Vores hovedprodukter: Aminosilikone, bloksilikone, hydrofil silikone, alle deres silikoneemulsioner, fugtighedsforbedrer, gnideægthedsforbedrer, vandafvisende middel (fluorfri, kulstof 6, kulstof 8), demineraliseringsvaskekemikalier (ABS, enzym, spandexbeskyttelse, manganfjerner). For yderligere oplysninger, kontakt venligst: Mandy +86 19856618619 (Whatsapp).
De 9 vigtigste forhold mellem overfladeaktive stoffer og farvefabrikker
01 Overfladespænding
Den kraft, der virker for at sammentrække overfladen af en væske pr. længdeenhed, kaldes overfladespænding og måles i N·m⁻¹.
02 Overfladeaktivitet og overfladeaktive stoffer
Den egenskab, der reducerer overfladespændingen af et opløsningsmiddel, kaldes overfladeaktivitet, og stoffer, der besidder denne egenskab, kaldes overfladeaktive stoffer. Overfladeaktive stoffer er overfladeaktive stoffer, der kan danne aggregater i vandige opløsninger, såsom miceller, og udviser høj overfladeaktivitet sammen med funktioner som befugtning, emulgering, skumdannelse og vask.
03 Molekylstrukturegenskaber for overfladeaktive stoffer
Overfladeaktive stoffer er organiske forbindelser med særlige strukturer og egenskaber; de kan ændre grænsefladespændingen mellem to faser eller overfladespændingen af væsker (normalt vand) betydeligt og udvise egenskaber som befugtning, skumdannelse, emulgering og udvaskning. Strukturelt set deler overfladeaktive stoffer en fælles egenskab ved at indeholde to forskellige typer grupper i deres molekyler: den ene ende har en langkædet ikke-polær gruppe, der er opløselig i olie, men uopløselig i vand, kendt som den hydrofobe gruppe. Denne hydrofobe gruppe er typisk et langkædet kulbrinte, selvom det nogle gange kan bestå af organiske fluorider, organiske siliciumforbindelser, organiske fosfiner eller organotinkæder. Den anden ende har en vandopløselig gruppe, kendt som den hydrofile gruppe. Den hydrofile gruppe skal have tilstrækkelig hydrofilicitet til at sikre, at hele det overfladeaktive stof kan opløses i vand og besidder den nødvendige opløselighed. Fordi overfladeaktive stoffer indeholder både hydrofile og hydrofobe grupper, kan de opløses i mindst én fase af det flydende medium. Denne dobbelte affinitetsnatur af overfladeaktive stoffer kaldes amfifilicitet.
04 Typer af overfladeaktive stoffer
Overfladeaktive stoffer er amfifile molekyler med både hydrofobe og hydrofile grupper. Den hydrofobe gruppe er generelt sammensat af langkædede kulbrinter, såsom ligekædede alkaner (C8-C20), forgrenede alkaner (C8-C20) eller alkylbenzener (alkylkulstofatomnummer 8-16). Forskellene i hydrofobe grupper stammer hovedsageligt fra strukturelle variationer i kulstofkæderne. Imidlertid er diversiteten af hydrofile grupper meget større, derfor er overfladeaktive stoffers egenskaber ikke kun knyttet til størrelsen og formen af den hydrofobe gruppe, men også i høj grad til den hydrofile gruppe. Overfladeaktive stoffer kan klassificeres baseret på strukturen af den hydrofile gruppe, primært efter om den er ionisk, idet de opdeles i anioniske, kationiske, nonioniske, zwitterioniske og andre specielle typer overfladeaktive stoffer.
05 Egenskaber ved overfladeaktive opløsninger
①Adsorption ved grænsefladen
Overfladeaktive molekyler indeholder både hydrofile og hydrofobe grupper. Vand, som er en stærk polær væske, følger princippet om "lignende polaritet tiltrækker hinanden; forskellige polariteter frastøder hinanden, når overfladeaktive stoffer opløses i det." Dens hydrofile gruppe interagerer med vand, hvilket gør det opløseligt, mens dens hydrofobe gruppe frastøder vand og forlader vandfasen, hvilket resulterer i, at de overfladeaktive molekyler (eller ioner) adsorberer ved grænsefladelaget og derved reducerer grænsefladespændingen mellem de to faser. Jo flere overfladeaktive molekyler (eller ioner), der adsorberer ved grænsefladen, desto større er reduktionen i grænsefladespændingen.
② Egenskaber ved adsorberede film
Overfladetryk på adsorberet film: Overfladeaktive stoffer danner adsorberede film ved gas-væske-grænsefladen. For eksempel vil placering af en friktionsfri glidende flyder ved grænsefladen af en væske skabe tryk mod flyderen, når filmen skubbes langs væskeoverfladen. Dette tryk kaldes overfladetryk.
Overfladeviskositet: Ligesom overfladetryk er overfladeviskositet en egenskab, der udvises af uopløselige molekylære film. Ved at ophænge en platinring på en fin metaltråd, så den rører vandoverfladen i en tank, demonstrerer rotation af platinringen modstand på grund af vandets viskositet. Det observerede fald i amplitude kan måle overfladeviskositet; forskellen i henfaldshastigheder mellem rent vand og det, der indeholder overfladefilm, giver viskositeten af overfladefilmen. Overfladeviskositet er tæt forbundet med filmens fasthed; da de adsorberede film har overfladetryk og viskositet, indeholder de nødvendigvis elasticitet. Jo større overfladetryk og viskositet af den adsorberede film er, desto større er dens elasticitetsmodul.
③ Micelledannelse
Overfladeaktive stoffers opførsel i fortyndede opløsninger følger normerne for idealopløsning. Mængden af overfladeaktivt stof, der adsorberes på opløsningens overflade, stiger, når opløsningskoncentrationen stiger, indtil en bestemt koncentration nås, hvorefter adsorptionen ikke stiger yderligere. De overskydende overfladeaktive molekyler på dette punkt er tilfældigt fordelt eller eksisterer på en mønstret måde. Både praktiske og teoretiske beviser tyder på, at de danner aggregater i opløsningen, kaldet miceller. Den minimumskoncentration, hvor overfladeaktive stoffer begynder at danne miceller, kaldes den kritiske micellekoncentration (CMC).
06 Hydrofil-lipofil balanceværdi (HLB)
HLB, en forkortelse for Hydrophile-Lipophile Balance, angiver balancen mellem hydrofile og lipofile grupper i overfladeaktive stoffer. En højere HLB-værdi antyder stærk hydrofilicitet og svag lipofilicitet, mens det modsatte gælder for lave HLB-værdier.
① Specifikation af HLB-værdier**:HLB-værdien er relativ; derfor sættes standarden for et ikke-hydrofilt stof, som paraffin, til HLB = 0, hvorimod natriumdodecylsulfat med stærk vandopløselighed tildeles HLB = 40. Derfor ligger HLB-værdier for overfladeaktive stoffer generelt mellem 1 og 40. Overfladeaktive stoffer med en HLB-værdi mindre end 10 er lipofile, og dem, der er større end 10, er hydrofile. Derfor er vendepunktet mellem lipofilicitet og hydrofilicitet omkring 10. De potentielle anvendelser af overfladeaktive stoffer kan groft udledes af deres HLB-værdier.
| HLB | Applikationer | HLB | Applikationer |
| 1,5~3 | W/O-type skumdæmpende midler | 8~18 | O/W-type emulgatorer |
| 3,5~6 | W/O-emulgatorer | 13~15 | Vaskemidler |
| 7~9 | Befugtningsmidler | 15~18 | Opløselighedsmidler |
Ifølge tabellen har overfladeaktive stoffer, der er egnede til brug som olie-i-vand-emulgatorer, en HLB-værdi på 3,5 til 6, mens de til vand-i-olie-emulgatorer ligger mellem 8 og 18.
② Bestemmelse af HLB-værdier (udeladt).
07 Emulgering og solubilisering
En emulsion er et system, der dannes, når en ikke-blandbar væske dispergeres i en anden i form af fine partikler (dråber eller flydende krystaller). Emulgatoren, som er en type overfladeaktivt stof, er essentiel for at stabilisere dette termodynamisk ustabile system ved at reducere grænsefladeenergien. Den fase, der findes i dråbeform i emulsionen, kaldes den dispergerede fase (eller interne fase), mens den fase, der danner et kontinuerligt lag, kaldes dispersionsmediet (eller den eksterne fase).
① Emulgatorer og emulsioner
Almindelige emulsioner består ofte af den ene fase som vand eller vandig opløsning, og den anden som et organisk stof, såsom olier eller voks. Afhængigt af deres dispersion kan emulsioner klassificeres som vand-i-olie (W/O), hvor olie er dispergeret i vand, eller olie-i-vand (O/W), hvor vand er dispergeret i olie. Derudover kan der eksistere komplekse emulsioner som W/O/W eller O/W/O. Emulgatorer stabiliserer emulsioner ved at sænke grænsefladespændingen og danne monomolekylære membraner. En emulgator skal adsorbere eller akkumulere ved grænsefladen for at sænke grænsefladespændingen og give ladninger til dråber, generere elektrostatisk frastødning eller danne en højviskos beskyttelsesfilm omkring partikler. Derfor skal stoffer, der anvendes som emulgatorer, have amfifile grupper, som overfladeaktive stoffer kan levere.
② Metoder til emulsionsfremstilling og faktorer, der påvirker stabiliteten
Der er to hovedmetoder til fremstilling af emulsioner: mekaniske metoder dispergerer væsker i små partikler i en anden væske, mens den anden metode involverer opløsning af væsker i molekylær form i en anden og at få dem til at aggregere på passende vis. Stabiliteten af en emulsion refererer til dens evne til at modstå partikelaggregering, der fører til faseseparation. Emulsioner er termodynamisk ustabile systemer med højere fri energi, og deres stabilitet afspejler derfor den tid, der er nødvendig for at nå ligevægt, dvs. den tid det tager for en væske at adskille sig fra emulsionen. Når fedtalkoholer, fedtsyrer og fedtaminer er til stede i grænsefladefilmen, øges membranens styrke betydeligt, fordi polære organiske molekyler danner komplekser i det adsorberede lag, hvilket forstærker grænseflademembranen.
Emulgatorer sammensat af to eller flere overfladeaktive stoffer kaldes blandede emulgatorer. Blandede emulgatorer adsorberer ved vand-olie-grænsefladen, og molekylære interaktioner kan danne komplekser, der reducerer grænsefladespændingen betydeligt, hvilket øger mængden af adsorbat og danner tættere, stærkere grænseflademembraner.
Elektrisk ladede dråber påvirker i høj grad emulsionernes stabilitet. I stabile emulsioner bærer dråberne typisk en elektrisk ladning. Når der anvendes ioniske emulgatorer, inkorporeres den hydrofobe ende af de ioniske overfladeaktive stoffer i oliefasen, mens den hydrofile ende forbliver i vandfasen og giver dråberne en ladning. Ligesom ladninger mellem dråberne forårsager frastødning og forhindrer koalescens, hvilket forbedrer stabiliteten. Jo større koncentrationen af emulgatorioner, der er adsorberet på dråberne, desto større er deres ladning, og desto højere er emulsionens stabilitet.
Dispersionsmediets viskositet påvirker også emulsionsstabiliteten. Generelt forbedrer medier med højere viskositet stabiliteten, fordi de i højere grad hæmmer Brownsk bevægelse af dråber, hvilket mindsker sandsynligheden for kollisioner. Stoffer med høj molekylvægt, der opløses i emulsionen, kan øge mediets viskositet og stabilitet. Derudover kan stoffer med høj molekylvægt danne robuste grænseflademembraner, hvilket yderligere stabiliserer emulsionen. I nogle tilfælde kan tilsætning af faste pulvere på lignende måde stabilisere emulsioner. Hvis faste partikler er fuldstændigt befugtet af vand og kan befugtes af olie, vil de blive tilbageholdt ved vand-olie-grænsefladen. Faste pulvere stabiliserer emulsionen ved at forstærke filmen, når de klynger sig ved grænsefladen, ligesom adsorberede overfladeaktive stoffer.
Overfladeaktive stoffer kan forbedre opløseligheden af organiske forbindelser, der er uopløselige eller tungtopløselige i vand, betydeligt, efter at miceller er dannet i opløsningen. På dette tidspunkt fremstår opløsningen klar, og denne evne kaldes solubilisering. Overfladeaktive stoffer, der kan fremme solubilisering, kaldes solubilisatorer, mens de organiske forbindelser, der solubiliseres, kaldes solubilater.
08 Skum
Skum spiller en afgørende rolle i vaskeprocesser. Skum refererer til et dispersivt system af gas dispergeret i væske eller fast stof, med gas som den dispergerede fase og væske eller fast stof som dispersionsmedium, kendt som flydende skum eller fast skum, såsom skumplast, skumglas og skumbeton.
(1) Skumdannelse
Udtrykket skum refererer til en samling af luftbobler adskilt af væskefilm. På grund af den betydelige densitetsforskel mellem gassen (dispergeret fase) og væsken (dispersionsmedium) og væskens lave viskositet stiger gasbobler hurtigt op til overfladen. Skumdannelse involverer inkorporering af en stor mængde gas i væsken; boblerne vender derefter hurtigt tilbage til overfladen og skaber et aggregat af luftbobler adskilt af en minimal væskefilm. Skum har to karakteristiske morfologiske egenskaber: for det første antager gasboblerne ofte en polyedrisk form, fordi den tynde væskefilm ved skæringspunktet mellem boblerne har tendens til at blive tyndere, hvilket i sidste ende fører til boblebrud. For det andet kan rene væsker ikke danne stabilt skum; mindst to komponenter skal være til stede for at danne et skum. En overfladeaktiv opløsning er et typisk skumdannende system, hvis skumningsevne er knyttet til dets andre egenskaber. Overfladeaktive stoffer med god skumningsevne kaldes skummidler. Selvom skummidler udviser gode skumningsevner, holder det skum, de genererer, muligvis ikke længe, hvilket betyder, at deres stabilitet ikke er garanteret. For at forbedre skumstabiliteten kan stoffer, der forbedrer stabiliteten, tilsættes; Disse kaldes stabilisatorer, med almindelige stabilisatorer, herunder lauryldiethanolamin og oxider af dodecyldimethylamin.
(2) Skumstabilitet
Skum er et termodynamisk ustabilt system; dets naturlige udvikling fører til brud, hvilket reducerer det samlede væskeoverfladeareal og mindsker den frie energi. Skumafskumningsprocessen involverer gradvis udtynding af væskefilmen, der adskiller gassen, indtil der opstår brud. Graden af skumstabilitet påvirkes primært af væskedræningshastigheden og væskefilmens styrke. Indflydelsesrige faktorer omfatter:
① Overfladespænding: Fra et energetisk perspektiv favoriserer en lavere overfladespænding skumdannelse, men garanterer ikke skumstabilitet. Lav overfladespænding indikerer en mindre trykforskel, hvilket fører til langsommere væskedræning og fortykkelse af væskefilmen, som begge favoriserer stabilitet.
② Overfladeviskositet: Nøglefaktoren for skumstabilitet er væskefilmens styrke, primært bestemt af robustheden af overfladeadsorptionsfilmen, målt ved overfladeviskositeten. Eksperimentelle resultater indikerer, at opløsninger med høj overfladeviskositet producerer mere holdbart skum på grund af forbedrede molekylære interaktioner i den adsorberede film, der øger membranstyrken betydeligt.
③ Opløsningsviskositet: Højere viskositet i selve væsken forsinker dræningen af væske fra membranen, hvorved væskefilmens levetid forlænges, før der opstår brud, hvilket forbedrer skumstabiliteten.
④ Overfladespændings-"reparations"-virkning: Overfladeaktive stoffer, der adsorberes til membranen, kan modvirke udvidelsen eller sammentrækningen af filmens overflade; dette kaldes reparationsvirkningen. Når overfladeaktive stoffer adsorberes til den flydende film og udvider dens overfladeareal, reducerer dette koncentrationen af overfladeaktivt stof på overfladen og øger overfladespændingen; omvendt fører sammentrækning til en øget koncentration af overfladeaktivt stof på overfladen og reducerer efterfølgende overfladespændingen.
⑤ Gasdiffusion gennem væskefilm: På grund af kapillærtryk har mindre bobler en tendens til at have et højere indre tryk sammenlignet med større bobler, hvilket fører til diffusion af gas fra små bobler til større bobler, hvilket får små bobler til at krympe og større bobler til at vokse, hvilket i sidste ende resulterer i skumkollaps. Den konsekvente anvendelse af overfladeaktive stoffer skaber ensartede, fint fordelte bobler og hæmmer skumdæmpning. Med overfladeaktive stoffer tæt pakket ved væskefilmen hæmmes gasdiffusionen, hvilket forbedrer skumstabiliteten.
⑥ Effekt af overfladeladning: Hvis den flydende skumfilm har den samme ladning, vil de to overflader frastøde hinanden, hvilket forhindrer filmen i at blive tyndere eller gå i stykker. Ioniske overfladeaktive stoffer kan give denne stabiliserende effekt. Kort sagt er styrken af den flydende film den afgørende faktor, der bestemmer skumstabiliteten. Overfladeaktive stoffer, der fungerer som skumdannende stoffer og stabilisatorer, skal danne tætpakkede overfladeabsorberede molekyler, da dette i væsentlig grad påvirker den molekylære interaktion mellem grænsefladerne, hvilket forbedrer styrken af selve overfladefilmen og dermed forhindrer væske i at strømme væk fra den tilstødende film, hvilket gør skumstabilitet mere opnåelig.
(3) Ødelæggelse af skum
Det grundlæggende princip for skumdestruktion involverer ændring af de forhold, der producerer skum, eller eliminering af skummets stabiliserende faktorer, hvilket fører til fysiske og kemiske skumdæmpningsmetoder. Fysisk skumdæmpning opretholder den kemiske sammensætning af den skumagtige opløsning, samtidig med at den ændrer forhold som eksterne forstyrrelser, temperatur- eller trykændringer, samt ultralydsbehandling, som alle er effektive metoder til at fjerne skum. Kemisk skumdæmpning refererer til tilsætning af visse stoffer, der interagerer med skummidlerne for at reducere styrken af den flydende film i skummet, hvilket reducerer skumstabiliteten og opnår skumdæmpning. Sådanne stoffer kaldes skumdæmpende stoffer, hvoraf de fleste er overfladeaktive stoffer. Skumdæmpende stoffer har typisk en bemærkelsesværdig evne til at reducere overfladespænding og kan let adsorberes til overfladerne med en svagere interaktion mellem de indgående molekyler, hvilket skaber en løst arrangeret molekylær struktur. Skumdæmpende typer er varierede, men de er generelt ikke-ioniske overfladeaktive stoffer, hvor forgrenede alkoholer, fedtsyrer, fedtsyreestere, polyamider, fosfater og silikoneolier almindeligvis anvendes som fremragende skumdæmpende stoffer.
(4) Skum og rengøring
Mængden af skum er ikke direkte korreleret med rengøringens effektivitet; mere skum betyder ikke bedre rengøring. For eksempel kan ikke-ioniske overfladeaktive stoffer producere mindre skum end sæbe, men de kan have bedre rengøringsegenskaber. Under visse forhold kan skum dog hjælpe med at fjerne snavs; for eksempel hjælper skum fra opvask med at fjerne fedt, mens rengøring af tæpper gør det muligt for skum at fjerne snavs og faste forurenende stoffer. Desuden kan skum signalere vaskemidlets effektivitet; for meget fedt hæmmer ofte bobledannelse, hvilket enten forårsager mangel på skum eller mindsker eksisterende skum, hvilket indikerer lav vaskemiddeleffektivitet. Derudover kan skum tjene som en indikator for renligheden af skylning, da skumniveauerne i skyllevandet ofte falder med lavere vaskemiddelkoncentrationer.
09 Vaskeproces
Generelt set er vask processen med at fjerne uønskede komponenter fra den genstand, der rengøres, for at opnå et bestemt formål. Almindeligt talt refererer vask til fjernelse af snavs fra overfladen af bæreren. Under vask svækker eller eliminerer visse kemiske stoffer (som rengøringsmidler) interaktionen mellem snavs og bærer, hvilket omdanner bindingen mellem snavs og bærer til en binding mellem snavs og rengøringsmiddel, hvilket muliggør deres adskillelse. Da de genstande, der skal rengøres, og det snavs, der skal fjernes, kan variere meget, er vask en kompliceret proces, som kan forenkles til følgende forhold:
Bærestof • Snavs + Vaskemiddel = Bærestof + Snavs • Vaskemiddel. Vaskeprocessen kan generelt opdeles i to faser:
1. Snavset adskilles fra bæreren under påvirkning af rengøringsmidlet;
2. Det separerede snavs dispergeres og suspenderes i mediet. Vaskeprocessen er reversibel, hvilket betyder, at det dispergerede eller suspenderede snavs potentielt kan bundfælde sig på det rengjorte emne. Effektive rengøringsmidler skal derfor ikke kun være i stand til at løsne snavs fra bæreren, men også til at dispergere og suspendere snavset, så det ikke bundfælder sig igen.
(1) Typer af snavs
Selv en enkelt genstand kan akkumulere forskellige typer, sammensætninger og mængder af snavs afhængigt af dens brugssammenhæng. Olieholdigt snavs består hovedsageligt af forskellige animalske og planteolier og mineralolier (som råolie, fyringsolie, kultjære osv.); fast snavs omfatter partikler såsom sod, støv, rust og carbon black. Med hensyn til tøjsnavs kan det stamme fra menneskelige sekreter som sved, talg og blod; madrelaterede pletter som frugt- eller oliepletter og krydderier; rester fra kosmetik som læbestift og neglelak; luftforurenende stoffer som røg, støv og jord; og yderligere pletter som blæk, te og maling. Denne type snavs kan generelt kategoriseres i faste, flydende og specielle typer.
① Fast snavs: Almindelige eksempler omfatter sod, mudder og støvpartikler, hvoraf de fleste har tendens til at have ladninger – ofte negativt ladede – som let klæber til fiberholdige materialer. Fast snavs er generelt mindre opløseligt i vand, men kan dispergeres og suspenderes i rengøringsmidler. Partikler mindre end 0,1 μm kan være særligt udfordrende at fjerne.
② Flydende snavs: Disse omfatter olieholdige stoffer, der er olieopløselige, herunder animalske olier, fedtsyrer, fedtalkoholer, mineralolier og deres oxider. Mens animalske og vegetabilske olier og fedtsyrer kan reagere med alkalier og danne sæber, undergår fedtalkoholer og mineralolier ikke forsæbning, men kan opløses af alkoholer, ethere og organiske kulbrinter og kan emulgeres og dispergeres af rengøringsmidler. Flydende olieholdigt snavs er normalt fast klæbet til fiberholdige materialer på grund af stærke interaktioner.
③ Specielt snavs: Denne kategori består af proteiner, stivelse, blod og menneskelige sekreter som sved og urin, samt frugt- og tesafter. Disse materialer binder sig ofte fast til fibre gennem kemiske interaktioner, hvilket gør dem sværere at vaske ud. Forskellige typer snavs eksisterer sjældent uafhængigt af hinanden, men blandes snarere sammen og klæber kollektivt til overflader. Snavs kan ofte under ydre påvirkninger oxidere, nedbrydes eller forfalde og producere nye former for snavs.
(2) Vedhæftning af snavs
Snavs klæber til materialer som tøj og hud på grund af visse interaktioner mellem genstanden og snavs. Klæbekraften mellem snavs og genstanden kan skyldes enten fysisk eller kemisk vedhæftning.
① Fysisk vedhæftning: Vedhæftning af snavs som sod, støv og mudder involverer i høj grad svage fysiske interaktioner. Generelt kan disse typer snavs fjernes relativt let på grund af deres svagere vedhæftning, som hovedsageligt stammer fra mekaniske eller elektrostatiske kræfter.
A: Mekanisk vedhæftning**: Dette refererer typisk til fast snavs som støv eller sand, der klæber ved hjælp af mekaniske midler, hvilket er relativt let at fjerne, selvom mindre partikler under 0,1 μm er ret vanskelige at fjerne.
B: Elektrostatisk adhæsion**: Dette involverer ladede snavspartikler, der interagerer med modsat ladede materialer; almindeligvis bærer fibermaterialer negative ladninger, hvilket gør det muligt for dem at tiltrække positivt ladede adhæsioner som visse salte. Nogle negativt ladede partikler kan stadig ophobes på disse fibre via ionbroer dannet af positive ioner i opløsningen.
② Kemisk vedhæftning: Dette refererer til snavs, der klæber til en genstand gennem kemiske bindinger. For eksempel har polært fast snavs eller materialer som rust en tendens til at klæbe fast på grund af de kemiske bindinger, der dannes med funktionelle grupper såsom carboxyl-, hydroxyl- eller amingrupper, der findes i fiberholdige materialer. Disse bindinger skaber stærkere interaktioner, hvilket gør det vanskeligere at fjerne sådant snavs; særlige behandlinger kan være nødvendige for at rengøre effektivt. Graden af snavsvedhæftning afhænger af både selve snavset og egenskaberne af den overflade, det klæber til.
(3) Mekanismer til fjernelse af snavs
Formålet med vask er at fjerne snavs. Dette indebærer at udnytte vaskemidlernes forskellige fysiske og kemiske virkninger til at svække eller eliminere vedhæftningen mellem snavs og de vaskede genstande, hjulpet af mekaniske kræfter (som manuel skrubning, vaskemaskinens omrøring eller vandpåvirkning), hvilket i sidste ende fører til separation af snavs.
① Mekanisme til fjernelse af flydende snavs
A: Fugtighed: Det meste flydende snavs er olieagtigt og har tendens til at fugte forskellige fiberholdige genstande og danne en olieagtig film over deres overflader. Det første trin i vask er vaskemidlets virkning, der forårsager befugtning af overfladen.
B: Oprulningsmekanisme til fjernelse af olie: Det andet trin i fjernelse af flydende snavs sker gennem en oprulningsproces. Det flydende snavs, der spredes som en film på overfladen, ruller gradvist til dråber på grund af vaskevæskens foretrukne befugtning af den fiberholdige overflade og erstattes i sidste ende af vaskevæsken.
② Mekanisme til fjernelse af fast snavs
I modsætning til flydende snavs afhænger fjernelsen af fast snavs af vaskevæskens evne til at befugte både snavspartiklerne og overfladen af bærermaterialet. Adsorptionen af overfladeaktive stoffer på overfladerne af fast snavs og bæreren reducerer deres interaktionskræfter, hvorved smudspartiklernes vedhæftningsstyrke sænkes og gøres lettere at fjerne. Desuden kan overfladeaktive stoffer, især ioniske overfladeaktive stoffer, øge det elektriske potentiale af fast snavs og overfladematerialet, hvilket letter yderligere fjernelse.
Nonioniske overfladeaktive stoffer har en tendens til at adsorbere på generelt ladede faste overflader og kan danne et betydeligt adsorberet lag, hvilket fører til reduceret gendannelse af snavs. Kationiske overfladeaktive stoffer kan imidlertid reducere snavs og bæreroverfladens elektriske potentiale, hvilket fører til mindsket frastødning og hæmmer fjernelse af snavs.
③ Fjernelse af særligt snavs
Typiske vaskemidler kan have problemer med genstridige pletter fra proteiner, stivelse, blod og kropssekreter. Enzymer som protease kan effektivt fjerne proteinpletter ved at nedbryde proteiner til opløselige aminosyrer eller peptider. Tilsvarende kan stivelse nedbrydes til sukkerarter af amylase. Lipaser kan hjælpe med at nedbryde triacylglycerolurenheder, som ofte er svære at fjerne med konventionelle metoder. Pletter fra frugtsaft, te eller blæk kræver undertiden oxidationsmidler eller reduktionsmidler, som reagerer med de farvegenererende grupper for at nedbryde dem til mere vandopløselige fragmenter.
(4) Mekanisme for rensning
Ovennævnte punkter vedrører primært vask med vand. På grund af forskellige tekstiler kan nogle materialer dog ikke tåle vandvask, hvilket kan føre til deformation, falmning osv. Mange naturlige fibre udvider sig, når de er våde, og krymper let, hvilket fører til uønskede strukturelle ændringer. Derfor foretrækkes ofte rensning, typisk med organiske opløsningsmidler, til disse tekstiler.
Renseri er mildere sammenlignet med vådvask, da det minimerer mekanisk påvirkning, der kan beskadige tøjet. For effektiv fjernelse af snavs i renserier er snavs kategoriseret i tre hovedtyper:
① Olieopløseligt snavs: Dette omfatter olier og fedtstoffer, som let opløses i renserimidler.
② Vandopløseligt snavs: Denne type kan opløses i vand, men ikke i renserier, der omfatter uorganiske salte, stivelse og proteiner, som kan krystallisere, når vandet fordamper.
③ Snavs, der hverken er olie- eller vandopløseligt: Dette omfatter stoffer som carbon black og metalliske silikater, der ikke opløses i nogen af medierne.
Hver snavstype kræver forskellige strategier for effektiv fjernelse under renseri. Olieopløseligt snavs fjernes metodologisk ved hjælp af organiske opløsningsmidler på grund af dets fremragende opløselighed i ikke-polære opløsningsmidler. For vandopløselige pletter skal der være tilstrækkeligt med vand til stede i rensemidlet, da vand er afgørende for effektiv fjernelse af snavs. Da vand har minimal opløselighed i rensemidler, tilsættes der desværre ofte overfladeaktive stoffer for at hjælpe med at integrere vand.
Overfladeaktive stoffer forbedrer rengøringsmidlets vandkapacitet og hjælper med at sikre opløseligheden af vandopløselige urenheder i micellerne. Derudover kan overfladeaktive stoffer forhindre snavs i at danne nye aflejringer efter vask, hvilket forbedrer rengøringseffektiviteten. En let tilsætning af vand er afgørende for at fjerne disse urenheder, men for store mængder kan føre til deformation af stoffet, hvilket nødvendiggør et afbalanceret vandindhold i renserier.
(5) Faktorer der påvirker vaskeeffekten
Adsorptionen af overfladeaktive stoffer på grænseflader og den deraf følgende reduktion af grænsefladespændingen er afgørende for at fjerne flydende eller fast snavs. Vask er dog i sagens natur komplekst og påvirket af adskillige faktorer, selv på tværs af lignende vaskemiddeltyper. Disse faktorer omfatter vaskemiddelkoncentration, temperatur, snavsegenskaber, fibertyper og tekstilstruktur.
① Koncentration af overfladeaktive stoffer: Miceller dannet af overfladeaktive stoffer spiller en central rolle i vask. Vaskeeffektiviteten øges dramatisk, når koncentrationen overstiger den kritiske micellekoncentration (CMC), derfor bør vaskemidler anvendes i koncentrationer højere end CMC for effektiv vask. Vaskemiddelkoncentrationer over CMC giver dog aftagende udbytte, hvilket gør overdreven koncentration unødvendig.
② Temperaturens effekt: Temperaturen har en betydelig indflydelse på rengøringseffektiviteten. Generelt letter højere temperaturer fjernelse af snavs; dog kan overdreven varme have negative virkninger. En forhøjet temperatur har en tendens til at fremme spredning af snavs og kan også få olieagtigt snavs til at emulgere lettere. I tætvævede stoffer kan øget temperatur, der får fibrene til at svulme op, utilsigtet reducere fjernelseseffektiviteten.
Temperaturudsving påvirker også overfladeaktive stoffers opløselighed, CMC og micellernes antal, hvilket påvirker rengøringseffektiviteten. For mange langkædede overfladeaktive stoffer reducerer lavere temperaturer opløseligheden, nogle gange under deres egen CMC; derfor kan passende opvarmning være nødvendig for optimal funktion. Temperaturpåvirkningen på CMC og miceller er forskellig for ioniske versus ikke-ioniske overfladeaktive stoffer: forøgelse af temperaturen øger typisk CMC'en af ioniske overfladeaktive stoffer, hvilket kræver koncentrationsjusteringer.
③ Skum: Der er en almindelig misforståelse, der forbinder skumdannelse med vaskeeffektivitet – mere skum er ikke lig med bedre vask. Empiriske beviser tyder på, at lavtskummende vaskemidler kan være lige så effektive. Skum kan dog hjælpe med at fjerne snavs i visse tilfælde, f.eks. i opvask, hvor skum hjælper med at fortrænge fedt, eller i tæpperens, hvor det løfter snavs. Desuden kan tilstedeværelsen af skum indikere, om vaskemidlerne fungerer; overskydende fedt kan hæmme skumdannelse, mens mindsket skum betyder reduceret vaskemiddelkoncentration.
④ Fibertype og tekstilegenskaber: Ud over den kemiske struktur påvirker fibrenes udseende og organisering snavsvedhæftning og -fjerning. Fibre med ru eller flad struktur, som uld eller bomuld, har en tendens til at fange snavs lettere end glatte fibre. Tæt vævede stoffer kan i starten modstå ophobning af snavs, men kan hindre effektiv vask på grund af begrænset adgang til opsamlet snavs.
⑤ Vandets hårdhed: Koncentrationerne af Ca²⁺, Mg²⁺ og andre metalioner påvirker vaskeresultaterne betydeligt, især for anioniske overfladeaktive stoffer, som kan danne uopløselige salte, der forringer rengøringseffektiviteten. I hårdt vand, selv med tilstrækkelig koncentration af overfladeaktive stoffer, er rengøringseffektiviteten utilstrækkelig sammenlignet med destilleret vand. For optimal ydeevne af overfladeaktive stoffer skal koncentrationen af Ca²⁺ minimeres til under 1×10⁻⁶ mol/L (CaCO₃ under 0,1 mg/L), hvilket ofte nødvendiggør inkludering af vandblødgøringsmidler i vaskemiddelformuleringer.
Opslagstidspunkt: 05. september 2024
