Основы теории поверхностно-активных веществ (2)
Пена играет важную роль в процессе стирки. Пена — это дисперсная система газа, диспергированного в жидкости или твердом теле, с газом в качестве дисперсной фазы и жидкостью или твердым телом в качестве диспергирующей среды, первая называется жидкой пеной, а вторая — твердой пеной, например, пена, пеностекло, пеноцемент и т.д.
I. Образование пены. Под пеной здесь понимается совокупность пузырьков, разделенных жидкой пленкой. Такая пена образуется из-за большой разницы в плотности дисперсной фазы (газа) и дисперсной среды (жидкости) в сочетании с низкой вязкостью жидкости, поэтому пузырьки всегда могут быстро подняться к поверхности жидкости. Процесс образования пены заключается в том, что в жидкость поступает большое количество газа, пузырьки в жидкости и быстро возвращаются на поверхность жидкости, образуются агрегаты пузырьков, разделенные небольшим количеством жидкого газа.
Пена в виде пены имеет две существенные особенности: Во-первых, поскольку дисперсная фаза пузырька часто имеет многогранную форму, это связано с тем, что при пересечении пузырька существует тенденция к утончению жидкой пленки, так что пузырек становится многогранным, когда жидкая пленка становится тонкой до определенной степени, это приводит к разрыву пузырька; во-вторых, чистая жидкость не может образовывать устойчивую пену, жидкость может образовывать пену, по крайней мере, из двух или более компонентов. Водный раствор ПАВ является типичной системой, которая легко образует пену, и ее способность образовывать пену также связана с другими свойствами.
Поверхностно-активные вещества с хорошей пенообразующей способностью называются пенообразователями. Хотя пенообразующее вещество обладает хорошей пенообразующей способностью, образовавшаяся пена может не обязательно сохраняться в течение длительного периода времени, т.е. ее стабильность не обязательно является хорошей. Для того чтобы сохранить стабильность пены, часто к пенообразователю добавляют вещества, способные повысить стабильность пены; такие вещества называют стабилизаторами; обычно в качестве стабилизаторов используют лауроил диэтаноламин и додецил диметиламин оксид.
Во-вторых, стабильность пены. Пена является термодинамически неустойчивой системой, конечной тенденцией является разрушение пузырька после того, как общая площадь поверхности жидкости в системе уменьшается, свободная энергия снижается. Процесс пенообразования — это жидкая пленка, разделяющая газ от толстого к тонкому, вплоть до процесса разрыва. Поэтому степень устойчивости пены в основном определяется скоростью выделения жидкости и прочностью жидкой пленки. Также на нее влияют следующие факторы.
1、Поверхностное натяжение. С энергетической точки зрения низкое поверхностное натяжение более благоприятно для образования пены, но не гарантирует ее стабильности. При низком поверхностном натяжении разница давлений мала, скорость разгрузки становится медленнее, пленка жидкости истончается медленнее, что способствует стабильности пены.
2、Поверхностная вязкость. Ключевым фактором, определяющим стабильность пены, является прочность жидкой пленки, а прочность жидкой пленки в основном определяется плотностью поверхностной адсорбционной пленки, измеряемой поверхностной вязкостью. Пена, образованная раствором с большей поверхностной вязкостью, имеет более длительный срок службы. Это объясняется тем, что взаимодействие между поверхностными адсорбционными молекулами приводит к увеличению прочности пленки, тем самым увеличивая срок службы пены.
3、 Вязкость раствора. Когда вязкость самой жидкости увеличивается, жидкость в жидкой пленке не так легко разряжается, толщина жидкой пленки истончается медленнее, замедляя время разрыва пленки, увеличивая стабильность пены.
4、 «Ремонтный» эффект поверхностного натяжения. ПАВ, адсорбированное на поверхности жидкой пленки, способно противостоять расширению или сужению поверхности жидкой пленки, эта способность называется эффектом ремонта. Поскольку на поверхности жидкой пленки адсорбировано поверхностно-активное вещество, увеличение площади ее поверхности приведет к уменьшению концентрации адсорбированных молекул на поверхности и увеличению поверхностного натяжения. Дальнейшее расширение поверхности потребует совершения большей работы. И наоборот, сужение площади поверхности приведет к увеличению концентрации адсорбированных на поверхности молекул, то есть к уменьшению поверхностного натяжения, что не способствует дальнейшему сужению.
5, Диффузия газа через жидкую пленку. Из-за существования капиллярного давления давление маленького пузырька в пене выше, чем давление большого пузырька, что приведет к диффузии газа в маленьком пузырьке через жидкую пленку к большому пузырьку низкого давления, в результате чего маленький пузырек станет меньше, а большой пузырек больше, и, наконец, произойдет разрыв пены. Если добавить ПАВ, пена будет однородной и мелкой, и ее будет нелегко пенообразовать. Поскольку ПАВ тесно расположено на жидкой пленке, ему трудно дышать, и пена более стабильна.
6、Влияние поверхностного заряда. Если жидкая пленка пены имеет одинаковый символический заряд, две поверхности жидкой пленки будут отталкиваться друг от друга, предотвращая истончение или даже разрушение жидкой пленки. Ионные ПАВ могут играть эту стабилизирующую роль.
В-третьих, разрушение пены. Основной принцип разрушения пены заключается в изменении условий образования пены или устранении стабилизирующих факторов пены, существует два вида физических и химических методов пеногашения. Физическое пеногашение заключается в поддержании химического состава раствора пены в условиях изменения условий пенообразования, например, внешнее возмущение, изменение температуры или давления и ультразвуковая обработка являются эффективными физическими методами для устранения пены. Химический метод пеногашения заключается в добавлении определенных веществ и пенообразователя для уменьшения прочности жидкой пленки в пене и, таким образом, уменьшения стабильности пены для достижения цели пеногашения, такие вещества называются пеногасителями. Большинство пеногасителей — это поверхностно-активные вещества. Поэтому, согласно механизму действия пеногасителя, пеногаситель должен обладать сильной способностью снижать поверхностное натяжение, легко адсорбироваться на поверхности, причем на поверхности адсорбции молекулярное взаимодействие слабое, адсорбционные молекулы расположены в более спокойной структуре.
Существуют различные типы пеногасителей, но в основном все они являются неионогенными поверхностно-активными веществами. Неионогенные ПАВ обладают антипенными свойствами вблизи или выше точки помутнения и часто используются в качестве пеногасителей. Спирты, особенно спирты с разветвленной структурой, жирные кислоты и эфиры жирных кислот, полиамиды, фосфатные эфиры, силиконовое масло и т. д. также часто используются в качестве отличных пеногасителей.
В-четвертых, пена и стирка. Не существует прямой связи между пеной и моющим эффектом, и количество пены не говорит о хорошем или плохом моющем эффекте. Например, пенообразующие свойства неионогенных ПАВ значительно уступают мылу, но их моющая способность намного лучше, чем у мыла. В некоторых случаях пена может быть полезна для удаления грязи. Например, при мытье посуды в домашних условиях пена моющего средства может удалить капли масла; при чистке ковров пена помогает удалить пыль, порошок и другие твердые загрязнения. Кроме того, пена иногда может использоваться как признак эффективности моющего средства, поскольку жирные масла оказывают ингибирующее действие на пену моющего средства, и когда масла слишком много, а моющего средства слишком мало, пена не образуется, или первоначальная пена исчезает. Пену иногда можно использовать в качестве индикатора чистоты ополаскивания, поскольку количество пены в растворе для ополаскивания имеет тенденцию к уменьшению с увеличением количества моющего средства, поэтому количество пены можно использовать для оценки степени ополаскивания.
Same series products
| Product Name | Chemical Name | CAS number |
| Sinoadd® IPP | Isopropyl palmitate | CAS 142-91-6 |
| Sinoadd® IPL | Isopropyl Laurate | CAS 10233-13-3 |
| Sinoadd® 2-EHP | Isooctyl palmitate | CAS 1341-38-4 |
| Sinoadd® IPM | Isopropyl myristate | CAS 110-27-0 |
Свяжитесь с нами прямо сейчас!
Если вам нужен COA, MSDS или TDS, пожалуйста, заполните контактную информацию в форме ниже, мы обычно связываемся с вами в течение 24 часов. Вы также можете написать мне info@longchangchemical.com в рабочее время (с 8:30 утра до 6:00 вечера UTC+8 пн.~сб.) или воспользоваться чатом на сайте, чтобы получить быстрый ответ.