Teori dasar surfaktan (3)
Pencucian dalam arti biasa mengacu pada proses menghilangkan kotoran dari permukaan pembawa. Dalam pencucian, interaksi antara kotoran dan pembawa dilemahkan atau dihilangkan oleh aksi beberapa zat kimia (seperti zat surfaktan seperti deterjen), sehingga kombinasi kotoran dan pembawa diubah menjadi kombinasi kotoran dan deterjen, dan akhirnya kotoran dipisahkan dari pembawa. Proses dasar pencucian dapat dinyatakan dengan hubungan sederhana: pembawa - kotoran + deterjen = pembawa + kotoran - deterjen.
Proses pencucian biasanya dapat dibagi menjadi dua tahap: pertama, di bawah aksi deterjen, kotoran dipisahkan dari pembawanya; kedua, kotoran yang terlepas didispersikan dan disuspensikan di dalam medium. Proses pencucian adalah proses yang dapat dibalik, terdispersi, tersuspensi dalam media kotoran juga dapat diendapkan kembali dari media ke benda yang dicuci. Oleh karena itu, deterjen yang baik selain memiliki kemampuan untuk membuat kotoran terlepas dari media pembawa, juga harus memiliki kemampuan yang lebih baik dalam mendispersi dan menangguhkan kotoran, untuk mencegah pengendapan kembali kotoran.
A. Adhesi kotoran. Pakaian, tangan, dll. dapat terkena kotoran karena ada semacam interaksi antara objek dan kotoran. Kotoran di objek adhesi berbagai peran, tetapi tidak lebih dari adhesi fisik dan adhesi kimiawi dua. Jelaga, debu, lumpur, pasir, karbon hitam dan adhesi lainnya pada pakaian adalah adhesi fisik. Secara umum, melalui adhesi kotoran ini, dan peran benda bernoda relatif lemah, penghilangan kotoran juga relatif mudah. Menurut gaya yang berbeda, adhesi fisik kotoran dapat dibagi menjadi adhesi mekanis dan adhesi gaya elektrostatik.
1, adhesi mekanis mengacu pada adhesi beberapa kotoran padat (seperti debu, pasir). Adhesi mekanis adalah adhesi kotoran yang relatif lemah, hampir dapat dihilangkan dengan metode mekanis murni, tetapi ketika kotoran relatif kecil (<0,1um), akan lebih sulit untuk dihilangkan; adhesi gaya elektrostatik terutama dalam peran partikel kotoran bermuatan pada benda bermuatan berlawanan. Sebagian besar benda berserat bermuatan negatif dalam air dan mudah melekat pada sebagian kotoran yang bermuatan positif, seperti jenis kapur. Beberapa kotoran, meskipun bermuatan negatif, seperti partikel karbon hitam dalam larutan air, dapat melekat pada serat dengan jembatan ionik (ion di antara beberapa muatan anisotropik, yang bekerja bersama dengan mereka dengan cara seperti jembatan) yang dibentuk oleh ion positif dalam air (seperti Ca2+ ﹑ Mg2+, dll.). Efek elektrostatis lebih kuat daripada tindakan mekanis sederhana, sehingga pembersihan kotoran relatif sulit dilakukan.
2 、 Adhesi kimiawi. Adhesi kimiawi mengacu pada fenomena kotoran yang bekerja pada objek melalui ikatan kimiawi atau hidrogen. Seperti kotoran padat kutub, protein, karat dan adhesi lainnya pada item serat, serat mengandung karboksil, hidroksil, amida dan gugus lainnya, gugus-gugus ini dan asam lemak kotoran berminyak, alkohol berlemak mudah membentuk ikatan hidrogen. Kekuatan kimiawi umumnya lebih kuat, dan dengan demikian kotoran lebih kuat terikat pada objek. Kotoran semacam ini sulit dihilangkan dengan metode normal, dan diperlukan metode khusus untuk menanganinya. Tingkat daya rekat kotoran terkait dengan sifat kotoran itu sendiri dan sifat benda yang ditempeli. Pada umumnya, partikel mudah melekat pada benda berserat. Semakin kecil kotoran padat, semakin kuat daya rekatnya. Benda-benda hidrofilik seperti kapas, kaca, dan kotoran polar lainnya di permukaan melekat lebih kuat daripada kotoran non-polar. Kekuatan rekat kotoran non-kutub lebih besar daripada kotoran kutub seperti lemak kutub, debu, tanah liat, dll., yang tidak mudah dihilangkan dan dibersihkan.
Kedua, mekanisme penghilangan kotoran. Tujuan mencuci adalah untuk menghilangkan kotoran. Dalam media suhu tertentu (terutama air sebagai media), penggunaan deterjen yang dihasilkan oleh berbagai efek fisik dan kimia, melemahkan atau menghilangkan peran kotoran dan barang yang dicuci, di bawah aksi kekuatan mekanik tertentu (seperti menggosok tangan, agitasi mesin cuci, benturan air), sehingga kotoran dan barang yang dicuci dari tujuan dekontaminasi.
1 、 Mekanisme pembuangan kotoran cair. Sebagian besar kotoran cair adalah kotoran berminyak, minyak dapat membasahi sebagian besar item serat, kurang lebih menyebar ke lapisan film minyak pada permukaan bahan serat. Langkah pertama dari tindakan pencucian adalah pembasahan permukaan oleh larutan pencuci, yang dapat dilihat sebagai permukaan serat yang halus dan padat. Penghapusan kotoran cair dicapai dengan semacam konvolusi. Kotoran cair awalnya ada di permukaan dalam bentuk lapisan minyak yang menyebar, dan di bawah aksi pembasahan preferensial dari cairan pencuci pada permukaan padat, yaitu permukaan serat (aksi zat pembasah), digulung menjadi butiran minyak selangkah demi selangkah, digantikan oleh cairan pencuci, dan akhirnya meninggalkan permukaan di bawah aksi gaya eksternal tertentu.
2 、 Mekanisme pembuangan kotoran padat. Ini terutama pembasahan massa kotoran dan permukaan pembawanya oleh cairan pencuci. Karena adsorpsi surfaktan pada permukaan kotoran padat dan pembawanya, interaksi antara kotoran dan permukaan berkurang, dan kekuatan adhesi massa kotoran di permukaan berkurang, sehingga massa kotoran mudah dihilangkan dari permukaan pembawa. Tidak hanya itu, adsorpsi surfaktan, terutama surfaktan ionik, pada permukaan kotoran padat dan pembawanya cenderung meningkatkan potensi permukaan kotoran padat dan permukaan pembawanya, yang lebih menguntungkan untuk menghilangkan kotoran. Permukaan serat padat atau umum biasanya bermuatan negatif dalam media berair, dan oleh karena itu, lapisan listrik ganda yang menyebar dapat dibentuk pada massa kotoran atau permukaan padat. Karena muatan sejenis saling tolak-menolak, kekuatan rekat plasma kotoran pada permukaan padat dalam air melemah. Ketika surfaktan anionik ditambahkan, karena surfaktan anionik secara bersamaan dapat meningkatkan potensi permukaan negatif dari plasma kotoran dan permukaan padat, gaya tolak-menolak di antara keduanya ditingkatkan, dengan demikian, kekuatan adhesi plasma semakin berkurang dan kotoran dapat dihilangkan dengan lebih mudah.
Surfaktan non-ionik dapat menghasilkan adsorpsi pada permukaan padat bermuatan umum, dan meskipun tidak dapat secara signifikan mengubah potensi antarmuka, surfaktan non-ionik yang teradsorpsi cenderung membentuk lapisan adsorpsi dengan ketebalan tertentu di permukaan, yang membantu mencegah penempatan kembali kotoran. Untuk surfaktan kationik, karena adsorpsinya akan mengurangi atau menghilangkan potensi permukaan negatif dari massa kotoran dan permukaan pembawanya, yang membuat tolakan antara kotoran dan permukaan menjadi lebih rendah, sehingga tidak kondusif untuk menghilangkan kotoran; selanjutnya, setelah adsorpsi surfaktan kationik pada permukaan padat, permukaan padat sering menjadi hidrofobik, sehingga tidak kondusif untuk membasahi permukaan, dan tidak kondusif untuk pencucian.
3. Penghapusan kotoran khusus. Protein, pati, sekresi manusia, jus, jus teh, dan kotoran lainnya sulit dihilangkan dengan surfaktan umum, dan diperlukan metode perawatan khusus.
Ketiga, mekanisme dekontaminasi dry cleaning. Pengenalan di atas adalah untuk efek pencucian air sebagai media, yang disebut dry cleaning umumnya mengacu pada metode pencucian dalam pelarut organik, terutama dalam pelarut non-polar. Dibandingkan dengan pencucian air, dry cleaning adalah cara pencucian yang lebih lembut. Karena dry cleaning tidak memerlukan banyak tindakan mekanis, pakaian tidak menyebabkan kerusakan ﹑ kerutan dan deformasi, sedangkan bahan pembersih kering tidak seperti air, jarang menghasilkan efek ekspansi dan kontraksi. Selama teknologinya ditangani dengan benar, Anda dapat mengeringkan pakaian bersih untuk mencapai tidak ada deformasi, tidak memudar dan memperpanjang umur hasil yang sangat baik.
Karena sifat yang berbeda dari berbagai jenis kotoran, ada berbagai cara tindakan untuk menghilangkan kotoran dalam proses dry cleaning. Kotoran yang larut dalam minyak, seperti minyak hewani dan nabati, minyak mineral dan lemak, dll., mudah larut dalam pelarut organik, dan lebih mudah dihilangkan dalam dry cleaning. Kelarutan yang sangat baik dari pelarut dry cleaning untuk minyak dan lemak pada dasarnya berasal dari gaya van der Waals antar molekul. Untuk kotoran yang larut dalam air seperti garam anorganik, gula, protein, keringat, dan penghilangan lainnya, tetapi juga harus ditambahkan ke bahan pembersih kering dalam jumlah air yang tepat, jika tidak, kotoran yang larut dalam air sulit dihilangkan dari pakaian. Tetapi air lebih sulit larut dalam agen pembersih kering, sehingga untuk meningkatkan jumlah air, tetapi juga perlu menambahkan surfaktan. Adanya air dalam bahan pembersih kering dapat membuat permukaan kotoran dan pakaian terhidrasi, sehingga mudah berinteraksi dengan gugus kutub surfaktan, yang kondusif untuk adsorpsi surfaktan di permukaan. Selain itu, ketika surfaktan membentuk misel, kotoran dan air yang larut dalam air dapat dilarutkan ke dalam misel. Selain meningkatkan kandungan air dalam pelarut dry cleaning, surfaktan juga dapat berperan dalam mencegah pengendapan kembali kotoran untuk meningkatkan efek dekontaminasi. Kehadiran sejumlah kecil air diperlukan untuk menghilangkan kotoran yang larut dalam air, tetapi air yang berlebihan akan menyebabkan beberapa deformasi pakaian, kerutan, dll., sehingga kandungan air dalam agen dry cleaning harus moderat.
Kotoran yang tidak larut dalam air atau larut dalam minyak, seperti abu, lumpur, tanah dan karbon hitam serta partikel padat lainnya umumnya diadsorpsi oleh listrik statis atau digabungkan dengan minyak dan kotoran yang melekat pada pakaian. Dalam dry cleaning, aliran pelarut ﹑ dampak dapat membuat adsorpsi gaya elektrostatik kotoran mati, dan agen pembersih kering dapat melarutkan minyak, sehingga kombinasi minyak dan kotoran dan melekat pada pakaian partikel padat mati dalam agen pembersih kering, agen pembersih kering dalam sejumlah kecil air dan surfaktan, sehingga partikel kotoran padat dapat menjadi suspensi yang stabil ﹑ dispersi, untuk mencegah pengendapan kembali ke pakaian.
Keempat, faktor-faktor yang mempengaruhi peran pencucian.
1. Konsentrasi surfaktan. Misel surfaktan dalam larutan memainkan peran penting dalam proses pencucian. Ketika konsentrasi mencapai konsentrasi misel kritis (cmc), efek pencucian meningkat tajam. Oleh karena itu, konsentrasi deterjen dalam pelarut harus lebih tinggi daripada nilai cmc untuk mendapatkan efek pencucian yang baik. Namun, ketika konsentrasi surfaktan lebih tinggi dari nilai cmc, peningkatan efek pencucian tidak terlihat jelas, dan tidak perlu meningkatkan konsentrasi surfaktan terlalu banyak. Ketika menghilangkan noda minyak dengan pelarutan, efek pelarutan meningkat dengan konsentrasi surfaktan meskipun konsentrasinya di atas nilai cmc. Misalnya, jika ada lebih banyak kotoran di manset dan kerah pakaian, lapisan deterjen dapat diaplikasikan saat mencuci untuk meningkatkan efek pelarutan surfaktan pada minyak.
2 、 Suhu memiliki pengaruh yang sangat penting pada efek dekontaminasi. Secara umum, menaikkan suhu baik untuk menghilangkan kotoran, tetapi terkadang suhu yang terlalu tinggi juga dapat menyebabkan faktor yang tidak menguntungkan. Kenaikan suhu bermanfaat untuk difusi kotoran, kerak minyak padat mudah teremulsi ketika suhu lebih tinggi dari titik lelehnya, dan serat juga meningkatkan derajat pemuaian karena kenaikan suhu, semua faktor ini bermanfaat untuk menghilangkan kotoran. Namun, untuk kain yang ringkas, celah mikro di antara serat berkurang setelah pemuaian serat, yang tidak menguntungkan untuk menghilangkan kotoran.
Perubahan suhu juga memengaruhi kelarutan surfaktan, nilai cmc, ukuran misel, dll., yang memengaruhi efek pencucian. Kelarutan surfaktan dengan rantai karbon yang panjang lebih kecil ketika suhu rendah, dan terkadang kelarutannya bahkan lebih rendah dari nilai cmc, sehingga suhu pencucian harus dinaikkan dengan tepat. Pengaruh suhu terhadap nilai cmc dan ukuran misel berbeda untuk surfaktan ionik dan nonionik. Untuk surfaktan ionik, peningkatan suhu umumnya meningkatkan nilai cmc dan menurunkan ukuran misel, yang berarti konsentrasi surfaktan dalam larutan pencuci harus ditingkatkan. Untuk surfaktan nonionik, peningkatan suhu menyebabkan penurunan nilai cmc dan peningkatan volume misel yang signifikan, yang menunjukkan bahwa peningkatan suhu yang tepat dapat membantu surfaktan nonionik untuk menggunakan efek aktif permukaannya. Namun, suhu tidak boleh melebihi titik awannya. Suhu pencucian yang paling sesuai berkaitan dengan formulasi deterjen dan benda yang akan dicuci. Beberapa deterjen memiliki efek pencucian yang baik pada suhu kamar, sementara beberapa deterjen memiliki efek dekontaminasi yang jauh berbeda antara pencucian dingin dan panas.
3, busa. Orang sering terbiasa dengan kapasitas busa dan efek pencucian, bahwa kekuatan berbusa dari efek pencucian deterjen itu baik. Padahal, efek pencucian dan jumlah busa tidak berhubungan langsung, dengan deterjen berbusa rendah untuk pencucian, efek pencucian tidak lebih buruk dari deterjen berbusa tinggi.
Meskipun busa tidak secara langsung berhubungan dengan pencucian, namun dalam beberapa kesempatan, busa dapat membantu menghilangkan kotoran, misalnya, saat mencuci piring dengan tangan, busa deterjen dapat membawa tetesan minyak. Saat menggosok karpet, busa juga dapat menghilangkan debu dan partikel kotoran padat lainnya, kotoran karpet menyumbang sebagian besar debu, sehingga bahan pembersih karpet harus memiliki kemampuan berbusa tertentu. Daya berbusa juga penting untuk sampo, sampo, atau bak mandi ketika cairan menghasilkan busa halus untuk membuat orang merasa terlumasi dan nyaman.
4, variasi serat dan sifat fisik tekstil. Selain struktur kimiawi serat yang mempengaruhi daya rekat dan penghilangan kotoran, tampilan bentuk serat dan pengaturan benang dan kain berdampak pada kemudahan penghilangan kotoran.
5, kesadahan air. Konsentrasi Ca2+, Mg2+ dan ion logam lainnya di dalam air memiliki pengaruh yang besar terhadap efek pencucian, terutama ketika surfaktan anionik bertemu dengan ion Ca2+ dan Mg2+ yang membentuk garam kalsium dan magnesium, yang kurang larut dan akan mengurangi kemampuan dekontaminasi. Dalam air sadah, meskipun konsentrasi surfaktan lebih tinggi, efek dekontaminasi masih jauh lebih buruk daripada distilasi. Untuk membuat surfaktan memberikan efek pencucian terbaik, konsentrasi ion Ca2+ dalam air harus dikurangi hingga 1×10-6mol/L (CaCO3 harus dikurangi hingga 0,1 mg/L) atau kurang. Hal ini membutuhkan penambahan berbagai pelembut air ke dalam deterjen.
Produk seri yang sama
| Nama Produk | Nama Kimia | Nomor CAS |
| IPP | Isopropil palmitat | CAS 142-91-6 |
| IPL | Isopropil Laurate | CAS 10233-13-3 |
| 2-EHP | Isooctyl palmitate | CAS 1341-38-4 |
| PHT | Isopropil miristat | CAS 110-27-0 |