1. Tensión superficial
La fuerza de contracción por unidad de longitud en la superficie de un líquido se llama tensión superficial, medida en N • M-1.
2. Actividad superficial y tensioactivo
La propiedad que puede reducir la tensión superficial de los solventes se llama actividad superficial, y las sustancias con actividad superficial se denominan sustancias de superficie activa.
El tensioactivo se refiere a sustancias activas de superficie que pueden formar micelas y otros agregados en soluciones acuosas, tienen una alta actividad superficial y también tienen humectación, emulsionantes, espuma, lavado y otras funciones.
3. Características estructurales moleculares del tensioactivo
El tensioactivo son compuestos orgánicos con estructuras especiales y propiedades que pueden alterar significativamente la tensión interfacial entre dos fases o la tensión superficial de los líquidos (generalmente agua), y tienen propiedades como humectación, espuma, emulsificación y lavado.
Estructuralmente hablando, los tensioactivos comparten una característica común de contener dos grupos funcionales diferentes en sus moléculas. Un extremo es un grupo no polar de cadena larga que es soluble en aceite pero insoluble en agua, conocido como grupo hidrófobo o grupo hidrofóbico. Estos grupos hidrofóbicos son generalmente hidrocarburos de cadena larga, a veces también fluorino orgánico, organosilicón, organofosforos, cadenas de organotina, etc. El otro extremo es un grupo funcional soluble en agua, a saber, un grupo hidrofílico o un grupo hidrofílico. El grupo hidrofílico debe tener suficiente hidrofilia para garantizar que todo el tensioactivo sea soluble en agua y tenga la solubilidad necesaria. Debido a la presencia de grupos hidrofílicos e hidrofóbicos en tensioactivos, pueden disolverse en al menos una fase de la fase líquida. Las propiedades hidrofílicas y oleofílicas de los tensioactivos se llaman anfifilicidad.
4.Tipos de tensioactivos
Los tensioactivos son moléculas anfifílicas que tienen grupos hidrofóbicos e hidrofílicos. Los grupos hidrofóbicos de tensioactivos generalmente están compuestos por hidrocarburos de cadena larga, como la cadena recta Alquilo C8-C20, la cadena ramificada Alquilo C8-C20, alquilfenilo (con 8-16 átomos de carbono de alquilo), etc. La diferencia en grupos hidrofóbicos se encuentra principalmente en los cambios estructurales de las cañas de hidrógeno de carbono, con diferencias relativamente pequeñas, mientras que hay más tipos de más tipos de tipos de tipos tipos. Por lo tanto, 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 mayores 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 principalmente en si los grupos hidrofílicos son iónicos, dividiéndolos en tipos aniónicos, catiónicos, no iónicos, zwitteriónicos y otros tipos especiales de tensioactivos.
5. Características de la solución acuosa tensioactiva
① Adsorción de tensioactivos en las interfaces
Las moléculas tensioactivas tienen grupos lipofílicos e hidrofílicos, lo que las convierte en moléculas anfifílicas. El agua es un líquido fuertemente polar. Cuando los tensioactivos se disuelven en agua, de acuerdo con el principio de similitud de polaridad y repulsión de diferencia de polaridad, sus grupos hidrofílicos se sienten atraídos por la fase de agua y se disuelven en agua, mientras que sus grupos lipofílicos repelen el agua y dejan el agua. Como resultado, las moléculas tensioactivas (o iones) se adsorben en la interfaz entre las dos fases, reduciendo la tensión interfacial entre las dos fases. Cuantas más moléculas tensioactivas (iones) se adsorban en la interfaz, mayor es la disminución de la tensión interfacial.
② Algunas propiedades de la membrana de adsorción
Presión superficial de la membrana de adsorción: tensioactivos adsorb en la interfaz de gas-líquido para formar una membrana de adsorción. Si se coloca una placa flotante móvil sin fricción en la interfaz y la placa flotante empuja la membrana de adsorción a lo largo de la superficie de la solución, la membrana ejerce una presión sobre la placa flotante, que se llama presión de la superficie.
Viscosidad de la superficie: como la presión de la superficie, la viscosidad de la superficie es una propiedad exhibida por películas moleculares insolubles. Suspenda un anillo de platino con un alambre de metal delgado, haga que su cotización en el plano se ponga en contacto con la superficie del agua del fregadero, gire el anillo de platino, el anillo de platino se ve obstaculizado por la viscosidad del agua y la amplitud atenúa gradualmente, según la cual se puede medir la viscosidad de la superficie. El método es: primero conducir experimentos en la superficie del agua pura, medir la atenuación de amplitud, luego medir la atenuación después de la formación de la máscara facial de la superficie y calcular la viscosidad de la máscara facial de la superficie a partir de la diferencia entre los dos.
La viscosidad de la superficie está estrechamente relacionada con la firmeza de la máscara facial de la superficie. Dado que la película de adsorción tiene presión de superficie y viscosidad, debe ser elástica. Cuanto mayor sea la presión superficial y la viscosidad de la membrana de adsorción, mayor es su módulo elástico. El módulo elástico de la película de adsorción de superficie es de gran importancia en el proceso de estabilización de espuma.
③ Formación de micelas
La solución diluida de tensioactivos sigue las leyes de las soluciones ideales. La cantidad de adsorción de tensioactivos en la superficie de una solución aumenta con la concentración de la solución. Cuando la concentración alcanza o excede un cierto valor, el monto de la adsorción ya no aumenta. Estas moléculas tensioactivas excesivas en la solución están desordenadas o existen de manera regular. Tanto la práctica como la teoría han demostrado que forman agregados en solución, que se llaman micelas.
Concentración crítica de micelas: la concentración mínima en la que los tensioactivos forman micelas en una solución se denomina concentración crítica de micelas.
④ El valor CMC del tensioactivo común.
6. Valor de equilibrio hidrofílico y oleofílico
HLB significa equilibrio lipofílico hidrofílico, que representa los valores de equilibrio hidrófilo y lipofílico de los grupos hidrófilos y lipofílicos de un tensioactivo, es decir, el valor HLB del tensioactivo. Un alto valor de HLB indica una fuerte hidrofilia y lipofilia débil de la molécula; Por el contrario, tiene una fuerte lipofilia e hidrofilia débil.
① Regulaciones sobre el valor de HLB
El valor de HLB es un valor relativo, por lo que al formular el valor de HLB, como estándar, el valor HLB de parafina sin propiedades hidrofílicas se establece en 0, mientras que el valor HLB del dodecil sulfato de sodio con una fuerte solubilidad en agua se establece en 40. En términos generales, los emulsionantes con valores de HLB inferiores a 10 son lipofílicos, mientras que los emulsionantes con valores de HLB superiores a 10 son hidrofílicos. Por lo tanto, el punto de inflexión de la lipofilia a la hidrofilia es de aproximadamente 10.
7. Efectos de emulsificación y solubilización
Dos líquidos inmiscibles, uno formado por partículas dispersas (gotas o cristales líquidos) en el otro, se llaman emulsiones. Al formar una emulsión, el área interfacial entre los dos líquidos aumenta, lo que hace que el sistema termodinámicamente sea inestable. Para estabilizar la emulsión, se debe agregar un tercer componente, emulsionante, para reducir la energía interfacial del sistema. Los emulsionantes pertenecen a los tensioactivos, y su función principal es actuar como emulsionantes. La fase en la que existen gotas en una emulsión se llama fase dispersa (o fase interna, fase discontinua), y la otra fase conectada juntas se llama medio disperso (o fase externa, fase continua).
① emulsionantes y emulsiones
Las emulsiones comunes consisten en una fase de agua o solución acuosa, y la otra fase de compuestos orgánicos que son inmiscibles con agua, como aceites, ceras, etc. La emulsión formada por el agua y el aceite puede dividirse en dos tipos basados en su dispersión: el aceite disperso en el agua forma agua en la emulsión de aceite, representada por O/W (aceite/agua); El agua dispersa en el aceite forma una emulsión de agua en aceite, representada por W/O (agua/aceite). Además, el agua compleja en el aceite en el agua sin/W y el aceite en el agua en el aceite O/W/W también puede formarse emulsiones.
El emulsionante estabiliza la emulsión al reducir la tensión interfacial y formar una máscara facial monocapa.
Requisitos para emulsionantes en la emulsificación: A: los emulsionantes deben poder adsorbir o enriquecer en la interfaz entre las dos fases, reduciendo la tensión interfacial; B: Los emulsionantes deben darle a las partículas una carga eléctrica, causando repulsión electrostática entre partículas o formando una película protectora estable y altamente viscosa alrededor de las partículas. Por lo tanto, las sustancias utilizadas como emulsionantes deben tener grupos anfifílicos para tener efectos emulsionantes, y los tensioactivos pueden cumplir con este requisito.
② Métodos de preparación de emulsiones y factores que afectan la estabilidad de la emulsión
Existen dos métodos para preparar emulsiones: uno es usar métodos mecánicos para dispersar el líquido en pequeñas partículas en otro líquido, que se usa comúnmente en la industria para preparar emulsiones; Otro método es disolver un líquido en un estado molecular en otro líquido y luego permitir que se agregue adecuadamente para formar una emulsión.
La estabilidad de las emulsiones se refiere a su capacidad para resistir la agregación de partículas y causar separación de fases. Las emulsiones son sistemas termodinámicamente inestables con energía libre significativa. Por lo tanto, la estabilidad de una emulsión en realidad se refiere al tiempo requerido para que el sistema alcance el equilibrio, es decir, el tiempo requerido para que un líquido en el sistema se separe.
Cuando hay moléculas orgánicas polares como el alcohol graso, el ácido graso y la amina grasa en la máscara facial, la resistencia de la membrana aumenta significativamente. Esto se debe a que las moléculas emulsionantes en la capa de adsorción de la interfaz interactúan con moléculas polares como el alcohol, el ácido y la amina para formar un "complejo", lo que aumenta la resistencia de la máscara facial de la interfaz.
Los emulsionantes compuestos por dos o más tensioactivos se llaman emulsionantes mixtos. Los emulsionantes mixtos adsorben en la interfaz de agua/aceite, y las interacciones intermoleculares pueden formar complejos. Debido a la fuerte interacción intermolecular, la tensión interfacial se reduce significativamente, la cantidad de emulsionante adsorbido en la interfaz aumenta significativamente y la densidad y la resistencia de la máscara facial interfacial formada aumenta.
La carga de las gotas tiene un impacto significativo en la estabilidad de las emulsiones. Las emulsiones estables generalmente tienen gotas con cargas eléctricas. Cuando se usan emulsionantes iónicos, los iones emulsionantes que se adsorben en la interfaz insertan sus grupos lipofílicos en la fase de aceite, mientras que los grupos hidrofílicos están en la fase de agua, lo que hace que las gotas se carguen. Debido al hecho de que las gotas de la emulsión tienen la misma carga, se repelen entre sí y no se aglomeran fácilmente, lo que resulta en una mayor estabilidad. Se puede ver que cuanto más iones emulsionantes se adsorban en las gotas, mayor será su carga y cuanto mayor sea su capacidad para evitar la coalescencia de las gotas, lo que hace que el sistema de emulsión sea más estable.
La viscosidad del medio de dispersión de emulsión tiene un cierto impacto 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 alta, lo que dificulta fuertemente el movimiento browniano de las gotas líquidas, ralentiza la colisión entre las gotas y mantiene el sistema estable. Las sustancias polímeras que generalmente son solubles en las emulsiones pueden aumentar la viscosidad del sistema y mejorar la estabilidad de la emulsión. Además, el polímero también puede formar una máscara facial de interfaz sólida, lo que hace que el sistema de emulsión sea más estable.
En algunos casos, agregar polvo sólido también puede estabilizar la emulsión. El polvo sólido no está en agua, aceite o en la interfaz, dependiendo de la capacidad de humectación del aceite y el agua en el polvo sólido. Si el polvo sólido no está completamente humedecido por el agua y puede ser humedecido por el aceite, permanecerá en la interfaz de aceite de agua.
La razón por la cual el polvo sólido no estabiliza la emulsión es que el polvo recolectado en la interfaz no fortalece la máscara facial de la interfaz, que es similar a las moléculas emulsionantes de adsorción de la interfaz. Por lo tanto, cuanto más cerca se arreglen las partículas de polvo sólido en la interfaz, más estable será la emulsión.
Los tensioactivos tienen la capacidad de aumentar significativamente la solubilidad de los compuestos orgánicos que son insolubles o ligeramente solubles en agua después de formar micelas en solución acuosa, y la solución es transparente en este momento. Este efecto de las micelas se llama solubilización. Los tensioactivos que pueden producir efectos solubilizantes se llaman solubilizantes, y los compuestos orgánicos que están solubilizados se llaman compuestos solubilizados.
8. FOAM
La espuma juega un papel importante en el proceso de lavado. La espuma se refiere al sistema de dispersión en el que el gas se dispersa en líquido o sólido. El gas es la fase de dispersión, y el líquido o el sólido es el medio de dispersión. El primero se llama espuma líquida, mientras que la segunda se llama espuma sólida, como plástico de espuma, vidrio de espuma, cemento de espuma, etc.
(1) Formación de espuma
La espuma aquí se refiere a la agregación de burbujas separadas por la película líquida. Debido a la gran diferencia en la densidad entre la fase dispersa (gas) y el medio disperso (líquido), y la baja viscosidad del líquido, la espuma siempre puede subir al nivel del líquido rápidamente.
El proceso de formación de espuma es llevar una gran cantidad de gas al líquido, y las burbujas en la superficie líquida regresan rápidamente, formando un agregado de burbujas separado por una pequeña cantidad de líquido y gas.
La espuma tiene dos características notables en la morfología: una es que las burbujas como fase dispersa son a menudo poliédricas, porque en la intersección de burbujas, existe una tendencia a que la película líquida se vuelva más delgada, haciendo que las burbujas poliédricas. Cuando la película líquida se vuelve más delgada hasta cierto punto, las burbujas se romperán; En segundo lugar, el líquido puro no puede formar espuma estable, pero el líquido que puede formar espuma es al menos dos o más componentes. La solución acuosa de tensioactivo es un sistema típico de espuma fácil de generar, y su capacidad para generar espuma también está relacionada con otras propiedades.
Los tensioactivos con buena capacidad de espuma se llaman agentes espumosos. Aunque el agente de espuma tiene una buena capacidad de espuma, es posible que la espuma formada no pueda mantener durante mucho tiempo, es decir, su estabilidad puede no ser buena. Para mantener la estabilidad de la espuma, una sustancia que puede aumentar la estabilidad de la espuma a menudo se agrega al agente de espuma, que se llama estabilizador de espuma. Los estabilizadores de espuma comúnmente utilizados son el óxido de lauroil dietanolamina y dodecil dimetil amina.
(2) Estabilidad de la espuma
La espuma es un sistema termodinámicamente inestable, y la tendencia final es que la superficie total del líquido en el sistema disminuye y la energía libre disminuye después de la ruptura de la burbuja. El proceso de desfoaming es el proceso en el que la película líquida que separa el gas cambia de grosor hasta que se rompe. Por lo tanto, la estabilidad de la espuma está determinada principalmente por la velocidad de descarga líquida y la resistencia de la película líquida. Hay varios otros factores influyentes.
① Tensión superficial
Desde el punto de vista de energía, la baja tensión superficial es más favorable para la formación de espuma, pero no puede garantizar la estabilidad de la espuma. La baja tensión superficial, la baja diferencia de presión, la velocidad lenta de descarga de líquido y el adelgazamiento lento de la película líquida conducen a la estabilidad de la espuma.
② Viscosidad de la superficie
El factor clave que determina la estabilidad de la espuma es la resistencia de la película líquida, que está determinada principalmente por la firmeza de la película de adsorción de la superficie, medida por la viscosidad de la superficie. Los experimentos muestran que la espuma producida por la solución con una mayor viscosidad de la superficie tiene una vida útil más larga. Esto se debe a que la interacción entre las moléculas adsorbidas en la superficie conduce al aumento de la resistencia a la membrana, mejorando así la vida de la espuma.
③ Viscosidad de la solución
Cuando aumenta la viscosidad del líquido en sí, el líquido en la película líquida no es fácil de descargar, y la velocidad del adelgazamiento del espesor de la película líquida es lenta, lo que retrasa el tiempo de la ruptura de la película líquida y aumenta la estabilidad de la espuma.
④ El efecto de 'reparación' de la tensión superficial
Los tensioactivos adsorbidos en la superficie de la película líquida tienen la capacidad de resistir la expansión o contracción de la superficie de la película líquida, que referimos como efecto de reparación. Esto se debe a que hay una película líquida de tensioactivos adsorbidos en la superficie, y expandir su área superficial reducirá la concentración de moléculas adsorbidas de la superficie y aumentará la tensión superficial. Expandir aún más la superficie requerirá un mayor esfuerzo. Por el contrario, la contracción del área de la superficie aumentará la concentración de moléculas adsorbidas en la superficie, reduciendo la tensión superficial y obstaculizando aún más la contracción.
⑤ La difusión de gas a través de una película líquida
Debido a la existencia de la presión capilar, la presión de pequeñas burbujas en la espuma es más alta que la de las burbujas grandes, lo que hará que el gas en las pequeñas burbujas se difunda en las burbujas grandes de baja presión a través de la película líquida, lo que resulta en el fenómeno que las burbujas pequeñas se vuelven más pequeñas, las burbujas grandes se vuelven más grandes y finalmente se rompen la espuma. Si se agrega tensioactivo, la espuma será uniforme y densa al hacer espuma, y no es fácil de desacoplar. Dado que el tensioactivo está estrechamente dispuesto en la película líquida, es difícil ventilar, lo que hace que la espuma sea más estable.
⑥ La influencia de la carga superficial
Si la película líquida de espuma se carga con el mismo símbolo, las dos superficies de la película líquida se repelerán entre sí, evitando que la película líquida se adelgace o incluso la destrucción. Los tensioactivos iónicos pueden proporcionar este efecto estabilizador.
En conclusión, la resistencia de la película líquida es el factor clave para determinar la estabilidad de la espuma. Como tensioactivo para agentes espumosos y estabilizadores de espuma, la tensión y la firmeza de las moléculas adsorbidas de la superficie son los factores más importantes. Cuando la interacción entre las moléculas adsorbidas en la superficie es fuerte, las moléculas adsorbidas están estrechamente dispuestas, lo que no solo hace que la máscara facial de la superficie tenga alta resistencia, sino que también hace que la solución adyacente a la máscara facial de la superficie sea difícil de fluir debido a la alta viscosidad de la superficie, por lo que es relativamente difícil para la película líquida y el grosor de la película líquida es fácil de mantener. Además, las moléculas de superficie estrechamente dispuestas también pueden reducir la permeabilidad de las moléculas de gas y así aumentar la estabilidad de la espuma.
(3) Destrucción de la espuma
El principio básico de la destrucción de la espuma es cambiar las condiciones para producir espuma o eliminar los factores de estabilidad de la espuma, por lo que hay dos métodos de desfoaming, físicos y químicos.
La desgracia física es cambiar las condiciones bajo las cuales se genera espuma mientras se mantiene la composición química de la solución de espuma sin cambios. Por ejemplo, la alteración de la fuerza externa, el cambio de temperatura o presión y el tratamiento ultrasónico son métodos físicos efectivos para eliminar la espuma.
El método de desfoaming químico es agregar algunas sustancias para interactuar con el agente de espuma, reducir la resistencia de la película líquida en la espuma y luego reducir la estabilidad de la espuma para lograr el propósito de la desfoaming. Dichas sustancias se llaman defoamers. La mayoría de los defoamers son tensioactivos. Por lo tanto, de acuerdo con el mecanismo de desfoaming, los defoamers deberían tener una fuerte capacidad para reducir la tensión superficial, ser fácilmente adsorbidos en la superficie y tener interacciones débiles entre las moléculas adsorbidas de la superficie, lo que resulta en una estructura de disposición relativamente floja de las moléculas adsorbidas.
Hay varios tipos de defoamers, pero en su mayoría son tensioactivos no iónicos. Los tensioactivos no iónicos tienen propiedades contra la espuma cercana o superior a su punto de nube y se usan comúnmente como defoamers. Los alcoholes, especialmente aquellos con estructuras de ramificación, ácidos grasos y ésteres, poliamidas, fosfatos, aceites de silicona, etc., también se usan comúnmente como excelentes desalentadores.
(4) espuma y lavado
No existe una relación directa entre la espuma y el efecto de lavado, y la cantidad de espuma no significa que el efecto de lavado sea bueno o malo. Por ejemplo, el rendimiento de espuma de los tensioactivos no iónicos es muy inferior al jabón, pero su poder de limpieza es mucho mejor que el jabón.
En algunos casos, la espuma es útil para eliminar la suciedad. Por ejemplo, al lavar la vajilla en el hogar, la espuma del detergente puede quitar las gotas de aceite lavadas; Al fregar la alfombra, la espuma ayuda a quitar la suciedad sólida como el polvo y el polvo. Además, la espuma a veces se puede usar como un signo de si el detergente es efectivo, porque las manchas de aceite graso pueden inhibir la espuma del detergente. Cuando hay demasiadas manchas de aceite y muy poco detergente, no habrá espuma o la espuma original desaparecerá. A veces, la espuma también se puede usar como un indicador de si el enjuague está limpio. Debido a que la cantidad de espuma en la solución de enjuague tiende a disminuir con la disminución del contenido de detergente, el grado de enjuague puede evaluarse por la cantidad de espuma.
9. Proceso de lavado
En un sentido amplio, el lavado es el proceso de eliminar componentes no deseados del objeto que se lava y logra un cierto propósito. El lavado en el sentido habitual se refiere al proceso de eliminar la suciedad de la superficie de un portador. Durante el lavado, la interacción entre la suciedad y el portador se debilita o se elimina a través de la acción de algunas sustancias químicas (como los detergentes), transformando la combinación de suciedad y portadora en la combinación de suciedad y detergente, lo que finalmente hace que la suciedad y el portador se desprendan. Como los objetos a lavar y la suciedad a eliminar son diversos, el lavado es un proceso muy complejo, y el proceso básico de lavado puede representarse mediante la siguiente relación simple
Portador • DIRT+Detergente = portador+suciedad • Detergente
El proceso de lavado generalmente se puede dividir en dos etapas: una es la separación de la suciedad y su portador bajo la acción del detergente; El segundo es que la suciedad separada se dispersa y se suspende en el medio. El proceso de lavado es un proceso reversible, y la suciedad que se dispersa o suspende en el medio también puede volver a precipitarse desde el medio sobre la lavandería. Por lo tanto, un excelente detergente no solo debe tener la capacidad de separar la suciedad del portador, sino que también tiene una buena capacidad para dispersar y suspender la suciedad, y evitar que la suciedad deposite nuevamente.
(1) Tipos de tierra
Incluso para el mismo elemento, el tipo, la composición y la cantidad de suciedad variarán según el entorno de uso. La suciedad del cuerpo del aceite incluye principalmente aceites animales y vegetales, así como aceites minerales (como petróleo crudo, combustible, alquitrán de carbón, etc.), mientras que la tierra sólida incluye humo, polvo, óxido, negro de carbono, etc. En términos de tierra de ropa, hay tierra del cuerpo humano, como sudor, sebum, sangre, etc., etc.; La suciedad de los alimentos, como las manchas de frutas, las manchas de aceite comestible, las manchas de condimento, el almidón, etc. La suciedad traída por los cosméticos, como el lápiz labial y el esmalte de uñas; Suciedad de la atmósfera, como humo, polvo, suelo, etc. Otros materiales como tinta, té, pintura, etc. Se puede decir que hay varios tipos diversos.
Varios tipos de suciedad generalmente se pueden dividir en tres categorías: tierra sólida, tierra líquida y suciedad especial.
① La suciedad sólida común incluye partículas como cenizas, barro, suelo, óxido y negro de carbono. La mayoría de estas partículas tienen una carga superficial, en su mayoría negativa, y se adsorben fácilmente en objetos fibrosos. En general, la suciedad sólida es difícil de disolver en el agua, pero puede ser dispersada y suspendida por soluciones de detergentes. La suciedad sólida con partículas pequeñas es difícil de eliminar.
② La suciedad líquida es principalmente soluble en aceite, incluidos aceites animales y vegetales, ácidos grasos, alcoholes grasos, aceites minerales y sus óxidos. Entre ellos, los aceites animales y vegetales y los ácidos grasos pueden sufrir saponificación con álcali, mientras que los alcoholes grasos y los aceites minerales no están saponificados por el álcali, sino que pueden disolverse en alcoholes, éteres y solventes orgánicos hidrocarburos, y ser emulsionados y dispersados por soluciones acuosas por detergentes. La suciedad líquida soluble en aceite generalmente tiene una fuerte fuerza de interacción con objetos fibrosos y adsorbios firmemente en las fibras.
③ La suciedad especial incluye proteínas, almidón, sangre, secreciones humanas como el sudor, el sebo, la orina, así como el jugo de frutas, el jugo de té, etc. La mayoría de estos tipos de suciedad pueden adsorberse fuertemente en objetos fibrosos a través de reacciones químicas. Por lo tanto, lavarlo es bastante difícil.
Varios tipos de tierra rara vez existen solo, a menudo mezclados y adsorbidos en objetos. La suciedad a veces puede oxidarse, descomponerse o decaer bajo influencias externas, lo que resulta en la formación de nueva suciedad.
(2) El efecto de adhesión de la suciedad
La razón por la cual la ropa, las manos, etc. puede ensuciarse es porque hay algún tipo de interacción entre objetos y tierra. Hay varios efectos de adhesión de la suciedad en los objetos, pero son principalmente adhesión física y adhesión química.
① La adhesión física de cenizas de cigarrillo, polvo, sedimento, negro de carbono y otras sustancias a la ropa. En términos generales, la interacción entre la suciedad adherida y el objeto contaminado es relativamente débil, y la eliminación de la suciedad también es relativamente fácil. Según diferentes fuerzas, la adhesión física de la suciedad se puede dividir en adhesión mecánica y adhesión electrostática.
R: La adhesión mecánica se refiere principalmente a la adhesión de la suciedad sólida, como el polvo y el sedimento. La adhesión mecánica es un método de adhesión débil para la suciedad, que casi se puede eliminar mediante métodos mecánicos simples. Sin embargo, cuando el tamaño de partícula de la suciedad es pequeño (<0.1um), es más difícil de eliminar.
B: La adhesión electrostática se manifiesta principalmente por la acción de las partículas de suciedad cargadas en objetos con cargas opuestas. La mayoría de los objetos fibrosos llevan una carga negativa en el agua y se adhieren fácilmente con una suciedad cargada positivamente como la 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 formados por iones positivos (como Ca2+, Mg2+, etc.) en el agua (los iones actúan entre múltiples cargas opuestas, actúan como puentes).
La electricidad estática es más fuerte que la acción mecánica simple, lo que hace que sea relativamente difícil eliminar la suciedad.
③ Eliminación de la suciedad especial
Las proteínas, el almidón, las secreciones humanas, el jugo de fruta, el jugo de té y otros tipos de suciedad son difíciles de eliminar con tensioactivos generales y requieren métodos de tratamiento especiales.
Las manchas de proteínas como la crema, los huevos, la sangre, la leche y las excretas de la piel son propensas a la coagulación y la desnaturalización en las fibras, y se adhieren más firmemente. Para el ensuciamiento de proteínas, la proteasa se puede usar para eliminarla. La proteasa puede descomponer las proteínas en la suciedad en aminoácidos u oligopéptidos solubles en agua.
Las manchas de almidón provienen principalmente de alimentos, mientras que otras, como jugos de carne, pasta, etc. Las enzimas de almidón tienen un efecto catalítico en la hidrólisis de las manchas de almidón, descomponiendo el almidón en azúcares.
La lipasa puede catalizar la descomposición de algunos triglicéridos que son difíciles de eliminar mediante métodos convencionales, como el sebo secretado por el cuerpo humano, los aceites comestibles, etc., para descomponer los triglicéridos en glicerol soluble y ácidos grasos.
Algunas manchas de color de jugo de fruta, jugo de té, tinta, lápiz labial, etc. a menudo son difíciles de limpiar completamente incluso después de un lavado repetido. Este tipo de mancha se puede eliminar mediante reacciones de reducción de oxidación usando oxidantes o agentes reductores como el blanqueador, que descomponen la estructura de los grupos cromóforos o cromóforos y los degradan en componentes más pequeños solubles en agua.
Desde la perspectiva de la limpieza en seco, hay aproximadamente tres tipos de suciedad.
① La suciedad soluble en aceite incluye varios aceites y grasas, que son líquidos o grasientos y solubles en solventes de limpieza en seco.
② La suciedad soluble en agua es soluble en solución acuosa, pero insoluble en agentes de limpieza en seco. Se adsorbe sobre la ropa en forma de una solución acuosa, y después de que el agua se evapora, se precipitan los sólidos granulares como sales inorgánicas, almidón, proteínas, etc.
③ El agua de la suciedad insoluble en agua es insoluble tanto en agua como en solventes de limpieza en seco, como negro de carbono, varios silicatos metálicos y óxidos.
Debido a las diferentes propiedades de varios tipos de suciedad, existen diferentes formas de eliminar la suciedad durante el proceso de limpieza en seco. La suciedad soluble en aceite, como los aceites animales y vegetales, los aceites minerales y las grasas, son fácilmente solubles en solventes orgánicos y se puede quitar fácilmente durante la limpieza en seco. La excelente solubilidad de los solventes de limpieza en seco para el aceite y la grasa se debe esencialmente a las fuerzas de van der Waals entre las moléculas.
Para la eliminación de la suciedad soluble en agua, como sales inorgánicas, azúcares, proteínas, sudor, etc., también es necesario agregar una cantidad apropiada de agua al agente de limpieza seca, de lo contrario, la suciedad soluble en agua es difícil de eliminar de la ropa. Pero el agua es difícil de disolver en los agentes de limpieza en seco, por lo que para aumentar la cantidad de agua, se deben agregar tensioactivos. El agua presente en los agentes de limpieza en seco puede hidratar la suciedad y la superficie de la ropa, lo que facilita la interacción con los grupos polares de tensioactivos, lo cual es beneficioso para 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. Los tensioactivos no solo pueden aumentar el contenido de agua en los solventes de limpieza en seco, sino también evitar la deposición de la suciedad para mejorar el efecto de limpieza.
La presencia de una pequeña cantidad de agua es necesaria para eliminar la suciedad soluble en agua, pero el agua excesiva puede hacer que se deforma algo de ropa, se arrugas, etc., por lo que el contenido de agua en el detergente seco debe ser moderado.
Las partículas sólidas como la ceniza, el lodo, el suelo y el negro de carbono, que no son solubles en agua ni solubles en aceite, generalmente se adhieren a la ropa por adsorción electrostática o se combinan con manchas de aceite. En la limpieza en seco, el flujo y el impacto de los solventes pueden hacer que la suciedad adsorbida por las fuerzas electrostáticas se caiga, mientras que los agentes de limpieza en seco pueden disolver las manchas de aceite, causando partículas sólidas que se combinan con las manchas de aceite y se adhieren a la ropa para caerse del agente de limpieza seca. La pequeña cantidad de agua y tensioactivos en el agente de limpieza en seco puede suspender y dispersar de manera estable las partículas de suciedad sólidas que se caen, evitando que depositen nuevamente en la ropa.
(5) Factores que afectan el efecto de lavado
La adsorción direccional de los tensioactivos en la interfaz y la reducción de la tensión superficial (interfacial) son los principales factores para la eliminación del ensayo líquido o sólido. Pero el proceso de lavado es relativamente complejo, e incluso el efecto de lavado del mismo tipo de detergente se ve afectado por muchos otros factores. Estos factores incluyen la concentración de detergente, temperatura, naturaleza de la suciedad, tipo de fibra y estructura de tela.
① Concentración de tensioactivos
Las micelas de los tensioactivos en la 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 lograr un buen efecto de lavado. Sin embargo, cuando la concentración de tensioactivos excede el valor de CMC, el aumento del efecto de lavado se vuelve menos significativo, y el aumento excesivo en la concentración de tensioactivo es innecesario.
Al usar la solubilización para eliminar las manchas de aceite, incluso si la concentración está por encima del valor de CMC, el efecto de solubilización aún aumenta con el aumento de la concentración de tensioactivo. En este momento, es aconsejable usar detergente localmente, como en los puños y collares de ropa donde hay mucha suciedad. Al lavar, se puede aplicar una capa de detergente primero para mejorar el efecto de solubilización de los tensioactivos en las manchas de aceite.
② La temperatura tiene un impacto significativo en el efecto de limpieza. En general, aumentar la temperatura es beneficioso para eliminar la suciedad, pero a veces la temperatura excesiva también puede causar factores adversos.
Un aumento en la temperatura es beneficioso para la difusión de la suciedad. Las manchas de aceite sólido se emulsionan fácilmente cuando la temperatura está por encima de su punto de fusión, y las fibras también aumentan su grado de expansión debido al aumento de la temperatura. Todos estos factores son beneficiosos para la eliminación de la suciedad. Sin embargo, para las telas apretadas, los micro espacios entre las fibras se reducen después de la expansión de la fibra, que no conduce a la eliminación de la suciedad.
Los cambios en la 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. Los tensioactivos largos de la cadena de carbono tienen una solubilidad más baja a bajas temperaturas y, a veces, incluso una solubilidad aún menor que el valor de CMC. En este caso, la temperatura de lavado debe aumentarse 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 en la temperatura generalmente conduce a un aumento en el valor de CMC y una disminución en el tamaño de las micelas. Esto significa que la concentración de tensioactivos debe aumentarse en la solución de lavado. Para los tensioactivos no iónicos, el aumento de la temperatura conduce a una disminución en su valor de CMC y un aumento significativo en su tamaño de micela. Se puede ver que el aumento de la temperatura adecuadamente puede ayudar a los tensioactivos no iónicos a ejercer su actividad superficial. Pero la temperatura no debe exceder su punto de nube.
En resumen, la temperatura de lavado más adecuada está relacionada con la fórmula del detergente y el objeto que se está lavando. Algunos detergentes tienen buenos efectos de limpieza a temperatura ambiente, mientras que algunos detergentes tienen efectos de limpieza significativamente diferentes para el lavado en frío y caliente.
③ espuma
Las personas a menudo confunden la capacidad de espuma con el efecto de lavado, creyendo que los detergentes con una fuerte capacidad de espuma tienen mejores efectos de lavado. Los resultados muestran que el efecto de lavado no está directamente relacionado con la cantidad de espuma. Por ejemplo, el uso de detergente bajo en espuma para el lavado no tiene un peor efecto de lavado que el detergente espumoso alto.
Aunque la espuma no está directamente relacionada con el lavado, la espuma sigue siendo útil para eliminar la suciedad en algunas situaciones. Por ejemplo, la espuma del líquido de lavado puede llevar las gotas de aceite al lavar los platos a mano. Al fregar la alfombra, la espuma también puede quitar las partículas de tierra sólidas como el polvo. El polvo explica una gran proporción de tierra de alfombra, por lo que el limpiador de alfombras debe tener cierta capacidad de espuma.
El poder de espuma también es importante para el champú. La espuma fina producida por el líquido al lavar el cabello o el baño hace que las personas se sientan cómodas.
④ Tipos de fibras y propiedades físicas de los textiles
Además de la estructura química de las fibras que afectan la adhesión y la eliminación de la suciedad, la apariencia de las fibras y la estructura organizativa de los hilos y telas también tienen un impacto en la dificultad de la eliminación de la tierra.
Las escamas de las fibras de lana y la franja plana como la estructura de las fibras de algodón son más propensas a acumular la suciedad que las fibras lisas. Por ejemplo, el negro de carbono adherido a la película de celulosa (película adhesiva) es fácil de eliminar, mientras que el negro de carbono adherido a la tela de algodón es difícil de lavar. Por ejemplo, las telas de fibra corta de poliéster son más propensas a acumular manchas de aceite que las telas largas de fibra, y las manchas de aceite en telas cortas de fibra también son más difíciles de eliminar que las de las telas largas de fibra.
Los hilos fuertemente retorcidos y las telas apretadas, debido a los pequeños micro espacios entre las fibras, pueden resistir la invasión de la suciedad, pero también evitar que la solución de limpieza elimine la suciedad interna. Por lo tanto, las telas ajustadas tienen buena resistencia a la suciedad al principio, pero también es difícil de limpiar una vez contaminado.
⑤ La dureza del agua
La concentración de iones metálicos como Ca2+y Mg2+en el agua tiene un impacto significativo en el efecto de lavado, especialmente cuando los tensioactivos aniónicos encuentran iones Ca2+y Mg2+para formar sales de calcio y magnesio con poca solubilidad, lo que puede reducir su capacidad de limpieza. Incluso si la concentración de tensioactivos es alta en agua dura, su efecto de limpieza sigue siendo mucho peor que en la destilación. Para lograr el mejor efecto de lavado de los tensioactivos, la concentración de iones Ca2+en el agua debe reducirse a menos de 1 × 10-6mol/L (CaCO3 debe reducirse a 0.1 mg/L). Esto requiere agregar varios suavizadores al detergente.
Tiempo de publicación: agosto-16-2024