Basistheorie van oppervlakteactieve stoffen (2)
Schuim speelt een belangrijke rol in het wasproces. Schuim is een dispersiesysteem van gas gedispergeerd in vloeistof of vaste stof, met gas als de gedispergeerde fase en vloeistof of vaste stof als het dispergeermedium, de eerste wordt vloeibaar schuim genoemd, terwijl de laatste vast schuim wordt genoemd, zoals schuim, schuimglas, schuimcement, enz.
I. De vorming van schuim. Het schuim dat hier besproken wordt, verwijst naar de aggregaten van bellen die gescheiden worden door een vloeistoffilm. Dit schuim is te wijten aan het grote verschil in dichtheid tussen de gedispergeerde fase (gas) en het gedispergeerde medium (vloeistof), gekoppeld aan de lage viscositeit van de vloeistof, waardoor de bellen altijd snel naar het vloeistofoppervlak kunnen stijgen. Het proces van schuimvorming is om een grote hoeveelheid gas in de vloeistof te brengen, de bellen in de vloeistof en snel terug te keren naar het vloeistofoppervlak, de vorming van bellenaggregaten gescheiden door een kleine hoeveelheid vloeibaar gas
Schuim in de vorm van twee belangrijke kenmerken: Ten eerste, als de gedispergeerde fase van de bel is vaak veelvlakkige vorm, dit komt omdat het snijpunt van de bel, is er een tendens om de vloeibare film dun, zodat de bel veelvlakkig wordt, wanneer de vloeibare film dun wordt tot op zekere hoogte, het leidt tot de breuk van de bel, ten tweede, kan de zuivere vloeistof niet vormen een stabiel schuim, kan de vloeistof een schuim, ten minste twee of meer componenten. De waterige oplossing van oppervlakteactieve stoffen is een typisch systeem dat gemakkelijk schuim kan vormen, en het vermogen om schuim te vormen is ook gerelateerd aan andere eigenschappen.
Oppervlakteactieve stoffen met een goed schuimvermogen worden schuimmiddelen genoemd. Hoewel het schuimvormend middel een goed schuimvermogen heeft, kan het gevormde schuim niet noodzakelijkerwijs gedurende langere tijd behouden blijven, d.w.z. de stabiliteit is niet noodzakelijkerwijs goed. Om de stabiliteit van het schuim te behouden, worden vaak aan het schuimvormend middel stoffen toegevoegd die de stabiliteit van het schuim kunnen verhogen. Dergelijke stoffen worden stabilisatoren genoemd, vaak gebruikte stabilisatoren zijn lauroyl diëthanolamine en dodecyl dimethylamine oxide.
Ten tweede, de stabiliteit van het schuim. Schuim is een thermodynamisch instabiel systeem, de uiteindelijke trend is om de bel te breken nadat het totale oppervlak van de vloeistof in het systeem is verminderd, de vrije energie is verminderd. Het afschuimingsproces is de vloeibare film die het gas scheidt van dik naar dun, tot het proces van breuk. Daarom wordt de mate van stabiliteit van het schuim voornamelijk bepaald door de snelheid van de vloeistofafscheiding en de sterkte van de vloeistoffilm. De invloedsfactoren zijn ook de volgende.
1, Oppervlaktespanning. Vanuit energetisch oogpunt is een lage oppervlaktespanning gunstiger voor de vorming van schuim, maar het garandeert geen schuimstabiliteit. Als de oppervlaktespanning laag is, is het drukverschil klein, de afvoersnelheid wordt langzamer, de vloeistoffilm wordt langzamer dunner, wat bevorderlijk is voor de stabiliteit van het schuim.
2、 Oppervlakte viscositeit. De belangrijkste factor om de stabiliteit van het schuim te bepalen is de vloeistoffilmsterkte. De vloeistoffilmsterkte wordt voornamelijk bepaald door de stevigheid van de adsorptiefilm aan het oppervlak, gemeten aan de hand van de oppervlakteviscositeit. Het schuim dat gegenereerd wordt door de oplossing met een grotere oppervlakteviscositeit heeft een langere levensduur. Dit komt omdat de interactie tussen de adsorptiemoleculen aan het oppervlak leidt tot een toename van de filmsterkte, waardoor de levensduur van het schuim toeneemt.
3、Viscositeit van de oplossing. Wanneer de viscositeit van de vloeistof zelf toeneemt, kan de vloeistof in de vloeistoffilm zich niet gemakkelijk ontladen, de dikte van de vloeistoffilm wordt langzamer dunner, waardoor de film langzamer breekt en de stabiliteit van het schuim toeneemt.
4、 Het "reparatie" effect van oppervlaktespanning. Oppervlakteactieve stof geadsorbeerd aan het oppervlak van de vloeistoffilm, het vermogen om de uitzetting of inkrimping van het oppervlak van de vloeistoffilm te weerstaan, dit vermogen wordt het reparatie-effect genoemd. Omdat er een oppervlakteactieve stof geadsorbeerd is aan het oppervlak van de vloeistoffilm, zal de uitbreiding van het oppervlak de concentratie van geadsorbeerde moleculen aan het oppervlak verminderen en de oppervlaktespanning verhogen. Verdere uitbreiding van het oppervlak zal meer arbeid vereisen. Omgekeerd zal inkrimping van het oppervlak de concentratie van aan het oppervlak geadsorbeerde moleculen verhogen, dat wil zeggen de oppervlaktespanning verlagen, wat niet bevorderlijk is voor verdere inkrimping.
5, de diffusie van gas door de vloeistoffilm. Door de aanwezigheid van capillaire druk is de druk van de kleine bel in het schuim hoger dan de druk van de grote bel, waardoor het gas in de kleine bel door de vloeistoffilm diffundeert naar de grote bel met lage druk, waardoor de kleine bel kleiner en de grote bel groter wordt en uiteindelijk het schuim breekt. Als er oppervlakteactieve stof wordt toegevoegd, zal het schuim uniform en fijn zijn en niet gemakkelijk schuimen. Omdat de oppervlakteactieve stof dicht op de vloeistoffilm zit, is het moeilijk om te ademen en is het schuim stabieler.
6、 Het effect van oppervlaktelading. Als de schuimvloeistoffilm dezelfde symbolische lading heeft, zullen de twee oppervlakken van de vloeistoffilm elkaar afstoten, waardoor de vloeistoffilm niet dunner wordt of zelfs kapot gaat. Ionische oppervlakte-actieve stoffen kunnen deze stabiliserende rol spelen.
Ten derde, de vernietiging van schuim. Het basisprincipe van de vernietiging van schuim is het veranderen van de voorwaarden voor schuimvorming of het elimineren van de stabiliserende factoren van schuim. Fysische afschuiming is het handhaven van de chemische samenstelling van de schuimoplossing onder de omstandigheden van het veranderen van de omstandigheden van schuimvorming, zoals externe verstoring, temperatuur- of drukveranderingen en ultrasone behandeling zijn effectieve fysische methoden om het schuim te elimineren. Chemische antischuimmethode is het toevoegen van bepaalde stoffen en schuimvormende middelen om de sterkte van de vloeibare film in het schuim te verminderen en zo de stabiliteit van het schuim te verminderen om het doel van antischuim te bereiken. De meeste antischuimmiddelen zijn oppervlakteactieve stoffen. Volgens het werkingsmechanisme van antischuimmiddelen moet antischuimmiddel een sterk vermogen hebben om de oppervlaktespanning te verlagen, gemakkelijk aan het oppervlak adsorberen en de moleculaire interactie tussen adsorptiemoleculen en het oppervlak is zwak, de adsorptiemoleculen hebben een meer ontspannen structuur.
Er zijn verschillende soorten antischuimmiddelen, maar in principe zijn het allemaal niet-ionogene oppervlakteactieve stoffen. Niet-ionogene oppervlakteactieve stoffen hebben schuimwerende eigenschappen dichtbij of boven het troebelingspunt en worden vaak gebruikt als antischuimmiddelen. Alcoholen, vooral alcoholen met een vertakte structuur, vetzuren en vetzuuresters, polyamiden, fosfaatesters, siliconenolie, enz. worden ook vaak gebruikt als uitstekende antischuimmiddelen.
Ten vierde, het schuim en het wassen. Er is geen direct verband tussen schuim en waseffect, en de hoeveelheid schuim duidt niet op een goed of slecht waseffect. De schuimprestaties van niet-ionogene oppervlakteactieve stoffen zijn bijvoorbeeld veel minder dan die van zeep, maar hun detergentie is veel beter dan die van zeep. In sommige gevallen kan schuim nuttig zijn bij het verwijderen van vuil. Bij het afwassen thuis bijvoorbeeld, kan het schuim van het afwasmiddel de oliedruppels verwijderen; bij het schrobben van tapijten helpt het schuim om stof, poeder en ander vast vuil te verwijderen. Daarnaast kan schuim soms worden gebruikt als een teken van de effectiviteit van het afwasmiddel, omdat vette oliën een remmend effect hebben op het schuim van het afwasmiddel en als er te veel olie en te weinig afwasmiddel is, zal er geen schuim ontstaan of zal het oorspronkelijke schuim verdwijnen. Schuim kan soms worden gebruikt als indicator of het spoelen schoon is, omdat de hoeveelheid schuim in de spoeloplossing de neiging heeft om af te nemen met de hoeveelheid reinigingsmiddel, dus de hoeveelheid schuim kan worden gebruikt om de mate van spoelen te evalueren.
Producten uit dezelfde serie
| Productnaam | Chemische naam | CAS-nummer |
| IPP | Isopropylpalmitaat | CAS 142-91-6 |
| IPL | Isopropyllauraat | CAS 10233-13-3 |
| 2-EHP | Isooctylpalmitaat | CAS 1341-38-4 |
| IPM | Isopropyl myristaat | CAS 110-27-0 |