1. تنش سطح
نیروی انقباض در طول واحد روی سطح یک مایع تنش سطح نامیده می شود که در N • M-1 اندازه گیری می شود.
2 فعالیت سطح و سورفاکتانت
خاصیتی که می تواند تنش سطح حلالها را کاهش دهد ، فعالیت سطحی نامیده می شود و به مواد دارای فعالیت سطحی ، مواد فعال سطح گفته می شود.
سورفاکتانت به مواد فعال سطحی اشاره می کند که می تواند میسل ها و سایر مصالح موجود در محلول های آبی ، فعالیت سطح بالایی داشته باشد و همچنین دارای خیس شدن ، امولسیون کننده ، کف سازی ، شستشو و سایر کارکردها باشد.
3. خصوصیات ساختاری مولکولی سورفاکتانت
سورفاکتانت ترکیبات آلی با ساختارها و خواص خاص است که می تواند تنش بین سطحی بین دو مرحله یا تنش سطح مایعات (معمولاً آب) را به میزان قابل توجهی تغییر دهد و دارای خواصی مانند خیس شدن ، کف سازی ، امولسیون سازی و شستشو باشد.
از نظر ساختاری ، سورفاکتانت ها یک ویژگی مشترک برای حاوی دو گروه عملکردی مختلف در مولکول های خود دارند. یک پایان یک گروه غیر قطبی زنجیره ای طولانی است که در روغن محلول است اما در آب نامحلول است ، که به عنوان یک گروه آبگریز یا گروه آبگریز شناخته می شود. این گروه های آبگریز به طور کلی هیدروکربنهای زنجیره ای بلند هستند ، گاهی اوقات همچنین فلورین آلی ، ارگانویلیکون ، ارگانوفسفور ، زنجیره های ارگانوتین و غیره. انتهای دیگر یک گروه عملکردی محلول در آب ، یعنی یک گروه آبگریز یا گروه آبگریز است. گروه آبگریز باید از آبگریز کافی برخوردار باشد تا اطمینان حاصل شود که کل سورفاکتانت در آب محلول است و حلالیت لازم را دارد. با توجه به وجود گروه های آبگریز و آبگریز در سورفاکتانت ها ، آنها می توانند حداقل در یک مرحله از فاز مایع حل شوند. خصوصیات آبگریز و اولئوفیلیک سورفاکتانتها به نام آمفی فیلمی نامیده می شوند.
4. نوع سورفاکتانتها
سورفاکتانت ها مولکول های آمفیفیلیک هستند که هم گروه های آبگریز و هم آبگریز دارند. گروه های آبگریز سورفاکتانت ها به طور کلی از هیدروکربنهای زنجیره ای طولانی تشکیل شده اند ، مانند زنجیره ای مستقیم آلکیل C8-C20 ، زنجیره ای زنجیره ای آلکیل C8-C20 ، آلکیل فنیل (با 8-16 اتم کربن آلکیل) و غیره. تفاوت در گروه های هیدروفوبیک عمدتاً در تغییرات ساختاری گروه های هیدروژن کربن وجود دارد ، در حالی که بیشتر از نوع آبرسان وجود دارد. بنابراین ، خواص سورفاکتانت ها علاوه بر اندازه و شکل گروه های آبگریز ، به گروه های آبگریز نیز مربوط می شود. تغییرات ساختاری گروههای آبگریز از گروههای آبگریز بیشتر است ، بنابراین طبقه بندی سورفاکتانت ها به طور کلی بر اساس ساختار گروه های آبگریز است. این طبقه بندی عمدتا بر اساس این است که آیا گروه های آبگریز یونی هستند ، و آنها را به آنیونی ، کاتیونی ، غیر یونی ، زویونیک و سایر انواع خاص سورفاکتانت ها تقسیم می کنند.
5. خصوصیات محلول آبی سورفاکتانت
in جذب سورفاکتانت ها در رابط ها
مولکول های سورفاکتانت دارای گروه های لیپوفیلی و آبگریز هستند و آنها را مولکول های آمفیفیلیک می کنند. آب یک مایع کاملاً قطبی است. هنگامی که سورفاکتانت ها در آب حل می شوند ، طبق اصل شباهت قطبیت و دفع اختلاف قطبیت ، گروه های آبگریز آنها به فاز آب جذب می شوند و در آب حل می شوند ، در حالی که گروه های لیپوفیلی آنها آب را دفع می کنند و آب را ترک می کنند. در نتیجه ، مولکول های سورفاکتانت (یا یون ها) در رابط بین دو مرحله جاذب می شوند و باعث کاهش تنش بین سطحی بین دو مرحله می شوند. هرچه مولکول های سورفاکتانت (یا یون ها) بیشتر بر روی رابط جذب شوند ، کاهش تنش بین سطحی بیشتر می شود.
② برخی از خصوصیات غشای جذب
فشار سطح غشای جذب: سورفاکتانت ها در رابط گاز مایع جاذب برای تشکیل یک غشای جذب. اگر یک صفحه شناور متحرک بدون اصطکاک بر روی رابط قرار داده شود و صفحه شناور غشای جذب را در امتداد سطح محلول سوق دهد ، غشای فشار بر روی صفحه شناور وارد می شود ، که به آن فشار سطح گفته می شود.
ویسکوزیته سطح: مانند فشار سطح ، ویسکوزیته سطح خاصیتی است که توسط فیلم های مولکولی نامحلول به نمایش گذاشته شده است. یک حلقه پلاتین را با یک سیم فلزی نازک به حالت تعلیق درآورد ، هواپیمای آن را با سطح آب سینک تماس بگیرید ، حلقه پلاتین را بچرخانید ، حلقه پلاتین در اثر ویسکوزیته آب مانع می شود و دامنه به تدریج ضعیف می شود ، که طبق آن می توان ویسکوزیته سطح را اندازه گیری کرد. روش: ابتدا آزمایشاتی را روی سطح آب خالص انجام دهید ، ضعف دامنه را اندازه گیری کنید ، سپس میرایی را پس از تشکیل ماسک صورت سطح اندازه گیری کنید و ویسکوزیته ماسک صورت سطح را از تفاوت بین این دو محاسبه کنید.
ویسکوزیته سطح از نزدیک با استحکام ماسک سطح صورت ارتباط دارد. از آنجا که فیلم جذب دارای فشار سطحی و ویسکوزیته است ، باید الاستیک باشد. هرچه فشار سطح و ویسکوزیته غشای جذب بیشتر باشد ، مدول الاستیک آن بیشتر می شود. مدول الاستیک فیلم جذب سطح از اهمیت زیادی در فرآیند تثبیت کف برخوردار است.
③ تشکیل میسل
راه حل رقیق سورفاکتانتها از قوانین راه حل های ایده آل پیروی می کند. میزان جذب سورفاکتانتها بر روی سطح محلول با غلظت محلول افزایش می یابد. هنگامی که غلظت به مقدار مشخصی برسد یا از آن فراتر رود ، دیگر مقدار جذب افزایش نمی یابد. این مولکول های سورفاکتانت بیش از حد در محلول بی نظم هستند یا به طور منظم وجود دارند. هر دو تمرین و تئوری نشان داده اند که آنها در محلول تشکیل می شوند که میسل نامیده می شوند.
غلظت میسل بحرانی: حداقل غلظت که در آن سورفاکتانتها میسل را در یک محلول تشکیل می دهند ، غلظت میسل بحرانی نامیده می شود.
④ مقدار CMC سورفاکتانت مشترک.
6. مقدار تعادل آبگریز و اولوفیلیک
HLB مخفف تعادل لیپوفیلیک آبگریز است ، که نشان دهنده مقادیر تعادل آبگریز و لیپوفیلیک گروههای آبگریز و لیپوفیلی یک سورفاکتانت ، یعنی مقدار HLB سورفاکتانت است. مقدار HLB بالا نشانگر آبگریزی قوی و لیپوفیلیس بودن ضعیف مولکول است. در مقابل ، دارای لیپوفیلی قوی و آبگریز ضعیف است.
① مقررات مربوط به ارزش HLB
مقدار HLB یک مقدار نسبی است ، بنابراین هنگام تدوین مقدار HLB ، به عنوان یک استاندارد ، مقدار HLB پارافین بدون خواص آبگریز به 0 تنظیم می شود ، در حالی که مقدار HLB سولفات سدیم دودسیل با فواصل آب قوی به 40 تعیین می شود. بنابراین ، مقدار HLB از سوره ها به طور کلی در محدوده 1-40 قرار دارد. به طور کلی ، امولسیفایر با مقادیر HLB کمتر از 10 لیپوفیلیک هستند ، در حالی که امولسیفایر با مقادیر HLB بیشتر از 10 آبگریز هستند. بنابراین ، نقطه عطف از لیپوفیلیسی به آبگریز تقریباً 10 است.
7. اثرات امولسیون و حل سازی
دو مایعات غیرقابل نفوذ ، یکی با پراکندگی ذرات (قطرات یا کریستال های مایع) در دیگری ، امولسیون نامیده می شوند. هنگام تشکیل امولسیون ، ناحیه بین سطحی بین دو مایعات افزایش می یابد و باعث می شود سیستم از نظر ترمودینامیکی ناپایدار شود. برای تثبیت امولسیون ، یک مؤلفه سوم - امولسیفایر - برای کاهش انرژی سطحی سیستم باید اضافه شود. امولسیفری ها متعلق به سورفاکتانت ها هستند و عملکرد اصلی آنها این است که به عنوان امولسیفری ها عمل کنند. مرحله ای که قطرات موجود در یک امولسیون وجود دارد ، فاز پراکنده (یا فاز داخلی ، فاز ناپیوسته) نامیده می شود و مرحله دیگر که به هم متصل می شوند ، محیط پراکنده (یا فاز خارجی ، فاز مداوم) نامیده می شود.
① امولسیفرها و امولسیون ها
امولسیون های متداول شامل یک مرحله از آب یا محلول آبی و فاز دیگر ترکیبات آلی است که با آب غیرقابل نفوذ هستند ، مانند روغن ، موم و غیره. امولسیون تشکیل شده توسط آب و روغن می تواند بر اساس پراکندگی آنها به دو نوع تقسیم شود: روغن پراکنده در آب در امولسیون روغن تشکیل می شود که توسط O/W (روغن/آب) نشان داده شده است. آب پراکنده در روغن آب در امولسیون روغن تشکیل می دهد که توسط W/O (آب/روغن) نشان داده شده است. علاوه بر این ، آب پیچیده موجود در روغن موجود در آب w/o/w و روغن موجود در آب موجود در روغن امولسیون O/W/O نیز ممکن است شکل بگیرد.
امولسیفایر با کاهش تنش بین سطحی و تشکیل ماسک صورت تک لایه ، امولسیون را تثبیت می کند.
الزامات مربوط به امولسیفری ها در امولسیون سازی: الف: امولسیفایر باید بتوانند در رابط بین دو مرحله جذب یا غنی شوند و باعث کاهش تنش بین سطحی شوند. ب: امولسیفایر باید به ذرات بار الکتریکی بدهند و باعث دفع الکترواستاتیک بین ذرات یا تشکیل یک فیلم محافظ پایدار و بسیار چسبناک در اطراف ذرات شود. بنابراین ، موادی که به عنوان امولسیفیلرها مورد استفاده قرار می گیرند باید دارای گروههای آمورفیلیک باشند تا اثرات امولسیون کننده داشته باشند و سورفاکتانت ها می توانند این نیاز را برآورده کنند.
② روشهای آماده سازی امولسیون ها و عوامل مؤثر بر ثبات امولسیون
دو روش برای تهیه امولسیون وجود دارد: یکی استفاده از روشهای مکانیکی برای پراکندگی مایع در ذرات کوچک در مایع دیگر ، که معمولاً در صنعت برای تهیه امولسیون استفاده می شود. روش دیگر حل یک مایع در حالت مولکولی در مایع دیگر است و سپس به آن اجازه می دهد تا به طور مناسب برای تشکیل امولسیون جمع شود.
پایداری امولسیون به توانایی آنها در مقاومت در برابر تجمع ذرات و ایجاد جداسازی فاز اشاره دارد. امولسیون ها سیستم های ترمودینامیکی ناپایدار با انرژی آزاد قابل توجهی هستند. بنابراین ، پایداری یک امولسیون در واقع به زمان لازم برای رسیدن به تعادل سیستم اشاره دارد ، یعنی زمان لازم برای جدا کردن یک مایع در سیستم.
هنگامی که مولکول های آلی قطبی مانند الکل چرب ، اسید چرب و آمین چرب در ماسک صورت وجود دارد ، قدرت غشای به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. این امر به این دلیل است که مولکول های امولسیفایر موجود در لایه جذب رابط با مولکول های قطبی مانند الکل ، اسید و آمین برای تشکیل "پیچیده" در تعامل هستند و این باعث افزایش استحکام ماسک صورت رابط می شود.
امولسیفایر متشکل از دو یا چند سورفاکتانت به عنوان امولسیفایرهای مختلط نامیده می شوند. امولسیون کننده های مخلوط در رابط آب/روغن جذب می شوند و فعل و انفعالات بین مولکولی می توانند مجتمع ها را تشکیل دهند. با توجه به تعامل قوی بین مولکولی ، تنش سطحی به طور قابل توجهی کاهش می یابد ، میزان جذب امولسیفایر در رابط به طور قابل توجهی افزایش می یابد و چگالی و استحکام ماسک صورت بین سطحی تشکیل شده افزایش می یابد.
بار قطرات تأثیر معنی داری بر پایداری امولسیون دارد. امولسیون های پایدار به طور معمول دارای قطرات با بار الکتریکی هستند. هنگام استفاده از امولسیفایرهای یونی ، یون های امولسیفایر که بر روی رابط جذب می شوند ، گروه های لیپوفیلی خود را در فاز روغن قرار می دهند ، در حالی که گروه های آبگریز در فاز آب هستند ، بنابراین قطرات را شارژ می کنند. با توجه به اینکه قطرات امولسیون همان بار را به همراه دارد ، آنها یکدیگر را دفع می کنند و به راحتی جمع نمی شوند و در نتیجه باعث افزایش ثبات می شوند. مشاهده می شود که هرچه یونهای امولسیفایر بیشتر روی قطرات جذب می شوند ، بار آنها بیشتر می شود و توانایی آنها در جلوگیری از همبستگی قطرات بیشتر می شود و سیستم امولسیون را پایدار می کند.
ویسکوزیته محیط پراکندگی امولسیون تأثیر مشخصی بر پایداری امولسیون دارد. به طور کلی ، هرچه ویسکوزیته محیط پراکندگی بیشتر باشد ، ثبات امولسیون بیشتر می شود. این امر به این دلیل است که ویسکوزیته محیط پراکندگی زیاد است ، که به شدت مانع حرکت براون قطرات مایع می شود ، برخورد بین قطرات را کند می کند و سیستم را پایدار نگه می دارد. مواد پلیمری که معمولاً در امولسیون محلول هستند می توانند ویسکوزیته سیستم را افزایش داده و پایداری امولسیون را افزایش دهند. علاوه بر این ، پلیمر همچنین می تواند یک ماسک صورت رابط جامد را تشکیل دهد و سیستم امولسیون را پایدارتر می کند.
در بعضی موارد ، اضافه کردن پودر جامد نیز می تواند امولسیون را تثبیت کند. پودر جامد بسته به توانایی خیس شدن روغن و آب روی پودر جامد در آب ، روغن یا رابط نیست. اگر پودر جامد به طور کامل توسط آب خیس نشود و از طریق روغن خیس شود ، در رابط روغن آب باقی می ماند.
دلیل اینکه پودر جامد امولسیون را تثبیت نمی کند این است که پودر جمع آوری شده در رابط ، ماسک صورت رابط را تقویت نمی کند ، که شبیه به مولکول های جذب کننده جذب رابط است. بنابراین ، هرچه ذرات پودر جامد در رابط مرتب شوند ، امولسیون با ثبات تر خواهد بود.
سورفاکتانت ها پس از تشکیل میسل در محلول آبی ، توانایی افزایش قابل توجهی در حلالیت ترکیبات آلی را که نامحلول یا کمی محلول در آب هستند ، افزایش می دهند و در این زمان محلول شفاف است. این اثر میسل را حل می کند. سورفاکتانت هایی که می توانند اثرات حل کننده را تولید کنند ، به عنوان solubilismers نامیده می شوند و ترکیبات آلی که حل می شوند ، ترکیبات حل شده نامیده می شوند.
8. کف
فوم نقش مهمی در روند شستشو دارد. فوم به سیستم پراکندگی اشاره دارد که در آن گاز در مایع یا جامد پراکنده می شود. گاز فاز پراکندگی است و مایع یا جامد محیط پراکندگی است. اولی فوم مایع نامیده می شود ، در حالی که دومی به آن فوم جامد گفته می شود ، مانند پلاستیک کف ، شیشه کف ، سیمان کف و غیره.
(1) تشکیل کف
فوم در اینجا به تجمع حباب های جدا شده توسط فیلم مایع اشاره دارد. با توجه به تفاوت زیاد چگالی بین فاز پراکنده (گاز) و محیط پراکنده (مایع) و ویسکوزیته کم مایع ، کف همیشه می تواند به سرعت به سطح مایع برسد.
فرآیند تشکیل کف این است که مقدار زیادی گاز را به داخل مایع وارد کنید و حباب های موجود در مایع به سرعت به سطح مایع باز می گردند و یک کل حباب را تشکیل می دهند که توسط مقدار کمی مایع و گاز جدا شده است
فوم دو ویژگی قابل توجه در مورفولوژی دارد: یکی این که حباب ها به عنوان فاز پراکنده اغلب چند قطبی هستند ، زیرا در تقاطع حباب ها ، تمایل به نازک تر شدن فیلم مایع وجود دارد و حباب ها را به صورت چندگانه می کند. هنگامی که فیلم مایع تا حدی نازک تر می شود ، حباب ها شکسته می شوند. دوم ، مایع خالص نمی تواند کف پایدار تشکیل دهد ، اما مایعی که می تواند کف تشکیل شود حداقل دو یا چند مؤلفه است. محلول آبی سورفاکتانت یک سیستم معمولی است که برای تولید کف آسان است و توانایی آن در تولید کف نیز به سایر خصوصیات مربوط می شود.
سورفاکتانت ها با توانایی کف سازی خوب به عنوان عوامل کف سازی نامیده می شوند. اگرچه ماده کف سازی توانایی کف خوبی دارد ، اما ممکن است کف تشکیل شده برای مدت طولانی قادر به حفظ آن نباشد ، یعنی ممکن است ثبات آن خوب نباشد. به منظور حفظ پایداری کف ، ماده ای که می تواند پایداری کف را افزایش دهد ، اغلب به ماده فوم اضافه می شود ، که به آن تثبیت کننده فوم گفته می شود. تثبیت کننده های فوم که معمولاً استفاده می شوند ، لئورویل دی اتانول آمین و دودسیل دی متیل آمین اکسید هستند.
(2) ثبات کف
فوم یک سیستم ترمودینامیکی ناپایدار است و روند نهایی این است که سطح کل مایع موجود در سیستم کاهش می یابد و انرژی آزاد پس از شکستن حباب کاهش می یابد. فرآیند خنثی سازی فرایندی است که در آن فیلم مایع جدا کننده گاز ضخامت را تا زمانی که پارگی کند ، تغییر می دهد. بنابراین ، پایداری کف عمدتاً با سرعت تخلیه مایع و استحکام فیلم مایع تعیین می شود. چندین عامل تأثیرگذار دیگر وجود دارد.
① تنش سطح
از نظر انرژی ، تنش سطح پایین برای تشکیل کف مطلوب تر است ، اما نمی تواند ثبات کف را تضمین کند. تنش سطح پایین ، اختلاف فشار کم ، سرعت تخلیه مایع آهسته و نازک شدن فیلم مایع آهسته منجر به پایداری کف می شود.
② ویسکوزیته سطح
عامل اصلی تعیین پایداری کف ، قدرت فیلم مایع است که عمدتاً با استحکام فیلم جذب سطح تعیین می شود ، که توسط ویسکوزیته سطح اندازه گیری می شود. آزمایشات نشان می دهد که فوم تولید شده توسط محلول با ویسکوزیته سطح بالاتر عمر طولانی تری دارد. این امر به این دلیل است که تعامل بین مولکول های جذب شده روی سطح منجر به افزایش قدرت غشای می شود و در نتیجه زندگی کف را بهبود می بخشد.
③ ویسکوزیته راه حل
هنگامی که ویسکوزیته مایع خود افزایش می یابد ، مایع موجود در فیلم مایع آسان نیست و سرعت آن ضخامت فیلم مایع کند است ، که زمان پارگی فیلم مایع را به تأخیر می اندازد و ثبات کف را افزایش می دهد.
④ اثر "تعمیر" تنش سطح
سورفاکتانت ها که بر روی سطح فیلم مایع جذب می شوند ، توانایی مقاومت در برابر انبساط یا انقباض سطح فیلم مایع را دارند ، که ما از آن به عنوان اثر ترمیم یاد می کنیم. این امر به این دلیل است که یک فیلم مایع از سورفاکتانت ها که روی سطح جذب می شوند وجود دارد و گسترش سطح آن باعث کاهش غلظت مولکولهای جذب شده سطح و افزایش تنش سطح می شود. گسترش بیشتر سطح نیاز به تلاش بیشتری دارد. در مقابل ، انقباض سطح سطح غلظت مولکول های جاذب روی سطح را افزایش می دهد ، باعث کاهش تنش سطح و جلوگیری از انقباض بیشتر می شود.
⑤ انتشار گاز از طریق یک فیلم مایع
با توجه به وجود فشار مویرگی ، فشار حباب های کوچک در کف بیشتر از حباب های بزرگ است که باعث می شود گاز در حباب های کوچک از طریق فیلم مایع به حباب های بزرگ فشار بیاید و در نتیجه این پدیده که حباب های کوچک کوچکتر می شوند ، بزرگتر می شوند و در آخر شکستگی فوم. در صورت اضافه شدن سورفاکتانت ، کف هنگام کف کردن یکنواخت و متراکم خواهد بود و دفع کردن آن آسان نیست. از آنجا که سورفاکتانت از نزدیک روی فیلم مایع چیده شده است ، تهویه آن دشوار است ، که باعث می شود کف پایدار شود.
⑥ تأثیر بار سطح
اگر فیلم مایع فوم با همان نماد شارژ شود ، دو سطح فیلم مایع یکدیگر را دفع می کند و از نازک شدن فیلم مایع یا حتی تخریب جلوگیری می کند. سورفاکتانت های یونی می توانند این اثر تثبیت کننده را فراهم کنند.
در نتیجه ، قدرت فیلم مایع عامل اصلی برای تعیین پایداری کف است. به عنوان یک سورفاکتانت برای عوامل کف و تثبیت کننده کف ، سفتی و استحکام مولکولهای جذب شده سطح مهمترین عوامل هستند. هنگامی که تعامل بین مولکول های جاذب روی سطح قوی است ، مولکول های جذب شده از نزدیک چیده شده اند که نه تنها ماسک صورت را به خودی خود می کند که خود ماسک سطح دارای استحکام بالایی است ، بلکه باعث می شود محلول در مجاورت ماسک سطح صورت به دلیل ویسکوزیته سطح بالا دشوار باشد ، بنابراین برای فیلم مایع نسبتاً دشوار است که ضخامت آن را حفظ می کند ، و ضخامت مایع از نظر مایع به راحتی می توان آن را حفظ کرد. علاوه بر این ، مولکول های سطح از نزدیک نیز می توانند نفوذپذیری مولکول های گاز را کاهش داده و در نتیجه پایداری کف را افزایش دهند.
(3) تخریب کف
اصل اساسی از بین بردن کف ، تغییر شرایط تولید کف یا از بین بردن عوامل پایداری کف است ، بنابراین دو روش defoaming ، فیزیکی و شیمیایی وجود دارد.
خنثی سازی فیزیکی این است که شرایطی را که در آن کف تولید می شود در حالی که ترکیب شیمیایی محلول کف را بدون تغییر ایجاد می کند ، تغییر دهد. به عنوان مثال ، اختلال در نیروی خارجی ، تغییر دما یا فشار و درمان اولتراسونیک همه روشهای فیزیکی مؤثر برای از بین بردن کف هستند.
روش خنثی سازی شیمیایی اضافه کردن برخی از مواد برای تعامل با ماده کف ، کاهش استحکام فیلم مایع در کف و سپس کاهش پایداری کف برای دستیابی به هدف از defoaming است. چنین موادی را defoamers نامیده می شود. بیشتر defoamers سورفاکتانت ها هستند. بنابراین ، با توجه به مکانیسم defoaming ، defoamers باید توانایی قوی برای کاهش تنش سطح داشته باشد ، به راحتی روی سطح جذب شود و تعامل ضعیفی بین مولکول های جذب شده سطح داشته باشد و در نتیجه یک ساختار نسبتاً سست از مولکول های جذب شده باشد.
انواع مختلفی از defoamers وجود دارد ، اما آنها اکثراً سورفاکتانت های غیر یونی هستند. سورفاکتانتهای غیر یونی دارای خواص ضد کف در نزدیکی یا بالاتر از نقطه ابر خود هستند و معمولاً به عنوان defoamers استفاده می شوند. الکل ها ، به ویژه آنهایی که دارای ساختار شاخه ای ، اسیدهای چرب و استرها ، پلی آمیدها ، فسفات ها ، روغن های سیلیکون و غیره هستند ، معمولاً به عنوان defoamers عالی نیز مورد استفاده قرار می گیرند.
(4) کف و شستشو
هیچ رابطه مستقیمی بین فوم و اثر شستشو وجود ندارد و میزان کف آن به این معنی نیست که اثر شستشو خوب یا بد است. به عنوان مثال ، عملکرد کف سورفاکتانتهای غیر یونی بسیار پایین تر از صابون است ، اما قدرت تمیز کردن آنها بسیار بهتر از صابون است.
در بعضی موارد ، فوم در از بین بردن خاک مفید است. به عنوان مثال ، هنگام شستشوی کارد و چنگال در خانه ، کف مواد شوینده می تواند قطرات روغن شسته شده را از بین ببرد. هنگام شستشوی فرش ، کف به از بین بردن خاک جامد مانند گرد و غبار و پودر کمک می کند. علاوه بر این ، گاهی اوقات می توان از فوم به عنوان نشانه ای از مؤثر بودن مواد شوینده استفاده کرد ، زیرا لکه های روغن چرب می تواند کف مواد شوینده را مهار کند. هنگامی که لکه های روغن بیش از حد و مواد شوینده خیلی کمی وجود دارد ، هیچ کف وجود نخواهد داشت یا کف اصلی از بین می رود. بعضی اوقات ، از فوم نیز می توان به عنوان نشانگر تمیز کردن شستشو استفاده کرد. از آنجا که مقدار کف موجود در محلول شستشو با کاهش محتوای مواد شوینده کاهش می یابد ، میزان شستشو را می توان با مقدار کف ارزیابی کرد.
9. روند شستشو
به معنای گسترده ، شستشو فرایند از بین بردن اجزای ناخواسته از شیء شسته شده و دستیابی به یک هدف خاص است. شستشوی به معنای معمول به روند از بین بردن خاک از سطح حامل اشاره دارد. در حین شستشو ، تعامل بین خاک و حامل از طریق عملکرد برخی از مواد شیمیایی (مانند مواد شوینده) ضعیف یا از بین می رود ، و ترکیب خاک و حامل را به ترکیب خاک و مواد شوینده تبدیل می کند و در نهایت باعث جدا شدن خاک و حامل می شود. از آنجا که اشیاء شسته شده و خاک که باید از بین برود متنوع است ، شستشو یک فرایند بسیار پیچیده است و روند اساسی شستشو را می توان با رابطه ساده زیر نشان داد
حامل • خاک+مواد شوینده = حامل+خاک • مواد شوینده
روند شستشو معمولاً به دو مرحله تقسیم می شود: یکی جداسازی خاک و حامل آن تحت عمل مواد شوینده است. دوم این که خاک جدا شده در محیط پراکنده و به حالت تعلیق در می آید. فرآیند شستشو یک روند برگشت پذیر است و خاک که پراکنده یا معلق در محیط است نیز ممکن است از محیط روی لباسشویی ها رسوب کند. بنابراین ، یک ماده شوینده عالی نه تنها باید توانایی جدا کردن خاک از حامل را داشته باشد ، بلکه توانایی خوبی برای پراکندگی و تعلیق خاک نیز دارد و مانع از رسوب مجدد خاک می شود.
(1) انواع خاک
حتی برای همان مورد ، نوع ، ترکیب و مقدار خاک بسته به محیط استفاده متفاوت خواهد بود. خاک روغن روغن عمدتاً شامل روغن های حیوانی و گیاهی و همچنین روغنهای معدنی (مانند روغن خام ، روغن سوخت ، تار ذغال سنگ و غیره) است ، در حالی که خاک جامد عمدتاً شامل دود ، گرد و غبار ، زنگ زدگی ، کربن سیاه و غیره است. خاک از مواد غذایی ، مانند لکه های میوه ، لکه های روغن خوراکی ، لکه های چاشنی ، نشاسته و غیره. خاک به وجود آمده توسط لوازم آرایشی ، مانند رژ لب و لاک ناخن. خاک از جو مانند دود ، گرد و غبار ، خاک و غیره ؛ مواد دیگری مانند جوهر ، چای ، رنگ و غیره می توان گفت انواع مختلفی و متنوع وجود دارد.
انواع مختلف خاک معمولاً می تواند به سه دسته تقسیم شود: خاک جامد ، خاک مایع و خاک ویژه.
① خاک جامد رایج شامل ذراتی مانند خاکستر ، گل ، خاک ، زنگ زدگی و کربن سیاه است. بیشتر این ذرات دارای بار سطح ، عمدتا منفی هستند و به راحتی روی اشیاء فیبری جذب می شوند. به طور کلی ، حل شدن خاک در آب دشوار است ، اما می تواند با راه حل های مواد شوینده پراکنده و به حالت تعلیق درآید. از بین بردن خاک جامد با ذرات کوچک دشوار است.
② خاک مایع بیشتر محلول در روغن است ، از جمله روغن های حیوانی و گیاهی ، اسیدهای چرب ، الکل های چرب ، روغن های معدنی و اکسیدهای آنها. در میان آنها ، روغنهای حیوانی و گیاهی و اسیدهای چرب می توانند با قلیایی ها تحت تأثیر قرار بگیرند ، در حالی که الکل های چرب و روغنهای معدنی توسط قلیایی ها صابون نمی شوند ، اما می توانند در الکل ها ، اترها و حلال های ارگانیک هیدروکربن حل شوند و توسط محلول های عجیبی مواد شوینده امولسیون و پراکنده شوند. خاک مایع محلول در روغن به طور کلی دارای یک نیروی تعامل قوی با اشیاء فیبری و جاذب محکم بر روی الیاف است.
③ خاک ویژه شامل پروتئین ، نشاسته ، خون ، ترشحات انسانی مانند عرق ، سبوم ، ادرار و همچنین آب میوه ، آب چای و غیره است. بیشتر این نوع خاک ها از طریق واکنشهای شیمیایی می توانند به شدت بر روی اشیاء فیبری جاذب شوند. بنابراین ، شستشو آن بسیار دشوار است.
انواع مختلفی از خاک به ندرت به تنهایی وجود دارد ، که اغلب با هم مخلوط می شوند و روی اشیاء جذب می شوند. خاک بعضی اوقات می تواند تحت تأثیرات خارجی اکسید ، تجزیه یا پوسیدگی کند و در نتیجه شکل گیری خاک جدید ایجاد شود.
(2) اثر چسبندگی خاک
دلیل اینکه لباس ، دست و غیره می تواند کثیف شود ، به این دلیل است که نوعی تعامل بین اشیاء و خاک وجود دارد. اثرات چسبندگی مختلفی از خاک بر روی اشیاء وجود دارد ، اما آنها عمدتاً چسبندگی فیزیکی و چسبندگی شیمیایی هستند.
① چسبندگی فیزیکی خاکستر سیگار ، گرد و غبار ، رسوب ، کربن سیاه و سایر مواد به لباس. به طور کلی ، تعامل بین خاک چسبنده و جسم آلوده نسبتاً ضعیف است و حذف خاک نیز نسبتاً آسان است. به گفته نیروهای مختلف ، چسبندگی فیزیکی خاک را می توان به چسبندگی مکانیکی و چسبندگی الکترواستاتیک تقسیم کرد.
پاسخ: چسبندگی مکانیکی عمدتا به چسبندگی خاک جامد مانند گرد و غبار و رسوب اشاره دارد. چسبندگی مکانیکی یک روش چسبندگی ضعیف برای خاک است که تقریباً با روشهای مکانیکی ساده می توان آن را برداشته. با این حال ، هنگامی که اندازه ذرات خاک کوچک است (<0.1um) ، حذف آن دشوارتر است.
ب: چسبندگی الکترواستاتیک عمدتاً با عمل ذرات خاکهای شارژ شده بر روی اشیاء با بارهای متضاد آشکار می شود. بیشتر اشیاء فیبری بار منفی را در آب حمل می کنند و به راحتی با کثیفی های مثبت مانند آهک به آنها رعایت می شوند. برخی از خاک ها ، گرچه دارای بار منفی هستند ، مانند ذرات سیاه کربن در محلول های آبی ، می توانند از طریق پل های یونی که توسط یون های مثبت (مانند Ca2+، Mg2+و غیره) تشکیل می شوند ، به الیاف پایبند باشند (یونها بین چندین بار مخالف عمل می کنند ، مانند پل ها عمل می کنند).
برق استاتیک قوی تر از عملکرد مکانیکی ساده است و باعث می شود که خاک از بین برود.
③ حذف خاک ویژه
پروتئین ، نشاسته ، ترشحات انسانی ، آب میوه ، آب چای و انواع دیگر خاک با استفاده از سورفاکتانت های عمومی دشوار است و به روشهای درمانی خاصی نیاز دارد.
لکه های پروتئینی مانند خامه ، تخم مرغ ، خون ، شیر و دفع پوست مستعد به انعقاد و دناتوراسیون بر روی الیاف هستند و محکم تر می چسبند. برای رسوب پروتئین ، می توان از پروتئاز برای از بین بردن آن استفاده کرد. پروتئاز می تواند پروتئین های موجود در خاک را به اسیدهای آمینه محلول در آب یا الیگوپپتیدها تجزیه کند.
لکه های نشاسته به طور عمده از غذا ناشی می شود ، در حالی که سایر موارد مانند آب میوه ، خمیر و غیره آنزیم های نشاسته ای اثر کاتالیزوری در هیدرولیز لکه های نشاسته دارند و نشاسته را به قند می ریزند.
لیپاز می تواند تجزیه برخی از تری گلیسیریدها را که با روشهای معمولی از بین بردن آنها ، مانند سبوم ترشح شده توسط بدن انسان ، روغنهای خوراکی و غیره ، برای تجزیه تری گلیسیریدها به گلیسرول محلول و اسیدهای چرب ، کاتالیز می کند.
برخی از لکه های رنگی حاصل از آب میوه ، آب چای ، جوهر ، رژ لب و غیره اغلب تمیز کردن کامل حتی پس از شستشوی مکرر دشوار است. این نوع لکه ها را می توان با واکنش های کاهش اکسیداسیون با استفاده از اکسیدان ها یا کاهش عوامل مانند سفید کننده ، که ساختار گروه های کروموفور یا کروموفور را تجزیه کرده و آنها را در اجزای کوچکتر محلول در آب تخریب کنید ، برداشته و آنها را به اجزای محلول در آب کاهش دهید.
از منظر تمیز کردن خشک ، تقریباً سه نوع خاک وجود دارد.
dir محلول محلول در روغن شامل روغن ها و چربی های مختلفی است که در حلال های تمیز کننده خشک مایع یا چرب و محلول هستند.
dir محلول محلول در آب در محلول آبی محلول است ، اما در مواد تمیز کننده خشک نامحلول است. این لباس را به صورت محلول آبی به لباس جذب می کند و پس از تبخیر آب ، مواد جامد دانه ای مانند نمک های معدنی ، نشاسته ، پروتئین ها و غیره رسوب می شوند.
dir خاک غیر محلول در آب روغن در هر دو آب و حلالهای تمیز کننده خشک مانند کربن سیاه ، سیلیکاتهای مختلف فلزی و اکسیدها نامحلول است.
با توجه به خواص مختلف انواع مختلف خاک ، روش های مختلفی برای از بین بردن خاک در طی فرآیند تمیز کردن خشک وجود دارد. خاکهای محلول در روغن مانند روغن های حیوانی و گیاهی ، روغن های معدنی و چربی ها در حلال های آلی به راحتی محلول هستند و در هنگام تمیز کردن خشک به راحتی قابل برداشت هستند. حلالیت عالی حلال های تمیز کننده خشک برای روغن و گریس در اصل به دلیل نیروهای ون در والس بین مولکول ها است.
برای از بین بردن خاکهای محلول در آب مانند نمکهای معدنی ، قندها ، پروتئین ها ، عرق و غیره ، همچنین لازم است مقدار مناسبی از آب را به ماده تمیز کننده خشک اضافه کنید ، در غیر این صورت خاک محلول در آب از بین بردن لباس دشوار است. اما آب در مواد تمیز کننده خشک دشوار است ، بنابراین برای افزایش میزان آب ، باید سورفاکتانت ها اضافه شود. آب موجود در مواد تمیز کننده خشک می تواند خاک و سطح لباس را هیدراته کند و باعث می شود تعامل با گروه های قطبی سورفاکتانت ها ، که برای جذب سورفاکتانتها روی سطح مفید است ، آسان شود. علاوه بر این ، هنگامی که سورفاکتانت ها میسل را تشکیل می دهند ، می توان خاک محلول در آب و آب را در میسل حل کرد. سورفاکتانت ها نه تنها می توانند میزان آب را در حلالهای تمیز کننده خشک افزایش دهند بلکه از رسوب مجدد خاک برای تقویت اثر تمیز کردن جلوگیری می کنند.
وجود مقدار کمی آب برای از بین بردن خاک محلول در آب ضروری است ، اما آب بیش از حد می تواند باعث تغییر شکل ، چروک و غیره شود ، بنابراین میزان آب در مواد شوینده خشک باید متوسط باشد.
ذرات جامد مانند خاکستر ، گل ، خاک و کربن سیاه ، که نه محلول در آب و نه محلول در روغن نیستند ، به طور کلی با جذب الکترواستاتیک یا با ترکیب با لکه های روغن به لباس می چسبند. در تمیز کردن خشک ، جریان و تأثیر حلالها می تواند باعث شود که نیروهای الکترواستاتیک از بین بروند ، در حالی که مواد تمیز کننده خشک می توانند لکه های روغن را حل کنند و باعث ایجاد ذرات جامد می شوند که با لکه های روغن ترکیب می شوند و لباس را رعایت می کنند تا از ماده تمیز کننده خشک خارج شوند. مقدار کمی از آب و سورفاکتانت ها در ماده تمیز کننده خشک می توانند به طور پایدار ذرات خاک جامد را که از بین می روند ، به حالت تعلیق درآورد و پراکنده کنند و مانع از رسوب مجدد آنها روی لباس می شوند.
(5) عوامل مؤثر بر اثر شستشو
جذب جهت از سورفاکتانتها در رابط و کاهش تنش سطح (سطحی) عوامل اصلی برای حذف رسوب مایع یا جامد است. اما روند شستشو نسبتاً پیچیده است و حتی اثر شستشوی همان نوع مواد شوینده تحت تأثیر بسیاری از عوامل دیگر قرار دارد. این عوامل شامل غلظت مواد شوینده ، دما ، ماهیت خاک ، نوع فیبر و ساختار پارچه است.
① غلظت سورفاکتانتها
میسل های سورفاکتانت ها در محلول نقش مهمی در روند شستشو دارند. هنگامی که غلظت به غلظت میسل بحرانی (CMC) می رسد ، اثر شستشو به شدت افزایش می یابد. بنابراین ، غلظت مواد شوینده در حلال برای دستیابی به اثر شستشوی خوب باید از مقدار CMC بالاتر باشد. با این حال ، هنگامی که غلظت سورفاکتانتها از مقدار CMC فراتر رود ، افزایش اثر شستشو کمتر قابل توجه می شود و افزایش بیش از حد غلظت سورفاکتانت غیر ضروری است.
هنگام استفاده از حلالیت برای از بین بردن لکه های روغن ، حتی اگر غلظت بالاتر از مقدار CMC باشد ، با افزایش غلظت سورفاکتانت ، اثر حلالیت هنوز افزایش می یابد. در این زمان ، توصیه می شود از مواد شوینده محلی مانند روی دکمه های دکمه ای و یقه های لباس که در آن خاک زیادی وجود دارد ، استفاده کنید. در هنگام شستشو ، ابتدا می توان از لایه ای از مواد شوینده برای بهبود اثر حلالیت سورفاکتانتها بر لکه های روغن استفاده کرد.
② دما تأثیر قابل توجهی در اثر تمیز کردن دارد. به طور کلی ، افزایش دما برای از بین بردن خاک مفید است ، اما گاهی اوقات دمای بیش از حد نیز می تواند عوامل جانبی ایجاد کند.
افزایش دما برای انتشار خاک مفید است. لکه های روغن جامد به راحتی وقتی درجه حرارت بالاتر از نقطه ذوب آنها باشد ، به راحتی امولسیون می شوند و الیاف نیز به دلیل افزایش دما ، درجه انبساط خود را افزایش می دهند. این عوامل برای حذف خاک همه مفید هستند. با این حال ، برای پارچه های تنگ ، شکاف های میکرو بین الیاف پس از گسترش فیبر کاهش می یابد ، که این امر منجر به حذف خاک نمی شود.
تغییرات دما همچنین بر حلالیت ، مقدار CMC و اندازه میسل سورفاکتانتها تأثیر می گذارد و از این طریق بر اثر شستشو تأثیر می گذارد. سورفاکتانتهای زنجیره کربن طولانی در دمای پایین حلالیت کمتری دارند و گاهی اوقات حتی حلالیت کمتری نسبت به مقدار CMC دارند. در این حالت ، دمای شستشو باید به طور مناسب افزایش یابد. تأثیر دما بر مقدار CMC و اندازه میسل برای سورفاکتانت های یونی و غیر یونی متفاوت است. برای سورفاکتانت های یونی ، افزایش دما به طور کلی منجر به افزایش مقدار CMC و کاهش اندازه میسل می شود. این بدان معنی است که غلظت سورفاکتانت ها باید در محلول شستشو افزایش یابد. برای سورفاکتانتهای غیر یونی ، افزایش دما منجر به کاهش ارزش CMC و افزایش قابل توجهی در اندازه میسل می شود. مشاهده می شود که افزایش مناسب دما می تواند به سورفاکتانتهای غیر یونی کمک کند تا فعالیت سطح خود را انجام دهند. اما دما نباید از نقطه ابر آن تجاوز کند.
به طور خلاصه ، مناسب ترین دمای شستشو مربوط به فرمول مواد شوینده و شیء شسته شده است. برخی از مواد شوینده در دمای اتاق اثرات تمیز کننده خوبی دارند ، در حالی که برخی از مواد شوینده اثرات تمیز کننده قابل توجهی برای شستشوی سرد و گرم دارند.
③ کف
افراد غالباً توانایی کف سازی را با اثر شستشو اشتباه می گیرند و معتقدند که مواد شوینده با توانایی کف سازی قوی اثرات شستشوی بهتری دارند. نتایج نشان می دهد که اثر شستشو به طور مستقیم با میزان کف ارتباط ندارد. به عنوان مثال ، استفاده از مواد شوینده کف کف برای شستشو اثر شستشوی بدتری نسبت به مواد شوینده کف بالا ندارد.
اگرچه فوم به طور مستقیم با شستشو مرتبط نیست ، اما فوم هنوز برای از بین بردن خاک در برخی شرایط مفید است. به عنوان مثال ، کف مایع شستشو می تواند هنگام شستن ظرف ها با دست ، روغن را از بین ببرد. هنگام شستشوی فرش ، کف نیز می تواند ذرات خاک جامد مانند گرد و غبار را از بین ببرد. گرد و غبار بخش بزرگی از خاک فرش را به خود اختصاص می دهد ، بنابراین پاک کننده فرش باید توانایی کف سازی خاصی داشته باشد.
قدرت کف نیز برای شامپو مهم است. کف ریز تولید شده توسط مایع هنگام شستن مو یا حمام باعث می شود افراد احساس راحتی کنند.
④ انواع الیاف و خصوصیات فیزیکی منسوجات
علاوه بر ساختار شیمیایی الیاف مؤثر بر چسبندگی و برداشتن خاک ، ظاهر الیاف و ساختار سازمانی نخ ها و پارچه ها نیز در دشواری برداشتن خاک تأثیر دارد.
مقیاس الیاف پشم و نوار مسطح مانند ساختار الیاف پنبه بیشتر مستعد تجمع خاک از الیاف صاف است. به عنوان مثال ، کربن سیاه به فیلم سلولز (فیلم چسب) چسبیده است ، به راحتی از بین می رود ، در حالی که سیاه کربن که به پارچه پنبه چسبیده است ، شستشوی آن دشوار است. به عنوان مثال ، پارچه های فیبر کوتاه پلی استر بیشتر از پارچه های فیبر طولانی مستعد جمع شدن لکه های روغن هستند و لکه های روغن روی پارچه های فیبر کوتاه نیز از بین بردن پارچه های فیبر طولانی سخت تر است.
نخهای محکم و پارچه های محکم ، به دلیل شکاف های کوچک میکرو بین الیاف ، می توانند در برابر تهاجم خاک مقاومت کنند ، اما همچنین از از بین بردن محلول تمیز کردن خاک داخلی جلوگیری می کنند. بنابراین ، پارچه های تنگ در ابتدا مقاومت خوبی در برابر خاک دارند ، اما تمیز کردن پس از آلودگی نیز دشوار است.
⑤ سختی آب
غلظت یون های فلزی مانند Ca2+و Mg2 در آب تأثیر قابل توجهی در اثر شستشو دارد ، به خصوص هنگامی که سورفاکتانت های آنیونی با یونهای Ca2 و Mg2+روبرو می شوند تا نمک های کلسیم و منیزیم با حلالیت ضعیف تشکیل شود ، که می تواند توانایی تمیز کردن آنها را کاهش دهد. حتی اگر غلظت سورفاکتانت ها در آب سخت زیاد باشد ، اثر تمیز کردن آنها هنوز هم بسیار بدتر از تقطیر است. برای دستیابی به بهترین اثر شستشوی سورفاکتانت ها ، غلظت یونهای Ca2 در آب باید به زیر 1 × 10-6 مول در لیتر کاهش یابد (CACO3 باید به 0.1mg/l کاهش یابد). این امر نیاز به اضافه کردن نرم کننده های مختلف به مواد شوینده دارد.
زمان پست: 16-2024 اوت