequeña cantidad de gas líquido.
La espuma tiene dos características significativas en términos de morfología: una es que las burbujas como fase dispersa a menudo tienen una forma poliédrica, esto se debe a que en la intersección de las burbujas, hay una tendencia a que la película líquida se adelgace para que las burbujas se vuelvan poliédricas, cuando la película líquida se extiende en cierta medida, conduce a la ruptura de burbujas; El segundo es que los líquidos puros no pueden formar espuma estable, el líquido que puede formar espuma es al menos dos o más componentes. Las soluciones acuosas de los tensioactivos son típicos de los sistemas propensos a la generación de espuma, y su capacidad para generar espuma también está relacionada con otras propiedades.
Los tensioactivos con buen poder de espuma se llaman agentes espumosos. Aunque el agente de espuma tiene una buena capacidad de espuma, pero la espuma formada puede no ser capaz de mantener mucho tiempo, es decir, su estabilidad no es necesariamente buena. Para mantener la estabilidad de la espuma, a menudo en el agente de espuma para agregar sustancias que pueden aumentar la estabilidad de la espuma, la sustancia se llama estabilizador de espuma, el estabilizador comúnmente utilizado es lauril dietanolamina y óxido de dodecil dimetilamina.
(2) Estabilidad de la espuma
La espuma es un sistema termodinámicamente inestable y la tendencia final es que el área superficial total del líquido dentro del sistema disminuye después de que la burbuja se rompe y la energía libre disminuye. El proceso de desfoaming es el proceso por el cual la membrana líquida que separa el gas se vuelve más gruesa y delgada hasta que se rompe. Por lo tanto, el grado de estabilidad de la espuma está determinado principalmente por la velocidad de la descarga líquida y la resistencia de la película líquida. Los siguientes factores también influyen en esto.
(3) Destrucción de espuma
El principio básico de la destrucción de la espuma es cambiar las condiciones que producen la espuma o eliminar los factores estabilizadores de la espuma, por lo tanto, existen métodos físicos y químicos de desfoaming.
Desfoaming físico significa cambiar las condiciones de producción de espuma mientras se mantiene la composición química de la solución de espuma, como perturbaciones externas, cambios en la temperatura o presión y el tratamiento ultrasónico son métodos físicos efectivos para eliminar la espuma.
El método de desfoaming químico es agregar ciertas sustancias para interactuar con el agente espumante para reducir la resistencia de la película líquida en la espuma y, por lo tanto, reducir la estabilidad de la espuma para lograr el propósito de la desfoaming, tales sustancias se llaman defoamers. La mayoría de los desajustadores son tensioactivos. Por lo tanto, de acuerdo con el mecanismo de desfoaming, el defoamer debería tener una fuerte capacidad para reducir la tensión superficial, fácil de adsorbe en la superficie y la interacción entre las moléculas de adsorción de la superficie es débil, las moléculas de adsorción dispuestas en una estructura más aflojada.
Existen varios tipos de defoamer, pero básicamente, todos son tensioactivos no iónicos. Los tensioactivos no iónicos tienen propiedades anti-hojas cercanas o superiores a su punto de nube y a menudo se usan como defoamers. Los alcoholes, especialmente los alcoholes con una estructura de ramificación, los ácidos grasos y los ésteres de ácidos grasos, poliamidas, ésteres de fosfato, aceites de silicona, etc., también se usan comúnmente como excelentes desalentadores.
(4) espuma y lavado
No existe un vínculo directo entre la espuma y la efectividad del lavado y la cantidad de espuma no indica la efectividad del lavado. Por ejemplo, los tensioactivos no iónicos tienen muchas menos propiedades de espuma que los jabones, pero su descontaminación es mucho mejor que los jabones.
En algunos casos, la espuma puede ser útil para eliminar la suciedad y la mugre. Por ejemplo, al lavar los platos en el hogar, la espuma del detergente recoge las gotas de aceite y al fregar alfombras, la espuma ayuda a recoger polvo, polvo y otra suciedad sólida. Además, la espuma a veces se puede usar como una indicación de la efectividad de un detergente. Debido a que los aceites grasos tienen un efecto inhibidor en la espuma del detergente, cuando hay demasiado aceite y muy poco detergente, no se generará espuma o la espuma original desaparecerá. La espuma también se puede usar a veces como un indicador de la limpieza de un enjuague, ya que la cantidad de espuma en la solución de enjuague tiende a disminuir con la reducción del detergente, por lo que la cantidad de espuma puede usarse para evaluar el grado de enjuague.
En un sentido amplio, el lavado es el proceso de eliminar componentes no deseados del objeto a lavarse y lograr algún propósito. El lavado en el sentido habitual se refiere al proceso de eliminar la suciedad de la superficie del portador. En el lavado, la interacción entre la suciedad y el portador se debilita o elimina por la acción de algunas sustancias químicas (por ejemplo, detergente, etc.), de modo que la combinación de suciedad y portadora se cambia a la combinación de suciedad y detergente, y finalmente la tierra se separa del portador. Como los objetos a lavar y la suciedad a eliminar es diversa, el lavado es un proceso muy complejo y el proceso básico de lavado puede expresarse en las siguientes relaciones simples.
Carrie ·· DIRT + Detergente = portador + tierra · Detergente
El proceso de lavado generalmente se puede dividir en dos etapas: en primer lugar, bajo la acción del detergente, la suciedad está separada de su portador; En segundo lugar, la suciedad separada se dispersa y se suspende en el medio. El proceso de lavado es un proceso reversible y la suciedad dispersa y suspendida en el medio también se puede volver a precipitar del medio al objeto que se está lavando. Por lo tanto, un buen detergente debe tener la capacidad de dispersar y suspender la suciedad y evitar la redeposición de la suciedad, además de la capacidad de eliminar la suciedad del portador.
(1) Tipos de tierra
Incluso para el mismo elemento, el tipo, la composición y la cantidad de suciedad pueden variar según el entorno en el que se usa. La suciedad del cuerpo del petróleo es principalmente algunos aceites animales y vegetales y aceites minerales (como petróleo crudo, combustible, alquitrán de carbón, etc.), la suciedad sólida es principalmente hollín, ceniza, óxido, negro de carbono, etc. En términos de tierra de ropa, hay tierra del cuerpo humano, como sudor, sebo, sangre, etc.; La suciedad de los alimentos, como las manchas de la fruta, las manchas de aceite de cocina, las manchas de condimentos, el almidón, etc.; suciedad de cosméticos, como lápiz labial, esmalte de uñas, etc.; suciedad de la atmósfera, como hollín, polvo, barro, etc.; Otros, como tinta, té, recubrimiento, etc. Viene en varios tipos.
Los diversos tipos de suciedad generalmente se pueden dividir en tres categorías principales: tierra sólida, suciedad líquida y suciedad especial.
① Dirt Solid Dirt
La suciedad sólida común incluye partículas de cenizas, barro, tierra, óxido y negro de carbono. La mayoría de estas partículas tienen una carga eléctrica en su superficie, la mayoría de ellas están cargadas negativamente y se pueden adsorsar fácilmente en elementos de fibra. La suciedad sólida es generalmente difícil de disolver en el agua, pero puede dispersarse y suspenderse por soluciones de detergentes. La suciedad sólida con un punto de masa más pequeño es más difícil de eliminar.
② tierra líquida
La suciedad líquida es principalmente soluble en aceite, incluidos aceites vegetales y animales, ácidos grasos, alcoholes grasos, aceites minerales y sus óxidos. Entre ellos, pueden ocurrir aceites vegetales y animales, ácidos grasos y saponificación álcali, mientras que los alcoholes grasos, los aceites minerales no se saponifican por el álcali, sino que pueden ser solubles en alcoholes, éteres y solventes orgánicos hidrocarburos y emulsiones y dispersión de la solución de agua de detergentes. La suciedad líquida soluble en aceite generalmente tiene una fuerza fuerte con artículos de fibra, y está más firmemente adsorbida en las fibras.
③ Dirt Special Dirt
La suciedad especial incluye proteínas, almidón, sangre, secreciones humanas como sudor, sebo, orina y jugo de fruta y jugo de té. La mayor parte de este tipo de suciedad puede adsorberse química y fuertemente en los artículos de fibra. Por lo tanto, es difícil de lavar.
Los diversos tipos de suciedad rara vez se encuentran solo, pero a menudo se mezclan y se adsorben sobre el objeto. La suciedad a veces se puede oxidar, descomponerse o descomponerse bajo influencias externas, creando así una nueva suciedad.
（2） Adhesión de la tierra
La ropa, las manos, etc. se puede manchar porque hay algún tipo de interacción entre el objeto y la suciedad. La suciedad se adhiere a los objetos de varias maneras, pero no hay más que adherencias físicas y químicas.
① La adhesión de hollín, polvo, barro, arena y carbón a la ropa es una adhesión física. En términos generales, a través de esta adhesión de la suciedad, y el papel entre el objeto teñido es relativamente débil, la eliminación de la suciedad también es relativamente fácil. Según las diferentes fuerzas, la adhesión física de la suciedad se puede dividir en adhesión mecánica y adhesión electrostática.
A: adhesión mecánica
Este tipo de adhesión se refiere principalmente a la adhesión de alguna suciedad sólida (por ejemplo, polvo, barro y arena). La adhesión mecánica es una de las formas más débiles de adhesión de la suciedad y se puede eliminar casi por medios puramente mecánicos, pero cuando la suciedad es pequeña (<0.1um), es más difícil de eliminar.
B: adhesión electrostática
La adhesión electrostática se manifiesta principalmente en la acción de las partículas de suciedad cargadas en objetos cargados de manera opuesta. La mayoría de los objetos fibrosos se cargan negativamente en el agua y se pueden cumplir fácilmente por cierta suciedad cargada positivamente, como los tipos de cal. Alguna suciedad, aunque cargada negativamente, como las partículas de negro de carbono en soluciones acuosas, puede adherirse a las fibras a través de puentes iónicos (iones entre múltiples objetos cargados opuestamente, actuando junto con ellas de manera similar al puente) formadas por iones positivos en el agua (p. Ej., Ca2+, mg2+ etc.).
La acción electrostática es más fuerte que la acción mecánica simple, lo que hace que la eliminación de la suciedad sea relativamente difícil.
② Adhesión química
La adhesión química se refiere al fenómeno de la suciedad que actúa sobre un objeto a través de enlaces químicos o de hidrógeno. Por ejemplo, la tierra polar sólida, la proteína, el óxido y otras adhesiones en los artículos de fibra, las fibras contienen carboxilo, hidroxilo, amida y otros grupos, estos grupos y ácidos grasos grasos grasos, los alcoholes grasos son fáciles de formar enlaces de hidrógeno. Las fuerzas químicas son generalmente fuertes y, por lo tanto, la suciedad está más firmemente unida al objeto. Este tipo de suciedad es difícil de eliminar según los métodos habituales y requiere métodos especiales para tratarlo.
El grado de adhesión de la suciedad está relacionado con la naturaleza de la suciedad misma y la naturaleza del objeto al que se adhiere. En general, las partículas se adhieren fácilmente a los elementos fibrosos. Cuanto más pequeña sea la textura de la suciedad sólida, más fuerte es la adhesión. La suciedad polar en los objetos hidrofílicos como el algodón y el vidrio se adhieren con más fuerza que la suciedad no polar. La suciedad no polar se adhiere más fuertemente que la suciedad polar, como las grasas polares, el polvo y la arcilla, y es menos fácil de eliminar y limpiar.
(3) Mecanismo de eliminación de tierra
El propósito de lavar es eliminar la suciedad. En un medio de cierta temperatura (principalmente agua). Usando los diversos efectos físicos y químicos del detergente para debilitar o eliminar el efecto de la suciedad y los objetos lavados, bajo la acción de ciertas fuerzas mecánicas (como el frotamiento de manos, la agitación de la lavadora, el impacto del agua), de modo que la suciedad y los objetos lavados a partir del propósito de la descontaminación.
① Mecanismo de extracción de tierra líquida
A: mojar
La suciedad líquida es principalmente a base de aceite. Manchas de aceite húmedas La mayoría de los artículos fibrosos y se extienden más o menos como una película de aceite en la superficie del material fibroso. El primer paso en la acción de lavado es la humectación de la superficie por el líquido de lavado. En aras de la ilustración, la superficie de una fibra puede considerarse como una superficie sólida lisa.
B: desprendimiento de petróleo: mecanismo de rizado
El segundo paso en la acción de lavado es la eliminación del aceite y la grasa, la eliminación de la suciedad líquida se logra mediante un tipo de enrollamiento. La suciedad líquida existía originalmente en la superficie en forma de una película de aceite propagente, y bajo el efecto humectante preferencial del líquido de lavado en la superficie sólida (es decir, la superficie de la fibra), se acurrucó en cuentas de aceite paso a paso, que fueron reemplazadas por el líquido de lavado y finalmente dejó la superficie bajo ciertas fuerzas externas.
② Mecanismo de extracción de tierra sólida
La eliminación de la suciedad líquida es principalmente a través de la humectación preferencial del portador de tierra por la solución de lavado, mientras que el mecanismo de eliminación para la suciedad sólida es diferente, donde el proceso de lavado se trata principalmente de la humectación de la masa de tierra y su superficie portadora por la solución de lavado. Debido a la adsorción de tensioactivos en la suciedad sólida y la superficie del portador, la interacción entre la suciedad y la superficie se reduce y la resistencia de adhesión de la masa de tierra en la superficie se reduce, por lo tanto, la masa de suciedad se elimina fácilmente de la superficie del portador.
Además, la adsorción de tensioactivos, especialmente los tensioactivos iónicos, en la superficie de la suciedad sólida y su portador tiene el potencial de aumentar el potencial superficial en la superficie de la suciedad sólida y su portador, que es más propicio para la eliminación de la tierra. Las superficies sólidas o generalmente fibrosas generalmente se cargan negativamente en medios acuosos y, por lo tanto, pueden formar capas electrónicas dobles difusas en masas de tierra o superficies sólidas. Debido a la repulsión de cargas homogéneas, la adhesión de partículas de suciedad en el agua a la superficie sólida se debilita. Cuando se agrega un tensioactivo aniónico, debido a que puede aumentar simultáneamente el potencial de superficie negativo de la partícula de tierra y la superficie sólida, la repulsión entre ellos es más mejorada, la resistencia de adhesión de la partícula se reduce más y la suciedad es más fácil de eliminar.
Los tensioactivos no iónicos se adsorben en superficies sólidas generalmente cargadas y, aunque no cambian significativamente el potencial interfacial, los tensioactivos no iónicos adsorbidos tienden a formar un cierto grosor de la capa adsorbida en la superficie que ayuda a evitar la redeposición de la suciedad.
En el caso de los tensioactivos catiónicos, su adsorción reduce o elimina el potencial de superficie negativo de la masa de tierra y la superficie de su portador, lo que reduce la repulsión entre la suciedad y la superficie y, por lo tanto, no es propicio a la eliminación de la suciedad; Además, después de la adsorción en la superficie sólida, los tensioactivos catiónicos tienden a girar la superficie sólida hidrófoba y, por lo tanto, no conducen a la humectación de la superficie y, por lo tanto, lavan.
③ Eliminación de suelos especiales
Las proteínas, el almidón, las secreciones humanas, el jugo de fruta, el jugo de té y otras suciedad son difíciles de eliminar con tensioactivos normales y requieren un tratamiento especial.
Las manchas de proteínas como crema, huevos, sangre, leche y excretas de piel tienden a coagularse sobre las fibras y la degeneración y obtener una adhesión más fuerte. La suciedad de proteínas se puede eliminar usando proteasas. La proteasa enzimática descompone las proteínas en la suciedad en aminoácidos u oligopéptidos solubles en agua.
Las manchas de almidón provienen principalmente de alimentos, otros como salsa, pegamento, etc. La amilasa tiene un efecto catalítico en la hidrólisis de las manchas de almidón, lo que hace que el almidón se descomponga en azúcares.
La lipasa cataliza la descomposición de los triglicéridos, que son difíciles de eliminar por métodos normales, como sebo y aceites comestibles, y los descompone en glicerol soluble y ácidos grasos.
Algunas manchas de colores de jugos de frutas, jugos de té, tintas, lápiz labial, etc., a menudo son difíciles de limpiar a fondo incluso después de un lavado repetido. Estas manchas se pueden eliminar mediante una reacción redox con un agente oxidante o reductor, como el blanqueador, que destruye la estructura de los grupos de color o de color auxiliares y los degrada en componentes más pequeños solubles en agua.
（4） Mecanismo de eliminación de manchas de limpieza en seco
Lo anterior es en realidad para el agua como medio de lavado. De hecho, debido a los diferentes tipos de ropa y estructura, algunas ropa que usan lavado de agua no es conveniente o no fácil de lavar, algo de ropa después del lavado e incluso la deformación, el desvanecimiento, etc., por ejemplo: la mayoría de las fibras naturales absorben agua y fáciles de hincharse, y secar y fácil de encoger, por lo que después del lavado se deformará; Al lavar los productos de lana a menudo también aparecen fenómeno de contracción, algunos productos de lana con lavado de agua también son fáciles de colocar, cambio de color; Algunas sedas de la mano empeoran después de lavarse y pierden su brillo. Para estas ropa a menudo usa el método de limpieza en seco para descontaminar. La llamada limpieza en seco generalmente se refiere al método de lavado en solventes orgánicos, especialmente en solventes no polares.
La limpieza en seco es una forma más suave de lavado que el lavado de agua. Debido a que la limpieza en seco no requiere mucha acción mecánica, no causa daños, arrugas y deformación a la ropa, mientras que los agentes de limpieza en seco, a diferencia del agua, rara vez producen expansión y contracción. Mientras la tecnología se maneje adecuadamente, la ropa se puede limpiar en seco sin distorsión, desvanecimiento del color y vida útil prolongada.
En términos de limpieza en seco, hay tres tipos amplios de suciedad.
La tierra soluble en aceite soluble en aceite incluye todo tipo de aceite y grasa, que es líquido o grasiento y se puede disolver en solventes de limpieza en seco.
② La tierra soluble en agua soluble en agua es soluble en soluciones acuosas, pero no en agentes de limpieza en seco, se adsorbe en ropa en un estado acuoso, el agua se evapora después de la precipitación de sólidos granulares, como sales inorgánicas, almidón, proteína, etc.
③Oil y agua El aceite de tierra insoluble y el agua La suciedad insoluble no es soluble en agua ni soluble en solventes de limpieza en seco, como negro de carbono, silicatos de varios metales y óxidos, etc.
Debido a la naturaleza diferente de varios tipos de suciedad, existen diferentes formas de eliminar la suciedad en el proceso de limpieza en seco. Los suelos solubles en aceite, como los aceites animales y vegetales, los aceites minerales y las grasas, son fácilmente solubles en solventes orgánicos y se pueden eliminar más fácilmente en la limpieza en seco. La excelente solubilidad de los solventes de limpieza en seco para aceites y grasas proviene esencialmente de las fuerzas de las paredes de van der entre las moléculas.
Para la eliminación de la suciedad soluble en agua, como sales inorgánicas, azúcares, proteínas y sudor, la cantidad correcta de agua también debe agregarse al agente de limpieza en seco, de lo contrario, la suciedad soluble en agua es difícil de eliminar de la ropa. Sin embargo, el agua es difícil de disolver en el agente de limpieza en seco, por lo que para aumentar la cantidad de agua, también debe agregar tensioactivos. La presencia de agua en el agente de limpieza en seco puede hacer que la superficie de la suciedad y la ropa se hidrata, de modo que sea fácil interactuar con los grupos polares de tensioactivos, que conduce a la adsorción de tensioactivos en la superficie. Además, cuando los tensioactivos forman micelas, la suciedad y el agua soluble en agua pueden solubilizarse en las micelas. Además de aumentar el contenido de agua del disolvente de limpieza en seco, los tensioactivos también pueden desempeñar un papel en la prevención de la redeposición de la suciedad para mejorar el efecto de descontaminación.
La presencia de una pequeña cantidad de agua es necesaria para eliminar la suciedad soluble en agua, pero demasiada agua puede causar distorsión y arrugas en algo de ropa, por lo que la cantidad de agua en el agente de limpieza en seco debe ser moderada.
La suciedad que no es soluble en agua ni de las partículas sólidas solubles en aceite como la ceniza, el lodo, la tierra y el negro de carbono, generalmente se une a la prenda mediante fuerzas electrostáticas o en combinación con el aceite. In dry cleaning, the flow of solvent, impact can make the electrostatic force adsorption of dirt off, and dry-cleaning agent can dissolve the oil, so that the combination of oil and dirt and attached to the clothing of solid particles off in the dry-cleaning agent, dry cleaning agent in a small amount of water and surfactants, so that those off the solid dirt particles can be stable suspension, dispersion, to prevent its re-deposition to the ropa.
（5） Factores que afectan la acción de lavado
La adsorción direccional de los tensioactivos en la interfaz y la reducción de la tensión superficial (interfacial) son los principales factores en la eliminación de la suciedad líquida o sólida. Sin embargo, el proceso de lavado es complejo y el efecto de lavado, incluso con el mismo tipo de detergente, está influenciado por muchos otros factores. Estos factores incluyen la concentración del detergente, la temperatura, la naturaleza de la suciedad, el tipo de fibra y la estructura de la tela.
① Concentración de tensioactivo
Las micelas de los tensioactivos en solución juegan un papel importante en el proceso de lavado. Cuando la concentración alcanza la concentración crítica de micelas (CMC), el efecto de lavado aumenta bruscamente. Por lo tanto, la concentración de detergente en el solvente debe ser mayor que el valor de CMC para tener un buen efecto de lavado. Sin embargo, cuando la concentración de tensioactivo es mayor que el valor de CMC, el aumento incremental en el efecto de lavado no es obvia y no es necesario aumentar demasiado la concentración de tensioactivo.
Al eliminar el aceite por solubilización, el efecto de solubilización aumenta al aumentar la concentración de tensioactivo, incluso cuando la concentración está por encima de CMC. En este momento, es aconsejable usar el detergente de manera centralizada local. Por ejemplo, si hay mucha suciedad en los puños y el collar de una prenda, se puede aplicar una capa de detergente durante el lavado para aumentar el efecto solubilizante del tensioactivo sobre el aceite.
②Temperatura tiene una influencia muy importante en la acción de descontaminación. En general, aumentar la temperatura facilita la eliminación de la suciedad, pero a veces una temperatura demasiado alta también puede causar desventajas.
El aumento de la temperatura facilita la difusión de la suciedad, la grasa sólida se emulsiona fácilmente a temperaturas superiores a su punto de fusión y las fibras aumentan en la hinchazón debido al aumento de la temperatura, todo lo cual facilita la eliminación de la suciedad. Sin embargo, para los tejidos compactos, las microgaps entre las fibras se reducen a medida que las fibras se expanden, que es perjudicial para la eliminación de la suciedad.
Los cambios de temperatura también afectan la solubilidad, el valor de CMC y el tamaño de las micelas de los tensioactivos, lo que afecta el efecto de lavado. La solubilidad de los tensioactivos con cadenas largas de carbono es baja a bajas temperaturas y, a veces, la solubilidad es incluso menor que el valor de CMC, por lo que la temperatura de lavado debe elevarse adecuadamente. El efecto de la temperatura sobre el valor de CMC y el tamaño de las micelas es diferente para los tensioactivos iónicos y no iónicos. Para los tensioactivos iónicos, un aumento de la temperatura generalmente aumenta el valor de CMC y reduce el tamaño de la micela, lo que significa que la concentración de tensioactivo en la solución de lavado debería aumentarse. Para los tensioactivos no iónicos, un aumento en la temperatura conduce a una disminución en el valor de CMC y un aumento significativo en el volumen de micelas, por lo que está claro que un aumento apropiado en la temperatura ayudará al tensioactivo no iónico a ejercer su efecto activo en superficie. Sin embargo, la temperatura no debe exceder su punto de nube.
En resumen, la temperatura de lavado óptima depende de la formulación del detergente y del objeto que se está lavando. Algunos detergentes tienen un buen efecto de detergente a temperatura ambiente, mientras que otros tienen una detergencia muy diferente entre el lavado en frío y en caliente.
③ espuma
Es habitual confundir el poder de espuma con el efecto de lavado, creyendo que los detergentes con alto poder de espuma tienen un buen efecto de lavado. La investigación ha demostrado que no existe una relación directa entre el efecto de lavado y la cantidad de espuma. Por ejemplo, lavar con detergentes de espuma bajos no es menos efectivo que el lavado con detergentes espumosos altos.
Aunque la espuma no está directamente relacionada con el lavado, hay ocasiones en que ayuda a eliminar la suciedad, por ejemplo, cuando se lavan los platos a mano. Al fregar alfombras, la espuma también puede quitar el polvo y otras partículas de tierra sólida, la tierra de la alfombra explica una gran proporción de polvo, por lo que los agentes de limpieza de alfombras deben tener una cierta capacidad de espuma.
La potencia de espuma también es importante para los champús, donde la espuma fina producida por el líquido durante el champú o el baño deja el cabello que se siente lubricado y cómodo.
④ Variedades de fibras y propiedades físicas de los textiles
Además de la estructura química de las fibras, que afecta la adhesión y la eliminación de la suciedad, la apariencia de las fibras y la organización del hilo y la tela influyen en la facilidad de la eliminación de la tierra.
Las escamas de las fibras de lana y las cintas planas curvas de las fibras de algodón tienen más probabilidades de acumular la suciedad que las fibras lisas. Por ejemplo, el negro de carbono teñido en películas de celulosa (películas de viscosa) es fácil de eliminar, mientras que el negro de carbono teñido con telas de algodón es difícil de lavar. Otro ejemplo es que las telas de fibra corta hechas de poliéster son más propensas a acumular manchas de aceite que las telas de fibra larga, y las manchas de aceite en telas de fibra corta también son más difíciles de eliminar que las manchas de aceite en las telas de fibra larga.
Los hilos fuertemente retorcidos y las telas apretadas, debido a la pequeña brecha entre las fibras, pueden resistir la invasión de la suciedad, pero lo mismo también puede evitar que el líquido de lavado excluya la suciedad interna, por lo que las telas apretadas comienzan a resistir la suciedad bien, pero una vez manchado, el lavado también es más difícil.
⑤ Dureza del agua
La concentración de Ca2+, Mg2+ y otros iones metálicos en el agua tiene una gran influencia en el efecto de lavado, especialmente cuando los tensioactivos aniónicos encuentran iones Ca2+ y Mg2+ que forman sales de calcio y magnesio que son menos solubles y reducirán su detergencia. En el agua dura, incluso si la concentración de tensioactivo es alta, la detergencia sigue siendo mucho peor que en la destilación. Para que el tensioactivo tenga el mejor efecto de lavado, la concentración de iones Ca2+ en el agua debe reducirse a 1 x 10-6 mol/L (CaCo3 a 0.1 mg/L) o menos. Esto requiere la adición de varios ablandadores al detergente.
Tiempo de publicación: febrero 25-2022