Principalele noastre produse: silicon amino, silicon bloc, silicon hidrofil, toate emulsiile lor de silicon, ameliorator de rezistență la frecare la umezire, hidrofug (fără fluor, Carbon 6, Carbon 8), substanțe chimice de spălare demin (ABS, enzime, protector spandex, îndepărtator de mangan), pentru mai multe detalii, vă rugăm să contactați: Mandy +86 19856618619 (Whatsapp).
Cele 9 relații majore dintre surfactanți și fabricile de vopsire
01 Tensiune superficială
Forța care acționează pentru a contracta suprafața unui lichid pe unitatea de lungime se numește tensiune superficială și se măsoară în N·m⁻¹.
02 Activitatea de suprafață și surfactanții
Proprietatea care reduce tensiunea superficială a unui solvent se numește activitate superficială, iar substanțele care posedă această proprietate sunt denumite substanțe tensioactive. Agenții tensioactivi sunt substanțe tensioactive care pot forma agregate în soluții apoase, cum ar fi micelele, și prezintă o activitate superficială ridicată, împreună cu funcții precum umectare, emulsionare, spumare și spălare.
03 Caracteristicile structurii moleculare a surfactanților
Agenții tensioactivi sunt compuși organici cu structuri și proprietăți speciale; aceștia pot modifica semnificativ tensiunea interfacială dintre două faze sau tensiunea superficială a lichidelor (de obicei apa), prezentând proprietăți precum umectarea, spumarea, emulsionarea și spălarea. Din punct de vedere structural, agenții tensioactivi au o caracteristică comună de a conține două tipuri diferite de grupări în moleculele lor: un capăt are o grupare nepolară cu lanț lung, solubilă în ulei, dar insolubilă în apă, cunoscută sub numele de grupare hidrofobă. Această grupare hidrofobă este de obicei o hidrocarbură cu lanț lung, deși uneori poate consta din fluoruri organice, silicii organice, fosfine organice sau lanțuri organostanice. Celălalt capăt are o grupare solubilă în apă, cunoscută sub numele de grupare hidrofilă. Gruparea hidrofilă trebuie să aibă suficientă hidrofilicitate pentru a se asigura că întregul surfactant se poate dizolva în apă și posedă solubilitatea necesară. Deoarece agenții tensioactivi conțin atât grupări hidrofile, cât și hidrofobe, aceștia se pot dizolva în cel puțin o fază a mediului lichid. Această natură cu dublă afinitate a agenților tensioactivi este denumită amfifilicitate.
04 Tipuri de surfactanți
Agenții tensioactivi sunt molecule amfifile cu grupări atât hidrofobe, cât și hidrofile. Gruparea hidrofobă este în general compusă din hidrocarburi cu lanț lung, cum ar fi alcanii cu lanț liniar (C8-C20), alcanii ramificați (C8-C20) sau alchilbenzenii (numărul atomilor de carbon alchilici 8-16). Diferențele dintre grupările hidrofobe provin în principal din variațiile structurale ale lanțurilor de carbon. Cu toate acestea, diversitatea grupărilor hidrofile este mult mai mare, prin urmare, proprietățile agenților tensioactivi sunt legate nu numai de dimensiunea și forma grupării hidrofobe, ci și în mare măsură de gruparea hidrofilă. Agenții tensioactivi pot fi clasificați în funcție de structura grupării hidrofile, în principal în funcție de caracterul ionic al acesteia, împărțindu-i în anionici, cationici, neionici, zwitterionici și alte tipuri speciale de agenți tensioactivi.
05 Proprietățile soluțiilor de surfactanți
①Adsorbția la interfață
Moleculele de surfactanți conțin atât grupări hidrofile, cât și hidrofobe. Apa, fiind un lichid polar puternic, atunci când surfactanții se dizolvă în ea, urmează principiul „polarități similare se atrag reciproc; polarități diferite se resping reciproc”. Gruparea sa hidrofilă interacționează cu apa, făcând-o solubilă, în timp ce gruparea sa hidrofobă se respinge de apă și iese din faza apoasă, rezultând adsorbția moleculelor (sau ionilor) de surfactant la stratul interfacial, reducând astfel tensiunea interfacială dintre cele două faze. Cu cât sunt mai multe molecule (sau ioni) de surfactant care se adsorb la interfață, cu atât este mai mare reducerea tensiunii interfaciale.
② Proprietățile peliculelor adsorbite
Presiunea superficială a peliculei adsorbite: Agenții tensioactivi formează pelicule adsorbite la interfața gaz-lichid. De exemplu, plasarea unui plutitor glisant fără frecare la interfața unui lichid va crea presiune împotriva plutitorului atunci când pelicula este împinsă de-a lungul suprafeței lichidului. Această presiune se numește presiune superficială.
Vâscozitatea superficială: La fel ca presiunea superficială, vâscozitatea superficială este o proprietate manifestată de peliculele moleculare insolubile. Prin suspendarea unui inel de platină pe un fir metalic fin, astfel încât acesta să atingă suprafața apei într-un rezervor, rotirea inelului de platină demonstrează rezistența datorată vâscozității apei. Scăderea amplitudinii observată poate măsura vâscozitatea superficială; diferența dintre ratele de descreștere dintre apa pură și cea care conține o peliculă superficială furnizează vâscozitatea peliculei superficiale. Vâscozitatea superficială este strâns legată de fermitatea peliculei; deoarece peliculele adsorbite posedă presiune superficială și vâscozitate, acestea conțin în mod necesar elasticitate. Cu cât presiunea superficială și vâscozitatea peliculei adsorbite sunt mai mari, cu atât modulul său de elasticitate este mai mare.
③ Formarea micelelor
Comportamentul surfactanților în soluții diluate respectă normele ideale ale soluției. Cantitatea de surfactant adsorbită la suprafața soluției crește pe măsură ce concentrația soluției crește, până când se atinge o anumită concentrație, după care adsorbția nu mai crește. Moleculele de surfactant în exces în acest punct sunt dispersate aleatoriu sau există într-un mod structurat. Atât dovezile practice, cât și cele teoretice indică faptul că acestea formează agregate în soluție, numite micele. Concentrația minimă la care surfactanții încep să formeze micele se numește concentrație critică de micele (CMC).
06 Valoare de echilibru hidrofil-lipofil (HLB)
HLB, prescurtare de la Hidrofil-Lipofil Echilibru, indică echilibrul dintre grupările hidrofile și lipofile din surfactanți. O valoare HLB mai mare sugerează o hidrofilicitate puternică și o lipofilicitate slabă, în timp ce opusul este valabil pentru valori HLB scăzute.
① Specificarea valorilor HLB**:Valoarea HLB este relativă; prin urmare, pentru stabilirea valorilor HLB, standardul pentru o substanță nehidrofilă, cum ar fi parafina, este stabilit la HLB = 0, în timp ce dodecilsulfatului de sodiu cu o solubilitate puternică în apă i se atribuie HLB = 40. Prin urmare, valorile HLB pentru agenții tensioactivi se încadrează în general între 1 și 40. Agenții tensioactivi cu o valoare HLB mai mică de 10 sunt lipofili, iar cei mai mari de 10 sunt hidrofili. Prin urmare, punctul de inflexiune dintre lipofilicitate și hidrofilicitate este în jurul valorii de 10. Utilizările potențiale ale agenților tensioactivi pot fi deduse aproximativ din valorile lor HLB.
| HLB | Aplicații | HLB | Aplicații |
| 1,5~3 | Agenți antispumanți de tip W/O | 8~18 | Emulgatori de tip O/W |
| 3,5~6 | Emulgatori de tip W/O | 13~15 | Detergenți |
| 7~9 | Agenți umectanți | 15~18 | Solubilizanți |
Conform tabelului, agenții tensioactivi potriviți pentru utilizare ca emulgatori ulei-în-apă au o valoare HLB de 3,5 până la 6, în timp ce cei pentru emulgatori apă-în-ulei se încadrează între 8 și 18.
② Determinarea valorilor HLB (omisă).
07 Emulsificare și solubilizare
O emulsie este un sistem format atunci când un lichid nemiscibil este dispersat în altul sub formă de particule fine (picături sau cristale lichide). Emulgatorul, care este un tip de surfactant, este esențial pentru stabilizarea acestui sistem instabil termodinamic prin scăderea energiei interfaciale. Faza existentă sub formă de picătură în emulsie se numește fază dispersată (sau fază internă), în timp ce faza care formează un strat continuu se numește mediu de dispersie (sau fază externă).
① Emulgatori și emulsii
Emulsiile obișnuite constau adesea dintr-o fază sub formă de apă sau soluție apoasă, iar cealaltă sub formă de substanță organică, cum ar fi uleiurile sau cerurile. În funcție de dispersia lor, emulsiile pot fi clasificate ca apă-în-ulei (A/O), unde uleiul este dispersat în apă, sau ulei-în-apă (O/A), unde apa este dispersată în ulei. Mai mult, pot exista emulsii complexe, cum ar fi A/O/A sau O/A/O. Emulgatorii stabilizează emulsiile prin scăderea tensiunii interfaciale și formarea de membrane monomoleculare. Un emulgator trebuie să adsorbă sau să se acumuleze la interfață pentru a reduce tensiunea interfacială și a transmite sarcini picăturilor, generând repulsie electrostatică, sau pentru a forma o peliculă protectoare de înaltă vâscozitate în jurul particulelor. În consecință, substanțele utilizate ca emulgatori trebuie să posede grupări amfifile, pe care surfactanții le pot furniza.
② Metode de preparare a emulsiilor și factori care influențează stabilitatea
Există două metode principale pentru prepararea emulsiilor: metodele mecanice dispersează lichidele în particule minuscule într-un alt lichid, în timp ce a doua metodă implică dizolvarea lichidelor sub formă moleculară în altul și agregarea lor corespunzătoare. Stabilitatea unei emulsii se referă la capacitatea sa de a rezista agregării particulelor, care duce la separarea fazelor. Emulsiile sunt sisteme instabile termodinamic, cu energie liberă mai mare, astfel stabilitatea lor reflectă timpul necesar pentru a atinge echilibrul, adică timpul necesar unui lichid pentru a se separa de emulsie. Când alcoolii grași, acizii grași și aminele grase sunt prezente în pelicula interfacială, rezistența membranei crește semnificativ, deoarece moleculele organice polare formează complexe în stratul adsorbit, întărind membrana interfacială.
Emulgatorii compuși din doi sau mai mulți surfactanți se numesc emulgatori mixți. Emulgatorii mixți se adsorb la interfața apă-ulei, iar interacțiunile moleculare pot forma complexe care reduc semnificativ tensiunea interfacială, crescând cantitatea de adsorbat și formând membrane interfaciale mai dense și mai puternice.
Picăturile încărcate electric influențează în mod semnificativ stabilitatea emulsiilor. În emulsiile stabile, picăturile poartă de obicei o sarcină electrică. Atunci când se utilizează emulgatori ionici, capătul hidrofob al surfactanților ionici este încorporat în faza uleioasă, în timp ce capătul hidrofil rămâne în faza apoasă, conferind sarcină picăturilor. Sarcinile similare dintre picături provoacă repulsie și previn coalescența, ceea ce sporește stabilitatea. Astfel, cu cât este mai mare concentrația ionilor de emulgator adsorbiți pe picături, cu atât este mai mare sarcina lor și cu atât este mai mare stabilitatea emulsiei.
Vâscozitatea mediului de dispersie afectează, de asemenea, stabilitatea emulsiei. În general, mediile cu vâscozitate mai mare îmbunătățesc stabilitatea deoarece împiedică mai puternic mișcarea browniană a picăturilor, încetinind probabilitatea coliziunilor. Substanțele cu greutate moleculară mare care se dizolvă în emulsie pot crește vâscozitatea și stabilitatea mediului. În plus, substanțele cu greutate moleculară mare pot forma membrane interfaciale robuste, stabilizând și mai mult emulsia. În unele cazuri, adăugarea de pulberi solide poate stabiliza în mod similar emulsiile. Dacă particulele solide sunt complet umezite de apă și pot fi umezite de ulei, acestea vor fi reținute la interfața apă-ulei. Pulberile solide stabilizează emulsia prin îmbunătățirea peliculei pe măsură ce se aglomerează la interfață, la fel ca agenții tensioactivi adsorbiți.
Agenții tensioactivi pot crește semnificativ solubilitatea compușilor organici care sunt insolubili sau ușor solubili în apă după formarea micelelor în soluție. În acest moment, soluția apare limpede, iar această capacitate se numește solubilizare. Agenții tensioactivi care pot promova solubilizarea se numesc solubilizanți, în timp ce compușii organici care sunt solubilizați se numesc solubilați.
08 Spumă
Spuma joacă un rol crucial în procesele de spălare. Spuma se referă la un sistem dispersiv de gaze dispersate în lichid sau solid, gazul fiind faza dispersată și lichidul sau solidul fiind mediul de dispersie, cunoscut sub numele de spumă lichidă sau spumă solidă, cum ar fi materialele plastice spumoase, sticla spumoasă și betonul spumos.
(1) Formarea spumei
Termenul spumă se referă la o colecție de bule de aer separate de pelicule lichide. Datorită diferenței considerabile de densitate dintre gaz (faza dispersată) și lichid (mediul de dispersie) și vâscozității scăzute a lichidului, bulele de gaz se ridică rapid la suprafață. Formarea spumei implică încorporarea unei cantități mari de gaz în lichid; bulele se întorc apoi rapid la suprafață, creând un agregat de bule de aer separate de o peliculă lichidă minimă. Spuma are două caracteristici morfologice distinctive: în primul rând, bulele de gaz adoptă adesea o formă poliedrică, deoarece pelicula subțire de lichid de la intersecția bulelor tinde să devină mai subțire, ducând în cele din urmă la ruperea bulelor. În al doilea rând, lichidele pure nu pot forma spumă stabilă; trebuie să fie prezente cel puțin două componente pentru a crea o spumă. O soluție de surfactant este un sistem tipic de formare a spumei, a cărui capacitate de spumare este legată de celelalte proprietăți ale sale. Agenții tensioactivi cu o bună capacitate de spumare se numesc agenți de spumare. Deși agenții de spumare prezintă bune capacități de spumare, spuma pe care o generează poate să nu dureze mult timp, ceea ce înseamnă că stabilitatea lor nu este garantată. Pentru a îmbunătăți stabilitatea spumei, se pot adăuga substanțe care sporesc stabilitatea; Acestea sunt denumite stabilizatori, stabilizatorii comuni incluzând lauril dietanolamina și oxizii de dodecil dimetilamină.
(2) Stabilitatea spumei
Spuma este un sistem instabil din punct de vedere termodinamic; progresia sa naturală duce la rupere, reducând astfel suprafața totală a lichidului și diminuând energia liberă. Procesul de antispumare implică subțierea treptată a peliculei lichide care separă gazul până la producerea ruperii. Gradul de stabilitate al spumei este influențat în principal de viteza de drenaj a lichidului și de rezistența peliculei lichide. Factorii influenți includ:
① Tensiunea superficială: Din punct de vedere energetic, o tensiune superficială mai mică favorizează formarea spumei, dar nu garantează stabilitatea acesteia. O tensiune superficială scăzută indică o diferență de presiune mai mică, ceea ce duce la o scurgere mai lentă a lichidului și la îngroșarea peliculei de lichid, ambele favorizând stabilitatea.
② Vâscozitatea suprafeței: Factorul cheie în stabilitatea spumei este rezistența peliculei lichide, determinată în principal de robustețea peliculei de adsorbție la suprafață, măsurată prin vâscozitatea suprafeței. Rezultatele experimentale indică faptul că soluțiile cu vâscozitate superficială ridicată produc spumă de lungă durată datorită interacțiunilor moleculare îmbunătățite din pelicula adsorbită, care cresc semnificativ rezistența membranei.
③ Vâscozitatea soluției: O vâscozitate mai mare a lichidului în sine încetinește drenajul lichidului din membrană, prelungind astfel durata de viață a peliculei de lichid înainte de ruptură, sporind stabilitatea spumei.
④ Acțiunea de „reparare” a tensiunii superficiale: Agenții tensioactivi adsorbiți de membrană pot contracara expansiunea sau contracția suprafeței peliculei; aceasta se numește acțiune de reparare. Atunci când agenții tensioactivi se adsorb de pelicula lichidă și îi extind suprafața, acest lucru reduce concentrația de surfactant la suprafață și crește tensiunea superficială; invers, contracția duce la o concentrație crescută de surfactant la suprafață și, ulterior, reduce tensiunea superficială.
⑤ Difuzia gazului prin pelicula lichidă: Datorită presiunii capilare, bulele mai mici tind să aibă o presiune internă mai mare în comparație cu bulele mai mari, ceea ce duce la difuzia gazului din bulele mici în cele mai mari, provocând contracția bulelor mici și creșterea celor mari, rezultând în cele din urmă colapsul spumei. Aplicarea consistentă a agenților tensioactivi creează bule uniforme, fin distribuite și inhibă antispumarea. Cu agenții tensioactivi strâns legați de pelicula lichidă, difuzia gazului este împiedicată, sporind astfel stabilitatea spumei.
⑥ Efectul sarcinii superficiale: Dacă pelicula de spumă lichidă poartă aceeași sarcină, cele două suprafețe se vor respinge reciproc, împiedicând subțierea sau ruperea peliculei. Agenții tensioactivi ionici pot oferi acest efect de stabilizare. În concluzie, rezistența peliculei lichide este factorul crucial care determină stabilitatea spumei. Agenții tensioactivi care acționează ca agenți de spumare și stabilizatori trebuie să formeze molecule absorbite la suprafață strâns împachetate, deoarece acest lucru are un impact semnificativ asupra interacțiunii moleculare interfaciale, sporind rezistența peliculei de suprafață în sine și împiedicând astfel lichidul să se îndepărteze de pelicula vecină, făcând stabilitatea spumei mai ușor de obținut.
(3) Distrugerea spumei
Principiul fundamental al distrugerii spumei implică modificarea condițiilor care produc spumă sau eliminarea factorilor de stabilizare ai spumei, ceea ce duce la metode fizice și chimice de antispumare. Antispumarea fizică menține compoziția chimică a soluției spumoase, modificând în același timp condiții precum perturbațiile externe, schimbările de temperatură sau presiune, precum și tratamentul cu ultrasunete, toate fiind metode eficiente pentru eliminarea spumei. Antispumarea chimică se referă la adăugarea anumitor substanțe care interacționează cu agenții de spumare pentru a reduce rezistența peliculei lichide din interiorul spumei, reducând stabilitatea spumei și realizând antispumarea. Astfel de substanțe se numesc antispumanți, majoritatea fiind surfactanți. Antispumanții posedă de obicei o capacitate notabilă de a reduce tensiunea superficială și se pot adsorbi ușor pe suprafețe, cu o interacțiune mai slabă între moleculele constitutive, creând astfel o structură moleculară slab aranjată. Tipurile de antispumanți sunt variate, dar sunt în general surfactanți neionici, cu alcooli ramificați, acizi grași, esteri ai acizilor grași, poliamide, fosfați și uleiuri siliconice utilizate în mod obișnuit ca antispumanți excelenți.
(4) Spumă și curățare
Cantitatea de spumă nu se corelează direct cu eficacitatea curățării; mai multă spumă nu înseamnă o curățare mai bună. De exemplu, surfactanții neionici pot produce mai puțină spumă decât săpunul, dar pot avea capacități de curățare superioare. Cu toate acestea, în anumite condiții, spuma poate ajuta la îndepărtarea murdăriei; de exemplu, spuma provenită din spălarea vaselor ajută la îndepărtarea grăsimii, în timp ce curățarea covoarelor permite spumei să îndepărteze murdăria și contaminanții solizi. Mai mult, spuma poate semnala eficacitatea detergentului; excesul de grăsime inhibă adesea formarea bulelor, provocând fie lipsa spumei, fie diminuarea spumei existente, indicând o eficacitate scăzută a detergentului. În plus, spuma poate servi ca indicator pentru curățenia clătirii, deoarece nivelurile de spumă din apa de clătire scad adesea odată cu concentrații mai mici de detergent.
09 Procesul de spălare
În sens larg, spălarea este procesul de îndepărtare a componentelor nedorite de pe obiectul curățat pentru a atinge un anumit scop. În termeni comuni, spălarea se referă la îndepărtarea murdăriei de pe suprafața suportului. În timpul spălării, anumite substanțe chimice (cum ar fi detergenții) acționează pentru a slăbi sau elimina interacțiunea dintre murdărie și suport, transformând legătura dintre murdărie și suport într-o legătură între murdărie și detergent, permițând separarea lor. Având în vedere că obiectele care trebuie curățate și murdăria care trebuie îndepărtată pot varia foarte mult, spălarea este un proces complicat, care poate fi simplificat în următoarea relație:
Purtător • Murdărie + Detergent = Purtător + Murdărie • Detergent. Procesul de spălare poate fi, în general, împărțit în două etape:
1. Murdăria este separată de suport sub acțiunea detergentului;
2. Murdăria separată este dispersată și suspendată în mediu. Procesul de spălare este reversibil, ceea ce înseamnă că murdăria dispersată sau suspendată se poate depune din nou pe articolul curățat. Prin urmare, detergenții eficienți nu trebuie doar să aibă capacitatea de a desprinde murdăria de pe suport, ci și de a o dispersa și suspenda, împiedicând-o să se depună din nou.
(1) Tipuri de murdărie
Chiar și un singur obiect poate acumula diferite tipuri, compoziții și cantități de murdărie, în funcție de contextul de utilizare. Murdăria uleioasă constă în principal din diverse uleiuri animale și vegetale și uleiuri minerale (cum ar fi țiței, păcură, gudron de cărbune etc.); murdăria solidă include particule precum funingine, praf, rugină și negru de fum. În ceea ce privește murdăria de pe haine, aceasta poate proveni din secreții umane precum transpirație, sebum și sânge; pete legate de alimente precum pete de fructe sau ulei și condimente; reziduuri de produse cosmetice precum ruj și oja; poluanți atmosferici precum fum, praf și pământ; și alte pete precum cerneală, ceai și vopsea. Această varietate de murdărie poate fi, în general, clasificată în solide, lichide și tipuri speciale.
① Murdărie solidă: Exemplele comune includ particule de funingine, noroi și praf, majoritatea având tendința de a avea sarcini - adesea încărcate negativ - care aderă ușor la materialele fibroase. Murdăria solidă este, în general, mai puțin solubilă în apă, dar poate fi dispersată și suspendată în detergenți. Particulele mai mici de 0,1 μm pot fi deosebit de dificil de îndepărtat.
② Murdărie lichidă: Acestea includ substanțe uleioase solubile în ulei, cum ar fi uleiuri animale, acizi grași, alcooli grași, uleiuri minerale și oxizii acestora. În timp ce uleiurile animale și vegetale și acizii grași pot reacționa cu alcalii pentru a forma săpunuri, alcoolii grași și uleiurile minerale nu suferă saponificare, ci pot fi dizolvați de alcooli, eteri și hidrocarburi organice și pot fi emulsionați și dispersați de soluții de detergenți. Murdăria uleioasă lichidă este de obicei ferm lipită de materialele fibroase datorită interacțiunilor puternice.
③ Murdărie specială: Această categorie cuprinde proteine, amidon, sânge și secreții umane precum transpirația și urina, precum și sucuri de fructe și ceai. Aceste materiale se leagă adesea ferm de fibre prin interacțiuni chimice, ceea ce le face mai greu de spălat. Diverse tipuri de murdărie există rareori independent, ci mai degrabă se amestecă și aderă colectiv la suprafețe. Adesea, sub influențe externe, murdăria se poate oxida, descompune sau degrada, producând noi forme de murdărie.
(2) Aderența murdăriei
Murdăria se agață de materiale precum hainele și pielea datorită anumitor interacțiuni dintre obiect și murdărie. Forța adezivă dintre murdărie și obiect poate rezulta fie din aderență fizică, fie din aderență chimică.
① Aderență fizică: Aderența murdăriei precum funinginea, praful și noroiul implică în mare măsură interacțiuni fizice slabe. În general, aceste tipuri de murdărie pot fi îndepărtate relativ ușor datorită aderenței lor mai slabe, care provine în principal din forțe mecanice sau electrostatice.
A: Aderență mecanică**: Aceasta se referă de obicei la murdăria solidă, precum praful sau nisipul, care aderă prin mijloace mecanice și este relativ ușor de îndepărtat, deși particulele mai mici, sub 0,1 μm, sunt destul de dificil de curățat.
B: Aderență electrostatică**: Aceasta implică particule de murdărie încărcate care interacționează cu materiale încărcate opus; de obicei, materialele fibroase poartă sarcini negative, permițându-le să atragă aderenți încărcați pozitiv, cum ar fi anumite săruri. Unele particule încărcate negativ se pot acumula în continuare pe aceste fibre prin intermediul punților ionice formate de ionii pozitivi din soluție.
② Aderență chimică: Aceasta se referă la murdăria care aderă la un obiect prin legături chimice. De exemplu, murdăria solidă polară sau materiale precum rugina tind să adere ferm datorită legăturilor chimice formate cu grupări funcționale precum grupările carboxil, hidroxil sau amină prezente în materialele fibroase. Aceste legături creează interacțiuni mai puternice, ceea ce face mai dificilă îndepărtarea unei astfel de murdării; pot fi necesare tratamente speciale pentru o curățare eficientă. Gradul de aderență al murdăriei depinde atât de proprietățile murdăriei în sine, cât și de cele ale suprafeței la care aderă.
(3) Mecanisme de îndepărtare a murdăriei
Obiectivul spălării este de a elimina murdăria. Aceasta implică utilizarea diverselor acțiuni fizice și chimice ale detergenților pentru a slăbi sau elimina aderența dintre murdărie și articolele spălate, ajutate de forțe mecanice (cum ar fi frecarea manuală, agitarea mașinii de spălat sau impactul cu apa), ducând în cele din urmă la separarea murdăriei.
① Mecanismul de îndepărtare a murdăriei lichide
A: Umiditate: Majoritatea murdăriei lichide este uleioasă și are tendința de a umezi diverse obiecte fibroase, formând o peliculă uleioasă pe suprafețele acestora. Primul pas în spălare este acțiunea detergentului care provoacă umezirea suprafeței.
B: Mecanismul de rulare pentru îndepărtarea uleiului: A doua etapă a îndepărtării murdăriei lichide are loc printr-un proces de rulare. Murdăria lichidă care se răspândește sub formă de peliculă pe suprafață se rostogolește progresiv în picături datorită umidificării preferențiale a suprafeței fibroase de către lichidul de spălare, fiind în cele din urmă înlocuită de lichidul de spălare.
② Mecanismul de îndepărtare a murdăriei solide
Spre deosebire de murdăria lichidă, îndepărtarea murdăriei solide se bazează pe capacitatea lichidului de spălare de a umezi atât particulele de murdărie, cât și suprafața materialului purtător. Adsorbția surfactanților pe suprafețele murdăriei solide și ale materialului purtător reduce forțele de interacțiune ale acestora, reducând astfel rezistența de aderență a particulelor de murdărie, facilitând îndepărtarea acestora. În plus, surfactanții, în special surfactanții ionici, pot crește potențialul electric al murdăriei solide și al materialului de suprafață, facilitând îndepărtarea ulterioară.
Agenții tensioactivi neionici tind să se adsorbă pe suprafețe solide, în general încărcate, și pot forma un strat adsorbit semnificativ, ceea ce duce la o reducere a reinstalării murdăriei. Cu toate acestea, agenții tensioactivi cationici pot reduce potențialul electric al murdăriei și al suprafeței purtătoare, ceea ce duce la o repulsie diminuată și împiedică îndepărtarea murdăriei.
③ Îndepărtarea murdăriei speciale
Detergenții obișnuiți pot avea probleme cu petele persistente de proteine, amidon, sânge și secreții corporale. Enzimele precum proteaza pot îndepărta eficient petele de proteine prin descompunerea proteinelor în aminoacizi sau peptide solubile. În mod similar, amidonul poate fi descompus în zaharuri de către amilază. Lipazele pot ajuta la descompunerea impurităților de triacilglicerol, care sunt adesea greu de îndepărtat prin mijloace convenționale. Petele de suc de fructe, ceai sau cerneală necesită uneori agenți oxidanți sau reducători, care reacționează cu grupurile generatoare de culoare pentru a le degrada în fragmente mai solubile în apă.
(4) Mecanismul curățării chimice
Punctele menționate anterior se referă în principal la spălarea cu apă. Cu toate acestea, din cauza diversității țesăturilor, unele materiale pot să nu reacționeze bine la spălarea cu apă, ceea ce duce la deformare, decolorare etc. Multe fibre naturale se extind atunci când sunt umede și se contractă ușor, ducând la modificări structurale nedorite. Prin urmare, curățarea chimică, de obicei folosind solvenți organici, este adesea preferată pentru aceste textile.
Curățarea chimică este mai blândă în comparație cu spălarea umedă, deoarece minimizează acțiunea mecanică care ar putea deteriora hainele. Pentru îndepărtarea eficientă a murdăriei în curățarea chimică, murdăria este clasificată în trei tipuri principale:
① Murdărie solubilă în ulei: Aceasta include uleiuri și grăsimi, care se dizolvă ușor în solvenți de curățare chimică.
② Murdărie solubilă în apă: Acest tip se poate dizolva în apă, dar nu în solvenți de curățare chimică, cuprinzând săruri anorganice, amidon și proteine, care se pot cristaliza odată ce apa se evaporă.
③ Murdărie care nu este nici solubilă în ulei, nici în apă: Aceasta include substanțe precum negrul de fum și silicații metalici care nu se dizolvă în niciunul dintre medii.
Fiecare tip de murdărie necesită strategii diferite pentru îndepărtarea eficientă în timpul curățării chimice. Murdăria solubilă în ulei este îndepărtată metodologic folosind solvenți organici datorită solubilității lor excelente în solvenți nepolari. Pentru petele solubile în apă, trebuie să existe suficientă apă în agentul de curățare chimică, deoarece apa este crucială pentru îndepărtarea eficientă a murdăriei. Din păcate, deoarece apa are o solubilitate minimă în agenții de curățare chimică, se adaugă adesea agenți tensioactivi pentru a ajuta la integrarea apei.
Agenții tensioactivi sporesc capacitatea agentului de curățare pentru apă și ajută la asigurarea solubilizării impurităților solubile în apă din micele. În plus, agenții tensioactivi pot împiedica formarea de noi depuneri de murdărie după spălare, sporind eficacitatea curățării. Un adaos ușor de apă este esențial pentru îndepărtarea acestor impurități, dar cantitățile excesive pot duce la deformarea țesăturilor, necesitând astfel un conținut echilibrat de apă în soluțiile de curățare chimică.
(5) Factori care influențează acțiunea de spălare
Adsorbția surfactanților pe interfețe și reducerea rezultată a tensiunii interfaciale sunt cruciale pentru îndepărtarea murdăriei lichide sau solide. Cu toate acestea, spălarea este inerent complexă, influențată de numeroși factori, chiar și în cazul unor tipuri similare de detergenți. Acești factori includ concentrația detergentului, temperatura, proprietățile murdăriei, tipurile de fibre și structura țesăturii.
① Concentrația agenților tensioactivi: Micelele formate de agenții tensioactivi joacă un rol esențial în spălare. Eficiența spălării crește dramatic odată ce concentrația depășește concentrația critică de micele (CMC), prin urmare, detergenții ar trebui utilizați la concentrații mai mari decât CMC pentru o spălare eficientă. Cu toate acestea, concentrațiile de detergenți peste CMC produc randamente descrescătoare, ceea ce face ca excesul de concentrație să fie inutil.
② Efectul temperaturii: Temperatura are o influență profundă asupra eficacității curățării. În general, temperaturile mai ridicate facilitează îndepărtarea murdăriei; cu toate acestea, căldura excesivă poate avea efecte adverse. Creșterea temperaturii tinde să ajute la dispersarea murdăriei și poate, de asemenea, să provoace o emulsionare mai ușoară a murdăriei uleioase. Totuși, în cazul țesăturilor dense, creșterea temperaturii, care face ca fibrele să se umfle, poate reduce în mod accidental eficiența de îndepărtare.
Fluctuațiile de temperatură afectează, de asemenea, solubilitatea surfactanților, CMC-ul și numărul de micele, influențând astfel eficiența curățării. Pentru mulți surfactanți cu lanț lung, temperaturile mai scăzute reduc solubilitatea, uneori sub propria lor CMC; prin urmare, o încălzire adecvată poate fi necesară pentru o funcționare optimă. Impactul temperaturii asupra CMC-ului și micelelor diferă pentru surfactanții ionici față de cei neionici: creșterea temperaturii crește de obicei CMC-ul surfactanților ionici, necesitând astfel ajustări ale concentrației.
③ Spumă: Există o concepție greșită des întâlnită care leagă capacitatea de spumare de eficiența spălării - mai multă spumă nu înseamnă o spălare superioară. Dovezile empirice sugerează că detergenții cu spumare redusă pot fi la fel de eficienți. Cu toate acestea, spuma poate ajuta la îndepărtarea murdăriei în anumite aplicații, cum ar fi la spălarea vaselor, unde spuma ajută la îndepărtarea grăsimii, sau la curățarea covoarelor, unde ridică murdăria. Mai mult, prezența spumei poate indica dacă detergenții funcționează; excesul de grăsime poate inhiba formarea spumei, în timp ce diminuarea spumei semnifică o concentrație redusă de detergent.
④ Tipul de fibră și proprietățile textile: Dincolo de structura chimică, aspectul și organizarea fibrelor influențează aderența murdăriei și dificultatea de îndepărtare. Fibrele cu structuri aspre sau plate, cum ar fi lâna sau bumbacul, tind să capteze murdăria mai ușor decât fibrele netede. Țesăturile dense pot rezista inițial acumulării de murdărie, dar pot împiedica spălarea eficientă din cauza accesului limitat la murdăria prinsă.
⑤ Duritatea apei: Concentrațiile de Ca²⁺, Mg²⁺ și alți ioni metalici au un impact semnificativ asupra rezultatelor spălării, în special în cazul surfactanților anionici, care pot forma săruri insolubile ce diminuează eficacitatea curățării. În apa dură, chiar și cu o concentrație adecvată de surfactant, eficacitatea curățării este inferioară în comparație cu apa distilată. Pentru o performanță optimă a surfactanților, concentrația de Ca²⁺ trebuie redusă la minimum sub 1×10⁻⁶ mol/L (CaCO₃ sub 0,1 mg/L), ceea ce necesită adesea includerea agenților de dedurizare a apei în formulările detergenților.
Data publicării: 05 septembrie 2024
