Mis tahes ühiku pikkusega kokkutõmbumisjõudu vedeliku pinnal nimetatakse pindpinevuseks ja ühikuks on N.·m-1.
Lahusti pindpinevuse vähendamise omadust nimetatakse pindaktiivsuseks ja selle omadusega ainet pindaktiivseks aineks.
Pindaktiivseks aineks nimetatakse pindaktiivset ainet, mis suudab vesilahuses molekule siduda ning mitselle ja muid kooslusi moodustada ning millel on kõrge pindaktiivsus, samal ajal kui niisutav, emulgeeriv, vahutav, pesev jne.
Pindaktiivne aine on erilise struktuuri ja omadustega orgaanilised ühendid, mis võivad oluliselt muuta kahe faasi pindpinevust või vedelike (tavaliselt vee) pindpinevust, millel on märgavad, vahutavad, emulgeerivad, pesevad ja muud omadused.
Struktuuri poolest on pindaktiivsetel ainetel ühine omadus, et nende molekulides on kaks erineva iseloomuga rühma.Ühes otsas on pikk mittepolaarse rühma ahel, mis lahustub õlis ja ei lahustu vees, tuntud ka kui hüdrofoobne rühm või vetthülgav rühm.Selliseks vetthülgavaks rühmaks on tavaliselt pikad süsivesinike ahelad, mõnikord ka orgaanilise fluori, räni, orgaanilise fosfaadi, tinaorgaanilise ahela jne teises otsas. Teises otsas on vees lahustuv rühm, hüdrofiilne rühm või õli tõrjuv rühm.Hüdrofiilne rühm peab olema piisavalt hüdrofiilne, et tagada kogu pindaktiivsete ainete vees lahustuvus ja vajalik lahustuvus.Kuna pindaktiivsed ained sisaldavad hüdrofiilseid ja hüdrofoobseid rühmi, võivad need lahustuda vähemalt ühes vedelfaasis.Seda pindaktiivse aine hüdrofiilset ja lipofiilset omadust nimetatakse amfifiilsuseks.
Pindaktiivne aine on teatud tüüpi amfifiilsed molekulid, millel on nii hüdrofoobsed kui ka hüdrofiilsed rühmad.Pindaktiivsete ainete hüdrofoobsed rühmad koosnevad üldiselt pika ahelaga süsivesinikest, nagu hargnemata ahelaga alküül-C8-C20, hargnenud ahelaga alküül-C8-C20-alküülfenüül (alküülsüsiniku tom arv on 8-16) jms.Hüdrofoobsete rühmade väike erinevus tuleneb peamiselt süsivesinikahelate struktuurimuutustest.Ja hüdrofiilsete rühmade tüüpe on rohkem, nii et pindaktiivsete ainete omadused on lisaks hüdrofoobsete rühmade suurusele ja kujule peamiselt seotud hüdrofiilsete rühmadega.Hüdrofiilsete rühmade struktuurimuutused on suuremad kui hüdrofoobsete rühmade omad, mistõttu pindaktiivsete ainete klassifitseerimisel lähtutakse üldjuhul hüdrofiilsete rühmade struktuurist.See klassifikatsioon põhineb sellel, kas hüdrofiilne rühm on ioonne või mitte, ning see jaguneb anioonseks, katioonseks, mitteioonseks, tsvitterioonseks ja muudeks eritüüpideks pindaktiivseteks aineteks.
① Pindaktiivsete ainete adsorptsioon liideses
Pindaktiivsete ainete molekulid on amfifiilsed molekulid, millel on nii lipofiilsed kui ka hüdrofiilsed rühmad.Kui pindaktiivne aine lahustatakse vees, tõmbab selle hüdrofiilne rühm vee külge ja lahustub vees, samas kui selle lipofiilne rühm tõrjub vett ja jätab vee välja, mille tulemuseks on pindaktiivse aine molekulide (või ioonide) adsorptsioon kahe faasi liidesel. , mis vähendab kahe faasi vahelist liidese pinget.Mida rohkem pindaktiivsete ainete molekule (või ioone) liidesel adsorbeeritakse, seda suurem on pindadevahelise pinge vähenemine.
② Adsorptsioonimembraani mõned omadused
Adsorptsioonimembraani pinnarõhk: pindaktiivse aine adsorptsioon gaasi-vedeliku liidesel, et moodustada adsorptsioonimembraan, näiteks asetada liidesele hõõrdumiseta eemaldatav ujuv leht, ujuv leht surub adsorbeeriva membraani piki lahuse pinda ja membraan tekitab rõhu ujuval lehel, mida nimetatakse pinnasurveks.
Pinna viskoossus: nagu pinnarõhk, on ka pinna viskoossus lahustumatu molekulaarmembraani omadus.Riputatud peene metalltraadi plaatinarõngaga, nii et selle tasapind puutub kokku paagi veepinnaga, pöörake plaatinarõngast, plaatinarõngast veetakistuse viskoossuse järgi, amplituud väheneb järk-järgult, mille järgi saab pinna viskoossust reguleerida. mõõdetud.Meetod on järgmine: esmalt viiakse katse läbi puhta vee pinnal, et mõõta amplituudi vähenemist, seejärel mõõdetakse lagunemist pärast pinnamembraani moodustumist ning pinnamembraani viskoossus tuletatakse nende kahe erinevuse põhjal. .
Pinna viskoossus on tihedalt seotud pinnamembraani tahkusega ja kuna adsorptsioonimembraanil on pinnarõhk ja viskoossus, peab see olema elastne.Mida suurem on adsorbeeritud membraani pinnarõhk ja viskoossus, seda suurem on selle elastsusmoodul.Pinna adsorptsioonimembraani elastsusmoodul on mullide stabiliseerimise protsessis oluline.
③ Mitsellide moodustumine
Pindaktiivsete ainete lahjendatud lahused järgivad seadusi, millele järgnevad ideaalsed lahused.Lahuse pinnale adsorbeerunud pindaktiivse aine kogus suureneb koos lahuse kontsentratsiooniga ja kui kontsentratsioon saavutab või ületab teatud väärtuse, siis adsorptsiooni hulk enam ei suurene ning need üleliigsed pindaktiivse aine molekulid on lahuses juhuslikult. viisil või tavalisel viisil.Nii praktika kui ka teooria näitavad, et need moodustavad lahuses assotsiatsioone ja neid kooslusi nimetatakse mitsellideks.
Kriitiline mitsellikontsentratsioon (CMC): minimaalset kontsentratsiooni, mille juures pindaktiivsed ained moodustavad lahuses mitselle, nimetatakse kriitiliseks mitsellikontsentratsiooniks.
④ tavaliste pindaktiivsete ainete CMC väärtused.
HLB on hüdrofiilse lipofiilse tasakaalu lühend, mis näitab pindaktiivse aine hüdrofiilsete ja lipofiilsete rühmade hüdrofiilset ja lipofiilset tasakaalu, st pindaktiivse aine HLB väärtust.Suur HLB väärtus näitab tugeva hüdrofiilsuse ja nõrga lipofiilsusega molekuli;vastupidi, tugev lipofiilsus ja nõrk hüdrofiilsus.
① HLB väärtuse eraldised
HLB väärtus on suhteline väärtus, nii et kui HLB väärtus on välja töötatud, määratakse hüdrofiilsete omadusteta parafiinvaha HLB väärtuseks 0, samas kui naatriumdodetsüülsulfaadi HLB väärtuseks, mis on Vees paremini lahustuv, on 40. Seetõttu on pindaktiivsete ainete HLB väärtus üldiselt vahemikus 1 kuni 40. Üldiselt on emulgaatorid, mille HLB väärtus on alla 10, lipofiilsed, samas kui need, mis on suuremad kui 10, on hüdrofiilsed.Seega on pöördepunkt lipofiilsest hüdrofiilseks umbes 10.
Pindaktiivsete ainete HLB väärtuste põhjal võib saada üldise ettekujutuse nende võimalikest kasutusviisidest, nagu on näidatud tabelis 1-3.
Kaks vastastikku lahustumatut vedelikku, millest üks on dispergeeritud teises osakestena (tilgad või vedelkristallid), moodustavad süsteemi, mida nimetatakse emulsiooniks.See süsteem on termodünaamiliselt ebastabiilne, kuna emulsiooni moodustumisel suureneb kahe vedeliku piiriala.Emulsiooni stabiilseks muutmiseks on vaja lisada kolmas komponent - emulgaator, et vähendada süsteemi liidese energiat.Emulgaator kuulub pindaktiivse aine hulka, selle põhiülesanne on täita emulsiooni rolli.Emulsiooni faasi, mis eksisteerib tilkadena, nimetatakse hajutatud faasiks (või sisemiseks faasiks, katkendlikuks faasiks) ja teist faasi, mis on omavahel seotud, nimetatakse dispersioonikeskkonnaks (või välimiseks faasiks, pidevaks faasiks).
① Emulgaatorid ja emulsioonid
Levinud emulsioonid, üks faas on vesi või vesilahus, teine faas on veega mittesegunevad orgaanilised ained, nagu rasv, vaha jne. Veest ja õlist moodustunud emulsiooni võib dispersiooni olukorra järgi jagada kahte tüüpi: õli dispergeeritud vees, et moodustada õli-vees-tüüpi emulsioon, väljendatuna O/W (õli/vesi): õlis dispergeeritud vesi, et moodustada õli-vees-tüüpi emulsioon, väljendatuna V/O (vesi/õli).Samuti võib moodustada kompleksseid vesi-õlis-vees V/V-tüüpi ja õli-vees-õlis O/V/O-tüüpi multiemulsioone.
Emulgaatoreid kasutatakse emulsioonide stabiliseerimiseks, vähendades liideste pinget ja moodustades ühemolekulilise liidese membraani.
Emulgaatori nõuete emulgeerimisel:
a: emulgaator peab suutma adsorbeerida või rikastada kahe faasi vahelist liidest, nii et liidese pinge väheneks;
b: emulgaator peab andma osakesed laengule, nii et osakeste vahel tekiks elektrostaatiline tõrjumine, või moodustaks osakeste ümber stabiilse, väga viskoosse kaitsemembraani.
Seetõttu peavad emulgaatorina kasutatavas aines emulgeerimiseks olema amfifiilsed rühmad ja pindaktiivsed ained vastavad sellele nõudele.
② Emulsioonide valmistamise meetodid ja emulsioonide stabiilsust mõjutavad tegurid
Emulsioone saab valmistada kahel viisil: üks on mehaanilise meetodi abil dispergeerida vedelik pisikeste osakestena teises vedelikus, mida kasutatakse enamasti tööstuses emulsioonide valmistamiseks;teine on lahustada vedelik molekulaarses olekus teises vedelikus ja seejärel panna see korralikult kogunema, et moodustada emulsioone.
Emulsiooni stabiilsus on võime takistada osakeste agregatsiooni, mis viib faaside eraldumiseni.Emulsioonid on termodünaamiliselt ebastabiilsed süsteemid, millel on suur vaba energia.Seetõttu on emulsiooni nn stabiilsus tegelikult aeg, mis kulub süsteemi tasakaalu saavutamiseks, st aeg, mis kulub ühe süsteemi vedeliku eraldumiseks.
Kui liidese membraan rasvalkoholide, rasvhapete ja rasvamiinide ja muude polaarsete orgaaniliste molekulidega, on membraani tugevus oluliselt suurem.Selle põhjuseks on asjaolu, et emulgaatorimolekulide ja alkoholide pindadevahelises adsorptsioonikihis moodustavad happed ja amiinid ja muud polaarsed molekulid "kompleksi", nii et liidese membraani tugevus suurenes.
Rohkem kui kahest pindaktiivsest ainest koosnevaid emulgaatoreid nimetatakse segaemulgaatoriteks.Segaemulgaator, mis on adsorbeeritud vee/õli liidesel;molekulidevaheline toime võib moodustada komplekse.Tugeva molekulidevahelise toime tõttu väheneb oluliselt pindadevaheline pinge, liidesel adsorbeerunud emulgaatori hulk suureneb oluliselt, suureneb pindadevahelise membraani tihedus, suureneb tugevus.
Vedelate helmeste laeng mõjutab oluliselt emulsiooni stabiilsust.Stabiilsed emulsioonid, mille vedelad helmed on üldiselt laetud.Ioonse emulgaatori kasutamisel sisestatakse liidesele adsorbeeritud emulgaatoriiooni lipofiilne rühm õlifaasi ja hüdrofiilne rühm on veefaasis, muutes vedelad helmed laetud.Kuna emulsioonihelmed on sama laenguga, tõrjuvad nad üksteist, neid pole kerge aglomeerida, nii et stabiilsus suureneb.On näha, et mida rohkem emulgaatori ioone on graanulitele adsorbeerunud, seda suurem on laeng, seda suurem on võime vältida helmeste aglomeratsiooni, seda stabiilsem on emulsioonisüsteem.
Emulsiooni dispersioonikeskkonna viskoossus mõjutab teatud määral emulsiooni stabiilsust.Üldiselt, mida kõrgem on dispersioonikeskkonna viskoossus, seda suurem on emulsiooni stabiilsus.Selle põhjuseks on asjaolu, et dispersioonikeskkonna viskoossus on suur, mis avaldab tugevat mõju vedelate helmeste Browni liikumisele ja aeglustab kokkupõrget vedelate helmeste vahel, nii et süsteem püsib stabiilsena.Tavaliselt võivad emulsioonides lahustuvad polümeersed ained tõsta süsteemi viskoossust ja tõsta emulsioonide stabiilsust.Lisaks võivad polümeerid moodustada ka tugeva pindadevahelise membraani, muutes emulsioonisüsteemi stabiilsemaks.
Mõnel juhul võib tahke pulbri lisamine muuta emulsiooni stabiliseerumise.Tahke pulber on vees, õlis või liideses, olenevalt õlist, tahke pulbri märgumisvõimel olev vesi, kui tahke pulber pole veega täielikult märjaks, aga ka õlist märg, jääb veele ja õli liides.
Tahke pulber ei muuda emulsiooni stabiilseks, kuna liidesele kogunenud pulber suurendab liidese membraani, mis on sarnane emulgaatori molekulide liidese adsorptsiooniga, nii et mida tihedamalt tahke pulbri materjal on liidesel paigutatud, seda stabiilsem on emulsioon on.
Pindaktiivsetel ainetel on pärast mitsellide moodustumist vesilahuses võime oluliselt suurendada lahustumatute või vees vähelahustuvate orgaaniliste ainete lahustuvust ning lahus on sel ajal läbipaistev.Seda mitselli toimet nimetatakse solubiliseerimiseks.Pindaktiivset ainet, mis võib tekitada lahustumist, nimetatakse solubilisaatoriks ja orgaanilist ainet, mis lahustatakse, nimetatakse solubiliseerituks.
Vaht mängib pesuprotsessis olulist rolli.Vaht on dispersioonisüsteem, milles gaas dispergeeritakse vedelas või tahkes aines, kusjuures gaas on dispergeeritud faas ja vedel või tahke aine on dispergeerimiskeskkond, esimest nimetatakse vedelaks vahuks, teist aga tahkeks vahuks, näiteks vahtplast, vahtklaas, vahttsement jne.
(1) Vahu moodustumine
Vahu all peame siin silmas õhumullide kogumit, mis on eraldatud vedela membraaniga.Seda tüüpi mullid tõusevad alati kiiresti vedeliku pinnale, kuna dispergeeritud faasi (gaas) ja dispersioonikeskkonna (vedelik) tiheduses on suur erinevus koos vedeliku madala viskoossusega.
Mulli moodustamise protsess seisneb suure koguse gaasi viimises vedelikku ja vedelikus olevad mullid naasevad kiiresti pinnale, moodustades väikese koguse vedelgaasiga eraldatud mullide agregaadi.
Vahul on morfoloogia seisukohalt kaks olulist omadust: üks on see, et mullid hajutatud faasina on sageli mitmetahulise kujuga, kuna mullide ristumiskohas kaldub vedel kile hõrenema, nii et mullid muutuvad. mitmetahuline, kui vedelikukile teatud määral õheneb, põhjustab see mullide purunemist;teine on see, et puhtad vedelikud ei saa moodustada stabiilset vahtu, vedelik, mis võib vahtu moodustada, koosneb vähemalt kahest või enamast komponendist.Pindaktiivsete ainete vesilahused on tüüpilised vahu tekkele kalduvatele süsteemidele ning nende võime vahtu tekitada on seotud ka muude omadustega.
Hea vahutamisvõimega pindaktiivseid aineid nimetatakse vahutavateks aineteks.Kuigi vahutav aine on hea vahutavusega, ei pruugi moodustunud vaht püsida pikka aega, see tähendab, et selle stabiilsus ei pruugi olla hea.Vahu stabiilsuse säilitamiseks, lisades sageli vahutavasse ainesse aineid, mis võivad vahu stabiilsust tõsta, nimetatakse ainet vahu stabilisaatoriks, tavaliselt kasutatakse stabilisaatoriks laurüüldietanolamiin ja dodetsüüldimetüülamiinoksiid.
(2) Vahu stabiilsus
Vaht on termodünaamiliselt ebastabiilne süsteem ja lõplik trend on see, et vedeliku kogupindala süsteemis väheneb pärast mulli purunemist ja vaba energia vähenemist.Vahueemaldus on protsess, mille käigus gaasi eraldav vedelmembraan muutub paksemaks ja õhemaks, kuni see puruneb.Seetõttu määrab vahu stabiilsuse aste peamiselt vedeliku väljavoolu kiiruse ja vedelikukile tugevuse järgi.Seda mõjutavad ka järgmised tegurid.
(3) Vahu hävitamine
Vahu hävitamise põhiprintsiibiks on vahu tekitamise tingimuste muutmine või vahu stabiliseerivate tegurite kõrvaldamine, seega on vahu eemaldamiseks nii füüsikalisi kui ka keemilisi meetodeid.
Füüsiline vahu eemaldamine tähendab vahu tootmise tingimuste muutmist, säilitades samal ajal vahulahuse keemilise koostise, näiteks välised häired, temperatuuri või rõhu muutused ja ultrahelitöötlus on kõik tõhusad füüsikalised meetodid vahu eemaldamiseks.
Keemiline vahutamismeetod seisneb teatud ainete lisamises, mis interakteeruvad vahutava ainega, et vähendada vahus oleva vedela kile tugevust ja seega vähendada vahu stabiilsust, et saavutada vahutõrje eesmärk, selliseid aineid nimetatakse vahueemaldajateks.Enamik vahutamisvastaseid aineid on pindaktiivsed ained.Seetõttu peaks vahueemaldusmehhanismi kohaselt olema tugev pindpinevuse alandamise võime, pinnale lihtne adsorbeeruda ja pinna adsorptsioonimolekulide vaheline interaktsioon on nõrk, adsorptsioonimolekulid on paigutatud lõdvemasse struktuuri.
Vahueemaldusvahendeid on erinevat tüüpi, kuid põhimõtteliselt on need kõik mitteioonsed pindaktiivsed ained.Mitteioonsetel pindaktiivsetel ainetel on vahutamisvastased omadused, mis on nende hägususpunkti lähedal või sellest kõrgemal ning neid kasutatakse sageli vahutõrjevahenditena.Suurepärase vahueemaldajana kasutatakse tavaliselt ka alkohole, eriti hargneva struktuuriga alkohole, rasvhappeid ja rasvhapete estreid, polüamiide, fosfaatestreid, silikoonõlisid jne.
(4) Vaht ja pesu
Vahu ja pesu efektiivsuse vahel puudub otsene seos ning vahu kogus ei näita pesu tõhusust.Näiteks mitteioonsetel pindaktiivsetel ainetel on palju vähem vahutamisomadusi kui seepidel, kuid nende puhastamine on palju parem kui seepidel.
Mõnel juhul võib vahust olla abi mustuse ja mustuse eemaldamisel.Näiteks kodus nõusid pestes korjab pesuaine vaht õlipiisad ja vaipade nühkimisel aitab vaht kaasa tolmu, pulbri ja muu tahke mustuse.Lisaks võib mõnikord kasutada vahtu pesuvahendi efektiivsuse indikaatorina.Kuna rasvõlid mõjuvad pesuaine vahule pärssivalt, siis kui õli on liiga palju ja pesuainet liiga vähe, siis vahtu ei teki või algne vaht kaob.Vahtu võib mõnikord kasutada ka loputuse puhtuse indikaatorina, kuna vahu kogus loputuslahuses kipub pesuaine vähendamisega vähenema, mistõttu saab vahu koguse järgi hinnata loputusastet.
Laiemas mõttes on pesemine protsess, mille käigus eemaldatakse pestavalt objektilt soovimatud komponendid ja saavutatakse mingi eesmärk.Pesemine tavapärases tähenduses viitab kanduri pinnalt mustuse eemaldamise protsessile.Pesemisel nõrgeneb või kaob mustuse ja kandja koostoime mõne keemilise aine (nt pesuaine vms) toimel, mistõttu mustuse ja kandja kombinatsioon muudetakse mustuse ja pesuaine kombinatsiooniks ning lõpuks eraldatakse mustus kandja küljest.Kuna pestavad esemed ja eemaldatav mustus on mitmekesised, on pesemine väga keeruline protsess ning pesemise põhiprotsessi saab väljendada järgmistes lihtsates seostes.
Carrie··Dirt + Detergent = kandja + mustus·pesuaine
Pesemisprotsessi võib tavaliselt jagada kaheks etapiks: esiteks, pesuaine toimel eraldatakse mustus selle kandjast;teiseks, eraldunud mustus hajutatakse ja suspendeeritakse keskkonnas.Pesemisprotsess on pöörduv protsess ning keskkonnas dispergeeritud ja suspendeeritud mustus võib ka keskkonnast uuesti pestavale objektile sadestuda.Seetõttu peaks heal pesuvahendil olema võime mustust hajutada ja peatada ning vältida mustuse uuesti ladestumist, lisaks sellele, et see suudab mustuse kandjalt eemaldada.
(1) Mustuse tüübid
Isegi sama eseme puhul võib mustuse tüüp, koostis ja kogus varieeruda olenevalt keskkonnast, kus seda kasutatakse.Õli keha mustus on peamiselt mõned loomsed ja taimsed õlid ja mineraalõlid (nagu toornafta, kütteõli, kivisöetõrv jne), tahke mustus on peamiselt tahm, tuhk, rooste, tahm jne. Rõivaste mustuse osas on inimkehast pärit mustust, nagu higi, rasu, veri jne;toidust pärit mustus, näiteks puuviljaplekid, toiduõli plekid, maitseaineplekid, tärklis jne;mustus kosmeetikatoodetest, nagu huulepulk, küünelakk jne;atmosfäärist pärit mustus, nagu tahm, tolm, muda jne;teised, nagu tint, tee, kate jne. Seda on erinevat tüüpi.
Erinevat tüüpi mustuse võib tavaliselt jagada kolme põhikategooriasse: tahke mustus, vedel mustus ja spetsiaalne mustus.
① Tahke mustus
Tavaline tahke mustus sisaldab tuha, muda, mulla, rooste ja tahma osakesi.Enamiku nende osakeste pinnal on elektrilaeng, enamik neist on negatiivselt laetud ja neid saab kergesti kiudesemetele adsorbeerida.Tahket mustust on üldiselt raske vees lahustada, kuid pesuaine lahused võivad seda hajutada ja suspendeerida.Väiksema massipunktiga tahket mustust on raskem eemaldada.
② Vedel mustus
Vedel mustus on enamasti õlis lahustuv, sealhulgas taimsed ja loomsed õlid, rasvhapped, rasvalkoholid, mineraalõlid ja nende oksiidid.Nende hulgas võivad esineda taimsed ja loomsed õlid, rasvhapped ja leeliseline seebistamine, samas kui rasvalkoholid, mineraalõlid ei seebita leelise toimel, kuid võivad lahustuda alkoholides, eetrites ja süsivesinike orgaanilistes lahustites ning pesuaine vesilahuse emulgeerimisel ja dispergeerimisel.Õlis lahustuv vedel mustus avaldab üldiselt tugevat jõudu kiudainete suhtes ja see adsorbeerub kiududele tugevamini.
③ Eriline mustus
Erilise mustuse hulka kuuluvad valgud, tärklis, veri, inimese eritised nagu higi, rasu, uriin ja puuviljamahl ning teemahl.Suurem osa seda tüüpi mustusest saab keemiliselt ja tugevalt adsorbeerida kiudesemetele.Seetõttu on seda raske pesta.
Erinevat tüüpi mustust leidub harva üksikuna, kuid sageli segatakse need kokku ja adsorbeeritakse objektile.Mustus võib mõnikord välismõjude mõjul oksüdeeruda, laguneda või laguneda, tekitades seeläbi uut mustust.
(2) Mustuse nakkumine
Rõivad, käed jne võivad olla määrdunud, kuna eseme ja mustuse vahel on mingisugune vastastikune mõju.Mustus kleepub esemetele mitmel viisil, kuid seal on ainult füüsikalised ja keemilised adhesioonid.
①Tahma, tolmu, muda, liiva ja söe nakkumine riietele on füüsiline nakkumine.Üldiselt võib öelda, et tänu sellele mustuse nakkumisele ja plekilise objekti vaheline roll on suhteliselt nõrk, on ka mustuse eemaldamine suhteliselt lihtne.Vastavalt erinevatele jõududele võib mustuse füüsilise nakkumise jagada mehaaniliseks ja elektrostaatiliseks adhesiooniks.
A: mehaaniline haardumine
Seda tüüpi adhesioon viitab peamiselt mõne tahke mustuse (nt tolm, muda ja liiv) nakkumisele.Mehaaniline nakkumine on üks nõrgemaid mustuse nakkumise vorme ja seda saab eemaldada peaaegu puhtmehaaniliste vahenditega, kuid kui mustus on väike (<0,1 um), on seda raskem eemaldada.
B: Elektrostaatiline adhesioon
Elektrostaatiline adhesioon avaldub peamiselt laetud mustuseosakeste toimel vastupidiselt laetud objektidele.Enamik kiulisi esemeid on vees negatiivselt laetud ja teatud positiivse laenguga mustus, näiteks lubi, võib neile kergesti kleepuda.Osa mustust, ehkki on negatiivselt laetud, nagu näiteks tahma osakesed vesilahustes, võib kiududele kleepuda ioonsildade kaudu (ioonid mitme vastassuunaliselt laetud objekti vahel, toimides nendega sillataoliselt), mille moodustavad vees leiduvad positiivsed ioonid (nt. , Ca2+, Mg2+ jne).
Elektrostaatiline toime on tugevam kui lihtne mehaaniline toime, muutes mustuse eemaldamise suhteliselt keeruliseks.
② Keemiline adhesioon
Keemiline adhesioon viitab nähtusele, kus mustus mõjub objektile keemiliste või vesiniksidemete kaudu.Näiteks polaarne tahke mustus, valk, rooste ja muu adhesioon kiudesemetele, kiud sisaldavad karboksüül-, hüdroksüül-, amiid- ja muid rühmi, need rühmad ja õline mustus rasvhappeid, rasvalkohole on lihtne moodustada vesiniksidemeid.Keemilised jõud on üldiselt tugevad ja mustus on seetõttu objektiga tugevamalt seotud.Seda tüüpi mustust on tavaliste meetoditega raske eemaldada ja sellega toimetulemiseks on vaja spetsiaalseid meetodeid.
Mustuse nakkumise aste on seotud mustuse enda olemusega ja objekti iseloomuga, millele see kleepub.Üldiselt kleepuvad osakesed kergesti kiuliste esemete külge.Mida väiksem on tahke mustuse tekstuur, seda tugevam on nake.Polaarne mustus hüdrofiilsetel objektidel, nagu puuvill ja klaas, kleepub tugevamini kui mittepolaarne mustus.Mittepolaarne mustus kleepub tugevamini kui polaarne mustus, nagu polaarrasvad, tolm ja savi, ning seda on vähem lihtne eemaldada ja puhastada.
(3) Mustuse eemaldamise mehhanism
Pesemise eesmärk on mustuse eemaldamine.Teatud temperatuuriga keskkonnas (peamiselt vees).Pesuaine erinevate füüsikaliste ja keemiliste mõjude kasutamine mustuse ja pestud esemete mõju nõrgendamiseks või kõrvaldamiseks teatud mehaaniliste jõudude toimel (nt käte hõõrumine, pesumasina loksutamine, veega kokkupõrge), et mustus ja pestud esemed saastest puhastamise eesmärgil.
① Vedela mustuse eemaldamise mehhanism
V: Niisutamine
Vedel mustus on enamasti õlipõhine.Õli määrib enamiku kiulisi esemeid märjaks ja levib enam-vähem õlikilena kiulise materjali pinnale.Pesemise esimene samm on pinna niisutamine pesuvedelikuga.Illustratsiooni huvides võib kiu pinda pidada siledaks tahkeks pinnaks.
B: Õli eemaldamine - lokirulli mehhanism
Pesemise teine etapp on õli ja rasva eemaldamine, vedela mustuse eemaldamine saavutatakse omamoodi kerimisega.Vedel mustus eksisteeris pinnal algselt laiali laotatud õlikile kujul ja pesuvedeliku eelistatud märgava toime mõjul tahkele pinnale (st kiu pinnale) kõverdus see samm-sammult õlihelmesteks, mis asendati pesuvedelikuga ja lahkusid lõpuks pinnalt teatud väliste jõudude mõjul.
② Tahke mustuse eemaldamise mehhanism
Vedela mustuse eemaldamine toimub peamiselt mustusekandja eelistatud niisutamise kaudu pesulahusega, samas kui tahke mustuse eemaldamise mehhanism on erinev, kus pesuprotsess seisneb peamiselt mustuse massi ja selle kandepinna niisutamises pesuga. lahendus.Pindaktiivsete ainete adsorptsiooni tõttu tahkele mustusele ja selle kandepinnale väheneb mustuse ja pinna vastastikmõju ning väheneb mustusemassi nakketugevus pinnal, mistõttu on mustuse mass kergesti eemaldatav. vedaja.
Lisaks võib pindaktiivsete ainete, eriti ioonsete pindaktiivsete ainete adsorptsioon tahke mustuse ja selle kandja pinnale suurendada potentsiaali tahke mustuse ja selle kandja pinnal, mis soodustab mustuse eemaldamist paremini. mustus.Tahked või üldiselt kiulised pinnad on vesikeskkonnas tavaliselt negatiivselt laetud ja võivad seetõttu moodustada mustusemassidele või tahketele pindadele hajusaid topeltelektroonilisi kihte.Homogeensete laengute tõrjumise tõttu nõrgeneb vees olevate mustuseosakeste nakkumine tahke pinnaga.Anioonse pindaktiivse aine lisamisel, kuna see võib samaaegselt suurendada mustuseosakeste ja tahke pinna negatiivset pinnapotentsiaali, suureneb nendevaheline tõrjumine, osakeste nakketugevus väheneb ja mustust on lihtsam eemaldada. .
Mitteioonsed pindaktiivsed ained adsorbeeritakse üldiselt laetud tahketele pindadele ja kuigi nad ei muuda oluliselt pindade potentsiaali, kipuvad adsorbeerunud mitteioonsed pindaktiivsed ained moodustama pinnale teatud paksusega adsorbeeritud kihi, mis aitab vältida mustuse uuesti ladestumist.
Katioonsete pindaktiivsete ainete puhul vähendab või kõrvaldab nende adsorptsioon mustuse massi ja selle kandepinna negatiivset pinnapotentsiaali, mis vähendab mustuse ja pinna vahelist tõrjumist ega soodusta seetõttu mustuse eemaldamist;peale selle kalduvad katioonsed pindaktiivsed ained pärast tahkele pinnale adsorptsiooni muutma tahke pinna hüdrofoobseks ega soodusta seetõttu pinna märgumist ja seega ka pesemist.
③ Erimuldade eemaldamine
Valku, tärklist, inimese sekreeti, puuviljamahla, teemahla ja muud sellist mustust on tavaliste pindaktiivsete ainetega raske eemaldada ja need nõuavad eritöötlust.
Valguplekid nagu koor, munad, veri, piim ja naha väljaheited kipuvad kiududele hüübima ja degenereeruma ning kleepuvad tugevamalt.Valgu mustust saab eemaldada proteaaside abil.Ensüüm proteaas lagundab mustuses olevad valgud vees lahustuvateks aminohapeteks ehk oligopeptiidideks.
Tärkliseplekid pärinevad peamiselt toiduainetest, muust nagu kaste, liim jne. Amülaasil on katalüütiline toime tärkliseplekkide hüdrolüüsile, põhjustades tärklise lagunemist suhkruteks.
Lipaas katalüüsib triglütseriidide lagunemist, mida on raske eemaldada tavaliste meetoditega, nagu rasu ja toiduõlid, ning lagundab need lahustuvateks glütserooliks ja rasvhapeteks.
Mõnda puuviljamahla, teemahla, tindi, huulepulga jms värvilisi plekke on sageli raske põhjalikult puhastada isegi pärast korduvat pesemist.Neid plekke saab eemaldada redoksreaktsiooni teel oksüdeeriva või redutseeriva ainega, näiteks valgendiga, mis hävitab värvi tekitavate või värvi abirühmade struktuuri ja lagundab need väiksemateks veeslahustuvateks komponentideks.
(4) Keemilise puhastuse plekieemaldusmehhanism
Ülaltoodu on tegelikult mõeldud vee kui pesemisvahendi jaoks.Tegelikult ei ole erinevat tüüpi rõivaste ja struktuuri tõttu mõnda vesipesu kasutavat riietust mugav või ei ole lihtne puhtaks pesta, mõnda rõivast pärast pesemist ja isegi deformeerumist, pleekimist jne, näiteks: enamik looduslikest kiududest imavad vett ja kergesti paisuv ning kuiv ja kergesti kokkutõmbuv, nii et pärast pesemist deformeerub;villaseid tooteid pestes ilmnevad sageli ka kokkutõmbumisnähtused, mõned veepesuga villased tooted on samuti kergesti tükeldatavad, värvimuutused;Mõne siidi käte tunne muutub pärast pesemist halvemaks ja kaotab oma läike.Nende riiete puhul kasutage saastest puhastamiseks sageli keemilise puhastuse meetodit.Nn keemiline puhastus viitab üldiselt pesemismeetodile orgaanilistes lahustites, eriti mittepolaarsetes lahustites.
Keemiline puhastus on õrnem pesemisviis kui vesipesu.Kuna keemiline puhastus ei nõua palju mehaanilist tegevust, ei põhjusta see riiete kahjustusi, kortsumist ega deformatsiooni, samas kui keemilised puhastusvahendid põhjustavad erinevalt veest harva paisumist ja kokkutõmbumist.Kuni tehnoloogiat õigesti käsitsetakse, saab riideid keemiliselt puhastada ilma moonutusi, värvide tuhmumise ja pikendamiseta.
Keemilise puhastuse osas eristatakse kolme tüüpi mustust.
①Õlis lahustuv mustus Õlis lahustuv mustus hõlmab igasuguseid õlisid ja rasvu, mis on vedelad või rasvased ja mida saab lahustada keemilise puhastuse lahustites.
②Veslahustuv mustus Vees lahustuv mustus lahustub vesilahustes, kuid mitte keemilistes puhastusvahendites, adsorbeerub vees riietele, vesi aurustub pärast granuleeritud tahkete ainete, nagu anorgaanilised soolad, tärklis, valk jne, sadestamist.
③ Õlis ja vees lahustumatu mustus Õlis ja vees lahustumatu mustus ei lahustu vees ega lahustu keemilise puhastuse lahustites, nagu tahm, erinevate metallide ja oksiidide silikaadid jne.
Erinevat tüüpi mustuse erineva iseloomu tõttu on keemilise puhastuse käigus mustuse eemaldamiseks erinevaid viise.Õlislahustuvad mullad, nagu loomsed ja taimsed õlid, mineraalõlid ja määrded, lahustuvad kergesti orgaanilistes lahustites ja neid saab keemilise puhastuse käigus kergemini eemaldada.Õlide ja määrdeainete keemilise puhastuse lahustite suurepärane lahustuvus tuleneb peamiselt van der Wallsi jõududest molekulide vahel.
Vees lahustuva mustuse nagu anorgaanilised soolad, suhkrud, valgud ja higi eemaldamiseks tuleb keemilisse puhastusvahendisse lisada ka õige kogus vett, vastasel juhul on vees lahustuvat mustust riietelt raske eemaldada.Vesi on aga keemilises puhastusvahendis raskesti lahustuv, seega tuleb veekoguse suurendamiseks lisada ka pindaktiivseid aineid.Kuivpuhastusvahendis sisalduv vesi võib muuta mustuse ja riiete pinna niisutatuks, nii et pindaktiivsete ainete polaarsete rühmadega on lihtne suhelda, mis soodustab pindaktiivsete ainete adsorptsiooni pinnale.Lisaks, kui pindaktiivsed ained moodustavad mitselle, saab vees lahustuva mustuse ja vee mitsellidesse lahustada.Lisaks keemilise puhastuse lahusti veesisalduse suurendamisele võivad pindaktiivsed ained mängida rolli ka mustuse uuesti ladestumise vältimisel, et tugevdada saaste eemaldamise efekti.
Väikese koguse vee olemasolu on vajalik vees lahustuva mustuse eemaldamiseks, kuid liiga palju vett võib tekitada osade riiete moonutusi ja kortsumist, mistõttu peab keemilise puhastusvahendi veekogus olema mõõdukas.
Mustus, mis ei lahustu ei vees ega õlis, tahked osakesed nagu tuhk, muda, muld ja tahm kinnituvad rõivale tavaliselt elektrostaatiliste jõudude mõjul või koos õliga.Keemilises puhastuses võib lahusti vool, löök eemaldada mustuse elektrostaatilise jõu adsorptsiooni ja keemiline puhastusvahend võib õli lahustada, nii et õli ja mustuse kombinatsioon ning riietele kinnituvad tahked osakesed kuivas kuivas. -puhastusaine, keemiline puhastusaine väikeses koguses vett ja pindaktiivseid aineid, et tahke mustuseosakesed saaksid stabiilselt suspensiooniks, dispersiooniks, et vältida selle uuesti sadestumist riietele.
(5) Pesemist mõjutavad tegurid
Pindaktiivsete ainete suunatud adsorptsioon liidesel ja pindpinevuste vähendamine (liidespinna) on vedela või tahke mustuse eemaldamise peamised tegurid.Pesemisprotsess on aga keeruline ja isegi sama tüüpi pesuvahendi puhul mõjutavad pesuefekti paljud muud tegurid.Nende tegurite hulka kuuluvad pesuaine kontsentratsioon, temperatuur, määrdumise laad, kiu tüüp ja kanga struktuur.
① Pindaktiivse aine kontsentratsioon
Pindaktiivsete ainete mitsellidel lahuses on oluline roll pesemisprotsessis.Kui kontsentratsioon saavutab mitselli kriitilise kontsentratsiooni (CMC), suureneb pesuefekt järsult.Seetõttu peaks pesuaine kontsentratsioon lahustis olema kõrgem kui CMC väärtus, et saavutada hea pesuefekt.Kui aga pindaktiivse aine kontsentratsioon on suurem kui CMC väärtus, ei ole pesuefekti järkjärguline suurenemine ilmne ja pindaktiivse aine kontsentratsiooni ei ole vaja liiga palju suurendada.
Õli eemaldamisel solubiliseerimise teel suureneb solubiliseerimisefekt koos pindaktiivse aine kontsentratsiooni suurenemisega, isegi kui kontsentratsioon on suurem kui CMC.Sel ajal on soovitatav kasutada pesuainet kohalikul tsentraliseeritud viisil.Näiteks kui rõiva mansettidel ja krael on palju mustust, võib pesu ajal peale kanda pesuainekihi, et suurendada pindaktiivse aine lahustavat toimet õlile.
② Temperatuuril on saaste eemaldamise toimingule väga oluline mõju.Üldiselt hõlbustab temperatuuri tõstmine mustuse eemaldamist, kuid mõnikord võib liiga kõrge temperatuur põhjustada ka puudusi.
Temperatuuri tõus soodustab mustuse difusiooni, tahke määre on sulamistemperatuurist kõrgemal temperatuuril kergesti emulgeeritud ja kiud paisuvad temperatuuri tõusust tingituna, mis kõik hõlbustab mustuse eemaldamist.Kompaktsete kangaste puhul aga vähenevad kiudude paisumisel kiududevahelised mikrovahed, mis aga kahjustab mustuse eemaldamist.
Temperatuurimuutused mõjutavad ka pindaktiivsete ainete lahustuvust, CMC väärtust ja mitselli suurust, mõjutades seega pesuefekti.Pikkade süsinikuahelatega pindaktiivsete ainete lahustuvus on madalatel temperatuuridel madal ja mõnikord on lahustuvus isegi madalam kui CMC väärtus, seega tuleks pesutemperatuuri vastavalt tõsta.Temperatuuri mõju CMC väärtusele ja mitselli suurusele on ioonsete ja mitteioonsete pindaktiivsete ainete puhul erinev.Ioonsete pindaktiivsete ainete puhul suurendab temperatuuri tõus üldiselt CMC väärtust ja vähendab mitselli suurust, mis tähendab, et pindaktiivse aine kontsentratsiooni pesulahuses tuleks suurendada.Mitteioonsete pindaktiivsete ainete puhul viib temperatuuri tõus CMC väärtuse vähenemiseni ja mitsellide mahu olulise suurenemiseni, seega on selge, et sobiv temperatuuri tõus aitab mitteioonsel pindaktiivsel ainel avaldada oma pindaktiivset toimet. .Temperatuur ei tohiks siiski ületada hägustumispunkti.
Lühidalt, optimaalne pesemistemperatuur sõltub pesuaine koostisest ja pestavast esemest.Mõnel pesuvahendil on hea pesutoime toatemperatuuril, samas kui teistel on külm ja kuum pesu palju erinev.
③ Vaht
Tavaks on vahutavus segi ajada pesuefektiga, arvates, et suure vahutamisvõimega pesuvahendid on hea pesuefektiga.Uuringud on näidanud, et pesuefekti ja vahu koguse vahel pole otsest seost.Näiteks vähevahutavate pesuvahenditega pesemine pole vähem efektiivne kui tugeva vahuga pesuainetega pesemine.
Kuigi vaht ei ole otseselt pesemisega seotud, on juhuseid, mil see aitab mustust eemaldada, näiteks käsitsi nõusid pestes.Vaipade nühkimisel võib vaht eemaldada ka tolmu ja muud tahked mustuseosakesed, vaiba mustus moodustab suure osa tolmust, seega peaks vaibapuhastusvahenditel olema teatud vahutamisvõime.
Vahuvõime on oluline ka šampoonide puhul, kus vedeliku poolt šampooniga pesemise või vannitamise ajal tekkiv peen vaht jätab juustele määrdunud ja mõnusa tunde.
④ Kiudude sordid ja tekstiilide füüsikalised omadused
Lisaks kiudude keemilisele struktuurile, mis mõjutab nakkumist ja mustuse eemaldamist, mõjutab mustuse eemaldamise lihtsust ka kiudude välimus ning lõnga ja kanga korraldus.
Villakiudude soomused ja puuvillakiudude kumerad lamedad paelad koguvad mustust suurema tõenäosusega kui siledad kiud.Näiteks tsellulooskiledele (viskooskiledele) peitsitud tahm on kergesti eemaldatav, puuvillastel kangastel peitsitud tahm aga raskesti pestav.Teine näide on see, et polüestrist valmistatud lühikese kiuga kangad koguvad kergemini õliplekke kui pikakiulised kangad, samuti on lühikese kiuga kangastel olevaid õliplekke raskem eemaldada kui pikakiuliste kangaste õliplekke.
Tihedalt keerdunud lõngad ja tihedad kangad võivad kiudude vahelise väikese vahe tõttu vastu seista mustuse sissetungile, kuid see võib takistada ka pesuvedeliku sisemist mustust, nii et tihedad kangad hakkavad mustusele hästi vastu pidama, kuid kord juba määrdunud. pesemine on ka keerulisem.
⑤ Vee karedus
Ca2+, Mg2+ ja teiste metalliioonide kontsentratsioon vees omab suurt mõju pesuefektile, eriti kui anioonsed pindaktiivsed ained puutuvad kokku Ca2+ ja Mg2+ ioonidega, moodustades kaltsiumi- ja magneesiumisooli, mis on vähem lahustuvad ja vähendavad selle pesuvõimet.Karedas vees, isegi kui pindaktiivse aine kontsentratsioon on kõrge, on detergents siiski palju halvem kui destilleerimisel.Et pindaktiivsel ainel oleks parim pesuefekt, tuleks Ca2+ ioonide kontsentratsiooni vees vähendada 1 x 10-6 mol/L (CaCO3 kuni 0,1 mg/L) või alla selle.Selleks on vaja pesuainele lisada erinevaid pehmendajaid.
Postitusaeg: 25. veebruar 2022