Yüzey aktif maddelerin temel teorisi (3)
Genel anlamda yıkama, bir taşıyıcının yüzeyinden kiri çıkarma işlemini ifade eder. Yıkamada, kir ve taşıyıcı arasındaki etkileşim bazı kimyasal maddelerin (deterjanlar gibi yüzey aktif maddeler gibi) etkisiyle zayıflatılır veya ortadan kaldırılır, böylece kir ve taşıyıcı kombinasyonu kir ve deterjan kombinasyonuna dönüştürülür ve son olarak kir taşıyıcıdan ayrılır. Temel yıkama süreci basit bir ilişki ile ifade edilebilir: taşıyıcı - kir + deterjan = taşıyıcı + kir - deterjan.
Yıkama işlemi genellikle iki aşamaya ayrılabilir: birincisi, deterjan etkisi altında kir taşıyıcısından ayrılır; ikincisi, ayrılan kir ortamda dağılır ve askıya alınır. Yıkama işlemi tersine çevrilebilir bir işlemdir, kir ortamında dağılmış, askıda kalmış kir de ortamdan yıkanan nesneye yeniden çökelebilir. Bu nedenle, iyi bir deterjan, kiri taşıyıcıdan ayırma yeteneğine ek olarak, kirin yeniden birikmesini önlemek için kiri dağıtma ve askıya alma konusunda daha iyi bir yeteneğe sahip olmalıdır.
A. Kirin yapışması. Giysiler, eller vb. kirlenebilir çünkü nesne ile kir arasında bir tür etkileşim vardır. Kir, çeşitli rollerin yapışması nesnesinde, ancak fiziksel yapışma ve kimyasal yapışma ikisinden daha fazla değildir. Giysi üzerindeki kurum, toz, çamur, kum, karbon siyahı ve diğer yapışmalar fiziksel yapışmalardır. Genel olarak, kirin bu şekilde yapışması ve lekeli nesnenin rolü nispeten zayıftır, kirin çıkarılması da nispeten kolaydır. Farklı kuvvetlere göre, kirin fiziksel yapışması mekanik yapışma ve elektrostatik kuvvet yapışması olarak ikiye ayrılabilir.
1, mekanik yapışma bazı katı kirlerin (toz, kum gibi) yapışmasını ifade eder. Mekanik yapışma nispeten zayıf bir kir yapışmasıdır, neredeyse tamamen mekanik yöntemlerle çıkarılabilir, ancak kir nispeten küçük olduğunda (<0.1um), çıkarılması daha zordur; elektrostatik kuvvet yapışması esas olarak zıt yüklü nesneler üzerindeki yüklü kir parçacıklarının rolündedir. Lifli maddelerin çoğu suda negatif yüklüdür ve kireç türü gibi bazı pozitif yüklü kirler tarafından kolayca yapıştırılır. Sulu çözeltilerdeki karbon siyahı partikülleri gibi negatif yüklü olmasına rağmen bazı kirler, sudaki pozitif iyonlar (Ca2+ ﹑ Mg2+ gibi) tarafından oluşturulan iyonik köprüler (birden fazla anizotropik yük arasındaki iyonlar, köprü benzeri bir şekilde onlarla birlikte hareket eder) ile liflere bağlanabilir. Elektrostatik etki basit mekanik eylemden daha güçlüdür, bu nedenle kirin çıkarılması nispeten zordur.
2、Kimyasal yapışma. Kimyasal yapışma, kimyasal veya hidrojen bağı yoluyla nesneye etki eden kir olgusunu ifade eder. Polar katı kir, protein, pas ve lifli maddeler üzerindeki diğer yapışmalar gibi, lifler karboksil, hidroksil, amid ve diğer grupları içerir, bu gruplar ve yağlı kir yağ asitleri, yağ alkollerinin hidrojen bağları oluşturması kolaydır. Kimyasal kuvvet genellikle daha güçlüdür ve bu nedenle kir nesneye daha sıkı bir şekilde bağlanır. Bu tür kirlerin normal yöntemlerle çıkarılması zordur ve bununla başa çıkmak için özel yöntemlere ihtiyaç vardır. Kirin yapışma derecesi, kirin kendi doğası ve yapıştığı nesnenin doğası ile ilgilidir. Genel olarak, parçacıkların lifli maddelere yapışması kolaydır. Katı kir ne kadar küçükse, yapışma o kadar güçlü olur. Pamuk, cam gibi hidrofilik nesneler ve yüzeydeki diğer polar kirler polar olmayan kirlere göre daha sıkı yapışır. Polar olmayan kirlerin yapışma gücü, çıkarılması ve temizlenmesi kolay olmayan polar yağ, toz, kil vb. gibi polar kirlerden daha fazladır.
İkincisi, kir çıkarma mekanizması. Yıkamanın amacı kiri çıkarmaktır. Belirli bir sıcaklık ortamında (esas olarak ortam olarak su), çeşitli fiziksel ve kimyasal etkilerle üretilen deterjanların kullanımı, belirli mekanik kuvvetlerin (el ovma, çamaşır makinesi çalkalama, su etkisi gibi) etkisi altında kir ve yıkanmış öğelerin rolünü zayıflatır veya ortadan kaldırır, böylece kir ve yıkanmış öğeler dekontaminasyon amacından.
1、Sıvı kir çıkarma mekanizması. Sıvı kirlerin çoğu yağlı kirlerdir, yağ elyaf maddelerin çoğunu ıslatabilir, elyaf malzemenin yüzeyinde az ya da çok bir yağ filmi tabakasına yayılabilir. Yıkama işleminin ilk adımı, elyafın pürüzsüz katı bir yüzeyi olarak görülebilen yıkama çözeltisi tarafından yüzeyin ıslatılmasıdır. Sıvı kirin uzaklaştırılması bir tür konvolüsyon ile sağlanır. Sıvı kir başlangıçta yüzeyde yayılmış bir yağ filmi şeklinde bulunur ve yıkama sıvısının katı yüzey üzerindeki tercihli ıslatma etkisi altında, yani elyafın yüzeyi (ıslatma maddesinin etkisi), adım adım yağ boncuklarına kıvrılır, yıkama sıvısı ile değiştirilir ve son olarak belirli bir dış kuvvetin etkisi altında yüzeyi terk eder.
2、Katı kir çıkarma mekanizması. Esas olarak kir kütlesinin ve taşıyıcı yüzeyinin yıkama sıvısı tarafından ıslatılmasıdır. Yüzey aktif maddenin katı kir ve taşıyıcı yüzeyinde adsorpsiyonu nedeniyle, kir ve yüzey arasındaki etkileşim azalır ve kir kütlesinin yüzeydeki yapışma gücü azalır, böylece kir kütlesi taşıyıcı yüzeyinden kolayca çıkarılır. Sadece bu da değil, yüzey aktif maddelerin, özellikle iyonik yüzey aktif maddelerin katı kir ve taşıyıcı yüzeyine adsorpsiyonu, katı kir ve taşıyıcı yüzeyinin yüzey potansiyelini artırabilir, bu da kirin çıkarılması için daha elverişlidir. Katı veya genel lif yüzeyleri sulu ortamda genellikle negatif yüklüdür ve bu nedenle kir kütlesi veya katı yüzey üzerinde dağınık bir çift elektrik katmanı oluşabilir. Aynı cins yükler birbirini ittiğinden, sudaki katı yüzeylerde kir plazmalarının yapışma gücü zayıflar. Anyonik yüzey aktif madde eklendiğinde, anyonik yüzey aktif madde aynı anda kir plazmalarının ve katı yüzeylerin negatif yüzey potansiyelini artırabildiğinden, aralarındaki itme kuvveti artar, böylece plazmaların yapışma gücü daha da azalır ve kir daha kolay çıkarılabilir.
İyonik olmayan yüzey aktif maddeler genel yüklü katı yüzeyde adsorpsiyon üretebilir ve ara yüzey potansiyelini önemli ölçüde değiştiremeseler de, adsorbe edilen iyonik olmayan yüzey aktif maddeler yüzeyde belirli bir kalınlıkta adsorpsiyon tabakası oluşturma eğilimindedir, bu da kirin yeniden birikmesini önlemeye yardımcı olur. Katyonik yüzey aktif maddeler için, adsorpsiyonları kir kütlesinin ve taşıyıcı yüzeyinin negatif yüzey potansiyelini azaltacağından veya ortadan kaldıracağından, kir ve yüzey arasındaki itmeyi daha düşük hale getirir, bu nedenle kirin çıkarılmasına elverişli değildir; ayrıca, katyonik yüzey aktif maddelerin katı yüzeye adsorpsiyonundan sonra, katı yüzey genellikle hidrofobik hale gelir, bu nedenle yüzeyin ıslanmasına elverişli değildir ve yıkamaya elverişli değildir.
3. Özel kirlerin giderilmesi. Protein, nişasta, insan salgıları, meyve suyu, çay suyu ve diğer bu tür kirlerin genel yüzey aktif maddelerle giderilmesi zordur ve özel arıtma yöntemlerine ihtiyaç vardır.
Üçüncü olarak, kuru temizlemenin dekontaminasyon mekanizması. Yukarıdaki giriş, ortam olarak suyun yıkama etkisi içindir, kuru temizleme olarak adlandırılan genellikle organik çözücülerde, özellikle polar olmayan çözücülerde yıkama yöntemini ifade eder. Suyla yıkamaya kıyasla kuru temizleme daha nazik bir yıkama yöntemidir. Kuru temizleme fazla mekanik eylem gerektirmediğinden, giysiler hasara ﹑ kırışıklıklara ve deformasyona neden olmazken, kuru temizleme maddesi su gibi değildir, nadiren genleşme ve büzülme etkisi yaratır. Teknoloji uygun şekilde kullanıldığı sürece, deformasyon ve solma olmadan kuru temizleme yapabilir ve mükemmel sonuçların ömrünü uzatabilirsiniz.
Çeşitli kir türlerinin farklı doğası nedeniyle, kuru temizleme işleminde kirin çıkarılması için farklı eylem yolları vardır. Hayvansal ve bitkisel yağlar, mineral yağlar ve gres gibi yağda çözünen kirler, organik çözücülerde kolayca çözünür ve kuru temizlemede çıkarılması daha kolaydır. Kuru temizleme solventlerinin yağ ve gres için mükemmel çözünürlüğü esasen moleküller arasındaki van der Waals kuvvetlerinden kaynaklanmaktadır. İnorganik tuzlar, şekerler, proteinler, ter ve diğer kirler gibi suda çözünen kirler için kuru temizleme maddesine doğru miktarda su eklenmelidir, aksi takdirde suda çözünen kirlerin giysiden çıkarılması zordur. Ancak suyun kuru temizleme maddesi içinde çözünmesi daha zordur, bu nedenle su miktarını artırmak için yüzey aktif maddeler de eklemek gerekir. Kuru temizleme maddesindeki suyun varlığı, kir ve giysi yüzeyini hidratlı hale getirebilir, böylece yüzey aktif maddelerin yüzeydeki adsorpsiyonuna elverişli olan yüzey aktif maddelerin polar grupları ile etkileşime girmesi kolaydır. Ek olarak, yüzey aktif maddeler miseller oluşturduğunda, suda çözünen kir ve su misellerin içinde çözünebilir. Kuru temizleme solventindeki su içeriğini arttırmanın yanı sıra, yüzey aktif maddeler dekontaminasyon etkisini arttırmak için kirin yeniden birikmesini önlemede de rol oynayabilir. Suda çözünen kirleri çıkarmak için az miktarda su bulunması gereklidir, ancak aşırı su bazı giysilerin deforme olmasına, kırışmasına vb. yol açacaktır, bu nedenle kuru temizleme maddelerindeki su içeriği orta düzeyde olmalıdır.
Kül, çamur, toprak ve karbon siyahı ve diğer katı partiküller gibi ne suda ne de yağda çözünebilen kirler genellikle statik elektrik tarafından adsorbe edilir veya giysiye bağlı yağ ve kir ile birleştirilir. Kuru temizlemede, solvent akışı ﹑ darbe, kirin elektrostatik kuvvetle adsorpsiyonunu sağlayabilir ve kuru temizleme maddesi yağı çözebilir, böylece yağ ve kir kombinasyonu ve kuru temizleme maddesinde katı parçacıkların giysisine yapışabilir, kuru temizleme maddesi az miktarda su ve yüzey aktif maddeler içinde, böylece katı kir parçacıklarından kurtulanlar, giysiye yeniden birikmesini önlemek için kararlı süspansiyon ﹑ dispersiyon olabilir.
Dördüncü olarak, yıkamanın rolünü etkileyen faktörler.
1. Yüzey aktif madde konsantrasyonu. Çözeltideki yüzey aktif maddelerin miselleri yıkama işleminde önemli bir rol oynar. Konsantrasyon kritik misel konsantrasyonuna (cmc) ulaştığında, yıkama etkisi keskin bir şekilde artar. Bu nedenle, iyi bir yıkama etkisine sahip olmak için çözücüdeki deterjan konsantrasyonu cmc değerinden daha yüksek olmalıdır. Bununla birlikte, yüzey aktif madde konsantrasyonu cmc değerinden yüksek olduğunda, yıkama etkisindeki artış belirgin değildir ve yüzey aktif madde konsantrasyonunu çok fazla artırmak gereksizdir. Yağ lekelerini çözünürleştirme yoluyla çıkarırken, konsantrasyon cmc değerinin üzerinde olsa bile çözünürleştirme etkisi yüzey aktif madde konsantrasyonu ile artar. Örneğin, giysilerin manşetlerinde ve yakalarında daha fazla kir varsa, yüzey aktif maddenin yağ üzerindeki çözünürleştirme etkisini artırmak için yıkama sırasında bir deterjan tabakası uygulanabilir.
2、Sıcaklığın dekontaminasyon etkisi üzerinde çok önemli bir etkisi vardır. Genel olarak, sıcaklığı yükseltmek kirin giderilmesi için iyidir, ancak bazen çok yüksek sıcaklık da olumsuz faktörlere neden olabilir. Sıcaklığın artması kirin difüzyonu için faydalıdır, sıcaklık erime noktasından daha yüksek olduğunda katı yağ ölçeği kolayca emülsifiye edilir ve elyaf da sıcaklık artışı nedeniyle genleşme derecesini arttırır, tüm bu faktörler kirin çıkarılması için faydalıdır. Bununla birlikte, kompakt kumaşlar için, elyaf genleşmesinden sonra elyaflar arasındaki mikro boşluk azalır, bu da kirin çıkarılması için elverişsizdir.
Sıcaklık değişimi aynı zamanda yüzey aktif maddelerin çözünürlüğünü, cmc değerini, misel boyutunu vb. etkiler ve bu da yıkama etkisini etkiler. Uzun karbon zincirlerine sahip yüzey aktif maddelerin çözünürlüğü sıcaklık düşük olduğunda daha azdır ve bazen çözünürlük cmc değerinden bile daha düşüktür, bu nedenle yıkama sıcaklığı uygun şekilde yükseltilmelidir. Sıcaklığın cmc değeri ve misel boyutu üzerindeki etkisi iyonik ve noniyonik yüzey aktif maddeler için farklıdır. İyonik yüzey aktif maddeler için, sıcaklıktaki bir artış genellikle cmc değerini artırır ve misel boyutunu azaltır, bu da yıkama çözeltisindeki yüzey aktif madde konsantrasyonunun artırılması gerektiği anlamına gelir. Noniyonik yüzey aktif maddeler için, sıcaklıktaki bir artış cmc değerlerinde bir azalmaya ve misel hacminde önemli bir artışa yol açar, bu da sıcaklıktaki uygun bir artışın noniyonik yüzey aktif maddelerin yüzey aktif etkilerini göstermelerine yardımcı olabileceğini gösterir. Ancak, sıcaklık bulutlanma noktasını aşmamalıdır. En uygun yıkama sıcaklığı deterjan formülasyonu ve yıkanacak nesne ile ilgilidir. Bazı deterjanlar oda sıcaklığında iyi yıkama etkisine sahipken, bazı deterjanlar soğuk ve sıcak yıkama arasında çok farklı dekontaminasyon etkisine sahiptir.
3, köpük. İnsanlar genellikle köpük kapasitesi ve yıkama etkisine, deterjan yıkama etkisinin köpürme gücünün iyi olduğuna alışkındır. Aslında, yıkama etkisi ve köpük miktarı doğrudan ilişkili değildir, yıkama için düşük köpüklü deterjan ile yıkama etkisi yüksek köpüklü deterjandan daha kötü değildir.
Köpük doğrudan yıkama ile ilgili olmasa da, bazı durumlarda köpük kirin çıkarılmasına yardımcı olabilir, örneğin bulaşıkları elde yıkarken, deterjanın köpüğü yağ damlalarını taşıyabilir. Halılar fırçalanırken, köpük toz ve diğer katı kir parçacıklarını da alabilir, halı kiri tozun büyük bir bölümünü oluşturur, bu nedenle halı temizleme maddelerinin belirli bir köpürme kabiliyetine sahip olması gerekir. Köpürme gücü şampuan, şampuan veya banyo için de önemlidir, sıvı insanların yağlanmış ve rahat hissetmelerini sağlamak için ince bir köpük ürettiğinde.
4, liflerin çeşitliliği ve tekstillerin fiziksel özellikleri. Elyafın kimyasal yapısının kirin yapışmasını ve çıkarılmasını etkilemesinin yanı sıra, elyaf formunun görünümü ile iplik ve kumaşın organizasyonu da kir çıkarma kolaylığı üzerinde etkilidir.
5, su sertliği. Sudaki Ca2+, Mg2+ ve diğer metal iyonlarının konsantrasyonu yıkama etkisi üzerinde büyük bir etkiye sahiptir, özellikle anyonik yüzey aktif madde Ca2+ ve Mg2+ iyonlarıyla karşılaştığında daha az çözünür olan ve dekontaminasyon kabiliyetini azaltacak olan kalsiyum ve magnezyum tuzları oluşturur. Sert suda, yüzey aktif madde konsantrasyonu daha yüksek olsa bile, dekontaminasyon etkisi yine de damıtmaya göre çok daha kötüdür. Yüzey aktif maddenin en iyi yıkama etkisini göstermesi için, sudaki Ca2+ iyonu konsantrasyonu 1×10-6mol/L (CaCO3 0,1mg/L'ye düşürülmelidir) veya daha azına düşürülmelidir. Bu, deterjana çeşitli su yumuşatıcıların eklenmesini gerektirir.
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 |