清洗劑的清洗原理詳解

清洗劑的清洗原理詳解清洗劑清洗原理包括：（1） 洗滌劑溶液對(duì)被洗基質(zhì)和污垢的潤(rùn)濕及對(duì)二者界面之間的滲透；（2） 清洗劑中的表面活性劑使油性污垢乳化、增溶、分散，使污垢與固體表面分離，并分散或乳化于洗滌介質(zhì)中（通常是水）；（3） 防止已被乳化的油性污垢和已被分散的固體污垢重新再沉積于基質(zhì)表面。洗滌過(guò)程是一個(gè)可逆過(guò)程，分散和懸浮于介質(zhì)中的污垢也有可能重新沉積于固體表面，這一過(guò)程稱為污垢再沉積作用。一、 潤(rùn)濕作用凡固體表面被液體覆蓋的現(xiàn)象稱為潤(rùn)濕。影響潤(rùn)濕性能的其他因素有以下幾種。（1）表面活性劑的結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)中疏水基烴鏈如有幾個(gè)短支鏈，潤(rùn)濕性應(yīng)比僅有一個(gè)長(zhǎng)烴鏈為強(qiáng)；親水基位于烴鏈中央應(yīng)比位于末端為強(qiáng)；表面活性劑疏水基烴鏈的碳原子在C8?C12潤(rùn)濕性好；非離子表面活性劑中，EO=10?12時(shí)潤(rùn)濕性好。（2）溫度一般情況下，溫度升高有利于潤(rùn)濕，但也有例外。（3） 濃度一般表面活性劑的濃度增加，潤(rùn)濕性提高，但有一定限度，即濃度大于CMC范圍，則潤(rùn)濕性下降。（4） pH值一般認(rèn)為，在中性-堿性溶液中，用陰離子表面活性劑，潤(rùn)濕性較好；在中性-酸性溶液中，用非離子表面活性劑，潤(rùn)濕性較好。其他如固體表面的結(jié)構(gòu)和粗糙程度、液體的黏度、電解質(zhì)的加入等因素也都能影響表面活性劑的潤(rùn)濕性能。二、 乳化作用兩種互不相溶的液體混合后（如水和煤油、豆油），經(jīng)劇烈振蕩，油層被粉碎成細(xì)滴，互相混合，成為混合體；但停止振蕩，水和油又重新分為油層和水層。如果在水中加入少許表面活性劑，再用力振蕩，則油滴被分散成極細(xì)的液滴，分散了的粒子間包覆一層吸附薄膜，可防止粒子凝聚，而形成一種穩(wěn)定的乳液，這種現(xiàn)象稱為乳化。水和油兩種互不相溶的液體，為什么加入表面活性劑后便成為穩(wěn)定的乳液呢？因?yàn)樵谖醇尤氡砻婊钚詣┣?，油中的疏水性液體變成微小的粒子，擴(kuò)大了它和水的接觸面，由于油-水兩相界面的張力比較大，它們之間的相斥力增大，疏水性的微粒相吸而聚集，最終形成油、水分層。加入表面活性劑后，降低了水-油間的表面張力，使疏水性液體微粒相聚集的機(jī)械能減少。乳液的類型O/W型油在水中叫油/水相或稱水包油型，在這種乳液中油是內(nèi)相，是不連續(xù)相，水是外相，是連續(xù)相。W/O型水在油中叫水/油相或稱油包水型，這種乳液中水是內(nèi)相，是不連續(xù)相，油是外相，是連續(xù)相。[0(W/O)W]型多重型，即油、水互為內(nèi)相或外相。三、 分散作用一般不溶性固體，如塵土、煙灰、污粒在水中是易于下沉的。當(dāng)加入洗滌劑后，洗滌劑活性物分子就能使固體粒子分割成無(wú)數(shù)微細(xì)的微粒而完全分散懸浮在溶液中，這是因?yàn)榛钚晕锏氖杷鶡N鏈可吸附在固體粒子表面，而另一端親水基伸入水中，在固體粒子周圍形成一層親水性吸附膜，由于洗滌劑與固體粒子之間的表面張力小于固體顆粒內(nèi)部之間的表面張力，洗滌劑分子的潤(rùn)濕力破壞了固體微粒之間的內(nèi)聚力，因此，洗滌劑分子進(jìn)入固體粒子的縫隙而使粒子破裂成微小質(zhì)點(diǎn)，分散在水中。四、 增溶作用表面活性劑在水溶液中形成膠束，具有能使不溶或微溶于水的有機(jī)化合物的溶解度顯著增大的能力，且溶液呈透明狀，這種作用稱為增溶作用。影響增溶作用的主要因素增溶劑的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)在同系表面活性劑中，碳?xì)滏溤介L(zhǎng)，膠束行為出現(xiàn)的濃度越小。這是因?yàn)樘細(xì)滏溤鲩L(zhǎng)，分子的疏水性增大，因而表面活性劑聚集成膠束的趨勢(shì)增高，即CMC降低，膠束數(shù)目增多，在較小的濃度下即能發(fā)生增溶作用，增溶能力增大。被增溶物的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)被增溶物不論以何種方式增溶，其增溶量均與分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)（如碳?xì)滏滈L(zhǎng)、支鏈、取代基、極性、電性、摩爾體積及被增溶物的物理狀態(tài)等）有關(guān)。電解質(zhì)的加入在表面活性劑溶液中加入無(wú)機(jī)鹽可增加烴類的增溶量，減小極性有機(jī)物的增溶量。加入無(wú)機(jī)鹽可使表面活性劑的 CMC下降，膠束數(shù)量增多，所以增溶能力增大。加入鹽的種類不同，對(duì)增溶能力的影響也不同，鈉鹽的影響比鉀鹽大。非離子表面活性劑中加入無(wú)機(jī)鹽，其濁點(diǎn)降低，增溶量增大。有機(jī)添加劑在表面活性劑溶液中加入非極性有機(jī)化合物（烴類），會(huì)使膠束增大，有利于極性化合物插入膠束的“柵欄”間，使極性被增溶物的增溶量增大。溫度的影響溫度變化可導(dǎo)致膠束本身的性質(zhì)發(fā)生變化，溫度變化可引起被增溶物在膠束中溶解情況發(fā)生變化，其原因可能是熱運(yùn)動(dòng)使膠束中能發(fā)生增溶的空間增大。五、起泡和消泡作用泡沫是空氣分散在液體中的一種現(xiàn)象。在肥皂或洗滌劑溶液中，通過(guò)攪拌等作用，空氣浸入溶液中，洗滌劑的活性分子或離子能定向地吸附在空氣-溶液的界面上，親水基被水化（被水分子包圍），在界面上生成由水化的活性物形成的薄膜，即泡沫。表面活性劑的類型是決定起泡性的主要因素。陰離子表面活性劑的起泡力最大，其中以十二醇硫酸鈉、烷基苯磺酸鈉的泡沫最為豐富，非離子表面活性劑次之，脂肪酸酯型非離子表面活性劑起泡力最小。影響起泡力的因素還有溫度、水的硬度、溶液的pH值和添加劑等。要使洗滌劑活性物的起泡性降低，同時(shí)又不影響去污能力，可以加入泡沫抑制劑，常用的有肥皂、脂肪酸、脂肪酸酯、聚三乙醇脂肪酸酯、聚醚、有機(jī)硅消泡劑等。有些低級(jí)醇如甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇等雖有消泡效果，但只有暫時(shí)破泡功能。有機(jī)極性化合物如失水山梨醇三油酸酯、聚丙二醇等消泡效果還可以，多用于纖維、涂料、金屬、無(wú)機(jī)藥品及發(fā)酵等工業(yè)。表3-3為有機(jī)極性化合物消泡劑的消泡效果。六、清洗的過(guò)程大多數(shù)洗滌過(guò)程是在水溶液中進(jìn)行的。首先是洗滌液能潤(rùn)濕固體表面（事實(shí)上，洗滌液的表面張力較低，絕大多數(shù)固體表面能被潤(rùn)濕），若固體表面已吸附油污，即使完全被油污覆蓋，其臨界表面張力一般也不會(huì)低于30mN/m，所以表面活性劑溶液能很好地潤(rùn)濕固體表面，而污垢之所以牢固地附著在固體或纖維之間，主要是依靠它們之間的相互結(jié)合力。洗滌劑的去污，就是要破壞污垢與固體或織物間的黏附鍵，降低或削弱它們之間的引力。洗滌劑活性物分子中有良好的表面活性，其疏水基一端能吸附在污垢的表面，且可滲入污垢微粒的內(nèi)部，同時(shí)又能吸附在織物纖維分子上，并將細(xì)孔中的空氣頂替出來(lái)，液體污垢通過(guò)“卷縮”，逐漸形成油珠，最后被沖洗或因機(jī)械作用離開固體表面。除了上述所說(shuō)液體污垢的去除主要依靠洗滌劑活性物的潤(rùn)濕作用外，還有增溶和乳化作用機(jī)理。增溶作用的機(jī)理認(rèn)為，液體污垢在表面活性劑膠束中增溶是去除油污的重要機(jī)制。