9 hlavní vztahy mezi povrchově aktivními látkami a barvivými továrnami

Smršťovací síla libovolné jednotkové délky na povrchu kapaliny se nazývá povrchové napětí a jednotka je N.·m-1.

Vlastnost snížení povrchového napětí rozpouštědla se nazývá povrchová aktivita a látka s touto vlastností se nazývá povrchově aktivní látka.

Povrchově aktivní látka, která může vázat molekuly ve vodném roztoku a tvořit micely a další asociace a má vysokou povrchovou aktivitu, přičemž má také účinek smáčení, emulgace, pěnění, mytí atd., se nazývá povrchově aktivní látka.

Surfaktant je organické sloučeniny se speciální strukturou a vlastnostmi, které mohou významně změnit mezifázové napětí mezi dvěma fázemi nebo povrchové napětí kapalin (obecně vody), se smáčením, pěněním, emulgujícími, mycími a dalšími vlastnostmi.

Pokud jde o strukturu, povrchově aktivní látky mají společný rys v tom, že obsahují dvě skupiny různé povahy ve svých molekulách. Na jednom konci je dlouhý řetězec nepolární skupiny, rozpustný v oleji a nerozpustný ve vodě, také známý jako hydrofobní skupina nebo vodoodpudivá skupina. Taková voděodopudivá skupina je obecně dlouhá řetězce uhlovodíků, někdy i pro organický fluor, křemík, organofosforečnan, organotinový řetězec atd. Na druhém konci je ve vodě rozpustná skupina, hydrofilní skupina nebo olejopudivá skupina. Hydrofilní skupina musí být dostatečně hydrofilní, aby zajistila, že celé povrchově aktivní látky jsou rozpustné ve vodě a mají nezbytnou rozpustnost. Vzhledem k tomu, že povrchově aktivní látky obsahují hydrofilní a hydrofobní skupiny, mohou být rozpustné alespoň v jedné z kapalných fází. Tato hydrofilní a lipofilní vlastnost surfaktantu se nazývá amfifilicita.

Surfaktant je druh amfifilních molekul s hydrofobní i hydrofilní skupinou. Hydrofobní skupiny povrchově aktivních látek jsou obecně složeny z uhlovodíků s dlouhým řetězcem, jako například alkyl C8~C20 s přímým řetězcem, alkyl C8~C20, alkylfenyl (číslo alkyluhlíku je 8~16) a podobně. Malý rozdíl mezi hydrofobními skupinami je zejména ve strukturálních změnách uhlovodíkových řetězců. A typy hydrofilních skupin jsou více, takže vlastnosti povrchově aktivních látek souvisejí hlavně s hydrofilními skupinami kromě velikosti a tvaru hydrofobních skupin. Strukturální změny hydrofilních skupin jsou větší než u hydrofobních skupin, takže klasifikace povrchově aktivních látek je obecně založena na struktuře hydrofilních skupin. Tato klasifikace je založena na tom, zda je hydrofilní skupina iontová či nikoli, a je rozdělena na anionové, kationtové, noniontové, zwitterionické a další speciální typy povrchově aktivních látek.

① Adsorpce povrchově aktivních látek na rozhraní

Molekuly surfaktantu jsou amfifilní molekuly, které mají jak lipofilní, tak hydrofilní skupiny. Když je povrchově aktivní látka rozpuštěna ve vodě, její hydrofilní skupina je přitahována vodou a rozpouštěna ve vodě, zatímco její lipofilní skupina je odpuzována vodou a opouštěna vodou, což vede k adsorpci molekul povrchově aktivních látek (nebo iontů) na rozhraní obou fází, což snižuje mezifázové napětí. Čím více molekul povrchově aktivních látek (nebo iontů) je adsorbováno na rozhraní, tím větší je snížení mezifázového napětí.

② Některé vlastnosti adsorpční membrány

Povrchový tlak adsorpční membrány: Adsorpce povrchově aktivních látek na rozhraní plynu-kapaliny za účelem vytvoření adsorpční membrány, jako je umístění beztřecí odnímatelný plovoucí list na rozhraní, plovoucí list tlačí adsorpční membránu podél povrchu roztoku a membrána generuje tlak na plovoucí list, který se nazývá povrchový tlak.

Viskozita povrchu: Stejně jako povrchový tlak je viskozita povrchu vlastností nerozpustné molekulární membrány. Zavěšený jemným kovovým drátem platinovým kroužkem, takže jeho rovina kontaktuje vodní povrch nádrže, otáčí platinový kroužek, platinový kroužek viskozitou vodní překážky, amplituda postupně se rozpadá, podle které lze měřit povrchovou viskozitu. Metoda je: nejprve se experiment provádí na povrchu čisté vody pro měření rozkladu amplitudy, a pak se měří rozklad po vytvoření povrchové membrány a viskozita povrchové membrány je odvozena z rozdílu mezi těmito dvěma.

Povrchová viskozita úzce souvisí s pevností povrchové membrány a protože adsorpční membrána má povrchový tlak a viskozitu, musí mít pružnost. Čím vyšší je povrchový tlak a čím vyšší viskozita adsorbované membrány, tím vyšší je její pružnostní modul. Elastický modul povrchové adsorpční membrány je důležitý v procesu stabilizace bublin.

③ Tvorba micel

Ředěné roztoky povrchově aktivních látek dodržují zákony následované ideálními řešeními. Množství povrchově aktivní látky adsorbované na povrchu roztoku se zvyšuje s koncentrací roztoku, a když koncentrace dosáhne nebo překročí určitou hodnotu, množství adsorpce již nezvyšuje a tyto přebytečné molekuly povrchově aktivní látky jsou v roztoku náhodným způsobem nebo nějakým pravidelným způsobem. Praxe i teorie ukazují, že tvoří asociace v řešení, a tyto asociace se nazývají micely.

Kritická koncentrace micel (CMC): Minimální koncentrace povrchově aktivních látek tvoří micely v roztoku se nazývá kritická koncentrace micel.

④ hodnoty CMC běžných povrchově aktivních látek.

HLB je zkratka hydrofilní lipofilní rovnováhy, která označuje hydrofilní a lipofilní rovnováhu hydrofilní a lipofilní skupiny povrchově aktivní látky, tj. HLB hodnota povrchově aktivní látky. Velká hodnota HLB označuje molekulu se silnou hydrofilií a slabou lipofilitou; naopak silná lipofilita a slabá hydrofilita.

① Ustanovení hodnoty HLB

Hodnota HLB je relativní hodnota, takže když je hodnota HLB vyvinuta, standardně je hodnota HLB parafinového vosku, který nemá hydrofilní vlastnosti, specifikována jako 0, zatímco hodnota HLB dodecylsulfátu sodného, který je ve vodě rozpustnější, je 40. Proto je hodnota HLB povrchově aktivních látek obecně v rozsahu 1 až 40. Obecně řečeno, emulgátory s hodnotami HLB menší než 10 jsou lipofilní, zatímco ty větší než 10 jsou hydrofilní. Takže bod přelomu z lipofilní k hydrofilní je asi 10.

Na základě hodnot HLB povrchově aktivních látek lze získat obecnou představu o jejich možných použitích, jak je uvedeno v tabulce 1-3.

Dvě vzájemně nerozpustné kapaliny, jedna rozptýlená v druhé jako částice (kapky nebo kapalné krystaly) tvoří systém nazývaný emulze. Tento systém je termodynamicky nestabilní kvůli zvýšení hraniční plochy obou kapalin při tvorbě emulze. Aby byla emulze stabilní, je nutné přidat třetí složku emulgátoru pro snížení mezifázové energie systému. Emulgátor patří k povrchově aktivním látkám, jeho hlavní funkcí je hrát roli emulze. Fáze emulze, která existuje jako kapičky, se nazývá disperzní fáze (nebo vnitřní fáze, diskontinuální fáze), a druhá fáze, která je spojena s sebou, se nazývá disperzní médium (nebo vnější fáze, kontinuální fáze).

① Emulgátory a emulze

Běžné emulze, jedna fáze je voda nebo vodný roztok, druhá fáze jsou organické látky, které nejsou mísitelné s vodou, jako je tuk, vosk atd. Emulze vytvořená vodou a olejem lze rozdělit do dvou typů podle jejich disperzní situace: olej rozptýlený ve vodě, aby vytvořil emulzi typu olej ve vodě, vyjádřená jako O/W (olej/voda): voda rozptýlená v oleji za účelem vytvoření emulze typu olej ve vodě, vyjádřená jako W/O (voda/olej). Mohou být také vytvořeny komplexní multiemulze typu voda-v-oleji-ve-vodě typu W/O/W/W a olej-ve-vodě-v-oleji.

Emulgátory se používají ke stabilizaci emulzí snižováním mezifázového napětí a vytvářením jednomolekulární mezifázové membrány.

Při emulgaci emulgátoru:

a: Emulgátor musí být schopen adsorbovat nebo obohatit rozhraní mezi oběma fázemi tak, aby se snížilo mezifázové napětí;

b: Emulgátor musí dát částice náboji tak, aby elektrostatické odpuzování mezi částicemi nebo vytvořilo stabilní, vysoce viskózní ochrannou membránu kolem částic.

Látka používaná jako emulgátor proto musí mít amfifilní skupiny, aby se emulgovala, a povrchově aktivní látky mohou tento požadavek splnit.

② Metody přípravy emulze a faktory ovlivňující stabilitu emulze

Existují dva způsoby přípravy emulze: jedním z nich je použití mechanické metody pro rozptýlení kapaliny v drobných částicích v jiné kapalině, která se většinou používá v průmyslu k přípravě emulze; druhým je rozpustit kapalinu v molekulárním stavu v jiné kapalině, a pak ji správně shromažďovat a vytvořit emulze.

Stabilita emulze je schopnost agregace proti částicím, která vede k fázové separaci. Emulze jsou termodynamicky nestabilní systémy s velkou volnou energií. Takzvaná stabilita emulze je tedy ve skutečnosti čas potřebný k dosažení rovnováhy systému, tj. čas potřebný k oddělení jedné z kapalin v systému.

Při mezifázové membráně s mastnými alkoholy, mastnými kyselinami a mastnými aminy a dalšími polárními organickými molekulami je síla membrány výrazně vyšší. Je to proto, že v mezifázové adsorpční vrstvě molekul emulgátoru a alkoholů, kyselin a aminů a dalších polárních molekul vytvořit "komplex", takže mezifázová membrána se zvýšila síla.

Emulgátory sestávající z více než dvou povrchově aktivních látek se nazývají smíšené emulgátory. smíšený emulgátor adsorbovaný na rozhraní voda/olej; intermolekulární působení může tvořit komplexy. Vzhledem k silnému intermolekulárnímu účinku je mezifázové napětí výrazně sníženo, množství emulgátoru adsorbovaného na rozhraní je výrazně zvýšeno, tvorba mezifázové membrány se zvyšuje, síla se zvyšuje.

Náboj kapalných kuliček má významný vliv na stabilitu emulze. Stabilní emulze, jejichž kapalné kuličky jsou obecně nabité. Při použití iontového emulgátoru má iont emulgátoru adsorbovaný na rozhraní svou lipofilní skupinu vloženou do olejové fáze a hydrofilní skupina je ve vodní fázi, čímž se kapalné kuličky nabijí. Jako emulzní kuličky se stejným nábojem se vzájemně odpuzují, není snadné aglomerovat, takže se zvýší stabilita. Je vidět, že čím více iontů emulgátoru adsorbuje na korálkách, tím větší je náboj, tím větší je schopnost zabránit aglomeraci korálků, tím stabilnější je emulzní systém.

Viskozita disperze emulze má určitý vliv na stabilitu emulze. Obecně platí, že čím vyšší viskozita disperzního média, tím vyšší je stabilita emulze. Je to proto, že viskozita disperzního média je velká, což má silný vliv na Brownský pohyb kapalných kuliček a zpomaluje kolizi mezi kapalnými kuličkami, takže systém zůstává stabilní. Obvykle polymerní látky, které lze rozpustit v emulzích, mohou zvýšit viskozitu systému a zvýšit stabilitu emulzí. Kromě toho mohou polymery také tvořit silnou mezifázovou membránu, čímž je emulzní systém stabilnější.

V některých případech může přidání pevného prášku také způsobit stabilizaci emulze. Pevný prášek je ve vodě, oleji nebo rozhraní, v závislosti na oleji, voda na smáčecí kapacitě pevného prášku, pokud tuhý prášek není zcela mokrý vodou, ale také mokrý olejem, zůstane na rozhraní vody a oleje.

Pevný prášek nedělá emulze stabilní, protože prášek shromážděný na rozhraní zvyšuje mezifázovou membránu, která je podobná mezifázové adsorpci molekul emulgátoru, takže čím blíže je pevný práškový materiál uspořádán na rozhraní, tím stabilnější je emulze.

Povrchově aktivní látky mají schopnost výrazně zvýšit rozpustnost nerozpustných nebo mírně ve vodě rozpustných organických látek po vytvoření micel ve vodném roztoku a roztok je v této době transparentní. Tento efekt micely se nazývá solubilizace. Povrchově aktivní látka, která může produkovat solubilizaci, se nazývá solubilizátor a organická látka, která je solubilizována, se nazývá solubilizovaná látka.

Pěna hraje důležitou roli v procesu mytí. Pěna je disperzní systém, ve kterém je plyn disperzován v kapalině nebo pevné, s plynem jako disperzní fázi a kapalinou nebo pevnou jako disperzním médiem, první se nazývá tekutá pěna, zatímco druhá se nazývá pevná pěna, jako například pěněný plast, pěněné sklo, pěněný cement atd.

(1) Tvorba pěny

Pěnou máme na mysli agregát vzduchových bublin oddělených kapalnou membránou. Tento typ bubliny vždy rychle stoupá na povrch kapaliny kvůli velkému rozdílu v hustotě mezi disperzní fází (plyn) a disperzním médiem (kapalina), v kombinaci s nízkou viskozitou kapaliny.

Proces tvorby bubliny spočívá v přinášení velkého množství plynu do kapaliny a bubliny v kapalině se rychle vrátí na povrch a tvoří agregát bublin oddělených malým množstvím kapalného plynu.

Pěna má dvě významné vlastnosti z hlediska morfologie: první je, že bubliny jako rozptýlená fáze jsou často polystěnů ve tvaru, to je proto, že na průsečíku bublin existuje tendence, aby tekutý film tenčil, takže bubliny se stávají polystěny, když kapalný film do určité míry ředí, vede k prasknutí bubliny; druhé je, že čisté kapaliny nemohou tvořit stabilní pěnu, kapalina, která může tvořit pěnu, je alespoň dvě nebo více složek. Vodné roztoky povrchově aktivních látek jsou typické pro systémy, které jsou náchylné k tvorbě pěny a jejich schopnost vytvářet pěnu souvisí i s dalšími vlastnostmi.

Povrchově aktivní látky s dobrou pěnicí sílou se nazývají pěnicí látky. Přestože pěnicí prostředek má dobrou pěnovou schopnost, ale tvořená pěna nemusí být schopna udržet dlouhou dobu, to znamená, že jeho stabilita není nutně dobrá. Za účelem udržení stability pěny, často v pěnícím prostředku k přidání látek, které mohou zvýšit stabilitu pěny, se látka nazývá stabilizátor pěny, běžně používaný stabilizátor je lauryl diethanolamin a dodecyl dimethylaminoxid.

(2) Stabilita pěny

Pěna je termodynamicky nestabilní systém a konečným trendem je, že celková plocha kapaliny uvnitř systému klesá po zlomení bubliny a snížení volné energie. Proces odpěňování je proces, při kterém kapalná membrána oddělující plyn se stává tlustší a tenčí, dokud se nerozpadne. Stupeň stability pěny je proto určen především rychlostí výboje kapaliny a pevností kapaliny. To ovlivňují také následující faktory.

(3) Zničení pěny

Základním principem destrukce pěny je změna podmínek, které produkují pěnu nebo eliminace stabilizačních faktorů pěny, tedy existují fyzikální i chemické metody odpěňování.

Fyzikální odpěnění znamená změnu podmínek výroby pěny při zachování chemického složení pěnového roztoku, jako jsou vnější poruchy, změny teploty nebo tlaku a ultrazvukové ošetření jsou všechny účinné fyzikální metody eliminace pěny.

Chemická metoda odpěňování spočívá v přidání určitých látek, které interagují s pěničem, aby se snížila pevnost kapalného filmu v pěně, a tím snížila stabilitu pěny k dosažení účelu odpěňování, takové látky se nazývají odpěňovače. Většina odpěňovačů jsou povrchově aktivní látky. Proto by podle mechanismu odpěňování měl mít odpěňovač silnou schopnost snížit povrchové napětí, snadno se adsorbuje na povrchu a interakce mezi povrchovými adsorpčními molekulami je slabá, adsorpční molekuly uspořádané v uvolněnější struktuře.

Existují různé typy odpěňovačů, ale v podstatě jsou to všechny non-iontové povrchově aktivní látky. Neiontové povrchově aktivní látky mají proti pěnění vlastnosti v blízkosti nebo nad oblačným bodem a jsou často používány jako odpěňovače. Alkoholy, zejména alkoholy s větvivou strukturou, mastné kyseliny a estery mastných kyselin, polyamidy, fosfátové estery, silikonové oleje atd. se také běžně používají jako vynikající odpěňovače.

(4) Pěna a praní

Neexistuje žádná přímá souvislost mezi pěnou a účinností mytí a množství pěny neukazuje účinnost mytí. Například neeiontové povrchově aktivní látky mají mnohem méně pěnivých vlastností než mýdla, ale jejich dekontaminace je mnohem lepší než mýdla.

V některých případech může být pěna užitečná při odstraňování nečistot a nečistot. Například při mytí nádobí v domácnosti pěna pracího prostředku zvedá kapky oleje a při drhnutí koberců pěna pomáhá sbírat prach, prášek a další pevné nečistoty. Kromě toho může být pěna někdy použita jako indikace účinnosti pracího prostředku. Protože mastné oleje mají inhibující účinek na pěnu pracího prostředku, když je příliš mnoho oleje a příliš málo pracího prostředku, nevznikne žádná pěna nebo původní pěna zmizí. Pěna může být také někdy použita jako indikátor čistoty oplachu, protože množství pěny v oplachovacím roztoku se snižuje se snížením čisticího prostředku, takže množství pěny může být použito k vyhodnocení stupně oplachu.

V širokém smyslu je mytí proces odstraňování nežádoucích komponent z předmětu, který má být umytý a dosažení určitého účelu. Mytí v obvyklém smyslu se týká procesu odstraňování nečistot z povrchu nosiče. Při mytí je interakce mezi nečistotami a nosičem oslabena nebo odstraněna působením některých chemických látek (např. pracího prostředku apod.), takže se kombinace nečistot a nosiče mění na kombinaci nečistot a pracího prostředku a nakonec je nečistota oddělena od nosiče. Vzhledem k tomu, že předměty, které mají být umyty, a nečistoty, které mají být odstraněny, jsou různorodé, mytí je velmi složitý proces a základní proces mytí lze vyjádřit v následujících jednoduchých vztazích.

Carrie··Dirt a Detergent= Carrie a Dirt·Detergent

Mycí proces může být obvykle rozdělen do dvou fází: za prvé, pod působením pracího prostředku je nečistota oddělena od jejího nosiče; Za druhé, oddělená nečistota je rozptýlena a zavěšena v médiu. Mycí proces je reverzibilní proces a nečistoty rozptýlené a suspendované v médiu mohou být také znovu sráženy z média do mytého předmětu. Proto by dobrý čisticí prostředek měl mít schopnost rozptýlit a zavěsit nečistoty a zabránit opětovnému umístění nečistot, kromě schopnosti odstranit nečistoty z nosiče.

(1) Druhy nečistot

Dokonce i u stejného předmětu se typ, složení a množství nečistot může lišit v závislosti na prostředí, ve kterém se používá. Nečistoty olejového těla jsou především některé živočišné a rostlinné oleje a minerální oleje (jako je ropa, topný olej, uhelný deht atd.), pevné nečistoty jsou především saze, popel, rez, uhlíková černá atd. Pokud jde o nečistoty na oblečení, existují nečistoty z lidského těla, jako je pot, maz, krev atd.; nečistoty z potravin, jako jsou skvrny od ovoce, skvrny od vařeného oleje, skvrny od koření, škrob atd.; nečistoty z kosmetiky, jako je rtěnka, lak na nehty atd.; nečistoty z atmosféry, jako jsou saze, prach, bahno atd.; Další, jako je inkoust, čaj, nátěr atd. Přichází v různých typech.

Různé typy nečistot lze obvykle rozdělit do tří hlavních kategorií: pevné nečistoty, tekuté nečistoty a speciální nečistoty.

① Pevné nečistoty

Běžné pevné nečistoty zahrnují částice popela, bahna, země, rezi a uhlíkové černé. Většina těchto částic má na svém povrchu elektrický náboj, většina z nich je záporně nabitá a lze snadno adsorbovat na vláknových položkách. Pevné nečistoty se obvykle obtížně rozpustí ve vodě, ale mohou být rozptýleny a suspendovány roztoky čisticích prostředků. Pevné nečistoty s menším hmotnostním bodem je obtížnější odstranit.

② Tekuté nečistoty

Tekuté nečistoty jsou většinou rozpustné v oleji, včetně rostlinných a živočišných olejů, mastných kyselin, mastných alkoholů, minerálních olejů a jejich oxidů. Mezi nimi může dojít k rostlinným a živočišným olejům, mastným kyselinám a alkalickému zespenění, zatímco mastné alkoholy, minerální oleje nejsou naspeněny alkalií, ale mohou být rozpustné v alkoholech, etherech a uhlovodíkových organických rozpouštědel a emulgaci a disperze roztoku vody detergentu. Kapalné nečistoty rozpustné v oleji mají obecně silnou sílu s vlákninovými položkami a jsou pevněji adsorbovány na vlákna.

③ Speciální nečistoty

Speciální nečistoty zahrnují bílkoviny, škrob, krev, lidské sekrece, jako je pot, maz, moč a ovocná šťáva a čajová šťáva. Většina tohoto typu nečistot může být chemicky a silně adsorbována na vlákninových položkách. Proto je obtížné umýt.

Různé typy nečistot se zřídka nacházejí samy, ale často se smíchají a adsorbují na objekt. Nečistoty mohou být někdy oxidovány, rozkládány nebo rozkládány pod vnějšími vlivy, čímž vznikají nové nečistoty.

(2)Přilnavost nečistot

Oblečení, ruce atd. mohou být skvrny, protože existuje nějaký druh interakce mezi objektem a nečistotou. Špína přilne k objektům různými způsoby, ale neexistuje nic víc než fyzikální a chemické adheze.

①Přilnavost sazí, prachu, bahna, písku a dřevěného uhlí k oblečení je fyzická přilnavost. Obecně řečeno, díky této adhezi nečistot a roli mezi skvrněným objektem je relativně slabá, odstranění nečistot je také relativně snadné. Podle různých sil lze fyzickou adhezi nečistot rozdělit na mechanickou adhezi a elektrostatickou adhezi.

A: Mechanická adheze

Tento typ adheze se týká především přilnavosti některých pevných nečistot (např. prachu, bahna a písku). Mechanická adheze je jednou ze slabších forem adheze nečistot a lze ji odstranit téměř čistě mechanickými prostředky, ale když je nečistota malá (<0,1um), je obtížnější ji odstranit.

B: Elektrostatická adheze

Elektrostatická adheze se projevuje působením nabitých nečistot na opačně nabité objekty. Většina vláknitých předmětů je ve vodě negativně nabitá a může být snadno přilepena určitými kladně nabitými nečistotami, jako jsou typy vápna. Některé nečistoty, i když negativně nabité, jako jsou částice uhlíkové černé ve vodných roztocích, mohou přilnout k vláknům prostřednictvím iontových mostů (ionty mezi více opačně nabitými objekty působícími společně s nimi mostově) tvořené kladnými ionty ve vodě (např. Ca2+, Mg2+ atd.).

Elektrostatické působení je silnější než jednoduché mechanické působení, což znamená relativně obtížné odstraňování nečistot.

② Chemická adheze

Chemická adheze označuje fenomén nečistot působící na předmět chemickými nebo vodíkovými vazbami. Například polární pevné nečistoty, proteiny, rez a další adheze na vlákninových položkách, vlákna obsahují karboxyl, hydroxyl, amid a další skupiny, tyto skupiny a mastné kyseliny mastné nečistoty, mastné alkoholy se snadno vytvářejí vodíkové vazby. Chemické síly jsou obecně silné a nečistoty jsou tudíž pevněji spojeny s předmětem. Tento typ nečistot je obtížné odstranit obvyklými metodami a vyžaduje speciální metody, aby se s ním vypořádaly.

Stupeň adheze nečistot souvisí s povahou samotné nečistoty a povahou objektu, ke kterému je přilnuta. Obecně se částice snadno drží na vláknitých položkách. Čím menší je struktura pevných nečistot, tím silnější je adheze. Polární nečistoty na hydrofilních předmětech, jako je bavlna a sklo, přilnou silněji než nepolární nečistoty. Nepolární nečistoty přilne silněji než polární nečistoty, jako jsou polární tuky, prach a jíl, a je méně snadné odstranit a čistit.

(3) Mechanismus odstraňování nečistot

Účelem mytí je odstranit nečistoty. V médiu určité teploty (hlavně voda). Použití různých fyzikálních a chemických účinků pracího prostředku k oslabení nebo odstranění účinku nečistot a umytých předmětů, pod působením určitých mechanických sil (jako je tření rukou, míchání pračky, náraz vody), takže nečistoty a umyté předměty z účelu dekontaminace.

① Mechanismus odstraňování tekutých nečistot

A:Zvlhčení

Tekuté znečištění je většinou na bázi oleje. Olejové skvrny navlhčují většinu vláknitých předmětů a šíří se více či méně jako olejový film na povrchu vláknitého materiálu. Prvním krokem mycí akce je navlhčení povrchu mycí kapalinou. Pro ilustraci lze povrch vlákna považovat za hladký pevný povrch.

B: Oddělení oleje pro mechanismus curlingu

Druhým krokem mycí akce je odstranění oleje a tuku, odstranění tekutých nečistot je dosaženo druhem navíjení. Kapalná nečistota původně existovala na povrchu ve formulářě rozptýleného olejového filmu a pod preferenčním smáčecím účinkem prací kapaliny na pevném povrchu (tj. povrchu vláken) se krok za krokem kroutila do olejových korálků, které byly nahrazeny prací kapalinou a nakonec opustily povrch pod určitými vnějšími silami.

② Mechanismus odstraňování pevných nečistot

Odstranění tekutých nečistot probíhá především preferenčním navlhčením nosiče nečistot mycím roztokem, zatímco mechanismus odstranění pevných nečistot je odlišný, kde proces mytí je hlavně o navlhčení hmoty nečistot a jejího nosného povrchu mycím roztokem. Díky adsorpci povrchově aktivních látek na pevné nečistotě a jejím nosném povrchu se sníží interakce mezi nečistotami a povrchem a sníží se síla adheze hmoty nečistot na povrchu, čímž se hmotnost nečistot snadno odstraní z povrchu nosiče.

Navíc adsorpce povrchově aktivních látek, zejména iontových povrchově aktivních látek, na povrchu pevné nečistoty a jejího nosiče má potenciál zvýšit povrchový potenciál na povrchu pevné nečistoty a jejího nosiče, což je příznivější k odstranění nečistot. Pevné nebo obecně vláknité povrchy jsou ve vodných médiích obvykle negativně nabité, a proto mohou tvořit difuzní dvojité elektronické vrstvy na nečistotách nebo pevných povrchách. Vzhledem k odpuzování homogenních nábojů je adheze nečistot ve vodě k pevnému povrchu oslabena. Při přidání anionické povrchově aktivní látky, protože může současně zvýšit negativní povrchový potenciál částice nečistot a pevného povrchu, odpuz mezi nimi je více zvýšen, síla adheze částice je snížena a nečistoty se snadněji odstraňují.

Neiontové povrchově aktivní látky jsou adsorbovány na obecně nabitých pevných povrchů a ačkoli významně nemění mezifázový potenciál, adsorbované neiniontové povrchově aktivní látky mají tendenci vytvářet určitou tloušťku adsorbované vrstvy na povrchu, což pomáhá zabránit přemístění nečistot.

V případě kationtových povrchově aktivních látek jejich adsorpce snižuje nebo eliminuje negativní povrchový potenciál hmoty nečistot a jejího nosného povrchu, což snižuje odpud mezi nečistotami a povrchem, a proto nepřispívá k odstranění nečistot; Kromě toho po adsorpci na pevném povrchu mají kationtické povrchově aktivní látky tendenci proměnit pevný povrch hydrofobní, a proto nepřispívají k povrchovému smáčení, a tudíž k mytí.

③ Odstranění speciálních půd

Bílkoviny, škrob, lidské sekrece, ovocná šťáva, čajová šťáva a další takové nečistoty se obtížně odstraňují normálními povrchově aktivními látkami a vyžadují speciální ošetření.

Proteinové skvrny, jako jsou smetana, vejce, krev, mléko a kožní výkaly, mají tendenci koagulovat na vlákninách a degeneraci a získat silnější adhezi. Proteinové znečištění lze odstranit pomocí proteáz. Enzymproteáza rozkládá proteiny v nečistotě na ve vodě rozpustné aminokyseliny nebo oligopeptidy.

Škrobové skvrny pocházejí především z potravin, jiné jako omáčka, lepidlo apod. Amyláza má katalytický účinek na hydrolýzu skvrn škrobu, což způsobuje rozkládání škrobu na cukry.

Lipáza katalyzuje rozklad triglyceridů, které se obtížně odstraňují normálními metodami, jako je maz a jedlé oleje, a rozkládá je na rozpustný glycerol a mastné kyseliny.

Některé barevné skvrny z ovocných šťáv, čajových šťáv, inkoustů, rtěnky atd. jsou často obtížné důkladně čistit i po opakovaném praní. Tyto skvrny lze odstranit redoxovou reakcí oxidačním nebo redukčním činidlem, jako je bělidlo, které ničí strukturu barevně generujících nebo barevně-pomocných skupin a degraduje je na menší ve vodě rozpustné složky.

(4)Mechanismus odstraňování skvrn při suchém čištění

Výše uvedené je vlastně pro vodu jako médium mytí. Ve skutečnosti, vzhledem k různým typům oblečení a struktuře, některé oblečení pomocí praní vodou není vhodné nebo není snadné umýt, některé oblečení po praní a dokonce deformulářace, blednutí atd., například: většina přírodních vláken absorbuje vodu a snadno se oteká a schne a snadno se smrští, takže po praní bude deformulářováno; při praní vlněných výrobků se také často objevuje jev smršťování, některé vlněné výrobky s mytím vodou je také snadné pilování, změna barvy; Některé hedvábné ruce se po umytí zhoršují a ztrácejí lesk. U těchto oblečení často používejte metodu čištění oděvů k dekontaminaci. Takzvané suché čištění se obecně vztahuje na metodu mytí v organických rozpouštědlech, zejména v nepolárních rozpouštědlech.

Čištění oděvů je šetrnější formulářou mytí než mytí vodou. Vzhledem k tomu, že suché čištění nevyžaduje mnoho mechanických účinků, nezpůsobuje poškození, vrásky a deformulářaci oblečení, zatímco suché čisticí prostředky na rozdíl od vody zřídka vytvářejí expanzi a kontrakci. Pokud je technologie správně zacházena, může být oblečení čištěno v suchu bez zkreslení, vyblednutí barev a prodloužení životnosti.

Pokud jde o suché čištění, existují tři široké typy nečistot.

Rozpustné nečistoty Rozpustné v oleji nečistoty zahrnují všechny druhy oleje a tuku, které jsou kapalné nebo mastné a mohou být rozpustné v suchých čisticích rozpouštědlech.

②Vodě rozpustné nečistoty Vodě rozpustné nečistoty jsou rozpustné ve vodných roztocích, ale ne v suchých čisticích prostředcích, jsou adsorbovány na oblečení ve vodném stavu, voda se vypařuje po srážení granulovaných pevných látek, jako jsou anorganické soli, škrob, bílkoviny atd.

③Olej a voda nerozpustné nečistoty Olej a voda nerozpustné nečistoty není rozpustné ve vodě ani rozpustné v suchých čisticích rozpouštědlech, jako je černý uhlík, křemičitany různých kovů a oxidů atd.

Vzhledem k odlišné povaze různých typů nečistot existují různé způsoby odstranění nečistot v procesu suchého čištění. Rozpustné v oleji půdy, jako jsou živočišné a rostlinné oleje, minerální oleje a tuky, jsou snadno rozpustné v organických rozpouštědlech a lze je snadněji odstranit při suchém čištění. Vynikající rozpustnost suchých čisticích rozpouštědel pro oleje a tuky pochází v podstatě z van der Wallsových sil mezi molekulami.

Pro odstranění vodou rozpustných nečistot, jako jsou anorganické soli, cukry, bílkoviny a pot, musí být rovněž přidáno správné množství vody do čistícího prostředku, jinak je vodou rozpustné nečistoty obtížné odstranit z oblečení. Vodu se však obtížně rozpustí v čisticím prostředku, takže pro zvýšení množství vody je třeba také přidat povrchově aktivní látky. Přítomnost vody v čisticím prostředku může způsobit hydrataci povrchu nečistot a oblečení, takže je snadné interagovat s polárními skupinami povrchově aktivních látek, což přispívá k adsorpci povrchově aktivních látek na povrchu. Kromě toho, když povrchově aktivní látky tvoří micely, ve vodě rozpustné nečistoty a voda mohou být rozpustné do micel. Kromě zvýšení obsahu vody v suchém čistícím rozpouštědle mohou povrchově aktivní látky také hrát roli při zabránění opětovnému ukládání nečistot a zvýšení dekontaminačního účinku.

Přítomnost malého množství vody je nutná k odstranění vodou rozpustných nečistot, ale příliš množství vody může způsobit zkreslení a vrásky v některých oblečeních, takže množství vody v čisticím prostředku musí být mírné.

Nečistoty, které nejsou rozpustné ve vodě ani v oleji, pevné částice jako popel, bahno, zemina a uhlíková černá, se obecně připojují k oděvu elektrostatickými silami nebo v kombinaci s olejem. Při suchém čištění, tok rozpouštědla, náraz může způsobit adsorpci elektrostatické síly nečistot a suchý čisticí prostředek může rozpustit olej, takže kombinace oleje a nečistot a připojená k oděvu pevných částic v suchém čistícím prostředku, suchý čistící prostředek v malém množství vody a povrchově aktivních látek, takže ty z pevných nečistot mohou být stabilní suspenze, disperze, aby se zabránilo jeho opětovnému usazování do oblečení.

(5)Faktory ovlivňující mycí účinek

Směrová adsorpce povrchově aktivních látek na rozhraní a snížení povrchového (mezifázového) napětí jsou hlavními faktory při odstraňování kapalných nebo pevných nečistot. Mycí proces je však složitý a mycí účinek je ovlivněn mnoha dalšími faktory i u stejného typu pracího prostředku. Tyto faktory zahrnují koncentraci pracího prostředku, teplotu, povahu znečištění, typ vlákna a strukturu tkaniny.

① Koncentrace povrchově aktivních látek

Micely povrchově aktivních látek v roztoku hrají důležitou roli v procesu mytí. Když koncentrace dosáhne kritické koncentrace micel (CMC), mycí účinek prudce zvyšuje. Proto by koncentrace pracího prostředku v rozpouštědle měla být vyšší než hodnota CMC, aby měla dobrý mycí účinek. Pokud je však koncentrace povrchově aktivní látky vyšší než hodnota CMC, přírůstkové zvýšení mycího účinku není zřejmé a není nutné koncentraci povrchově aktivní látky příliš zvyšovat.

Při odstraňování oleje solubilizací se solubilizační efekt zvyšuje se zvyšující se koncentrací povrchově aktivních látek, i když je koncentrace nad CMC. V této době je vhodné používat čisticí prostředek lokálně centralizovaným způsobem. Pokud je například na manžetách a límci oděvu hodně nečistot, může být během praní aplikována vrstva pracího prostředku, aby se zvýšil rozpustný účinek povrchově aktivní látky na olej.

②Teplota má velmi důležitý vliv na dekontaminační účinek. Obecně platí, že zvýšení teploty usnadňuje odstranění nečistot, ale někdy příliš vysoká teplota může způsobit také nevýhody.

Zvýšení teploty usnadňuje difuzi nečistot, pevné mazivo se snadno emulguje při teplotách nad jeho bodem tavení a vlákna rostou v důsledku zvýšení teploty, což vše usnadňuje odstranění nečistot. U kompaktních tkanin se však mikromezery mezi vlákny snižují, jak se vlákna rozšiřují, což je škodlivé pro odstranění nečistot.

Teplotní změny ovlivňují také rozpustnost, hodnotu CMC a velikost micel povrchově aktivních látek, čímž ovlivňují mycí účinek. Rozpustnost povrchově aktivních látek s dlouhými uhlíkovými řetězci je nízká při nízkých teplotách a někdy je rozpustnost dokonce nižší než hodnota CMC, takže by teplota praní měla být vhodně zvýšena. Vliv teploty na hodnotu CMC a velikost micel se liší u iontových a neiniontových povrchově aktivních látek. U iontových povrchově aktivních látek zvýšení teploty obecně zvyšuje hodnotu CMC a snižuje velikost micel, což znamená, že koncentrace povrchově aktivních látek v mycím roztoku by měla být zvýšena. U neiniontových povrchově aktivních látek vede zvýšení teploty ke snížení hodnoty CMC a výraznému zvýšení objemu micel, takže je jasné, že přiměřené zvýšení teploty pomůže neiniontové povrchově aktivní látce uplatnit svůj povrchově aktivní účinek. Teplota by však neměla překročit svůj oblačný bod.

Stručně řečeno, optimální teplota mycího prostředku závisí na složení pracího prostředku a mytém předmětu. Některé prací prostředky mají dobrý účinek při pokojové teplotě, zatímco jiné mají mnohem odlišný prací prostředek mezi studeným a horkým praním.

③ Pěna

Je obvyklé zaměňovat pěnicí výkon s mycím účinkem, přičemž se domnívá, že čisticí prostředky s vysokým pěnicím výkonem mají dobrý mycí účinek. Výzkum ukázal, že neexistuje žádný přímý vztah mezi mycím účinkem a množstvím pěny. Například mytí čisticími prostředky s nízkou pěnou není o nic méně účinné než mytí čisticími prostředky s vysokou pěnou.

Ačkoli pěna není přímo spojena s mytím, existují příležitosti, kdy pomáhá odstranit nečistoty, například při mytí nádobí ručně. Při drhnutí koberců může pěna také odstranit prach a jiné pevné částice nečistot, kobercové nečistoty tvoří velký podíl prachu, takže čisticí prostředky koberců by měly mít určitou schopnost pěnit.

Pěnová síla je také důležitá pro šampony, kde jemná pěna vytvářená tekutinou během mytí nebo koupání zanechává vlasy mazané a pohodlné.

④ Odrůdy vláken a fyzikální vlastnosti textilu

Kromě chemické struktury vláken, která ovlivňuje adhezi a odstranění nečistot, má vliv na snadné odstranění nečistot vzhled vláken a organizace příze a tkaniny.

Šupiny vlněných vláken a zakřivené ploché stuhy bavlněných vláken jsou pravděpodobnější, že hromadí nečistoty než hladká vlákna. Například uhlíková černá barva na celulózových fóliích (viskózových fóliích) se snadno odstraňuje, zatímco uhlíková černá barva na bavlněných tkaninách je obtížnější umýt. Dalším příkladem je, že krátkovláknité tkaniny vyrobené z polyesteru jsou náchylnější k hromadění olejových skvrn než tkaniny s dlouhými vlákny. Olejové skvrny na tkaninách s krátkými vlákny jsou také obtížnější odstranit než olejové skvrny na tkaninách s dlouhými vláknými.

Těsně zkroucené příze a těsné tkaniny, kvůli malé mezerě mezi vlákny, mohou odolat invazi nečistot, ale stejné může také zabránit prací kapalině vyloučit vnitřní nečistoty, takže těsné tkaniny začnou dobře odolávat nečistotám, ale jakmile je skvrněné praní také obtížnější.

⑤ Tvrdost vody

Koncentrace Ca2+, Mg2+ a dalších kovových iontů ve vodě má velký vliv na mycí účinek, zejména když anionové povrchově aktivní látky narazí na Ca2+ a Mg2+ ionty, které tvoří vápníkové a hořčíkové soli, které jsou méně rozpustné a snižují její detergenci. V tvrdé vodě, i když je koncentrace povrchově aktivní látky vysoká, je detergence stále mnohem horší než při destilaci. Aby povrchově aktivní látka měla nejlepší mycí účinek, měla by být koncentrace iontů Ca2+ ve vodě snížena na 1 x 10-6 mol/L (CaCO3 na 0,1 mg/L) nebo menší. To vyžaduje přidání různých změkčovačů do pracího prostředku.