{"id":6725,"date":"2024-03-13T07:03:00","date_gmt":"2024-03-13T07:03:00","guid":{"rendered":"https:\/\/longchangchemical.com\/?p=6725"},"modified":"2026-04-28T10:42:25","modified_gmt":"2026-04-28T10:42:25","slug":"molecular-structure-characteristics-of-surfactants","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/longchangchemical.com\/de\/molecular-structure-characteristics-of-surfactants\/","title":{"rendered":"Molekulare Strukturmerkmale von Tensiden"},"content":{"rendered":"

Molekulare Struktur Merkmale von Tenside<\/a><\/strong><\/h1>\n

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Oberfl\u00e4chenspannung und oberfl\u00e4chenaktive Stoffe<\/p>\n

Gel\u00f6ste Stoffe, die in w\u00e4ssriger L\u00f6sung positiv adsorbieren, verringern die Oberfl\u00e4chenspannung des Wassers, w\u00e4hrend gel\u00f6ste Stoffe, die negativ adsorbieren, die Oberfl\u00e4chenspannung des Wassers erh\u00f6hen.<\/p>\n

Oberfl\u00e4chenaktive Stoffe (oberfl\u00e4chenaktive Stoffe): eine gro\u00dfe Gruppe von Stoffen, die in w\u00e4ssriger L\u00f6sung eine positive Adsorption bewirken und damit die Oberfl\u00e4chenspannung von Wasser erheblich verringern k\u00f6nnen. Zum Beispiel Ethanol, Propions\u00e4ure, Natriumdodecylsulfat und so weiter.<\/p>\n

Die Art dieser Stoffe, die Oberfl\u00e4chenspannung von Wasser zu verringern, wird als Oberfl\u00e4chenaktivit\u00e4t (Oberfl\u00e4chenaktivit\u00e4t) bezeichnet; dementsprechend kann keine positive Adsorption, die die Oberfl\u00e4chenspannung von Wasser nicht verringern kann, wird als nicht-oberfl\u00e4chenaktive Stoffe, wie anorganische Salze, Glukose und so weiter.<\/p>\n

Tenside (Tenside): in der oberfl\u00e4chenaktiven Stoffe, gibt es eine Klasse von Stoffen in einer sehr niedrigen Konzentration kann die Oberfl\u00e4chenspannung von Wasser deutlich verringert, aber wenn die Konzentration auf einen bestimmten Wert erh\u00f6ht, wird die Oberfl\u00e4chenspannung nicht mehr sinken oder sehr langsam zu verringern, Menschen nennen diese Klasse von oberfl\u00e4chenaktiven Stoffen Tenside (Tenside), wie Natriumdodecylsulfat, Dodecyltrimethylammoniumbromid und Nonylbromid. Tenside, wie Natriumdodecylsulfat, Dodecyltrimethylammoniumbromid und Nonylphenolpolyoxyethylen(9)ether und andere Stoffe.<\/p>\n

Molekulare Struktur von Tensiden<\/p>\n

Die ersten vom Menschen verwendeten Tenside waren Natrium- (oder Kalium-) Salze von Fetts\u00e4uren, die gemeinhin als Seifen bekannt sind.<\/p>\n

Fr\u00fcher mischten die Menschen pflanzliche und tierische Fette und Grasasche zu einer w\u00e4ssrigen L\u00f6sung und erhitzten sie, um Seife herzustellen.<\/p>\n

Sp\u00e4ter, mit dem Fortschritt der chemischen Industrie, wurde Natronlauge (NaOH) durch die alkalische Verseifung von Fetten und \u00d6len zur Herstellung von Seife verwendet.<\/p>\n

In den 1920er und 1930er Jahren f\u00fchrte der Erste Weltkrieg zu einer Verknappung von Fetten und \u00d6len. Um Seifenersatzstoffe zu entwickeln, wurden in Deutschland synthetische Tenside entwickelt, wie z. B. Alkylbenzolsulfonate, Fettalkoholsulfate usw. Diese Tenside haben gemeinsame Molek\u00fcle.<\/p>\n

Diese Tensidmolek\u00fcle haben eine gemeinsame Molek\u00fclstruktur, d. h. die Molek\u00fcle enthalten sowohl hydrophile als auch lipophile Gruppen, z. B. ist die hydrophile Gruppe in Seife -COONa, und in Natriumalkylbenzolsulfonat ist die hydrophile Gruppe -SO3Na, und die lipophilen Gruppen sind alle lange Alkylketten.<\/p>\n

Heutzutage wird diese Art von Molek\u00fcl als amphiphiles Molek\u00fcl bezeichnet, bei dem die hydrophile Gruppe eine ionische, amphiphile Molek\u00fclstruktur ist, die den Streichh\u00f6lzern sehr \u00e4hnlich ist, der Kugelteil ist eine hydrophile Gruppe, der Stielteil ist eine Alkylgruppe, eine lipophile Gruppe.
\nWie in Abbildung 1 dargestellt<\/p>\n

Abbildung 1 Schematische Darstellung des Kugel-Stab-Modells von Tensiden und ihrer gerichteten Anordnung an der Grenzfl\u00e4che Wasser\/Luft (\u00d6l).<\/p>\n

Die hydrophile Gruppe verleiht den Molek\u00fclen eine gewisse Wasserl\u00f6slichkeit.
\nDie lipophile Gruppe verleiht dieser Art von Molek\u00fclen eine gewisse \u00d6ll\u00f6slichkeit.<\/p>\n

Wenn diese Molek\u00fcle mit Wasser in Ber\u00fchrung kommen, geht die hydrophile Gruppe des Molek\u00fcls eine starke Hydratation mit den Wassermolek\u00fclen ein und f\u00fchrt zur Aufl\u00f6sung, w\u00e4hrend die lipophile Gruppe des Molek\u00fcls aufgrund der mangelnden Affinit\u00e4t zu den Wassermolek\u00fclen eine starke Tendenz hat, aus der Wasserumgebung zu entkommen, und diese beiden diametral entgegengesetzten Effekte f\u00fchren dazu, dass die Molek\u00fcle an der Wasser\/Luft-Grenzfl\u00e4che oder der Wasser\/\u00d6l-Grenzfl\u00e4che angereichert werden, wobei sich die hydrophile Gruppe in der w\u00e4ssrigen Phase und die lipophile Gruppe in der Luftphase oder der \u00d6lphase befindet. orientierte Anordnung, wie in Abb. 1 dargestellt.<\/p>\n

Das kombinierte Ergebnis ist eine positive Adsorption des Tensids in w\u00e4ssriger L\u00f6sung, was zu einer deutlichen Verringerung der Oberfl\u00e4chenspannung von Wasser oder der Spannung an der \u00d6l-Wasser-Grenzfl\u00e4che f\u00fchrt.<\/p>\n

Die molekulare Struktur der Tenside hat eines gemeinsam, ihr Molek\u00fcl besteht aus zwei Teilen: ein Teil ist l\u00f6sungsmittelfreudig, der andere Teil ist l\u00f6sungsmittelfreudig.
\nEin Teil ist l\u00f6sungsmittelfreundlich, der andere Teil ist l\u00f6sungsmittelfeindlich (hydrophob).<\/p>\n

Da Tenside in der Regel in w\u00e4ssrigen L\u00f6sungen verwendet werden, werden oft die beiden Teile des Tensids hydrophile Gruppe (polarer Teil) und hydrophobe (hydrophobe) Gruppe (unpolarer Teil) genannt, hydrophobe Gruppe wird auch lipophile Gruppe genannt.
\nWie in Abb. 2 (a) dargestellt.<\/p>\n

Abbildung 2 Schematische Darstellung der Molekularstruktur von Tensiden (a)
\nGr\u00f6\u00dfe von CH3 (CH2)11SO4 (b)<\/p>\n

Nehmen wir ein g\u00e4ngiges Tensid, Natriumdodecylsulfat [CH3(CH2)11SO4Na], als Beispiel.
\nIn w\u00e4ssriger L\u00f6sung wird CH3(CH2)11 SO4Na zu CH3(CH2)11SO4 und Na+ ionisiert, wobei CH3(CH2)11SO4, das so genannte oberfl\u00e4chenaktive Ion, die Hauptrolle spielt.<\/p>\n

Sie setzt sich aus der unpolaren CH3(CH2)11-, einer hydrophoben (lipophilen) Gruppe, und der polaren SO4, einer hydrophilen Gruppe, zusammen. Na+ hingegen wird als Gegenion bezeichnet; die Gr\u00f6\u00dfenordnung von CH3(CH2)11SO4 ist in Abb. 2 (b) dargestellt.<\/p>\n

Diese besondere Struktur von Tensiden wird als amphiphile Struktur bezeichnet (die hydrophile Gruppe ist hydrophil und die hydrophobe Gruppe ist lipophil). Tenside sind also eine Klasse von amphiphilen Verbindungen.<\/p>\n

Die hydrophobe Gruppe eines Tensids besteht im Allgemeinen aus einer langkettigen Kohlenwasserstoffgruppe, die von einer Kohlenwasserstoffkette dominiert wird, w\u00e4hrend die hydrophile Gruppe (polare Gruppe, Kopfgruppe) eine Vielzahl von Gruppen aufweist, darunter geladene ionische Gruppen und ungeladene polare Gruppen.<\/p>\n

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Alle Molek\u00fcle oberfl\u00e4chenaktiver Stoffe haben eine amphiphile Molekularstruktur. In w\u00e4ssriger L\u00f6sung sollten die Hydrophilie der hydrophilen Gruppe und die Lipophilie der lipophilen Gruppe im Wesentlichen \u00fcbereinstimmen, um eine signifikante Oberfl\u00e4chenaktivit\u00e4t zu erzielen; ist eine der beiden Seiten zu stark oder zu schwach, wird die Oberfl\u00e4chenaktivit\u00e4t der amphiphilen Molek\u00fcle erheblich geschw\u00e4cht.<\/p>\n

Wenn die Anzahl der Kohlenstoffatome unter 8 liegt, ist die Hydrophilie zu stark, z. B. haben Ameisens\u00e4ure, Essigs\u00e4ure, Propions\u00e4ure, Butters\u00e4ure eine amphiphile Struktur, haben aber nur eine Oberfl\u00e4chenaktivit\u00e4t und k\u00f6nnen keine Tenside sein.<\/p>\n

Die hydrophobe Kette eines Tensids im allgemeinen Sinne sollte gro\u00df genug sein, im allgemeinen \u00fcber 8 Kohlenstoffatome (es gibt keine strenge Grenze).<\/p>\n

Liegt die Zahl der Kohlenstoffatome hingegen \u00fcber 20, ist die Lipophilie zu stark, die L\u00f6slichkeit in Wasser sehr gering und es kann kein typisches Tensid sein. Bei Seife zum Beispiel werden Fetts\u00e4uren zu guten Tensiden, wenn ihre Kohlenstoffatome im Bereich von 8 bis 20 liegen.<\/p>\n

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Grundlegende Funktionen von Tensiden<\/strong><\/h2>\n

Tenside sind funktionelle Feinchemikalien.<\/p>\n

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Es gibt zwei grundlegende Funktionen von Tensiden:<\/p>\n

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Die erste ist<\/p>\n

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Adsorption an der Oberfl\u00e4che (Grenzfl\u00e4che) unter Bildung eines Adsorptionsfilms (im Allgemeinen monomolekularer Film);.<\/p>\n

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Die zweite ist<\/p>\n

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Selbstpolymerisation in der L\u00f6sung, die viele Arten von molekular geordneten Anordnungen bildet.<\/p>\n

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Ausgehend von diesen beiden Funktionen kann eine Vielzahl von anderen<\/p>\n

Anwendungsfunktionen.<\/p>\n

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Die Adsorption von Tensiden an der Oberfl\u00e4che f\u00fchrt zu einer Verringerung der Oberfl\u00e4chenspannung und zu einer Ver\u00e4nderung der Oberfl\u00e4chenchemie des Systems.<\/p>\n

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So hat das Tensid die Funktionen sch\u00e4umend, entsch\u00e4umend, emulgierend, demulgierend, dispergierend, flockend, benetzend, spreitend, eindringend, schmierend, antistatisch und bakterizid.<\/p>\n

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Tenside polymerisieren sich in der L\u00f6sung selbst und bilden verschiedene Formen molekular geordneter Anordnungen, wie Mizellen, Anticolloide, Vesikel, Fl\u00fcssigkristalle usw. Diese molekular geordneten Anordnungen weisen eine gro\u00dfe Vielfalt von Anwendungsfunktionen auf.<\/p>\n

Die grundlegendste davon ist die solubilisierende Funktion (auch Solubilisierungsfunktion genannt) von Mizellen.<\/p>\n

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Aus der solubilisierenden Wirkung von Mizellen und anderen molekular geordneten Zusammensetzungen wurden Funktionen wie Mizellenkatalyse, Bildung von Mikroemulsionen, Verwendung als Spacer-Reaktionsmedien und Mikroreaktoren, Arzneimitteltr\u00e4ger usw. abgeleitet.<\/p>\n

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Die reinigende Funktion von Tensiden h\u00e4ngt auch in hohem Ma\u00dfe mit der Solubilisierungswirkung von Mizellen auf \u00d6l zusammen.<\/p>\n

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Die Gr\u00f6\u00dfe der molekular geordneten Zusammensetzungen von Tensiden oder die Dicke der aggregierten Molek\u00fclschichten liegt nahe der Nanometerskala, was einen geeigneten Ort und geeignete Bedingungen f\u00fcr die Bildung ultrafeiner Partikel mit \"Quantengr\u00f6\u00dfeneffekt\" bieten kann.<\/p>\n

Daher k\u00f6nnen molekular geordnete Zusammensetzungen von Tensiden als Vorlagen (Template-Funktion) f\u00fcr die Herstellung von ultrafeinen Partikeln (z. B. Nanopartikeln) verwendet werden.<\/p>\n

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Aufgrund ihrer besonderen Struktur eignen sich molekular geordnete Baugruppen optimal f\u00fcr die Modellierung von Biofilmen.<\/p>\n

Molekular geordnete Baugruppen k\u00f6nnen auch zu fortgeschrittenen geordneten Strukturen (supramolekularen Strukturen) umgeordnet werden, deren L\u00f6sungen ein neuartiges und komplexes Phasenverhalten oder ungew\u00f6hnliche rheologische Eigenschaften, optische Eigenschaften, chemische Reaktivit\u00e4t usw. aufweisen. Sie haben also weitere spezielle Anwendungsfunktionen.<\/p>\n

Grunds\u00e4tze der Anwendung von Tensiden in Detergenzien<\/strong><\/h2>\n

Anwendung von Tensiden in traditionellen Bereichen<\/p>\n

Tenside verf\u00fcgen \u00fcber eine Reihe hervorragender Eigenschaften wie Benetzen, Emulgieren, Dispergieren, Solubilisieren, Sch\u00e4umen und Entsch\u00e4umen, Penetrieren, Waschen, Antistatikum, Bakterizidie usw. Sie haben eine breite Palette von Anwendungen in traditionellen zivilen Bereichen wie Waschmittel, Kosmetika, K\u00f6rperpflegeprodukte usw. sowie in industriellen und technologischen Bereichen wie Textilien, Lebensmittel, Medizin und Pestizide, Farben und Beschichtungen, Bauwesen, Mineralflotation, Energie, Zellstoff und Papier, Gerberei und andere Industrien.<\/p>\n

In den letzten Jahren hat sich die Entwicklung der Hoch- und Neutechnologie Tag f\u00fcr Tag ver\u00e4ndert, und Tenside mit ihren einzigartigen Funktionen in der Nanotechnologie, im Umweltschutz, bei neuen Materialien, in den Biowissenschaften und in anderen High-Tech-Bereichen sind zu unverzichtbaren Produkten geworden.<\/p>\n

Anwendungsprinzip von Tensiden in Detergenzien<\/p>\n

Detergenzien sind Chemikalien f\u00fcr den t\u00e4glichen Gebrauch, die aus Tensiden, Waschmitteln und Hilfsstoffen formuliert werden, um Schmutz von der Oberfl\u00e4che von Gegenst\u00e4nden zu entfernen und den Zweck der Reinigung zu erreichen.<\/p>\n

Zu den derzeit im zivilen Bereich gebr\u00e4uchlichen Detergenzien geh\u00f6ren vor allem Waschmittel und Weichsp\u00fcler f\u00fcr die Reinigung von Kleidung, Waschmittel und Geschirrsp\u00fclmittel f\u00fcr die Reinigung von Geschirr, Obst und Gem\u00fcse, Fettl\u00f6ser f\u00fcr die K\u00fcche, Toilettenreiniger f\u00fcr die Toilettenreinigung und andere wichtige Kategorien.<\/p>\n

Tensid ist der Hauptbestandteil von Waschmitteln, so dass Waschmittel und Tensid neben der hervorragenden Wasch- und Dekontaminationsf\u00e4higkeit auch eine gute Benetzungs-, Schaumbildungs-, Emulgier-, Dispersions- und Solubilisierungsf\u00e4higkeit aufweisen.<\/p>\n

In fr\u00fcheren Detergenzien wurde h\u00e4ufig ein einzelnes Tensid verwendet, z. B. Natriumalkylbenzolsulfonat. Heutzutage werden in Detergenzien jedoch in der Regel komplexe Tenside verwendet, z. B. ein anionischer\/anionischer Komplex oder ein anionischer\/nichtionischer Komplex.<\/p>\n

Aufgrund des Synergieeffekts zwischen den Tensidmischungen weisen die Detergenzien manchmal schon bei geringeren Tensidgehalten eine gute Waschkraft auf.<\/p>\n

Der Prozess der Dekontaminierung durch Reinigungsmittel und der damit verbundene Mechanismus wurden kurz vorgestellt. Der Kern des Prozesses besteht darin, den Schmutz durch die physikalisch-chemische Wirkung von Tensiden und die mechanische und w\u00e4ssrige Wirkung des Wasserstroms von der Oberfl\u00e4che des zu reinigenden Objekts zu l\u00f6sen und durch den Wasserstrom abzutransportieren.<\/p>\n

Die Adsorption des Tensids an der Oberfl\u00e4che des Schmutzes und des Substrats ist der Schl\u00fcssel, und dies f\u00fchrt zu den folgenden grundlegenden Aktionen.<\/p>\n

(1) Durchdringung und Benetzung<\/p>\n

W\u00e4hrend des Waschvorgangs k\u00f6nnen die Tensidmolek\u00fcle an der Oberfl\u00e4che des Gegenstands und des Schmutzes adsorbieren und so die Grenzfl\u00e4chenspannung zwischen dem Medium (im Allgemeinen Wasser) und der Oberfl\u00e4che des Gegenstands sowie zwischen dem Medium und der Oberfl\u00e4che des Schmutzes verringern, so dass das Medium zwischen die Oberfl\u00e4che des Gegenstands und den Schmutz eindringen und in das Innere des Gegenstands gelangen kann. Dieser Vorgang wird als Benetzungspenetration des Waschmittels bezeichnet.<\/p>\n

Die Benetzung der Waschfl\u00fcssigkeit auf dem Waschgut ist eine Voraussetzung f\u00fcr das Waschen. Wenn die Waschfl\u00fcssigkeit das Waschgut nicht gut benetzen kann, gibt es keine gute Wasch- und Dekontaminationswirkung.<\/p>\n

Die benetzende Penetrationswirkung der Waschmittell\u00f6sung verringert nicht nur die Anziehungskraft zwischen der Oberfl\u00e4che des Gegenstands und der Oberfl\u00e4che des Schmutzes, sondern auch die Anziehungskraft zwischen den Schmutzpartikeln, die in feine Teilchen zerbrechen und im Medium dispergiert werden k\u00f6nnen, wenn eine geeignete \u00e4u\u00dfere Kraft angewendet wird.<\/p>\n

Bild<\/p>\n

(2) Emulgieren und Dispergieren<\/p>\n

Beim Waschvorgang wird das \u00d6l mit Hilfe der physikalischen und chemischen Wirkung von Tensiden und mechanischem R\u00fchren zu einer O\/W-Emulsion emulgiert. Die meisten w\u00e4ssrigen L\u00f6sungen von Detergenzien mit guter Leistung haben eine niedrige Oberfl\u00e4chenspannung und \u00d6l\/Wasser-Grenzfl\u00e4chenspannung.<\/p>\n

In der niedrigeren Grenzfl\u00e4chenspannung zur gleichen Zeit, das Tensid in der \u00d6l \/ Wasser-Grenzfl\u00e4che, um eine gewisse St\u00e4rke des Grenzfl\u00e4chenfilms zu bilden, kann die Aggregation von \u00d6l-Perlen zu verhindern, ist f\u00f6rderlich f\u00fcr die Stabilit\u00e4t der Emulsion, so dass die \u00d6l-Flecken sind nicht einfach, um auf der Oberfl\u00e4che der Waren wieder absetzen. Die geringere Grenzfl\u00e4chenspannung beg\u00fcnstigt die Emulgierung des fl\u00fcssigen Schmutzes und damit die Entfernung des fl\u00fcssigen Schmutzes.<\/p>\n

W\u00e4hrend des Waschvorgangs wird der fl\u00fcssige Schmutz nat\u00fcrlich nicht direkt im Medium gel\u00f6st, sondern unter der Einwirkung des Tensids zun\u00e4chst \"aufgerollt\", dann unter der Einwirkung des Wasserstroms von der Oberfl\u00e4che des Gegenstands abgel\u00f6st, emulgiert und im Medium suspendiert.<\/p>\n

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Bild<\/p>\n

(3) Solubilisierende Wirkung<\/p>\n

Wenn die Konzentration des Tensids h\u00f6her ist als die kritische Mizellenkonzentration (cmc), bilden sich in der L\u00f6sung Mizellen. Einige unl\u00f6sliche oder schwer l\u00f6sliche Stoffe im w\u00e4ssrigen Medium diffundieren in die Mizellen und erh\u00f6hen so ihre L\u00f6slichkeit im Medium erheblich; dieser Effekt wird als Solubilisierung von Mizellen bezeichnet.<\/p>\n

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Bild<\/p>\n

Neben der Emulgierung kann die Solubilisierung von \u00d6l durch Mizellen die andere Hauptmethode zur Entfernung von fl\u00fcssigem Schmutz von festen Oberfl\u00e4chen sein.<\/p>\n

Unpolare \u00d6le werden im Allgemeinen im unpolaren Kern der Mizellen gel\u00f6st, w\u00e4hrend polare \u00d6le je nach Polarit\u00e4t und Molek\u00fclstruktur im Bereich der polaren Gruppe der Mizellenh\u00fclle gel\u00f6st werden k\u00f6nnen; bei amphiphilen \u00d6len wird die polare Gruppe des \u00d6lmolek\u00fcls an der Mizellenoberfl\u00e4che \"verankert\", w\u00e4hrend die unpolare Kohlenwasserstoffkette in den Mizellenkern eingef\u00fchrt wird.<\/p>\n

Es hat sich gezeigt, dass bei einer Tensidkonzentration von mehr als cmc die Waschkraft nur in sehr geringem Ma\u00dfe zunimmt, so dass die Solubilisierung kein wesentlicher Faktor im Waschprozess ist.<\/p>\n

Allerdings, in der lokalen Waschprozess (wie Kleidung lokalen verschmiert mit Seife oder andere Reinigungsmittel schrubben, sowie das Waschen des Gesichts und der H\u00e4nde mit Seife, usw.), die Menge des Waschmittels ist gro\u00df, die Tensid-Konzentration ist sehr hoch, zu diesem Zeitpunkt die Solubilisierung von \u00d6l in der Mizellen wird der wichtigste Mechanismus der \u00d6l-Entfernung.<\/p>\n

(4) Sch\u00e4umende Wirkung<\/p>\n

Detergens reduziert die Grenzfl\u00e4chenspannung zwischen dem Medium \/ Luft, so dass die Luft in dem Medium und die Bildung von Blasen dispergiert werden kann. Zur gleichen Zeit das Tensid in der Blase Oberfl\u00e4che, um eine feste Schicht der gerichteten Anordnung des Films zu bilden, um die Stabilit\u00e4t des Schaums, die sch\u00e4umende, Blase Stabilisierung zu erhalten.<\/p>\n

Obwohl der Schaum und Waschwirkung hat keine entsprechende direkte Beziehung, aber es kann den Schmutz zu adsorbieren wurde dispergiert, so dass es in den Schaum gesammelt, und Schmutz auf der Oberfl\u00e4che des Mediums L\u00f6sung.<\/p>\n

Doch in der industriellen Waschprozess oder Familie Waschmaschine Waschprozess, die Entstehung von Schaum vermittelt den Eindruck, dass es nicht sauber gesp\u00fclt, die Notwendigkeit, die Zahl der Sp\u00fclung zu erh\u00f6hen, so dass die Maschine waschen ist oft schaumarm Typ Waschmittel.<\/p>\n

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How buyers usually evaluate coating and ink additives<\/h2>\n

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