La forza di contrazione di qualsiasi unità di lunghezza sulla superficie del liquido è chiamata tensione superficiale e l'unità è N.·m-1.
La proprietà di ridurre la tensione superficiale del solvente è chiamata attività superficiale e una sostanza con questa proprietà è chiamata sostanza tensioattiva.
La sostanza tensioattiva che può legare le molecole in soluzione acquosa e formare micelle e altre associazioni e ha un'elevata attività superficiale, pur avendo l'effetto di bagnare, emulsionare, schiumeggiare, lavare, ecc. È chiamata tensioattivo.
I tensioattivi sono composti organici con struttura e proprietà speciali, che possono modificare in modo significativo la tensione interfacciale tra due fasi o la tensione superficiale dei liquidi (generalmente acqua), con proprietà bagnanti, schiumogene, emulsionanti, lavanti e altre proprietà.
Dal punto di vista strutturale, i tensioattivi hanno la caratteristica comune di contenere nelle loro molecole due gruppi di diversa natura. Ad un'estremità c'è una lunga catena di gruppi non polari, solubili in olio e insolubili in acqua, noti anche come gruppo idrofobo o gruppo idrorepellente. Tale gruppo idrorepellente è generalmente costituito da lunghe catene di idrocarburi, a volte anche per fluoro organico, silicio, organofosfato, catena di organostagno, ecc. All'altra estremità c'è un gruppo idrosolubile, un gruppo idrofilo o un gruppo oleorepellente. Il gruppo idrofilo deve essere sufficientemente idrofilo da garantire che tutti i tensioattivi siano solubili in acqua e abbiano la solubilità necessaria. Poiché i tensioattivi contengono gruppi idrofili e idrofobi, possono essere solubili in almeno una delle fasi liquide. Questa proprietà idrofila e lipofila del tensioattivo è chiamata anfifilicità.
Il tensioattivo è un tipo di molecole anfifiliche con gruppi idrofobici e idrofili. I gruppi idrofobici di tensioattivi sono generalmente composti da idrocarburi a catena lunga, come alchile a catena lineare C8~C20, alchile a catena ramificata C8~C20, alchilfenile (il numero di atomi di carbonio alchilico è 8~16) e simili. La differenza piccola tra i gruppi idrofobici risiede principalmente nei cambiamenti strutturali delle catene di idrocarburi. E i tipi di gruppi idrofili sono di più, quindi le proprietà dei tensioattivi sono principalmente legate ai gruppi idrofili oltre alla dimensione e alla forma dei gruppi idrofobici. I cambiamenti strutturali dei gruppi idrofili sono maggiori di quelli dei gruppi idrofobici, quindi la classificazione dei tensioattivi si basa generalmente sulla struttura dei gruppi idrofili. Questa classificazione si basa sul fatto che il gruppo idrofilo sia ionico o meno ed è suddiviso in tensioattivi anionici, cationici, non ionici, zwitterionici e altri tipi speciali.
① Adsorbimento dei tensioattivi nell'interfaccia
Le molecole di tensioattivo sono molecole anfifiliche aventi gruppi sia lipofili che idrofili. Quando il tensioattivo viene sciolto in acqua, il suo gruppo idrofilo viene attratto dall'acqua e si dissolve in acqua, mentre il suo gruppo lipofilo viene respinto dall'acqua e lascia l'acqua, con conseguente adsorbimento di molecole di tensioattivo (o ioni) sull'interfaccia delle due fasi , che riduce la tensione interfacciale tra le due fasi. Più molecole di tensioattivo (o ioni) vengono adsorbite all'interfaccia, maggiore è la riduzione della tensione interfacciale.
② Alcune proprietà della membrana di adsorbimento
Pressione superficiale della membrana di adsorbimento: adsorbimento del tensioattivo sull'interfaccia gas-liquido per formare una membrana di adsorbimento, ad esempio posizionare un foglio galleggiante rimovibile senza attrito sull'interfaccia, il foglio galleggiante spinge la membrana adsorbente lungo la superficie della soluzione e la membrana genera una pressione sul foglio galleggiante, che è chiamata pressione superficiale.
Viscosità superficiale: come la pressione superficiale, la viscosità superficiale è una proprietà esibita dalla membrana molecolare insolubile. Sospeso da un anello di platino in filo metallico sottile, in modo che il suo piano entri in contatto con la superficie dell'acqua del serbatoio, ruota l'anello di platino, l'anello di platino a causa della viscosità dell'ostacolo dell'acqua, l'ampiezza decade gradualmente, in base alla quale la viscosità superficiale può essere misurato. Il metodo è il seguente: in primo luogo, l'esperimento viene condotto sulla superficie dell'acqua pura per misurare il decadimento dell'ampiezza, quindi viene misurato il decadimento dopo la formazione della membrana superficiale e la viscosità della membrana superficiale viene derivata dalla differenza tra i due .
La viscosità superficiale è strettamente correlata alla solidità della membrana superficiale e poiché la membrana di adsorbimento ha pressione e viscosità superficiale, deve avere elasticità. Maggiore è la pressione superficiale e maggiore è la viscosità della membrana adsorbita, maggiore è il suo modulo elastico. Il modulo elastico della membrana di adsorbimento superficiale è importante nel processo di stabilizzazione delle bolle.
③ Formazione di micelle
Le soluzioni diluite di tensioattivi obbediscono alle leggi seguite dalle soluzioni ideali. La quantità di tensioattivo adsorbito sulla superficie della soluzione aumenta con la concentrazione della soluzione e quando la concentrazione raggiunge o supera un certo valore, la quantità di adsorbimento non aumenta più e queste molecole di tensioattivo in eccesso si trovano nella soluzione in modo casuale modo o in qualche modo regolare. Sia la pratica che la teoria mostrano che formano associazioni in soluzione e queste associazioni sono chiamate micelle.
Concentrazione micellare critica (CMC): la concentrazione minima alla quale i tensioattivi formano micelle in soluzione è chiamata concentrazione micellare critica.
④ Valori CMC dei tensioattivi comuni.
HLB è l'abbreviazione di Hydrophile Lipophile Balance, che indica l'equilibrio idrofilo e lipofilo dei gruppi idrofili e lipofili del tensioattivo, cioè il valore HLB del tensioattivo. Un valore HLB elevato indica una molecola con forte idrofilicità e debole lipofilicità; al contrario, forte lipofilicità e debole idrofilicità.
① Disposizioni del valore HLB
Il valore HLB è un valore relativo, quindi quando viene sviluppato il valore HLB, come standard, il valore HLB della cera di paraffina, che non ha proprietà idrofile, viene specificato come 0, mentre il valore HLB del sodio dodecil solfato, che è più idrosolubile, è 40. Pertanto, il valore HLB dei tensioattivi è generalmente compreso tra 1 e 40. In generale, gli emulsionanti con valori HLB inferiori a 10 sono lipofili, mentre quelli superiori a 10 sono idrofili. Pertanto, il punto di svolta da lipofilo a idrofilo è circa 10.
Sulla base dei valori HLB dei tensioattivi è possibile ottenere un'idea generale dei loro possibili usi, come mostrato nella Tabella 1-3.
Due liquidi reciprocamente insolubili, dispersi l'uno nell'altro come particelle (goccioline o cristalli liquidi) formano un sistema chiamato emulsione. Questo sistema è termodinamicamente instabile a causa dell'aumento dell'area di confine dei due liquidi quando si forma l'emulsione. Per rendere stabile l'emulsione, è necessario aggiungere un terzo componente: l'emulsionante per ridurre l'energia interfacciale del sistema. L'emulsionante appartiene al tensioattivo, la sua funzione principale è svolgere il ruolo di emulsione. La fase dell'emulsione che esiste sotto forma di goccioline è chiamata fase dispersa (o fase interna, fase discontinua), e l'altra fase collegata insieme è chiamata mezzo di dispersione (o fase esterna, fase continua).
① Emulsionanti ed emulsioni
Emulsioni comuni, una fase è acqua o soluzione acquosa, l'altra fase sono sostanze organiche non miscibili con acqua, come grassi, cere, ecc. L'emulsione formata da acqua e olio può essere divisa in due tipi a seconda della loro situazione di dispersione: olio dispersa in acqua per formare un'emulsione di tipo olio in acqua, espressa come O/W (olio/acqua): acqua dispersa in olio per formare un'emulsione di tipo olio in acqua, espressa come A/O (acqua/olio). Si possono anche formare multi-emulsioni complesse di tipo acqua in olio in acqua A/O/O e olio in acqua in olio di tipo O/A/O.
Gli emulsionanti vengono utilizzati per stabilizzare le emulsioni riducendo la tensione interfacciale e formando una membrana interfacciale a molecola singola.
Nell'emulsione dei requisiti dell'emulsionante:
a: L'emulsionante deve essere in grado di adsorbire o arricchire l'interfaccia tra le due fasi, in modo da ridurre la tensione interfacciale;
b: L'emulsionante deve dare carica alle particelle, in modo che la repulsione elettrostatica tra le particelle, o formi una membrana protettiva stabile e altamente viscosa attorno alle particelle.
Pertanto, la sostanza utilizzata come emulsionante deve avere gruppi anfifilici per emulsionare e i tensioattivi possono soddisfare questo requisito.
② Metodi di preparazione delle emulsioni e fattori che influenzano la stabilità delle emulsioni
Esistono due modi per preparare le emulsioni: uno è utilizzare il metodo meccanico per disperdere il liquido in minuscole particelle in un altro liquido, utilizzato principalmente nell'industria per preparare le emulsioni; l'altro è sciogliere il liquido allo stato molecolare in un altro liquido, per poi farlo raccogliere opportunamente fino a formare emulsioni.
La stabilità di un'emulsione è la capacità di aggregazione antiparticellare che porta alla separazione di fase. Le emulsioni sono sistemi termodinamicamente instabili con grande energia libera. Pertanto la cosiddetta stabilità di un'emulsione è in realtà il tempo necessario affinché il sistema raggiunga l'equilibrio, cioè il tempo necessario affinché avvenga la separazione di uno dei liquidi presenti nel sistema.
Quando la membrana interfacciale con alcoli grassi, acidi grassi e ammine grasse e altre molecole organiche polari, la resistenza della membrana è significativamente più elevata. Questo perché, nello strato di adsorbimento interfacciale di molecole emulsionanti e alcoli, acidi, ammine e altre molecole polari formano un "complesso", in modo che la resistenza della membrana interfacciale aumenti.
Gli emulsionanti costituiti da più di due tensioattivi sono chiamati emulsionanti misti. Emulsionante misto adsorbito all'interfaccia acqua/olio; l'azione intermolecolare può formare complessi. A causa della forte azione intermolecolare, la tensione interfacciale viene significativamente ridotta, la quantità di emulsionante adsorbito sull'interfaccia aumenta significativamente, la formazione della densità della membrana interfacciale aumenta, la forza aumenta.
La carica delle perle liquide ha un effetto significativo sulla stabilità dell'emulsione. Emulsioni stabili, le cui perle liquide sono generalmente cariche. Quando si utilizza un emulsionante ionico, lo ione emulsionante adsorbito all'interfaccia ha il suo gruppo lipofilo inserito nella fase oleosa e il gruppo idrofilo è nella fase acquosa, caricando così le sfere liquide. Poiché le gocce dell'emulsione hanno la stessa carica, si respingono a vicenda, non si agglomerano facilmente, quindi la stabilità aumenta. Si può vedere che maggiore è il numero di ioni emulsionanti adsorbiti sulle perle, maggiore è la carica, maggiore è la capacità di impedire l'agglomerazione delle perle, più stabile è il sistema di emulsione.
La viscosità del mezzo di dispersione dell'emulsione ha una certa influenza sulla stabilità dell'emulsione. In generale, maggiore è la viscosità del mezzo di dispersione, maggiore è la stabilità dell'emulsione. Questo perché la viscosità del mezzo di dispersione è elevata, il che ha un forte effetto sul movimento browniano delle sfere liquide e rallenta la collisione tra le sfere liquide, in modo che il sistema rimanga stabile. Solitamente le sostanze polimeriche che possono essere disciolte nelle emulsioni possono aumentare la viscosità del sistema e rendere più elevata la stabilità delle emulsioni. Inoltre, i polimeri possono anche formare una forte membrana interfacciale, rendendo il sistema di emulsione più stabile.
In alcuni casi l'aggiunta di polvere solida può anche far sì che l'emulsione tenda a stabilizzarsi. La polvere solida si trova nell'acqua, nell'olio o nell'interfaccia, a seconda dell'olio, l'acqua dipende dalla capacità bagnante della polvere solida, se la polvere solida non è completamente bagnata con acqua, ma anche bagnata con olio, rimarrà nell'acqua e nell'olio interfaccia.
La polvere solida non rende stabile l'emulsione perché la polvere raccolta all'interfaccia migliora la membrana interfacciale, che è simile all'adsorbimento interfacciale delle molecole dell'emulsionante, quindi quanto più strettamente è disposto il materiale solido in polvere all'interfaccia, tanto più stabile è l'emulsione. l'emulsione è.
I tensioattivi hanno la capacità di aumentare significativamente la solubilità delle sostanze organiche insolubili o leggermente solubili in acqua dopo aver formato micelle in soluzione acquosa e la soluzione in questo momento è trasparente. Questo effetto della micella è chiamato solubilizzazione. Il tensioattivo che può produrre solubilizzazione è chiamato solubilizzante e la materia organica che viene solubilizzata è chiamata materia solubilizzata.
La schiuma svolge un ruolo importante nel processo di lavaggio. La schiuma è un sistema di dispersione in cui un gas viene disperso in un liquido o solido, con il gas come fase dispersa e il liquido o solido come mezzo disperdente, il primo è chiamato schiuma liquida, mentre il secondo è chiamato schiuma solida, come come plastica schiumata, vetro schiumato, cemento schiumato, ecc.
(1) Formazione di schiuma
Per schiuma intendiamo qui un aggregato di bolle d'aria separate da una membrana liquida. Questo tipo di bolla risale sempre rapidamente verso la superficie del liquido a causa della grande differenza di densità tra la fase dispersa (gas) e il mezzo di dispersione (liquido), unita alla bassa viscosità del liquido.
Il processo di formazione di una bolla consiste nel portare una grande quantità di gas nel liquido e le bolle nel liquido ritornano rapidamente in superficie, formando un aggregato di bolle separate da una piccola quantità di gas liquido.
La schiuma ha due caratteristiche rilevanti dal punto di vista morfologico: una è che le bolle come fase dispersa hanno spesso forma poliedrica, questo perché all'incrocio delle bolle si ha la tendenza ad assottigliare il film liquido per cui le bolle diventano poliedrico, quando il film liquido si assottiglia fino ad un certo punto porta alla rottura delle bolle; la seconda è che i liquidi puri non possono formare schiuma stabile, il liquido che può formare schiuma è costituito da almeno due o più componenti. Le soluzioni acquose di tensioattivi sono tipiche dei sistemi soggetti alla formazione di schiuma e la loro capacità di generare schiuma è correlata anche ad altre proprietà.
I tensioattivi con buon potere schiumogeno sono detti agenti schiumogeni. Sebbene l'agente schiumogeno abbia una buona capacità di schiuma, la schiuma formata potrebbe non essere in grado di durare a lungo, ovvero la sua stabilità non è necessariamente buona. Per mantenere la stabilità della schiuma, spesso nell'agente schiumogeno si aggiungono sostanze che possono aumentare la stabilità della schiuma, la sostanza è chiamata stabilizzante della schiuma, lo stabilizzatore comunemente usato è lauril dietanolammina e dodecil dimetilammina ossido.
(2) Stabilità della schiuma
La schiuma è un sistema termodinamicamente instabile e la tendenza finale è che la superficie totale del liquido all'interno del sistema diminuisce dopo la rottura della bolla e l'energia libera diminuisce. Il processo antischiuma è il processo mediante il quale la membrana liquida che separa il gas diventa sempre più spessa fino alla rottura. Pertanto, il grado di stabilità della schiuma è determinato principalmente dalla velocità di scarico del liquido e dalla resistenza della pellicola liquida. Su questo influiscono anche i seguenti fattori.
(3) Distruzione della schiuma
Il principio di base della distruzione della schiuma è modificare le condizioni che producono la schiuma o eliminare i fattori stabilizzanti della schiuma, quindi esistono metodi sia fisici che chimici di antischiuma.
Antischiuma fisico significa modificare le condizioni di produzione della schiuma mantenendo la composizione chimica della soluzione di schiuma, come disturbi esterni, cambiamenti di temperatura o pressione e il trattamento ad ultrasuoni sono tutti metodi fisici efficaci per eliminare la schiuma.
Il metodo antischiuma chimico consiste nell'aggiungere determinate sostanze che interagiscono con l'agente schiumogeno per ridurre la resistenza del film liquido nella schiuma e quindi ridurre la stabilità della schiuma per raggiungere lo scopo antischiuma, tali sostanze sono chiamate antischiuma. La maggior parte degli antischiuma sono tensioattivi. Pertanto, secondo il meccanismo antischiuma, l'antischiuma dovrebbe avere una forte capacità di ridurre la tensione superficiale, essere facile da assorbire sulla superficie e l'interazione tra le molecole di adsorbimento superficiale è debole, le molecole di adsorbimento disposte in una struttura più allentata.
Esistono vari tipi di antischiuma ma sostanzialmente sono tutti tensioattivi non ionici. I tensioattivi non ionici hanno proprietà antischiuma vicino o al di sopra del loro punto di intorbidimento e sono spesso usati come antischiuma. Come eccellenti antischiuma vengono comunemente utilizzati anche alcoli, in particolare alcoli con struttura ramificata, acidi grassi ed esteri di acidi grassi, poliammidi, esteri fosfatici, oli siliconici, ecc.
(4) Schiuma e lavaggio
Non esiste un legame diretto tra schiuma ed efficacia del lavaggio e la quantità di schiuma non indica l'efficacia del lavaggio. Ad esempio, i tensioattivi non ionici hanno proprietà schiumogene molto inferiori rispetto ai saponi, ma la loro decontaminazione è molto migliore dei saponi.
In alcuni casi, la schiuma può essere utile per rimuovere sporco e sporcizia. Ad esempio, quando si lavano i piatti in casa, la schiuma del detersivo raccoglie le gocce d'olio e quando si lavano i tappeti, la schiuma aiuta a raccogliere polvere, polvere e altro sporco solido. Inoltre, a volte la schiuma può essere utilizzata come indicatore dell'efficacia di un detersivo. Poiché gli oli grassi hanno un effetto inibente sulla schiuma del detersivo, quando c'è troppo olio e troppo poco detersivo non si formerà schiuma oppure la schiuma originale scomparirà. La schiuma può talvolta essere utilizzata anche come indicatore della pulizia di un risciacquo, poiché la quantità di schiuma nella soluzione di risciacquo tende a diminuire con la riduzione del detersivo, quindi la quantità di schiuma può essere utilizzata per valutare il grado di risciacquo.
In senso lato, il lavaggio è il processo di rimozione dei componenti indesiderati dall'oggetto da lavare e il raggiungimento di uno scopo. Il lavaggio nel senso comune si riferisce al processo di rimozione dello sporco dalla superficie del trasportino. Nel lavaggio, l'interazione tra sporco e supporto viene indebolita o eliminata dall'azione di alcune sostanze chimiche (es. detersivo, ecc.), per cui la combinazione sporco e supporto si trasforma nella combinazione sporco e detersivo, e infine lo sporco viene separato dal vettore. Poiché gli oggetti da lavare e lo sporco da rimuovere sono diversi, il lavaggio è un processo molto complesso e il processo fondamentale del lavaggio può essere espresso nelle seguenti semplici relazioni.
Trasporto··Sporco + Detergente= Carrello + Sporcizia·Detergente
Il processo di lavaggio può essere solitamente suddiviso in due fasi: in primo luogo, sotto l'azione del detergente, lo sporco viene separato dal suo portatore; in secondo luogo lo sporco distaccato viene disperso e sospeso nel mezzo. Il processo di lavaggio è un processo reversibile e lo sporco disperso e sospeso nel mezzo può anche essere riprecipitato dal mezzo all'oggetto da lavare. Pertanto, un buon detergente dovrebbe avere la capacità di disperdere e sospendere lo sporco e prevenirne la rideposizione, oltre alla capacità di rimuovere lo sporco dal supporto.
(1) Tipi di sporco
Anche per uno stesso capo la tipologia, la composizione e la quantità di sporco possono variare a seconda dell'ambiente in cui viene utilizzato. Lo sporco corporeo oleoso è costituito principalmente da oli animali e vegetali e oli minerali (come petrolio greggio, olio combustibile, catrame di carbone, ecc.), lo sporco solido è principalmente fuliggine, cenere, ruggine, nerofumo, ecc. In termini di sporco degli indumenti, è presente sporcizia del corpo umano, come sudore, sebo, sangue, ecc.; sporco da alimenti, come macchie di frutta, macchie di olio da cucina, macchie di condimenti, amido, ecc.; sporco derivante da cosmetici, come rossetto, smalto, ecc.; sporco proveniente dall'atmosfera, come fuliggine, polvere, fango, ecc.; altri, come inchiostro, tè, rivestimento, ecc. È disponibile in vari tipi.
Solitamente le varie tipologie di sporco possono essere suddivise in tre categorie principali: sporco solido, sporco liquido e sporco speciale.
① Sporco solido
Lo sporco solido comune comprende particelle di cenere, fango, terra, ruggine e nerofumo. La maggior parte di queste particelle hanno una carica elettrica sulla loro superficie, la maggior parte di esse sono caricate negativamente e possono essere facilmente adsorbite su oggetti in fibra. Lo sporco solido è generalmente difficile da sciogliere in acqua, ma può essere disperso e sospeso da soluzioni detergenti. Lo sporco solido con un punto di massa più piccolo è più difficile da rimuovere.
② Sporco liquido
Lo sporco liquido è per lo più solubile in olio, compresi oli vegetali e animali, acidi grassi, alcoli grassi, oli minerali e loro ossidi. Tra questi, possono verificarsi oli vegetali e animali, acidi grassi e saponificazione alcalina, mentre gli alcoli grassi, gli oli minerali non sono saponificati dagli alcali, ma possono essere solubili in alcoli, eteri e solventi organici idrocarburici e emulsione e dispersione di soluzioni acquose detergenti. Lo sporco liquido solubile in olio generalmente ha una forte forza con gli oggetti in fibra e viene adsorbito più saldamente sulle fibre.
③ Sporco speciale
Lo sporco speciale comprende proteine, amido, sangue, secrezioni umane come sudore, sebo, urina, succhi di frutta e succo di tè. La maggior parte di questo tipo di sporco può essere adsorbito chimicamente e fortemente sugli articoli in fibra. Pertanto, è difficile da lavare.
I diversi tipi di sporco raramente si trovano da soli, ma spesso sono mescolati tra loro e assorbiti dall'oggetto. Talvolta lo sporco può ossidarsi, decomporsi o deteriorarsi sotto l'influenza esterna, creando così nuovo sporco.
（2）Adesione dello sporco
I vestiti, le mani ecc. possono macchiarsi perché esiste una sorta di interazione tra l'oggetto e lo sporco. Lo sporco aderisce agli oggetti in vari modi, ma non ci sono altro che adesioni fisiche e chimiche.
①L'adesione di fuliggine, polvere, fango, sabbia e carbone agli indumenti è un'adesione fisica. In generale, a causa di questa adesione dello sporco e del ruolo relativamente debole tra l'oggetto macchiato, anche la rimozione dello sporco è relativamente facile. A seconda delle diverse forze, l'adesione fisica dello sporco può essere suddivisa in adesione meccanica e adesione elettrostatica.
A: Adesione meccanica
Questo tipo di adesione si riferisce principalmente all'adesione di alcuni sporchi solidi (es. polvere, fango e sabbia). L'adesione meccanica è una delle forme più deboli di adesione dello sporco e può essere rimossa quasi con mezzi puramente meccanici, ma quando lo sporco è piccolo (<0,1um), è più difficile da rimuovere.
B:Adesione elettrostatica
L'adesione elettrostatica si manifesta principalmente nell'azione delle particelle di sporco cariche su oggetti caricati in modo opposto. La maggior parte degli oggetti fibrosi sono caricati negativamente in acqua e possono facilmente aderire ad alcuni tipi di sporco caricato positivamente, come i tipi di calce. Alcuni sporchi, anche se caricati negativamente, come le particelle di nerofumo in soluzioni acquose, possono aderire alle fibre attraverso ponti ionici (ioni tra più oggetti con carica opposta, che agiscono insieme a loro in modo simile a un ponte) formati da ioni positivi nell'acqua (ad es. , Ca2+, Mg2+ ecc.).
L'azione elettrostatica è più forte della semplice azione meccanica, rendendo la rimozione dello sporco relativamente difficile.
② Adesione chimica
L'adesione chimica si riferisce al fenomeno dello sporco che agisce su un oggetto attraverso legami chimici o idrogeno. Ad esempio, sporco solido polare, proteine, ruggine e altre aderenze su elementi in fibra, le fibre contengono carbossile, idrossile, ammide e altri gruppi, questi gruppi e acidi grassi sporchi oleosi, alcoli grassi sono facili da formare legami idrogeno. Le forze chimiche sono generalmente forti e quindi lo sporco si lega più saldamente all'oggetto. Questo tipo di sporco è difficile da rimuovere con i metodi consueti e richiede metodi speciali per affrontarlo.
Il grado di adesione dello sporco è legato alla natura dello sporco stesso e alla natura dell'oggetto a cui aderisce. Generalmente le particelle aderiscono facilmente agli oggetti fibrosi. Quanto più piccola è la consistenza dello sporco solido, tanto più forte sarà l'adesione. Lo sporco polare su oggetti idrofili come cotone e vetro aderisce più fortemente dello sporco non polare. Lo sporco non polare aderisce più fortemente dello sporco polare, come grassi polari, polvere e argilla, ed è meno facile da rimuovere e pulire.
(3) Meccanismo di rimozione dello sporco
Lo scopo del lavaggio è rimuovere lo sporco. In un mezzo a una certa temperatura (principalmente acqua). Utilizzando i vari effetti fisici e chimici del detersivo per indebolire o eliminare l'effetto dello sporco e degli oggetti lavati, sotto l'azione di determinate forze meccaniche (come lo sfregamento delle mani, l'agitazione della lavatrice, l'impatto dell'acqua), in modo che lo sporco e gli oggetti lavati dallo scopo della decontaminazione.
① Meccanismo di rimozione dello sporco liquido
A: Bagnare
Lo sporco liquido è per lo più a base oleosa. Le macchie d'olio bagnano la maggior parte degli oggetti fibrosi e si diffondono più o meno come una pellicola d'olio sulla superficie del materiale fibroso. La prima fase dell'azione lavante è la bagnatura della superficie con il liquido di lavaggio. A scopo illustrativo, la superficie di una fibra può essere pensata come una superficie solida e liscia.
B: Distacco olio - meccanismo di arricciatura
La seconda fase dell'azione lavante è la rimozione di oli e grassi, la rimozione dello sporco liquido avviene tramite una sorta di avvolgimento. Lo sporco liquido originariamente esisteva sulla superficie sotto forma di una pellicola d'olio stesa e, sotto l'effetto preferenziale di bagnatura del liquido di lavaggio sulla superficie solida (cioè la superficie della fibra), si arricciava gradualmente in gocce d'olio, che venivano sostituiti dal liquido di lavaggio e alla fine lasciavano la superficie sotto determinate forze esterne.
② Meccanismo di rimozione dello sporco solido
La rimozione dello sporco liquido avviene principalmente attraverso la bagnatura preferenziale del portatore di sporco da parte della soluzione lavante, mentre diverso è il meccanismo di rimozione dello sporco solido, dove il processo di lavaggio consiste principalmente nella bagnatura della massa di sporco e della sua superficie portante da parte del lavaggio. soluzione. A causa dell'assorbimento dei tensioattivi sullo sporco solido e sulla sua superficie portante, l'interazione tra lo sporco e la superficie viene ridotta e la forza di adesione della massa di sporco sulla superficie viene ridotta, quindi la massa di sporco viene facilmente rimossa dalla superficie di il corriere.
Inoltre, l'adsorbimento di tensioattivi, in particolare tensioattivi ionici, sulla superficie dello sporco solido e del suo supporto ha il potenziale di aumentare il potenziale superficiale sulla superficie dello sporco solido e del suo supporto, il che è più favorevole alla rimozione dello sporco solido e del suo supporto. sporco. Le superfici solide o generalmente fibrose sono generalmente caricate negativamente nei mezzi acquosi e possono quindi formare doppi strati elettronici diffusi su masse di sporco o superfici solide. A causa della repulsione delle cariche omogenee, l'adesione delle particelle di sporco presenti nell'acqua alla superficie solida viene indebolita. Quando viene aggiunto un tensioattivo anionico, poiché può aumentare contemporaneamente il potenziale superficiale negativo delle particelle di sporco e della superficie solida, la repulsione tra di loro è maggiore, la forza di adesione delle particelle è più ridotta e lo sporco è più facile da rimuovere .
I tensioattivi non ionici vengono adsorbiti su superfici solide generalmente cariche e sebbene non modifichino significativamente il potenziale interfacciale, i tensioattivi non ionici adsorbiti tendono a formare un certo spessore di strato adsorbito sulla superficie che aiuta a prevenire la rideposizione dello sporco.
Nel caso dei tensioattivi cationici, il loro adsorbimento riduce o elimina il potenziale superficiale negativo della massa di sporco e della sua superficie portante, che riduce la repulsione tra lo sporco e la superficie e quindi non favorisce la rimozione dello sporco; inoltre, dopo l'adsorbimento sulla superficie solida, i tensioattivi cationici tendono a rendere idrofobica la superficie solida e quindi non favoriscono la bagnatura superficiale e quindi il lavaggio.
③ Rimozione di terreni speciali
Proteine, amido, secrezioni umane, succhi di frutta, succhi di tè e altri residui simili sono difficili da rimuovere con i normali tensioattivi e richiedono un trattamento speciale.
Le macchie proteiche come panna, uova, sangue, latte ed escrementi cutanei tendono a coagularsi sulle fibre e degenerare e ad aderire più forte. Lo sporco proteico può essere rimosso utilizzando le proteasi. L'enzima proteasi scompone le proteine dello sporco in amminoacidi idrosolubili o oligopeptidi.
Le macchie di amido provengono principalmente da alimenti, altri come sughi, colla, ecc. L'amilasi ha un effetto catalitico sull'idrolisi delle macchie di amido, provocando la scomposizione dell'amido in zuccheri.
La lipasi catalizza la decomposizione dei trigliceridi, che sono difficili da rimuovere con i metodi normali, come il sebo e gli oli commestibili, e li scompone in glicerolo solubile e acidi grassi.
Alcune macchie colorate dovute a succhi di frutta, succhi di tè, inchiostri, rossetto ecc. sono spesso difficili da pulire a fondo anche dopo ripetuti lavaggi. Queste macchie possono essere rimosse mediante una reazione redox con un agente ossidante o riducente come la candeggina, che distrugge la struttura dei gruppi generatori di colore o ausiliari del colore e li degrada in componenti idrosolubili più piccoli.
（4）Meccanismo di rimozione delle macchie del lavaggio a secco
Quanto sopra è in realtà per l'acqua come mezzo di lavaggio. Infatti, a causa dei diversi tipi e della struttura degli indumenti, alcuni indumenti che utilizzano il lavaggio con acqua non sono convenienti o non sono facili da lavare, alcuni indumenti dopo il lavaggio e persino deformazioni, scolorimenti, ecc., ad esempio: la maggior parte delle fibre naturali assorbono acqua e facile da gonfiare, asciutto e facile da restringere, quindi dopo il lavaggio si deformerà; lavando i prodotti in lana spesso appare anche il fenomeno del restringimento, alcuni prodotti in lana lavati con acqua sono facili alla formazione di pelucchi e al cambiamento di colore; La sensazione al tatto di alcune sete peggiora dopo il lavaggio e perde la loro lucentezza. Per questi vestiti spesso si usa il metodo del lavaggio a secco per decontaminarsi. Il cosiddetto lavaggio a secco si riferisce generalmente al metodo di lavaggio in solventi organici, soprattutto in solventi non polari.
Il lavaggio a secco è una forma di lavaggio più delicata rispetto al lavaggio con acqua. Poiché il lavaggio a secco non richiede molta azione meccanica, non provoca danni, grinze e deformazioni agli indumenti, mentre gli agenti per il lavaggio a secco, a differenza dell'acqua, raramente producono espansione e contrazione. Finché la tecnologia viene gestita correttamente, i vestiti possono essere lavati a secco senza distorsioni, scolorimento e durata prolungata.
In termini di lavaggio a secco, esistono tre grandi tipi di sporco.
①Sporco oleosolubile Lo sporco oleosolubile comprende tutti i tipi di olio e grasso, liquidi o grassi, che possono essere sciolti nei solventi per il lavaggio a secco.
②Sporco idrosolubile Lo sporco idrosolubile è solubile in soluzioni acquose, ma non nei detergenti a secco, viene assorbito sugli indumenti allo stato acquoso, l'acqua evapora dopo la precipitazione di solidi granulari, come sali inorganici, amido, proteine, ecc.
③Sporco non solubile in acqua e olio Lo sporco non solubile in acqua e olio non è né solubile in acqua né solubile in solventi per il lavaggio a secco, come nerofumo, silicati di vari metalli e ossidi, ecc.
A causa della diversa natura dei vari tipi di sporco, esistono diversi modi per rimuovere lo sporco nel processo di lavaggio a secco. Gli sporchi oleosolubili, come oli animali e vegetali, oli minerali e grassi, sono facilmente solubili in solventi organici e possono essere rimossi più facilmente con il lavaggio a secco. L'eccellente solubilità dei solventi per il lavaggio a secco di oli e grassi deriva essenzialmente dalle forze di van der Walls tra le molecole.
Per rimuovere lo sporco idrosolubile come sali inorganici, zuccheri, proteine e sudore, è necessario aggiungere al detersivo anche la giusta quantità di acqua, altrimenti lo sporco idrosolubile è difficile da rimuovere dagli indumenti. Tuttavia, l'acqua è difficile da sciogliere nel detersivo, quindi per aumentare la quantità di acqua è necessario aggiungere anche tensioattivi. La presenza di acqua nell'agente per il lavaggio a secco può idratare la superficie dello sporco e degli indumenti, in modo che sia facile interagire con i gruppi polari dei tensioattivi, favorendo l'adsorbimento dei tensioattivi sulla superficie. Inoltre, quando i tensioattivi formano micelle, lo sporco idrosolubile e l'acqua possono essere solubilizzati nelle micelle. Oltre ad aumentare il contenuto di acqua del solvente per il lavaggio a secco, i tensioattivi possono anche svolgere un ruolo nel prevenire la rideposizione dello sporco per migliorare l'effetto decontaminante.
La presenza di una piccola quantità di acqua è necessaria per rimuovere lo sporco idrosolubile, ma troppa acqua può causare distorsioni e grinze in alcuni vestiti, quindi la quantità di acqua nell'agente per il lavaggio a secco deve essere moderata.
Lo sporco che non è solubile in acqua né olio, particelle solide come cenere, fango, terra e nerofumo, vengono generalmente attaccati all'indumento da forze elettrostatiche o in combinazione con olio. Nel lavaggio a secco, il flusso di solvente, l'impatto può eliminare la forza elettrostatica che assorbe lo sporco e l'agente per il lavaggio a secco può dissolvere l'olio, in modo che la combinazione di olio e sporco e le particelle solide attaccate agli indumenti si stacchino nell'asciutto -detergente, detergente a secco in una piccola quantità di acqua e tensioattivi, in modo che le particelle solide di sporco possano essere una sospensione stabile, dispersione, per impedirne la rideposizione sugli indumenti.
（5）Fattori che influenzano l'azione di lavaggio
L'adsorbimento direzionale dei tensioattivi all'interfaccia e la riduzione della tensione superficiale (interfacciale) sono i fattori principali nella rimozione dello sporco liquido o solido. Tuttavia il processo di lavaggio è complesso e l'effetto del lavaggio, anche con lo stesso tipo di detersivo, è influenzato da molti altri fattori. Questi fattori includono la concentrazione del detersivo, la temperatura, la natura dello sporco, il tipo di fibra e la struttura del tessuto.
① Concentrazione del tensioattivo
Le micelle di tensioattivi in soluzione svolgono un ruolo importante nel processo di lavaggio. Quando la concentrazione raggiunge la concentrazione micellare critica (CMC), l'effetto di lavaggio aumenta notevolmente. Pertanto, la concentrazione del detergente nel solvente dovrebbe essere superiore al valore CMC per avere un buon effetto lavante. Tuttavia, quando la concentrazione di tensioattivo è superiore al valore CMC, l'aumento incrementale dell'effetto di lavaggio non è evidente e non è necessario aumentare troppo la concentrazione di tensioattivo.
Quando si rimuove l'olio mediante solubilizzazione, l'effetto di solubilizzazione aumenta all'aumentare della concentrazione del tensioattivo, anche quando la concentrazione è superiore alla CMC. A questo punto è consigliabile utilizzare il detersivo in modo centralizzato a livello locale. Ad esempio, se sui polsini e sul colletto di un indumento è presente molto sporco, durante il lavaggio è possibile applicare uno strato di detergente per aumentare l'effetto solubilizzante del tensioattivo sull'olio.
②La temperatura ha un'influenza molto importante sull'azione di decontaminazione. In generale, aumentare la temperatura facilita la rimozione dello sporco, ma a volte una temperatura troppo elevata può causare anche degli svantaggi.
L'aumento della temperatura facilita la diffusione dello sporco, il grasso solido si emulsiona facilmente a temperature superiori al punto di fusione e le fibre aumentano di rigonfiamento per l'aumento della temperatura, tutto ciò facilita la rimozione dello sporco. Tuttavia, per i tessuti compatti, i microspazi tra le fibre si riducono man mano che le fibre si espandono, il che è dannoso per la rimozione dello sporco.
I cambiamenti di temperatura influenzano anche la solubilità, il valore CMC e la dimensione delle micelle dei tensioattivi, influenzando così l'effetto di lavaggio. La solubilità dei tensioattivi con lunghe catene di carbonio è bassa alle basse temperature e talvolta la solubilità è addirittura inferiore al valore CMC, quindi la temperatura di lavaggio dovrebbe essere aumentata opportunamente. L'effetto della temperatura sul valore CMC e sulla dimensione delle micelle è diverso per i tensioattivi ionici e non ionici. Per i tensioattivi ionici, un aumento della temperatura generalmente aumenta il valore CMC e riduce la dimensione delle micelle, il che significa che la concentrazione del tensioattivo nella soluzione di lavaggio dovrebbe essere aumentata. Per i tensioattivi non ionici, un aumento della temperatura porta ad una diminuzione del valore CMC e ad un aumento significativo del volume delle micelle, quindi è chiaro che un adeguato aumento della temperatura aiuterà il tensioattivo non ionico ad esercitare il suo effetto tensioattivo . Tuttavia, la temperatura non dovrebbe superare il punto di intorbidimento.
In breve, la temperatura di lavaggio ottimale dipende dalla formulazione del detersivo e dall'oggetto da lavare. Alcuni detersivi hanno un buon effetto detergente a temperatura ambiente, mentre altri hanno una detergenza molto diversa tra il lavaggio a freddo e quello a caldo.
③ Schiuma
È consuetudine confondere il potere schiumogeno con l'effetto lavante, ritenendo che i detersivi con elevato potere schiumogeno abbiano un buon effetto lavante. La ricerca ha dimostrato che non esiste una relazione diretta tra l'effetto lavante e la quantità di schiuma. Ad esempio, il lavaggio con detersivi a bassa schiuma non è meno efficace del lavaggio con detersivi ad alta schiuma.
Sebbene la schiuma non sia direttamente correlata al lavaggio, ci sono occasioni in cui aiuta a rimuovere lo sporco, ad esempio quando si lavano i piatti a mano. Quando si strofinano i tappeti, la schiuma può anche rimuovere la polvere e altre particelle di sporco solido, lo sporco dei tappeti rappresenta una grande percentuale di polvere, quindi i detergenti per tappeti dovrebbero avere una certa capacità schiumosa.
Il potere schiumogeno è importante anche per gli shampoo, dove la sottile schiuma prodotta dal liquido durante lo shampoo o il bagno lascia i capelli lubrificati e confortevoli.
④ Varietà di fibre e proprietà fisiche dei tessili
Oltre alla struttura chimica delle fibre, che influenza l'adesione e la rimozione dello sporco, anche l'aspetto delle fibre e l'organizzazione del filato e del tessuto influiscono sulla facilità di rimozione dello sporco.
Le scaglie delle fibre di lana e i nastri piatti curvi delle fibre di cotone hanno maggiori probabilità di accumulare sporco rispetto alle fibre lisce. Ad esempio, il nerofumo macchiato su pellicole di cellulosa (pellicole di viscosa) è facile da rimuovere, mentre il nerofumo macchiato su tessuti di cotone è difficile da lavare. Un altro esempio è che i tessuti a fibra corta in poliestere sono più inclini ad accumulare macchie di olio rispetto ai tessuti a fibra lunga, e le macchie di olio sui tessuti a fibra corta sono anche più difficili da rimuovere rispetto alle macchie di olio sui tessuti a fibra lunga.
Filati molto ritorti e tessuti stretti, a causa del piccolo spazio tra le fibre, possono resistere all'invasione dello sporco, ma lo stesso può anche impedire al liquido di lavaggio di escludere lo sporco interno, quindi i tessuti stretti iniziano a resistere bene allo sporco, ma una volta macchiati anche il lavaggio è più difficile.
⑤ Durezza dell'acqua
La concentrazione di Ca2+, Mg2+ e altri ioni metallici nell'acqua ha una grande influenza sull'effetto lavante, soprattutto quando i tensioattivi anionici incontrano ioni Ca2+ e Mg2+ formando sali di calcio e magnesio che sono meno solubili e ne riducono la detergenza. Nell'acqua dura, anche se la concentrazione di tensioattivo è elevata, la detergenza è comunque molto peggiore che nella distillazione. Affinché il tensioattivo abbia il miglior effetto lavante, la concentrazione di ioni Ca2+ nell'acqua deve essere ridotta a 1 x 10-6 mol/L (CaCO3 fino a 0,1 mg/L) o meno. Ciò richiede l'aggiunta di vari ammorbidenti al detersivo.
Orario di pubblicazione: 25 febbraio 2022