Théorie de base des agents de surface (2)
La mousse joue un rôle important dans le processus de lavage. La mousse est un système de dispersion de gaz dans un liquide ou un solide, le gaz étant la phase dispersée et le liquide ou le solide étant le milieu de dispersion ; la première est appelée mousse liquide, tandis que la seconde est appelée mousse solide, comme la mousse, le verre mousse, le ciment mousse, etc.
I. La formation de la mousse. La mousse dont il est question ici désigne les agrégats de bulles séparés par un film liquide. Cette mousse est due à la grande différence de densité entre la phase dispersée (gaz) et le milieu dispersé (liquide), associée à la faible viscosité du liquide, de sorte que les bulles peuvent toujours remonter rapidement à la surface du liquide. Le processus de formation de la mousse consiste à introduire une grande quantité de gaz dans le liquide, les bulles dans le liquide retournent rapidement à la surface du liquide, la formation d'agrégats de bulles séparés par une petite quantité de gaz liquide.
La mousse présente deux caractéristiques importantes : Premièrement, comme la phase dispersée de la bulle est souvent de forme polyédrique, c'est parce que l'intersection de la bulle, il y a une tendance à amincir le film de liquide de sorte que la bulle devient polyédrique, lorsque le film de liquide devient mince dans une certaine mesure, il conduit à la rupture de la bulle ; Deuxièmement, le liquide pur ne peut pas former une mousse stable, le liquide peut former une mousse, au moins deux ou plusieurs composants. La solution aqueuse de surfactant est un système typique qui est facile à générer de la mousse, et sa capacité à générer de la mousse est également liée à d'autres propriétés.
Les tensioactifs ayant un bon pouvoir moussant sont appelés agents moussants. Bien que l'agent moussant ait un bon pouvoir moussant, la mousse formée n'est pas nécessairement maintenue pendant une longue période, c'est-à-dire que sa stabilité n'est pas nécessairement bonne. Afin de maintenir la stabilité de la mousse, on ajoute souvent à l'agent moussant des substances susceptibles d'augmenter la stabilité de la mousse ; ces substances sont appelées stabilisateurs ; les stabilisateurs couramment utilisés sont la lauroyl diéthanolamine et l'oxyde de dodécyl diméthylamine.
Deuxièmement, la stabilité de la mousse. La mousse est un système thermodynamiquement instable, la tendance finale est de briser la bulle après que la surface totale du liquide dans le système soit réduite, l'énergie libre est réduite. Le processus de démoussage est le film liquide séparant le gaz d'épais à fin, jusqu'au processus de rupture. Par conséquent, le degré de stabilité de la mousse est principalement déterminé par la vitesse de décharge du liquide et la force du film liquide. Les facteurs d'influence sont également les suivants.
1、Tension superficielle. Du point de vue énergétique, une faible tension superficielle est plus favorable à la formation de mousse, mais ne garantit pas la stabilité de la mousse. Si la tension superficielle est faible, la différence de pression est faible, la vitesse de décharge devient plus lente, le film liquide s'amincit plus lentement, ce qui est favorable à la stabilité de la mousse.
2、Viscosité de surface. Le facteur clé pour déterminer la stabilité de la mousse est la force du film liquide, et la force du film liquide est principalement déterminée par la solidité du film d'adsorption de surface, mesurée par la viscosité de surface. La mousse générée par une solution dont la viscosité de surface est plus élevée a une durée de vie plus longue. En effet, l'interaction entre les molécules d'adsorption de surface entraîne une augmentation de la solidité du film, ce qui accroît la durée de vie de la mousse.
3、Viscosité de la solution. Lorsque la viscosité du liquide lui-même augmente, le liquide dans le film liquide n'est pas facile à décharger, l'épaisseur du film liquide s'amincit plus lentement, ralentissant le temps de rupture du film, augmentant la stabilité de la mousse.
4、L'effet "réparateur" de la tension superficielle. L'agent tensioactif adsorbé à la surface du film liquide, la capacité de résister à l'expansion ou à la contraction de la surface du film liquide, cette capacité est appelée l'effet de réparation. Étant donné qu'un agent tensioactif est adsorbé à la surface du film liquide, l'expansion de sa surface réduira la concentration des molécules adsorbées à la surface et augmentera la tension superficielle. Une expansion supplémentaire de la surface nécessitera un travail plus important. Inversement, la contraction de la surface augmentera la concentration des molécules adsorbées à la surface, c'est-à-dire qu'elle réduira la tension superficielle, ce qui n'est pas propice à une nouvelle contraction.
5, la diffusion du gaz à travers le film liquide. En raison de l'existence d'une pression capillaire, la pression de la petite bulle dans la mousse est supérieure à la pression de la grosse bulle, ce qui entraîne la diffusion du gaz dans la petite bulle à travers le film liquide jusqu'à la grosse bulle de basse pression, avec pour résultat le phénomène de la petite bulle qui devient plus petite et de la grosse bulle qui devient plus grande, et finalement la rupture de la mousse. Si un agent tensioactif est ajouté, la mousse sera uniforme et fine et ne sera pas facile à démousser. Comme l'agent tensioactif est étroitement disposé sur le film liquide, il est difficile de respirer et la mousse est plus stable.
6、L'effet de la charge de surface. Si le film de mousse liquide a la même charge symbolique, les deux surfaces du film liquide se repousseront, ce qui empêchera le film liquide de s'amincir, voire de se détruire. Les tensioactifs ioniques peuvent jouer ce rôle stabilisateur.
Troisièmement, la destruction de la mousse. Le principe de base de la destruction de la mousse est de modifier les conditions de formation de la mousse ou d'éliminer les facteurs de stabilisation de la mousse, il existe deux types de méthodes physiques et chimiques de démoussage. Le démoussage physique consiste à maintenir la composition chimique de la solution de mousse dans des circonstances de changement des conditions de production de mousse, telles que les perturbations externes, les changements de température ou de pression et le traitement par ultrasons, qui sont des méthodes physiques efficaces pour éliminer la mousse. La méthode chimique de démoussage consiste à ajouter certaines substances et un agent moussant pour réduire la force du film liquide dans la mousse et ainsi réduire la stabilité de la mousse afin d'atteindre l'objectif de démoussage ; ces substances sont appelées antimousses. La plupart des antimousses sont des surfactants. Par conséquent, selon le mécanisme d'action de l'antimousse, l'antimousse doit avoir une forte capacité à réduire la tension superficielle, être facile à adsorber sur la surface, et l'interaction moléculaire d'adsorption de la surface est faible, les molécules d'adsorption étant disposées dans une structure plus détendue.
Il existe différents types d'antimousses, mais il s'agit essentiellement de tensioactifs non ioniques. Les agents de surface non ioniques ont des propriétés anti-mousse proches ou supérieures au point de trouble et sont souvent utilisés comme antimousses. Les alcools, en particulier les alcools à structure ramifiée, les acides gras et les esters d'acides gras, les polyamides, les esters de phosphate, l'huile de silicone, etc. sont également couramment utilisés comme excellents antimousses.
Quatrièmement, la mousse et le lavage. Il n'y a pas de lien direct entre la mousse et l'effet de lavage, et la quantité de mousse n'indique pas si l'effet de lavage est bon ou mauvais. Par exemple, le pouvoir moussant des agents de surface non ioniques est bien inférieur à celui du savon, mais leur pouvoir détergent est bien meilleur que celui du savon. Dans certains cas, la mousse peut aider à éliminer la saleté. Par exemple, lors de la vaisselle à la maison, la mousse du détergent peut éliminer les gouttelettes d'huile ; lors du nettoyage des tapis, la mousse aide à éliminer la poussière, la poudre et d'autres saletés solides. En outre, la mousse peut parfois être utilisée comme un signe de l'efficacité du détergent, car les huiles grasses ont un effet inhibiteur sur la mousse du détergent, et lorsqu'il y a trop d'huile et trop peu de détergent, il n'y a pas de production de mousse, ou la mousse originale disparaît. La mousse peut parfois être utilisée comme indicateur de la propreté du rinçage, car la quantité de mousse dans la solution de rinçage tend à diminuer avec la quantité de détergent, de sorte que la quantité de mousse peut être utilisée pour évaluer le degré de rinçage.
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