表面活性剂的基本理论（3）
通常意义上的洗涤是指去除载体表面污垢的过程。在洗涤过程中，污垢与载体之间的相互作用在某些化学物质（如洗涤剂等表面活性剂物质）的作用下被削弱或消除，从而使污垢与载体的结合变为污垢与洗涤剂的结合，最终使污垢与载体分离。洗涤的基本过程可以用一个简单的关系来表示：载体-污垢+洗涤剂=载体+污垢-洗涤剂。
洗涤过程通常可分为两个阶段：第一阶段，在洗涤剂的作用下，污物从其载体中分离出来；第二阶段，分离出来的污物分散悬浮在介质中。洗涤过程是一个可逆的过程，分散、悬浮在介质中的污垢还可能从介质中重新沉淀到被洗涤物上。因此，好的洗涤剂除了具有使污垢脱离载体的能力外，还应该具有较好的分散和悬浮污垢的能力，防止污垢的再沉积。
A.污垢附着。衣服、手等之所以会沾上污垢，是因为物体与污垢之间存在着某种相互作用。污垢在物体上的附着力有多种作用，但不外乎物理附着力和化学附着力两种。煤烟、灰尘、泥沙、炭黑等附着在衣物上就是一种物理附着。一般来说，通过这种附着作用的污垢，与被沾污物体的作用力相对较弱，清除污垢也相对容易。根据作用力的不同，污垢的物理附着可分为机械附着和静电力附着。
1、机械附着力是指一些固体污垢（如灰尘、沙粒）的附着力。机械附着力是指附着力相对较弱的污物，几乎可以用纯机械的方法清除，但当污物相对较小时（<0.1um），则较难清除；静电力附着力主要是指带电污物颗粒对带相反电荷物体的作用。大多数纤维物品在水中都带负电，很容易被一些带正电的污物（如石灰类）粘附。有些污垢虽然带负电，如水溶液中的炭黑颗粒，但可以通过水中正离子（如 Ca2+ ﹑ Mg2+ 等）形成的离子桥（多个各向异性电荷之间的离子，以桥的方式与电荷共同作用）附着在纤维上。静电作用强于简单的机械作用，因此去污相对困难。
2、化学附着力。化学附着是指污垢通过化学键或氢键作用于物体的现象。如极性固体污垢、蛋白质、铁锈等粘附在纤维物品上，纤维中含有羧基、羟基、酰胺等基团，这些基团与油性污垢中的脂肪酸、脂肪醇容易形成氢键。化学力一般较强，因此污垢在物体上粘合得比较牢固。这种污垢很难用普通方法清除，需要用特殊方法处理。污垢的粘附程度与污垢本身的性质和被粘附物体的性质有关。一般来说，颗粒容易附着在纤维物品上。固体污垢越小，附着力越强。亲水性物体如棉花、玻璃等表面上的极性污垢要比非极性污垢附着得更牢固。非极性污垢的附着力大于极性污垢，如极性脂肪、灰尘、粘土等，不易清除和清洁。
第二，去污机制。洗涤的目的是去污。在一定温度的介质中（主要以水为介质），利用洗涤剂产生的各种物理、化学作用，减弱或消除污垢和被洗涤物的作用，在一定机械力（如手搓、洗衣机搅动、水流冲击）的作用下，使污垢和被洗涤物脱离，达到去污的目的。
1、去除液体污垢的机理。液体污垢大多是油性污垢，油污能润湿大部分纤维物品，或多或少地在纤维材料表面铺成一层油膜。洗涤作用的第一步是洗涤液润湿表面，可以看到纤维表面光滑坚实。液态污垢的去除是通过一种卷积作用实现的。液态污垢原本以铺展的油膜形式存在于表面，在洗涤液对固体表面，即纤维表面的优先润湿作用（润湿剂的作用）下，一步步卷曲成油珠，被洗涤液取代，最后在一定的外力作用下离开表面。
2、固体污垢的去除机理。主要是污垢团及其载体表面被洗涤液润湿。由于表面活性剂在固体污垢及其载体表面的吸附作用，污垢与表面的相互作用减弱，污垢团在表面的附着力降低，污垢团很容易从载体表面去除。不仅如此，表面活性剂，尤其是离子型表面活性剂在固体污垢及其载体表面的吸附，还可能增加固体污垢及其载体表面的表面电位，更有利于污垢的清除。在水介质中，固体或一般纤维表面通常带负电荷，因此污垢团或固体表面会形成扩散的双电层。由于同性电荷相互排斥，污垢质点在水中对固体表面的附着力就会减弱。加入阴离子表面活性剂后，由于阴离子表面活性剂能同时提高污垢质点和固体表面的负表面电位，增强了它们之间的斥力，从而进一步降低了质点的附着强度，更容易清除污垢。
非离子表面活性剂可在一般带电固体表面产生吸附作用，虽然不能显著改变界面电位，但吸附的非离子表面活性剂往往会在表面形成一定厚度的吸附层，有利于防止污垢的再沉积。而对于阳离子表面活性剂，由于其吸附会降低或消除污垢团与其载体表面的负表面电位，使得污垢与表面之间的斥力降低，从而不利于污垢的去除；此外，阳离子表面活性剂在固体表面吸附后，固体表面往往会变得疏水，从而不利于表面的润湿，不利于洗涤。
3.去除特殊污垢。蛋白质、淀粉、人体分泌物、果汁、茶汁等这些污垢一般的表面活性剂很难去除，需要采用特殊的处理方法。
第三，干洗的去污机理。以上介绍的是以水为介质的洗涤效果，所谓干洗一般是指在有机溶剂特别是非极性溶剂中的洗涤方式。与水洗相比，干洗是一种更为温和的洗涤方式。因为干洗不需要太多的机械作用，对衣物不会造成损伤﹑褶皱和变形，同时干洗剂不像水，很少产生膨胀和收缩作用。只要技术处理得当，就能使干洗衣物达到不变形、不褪色和延长使用寿命的优良效果。
由于各种污垢的性质不同，干洗过程中去除污垢的作用方式也不同。油溶性污垢，如动植物油、矿物油和油脂等，易溶于有机溶剂，在干洗中较容易去除。干洗溶剂对油脂的优异溶解性主要来自分子间的范德华力。而对于水溶性污垢如无机盐、糖类、蛋白质、汗液等的去除，还必须在干洗剂中加入适量的水，否则水溶性污垢很难从衣物上去除。但水在干洗剂中较难溶解，所以要增加水的用量，还需添加表面活性剂。干洗剂中水的存在可使污垢和衣物表面水化，从而容易与表面活性剂的极性基团发生作用，有利于表面活性剂在其表面的吸附。此外，当表面活性剂形成胶束时，水溶性污垢和水可以被溶解到胶束中。除了增加干洗溶剂中的含水量外，表面活性剂还能起到防止污垢再沉积的作用，从而增强去污效果。少量水的存在对去除水溶性污垢是必要的，但过多的水会导致一些衣物变形、起皱等，因此干洗剂中水的含量必须适中。
既不溶于水也不溶于油的污垢，如灰、泥、土和炭黑等固体颗粒，一般被静电吸附或与油污结合而附着在衣物上。在干洗时，溶剂的流动﹑冲击能使静电力吸附的污垢脱落，而干洗剂能溶解油污，使油污与附着在衣物上的固体颗粒结合脱落在干洗剂中，干洗剂中少量的水和表面活性剂，使那些脱落的固体污垢颗粒能稳定地悬浮﹑分散，防止其再次沉积到衣物上。
第四，影响洗涤作用的因素。
1.表面活性剂的浓度。溶液中的表面活性剂胶束在洗涤过程中起着重要作用。当浓度达到临界胶束浓度（cmc）时，洗涤效果会急剧增加。因此，洗涤剂在溶剂中的浓度应高于 cmc 值，以获得良好的洗涤效果。但是，当表面活性剂的浓度高于 cmc 值时，洗涤效果的增加并不明显，因此没有必要过多地增加表面活性剂的浓度。用增溶法去除油渍时，即使表面活性剂的浓度高于 cmc 值，增溶效果也会随着浓度的增加而增加。例如，如果衣服袖口和衣领处的污垢较多，可在洗涤时涂一层洗涤剂，以提高表面活性剂对油污的增溶效果。
2、温度对去污效果有非常重要的影响。一般来说，提高温度有利于去污，但有时温度过高也会造成不利因素。温度的升高有利于污垢的扩散，固体油垢在温度高于其熔点时容易乳化，纤维也会因温度升高而增加膨胀度，这些因素都有利于污垢的去除。然而，对于紧密织物，纤维膨胀后纤维间的微间隙会减小，不利于污垢的清除。
温度的变化也会影响表面活性剂的溶解度、cmc 值、胶束大小等，从而影响洗涤效果。温度较低时，长碳链表面活性剂的溶解度较小，有时溶解度甚至低于 cmc 值，因此应适当提高洗涤温度。对于离子型和非离子型表面活性剂，温度对 cmc 值和胶束大小的影响是不同的。对于离子型表面活性剂，温度升高通常会使 cmc 值增大，胶束尺寸减小，这意味着应增加洗涤溶液中表面活性剂的浓度。对于非离子表面活性剂，温度升高会导致其 cmc 值降低，胶束体积显著增大，这表明适当升高温度有助于非离子表面活性剂发挥其表面活性效果。不过，温度不应超过其浊点。最合适的洗涤温度与洗涤剂配方和洗涤对象有关。有些洗涤剂在常温下就有很好的洗涤效果，而有些洗涤剂在冷水和热水中的去污效果则大相径庭。
3、发泡性。人们往往习惯于将起泡能力与洗涤效果挂钩，认为起泡能力强的洗涤剂洗涤效果就好。其实，洗涤效果与泡沫量没有直接关系，用低泡沫洗涤剂进行洗涤，洗涤效果并不比高泡沫洗涤剂差。
虽然泡沫与洗涤没有直接关系，但在某些场合，泡沫可以帮助去除污垢，例如手洗餐具时，洗涤剂的泡沫可以带走油滴。擦洗地毯时，泡沫也能带走灰尘和其他固体污垢颗粒，地毯上的污垢占灰尘的很大比例，因此地毯清洁剂应具有一定的发泡能力。发泡力对洗发水也很重要，洗发水或沐浴液产生细腻的泡沫时能使人感到润滑舒适。
4、纤维的种类和纺织品的物理性质。除了纤维的化学结构会影响污垢的附着和清除外，纤维的外观形态以及纱线和织物的组织也会影响污垢清除的难易程度。
5、水的硬度。水中 Ca2+、Mg2+ 等金属离子的浓度对洗涤效果影响很大，特别是阴离子表面活性剂遇到 Ca2+、Mg2+ 离子形成钙盐和镁盐时，溶解度较低，会降低去污能力。在硬水中，即使表面活性剂的浓度较高，去污效果仍比蒸馏法差很多。要使表面活性剂发挥最佳洗涤效果，水中 Ca2+ 离子的浓度应降至 1×10-6mol/L （CaCO3 应降至 0.1mg/L）或更低。这就需要在洗涤剂中添加各种水软化剂。
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