Yüzey aktif maddelerin temel teorisi (2)
Köpük, yıkama işleminde önemli bir rol oynar. Köpük, sıvı veya katı içinde dağılmış gazın bir dispersiyon sistemidir, dağılmış faz olarak gaz ve dağıtıcı ortam olarak sıvı veya katı, birincisi sıvı köpük olarak adlandırılırken, ikincisi köpük, köpük cam, köpük çimento vb. gibi katı köpük olarak adlandırılır.
I. Köpük oluşumu. Burada bahsedilen köpük, bir sıvı film ile ayrılmış kabarcık kümelerini ifade etmektedir. Bu köpük, dağılmış faz (gaz) ile dağılmış ortam (sıvı) arasındaki büyük yoğunluk farkından ve sıvının düşük viskozitesinden kaynaklanır, böylece kabarcıklar her zaman hızlı bir şekilde sıvı yüzeyine yükselebilir. Köpük oluşturma süreci, sıvıya büyük miktarda gaz getirmek, sıvıdaki kabarcıklar ve hızlı bir şekilde sıvı yüzeyine geri dönmek, az miktarda sıvı gazla ayrılmış kabarcık agregatlarının oluşmasıdır.
Köpüğün iki önemli özelliği vardır: Birincisi, kabarcığın dağılmış fazı genellikle çok yüzlü bir şekle sahip olduğundan, bunun nedeni kabarcığın kesişme noktasıdır, sıvı filmi inceltme eğilimi vardır, böylece kabarcık çok yüzlü hale gelir, sıvı film belirli bir dereceye kadar inceldiğinde, kabarcığın yırtılmasına yol açar; İkincisi, saf sıvı kararlı bir köpük oluşturamaz, sıvı en az iki veya daha fazla bileşen olmak üzere bir köpük oluşturabilir. Sulu yüzey aktif madde çözeltisi, köpük üretmesi kolay tipik bir sistemdir ve köpük üretme kabiliyeti diğer özelliklerle de ilgilidir.
İyi köpürme gücüne sahip yüzey aktif maddelere köpürtücü maddeler denir. Köpük yapıcı maddenin iyi köpürme kabiliyetine sahip olmasına rağmen, oluşan köpüğün uzun süre muhafaza edilmesi gerekmeyebilir, yani stabilitesi her zaman iyi olmayabilir. Köpüğün stabilitesini korumak için, genellikle köpük oluşturucu maddeye eklenen köpük maddelerinin stabilitesini artırabilir, bu tür maddelere stabilizatör denir, yaygın olarak kullanılan stabilizatörler lauroyl diethanolamine ve dodecyl dimethylamine oxide'dir.
İkincisi, köpüğün stabilitesidir. Köpük termodinamik olarak kararsız bir sistemdir, son eğilim sistemdeki sıvının toplam yüzey alanı azaldıktan sonra kabarcığı kırmaktır, serbest enerji azalır. Köpük giderme işlemi, kopma sürecine kadar gazı kalından inceye doğru ayıran sıvı filmdir. Bu nedenle, köpüğün stabilite derecesi esas olarak sıvı deşarj hızı ve sıvı filmin gücü ile belirlenir. Etki faktörleri de aşağıdaki gibidir.
1、Yüzey gerilimi. Enerji açısından bakıldığında, düşük yüzey gerilimi köpük oluşumu için daha elverişlidir, ancak köpük stabilitesini garanti etmez. Yüzey gerilimi düşüktür, basınç farkı küçüktür, boşaltma hızı yavaşlar, sıvı film daha yavaş incelir, bu da köpüğün stabilitesine yardımcı olur.
2、Yüzey viskozitesi. Köpüğün stabilitesini belirleyen kilit faktör sıvı film mukavemetidir ve sıvı film mukavemeti esas olarak yüzey viskozitesi ile ölçülen yüzey adsorpsiyon filminin sağlamlığı ile belirlenir. Daha büyük yüzey viskozitesine sahip çözelti tarafından üretilen köpük daha uzun ömürlüdür. Bunun nedeni, yüzey adsorpsiyon molekülleri arasındaki etkileşimin film mukavemetinde bir artışa yol açması ve böylece köpüğün ömrünü arttırmasıdır.
3、Çözelti viskozitesi. Sıvının viskozitesi arttığında, sıvı filmdeki sıvının boşaltılması kolay değildir, sıvı film kalınlığı daha yavaş incelir, film kopma süresini yavaşlatır, köpüğün stabilitesini arttırır.
4、Yüzey geriliminin "onarım" etkisi. Sıvı filmin yüzeyine adsorbe edilen yüzey aktif madde, sıvı filmin yüzeyinin genişlemesine veya daralmasına direnme yeteneği, bu yeteneğe onarım etkisi denir. Sıvı filmin yüzeyinde adsorbe edilmiş bir yüzey aktif madde olduğundan, yüzey alanının genişlemesi, yüzeydeki adsorbe edilmiş moleküllerin konsantrasyonunu azaltacak ve yüzey gerilimini artıracaktır. Yüzeyin daha fazla genişlemesi daha fazla iş yapılmasını gerektirecektir. Tersine yüzey alanının daralması, yüzey adsorpsiyon moleküllerinin konsantrasyonunu artıracak, yani daha fazla daralmaya elverişli olmayan yüzey gerilimini azaltacaktır.
5, gazın sıvı film boyunca difüzyonu. Kılcal basıncın varlığı nedeniyle, köpükteki küçük kabarcığın basıncı büyük kabarcığın basıncından daha yüksektir, bu da küçük kabarcıktaki gazın sıvı filmden düşük basınçlı büyük kabarcığa yayılmasına neden olur, bu da küçük kabarcığın küçülmesi ve büyük kabarcığın büyümesi ve son olarak köpüğün kopması olgusuyla sonuçlanır. Yüzey aktif madde eklenirse, köpük düzgün ve ince olacaktır ve köpükten arındırılması kolay olmayacaktır. Yüzey aktif madde sıvı film üzerinde yakından düzenlendiğinden, nefes alması zordur ve köpük daha kararlıdır.
6、Yüzey yükünün etkisi. Köpük sıvı film aynı sembolik yüke sahipse, sıvı filmin iki yüzeyi birbirini iterek sıvı filmin incelmesini ve hatta yok olmasını önleyecektir. İyonik yüzey aktif maddeler bu dengeleyici rolü oynayabilir.
Üçüncüsü, köpüğün yok edilmesi. Köpüğün yok edilmesinin temel prensibi, köpük oluşum koşullarını değiştirmek veya köpüğün stabilize edici faktörlerini ortadan kaldırmaktır, iki tür fiziksel ve kimyasal köpük giderme yöntemi vardır. Fiziksel köpük giderme, köpük oluşum koşullarını değiştirme koşulları altında köpük çözeltisinin kimyasal bileşimini korumaktır, örneğin dış rahatsızlık, sıcaklık veya basınç değişiklikleri ve ultrasonik işlem köpüğü ortadan kaldırmak için etkili fiziksel yöntemlerdir. Kimyasal köpük giderme yöntemi, köpükteki sıvı filmin gücünü azaltmak ve böylece köpük giderme amacına ulaşmak için köpüğün stabilitesini azaltmak için belirli maddeler ve köpük oluşturucu madde eklemektir, bu tür maddelere köpük gidericiler denir. Köpük gidericilerin çoğu yüzey aktif maddelerdir. Bu nedenle, köpük gidericinin etki mekanizmasına göre, köpük giderici yüzey gerilimini azaltma konusunda güçlü bir yeteneğe sahip olmalı, yüzeyde adsorbe edilmesi kolay olmalı ve yüzey adsorpsiyon moleküler etkileşimi zayıf olmalı, adsorpsiyon molekülleri daha rahat bir yapıda düzenlenmelidir.
Çeşitli köpük kesici türleri vardır, ancak temelde hepsi noniyonik yüzey aktif maddelerdir. İyonik olmayan yüzey aktif maddeler, bulutlanma noktasının yakınında veya üstünde köpük önleyici özelliklere sahiptir ve genellikle köpük kesici olarak kullanılır. Alkoller, özellikle dallanma yapısına sahip alkoller, yağ asitleri ve yağ asidi esterleri, poliamidler, fosfat esterleri, silikon yağı vb. de yaygın olarak mükemmel köpük kesiciler olarak kullanılır.
Dördüncü olarak, köpük ve yıkama. Köpük ve yıkama etkisi arasında doğrudan bir bağlantı yoktur ve köpük miktarı yıkama etkisinin iyi veya kötü olduğunu göstermez. Örneğin, iyonik olmayan yüzey aktif maddelerin köpürme performansı sabununkinden çok daha düşüktür, ancak deterjanları sabununkinden çok daha iyidir. Bazı durumlarda, köpük kiri çıkarmada yardımcı olabilir. Örneğin, evde bulaşık yıkarken, deterjanın köpüğü yağ damlacıklarını alabilir; halıları fırçalarken, köpük toz, toz ve diğer katı kirleri almaya yardımcı olur. Buna ek olarak, köpük bazen deterjanın etkinliğinin bir işareti olarak kullanılabilir, çünkü yağlı yağların deterjanın köpüğü üzerinde engelleyici bir etkisi vardır ve çok fazla yağ ve çok az deterjan olduğunda, köpük oluşumu olmayacak veya orijinal köpük kaybolacaktır. Köpük bazen durulamanın temiz olup olmadığının bir göstergesi olarak kullanılabilir, çünkü durulama çözeltisindeki köpük miktarı deterjan miktarı ile azalma eğilimindedir, bu nedenle köpük miktarı durulama derecesini değerlendirmek için kullanılabilir.
Aynı seri ürünler
| Ürün Adı | Kimyasal Adı | CAS numarası |
| IPP | İzopropil palmitat | CAS 142-91-6 |
| IPL | İzopropil Laurat | CAS 10233-13-3 |
| 2-EHP | İzooktil palmitat | CAS 1341-38-4 |
| IPM | İzopropil miristat | CAS 110-27-0 |