1. Pintajännitys
Nesteen pinnalla olevaa supistumisvoimaa kutsutaan pintajännitykseksi, mitattuna N • M-1: ssä.
2. pinta -aktiivisuus ja pinta -aktiivinen aine
Ominaisuutta, joka voi vähentää liuottimien pintajännitystä, kutsutaan pinta -aktiivisuudeksi, ja pinta -aktiivisuuden aineita kutsutaan pinta -aktiivisiksi aineiksi.
Pinta -aktiivinen aine viittaa pinta -aktiivisiin aineisiin, jotka voivat muodostaa misellit ja muut aggregaatit vesiliuoksissa, on korkea pinta -aktiivisuus ja niillä on myös kostutus, emulgointi, vaahdotus, pesu ja muut toiminnot.
3. Pinta -aktiivisen aineen molekyylisen rakenteelliset ominaisuudet
Pinta -aktiivinen aine ovat orgaanisia yhdisteitä, joilla on erityisiä rakenteita ja ominaisuuksia, jotka voivat merkittävästi muuttaa kahden vaiheen välistä rajapintajännitystä tai nesteiden pintajännitystä (yleensä vesi) ja joilla on ominaisuuksia, kuten kostutus, vaahtoaminen, emulgointi ja pesu.
Rakenteellisesti pinta -aktiivisilla aineilla on yhteinen ominaisuus, joka sisältää kaksi erilaista funktionaalista ryhmää molekyyleissä. Yksi pää on pitkäketjuinen ei-polaarinen ryhmä, joka liukenee öljyyn, mutta liukenematon veteen, joka tunnetaan hydrofobisena ryhmänä tai hydrofobisena ryhmänä. Nämä hydrofobiset ryhmät ovat yleensä pitkäketjuisia hiilivetyjä, joskus myös orgaanisia fluoria, organosilikonia, organofosforia, organotiniketjuja jne. Toinen pää on vesiliukoinen funktionaalinen ryhmä, nimittäin hydrofiilinen ryhmä tai hydrofiilinen ryhmä. Hydrofiilisellä ryhmällä on oltava riittävä hydrofiilisyys varmistaakseen, että koko pinta -aktiivinen aine liukenee veteen ja sillä on tarvittava liukoisuus. Hydrofiilisten ja hydrofobisten ryhmien läsnäolon pinta -aktiivisissa aineissa ne voivat liuottaa ainakin nestefaasin yhdestä vaiheesta. Pinta -aktiivisten aineiden hydrofiilisiä ja oleofiilisiä ominaisuuksia kutsutaan amfifiilisyydeksi.
4. Pinta -aktiivisten aineiden tyypit
Pinta -aktiiviset aineet ovat amfifiilisiä molekyylejä, joilla on sekä hydrofobisia että hydrofiilisiä ryhmiä. Pinta-aktiivisten aineiden hydrofobiset ryhmät koostuvat yleensä pitkäketjuisista hiilivedyistä, kuten suoraketjun alkyyli C8-C20, haarautuneista ketjun alkyyli C8-C20, alkyylifenyylistä (8-16 alkyylihiiliatomilla) jne. Hydrofobisten ryhmien ero on pääasiassa hiilihydriryhmien rakenteellisissa muutoksissa. Siksi pinta -aktiivisten aineiden ominaisuudet liittyvät pääasiassa hydrofiilisiin ryhmiin hydrofobisten ryhmien koon ja muodon lisäksi. Hydrofiilisten ryhmien rakenteelliset muutokset ovat suurempia kuin hydrofobisten ryhmien, joten pinta -aktiivisten aineiden luokittelu perustuu yleensä hydrofiilisten ryhmien rakenteeseen. Tämä luokittelu perustuu pääasiassa siihen, ovatko hydrofiiliset ryhmät ionisia, jakamalla ne anionisiksi, kationisiksi, ei -ionillisiksi, kahtaisionisiksi ja muihin erityistyyppeihin pinta -aktiivisia aineita.
5. Pinta -aktiivisen vesiliuoksen ominaisuudet
① pinta -aktiivisten aineiden adsorptio rajapinnoilla
Pinta -aktiivisilla molekyyleillä on lipofiiliset ja hydrofiiliset ryhmät, mikä tekee niistä amfifiilisiä molekyylejä. Vesi on voimakkaasti polaarinen neste. Kun pinta -aktiiviset aineet liukenevat veteen, polaarisuuden samankaltaisuuden ja napaisuuserojen torjumisen periaatteen mukaan niiden hydrofiiliset ryhmät houkuttelevat vesifaasiin ja liukenevat veteen, kun taas niiden lipofiiliset ryhmät torjuvat vettä ja jättävät veden. Seurauksena on, että pinta -aktiiviset molekyylit (tai ionit) adsorboivat kahden vaiheen välisessä rajapinnassa vähentäen kahden vaiheen välistä rajapintajännitystä. Mitä enemmän pinta -aktiivisia molekyylejä (tai ioneja) adsorboituu rajapinnalle, sitä suurempi on rajapintajännityksen väheneminen.
② Jotkut adsorptiokalvon ominaisuudet
Adsorptiokalvon pintapaine: pinta-aktiiviset aineet adsorboivat kaasun-neste-rajapinnassa adsorptiokalvon muodostamiseksi. Jos rajapinnalle asetetaan kitkaton liikkuva kelluva levy ja kelluva levy työntää adsorptiokalvon liuoksen pintaa pitkin, kalvo painostaa kelluvalle levylle, jota kutsutaan pintapaineeksi.
Pintaviskositeetti: Kuten pintapaine, pintaviskositeetti on liukenemattomien molekyylikalvojen osoittama ominaisuus. Suspendoi platinorengas ohuella metallilankalla, tee sen taso koskettaa pesuallas veden pinta, pyöriä platinorengasta, platinorengasta haittaa veden viskositeetti ja amplitudi heikenee vähitellen, minkä mukaan pintaviskositeetti voidaan mitata. Menetelmä on: Suorita ensin kokeet puhtaan veden pinnalla, mittaa amplitudin vaimennus, mittaa sitten vaimenemisen pinnan kasvonaamion muodostumisen jälkeen ja laske pinnan kasvojen naamion viskositeetti näiden kahden välisestä erosta.
Pintaviskositeetti liittyy läheisesti pinnan kasvonaamion lujuuteen. Koska adsorptiokalvolla on pintapaine ja viskositeetti, sen on oltava joustava. Mitä suurempi adsorptiokalvon pintapaine ja viskositeetti, sitä suurempi sen elastinen moduuli. Pinnan adsorptiokalvon elastisella moduulilla on suuri merkitys vaahtovakautusprosessissa.
③ Misellien muodostuminen
Pinta -aktiivisten aineiden laimennettu liuos noudattaa ihanteellisten ratkaisujen lakeja. Pinta -aktiivisten aineiden adsorptiomäärä liuoksen pinnalla kasvaa liuoksen pitoisuuden myötä. Kun pitoisuus saavuttaa tai ylittää tietyn arvon, adsorptiomäärä ei enää kasva. Nämä liuoksen liialliset pinta -aktiiviset molekyylit ovat epäjärjestyneitä tai olemassa säännöllisesti. Sekä käytäntö että teoria ovat osoittaneet, että ne muodostavat liuokseen aggregaatteja, joita kutsutaan miselliksi.
Kriittinen misellikonsentraatio: Pienin konsentraatiota, jossa pinta -aktiiviset aineet muodostavat misellit liuoksessa, kutsutaan kriittiseksi misellikonsentraatioksi.
④ Yleisen pinta -aktiivisen aineen CMC -arvo.
6. Hydrofiilinen ja oleofiilinen tasapainoarvo
HLB tarkoittaa hydrofiilistä lipofiilistä tasapainoa, joka edustaa pinta -aktiivisen aineen hydrofiilisten ja lipofiilisten ryhmien hydrofiilisiä ja lipofiilisiä tasapainoja, ts. Korkea HLB -arvo osoittaa molekyylin voimakasta hydrofiilisyyttä ja heikkoa lipofiilisyyttä; Päinvastoin, sillä on vahva lipofiilisyys ja heikko hydrofiilisyys.
① HLB -arvon määräykset
HLB-arvo on suhteellinen arvo, joten formuloidessaan HLB-arvoa standardina, parafiinin HLB-arvo ilman hydrofiilisiä ominaisuuksia asetetaan arvoon 0, kun taas natriumdodekyylisulfaatin HLB-arvo voimakkaalla vesiliukoisuudella on asetettu 40: een. Siksi pinta-aktiivisten aineiden HLB-arvo on yleensä alueella 1-40. Yleisesti ottaen emulgit, joiden HLB -arvot ovat alle 10, ovat lipofiilisiä, kun taas emulgit, joiden HLB -arvot ovat suuremmat kuin 10, ovat hydrofiilisiä. Siksi käännekohta lipofiilisyydestä hydrofiilisyyteen on noin 10.
7. emulgointi- ja liukenemisvaikutukset
Kaksi sekoittumatonta nestettä, joista toinen muodostuu dispergoivista hiukkasista (pisaroista tai nestekiteistä) toisessa, kutsutaan emulsioiksi. Emulsiota muodostettaessa kahden nesteen välinen rajapinta -ala kasvaa, mikä tekee järjestelmästä termodynaamisesti epävakaan. Emulsion vakauttamiseksi on lisättävä kolmas komponentti - emulgoija - järjestelmän rajapintojen energian vähentämiseksi. Emulgit kuuluvat pinta -aktiivisiin aineisiin, ja niiden päätehtävänä on toimia emulgointina. Vaihetta, jossa pisaroita esiintyy emulsiossa
① emulgit ja emulsiot
Yleiset emulsiot koostuvat yhdestä vettä tai vesipitoisesta liuoksesta ja vedellä sekoittumattomien orgaanisten yhdisteiden, kuten öljyjen, vahojen jne., Vesien ja öljyn muodostuneesta emulsiosta voidaan jakaa kahteen tyyppiin sen leviämisen perusteella: Öljy, joka on dispergoitu veteen öljyemulsion, joka edustaa O/W (öljy/vettä); Öljyssä dispergoitu vesi muodostaa veden öljyemulsioon, jota edustaa w/o (vesi/öljy). Lisäksi voi muodostua myös monimutkainen vesi öljyssä vedessä w/o/w ja öljyä vedessä öljyssä O/W/O -emulsiot.
Emulgoija stabiloi emulsion vähentämällä rajapintajännitystä ja muodostamalla yksikerroksisen kasvonaamion.
Emulgifikaatioiden emulgointiaineiden vaatimukset: A: Emulgiferien on kyettävä adsorboida tai rikastuttaa kahden vaiheen välisessä rajapinnassa vähentäen rajapintajännitystä; B: Emulgiferien on annettava hiukkasille sähkövaraus, aiheuttaen sähköstaattisen torjumisen hiukkasten välillä tai muodostaen stabiilin, erittäin viskoosisen suojakalvon hiukkasten ympärille. Joten emulgointina käytetyillä aineilla on oltava amfifiiliset ryhmät, joilla on emulgoivia vaikutuksia, ja pinta -aktiiviset aineet voivat täyttää tämän vaatimuksen.
② Emulsioiden ja tekijöiden valmistusmenetelmät, jotka vaikuttavat emulsion stabiilisuuteen
Emulsioiden valmistukseen on kaksi menetelmää: yksi on käyttää mekaanisia menetelmiä nesteen dispersiointiin pieniin hiukkasiin toisessa nesteessä, jota käytetään yleisesti teollisuudessa emulsioiden valmistukseen; Toinen menetelmä on liuottaa neste molekyylitilaan toiseen nesteeseen ja antaa sen sitten aggregoida asianmukaisesti emulsion muodostamiseksi.
Emulsioiden stabiilisuus viittaa niiden kykyyn vastustaa hiukkasten aggregaatiota ja aiheuttaa faasin erottelua. Emulsiot ovat termodynaamisesti epävakaita järjestelmiä, joilla on merkittävä vapaa energia. Siksi emulsion stabiilisuus viittaa tosiasiallisesti järjestelmään tarvittavaan aikaan tasapainon saavuttamiseksi, ts. Järjestelmän nesteen erottamiseen tarvittava aika.
Kun kasvojen naamarissa on polaarisia orgaanisia molekyylejä, kuten rasva -alkoholia, rasvahappoa ja rasva -amiinia, kalvon lujuus kasvaa merkittävästi. Tämä johtuu siitä, että rajapinnan adsorptiokerroksen emulgointimolekyylit ovat vuorovaikutuksessa polaaristen molekyylien, kuten alkoholin, hapon ja amiinin kanssa "kompleksin" muodostamiseksi, mikä lisää rajapinnan kasvonaamion voimakkuutta.
Kahdesta tai useammasta pinta -aktiivisesta aineesta koostuvia emulgoijia kutsutaan sekoitetuiksi emulgoijiksi. Sekalaiset emulgit adsorboivat vesi-/öljyrajapinnalla ja molekyylien väliset vuorovaikutukset voivat muodostaa komplekseja. Vahvan molekyylien välisen vuorovaikutuksen vuoksi rajapinnalla adsorboituneen emulgoijan määrää rajapinnalle lisääntyy merkittävästi ja muodostuneen rajapinnan kasvonaamion tiheys ja lujuus lisääntyvät.
Pisaroiden varauksella on merkittävä vaikutus emulsioiden stabiilisuuteen. Vakaissa emulsioissa on tyypillisesti pisaroita sähkömaksuilla. Kun käytät ionisia emulgointiaineita, rajapinnalle adsorboituneet emulgointi -ionit asettavat lipofiiliset ryhmänsä öljyfaasiin, kun taas hydrofiiliset ryhmät ovat vesifaasissa, jolloin pisarat ovat varautuneet. Koska emulsion pisaroilla on sama varaus, ne hylkäävät toisiaan eivätkä ole helposti agglomeroituja, mikä johtaa lisääntyneeseen stabiilisuuteen. Voidaan nähdä, että mitä enemmän emulgointi -ionit adsorboivat pisaroita, sitä suurempi niiden varaus ja sitä suurempi niiden kyky estää pisaroiden koalenssi, mikä tekee emulsiojärjestelmästä vakaamman.
Emulsion dispersioväliaineen viskositeetilla on tietty vaikutus emulsion stabiilisuuteen. Yleensä mitä suurempi dispergointiväliaineen viskositeetti, sitä suurempi emulsion stabiilisuus on. Tämä johtuu siitä, että dispergoivan väliaineen viskositeetti on korkea, mikä estää voimakkaasti nestekoparoiden Brownian liikettä, hidastaa pisaroiden välistä törmäystä ja pitää järjestelmän vakaana. Polymeeriaineet, jotka yleensä liukenevat emulsioihin, voivat lisätä järjestelmän viskositeettia ja parantaa emulsion stabiilisuutta. Lisäksi polymeeri voi myös muodostaa kiinteän rajapinnan kasvonaamion, mikä tekee emulsiojärjestelmästä vakaamman.
Joissakin tapauksissa kiinteän jauheen lisääminen voi myös vakauttaa emulsion. Kiinteä jauhe ei ole vedessä, öljyssä tai rajapinnassa riippuen öljyn ja veden kostutuskyvystä kiinteässä jauheessa. Jos kiinteä jauhe ei ole täysin kostutettu vedellä ja se voi kostuttaa öljyllä, se pysyy vesiöljyrajapinnalla.
Syy siihen, miksi kiinteä jauhe ei stabiloi emulsiota, on se, että rajapinnalle kerätty jauhe ei vahvista rajapinnan kasvonaamiota, joka on samanlainen kuin rajapinnan adsorptio emulgointimolekyylit. Siksi mitä lähempänä kiinteitä jauhehiukkasia on järjestetty rajapinnalle, sitä vakaampi emulsio on.
Pinta -aktiivisilla aineilla on kyky lisätä merkittävästi liukenevien yhdisteiden liukoisuutta, jotka ovat liukenemattomia tai liukenevia veteen vesiliuoksessa olevien misellien muodostamisen jälkeen, ja liuos on tällä hetkellä läpinäkyvä. Tätä misellien vaikutusta kutsutaan liukenemiseksi. Pinta -aktiivisia aineita, jotka voivat tuottaa liuottavia vaikutuksia, kutsutaan liuottajiksi, ja liuotettuja orgaanisia yhdisteitä kutsutaan liuotetuiksi yhdisteiksi.
8. vaahto
Vaahtolla on tärkeä rooli pesuprosessissa. Vaahto viittaa dispersiojärjestelmään, jossa kaasu on dispergoitu nestemäiseen tai kiinteään. Kaasu on dispersiofaasi ja nestemäinen tai kiinteä on dispersioväliaine. Entistä kutsutaan nestemäiseksi vaahdoksi, kun taas jälkimmäistä kutsutaan kiinteäksi vaahtoksi, kuten vaahto muoviksi, vaahtolasiksi, vaahtosemeniksi jne.
(1) vaahdon muodostuminen
Tässä vaahto viittaa nestekalvolla erotettujen kuplien aggregaatioon. Dispergoituneen faasin (kaasun) ja dispergoidun väliaineen (nesteen) ja nesteen alhaisen viskositeetin välisen suuren tiheyseron vuoksi vaahto voi aina nousta nestetasolle nopeasti.
Vaahtoprosessi on tuoda suuri määrä kaasua nesteeseen ja nesteen kuplat palautuvat nopeasti nesteen pintaan, muodostaen kuplakalvon, joka on erotettu pienellä määrällä nestettä ja kaasua
Vaahtolla on kaksi merkittävää ominaisuutta morfologiassa: yksi on, että dispergoituneina faasina kuplat ovat usein monikulmioita, koska kuplien risteyksessä nestemäisen kalvon on taipumus tulla ohuemmaksi, jolloin kuplat polyhedral. Kun nestemäinen kalvo ohenee tietyssä määrin, kuplat rikkoutuvat; Toiseksi puhdas neste ei voi muodostaa vaahtoa, mutta vaahto voi muodostaa vähintään kaksi tai useampia komponentteja. Pinta -aktiivisen aineen vesiliuos on tyypillinen järjestelmä, joka on helppo tuottaa vaahtoa, ja sen kyky tuottaa vaahtoa liittyy myös muihin ominaisuuksiin.
Pinta -aktiivisia aineita, joilla on hyvä vaahtoava kyky, kutsutaan vaahtoaviksi. Vaikka vaahto -aineella on hyvä vaahtokyky, muodostettu vaahto ei ehkä pysty ylläpitämään pitkään, ts. Sen stabiilisuus ei ehkä ole hyvä. Vaahdon stabiilisuuden ylläpitämiseksi vaahto -aineeseen lisätään usein ainetta, joka voi lisätä vaahdon stabiilisuutta, jota kutsutaan vaahtovakain. Yleisesti käytettyjä vaahtomuovisia stabilointiaineita ovat lauroyyli dietanoliamiini ja dodekyylidimetyyli -amiinioksidi.
(2) vaahdon vakaus
Vaahto on termodynaamisesti epävakaa järjestelmä, ja lopullinen trendi on, että järjestelmän nesteen kokonaispinta -ala laskee ja vapaa energia vähenee kuplan murtumisen jälkeen. Poistoprosessi on prosessi, jossa kaasun kaasun erottava nestekalvo muuttaa paksuutta, kunnes se repeyty. Siksi vaahdon stabiilisuus määritetään pääasiassa nestemäisen purkauksen nopeuden ja nestekalvon lujuuden perusteella. Vaikuttavia tekijöitä on useita.
① Pintajännitys
Energian kannalta matala pintajännitys on suotuisampi vaahdon muodostumiselle, mutta se ei voi taata vaahdon vakautta. Matala pintajännitys, matalapaineerot, hidas nestemäinen purkausnopeus ja hidas nestekalvon oheneminen edistävät vaahdon stabiilisuutta.
② Pintaviskositeetti
Keskeinen tekijä, joka määrittää vaahdon stabiilisuutta, on nestekalvon lujuus, joka määrää pääasiassa pinnan adsorptiokalvon lujuuden, mitattuna pinnan viskositeetin avulla. Kokeet osoittavat, että liuoksen tuottama vaahto, jolla on korkeampi pintaviskositeetti, on pidempi käyttöikä. Tämä johtuu siitä, että adsorboituneiden molekyylien vuorovaikutus pinnalla johtaa kalvon lujuuden lisääntymiseen, mikä parantaa vaahtoa.
③ Liuos viskositeetti
Kun nesteen viskositeetti kasvaa, nestekalvon nestettä ei ole helppo purkaa, ja nestekalvon paksuuden ohenemisen nopeus on hidas, mikä viivästyy nestekalvon repeämän aikaa ja lisää vaahdon vakautta.
④ Pintajännityksen 'korjaus' vaikutus
Nestemäisen kalvon pinnalla adsorboituneilla pinta -aktiivisilla aineilla on kyky vastustaa nestekalvon pinnan laajennusta tai supistumista, jota kutsumme korjausvaikutukseen. Tämä johtuu siitä, että pinnalla on pinta -aktiivisten aineiden nestemäinen kalvo, ja sen pinta -alan laajentaminen vähentää pinnan adsorboituneiden molekyylien pitoisuutta ja lisää pintajännitystä. Pinnan laajentaminen edelleen vaatii parempaa vaivaa. Sitä vastoin pinta -alan kutistuminen lisää adsorboituneiden molekyylien pitoisuutta pinnalle, vähentäen pintajännitystä ja estäen edelleen kutistumista.
⑤ Kaasun diffuusio nestemäisen kalvon läpi
Kapillaaripaineen olemassaolon vuoksi pienten kuplien paine vaahto on suurempi kuin suurten kuplien, jotka aiheuttavat pienten kuplien kaasun levittämisen matalapaineisiin suuriin kuplia nestekalvon läpi, jolloin ilmiö pienet, suuret kuplat suurenevat ja lopulta vaahto murtuu. Jos pinta -aktiivista ainetta lisätään, vaahto on tasainen ja tiheä vaahtoamisen yhteydessä, eikä sitä ole helppo tyhjentää. Koska pinta -aktiivinen aine on järjestetty tarkkaan nestemäiseen kalvoon, sitä on vaikea tuulettaa, mikä tekee vaahdosta vakaamman.
⑥ Pintavarauksen vaikutus
Jos vaahto -nestemäinen kalvo on ladattu samasta symbolista, nestemäisen kalvon kaksi pintaa torjuvat toisiaan estäen nestemäisen kalvon ohenemisen tai jopa tuhoamisen. Ioniset pinta -aktiiviset aineet voivat tarjota tämän stabiloivan vaikutuksen.
Yhteenvetona voidaan todeta, että nestemäisen kalvon lujuus on avaintekijä vaahdon stabiilisuuden määrittämiseksi. Pinta -aktiivisena aineena vaahtoavien aineiden ja vaahtotabilointiaineiden kannalta pinnan adsorboituneiden molekyylien tiukuus ja lujuus ovat tärkeimmät tekijät. Kun pinnalla olevien adsorboituneiden molekyylien vuorovaikutus on vahva, adsorboituneet molekyylit on järjestetty tiiviisti, mikä ei vain tee pinnan kasvojen maskin itsessään olevan korkea lujuus, vaan myös tekee pinnan kasvojen vieressä olevasta liuoksesta, joka johtuu suuresta pintaviskositeetista johtuen, joten nestemäisen kalvon tyhjenemisen ja nesteen kalvon paksuuden vuoksi on helppo ylläpitää. Lisäksi tiiviisti järjestetyt pintamolekyylit voivat myös vähentää kaasumolekyylien läpäisevyyttä ja lisätä siten vaahdon stabiilisuutta.
(3) vaahdon tuhoaminen
Vaahdon tuhoamisen perusperiaatteena on muuttaa vaahdon tuottamisolosuhteita tai poistaa vaahdon stabiilisuustekijöitä, joten fysikaalista ja kemiallista menetelmää on kaksi.
Fysikaalinen defoaming on muuttaa olosuhteita, joissa vaahto syntyy säilyttäen samalla vaahtoliuoksen kemiallinen koostumus ennallaan. Esimerkiksi ulkoiset voiman häiriöt, lämpötila tai paineen muutos ja ultraäänihoito ovat kaikki tehokkaita fysikaalisia menetelmiä vaahdon poistamiseksi.
Kemiallinen defoaming -menetelmä on lisätä joitain aineita vuorovaikutukseen vaahtoavan aineen kanssa, vähentää nestekalvon voimakkuutta vaahtoon ja vähentää sitten vaahdon stabiilisuutta saavuttaaksesi defoaming -tarkoituksen. Tällaisia aineita kutsutaan defoamereiksi. Useimmat defoamerit ovat pinta -aktiivisia aineita. Siksi defoaming -mekanismin mukaan defoamereilla tulisi olla vahva kyky vähentää pintajännitystä, adsorboitua helposti pinnalle ja niiden adsorboituneiden molekyylien välillä on heikko vuorovaikutus, mikä johtaa adsorboituneiden molekyylien suhteellisen löysään järjestelyyn.
Defoamereita on erityyppisiä, mutta ne ovat enimmäkseen ei-ionisia pinta-aktiivisia aineita. Ei -ionisilla pinta -aktiivisilla aineilla on vaahtoavien anti -ominaisuudet lähellä pilvipistettään tai yläpuolella, ja niitä käytetään yleensä defoamereina. Alkoholeja, etenkin niitä, joilla on haarautuvia rakenteita, rasvahappoja ja estereitä, polyamideja, fosfaatteja, silikonöljyjä jne.
(4) vaahto ja pesu
Vaahdon ja pesuvaikutuksen välillä ei ole suoraa suhdetta, ja vaahdon määrä ei tarkoita, että pesuvaikutus on hyvä tai huono. Esimerkiksi ei-ionisten pinta-aktiivisten aineiden vaahtoava suorituskyky on paljon alempi kuin saippua, mutta niiden puhdistusteho on paljon parempi kuin saippua.
Joissakin tapauksissa vaahto on hyödyllinen lian poistamisessa. Esimerkiksi, kun pesulaitokset kotona, pesuaineen vaahto voi viedä pois öljypisarat pesty; Mattojen hankkimisen yhteydessä vaahto auttaa poistamaan kiinteän lian, kuten pölyn ja jauheen. Lisäksi vaahtoa voidaan joskus käyttää merkkinä siitä, onko pesuaine tehokas, koska rasvaöljy tahrat voivat estää pesuaineen vaahtoa. Kun öljy tahroja on liikaa ja liian vähän pesuainetta, vaahtoa ei tule tai alkuperäinen vaahto katoaa. Joskus vaahtoa voidaan käyttää myös indikaattorina siitä, onko huuhtelu puhdasta. Koska vaahdon määrä huuhteluliuoksessa on taipumus vähentyä pesuainepitoisuuden vähentymisen myötä, huuhtelun aste voidaan arvioida vaahdon määrällä.
9. Pesuprosessi
Laajassa merkityksessä pesu on prosessi, jolla poistetaan ei -toivottuja komponentteja pestävistä esineestä ja tietyn tarkoituksen saavuttamiseksi. Pese tavanomaisessa merkityksessä viittaa lian poistamisprosessiin kantoaallon pinnalta. Pesun aikana lian ja kantoaalton välinen vuorovaikutus heikentyy tai eliminoidaan joidenkin kemiallisten aineiden (kuten pesuaineiden) vaikutuksella, muuttaen lian ja kantoaaltoyhdistelmän lian ja pesuaineen yhdistelmäksi, jolloin lian ja kantaja irrottaa. Koska pestävät esineet ja poistettava lika on monipuolinen, pesu on erittäin monimutkainen prosessi, ja pesuprosessia voidaan edustaa seuraavalla yksinkertaisella suhteella
Kantaja • Lika+pesuaine = Carrier+Lika • Pesuaine
Pesuprosessi voidaan yleensä jakaa kahteen vaiheeseen: toinen on lian ja sen kantoaaltoerot pesuaineen vaikutuksen alla; Toinen on, että irrotettu lika on dispergoitu ja ripustettu väliaineeseen. Pesuprosessi on palautuva prosessi, ja lika, joka on dispergoitunut tai suspendoitu väliaineeseen, voi myös saostaa väliaineesta pesulaan. Siksi erinomaisella pesuaineella ei tulisi vain olla kyky irrottaa lika kantoaajalta, vaan myös olla hyvä kyky hajottaa ja keskeyttää lika ja estää likaa tallettamasta uudelleen.
(1) lian tyypit
Jopa samalle kohteeksi, lian tyyppi, koostumus ja määrä vaihtelevat käyttöympäristön mukaan. Öljynrunko sisältää pääasiassa eläin- ja kasviöljyjä sekä mineraaliöljyjä (kuten raakaöljyä, polttoöljyä, hiiliteroita jne.), Kun taas kiinteä lika sisältää pääasiassa savua, pölyä, ruostetta, hiilimustaa jne. Vaatteiden lian suhteen, ihmiskehosta on likaa, kuten hikeä, tappi, veri jne.; Ruoan lika, kuten hedelmätahrat, syötävät öljy tahrat, mausteet tahrat, tärkkelys jne.; Kosmetiikan tuotu lika, kuten huulipuna ja kynsilakka; Ilmakehän lika, kuten savu, pöly, maaperä jne.; Muut materiaalit, kuten muste, tee, maali jne. Voidaan sanoa, että tyyppejä on erilaisia ja monipuolisia.
Erityyppiset lika voidaan yleensä jakaa kolmeen luokkaan: kiinteä lika, nestemäinen lika ja erityinen lika.
① Yleinen kiinteä lika sisältää hiukkasia, kuten tuhkaa, mutaa, maaperää, ruostetta ja hiilimusta. Suurimmalla osalla näistä hiukkasista on pintavaraus, enimmäkseen negatiivinen, ja ne adsorboituu helposti kuitumaisiin esineisiin. Yleensä kiinteää likaa on vaikea liuottaa veteen, mutta se voidaan dispergoitua ja ripustaa pesuaineliitoilla. Kiinteää likaa pienillä hiukkasilla on vaikea poistaa.
② Nestemäinen lika on enimmäkseen öljyliukoista, mukaan lukien eläin- ja kasviöljyt, rasvahapot, rasva -alkoholit, mineraaliöljyt ja niiden oksidit. Niiden joukossa eläin- ja kasviöljyt ja rasvahapot voivat saada aikaan alkalin kanssa, kun taas alkali -alkoholit ja mineraaliöljyt eivät saa alkoholia, vaan ne voivat liukene alkoholiin, eettereihin ja hiilivetyjen orgaanisiin liuottimiin, ja ne emulgoivat ja hajaantuvat vesijohtovirheiden kanssa. Öljyliukoinen nestemäinen lika on yleensä vahva vuorovaikutusvoima kuituosien ja adsorbien kanssa tiukasti kuiduilla.
③ Erityinen lika sisältää proteiinia, tärkkelystä, verta, ihmisen eritteet, kuten hiki, tali, virtsa, samoin kuin hedelmämehu, teehimehu jne. Suurin osa tällaisista likaista voi adsorboida voimakkaasti kuitumaisiin esineisiin kemiallisten reaktioiden kautta. Siksi sen peseminen on melko vaikeaa.
Erityyppisiä likaa on harvoin yksin, sekoitettuna usein yhteen ja adsorboitu yhteen esineisiin. Lika voi joskus hapettaa, hajottaa tai rappeutua ulkoisten vaikutusten alla, mikä johtaa uuden lian muodostumiseen.
(2) lian tarttuvuusvaikutus
Syy siihen, miksi vaatteet, kädet jne. Likataan, johtuu siitä, että esineiden ja lian välillä on jonkinlainen vuorovaikutus. Likalla on erilaisia tarttuvuusvaikutuksia esineisiin, mutta ne ovat pääasiassa fysikaalisia tarttuvuuksia ja kemiallista tarttuvuutta.
① Savun tuhkan, pölyn, sedimentin, hiilimustan ja muiden aineiden fyysinen tarttuminen vaatteisiin. Yleisesti ottaen kiinnittyneen lian ja saastuneen esineen välinen vuorovaikutus on suhteellisen heikko, ja myös lian poistaminen on suhteellisen helppoa. Eri voimien mukaan lian fyysinen tarttuvuus voidaan jakaa mekaaniseen tarttuvuuteen ja sähköstaattiseen tarttuvuuteen.
V: Mekaaninen tarttuvuus viittaa pääasiassa kiinteän lian, kuten pölyn ja sedimentin tarttumiseen. Mekaaninen tarttuvuus on heikko adheesiomenetelmä lialle, joka voidaan melkein poistaa yksinkertaisilla mekaanisilla menetelmillä. Kuitenkin, kun lian hiukkaskoko on pieni (<0,1um), on vaikeampaa poistaa.
B: Sähköstaattinen tarttuvuus ilmenee pääasiassa varautuneiden likahiukkasten vaikutuksesta vastakkaisilla varauksilla. Suurimmassa osassa kuitumaista esineitä on negatiivinen varaus vedessä ja niitä kiinnitetään helposti positiivisesti varautuneella likalla, kuten kalkilla. Jotkut likat, vaikka negatiivisesti varautuneet, kuten vesiliuoksissa olevissa hiilimustat hiukkaset, voivat tarttua kuituihin positiivisten ionien (kuten CA2+, Mg2+jne.) Muotoiltujen ionisitojen läpi (ionit toimivat yhdessä useiden vastakkaisten varausten välillä, jotka toimivat kuten siltoja).
Staattinen sähkö on vahvempi kuin yksinkertainen mekaaninen toiminta, mikä tekee lian poistamisesta suhteellisen vaikeaa.
③ Erityisen lian poistaminen
Proteiini, tärkkelys, ihmisen eritteet, hedelmämehu, teehimehu ja muun tyyppinen lika on vaikea poistaa yleisillä pinta -aktiivisilla aineilla ja ne vaativat erityisiä hoitomenetelmiä.
Proteiinitahrat, kuten kerma, munat, veri, maito ja ihon erittyminen, ovat alttiita kuitujen hyytymiselle ja denaturoinnille ja tarttuvat tiukemmin. Proteiinin likaantumista varten proteaasia voidaan käyttää sen poistamiseen. Proteaasi voi hajottaa lian proteiinit vesiliukoisiksi aminohapoiksi tai oligopeptideiksi.
Tärkkelys tahrat tulevat pääasiassa ruoasta, kun taas toisilla, kuten lihamehut, tahna jne. Tärkkelysentsyymeillä on katalyyttinen vaikutus tärkkelyksen tahrojen hydrolyysiin ja hajottaa tärkkelystä sokereiksi.
Lipaasi voi katalysoida joidenkin triglyseridien hajoamista, joita on vaikea poistaa tavanomaisilla menetelmillä, kuten ihmiskehon, syötävien öljyjen jne. Erästämissä tali, hajottaakseen triglyseridit liukoisiksi glyseroliksi ja rasvahapoiksi.
Joitakin hedelmämehun, teemehun, musteen, huulipunan jne. Värillisiä tahroja on usein vaikea puhdistaa huolellisesti myös toistuvan pesun jälkeen. Tämän tyyppinen tahra voidaan poistaa hapettumisen vähentämisreaktioilla käyttämällä hapettimia tai pelkistäviä aineita, kuten valkaisuainetta, jotka hajottavat kromoforin tai kromoforiryhmien rakenteen ja hajottavat ne pienemmiksi vesiliukoisiksi komponenteiksi.
Kuivapuhdistuksen näkökulmasta likaa on suunnilleen kolme.
① Öljyn liukoinen lika sisältää erilaisia öljyjä ja rasvoja, jotka ovat nestemäisiä tai rasvaisia ja liukoisia kuivapesu -liuottimiin.
② Vesiliukoinen lika liukenee vesiliuokseen, mutta liukenematon kuivapesuaineisiin. Se adsorboi vaatteita vesiliuoksen muodossa, ja veden haihtumisen jälkeen saostetaan rakeiset kiinteät aineet, kuten epäorgaaniset suolat, tärkkelys, proteiinit jne.
③ Öljyvesi liukenematon lika on liukenematon sekä vesi- että kuivapesu -liuottimiin, kuten hiilimusta, erilaisia metallisilikaatteja ja oksideja.
Erityyppisten lian eri ominaisuuksien vuoksi kuivapuhdistusprosessin aikana on olemassa erilaisia tapoja poistaa likaa. Öljy liukoinen lika, kuten eläin- ja kasviöljyt, mineraaliöljyt ja rasvat, liukenevat helposti orgaanisiin liuottimiin ja ne voidaan poistaa helposti kuivapesun aikana. Öljyn ja rasvan kuivapesu -liuottimien erinomainen liukoisuus johtuu olennaisesti van der Waalsin voimista molekyylien välillä.
Vesiliukoisen lian, kuten epäorgaanisten suolojen, sokerien, proteiinien, hiki jne., Poistamiseksi on myös tarpeen lisätä sopiva määrä vettä kuivapesuaineeseen, muuten vesiliukoista likaa on vaikea poistaa vaatteista. Mutta vettä on vaikea liuottaa kuivapesuaineisiin, joten veden määrän lisäämiseksi pinta -aktiiviset aineet on lisättävä. Kuivapuhdistusaineissa oleva vesi voi hydratoi likaa ja vaatteiden pintaa, mikä on helppo olla vuorovaikutuksessa pinta -aktiivisten aineiden polaaristen ryhmien kanssa, mikä on hyödyllistä pinta -aktiivisten aineiden adsorptiolle pinnalla. Lisäksi kun pinta-aktiiviset aineet muodostavat misellit, vesiliukoinen lika ja vesi voidaan liuottaa miselliin. Pinta -aktiiviset aineet eivät voi vain lisätä vesipuhdistusliuottimien vesipitoisuutta, vaan myös estää lian kerrostumisen puhdistusvaikutuksen parantamiseksi.
Pienen määrän vettä on välttämätöntä vesiliukoisen lian poistamiseksi, mutta liiallinen vesi voi aiheuttaa vaatteiden muodonmuutoksen, ryppyjen jne., Joten kuivapesuaineen vesipitoisuuden on oltava kohtalainen.
Kiinteät hiukkaset, kuten tuhka, muta, maaperä ja hiilimusta, jotka eivät ole vesiliukoisia tai öljyliukoisia, tarttuvat yleensä vaatteisiin sähköstaattisella adsorptiolla tai yhdistämällä öljy tahroihin. Kuivapuhdistuksessa liuottimien virtaus ja vaikutus voivat aiheuttaa likaa, jota sähköstaattiset voimat putoavat, kun taas kuivapuhdistusaineet voivat liuottaa öljyvärjäyksiä aiheuttaen kiinteitä hiukkasia, jotka yhdistyvät öljy tahroihin ja tarttuvat vaatteisiin putoamiseen kuivapesuaineesta. Pieni määrä vettä ja pinta -aktiivisia aineita kuivapesuaineessa voivat stabiilisti suspendoida ja hajonnut putoamiset kiinteät likahiukkaset estäen niitä uudelleen tallettamasta vaatteita.
(5) Pesuvaikutukseen vaikuttavat tekijät
Pinta -aktiivisten aineiden suuntainen adsorptio rajapinnassa ja pinnan (rajapinnan) jännityksen vähentäminen ovat tärkeimmät tekijät nesteen tai kiinteän likaantumisen poistamiselle. Mutta pesuprosessi on suhteellisen monimutkainen, ja monet muut tekijät vaikuttavat jopa samantyyppisen pesuaineen pesuvaikutukseen. Näitä tekijöitä ovat pesuaineen, lämpötilan, lian luonteen, kuidun tyypin ja kangasrakenteen pitoisuus.
① Pinta -aktiivisten aineiden pitoisuus
Pinta -aktiivisten aineiden misellillä liuoksessa on tärkeä rooli pesuprosessissa. Kun konsentraatio saavuttaa kriittisen misellikonsentraation (CMC), pesuvaikutus kasvaa voimakkaasti. Siksi pesuainekonsentraation liuottimessa tulisi olla korkeampi kuin CMC -arvo hyvän pesuvaikutuksen saavuttamiseksi. Kuitenkin, kun pinta -aktiivisten aineiden pitoisuus ylittää CMC -arvon, kasvava pesuvaikutus muuttuu vähemmän merkittäväksi ja pinta -aktiivisen aineen pitoisuuden liiallinen kasvu on tarpeetonta.
Kun käytetään liukenemista öljyvärahojen poistamiseen, vaikka pitoisuus olisi CMC -arvon yläpuolella, liukenemisvaikutus kasvaa edelleen pinta -aktiivisen aineen pitoisuuden lisääntyessä. Tällä hetkellä on suositeltavaa käyttää pesuainetta paikallisesti, kuten hihansuissa ja vaatteiden kauluksissa, joissa on paljon likaa. Pesuksen aikana voidaan ensin levittää pesuainetta pinta -aktiivisten aineiden liukenemisvaikutuksen parantamiseksi öljy tahroihin.
② Lämpötilalla on merkittävä vaikutus puhdistusvaikutukseen. Kaiken kaikkiaan lämpötilan nousu on hyödyllistä lian poistamiselle, mutta joskus liiallinen lämpötila voi myös aiheuttaa haitallisia tekijöitä.
Lämpötilan nousu on hyödyllistä lian leviämiselle. Kiinteät öljy tahrat emulgoivat helposti, kun lämpötila on niiden sulamispisteen yläpuolella, ja kuidut lisäävät myös niiden laajentumisastetta lämpötilan noususta johtuen. Nämä tekijät ovat hyödyllisiä lian poistamiselle. Tiukkakankaiden osalta kuitujen väliset mikroerot vähenevät kuitenkin kuidun laajenemisen jälkeen, mikä ei edistä lian poistamista.
Lämpötilan muutokset vaikuttavat myös pinta -aktiivisten aineiden liukoisuuteen, CMC -arvoon ja miselliin, mikä vaikuttaa siten pesuvaikutukseen. Pitkien hiiliketjun pinta -aktiivisten aineiden liukoisuus on alhaisempi alhaisissa lämpötiloissa ja joskus jopa alhaisempi liukoisuus kuin CMC -arvo. Tässä tapauksessa pesulämpötilaa tulisi nostaa asianmukaisesti. Lämpötilan vaikutus CMC-arvoon ja misellikokoon on erilainen ionisilla ja ei-ionisilla pinta-aktiivisilla aineilla. Ionisten pinta -aktiivisten aineiden lämpötilan nousu johtaa yleensä CMC -arvon nousuun ja misellikoon pienenemiseen. Tämä tarkoittaa, että pinta -aktiivisten aineiden pitoisuutta tulisi lisätä pesuliuoksessa. Ei-ionisten pinta-aktiivisten aineiden kohdalla lämpötilan nousu johtaa niiden CMC-arvon laskuun ja misellikoon merkittävään kasvuun. Voidaan nähdä, että asianmukaisesti nouseva lämpötila voi auttaa ei-ionisia pinta-aktiivisia aineita käyttämään niiden pinta-aktiivisuutta. Mutta lämpötilan ei pitäisi ylittää pilvipistettä.
Lyhyesti sanottuna sopivin pesulämpötila liittyy pesuaineen kaavaan ja pestään esineeseen. Joillakin pesuaineilla on hyvät puhdistusvaikutukset huoneenlämpötilassa, kun taas joillakin pesuaineilla on huomattavasti erilaisia puhdistusvaikutuksia kylmään ja kuumaan pesuun.
③ vaahto
Ihmiset sekoittavat usein vaahtoavat kyvyn pesuvaikutukseen uskoen, että pesuaineilla, joilla on voimakas vaahtoava kyky, on parempia pesuvaikutuksia. Tulokset osoittavat, että pesuvaikutus ei liity suoraan vaahdon määrään. Esimerkiksi matalan vaahtoavan pesuaineen käyttämisellä pesuun ei ole huonompaa pesuvaikutusta kuin korkealla vaahtopesuaineella.
Vaikka vaahto ei liity suoraan pesuun, vaahto on silti hyödyllinen lian poistamisessa joissain tilanteissa. Esimerkiksi pesukeskuksen vaahto voi kuljettaa öljypisarat pesemällä astioita käsin. Matosta pesemällä vaahto voi myös viedä kiinteät likahiukkaset, kuten pöly. Pölyn osuus maton likaa on suuri osa, joten matonpuhdistimella tulisi olla tietty vaahtoava kyky.
Vaahtovoima on tärkeä myös shampoolle. Nestemäisen tuottama hieno vaahto hiusten tai uimisen aikana ihmiset tuntevat olonsa mukavaksi.
④ Tekstiilien kuitutyypit ja fysikaaliset ominaisuudet
Kuitujen kemiallisen rakenteen lisäksi, joka vaikuttaa lian tarttuvuuteen ja poistoon, kuitujen ulkonäkö ja lankojen ja kankaiden organisaatiorakenne vaikuttavat myös lian poistamisen vaikeuteen.
Villakuitujen ja litteän nauhan asteikot, kuten puuvillakuitujen rakenne, ovat alttiimpia lian keräämiseksi kuin sileät kuidut. Esimerkiksi selluloosakalvoon tarttuva hiilimusta (liimakalvo) on helppo poistaa, kun taas puuvillakankaaseen kiinnitetty hiilimusta on vaikea pestä. Esimerkiksi polyesterien lyhytkuitukankaat ovat alttiimpia öljyvähteiden keräämiselle kuin pitkät kuitukankaat, ja myös lyhyiden kuitukankaiden öljy tahroja on vaikeampi poistaa kuin pitkillä kuitukankaisilla.
Tiukasti kierrettyjä lankoja ja tiukat kankaat, koska kuitujen väliset pienet mikroerot voivat vastustaa lian hyökkäystä, mutta estää myös puhdistusliuosta poistamasta sisäistä likaa. Siksi tiukoilla kankailla on alussa hyvä vastus lialle, mutta se on myös vaikea puhdistaa, kun se on saastunut.
⑤ Veden kovuus
Metalli -ionien, kuten CA2+ja MG2+, pitoisuudella vedessä on merkittävä vaikutus pesuvaikutukseen, varsinkin kun anioniset pinta -aktiiviset aineet kohtaavat Ca2+ja Mg2+-ionit kalsiumin ja magnesiumsuolojen muodostamiseksi huonolla liukoisuudella, mikä voi vähentää niiden puhdistuskykyä. Vaikka pinta -aktiivisten aineiden pitoisuus on paljon kovaa vettä, niiden puhdistusvaikutus on edelleen paljon huonompi kuin tislauksessa. Pinta-aktiivisten aineiden parhaan pesuvaikutuksen saavuttamiseksi CA2+-ionien pitoisuus vedessä tulisi pelkistää alle 1 x 10-6mol/L (CaCO3 tulisi pelkistää arvoon 0,1 mg/l). Tämä vaatii erilaisten pehmentäjien lisäämistä pesuaineeseen.
Viestin aika: elokuu 16-2024