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Le 9 principali relazioni tra tensioattivi e fabbriche di tintura
01 Tensione superficiale
La forza che agisce per contrarre la superficie di un liquido per unità di lunghezza è chiamata tensione superficiale, misurata in n · m⁻¹.
02 Attività superficiale e tensioattivi
La proprietà che riduce la tensione superficiale di un solvente è chiamata attività di superficie e le sostanze che possiedono questa proprietà sono indicate come sostanze superficiali-attive. I tensioattivi sono sostanze in superficie che possono formare aggregati in soluzioni acquose, come le micelle, e mostrano un'elevata attività superficiale insieme a funzioni come bagnatura, emulsionamento, schiuma e lavaggio.
03 Caratteristiche della struttura molecolare dei tensioattivi
I tensioattivi sono composti organici con strutture e proprietà speciali; Possono alterare significativamente la tensione interfacciale tra due fasi o la tensione superficiale dei liquidi (di solito acqua), esibendo proprietà come bagnatura, schiumatura, emulsionamento e lavaggio. Strutturalmente, i tensioattivi condividono una caratteristica comune di contenere due diversi tipi di gruppi all'interno delle loro molecole: un'estremità ha un gruppo non polare a catena lunga che è solubile nell'olio ma insolubile in acqua, noto come gruppo idrofobico. Questo gruppo idrofobico è in genere un idrocarburo a catena lunga, sebbene a volte possa consistere in fluoruri organici, siliconi organiche, fosfine organiche o catene organotina. L'altra estremità ha un gruppo solubile in acqua, noto come gruppo idrofilo. Il gruppo idrofilo deve avere un'idrofilia sufficiente per garantire che l'intero tensioattivo possa dissolversi in acqua e possedere la solubilità necessaria. Poiché i tensioattivi contengono gruppi sia idrofili che idrofobici, possono dissolversi in almeno una fase del mezzo liquido. Questa doppia natura di affinità dei tensioattivi è indicata come anfifilicità.
04 Tipi di tensioattivi
I tensioattivi sono molecole anfifiliche con gruppi sia idrofobici che idrofili. Il gruppo idrofobico è generalmente composto da idrocarburi a catena lunga, come alcani a catena dritta (C8-C20), alcani ramificati (C8-C20) o alchilbenzeni (atomo di carbonio alchilico 8–16). Le differenze nei gruppi idrofobici derivano principalmente dalle variazioni strutturali nelle catene di carbonio. Tuttavia, la diversità dei gruppi idrofili è molto maggiore, quindi le proprietà dei tensioattivi sono collegate non solo alle dimensioni e alla forma del gruppo idrofobico, ma anche in gran parte al gruppo idrofilo. I tensioattivi possono essere classificati in base alla struttura del gruppo idrofilo, principalmente in base al fatto che sia ionico, dividendoli in anionici, cationici, non ionici, zwitterionici e altri tipi speciali di tensioattivi.
05 Proprietà delle soluzioni di tensioattivo
① Adsorption all'interfaccia
Le molecole di tensioattivo contengono gruppi sia idrofili che idrofobici. L'acqua, essendo un forte liquido polare, quando i tensioattivi si dissolvono in essa, segue il principio di "polarità simile si attrae a vicenda; polarità diverse si respingono a vicenda". Il suo gruppo idrofilo interagisce con l'acqua, rendendolo solubile, mentre il suo gruppo idrofobico si respinge dall'acqua ed esce dalla fase dell'acqua, causando l'adattamento delle molecole di tensioattivo (o ioni) sullo strato interfacciale, riducendo così la tensione interfacciale tra le due fasi. Più molecole di tensioattivo (o ioni) si adsorgono all'interfaccia, maggiore è la riduzione della tensione interfacciale.
② Proprietà dei film adsorbiti
Pressione superficiale del film adsorbito: i tensioattivi formano film adsorbiti all'interfaccia gas-liquid. Ad esempio, il posizionamento di un galleggiante scorrevole senza attrito all'interfaccia di un liquido creerà pressione contro il galleggiante quando il film viene spinto lungo la superficie del liquido. Questa pressione è chiamata pressione superficiale.
Viscosità superficiale: come la pressione superficiale, la viscosità superficiale è una proprietà mostrata da film molecolari insolubili. Sospendendo un anello di platino su un filo di metallo fine in modo che tocchi la superficie dell'acqua in un serbatoio, ruotando l'anello di platino dimostra resistenza dovuta alla viscosità dell'acqua. Il decadimento in ampiezza osservata può misurare la viscosità superficiale; La differenza nei tassi di decadimento tra acqua pura e quella contenente film di superficie fornisce la viscosità del film di superficie. La viscosità della superficie è strettamente correlata alla fermezza cinematografica; Poiché i film adsorbiti possiedono pressione superficiale e viscosità, contengono necessariamente elasticità. Maggiore è la pressione superficiale e la viscosità del film adsorbito, maggiore è il suo modulo elastico.
③ Formazione di micelle
Il comportamento dei tensioattivi in soluzioni diluite obbedisce alle norme della soluzione ideale. La quantità di tensioattivo adsorbita sulla superficie della soluzione aumenta man mano che la concentrazione di soluzione aumenta fino a raggiungere una determinata concentrazione, dopo di che l'adsorbimento non aumenta ulteriormente. Le molecole di tensioattivo in eccesso a questo punto sono disperse in modo casuale o esistono in modo modellato. Sia prove pratiche che teoriche indicano che formano aggregati nella soluzione, chiamati micelle. La concentrazione minima a cui i tensioattivi iniziano a formare micelle è chiamata concentrazione critica delle micelle (CMC).
06 Valore di equilibrio idrofilo-lipofilo (HLB)
HLB, l'abbreviazione dell'equilibrio idrofilo-lipofilo, indica l'equilibrio tra gruppi idrofili e lipofili nei tensioattivi. Un valore HLB più elevato suggerisce una forte idrofilia e lipofilia debole, mentre il contrario è vero per bassi valori HLB.
① Specifica dei valori HLB **:Il valore HLB è relativo; Pertanto, per stabilire valori di HLB, lo standard per una sostanza non idrofila, come la paraffina, è impostato su HLB = 0, mentre il dodecil solfato di sodio con una forte solubilità in acqua è assegnato HLB = 40. Quindi, i valori HLB per i tensioattivi sono generalmente caduti tra 1 e 40. Surfacenti con un valore HLB meno di 10 lipofili e quelli maggiori di 10 sono idrofilici. Pertanto, il punto di inflessione tra lipofilia e idrofilia è di circa 10. I potenziali usi dei tensioattivi possono essere approssimativamente dedotti dai loro valori HLB.
Hlb | Applicazioni | Hlb | Applicazioni |
1.5 ~ 3 | Senza tipo di defoaming degli agenti | 8 ~ 18 | Emulsionanti di tipo O/W. |
3,5 ~ 6 | Senza emulsionanti del tipo | 13 ~ 15 | Detergenti |
7 ~ 9 | Agenti bagnanti | 15 ~ 18 | Solubilizzatori |
Secondo il tavolo, i tensioattivi adatti per l'uso in quanto gli emulsionanti olio-in acqua hanno un valore HLB da 3,5 a 6, mentre quelli per gli emulsionanti dell'acqua in olio scendono tra 8 e 18.
② Determinazione dei valori HLB (omessi).
07 Emulsificazione e solubilizzazione
Un'emulsione è un sistema formato quando un liquido immiscibile viene disperso in un altro sotto forma di particelle fini (goccioline o cristalli liquidi). L'emulsionante, che è un tipo di tensioattivo, è essenziale per stabilizzare questo sistema termodinamicamente instabile diminuendo l'energia interfacciale. La fase esistente in forma di goccioline nell'emulsione è chiamata fase dispersa (o fase interna), mentre la fase che forma uno strato continuo è chiamata mezzo di dispersione (o fase esterna).
① Emulsionanti ed emulsioni
Le emulsioni comuni sono spesso costituite da una fase come acqua o soluzione acquosa e l'altra come sostanza organica, come oli o cere. A seconda della loro dispersione, le emulsioni possono essere classificate come acqua-in olio (W/O) in cui il petrolio viene disperso in acqua o olio in acqua (O/W) dove l'acqua viene dispersa nel petrolio. Inoltre, possono esistere emulsioni complesse come W/O/W o O/W/O. Gli emulsionanti stabilizzano le emulsioni abbassando la tensione interfacciale e formando membrane monomolecolari. Un emulsionante deve assorbire o accumularsi all'interfaccia per ridurre la tensione interfacciale e impartire cariche alle goccioline, generare repulsione elettrostatica o formare un film protettivo ad alta viscosità attorno alle particelle. Di conseguenza, le sostanze utilizzate come emulsionanti devono possedere gruppi anfifilici, che i tensioattivi possono fornire.
② Metodi di preparazione dell'emulsione e fattori che influenzano la stabilità
Esistono due metodi principali per la preparazione di emulsioni: i metodi meccanici disperdono i liquidi in piccole particelle in un altro liquido, mentre il secondo metodo prevede la dissoluzione di liquidi in forma molecolare in un altro e facendoli aggregare in modo appropriato. La stabilità di un'emulsione si riferisce alla sua capacità di resistere all'aggregazione delle particelle che porta alla separazione di fase. Le emulsioni sono sistemi termodinamicamente instabili con un'energia libera più elevata, quindi la loro stabilità riflette il tempo necessario per raggiungere l'equilibrio, cioè il tempo impiegato per un liquido per separare dall'emulsione. Quando nel film interfacciale sono presenti alcoli grassi, acidi grassi e ammine grassi, la forza della membrana aumenta significativamente perché le molecole organiche polari formano complessi nello strato adsorbito, rafforzando la membrana interfacciale.
Gli emulsionanti composti da due o più tensioattivi sono chiamati emulsionanti misti. Gli emulsionanti misti adsorb all'interfaccia olio d'acqua e le interazioni molecolari possono formare complessi che riducono significativamente la tensione interfacciale, aumentando la quantità di adsorbato e formando membrane interfacciali più dense e più forti.
Le goccioline caricate elettricamente influenzano in particolare la stabilità delle emulsioni. Nelle emulsioni stabili, le goccioline portano in genere una carica elettrica. Quando vengono utilizzati emulsionanti ionici, l'estremità idrofobica dei tensioattivi ionici viene incorporata nella fase olio, mentre l'estremità idrofila rimane nella fase dell'acqua, impartire la carica alle goccioline. Come le cariche tra goccioline causano repulsione e prevengono la coalescenza, che migliora la stabilità. Pertanto, maggiore è la concentrazione di ioni emulsionanti adsorbiti su goccioline, maggiore è la loro carica e maggiore è la stabilità dell'emulsione.
La viscosità del mezzo di dispersione influisce anche nella stabilità dell'emulsione. In generale, i mezzi di viscosità più elevati migliorano la stabilità perché più forti impediscono il movimento browniano delle goccioline, rallentando la probabilità di collisioni. Le sostanze ad alto peso molecolare che si dissolvono nell'emulsione possono aumentare la viscosità e la stabilità media. Inoltre, le sostanze ad alto peso molecolare possono formare solide membrane interfacciali, stabilizzando ulteriormente l'emulsione. In alcuni casi, l'aggiunta di polveri solide può stabilizzare in modo simile le emulsioni. Se le particelle solide sono completamente bagnate dall'acqua e possono essere bagnate dal petrolio, verranno trattenute nell'interfaccia dell'olio d'acqua. Le polveri solide stabilizzano l'emulsione migliorando il film mentre si raggruppano all'interfaccia, proprio come i tensioattivi adsorbiti.
I tensioattivi possono migliorare significativamente la solubilità dei composti organici che sono insolubili o leggermente solubili in acqua dopo che le micelle si sono formate nella soluzione. Al momento, la soluzione appare chiara e questa capacità è definita solubilizzazione. I tens.
08 schiuma
La schiuma svolge un ruolo cruciale nei processi di lavaggio. La schiuma si riferisce a un sistema dispersivo di gas disperso in liquido o solido, con gas come fase dispersa e liquido o solido come mezzo di dispersione, noto come schiuma liquida o schiuma solida, come plastica in schiuma, vetro in schiuma e calcestruzzo di schiuma.
(1) Formazione di schiuma
Il termine schiuma si riferisce a una raccolta di bolle d'aria separate da film liquidi. A causa della notevole differenza di densità tra il gas (fase dispersa) e il liquido (mezzo di dispersione) e la bassa viscosità del liquido, le bolle del gas si alzano rapidamente in superficie. La formazione di schiuma prevede l'incorporazione di una grande quantità di gas nel liquido; Le bolle tornano quindi rapidamente in superficie, creando un aggregato di bolle d'aria separate da un film liquido minimo. La schiuma ha due caratteristiche morfologiche distintive: in primo luogo, le bolle del gas spesso assumono una forma poliedrica perché il sottile film liquido all'intersezione delle bolle tende a diventare più sottile, portando alla fine alla rottura delle bolle. In secondo luogo, i liquidi puri non possono formare schiuma stabile; Almeno due componenti devono essere presenti per creare una schiuma. Una soluzione di tensioattivo è un tipico sistema di formazione in schiuma la cui capacità di schiuma è collegata alle altre proprietà. I tensioattivi con una buona capacità di schiuma sono chiamati agenti schiuma. Sebbene gli agenti schiuminosi presentano buone capacità di schiuma, la schiuma che generano potrebbe non durare a lungo, il che significa che la loro stabilità non è garantita. Per migliorare la stabilità della schiuma, possono essere aggiunte sostanze che migliorano la stabilità; Questi sono definiti stabilizzatori, con stabilizzatori comuni tra cui lauril dietanolamina e ossidi di dodecil dimetil ammina.
(2) Stabilità in schiuma
La schiuma è un sistema termodinamicamente instabile; La sua naturale progressione porta alla rottura, riducendo così la superficie liquida complessiva e diminuendo l'energia libera. Il processo di defoaming prevede il graduale diradamento del film liquido che separa il gas fino a quando non si verifica la rottura. Il grado di stabilità della schiuma è influenzato principalmente dal tasso di drenaggio liquido e dalla resistenza del film liquido. I fattori influenti includono:
① Tensione superficiale: da una prospettiva energetica, la tensione superficiale inferiore favorisce la formazione di schiuma ma non garantisce la stabilità della schiuma. Una bassa tensione superficiale indica un differenziale di pressione minore, portando a un drenaggio liquido più lento e ispessimento del film liquido, entrambi i quali favoriscono la stabilità.
② Viscosità superficiale: il fattore chiave nella stabilità della schiuma è la forza del film liquido, determinato principalmente dalla robustezza del film di adsorbimento superficiale, misurato dalla viscosità superficiale. I risultati sperimentali indicano che le soluzioni con elevata viscosità superficiale producono schiuma più duratura a causa delle migliori interazioni molecolari nel film adsorbito che aumentano significativamente la forza della membrana.
③ Viscosità della soluzione: una maggiore viscosità nel liquido stesso rallenta il drenaggio del liquido dalla membrana, prolungando così la durata del film liquido prima che si verifichi la rottura, migliorando la stabilità della schiuma.
④ Tensione superficiale Azione "Riparazione": i tensioattivi adsorbiti sulla membrana possono contrastare l'espansione o la contrazione della superficie del film; Questa è chiamata l'azione di riparazione. Quando i tensioattivi si aggiungono al film liquido ed espandono la sua superficie, ciò riduce la concentrazione di tensioattivo in superficie e aumenta la tensione superficiale; Al contrario, la contrazione porta ad una maggiore concentrazione di tensioattivo in superficie e successivamente riduce la tensione superficiale.
⑤ Diffusione del gas attraverso il film liquido: a causa della pressione capillare, le bolle più piccole tendono ad avere una pressione interna più elevata rispetto a bolle più grandi, portando alla diffusione del gas da piccole bolle in più grandi, causando la riduzione delle piccole bolle e quelle più grandi per crescere, in definitiva risultando in collasso della schiuma. L'applicazione coerente dei tensioattivi crea bolle uniformi e finemente distribuite e inibisce la defoaming. Con i tensioattivi strettamente confezionati nel film liquido, la diffusione del gas viene ostacolata, migliorando così la stabilità della schiuma.
⑥ Effetto della carica superficiale: se il film liquido in schiuma porta la stessa carica, le due superfici si respingono a vicenda, impedendo al film di diradamento o di essere rotto. I tensioattivi ionici possono fornire questo effetto stabilizzante. In sintesi, la forza del film liquido è il fattore cruciale che determina la stabilità della schiuma. I tensioattivi che agiscono come agenti e stabilizzatori schiumogeni devono realizzare molecole assorbite in superficie da vicino, poiché ciò influisce significativamente sull'interazione molecolare interfacciale, migliorando la forza del film di superficie stesso e impedendo così al liquido di scorrere lontano dal film vicino, rendendo la stabilità della schiuma più raggiungibile.
(3) Distruzione della schiuma
Il principio fondamentale della distruzione della schiuma comporta l'alterazione delle condizioni che producono schiuma o eliminano i fattori stabilizzanti della schiuma, portando a metodi di defoaming fisico e chimico. Il defoaming fisico mantiene la composizione chimica della soluzione schiumosa, alterando condizioni come disturbi esterni, temperature o variazioni di pressione, nonché un trattamento ad ultrasuoni, tutti i metodi efficaci per eliminare la schiuma. Il defoaming chimico si riferisce all'aggiunta di alcune sostanze che interagiscono con gli agenti schiuma per ridurre la forza del film liquido all'interno della schiuma, riducendo la stabilità della schiuma e raggiungendo il defoaming. Tali sostanze sono chiamate defoamer, la maggior parte delle quali sono tensioattivi. I defoamer in genere possiedono una notevole capacità di ridurre la tensione superficiale e possono prontamente adsorbire le superfici, con un'interazione più debole tra le molecole costituenti, creando così una struttura molecolare liberamente disposta. I tipi di defoamer sono vari, ma sono generalmente tensioattivi non ionici, con alcoli ramificati, acidi grassi, esteri di acidi grassi, poliammidi, fosfati e oli siliconici comunemente usati come defoameri eccellenti.
(4) schiuma e pulizia
La quantità di schiuma non è direttamente correlata all'efficacia della pulizia; Più schiuma non significa una migliore pulizia. Ad esempio, i tensioattivi non ionici possono produrre meno schiuma del sapone, ma possono avere capacità di pulizia superiori. Tuttavia, in determinate condizioni, la schiuma può aiutare la rimozione dello sporco; Ad esempio, la schiuma del lavaggio dei piatti aiuta a trasportare grasso, purché la pulizia dei tappeti consente alla schiuma di rimuovere lo sporco e i contaminanti solidi. Inoltre, la schiuma può segnalare l'efficacia del detergente; L'eccessivo grasso grasso inibisce spesso la formazione di bolle, causando una mancanza di schiuma o diminuendo la schiuma esistente, indicando una bassa efficacia del detergente. Inoltre, la schiuma può servire da indicatore per la pulizia del risciacquo, poiché i livelli di schiuma nell'acqua di risciacquo spesso diminuiscono con concentrazioni di detergente più basse.
09 processo di lavaggio
In generale, il lavaggio è il processo di rimozione di componenti indesiderati dall'oggetto che vengono puliti per raggiungere un certo scopo. In termini comuni, il lavaggio si riferisce alla rimozione dello sporco dalla superficie del vettore. Durante il lavaggio, alcune sostanze chimiche (come i detergenti) agiscono per indebolire o eliminare l'interazione tra lo sporco e il vettore, trasformando il legame tra sporco e vettore in un legame tra sporco e detergente, consentendo la loro separazione. Dato che gli oggetti da pulire e lo sporco che necessita di rimozione può variare notevolmente, il lavaggio è un processo complicato, che può essere semplificato nella seguente relazione:
Carrier • Dirt + Detergent = Carrier + Dirt • Detergente. Il processo di lavaggio può essere generalmente diviso in due fasi:
1. Lo sporco è separato dal vettore sotto l'azione del detergente;
2. Lo sporco separato è disperso e sospeso nel mezzo. Il processo di lavaggio è reversibile, il che significa che lo sporco disperso o sospeso può potenzialmente riprogrammare l'oggetto pulito. Pertanto, i detergenti efficaci non solo hanno bisogno di una capacità di staccare lo sporco dal vettore, ma anche di disperdere e sospendere lo sporco, impedendolo di reinsediarsi.
(1) Tipi di sporcizia
Anche un singolo articolo può accumulare diversi tipi, composizioni e quantità di sporco a seconda del suo contesto di utilizzo. La sporcizia oleosa è costituita principalmente da vari oli di animali e vegetali e oli minerali (come petrolio greggio, olio combustibile, catrame di carbone, ecc.); Lo sporco solido include particolato come fuliggine, polvere, ruggine e nero di carbonio. Per quanto riguarda lo sporco dell'abbigliamento, può provenire da secrezioni umane come sudore, sebo e sangue; macchie legate al cibo come macchie di frutta o olio e condimenti; residui di cosmetici come rossetto e smalto; Inquinanti atmosferici come fumo, polvere e terreno; e ulteriori macchie come inchiostro, tè e vernice. Questa varietà di sporcizia può essere generalmente classificata in tipi solidi, liquidi e speciali.
① Di terra solida: esempi comuni includono fuliggine, fango e particelle di polvere, la maggior parte delle quali tende ad avere cariche - spesso caricate negativamente - che aderiscono facilmente ai materiali fibrosi. La sporcizia solida è generalmente meno solubile in acqua ma può essere disperso e sospeso in detergenti. Le particelle inferiori a 0,1 μm possono essere particolarmente impegnative da rimuovere.
② sporcizia liquida: includono sostanze oleose che sono solubili in olio, che comprendono oli animali, acidi grassi, alcoli grassi, oli minerali e loro ossidi. Mentre gli oli animali e vegetali e gli acidi grassi possono reagire con gli alcali per formare saponi, gli alcoli grassi e gli oli minerali non subiscono saponificazione ma possono essere sciolti da alcoli, eteri e idrocarburi organici e possono essere emulsionati e dispersi da soluzioni di detergente. Lo sporco oleoso liquido è generalmente saldamente aderito a materiali fibrosi a causa di forti interazioni.
③ Dirt speciale: questa categoria è costituita da proteine, amidi, sangue e secrezioni umane come il sudore e l'urina, nonché i succhi di frutta e tè. Questi materiali spesso si legano saldamente alle fibre attraverso interazioni chimiche, rendendoli più difficili da lavare. Vari tipi di sporcizia esistono raramente in modo indipendente, piuttosto si mescolano e aderiscono collettivamente alle superfici. Spesso, sotto influenze esterne, lo sporco può ossidare, decomporsi o decadere, producendo nuove forme di sporcizia.
(2) Adesione dello sporco
La sporcizia si aggrappa a materiali come abbigliamento e pelle a causa di determinate interazioni tra oggetto e sporcizia. La forza adesiva tra sporcizia e oggetto può derivare dall'adesione fisica o chimica.
① Adesione fisica: l'adesione di sporco come fuliggine, polvere e fango comporta in gran parte interazioni fisiche deboli. In generale, questi tipi di sporcizia possono essere rimossi relativamente facilmente a causa della loro adesione più debole, che deriva principalmente dalle forze meccaniche o elettrostatiche.
A: Adesione meccanica **: questo in genere si riferisce a sporcizia solida come polvere o sabbia che aderisce attraverso mezzi meccanici, che è relativamente facile da rimuovere, sebbene particelle più piccole sono abbastanza difficili da pulire.
B: adesione elettrostatica **: ciò comporta particelle di sporcizia cariche che interagiscono con materiali caricati in modo opposto; Comunemente, i materiali fibrosi trasportano cariche negative, consentendo loro di attrarre aderenti a carichi positivi come determinati sali. Alcune particelle caricate negativamente possono ancora accumularsi su queste fibre tramite ponti ionici formati da ioni positivi nella soluzione.
② Adesione chimica: questo si riferisce alla sporcizia che aderisce a un oggetto attraverso legami chimici. Ad esempio, lo sporco solido polare o i materiali come la ruggine tendono ad aderire saldamente a causa dei legami chimici formati con gruppi funzionali come gruppi carbossilici, idrossilici o amminici presenti nei materiali fibrosi. Questi legami creano interazioni più forti, rendendo più difficile rimuovere tale sporcizia; Potrebbero essere necessari trattamenti speciali per pulire efficacemente. Il grado di adesione sporca dipende da entrambe le proprietà dello sporco stesso e da quelle della superficie a cui aderisce.
(3) Meccanismi di rimozione dello sporco
L'obiettivo del lavaggio è eliminare lo sporco. Ciò comporta l'utilizzo delle diverse azioni fisiche e chimiche dei detergenti per indebolire o eliminare l'adesione tra sporcizia e oggetti lavati, aiutati da forze meccaniche (come la lavaggio manuale, l'agitazione della lavatrice o l'impatto dell'acqua), portando alla fine alla separazione dello sporco.
① Meccanismo di rimozione dello sporco liquido
A: umidità: la maggior parte dello sporco liquido è oleoso e tende a bagnare vari oggetti fibrosi, formando un film oleoso sulle loro superfici. Il primo passo nel lavaggio è l'azione del detergente che causa la bagnatura della superficie.
B: meccanismo di rollup per la rimozione dell'olio: la seconda fase della rimozione dello sporco liquido si verifica attraverso un processo di rollup. Lo sporco liquido che si diffonde come un film sulla superficie rotola progressivamente in goccioline a causa della bagnatura preferenziale del liquido della superficie fibrosa, in definitiva sostituita dal liquido di lavaggio.
② Meccanismo di rimozione dello sporco solido
A differenza dello sporco liquido, la rimozione della sporcizia solida si basa sulla capacità del liquido di lavaggio di bagnare sia le particelle di sporcizia che la superficie del materiale portante. L'adsorbimento dei tensioattivi sulle superfici dello sporco solido e il vettore riduce le loro forze di interazione, abbassando così la forza di adesione delle particelle di sporco, rendendole più facili da rimuovere. Inoltre, i tensioattivi, in particolare i tensioattivi ionici, possono aumentare il potenziale elettrico della sporcizia solida e il materiale superficiale, facilitando un'ulteriore rimozione.
I tensioattivi non ionici tendono ad adsorbire su superfici solide generalmente caricate e possono formare uno strato significativo adsorbito, portando a una ridotta reinsedia dello sporco. I tensioattivi cationici, tuttavia, possono ridurre il potenziale elettrico della sporcizia e della superficie del portatore, che porta a una riduzione della repulsione e ostacola la rimozione dello sporco.
③ Rimozione dello sporco speciale
I detergenti tipici possono lottare con macchie ostinate da proteine, amidi, sangue e secrezioni corporee. Gli enzimi come la proteasi possono rimuovere efficacemente le macchie proteiche abbattendo le proteine in aminoacidi solubili o peptidi. Allo stesso modo, gli amidi possono essere decomposti dagli zuccheri da amilasi. Le lipasi possono aiutare a decomporre le impurità del triacilglicerolo che sono spesso difficili da rimuovere attraverso mezzi convenzionali. Le macchie di succhi di frutta, tè o inchiostro a volte richiedono agenti ossidanti o riduttori, che reagiscono con i gruppi che generano il colore per degradarli in più frammenti solubili in acqua.
(4) Meccanismo di lavaggio a secco
I suddetti punti riguardano principalmente il lavaggio con acqua. Tuttavia, a causa della diversità dei tessuti, alcuni materiali potrebbero non rispondere bene al lavaggio dell'acqua, portando a deformazione, sbiadimento del colore, ecc. Molte fibre naturali si espandono quando si riducono e si riducono facilmente, portando a cambiamenti strutturali indesiderati. Pertanto, la lavaggio a secco, in genere usando solventi organici, è spesso preferita per questi tessuti.
La lavaggio a secco è più lieve rispetto al lavaggio bagnato, in quanto riduce al minimo le azioni meccaniche che potrebbero danneggiare i vestiti. Per una rimozione efficace dello sporco nella lavaggio a secco, lo sporco è classificato in tre tipi principali:
① sporcizia olio-olio: questo include oli e grassi, che si dissolvono prontamente nei solventi di lavaggio a secco.
② sporcizia solubile in acqua: questo tipo può dissolversi in acqua ma non in solventi di lavaggio a secco, che comprendono sali inorganici, amidi e proteine, che possono cristallizzare una volta che l'acqua evapora.
③ sporco che non è né olio né solubile in acqua: ciò include sostanze come il nero di carbonio e silicati metallici che non si dissolvono in nessuno dei due mezzi.
Ogni tipo di sporcizia richiede strategie diverse per una rimozione efficace durante il lavaggio a secco. Lo sporco solubile in olio viene metodologicamente rimosso utilizzando solventi organici grazie alla loro eccellente solubilità nei solventi non polari. Per le macchie solubili in acqua, nell'agente di lavaggio a secco deve essere presente un'acqua adeguata poiché l'acqua è cruciale per una rimozione efficace dello sporco. Sfortunatamente, poiché l'acqua ha una solubilità minima negli agenti di lavaggio a secco, i tensioattivi vengono spesso aggiunti per aiutare a integrare l'acqua.
I tensioattivi migliorano la capacità dell'agente di pulizia di acqua e aiutano a garantire la solubilizzazione di impurità solubili in acqua all'interno delle micelle. Inoltre, i tensioattivi possono inibire lo sporco dalla formazione di nuovi depositi dopo il lavaggio, migliorando l'efficacia della pulizia. Una leggera aggiunta di acqua è essenziale per rimuovere queste impurità, ma quantità eccessive possono portare a distorsioni del tessuto, richiedendo così un contenuto di acqua equilibrata nelle soluzioni di lavaggio a secco.
(5) Fattori che influenzano l'azione di lavaggio
L'adsorbimento dei tensioattivi sulle interfacce e la conseguente riduzione della tensione interfacciale è cruciale per la rimozione di sporco liquido o solido. Tuttavia, il lavaggio è intrinsecamente complesso, influenzato da numerosi fattori anche in tipi di detergenti simili. Questi fattori includono concentrazione di detergente, temperatura, proprietà di sporcizia, tipi di fibre e struttura del tessuto.
① Concentrazione dei tensioattivi: micelle formate dai tensioattivi svolgono un ruolo fondamentale nel lavaggio. L'efficienza di lavaggio aumenta drasticamente una volta che la concentrazione supera la concentrazione critica delle micelle (CMC), quindi i detergenti dovrebbero essere utilizzati a concentrazioni superiori al CMC per un lavaggio efficace. Tuttavia, le concentrazioni di detergenti al di sopra della CMC producono rendimenti decrescenti, rendendo inutile l'eccesso di concentrazione.
② Effetto della temperatura: la temperatura ha una profonda influenza sull'efficacia della pulizia. Generalmente, temperature più elevate facilitano la rimozione dello sporco; Tuttavia, il calore eccessivo può avere effetti negativi. L'allevamento della temperatura tende ad aiutare la dispersione dello sporco e può anche far emulsionare lo sporco oleoso. Tuttavia, in tessuti strettamente intrecciati, un aumento della temperatura rendendo le fibre di rigonfiamento può inavvertitamente ridurre l'efficienza di rimozione.
Le fluttuazioni della temperatura influiscono inoltre anche per la solubilità del tensioattivo, la CMC e la conta delle micelle, influenzando così l'efficienza di pulizia. Per molti tensioattivi a catena lunga, temperature più basse riducono la solubilità, a volte al di sotto del proprio CMC; Pertanto, può essere necessario un riscaldamento adeguato per una funzione ottimale. L'impatto della temperatura su CMC e micelle differisce per i tensioattivi ionici rispetto ai tensioattivi non ionici: l'aumento della temperatura in genere aumenta la CMC dei tensioattivi ionici, richiedendo così regolazioni di concentrazione.
③ Foam: esiste un malinteso comune che collega la capacità di schiuma con l'efficacia del lavaggio: la più schiuma non è uguale a un lavaggio superiore. Le prove empiriche suggeriscono che i detergenti a basso contenuto possono essere ugualmente efficaci. Tuttavia, la schiuma può aiutare la rimozione dello sporco in determinate applicazioni, come nel lavaggio del piatto, in cui la schiuma aiuta a spostare il grasso o nella pulizia del tappeto, dove solleva lo sporco. Inoltre, la presenza in schiuma può indicare se i detergenti sono funzionanti; Il grasso in eccesso può inibire la formazione di schiuma, mentre la riduzione della schiuma significa una ridotta concentrazione di detergente.
④ Tipo di fibra e proprietà tessili: oltre la struttura chimica, l'aspetto e l'organizzazione delle fibre influenzano l'adesione sporca e la difficoltà di rimozione. Le fibre con strutture ruvide o piatte, come lana o cotone, tendono a intrappolare lo sporco più facilmente delle fibre lisce. I tessuti strettamente intrecciati possono inizialmente resistere all'accumulo di sporcizia ma possono ostacolare il lavaggio efficace a causa dell'accesso limitato allo sporco intrappolato.
⑤ Durezza dell'acqua: le concentrazioni di Ca²⁺, Mg²⁺ e altri ioni metallici hanno un impatto significativo sui risultati del lavaggio, in particolare per i tensioattivi anionici, che possono formare sali insolubili che diminuiscono l'efficacia della pulizia. Nell'acqua dura anche con un'adeguata concentrazione di tensioattivo, l'efficacia della pulizia non è corta rispetto all'acqua distillata. Per prestazioni ottimali di tensioattivo, la concentrazione di CA²⁺ deve essere ridotta al minimo fino a 1 × 10⁻⁶ mol/L (caco₃ inferiore a 0,1 mg/L), spesso richiedendo l'inclusione di agenti di softing dell'acqua all'interno delle formulazioni di detergenti.
Tempo post: settembre-05-2024