清洗劑的清洗原理詳解

清洗劑的清洗原理詳解清洗劑清洗原理包括：（1） 洗滌劑溶液對被洗基質和污垢的潤濕及對二者界面之間的滲透；（2） 清洗劑中的表面活性劑使油性污垢乳化、增溶、分散，使污垢與固體表面分離，并分散或乳化于洗滌介質中（通常是水）；（3） 防止已被乳化的油性污垢和已被分散的固體污垢重新再沉積于基質表面。洗滌過程是一個可逆過程，分散和懸浮于介質中的污垢也有可能重新沉積于固體表面，這一過程稱為污垢再沉積作用。一、 潤濕作用凡固體表面被液體覆蓋的現(xiàn)象稱為潤濕。影響潤濕性能的其他因素有以下幾種。（1）表面活性劑的結構分子結構中疏水基烴鏈如有幾個短支鏈，潤濕性應比僅有一個長烴鏈為強；親水基位于烴鏈中央應比位于末端為強；表面活性劑疏水基烴鏈的碳原子在C8?C12潤濕性好；非離子表面活性劑中，EO=10?12時潤濕性好。（2）溫度一般情況下，溫度升高有利于潤濕，但也有例外。（3） 濃度一般表面活性劑的濃度增加，潤濕性提高，但有一定限度，即濃度大于CMC范圍，則潤濕性下降。（4） pH值一般認為，在中性-堿性溶液中，用陰離子表面活性劑，潤濕性較好；在中性-酸性溶液中，用非離子表面活性劑，潤濕性較好。其他如固體表面的結構和粗糙程度、液體的黏度、電解質的加入等因素也都能影響表面活性劑的潤濕性能。二、 乳化作用兩種互不相溶的液體混合后（如水和煤油、豆油），經劇烈振蕩，油層被粉碎成細滴，互相混合，成為混合體；但停止振蕩，水和油又重新分為油層和水層。如果在水中加入少許表面活性劑，再用力振蕩，則油滴被分散成極細的液滴，分散了的粒子間包覆一層吸附薄膜，可防止粒子凝聚，而形成一種穩(wěn)定的乳液，這種現(xiàn)象稱為乳化。水和油兩種互不相溶的液體，為什么加入表面活性劑后便成為穩(wěn)定的乳液呢？因為在未加入表面活性劑前，油中的疏水性液體變成微小的粒子，擴大了它和水的接觸面，由于油-水兩相界面的張力比較大，它們之間的相斥力增大，疏水性的微粒相吸而聚集，最終形成油、水分層。加入表面活性劑后，降低了水-油間的表面張力，使疏水性液體微粒相聚集的機械能減少。乳液的類型O/W型油在水中叫油/水相或稱水包油型，在這種乳液中油是內相，是不連續(xù)相，水是外相，是連續(xù)相。W/O型水在油中叫水/油相或稱油包水型，這種乳液中水是內相，是不連續(xù)相，油是外相，是連續(xù)相。[0(W/O)W]型多重型，即油、水互為內相或外相。三、 分散作用一般不溶性固體，如塵土、煙灰、污粒在水中是易于下沉的。當加入洗滌劑后，洗滌劑活性物分子就能使固體粒子分割成無數(shù)微細的微粒而完全分散懸浮在溶液中，這是因為活性物的疏水基烴鏈可吸附在固體粒子表面，而另一端親水基伸入水中，在固體粒子周圍形成一層親水性吸附膜，由于洗滌劑與固體粒子之間的表面張力小于固體顆粒內部之間的表面張力，洗滌劑分子的潤濕力破壞了固體微粒之間的內聚力，因此，洗滌劑分子進入固體粒子的縫隙而使粒子破裂成微小質點，分散在水中。四、 增溶作用表面活性劑在水溶液中形成膠束，具有能使不溶或微溶于水的有機化合物的溶解度顯著增大的能力，且溶液呈透明狀，這種作用稱為增溶作用。影響增溶作用的主要因素增溶劑的分子結構和性質在同系表面活性劑中，碳氫鏈越長，膠束行為出現(xiàn)的濃度越小。這是因為碳氫鏈增長，分子的疏水性增大，因而表面活性劑聚集成膠束的趨勢增高，即CMC降低，膠束數(shù)目增多，在較小的濃度下即能發(fā)生增溶作用，增溶能力增大。被增溶物的分子結構和性質被增溶物不論以何種方式增溶，其增溶量均與分子結構和性質（如碳氫鏈長、支鏈、取代基、極性、電性、摩爾體積及被增溶物的物理狀態(tài)等）有關。電解質的加入在表面活性劑溶液中加入無機鹽可增加烴類的增溶量，減小極性有機物的增溶量。加入無機鹽可使表面活性劑的 CMC下降，膠束數(shù)量增多，所以增溶能力增大。加入鹽的種類不同，對增溶能力的影響也不同，鈉鹽的影響比鉀鹽大。非離子表面活性劑中加入無機鹽，其濁點降低，增溶量增大。有機添加劑在表面活性劑溶液中加入非極性有機化合物（烴類），會使膠束增大，有利于極性化合物插入膠束的“柵欄”間，使極性被增溶物的增溶量增大。溫度的影響溫度變化可導致膠束本身的性質發(fā)生變化，溫度變化可引起被增溶物在膠束中溶解情況發(fā)生變化，其原因可能是熱運動使膠束中能發(fā)生增溶的空間增大。五、起泡和消泡作用泡沫是空氣分散在液體中的一種現(xiàn)象。在肥皂或洗滌劑溶液中，通過攪拌等作用，空氣浸入溶液中，洗滌劑的活性分子或離子能定向地吸附在空氣-溶液的界面上，親水基被水化（被水分子包圍），在界面上生成由水化的活性物形成的薄膜，即泡沫。表面活性劑的類型是決定起泡性的主要因素。陰離子表面活性劑的起泡力最大，其中以十二醇硫酸鈉、烷基苯磺酸鈉的泡沫最為豐富，非離子表面活性劑次之，脂肪酸酯型非離子表面活性劑起泡力最小。影響起泡力的因素還有溫度、水的硬度、溶液的pH值和添加劑等。要使洗滌劑活性物的起泡性降低，同時又不影響去污能力，可以加入泡沫抑制劑，常用的有肥皂、脂肪酸、脂肪酸酯、聚三乙醇脂肪酸酯、聚醚、有機硅消泡劑等。有些低級醇如甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇等雖有消泡效果，但只有暫時破泡功能。有機極性化合物如失水山梨醇三油酸酯、聚丙二醇等消泡效果還可以，多用于纖維、涂料、金屬、無機藥品及發(fā)酵等工業(yè)。表3-3為有機極性化合物消泡劑的消泡效果。六、清洗的過程大多數(shù)洗滌過程是在水溶液中進行的。首先是洗滌液能潤濕固體表面（事實上，洗滌液的表面張力較低，絕大多數(shù)固體表面能被潤濕），若固體表面已吸附油污，即使完全被油污覆蓋，其臨界表面張力一般也不會低于30mN/m，所以表面活性劑溶液能很好地潤濕固體表面，而污垢之所以牢固地附著在固體或纖維之間，主要是依靠它們之間的相互結合力。洗滌劑的去污，就是要破壞污垢與固體或織物間的黏附鍵，降低或削弱它們之間的引力。洗滌劑活性物分子中有良好的表面活性，其疏水基一端能吸附在污垢的表面，且可滲入污垢微粒的內部，同時又能吸附在織物纖維分子上，并將細孔中的空氣頂替出來，液體污垢通過“卷縮”，逐漸形成油珠，最后被沖洗或因機械作用離開固體表面。除了上述所說液體污垢的去除主要依靠洗滌劑活性物的潤濕作用外，還有增溶和乳化作用機理。增溶作用的機理認為，液體污垢在表面活性劑膠束中增溶是去除油污的重要機制。