La force de retrait d'une unité de longueur quelconque à la surface du liquide est appelée tension superficielle et l'unité est N.·m-1.
La propriété de réduire la tension superficielle du solvant est appelée activité de surface, et une substance possédant cette propriété est appelée substance tensioactive.
La substance tensioactive qui peut lier des molécules en solution aqueuse et former des micelles et d'autres associations, et avoir une activité de surface élevée, tout en ayant également pour effet de mouiller, d'émulsifier, de mousser, de laver, etc. est appelée tensioactif.
Les tensioactifs sont des composés organiques dotés d'une structure et de propriétés particulières, qui peuvent modifier considérablement la tension interfaciale entre deux phases ou la tension superficielle des liquides (généralement de l'eau), avec des propriétés mouillantes, moussantes, émulsifiantes, lavantes et autres.
En termes de structure, les tensioactifs ont une caractéristique commune : ils contiennent deux groupes de nature différente dans leurs molécules. À une extrémité se trouve une longue chaîne de groupe non polaire, soluble dans l'huile et insoluble dans l'eau, également connu sous le nom de groupe hydrophobe ou groupe hydrofuge. Un tel groupe hydrofuge est généralement constitué de longues chaînes d'hydrocarbures, parfois également de fluor organique, de silicium, d'organophosphate, de chaîne organostannique, etc. À l'autre extrémité se trouve un groupe soluble dans l'eau, un groupe hydrophile ou un groupe oléofuge. Le groupe hydrophile doit être suffisamment hydrophile pour garantir que les tensioactifs entiers sont solubles dans l'eau et ont la solubilité nécessaire. Les tensioactifs contenant des groupes hydrophiles et hydrophobes, ils peuvent être solubles dans au moins une des phases liquides. Cette propriété hydrophile et lipophile du tensioactif est appelée amphiphilie.
Le tensioactif est une sorte de molécules amphiphiles comportant des groupes à la fois hydrophobes et hydrophiles. Les groupes hydrophobes de tensioactifs sont généralement composés d'hydrocarbures à chaîne longue, tels que les alkyles à chaîne droite en C8 à C20, les alkyles à chaîne ramifiée en C8 à C20, les alkylphényles (le nombre de tomes de carbone de l'alkyle est de 8 à 16) et similaires. La différence, qui est faible entre les groupes hydrophobes, réside principalement dans les changements structurels des chaînes hydrocarbonées. Et les types de groupes hydrophiles sont plus nombreux, de sorte que les propriétés des tensioactifs sont principalement liées aux groupes hydrophiles en plus de la taille et de la forme des groupes hydrophobes. Les changements structurels des groupes hydrophiles sont plus importants que ceux des groupes hydrophobes, de sorte que la classification des tensioactifs est généralement basée sur la structure des groupes hydrophiles. Cette classification est basée sur le fait que le groupe hydrophile est ionique ou non, et elle est divisée en tensioactifs anioniques, cationiques, non ioniques, zwitterioniques et autres types spéciaux.
① Adsorption des tensioactifs à l'interface
Les molécules tensioactives sont des molécules amphiphiles possédant à la fois des groupes lipophiles et hydrophiles. Lorsque le tensioactif est dissous dans l'eau, son groupe hydrophile est attiré par l'eau et se dissout dans l'eau, tandis que son groupe lipophile est repoussé par l'eau et quitte l'eau, entraînant l'adsorption de molécules (ou d'ions) de tensioactif à l'interface des deux phases. , ce qui réduit la tension interfaciale entre les deux phases. Plus les molécules (ou ions) de tensioactif sont adsorbées à l’interface, plus la réduction de la tension interfaciale est importante.
② Certaines propriétés de la membrane d'adsorption
Pression de surface de la membrane d'adsorption : adsorption du tensioactif à l'interface gaz-liquide pour former une membrane d'adsorption, par exemple en plaçant une feuille flottante amovible sans friction sur l'interface, la feuille flottante pousse la membrane adsorbante le long de la surface de la solution et la membrane génère une pression sur la feuille flottante, appelée pression superficielle.
Viscosité de surface : comme la pression de surface, la viscosité de surface est une propriété présentée par la membrane moléculaire insoluble. Suspendu par un anneau de platine en fil métallique fin, de sorte que son plan entre en contact avec la surface de l'eau du réservoir, faites tourner l'anneau de platine, l'anneau de platine par la viscosité de l'obstacle à l'eau, l'amplitude décroît progressivement, selon laquelle la viscosité de surface peut être mesuré. La méthode est la suivante : d'abord, l'expérience est menée sur la surface de l'eau pure pour mesurer la décroissance de l'amplitude, puis la décroissance après la formation de la membrane de surface est mesurée, et la viscosité de la membrane de surface est dérivée de la différence entre les deux. .
La viscosité de surface est étroitement liée à la solidité de la membrane de surface, et puisque la membrane d'adsorption a une pression et une viscosité de surface, elle doit avoir une élasticité. Plus la pression superficielle et la viscosité de la membrane adsorbée sont élevées, plus son module élastique est élevé. Le module élastique de la membrane d’adsorption de surface est important dans le processus de stabilisation des bulles.
③ Formation de micelles
Les solutions diluées de tensioactifs obéissent aux lois suivies par les solutions idéales. La quantité de tensioactif adsorbée à la surface de la solution augmente avec la concentration de la solution, et lorsque la concentration atteint ou dépasse une certaine valeur, la quantité d'adsorption n'augmente plus, et ces molécules de tensioactif en excès sont dans la solution au hasard manière ou d'une manière régulière. La pratique et la théorie montrent qu'ils forment des associations en solution, et ces associations sont appelées micelles.
Concentration micellaire critique (CMC) : La concentration minimale à laquelle les tensioactifs forment des micelles en solution est appelée concentration micellaire critique.
④ Valeurs CMC des tensioactifs courants.
HLB est l'abréviation de hydrophile lipophile balance, qui indique l'équilibre hydrophile et lipophile des groupes hydrophiles et lipophiles du tensioactif, c'est-à-dire la valeur HLB du tensioactif. Une valeur HLB élevée indique une molécule avec une forte hydrophilie et une faible lipophilie ; à l'inverse, une forte lipophile et une faible hydrophilie.
① Dispositions de valeur HLB
La valeur HLB est une valeur relative, donc lorsque la valeur HLB est développée, en tant que norme, la valeur HLB de la cire de paraffine, qui n'a pas de propriétés hydrophiles, est spécifiée comme étant 0, tandis que la valeur HLB du dodécylsulfate de sodium, qui est plus soluble dans l'eau, est de 40. Par conséquent, la valeur HLB des tensioactifs est généralement comprise entre 1 et 40. De manière générale, les émulsifiants avec des valeurs HLB inférieures à 10 sont lipophiles, tandis que ceux supérieurs à 10 sont hydrophiles. Ainsi, le point de passage de lipophile à hydrophile est d’environ 10.
Sur la base des valeurs HLB des tensioactifs, une idée générale de leurs utilisations possibles peut être obtenue, comme le montre le tableau 1-3.
Deux liquides mutuellement insolubles, l'un dispersé dans l'autre sous forme de particules (gouttelettes ou cristaux liquides), forment un système appelé émulsion. Ce système est thermodynamiquement instable en raison de l'augmentation de la surface limite des deux liquides lors de la formation de l'émulsion. Afin de rendre l'émulsion stable, il est nécessaire d'ajouter un troisième composant - un émulsifiant pour réduire l'énergie interfaciale du système. L'émulsifiant appartient au tensioactif, sa fonction principale est de jouer le rôle d'émulsion. La phase de l'émulsion qui existe sous forme de gouttelettes est appelée phase dispersée (ou phase interne, phase discontinue), et l'autre phase liée entre elles est appelée milieu de dispersion (ou phase externe, phase continue).
① Émulsifiants et émulsions
Émulsions courantes, une phase est de l'eau ou une solution aqueuse, l'autre phase est constituée de substances organiques non miscibles à l'eau, telles que la graisse, la cire, etc. L'émulsion formée par l'eau et l'huile peut être divisée en deux types selon leur situation de dispersion : l'huile dispersée dans l'eau pour former une émulsion de type huile dans l'eau, exprimée en H/E (huile/eau) : eau dispersée dans l'huile pour former une émulsion de type huile dans l'eau, exprimée en H/E (eau/huile). Des multi-émulsions complexes de type eau dans huile dans eau E/H/E et de type huile dans eau dans huile H/E/H peuvent également être formées.
Les émulsifiants sont utilisés pour stabiliser les émulsions en réduisant la tension interfaciale et en formant une membrane interfaciale monomoléculaire.
Dans l'émulsification des exigences émulsifiantes :
a : L'émulsifiant doit être capable d'adsorber ou d'enrichir l'interface entre les deux phases, afin que la tension interfaciale soit réduite ;
b : L'émulsifiant doit donner aux particules une charge, de sorte qu'une répulsion électrostatique entre les particules, ou forme une membrane protectrice stable et hautement visqueuse autour des particules.
Par conséquent, la substance utilisée comme émulsifiant doit avoir des groupes amphiphiles pour pouvoir émulsionner, et les tensioactifs peuvent répondre à cette exigence.
② Méthodes de préparation des émulsions et facteurs affectant la stabilité des émulsions
Il existe deux manières de préparer des émulsions : l'une consiste à utiliser la méthode mécanique pour disperser le liquide en minuscules particules dans un autre liquide, qui est principalement utilisé dans l'industrie pour préparer des émulsions ; l'autre consiste à dissoudre le liquide à l'état moléculaire dans un autre liquide, puis à le rassembler correctement pour former des émulsions.
La stabilité d'une émulsion est la capacité à anti-agrégation des particules qui conduit à une séparation de phases. Les émulsions sont des systèmes thermodynamiquement instables avec une grande énergie libre. Par conséquent, la soi-disant stabilité d'une émulsion est en réalité le temps nécessaire au système pour atteindre l'équilibre, c'est-à-dire le temps nécessaire pour que la séparation de l'un des liquides du système se produise.
Lorsque la membrane interfaciale est composée d'alcools gras, d'acides gras et d'amines grasses et d'autres molécules organiques polaires, la résistance de la membrane est nettement plus élevée. En effet, dans la couche d'adsorption interfaciale des molécules émulsifiantes et des alcools, des acides, des amines et d'autres molécules polaires forment un « complexe », de sorte que la résistance de la membrane interfaciale augmente.
Les émulsifiants constitués de plus de deux tensioactifs sont appelés émulsifiants mixtes. Émulsifiant mixte adsorbé à l’interface eau/huile ; l'action intermoléculaire peut former des complexes. En raison de la forte action intermoléculaire, la tension interfaciale est considérablement réduite, la quantité d'émulsifiant adsorbée à l'interface est considérablement augmentée, la formation de densité de membrane interfaciale augmente, la résistance augmente.
La charge des billes liquides a un effet significatif sur la stabilité de l'émulsion. Émulsions stables, dont les billes liquides sont généralement chargées. Lorsqu'un émulsifiant ionique est utilisé, l'ion émulsifiant adsorbé à l'interface a son groupe lipophile inséré dans la phase huileuse et le groupe hydrophile est dans la phase aqueuse, rendant ainsi les billes liquides chargées. Comme les billes d'émulsion ayant la même charge, elles se repoussent, ne s'agglomèrent pas facilement, de sorte que la stabilité est augmentée. On peut voir que plus il y a d'ions émulsifiants adsorbés sur les billes, plus la charge est élevée, plus la capacité à empêcher l'agglomération des billes est grande, plus le système d'émulsion est stable.
La viscosité du milieu de dispersion émulsion a une certaine influence sur la stabilité de l'émulsion. Généralement, plus la viscosité du milieu de dispersion est élevée, plus la stabilité de l'émulsion est élevée. En effet, la viscosité du milieu de dispersion est grande, ce qui a un effet important sur le mouvement brownien des billes liquides et ralentit la collision entre les billes liquides, de sorte que le système reste stable. Habituellement, les substances polymères qui peuvent être dissoutes dans les émulsions peuvent augmenter la viscosité du système et augmenter la stabilité des émulsions. De plus, les polymères peuvent également former une membrane interfaciale solide, rendant le système d’émulsion plus stable.
Dans certains cas, l'ajout de poudre solide peut également faire en sorte que l'émulsion ait tendance à se stabiliser. La poudre solide est dans l'eau, l'huile ou l'interface, selon l'huile, l'eau sur la capacité mouillante de la poudre solide, si la poudre solide n'est pas complètement mouillée avec de l'eau, mais également mouillée par l'huile, restera sur l'eau et l'huile interface.
La poudre solide ne rend pas l'émulsion stable car la poudre rassemblée à l'interface améliore la membrane interfaciale, ce qui est similaire à l'adsorption interfaciale des molécules émulsifiantes, de sorte que plus le matériau solide en poudre est disposé à l'interface, plus le matériau est stable. l'émulsion est.
Les tensioactifs ont la capacité d'augmenter considérablement la solubilité des substances organiques insolubles ou légèrement solubles dans l'eau après avoir formé des micelles en solution aqueuse, et la solution est alors transparente. Cet effet de la micelle est appelé solubilisation. Le tensioactif capable de produire une solubilisation est appelé solubilisant, et la matière organique solubilisée est appelée matière solubilisée.
La mousse joue un rôle important dans le processus de lavage. La mousse est un système de dispersion dans lequel un gaz est dispersé dans un liquide ou un solide, avec le gaz comme phase dispersée et le liquide ou le solide comme milieu dispersant, le premier étant appelé mousse liquide, tandis que le second est appelé mousse solide, tel comme la mousse de plastique, la mousse de verre, la mousse de ciment, etc.
(1) Formation de mousse
Par mousse on entend ici un agrégat de bulles d'air séparées par une membrane liquide. Ce type de bulle remonte toujours rapidement à la surface du liquide en raison de la grande différence de densité entre la phase dispersée (gaz) et le milieu de dispersion (liquide), combinée à la faible viscosité du liquide.
Le processus de formation d'une bulle consiste à amener une grande quantité de gaz dans le liquide, et les bulles du liquide retournent rapidement à la surface, formant un agrégat de bulles séparées par une petite quantité de gaz liquide.
La mousse présente deux caractéristiques significatives en termes de morphologie : l'une est que les bulles en tant que phase dispersée ont souvent une forme polyédrique, car à l'intersection des bulles, le film liquide a tendance à s'amincir de sorte que les bulles deviennent plus fines. polyédrique, lorsque le film liquide s'amincit dans une certaine mesure, cela conduit à la rupture des bulles ; la seconde est que les liquides purs ne peuvent pas former de mousse stable, le liquide qui peut former de la mousse est constitué d'au moins deux composants ou plus. Les solutions aqueuses de tensioactifs sont typiques des systèmes sujets à la génération de mousse, et leur capacité à générer de la mousse est également liée à d'autres propriétés.
Les tensioactifs ayant un bon pouvoir moussant sont appelés agents moussants. Bien que l'agent moussant ait une bonne capacité de mousse, la mousse formée peut ne pas pouvoir se conserver longtemps, c'est-à-dire que sa stabilité n'est pas nécessairement bonne. Afin de maintenir la stabilité de la mousse, souvent dans l'agent moussant pour ajouter des substances qui peuvent augmenter la stabilité de la mousse, la substance est appelée stabilisant de mousse, le stabilisant couramment utilisé est la lauryl diéthanolamine et l'oxyde de dodécyl diméthylamine.
(2) Stabilité de la mousse
La mousse est un système thermodynamiquement instable et la tendance finale est que la surface totale du liquide dans le système diminue après la rupture de la bulle et que l'énergie libre diminue. Le processus de démoussage est le processus par lequel la membrane liquide séparant le gaz devient de plus en plus épaisse jusqu'à ce qu'elle se brise. Par conséquent, le degré de stabilité de la mousse est principalement déterminé par la vitesse de décharge du liquide et la résistance du film liquide. Les facteurs suivants influencent également cela.
(3) Destruction de mousse
Le principe de base de la destruction de la mousse est de modifier les conditions qui produisent la mousse ou d'éliminer les facteurs stabilisants de la mousse. Il existe donc des méthodes physiques et chimiques de démoussage.
Le démoussage physique signifie modifier les conditions de production de mousse tout en maintenant la composition chimique de la solution moussante, telles que les perturbations externes, les changements de température ou de pression et le traitement par ultrasons sont autant de méthodes physiques efficaces pour éliminer la mousse.
La méthode de démoussage chimique consiste à ajouter certaines substances pour interagir avec l'agent moussant afin de réduire la résistance du film liquide dans la mousse et ainsi réduire la stabilité de la mousse pour atteindre l'objectif de démoussage, ces substances sont appelées antimousses. La plupart des antimousses sont des tensioactifs. Par conséquent, selon le mécanisme d'antimousse, l'antimousse doit avoir une forte capacité à réduire la tension superficielle, être facile à adsorber sur la surface, et l'interaction entre les molécules d'adsorption de surface est faible, les molécules d'adsorption disposées dans une structure plus lâche.
Il existe différents types d’antimousses, mais ce sont essentiellement des tensioactifs non ioniques. Les tensioactifs non ioniques ont des propriétés antimousse proches ou supérieures à leur point de trouble et sont souvent utilisés comme antimousses. Les alcools, notamment les alcools à structure ramifiée, les acides gras et les esters d'acides gras, les polyamides, les esters de phosphate, les huiles de silicone, etc. sont également couramment utilisés comme excellents antimousses.
(4) Mousse et lavage
Il n’y a pas de lien direct entre la mousse et l’efficacité du lavage et la quantité de mousse n’indique pas l’efficacité du lavage. Par exemple, les tensioactifs non ioniques ont des propriétés moussantes bien moindres que les savons, mais leur décontamination est bien meilleure que les savons.
Dans certains cas, la mousse peut être utile pour éliminer la saleté et la crasse. Par exemple, lors du lavage de la vaisselle à la maison, la mousse du détergent ramasse les gouttelettes d'huile et lors du récurage des tapis, la mousse aide à ramasser la poussière, la poudre et autres saletés solides. De plus, la mousse peut parfois être utilisée comme indication de l’efficacité d’un détergent. Étant donné que les huiles grasses ont un effet inhibiteur sur la mousse du détergent, lorsqu'il y a trop d'huile et pas assez de détergent, aucune mousse ne sera générée ou la mousse d'origine disparaîtra. La mousse peut aussi parfois être utilisée comme indicateur de la propreté d'un rinçage, car la quantité de mousse dans la solution de rinçage a tendance à diminuer avec la réduction du détergent, la quantité de mousse peut donc être utilisée pour évaluer le degré de rinçage.
Au sens large, le lavage est le processus consistant à éliminer les composants indésirables de l'objet à laver et à atteindre un objectif. Le lavage au sens habituel fait référence au processus d'élimination de la saleté de la surface du support. Lors du lavage, l'interaction entre la saleté et le support est affaiblie ou éliminée par l'action de certaines substances chimiques (par exemple, un détergent, etc.), de sorte que la combinaison de la saleté et du support se transforme en une combinaison de saleté et de détergent, et enfin, la saleté est séparée du support. Comme les objets à laver et les saletés à éliminer sont divers, le lavage est un processus très complexe et le processus de base du lavage peut être exprimé dans les relations simples suivantes.
Carrie··Dirt + Détergent= Transporteur + Dirt·Détergent
Le processus de lavage peut généralement être divisé en deux étapes : premièrement, sous l'action du détergent, la saleté est séparée de son support ; Deuxièmement, la saleté détachée est dispersée et suspendue dans le milieu. Le processus de lavage est un processus réversible et la saleté dispersée et en suspension dans le milieu peut également être re-précipitée du milieu vers l'objet à laver. Par conséquent, un bon détergent doit avoir la capacité de disperser et de suspendre la saleté et d’empêcher sa redéposition, en plus de sa capacité à éliminer la saleté du support.
(1) Types de saleté
Même pour un même article, le type, la composition et la quantité de saleté peuvent varier en fonction de l'environnement dans lequel il est utilisé. La saleté du corps huileux est principalement constituée d'huiles animales et végétales et d'huiles minérales (telles que le pétrole brut, le mazout, le goudron de houille, etc.), la saleté solide est principalement la suie, les cendres, la rouille, le noir de carbone, etc. il y a des saletés provenant du corps humain, comme de la sueur, du sébum, du sang, etc. ; la saleté provenant des aliments, comme les taches de fruits, les taches d'huile de cuisson, les taches de condiments, l'amidon, etc. ; la saleté provenant des produits cosmétiques, tels que le rouge à lèvres, le vernis à ongles, etc. ; les saletés de l'atmosphère, telles que la suie, la poussière, la boue, etc. ; d'autres, comme l'encre, le thé, le revêtement, etc. Il en existe de différents types.
Les différents types de saletés peuvent généralement être divisés en trois catégories principales : les saletés solides, les saletés liquides et les saletés spéciales.
① Saleté solide
La saleté solide courante comprend des particules de cendres, de boue, de terre, de rouille et de noir de carbone. La plupart de ces particules ont une charge électrique à leur surface, la plupart sont chargées négativement et peuvent être facilement adsorbées sur les articles en fibres. La saleté solide est généralement difficile à dissoudre dans l'eau, mais peut être dispersée et mise en suspension par les solutions détergentes. Les saletés solides ayant un point de masse plus petit sont plus difficiles à éliminer.
② Saleté liquide
La saleté liquide est principalement soluble dans l'huile, notamment les huiles végétales et animales, les acides gras, les alcools gras, les huiles minérales et leurs oxydes. Parmi eux, les huiles végétales et animales, les acides gras et la saponification alcaline peuvent se produire, tandis que les alcools gras, les huiles minérales ne sont pas saponifiées par les alcalis, mais peuvent être solubles dans les alcools, les éthers et les solvants organiques hydrocarbonés, ainsi que dans l'émulsification et la dispersion des solutions aqueuses détergentes. La saleté liquide soluble dans l'huile a généralement une forte force sur les articles en fibres et est plus fermement adsorbée sur les fibres.
③ Saleté spéciale
Les saletés particulières comprennent les protéines, l'amidon, le sang, les sécrétions humaines telles que la sueur, le sébum, l'urine, les jus de fruits et le jus de thé. La plupart de ce type de saleté peut être chimiquement et fortement adsorbée sur les articles en fibre. Il est donc difficile à laver.
Les différents types de saletés se trouvent rarement seuls, mais sont souvent mélangés et adsorbés sur l'objet. La saleté peut parfois être oxydée, décomposée ou pourrie sous des influences extérieures, créant ainsi de nouvelles saletés.
（2）Adhérence de la saleté
Les vêtements, les mains, etc. peuvent être tachés car il existe une sorte d'interaction entre l'objet et la saleté. La saleté adhère aux objets de diverses manières, mais il n’y a que des adhésions physiques et chimiques.
①L'adhésion de la suie, de la poussière, de la boue, du sable et du charbon de bois aux vêtements est une adhésion physique. D'une manière générale, grâce à cette adhérence de la saleté et au rôle relativement faible entre l'objet taché, l'élimination de la saleté est également relativement facile. Selon les différentes forces, l'adhésion physique de la saleté peut être divisée en adhérence mécanique et adhérence électrostatique.
A : Adhésion mécanique
Ce type d'adhésion fait principalement référence à l'adhésion de certaines saletés solides (par exemple la poussière, la boue et le sable). L'adhérence mécanique est l'une des formes d'adhérence les plus faibles de la saleté et peut être éliminée presque par des moyens purement mécaniques, mais lorsque la saleté est petite (<0,1 um), elle est plus difficile à éliminer.
B ： Adhérence électrostatique
L'adhésion électrostatique se manifeste principalement par l'action de particules de saleté chargées sur des objets de charges opposées. La plupart des objets fibreux sont chargés négativement dans l'eau et peuvent facilement être adhérés par certaines saletés chargées positivement, telles que les types de chaux. Certaines saletés, bien que chargées négativement, comme les particules de noir de carbone dans les solutions aqueuses, peuvent adhérer aux fibres via des ponts ioniques (des ions entre plusieurs objets de charges opposées, agissant avec eux à la manière d'un pont) formés par des ions positifs dans l'eau (par exemple , Ca2+, Mg2+ etc.).
L’action électrostatique est plus forte qu’une simple action mécanique, ce qui rend l’élimination des saletés relativement difficile.
② Adhésion chimique
L'adhésion chimique fait référence au phénomène de saleté agissant sur un objet par l'intermédiaire de liaisons chimiques ou hydrogène. Par exemple, la saleté solide polaire, les protéines, la rouille et autres adhérences sur les articles en fibres, les fibres contiennent des groupes carboxyle, hydroxyle, amide et autres, ces groupes et les acides gras de saleté huileuse, les alcools gras sont faciles à former des liaisons hydrogène. Les forces chimiques sont généralement fortes et la saleté est donc plus fermement liée à l'objet. Ce type de saleté est difficile à éliminer par les méthodes habituelles et nécessite des méthodes particulières pour y remédier.
Le degré d'adhésion des salissures est lié à la nature de la saleté elle-même et à la nature de l'objet sur lequel elle adhère. Généralement, les particules adhèrent facilement aux éléments fibreux. Plus la texture de la saleté solide est petite, plus l'adhérence est forte. La saleté polaire sur les objets hydrophiles tels que le coton et le verre adhère plus fortement que la saleté non polaire. La saleté non polaire adhère plus fortement que la saleté polaire, comme les graisses polaires, la poussière et l'argile, et est moins facile à enlever et à nettoyer.
(3) Mécanisme d'élimination de la saleté
Le but du lavage est d’éliminer la saleté. Dans un milieu d'une certaine température (principalement de l'eau). Utiliser les différents effets physiques et chimiques du détergent pour affaiblir ou éliminer l'effet de la saleté et des objets lavés, sous l'action de certaines forces mécaniques (telles que le frottement des mains, l'agitation de la machine à laver, l'impact de l'eau), afin que la saleté et les objets lavés du but de la décontamination.
① Mécanisme d'élimination des saletés liquides
R : Mouillage
Les salissures liquides sont principalement à base d'huile. Les taches d'huile mouillent la plupart des articles fibreux et se propagent plus ou moins sous la forme d'un film d'huile à la surface du matériau fibreux. La première étape de l’action de lavage est le mouillage de la surface par le liquide de lavage. À des fins d’illustration, la surface d’une fibre peut être considérée comme une surface solide et lisse.
B : Détachement d'huile - mécanisme de curling
La deuxième étape de l'action de lavage est l'élimination de l'huile et de la graisse, l'élimination des saletés liquides est réalisée par une sorte de bobinage. La saleté liquide existait à l'origine sur la surface sous la forme d'un film d'huile étalé et, sous l'effet mouillant préférentiel du liquide de lavage sur la surface solide (c'est-à-dire la surface des fibres), elle s'est enroulée étape par étape en perles d'huile, qui ont été remplacés par le liquide de lavage et ont fini par quitter la surface sous certaines forces extérieures.
② Mécanisme d'élimination des saletés solides
L'élimination des saletés liquides s'effectue principalement par le mouillage préférentiel du support de saleté par la solution de lavage, tandis que le mécanisme d'élimination des saletés solides est différent, où le processus de lavage consiste principalement à mouiller la masse de saleté et sa surface de support par le lavage. solution. En raison de l'adsorption des tensioactifs sur la saleté solide et sa surface de support, l'interaction entre la saleté et la surface est réduite et la force d'adhérence de la masse de saleté sur la surface est réduite, de sorte que la masse de saleté est facilement éliminée de la surface de le transporteur.
De plus, l'adsorption de tensioactifs, en particulier de tensioactifs ioniques, sur la surface de la saleté solide et de son support a le potentiel d'augmenter le potentiel de surface à la surface de la saleté solide et de son support, ce qui est plus propice à l'élimination des saleté. Les surfaces solides ou généralement fibreuses sont généralement chargées négativement dans les milieux aqueux et peuvent donc former des doubles couches électroniques diffuses sur les masses de saleté ou les surfaces solides. En raison de la répulsion des charges homogènes, l'adhérence des particules de saleté présentes dans l'eau à la surface solide est affaiblie. Lorsqu'un tensioactif anionique est ajouté, parce qu'il peut simultanément augmenter le potentiel de surface négatif de la particule de saleté et de la surface solide, la répulsion entre elles est plus renforcée, la force d'adhésion de la particule est plus réduite et la saleté est plus facile à éliminer. .
Les tensioactifs non ioniques sont adsorbés sur des surfaces solides généralement chargées et bien qu'ils ne modifient pas de manière significative le potentiel interfacial, les tensioactifs non ioniques adsorbés ont tendance à former une certaine épaisseur de couche adsorbée sur la surface, ce qui aide à empêcher la redéposition de saleté.
Dans le cas des tensioactifs cationiques, leur adsorption réduit ou élimine le potentiel de surface négatif de la masse de saleté et de sa surface porteuse, ce qui réduit la répulsion entre la saleté et la surface et ne favorise donc pas l'élimination des saletés ; de plus, après adsorption sur la surface solide, les tensioactifs cationiques ont tendance à rendre la surface solide hydrophobe et ne sont donc pas propices au mouillage de la surface et donc au lavage.
③ Enlèvement des salissures spéciales
Les protéines, l'amidon, les sécrétions humaines, les jus de fruits, les jus de thé et autres saletés similaires sont difficiles à éliminer avec des tensioactifs normaux et nécessitent un traitement spécial.
Les taches de protéines telles que la crème, les œufs, le sang, le lait et les excréments cutanés ont tendance à coaguler sur les fibres et à se dégénérer et à obtenir une adhérence plus forte. Les salissures protéiques peuvent être éliminées à l’aide de protéases. L'enzyme protéase décompose les protéines de la saleté en acides aminés ou oligopeptides hydrosolubles.
Les taches d'amidon proviennent principalement de produits alimentaires, d'autres comme la sauce, la colle, etc. L'amylase a un effet catalytique sur l'hydrolyse des taches d'amidon, provoquant la décomposition de l'amidon en sucres.
La lipase catalyse la décomposition des triglycérides, difficiles à éliminer par les méthodes normales, telles que le sébum et les huiles comestibles, et les décompose en glycérol et acides gras solubles.
Certaines taches colorées provenant des jus de fruits, des jus de thé, des encres, du rouge à lèvres, etc. sont souvent difficiles à nettoyer en profondeur, même après des lavages répétés. Ces taches peuvent être éliminées par une réaction redox avec un agent oxydant ou réducteur tel que l'eau de Javel, qui détruit la structure des groupes générateurs de couleur ou auxiliaires de couleur et les dégrade en composants solubles dans l'eau plus petits.
（4）Mécanisme d'élimination des taches du nettoyage à sec
Ce qui précède concerne en fait l’eau comme moyen de lavage. En fait, en raison des différents types de vêtements et de leur structure, certains vêtements utilisant le lavage à l'eau ne sont pas pratiques ou difficiles à laver, certains vêtements après lavage peuvent même se déformer, se décolorer, etc., par exemple : la plupart des fibres naturelles absorbent l'eau et facile à gonfler, à sécher et à rétrécir, donc après le lavage sera déformé; en lavant les produits en laine, un phénomène de rétrécissement apparaît également souvent, certains produits en laine lavés à l'eau sont également faciles à boulocher et à changer de couleur ; La sensation des mains de certaines soies s'aggrave après le lavage et perd leur éclat. Pour ces vêtements, utilisez souvent la méthode de nettoyage à sec pour les décontaminer. Le nettoyage dit à sec fait généralement référence à la méthode de lavage dans des solvants organiques, en particulier dans des solvants non polaires.
Le nettoyage à sec est une forme de lavage plus douce que le lavage à l’eau. Étant donné que le nettoyage à sec ne nécessite pas beaucoup d'action mécanique, il n'endommage pas, ne froisse pas et ne déforme pas les vêtements, tandis que les agents de nettoyage à sec, contrairement à l'eau, produisent rarement une expansion ou une contraction. Tant que la technologie est correctement utilisée, les vêtements peuvent être nettoyés à sec sans déformation, sans décoloration et sans durée de vie prolongée.
En matière de nettoyage à sec, il existe trois grands types de saletés.
①Saleté soluble dans l'huile La saleté soluble dans l'huile comprend toutes sortes d'huiles et de graisses, liquides ou grasses et pouvant être dissoutes dans des solvants de nettoyage à sec.
②Saleté soluble dans l'eau La saleté soluble dans l'eau est soluble dans les solutions aqueuses, mais pas dans les agents de nettoyage à sec, est adsorbée sur les vêtements à l'état aqueux, l'eau s'évapore après la précipitation de solides granulaires, tels que les sels inorganiques, l'amidon, les protéines, etc.
③ Saleté insoluble dans l'huile et l'eau La saleté insoluble dans l'huile et l'eau n'est ni soluble dans l'eau ni soluble dans les solvants de nettoyage à sec, tels que le noir de carbone, les silicates de divers métaux et oxydes, etc.
En raison de la nature différente des différents types de saleté, il existe différentes manières d'éliminer la saleté lors du processus de nettoyage à sec. Les salissures solubles dans l'huile, telles que les huiles animales et végétales, les huiles minérales et les graisses, sont facilement solubles dans les solvants organiques et peuvent être éliminées plus facilement lors du nettoyage à sec. L’excellente solubilité des solvants de nettoyage à sec pour huiles et graisses provient essentiellement des forces de Van der Walls entre les molécules.
Pour éliminer les saletés solubles dans l'eau telles que les sels inorganiques, les sucres, les protéines et la sueur, il faut également ajouter la bonne quantité d'eau au produit de nettoyage à sec, sinon les saletés solubles dans l'eau seront difficiles à éliminer des vêtements. Cependant, l'eau est difficile à dissoudre dans l'agent de nettoyage à sec, donc pour augmenter la quantité d'eau, vous devez également ajouter des tensioactifs. La présence d'eau dans l'agent de nettoyage à sec peut hydrater la surface de la saleté et des vêtements, de sorte qu'il soit facile d'interagir avec les groupes polaires des tensioactifs, ce qui favorise l'adsorption des tensioactifs sur la surface. De plus, lorsque les tensioactifs forment des micelles, la saleté et l’eau solubles dans l’eau peuvent être solubilisées dans les micelles. En plus d'augmenter la teneur en eau du solvant de nettoyage à sec, les tensioactifs peuvent également jouer un rôle en empêchant la redéposition de la saleté afin d'améliorer l'effet de décontamination.
La présence d'une petite quantité d'eau est nécessaire pour éliminer la saleté soluble dans l'eau, mais une trop grande quantité d'eau peut provoquer des déformations et des froissements sur certains vêtements, c'est pourquoi la quantité d'eau dans l'agent de nettoyage à sec doit être modérée.
La saleté qui n'est ni soluble dans l'eau ni dans l'huile, c'est-à-dire les particules solides comme les cendres, la boue, la terre et le noir de carbone, est généralement fixée au vêtement par des forces électrostatiques ou en combinaison avec de l'huile. Lors du nettoyage à sec, le flux de solvant et l'impact peuvent éliminer la force électrostatique d'adsorption de la saleté, et l'agent de nettoyage à sec peut dissoudre l'huile, de sorte que la combinaison d'huile et de saleté et les particules solides attachées aux vêtements se détachent à sec. -agent de nettoyage, agent de nettoyage à sec dans une petite quantité d'eau et de tensioactifs, de sorte que celles des particules de saleté solides puissent être une suspension stable, une dispersion, pour empêcher sa redéposition sur les vêtements.
（5）Facteurs affectant l’action de lavage
L'adsorption directionnelle des tensioactifs à l'interface et la réduction de la tension superficielle (interfaciale) sont les principaux facteurs d'élimination des saletés liquides ou solides. Cependant, le processus de lavage est complexe et l’effet de lavage, même avec le même type de détergent, est influencé par de nombreux autres facteurs. Ces facteurs comprennent la concentration du détergent, la température, la nature de la saleté, le type de fibre et la structure du tissu.
① Concentration de tensioactif
Les micelles de tensioactifs en solution jouent un rôle important dans le processus de lavage. Lorsque la concentration atteint la concentration micellaire critique (CMC), l’effet lavant augmente fortement. Par conséquent, la concentration de détergent dans le solvant doit être supérieure à la valeur CMC pour avoir un bon effet de lavage. Cependant, lorsque la concentration de tensioactif est supérieure à la valeur CMC, l'augmentation incrémentielle de l'effet de lavage n'est pas évidente et il n'est pas nécessaire d'augmenter trop la concentration de tensioactif.
Lors de l'élimination de l'huile par solubilisation, l'effet de solubilisation augmente avec l'augmentation de la concentration du tensioactif, même lorsque la concentration est supérieure à la CMC. À ce stade, il est conseillé d'utiliser le détergent de manière centralisée locale. Par exemple, s'il y a beaucoup de saleté sur les poignets et le col d'un vêtement, une couche de détergent peut être appliquée pendant le lavage pour augmenter l'effet solubilisant du tensioactif sur l'huile.
②La température a une influence très importante sur l'action de décontamination. En général, augmenter la température facilite l’élimination des saletés, mais parfois une température trop élevée peut aussi entraîner des inconvénients.
L'augmentation de la température facilite la diffusion des saletés, la graisse solide s'émulsionne facilement à des températures supérieures à son point de fusion et les fibres augmentent en gonflement du fait de l'augmentation de la température, tout cela facilite l'élimination des saletés. Cependant, pour les tissus compacts, les micro-interstices entre les fibres se réduisent à mesure que les fibres se dilatent, ce qui est préjudiciable à l'élimination des salissures.
Les changements de température affectent également la solubilité, la valeur CMC et la taille des micelles des tensioactifs, affectant ainsi l'effet de lavage. La solubilité des tensioactifs à longues chaînes carbonées est faible à basse température et parfois même inférieure à la valeur CMC, la température de lavage doit donc être augmentée de manière appropriée. L'effet de la température sur la valeur CMC et la taille des micelles est différent pour les tensioactifs ioniques et non ioniques. Pour les tensioactifs ioniques, une augmentation de la température augmente généralement la valeur CMC et réduit la taille des micelles, ce qui signifie que la concentration de tensioactif dans la solution de lavage doit être augmentée. Pour les tensioactifs non ioniques, une augmentation de la température entraîne une diminution de la valeur CMC et une augmentation significative du volume des micelles. Il est donc clair qu'une augmentation appropriée de la température aidera le tensioactif non ionique à exercer son effet tensioactif. . Cependant, la température ne doit pas dépasser son point de trouble.
En bref, la température de lavage optimale dépend de la formulation du détergent et de l'objet à laver. Certains détergents ont un bon effet détergent à température ambiante, tandis que d'autres ont un pouvoir détergent très différent entre le lavage à froid et le lavage à chaud.
③ Mousse
Il est d'usage de confondre pouvoir moussant et effet lavant, estimant que les détergents à fort pouvoir moussant ont un bon effet lavant. Des recherches ont montré qu'il n'y a pas de relation directe entre l'effet lavant et la quantité de mousse. Par exemple, laver avec des détergents peu moussants n’est pas moins efficace qu’avec des détergents très moussants.
Bien que la mousse ne soit pas directement liée au lavage, elle aide parfois à éliminer la saleté, par exemple lors du lavage de la vaisselle à la main. Lors du récurage des tapis, la mousse peut également éliminer la poussière et d'autres particules de saleté solides. La saleté des tapis représente une grande proportion de poussière, les agents de nettoyage pour tapis doivent donc avoir une certaine capacité moussante.
Le pouvoir moussant est également important pour les shampooings, où la fine mousse produite par le liquide lors du shampooing ou du bain laisse les cheveux lubrifiés et confortables.
④ Variétés de fibres et propriétés physiques des textiles
Outre la structure chimique des fibres, qui influe sur l'adhérence et l'élimination des salissures, l'aspect des fibres et l'organisation du fil et du tissu ont une influence sur la facilité d'élimination des salissures.
Les écailles des fibres de laine et les rubans plats incurvés des fibres de coton sont plus susceptibles d'accumuler de la saleté que les fibres lisses. Par exemple, le noir de carbone taché sur les films de cellulose (films de viscose) est facile à enlever, tandis que le noir de carbone taché sur les tissus en coton est difficile à laver. Un autre exemple est que les tissus à fibres courtes en polyester sont plus susceptibles d'accumuler des taches d'huile que les tissus à fibres longues, et les taches d'huile sur les tissus à fibres courtes sont également plus difficiles à éliminer que les taches d'huile sur les tissus à fibres longues.
Les fils étroitement torsadés et les tissus serrés, en raison du petit espace entre les fibres, peuvent résister à l'invasion de la saleté, mais cela peut également empêcher le liquide de lavage d'exclure la saleté interne, de sorte que les tissus serrés commencent à bien résister à la saleté, mais une fois tachés. le lavage est également plus difficile.
⑤ Dureté de l'eau
La concentration de Ca2+, Mg2+ et d'autres ions métalliques dans l'eau a une grande influence sur l'effet lavant, surtout lorsque les tensioactifs anioniques rencontrent des ions Ca2+ et Mg2+ formant des sels de calcium et de magnésium qui sont moins solubles et réduiront son pouvoir détergent. Dans une eau dure, même si la concentration en tensioactif est élevée, le pouvoir détergent est encore bien pire qu'en distillation. Pour que le tensioactif ait le meilleur effet lavant, la concentration d'ions Ca2+ dans l'eau doit être réduite à 1 x 10-6 mol/L (CaCO3 à 0,1 mg/L) ou moins. Cela nécessite l'ajout de divers adoucissants au détergent.
Heure de publication : 25 février 2022