Біздің негізгі өнімдеріміз: Аминосиликон, блоктық силикон, гидрофильді силикон, олардың барлық силикон эмульсиясы, ылғалдандыратын ысқылау тұрақтылығын жақсартатын құрал, суды репеллент (фторсыз, көміртегі 6, көміртек 8), демин жууға арналған химиялық заттар (ABS, фермент, спандекс қорғаушысы, марганец кетіргіш), толығырақ хабарласыңыз: Mandy8618 (Whatsapp).
Беттік белсенді заттар мен бояу фабрикалары арасындағы 9 негізгі байланыс
01 Беттік керілу
Ұзындық бірлігінде сұйықтың бетін жиырылатын күш N·m⁻¹-мен өлшенетін беттік керілу деп аталады.
02 Беттік белсенділік және беттік белсенді заттар
Еріткіштің беттік керілуін төмендететін қасиет беттік активтілік деп, ал осы қасиетке ие заттарды беттік белсенді заттар деп атайды. Беттік-белсенді заттар мицеллалар сияқты сулы ерітінділерде агрегаттар құра алатын және ылғалдандыру, эмульгациялау, көбік түзу және жуу сияқты функциялармен бірге жоғары беттік белсенділікті көрсете алатын беттік белсенді заттар.
03 Беттік активті заттардың молекулалық құрылымының сипаттамасы
Беттік-белсенді заттар – ерекше құрылымы мен қасиеттері бар органикалық қосылыстар; олар екі фаза арасындағы фазааралық керілуді немесе сұйықтықтардың (әдетте су) беттік керілуін айтарлықтай өзгерте алады, сулану, көбіктену, эмульгациялау және жуу сияқты қасиеттерді көрсетеді. Құрылымдық жағынан, беттік белсенді заттар молекулаларында екі түрлі топты қамтитын ортақ сипаттамаға ие: бір жағында мұнайда еритін, бірақ суда ерімейтін, гидрофобты топ деп аталатын ұзын тізбекті полярлы емес топ бар. Бұл гидрофобты топ әдетте ұзақ тізбекті көмірсутек болып табылады, дегенмен ол кейде органикалық фторидтерден, органикалық кремнийлерден, органикалық фосфиндерден немесе органотиндік тізбектерден тұруы мүмкін. Екінші ұшында гидрофильді топ деп аталатын суда еритін топ бар. Гидрофильді топтың барлық беттік-белсенді заттың суда еруі және қажетті ерігіштігі болуы үшін жеткілікті гидрофильдік болуы керек. Беттік белсенді заттардың құрамында гидрофильді және гидрофобты топтар бар болғандықтан, олар сұйық ортаның кем дегенде бір фазасында ери алады. Беттік-активті заттардың бұл қос жақындығы амфифилділік деп аталады.
04 Беттік белсенді заттардың түрлері
Беттік белсенді заттар – гидрофобты және гидрофильді топтары бар амфифильді молекулалар. Гидрофобты топ әдетте түзу тізбекті алкандар (C8–C20), тармақталған алкандар (C8–C20) немесе алкилбензолдар (алкил көміртегі атомы нөмірі 8–16) сияқты ұзын тізбекті көмірсутектерден тұрады. Гидрофобты топтардағы айырмашылықтар негізінен көміртегі тізбектеріндегі құрылымдық өзгерістерден туындайды. Дегенмен, гидрофильді топтардың әртүрлілігі әлдеқайда көп, сондықтан беттік белсенді заттардың қасиеттері гидрофобты топтың мөлшері мен пішініне ғана емес, сонымен қатар көбінесе гидрофильді топқа байланысты. Беттік-активті заттарды гидрофильді топтың құрылымына қарай, ең алдымен оның иондық болуына қарай, оларды аниондық, катиондық, иондық емес, цвитериондық және басқа да арнайы БАЗ түрлеріне бөлуге болады.
05 Беттік белсенді заттардың ерітінділерінің қасиеттері
①Интерфейстегі адсорбция
Беттік-активті заттардың молекулаларында гидрофильді және гидрофобты топтар бар. Су күшті полярлы сұйықтық бола отырып, онда беттік белсенді заттар еріген кезде «ұқсас полярлық бірін-бірі тартады, әртүрлі полярлықтар бірін-бірі итереді» принципін ұстанады. Оның гидрофильді тобы сумен әрекеттесіп, оны ерігіш етеді, ал гидрофобты тобы судан итеріліп, су фазасынан шығады, нәтижесінде беттік-белсенді заттың молекулалары (немесе иондары) фаза аралық қабатта адсорбцияланады, осылайша екі фаза арасындағы фазааралық керілу төмендейді. Беткейде адсорбцияланатын БАЗ молекулалары (немесе иондар) неғұрлым көп болса, соғұрлым фазааралық керілу азаяды.
② Адсорбцияланған пленкалардың қасиеттері
Адсорбцияланған пленканың беттік қысымы: беттік белсенді заттар газ-сұйықтық интерфейсінде адсорбцияланған қабыршақтарды құрайды. Мысалы, сұйықтықтың интерфейсіне үйкеліссіз сырғанау қалтқысын орналастыру пленка сұйықтық беті бойымен итерілген кезде қалтқыға қарсы қысым жасайды. Бұл қысым беттік қысым деп аталады.
Беттік тұтқырлық: беттік қысым сияқты, беттік тұтқырлық ерімейтін молекулалық пленкалар арқылы көрсетілетін қасиет. Платина сақинасын резервуардағы су бетіне тиетіндей етіп жұқа металл сымға іліп қою арқылы платина сақинасын айналдыру судың тұтқырлығына байланысты қарсылықты көрсетеді. Бақыланатын амплитуданың ыдырауы беттің тұтқырлығын өлшей алады; Таза су мен құрамында беткі қабық бар су арасындағы ыдырау жылдамдығының айырмашылығы беткі қабықтың тұтқырлығын қамтамасыз етеді. Бетінің тұтқырлығы пленка қаттылығымен тығыз байланысты; Адсорбцияланған пленкалар беттік қысым мен тұтқырлыққа ие болғандықтан, олар міндетті түрде серпімділікті қамтиды. Адсорбцияланған пленканың беттік қысымы мен тұтқырлығы неғұрлым көп болса, оның серпімділік модулі соғұрлым үлкен болады.
③ Мицелланың түзілуі
Сұйылтылған ерітінділердегі беттік белсенді заттардың әрекеті идеалды ерітінді нормаларына бағынады. Ерітінді бетінде адсорбцияланған БАЗ мөлшері ерітінді концентрациясы жоғарылаған сайын белгілі бір концентрацияға жеткенше артады, одан кейін адсорбция одан әрі жоғарыламайды. Бұл нүктедегі артық беттік-белсенді зат молекулалары кездейсоқ дисперсті немесе үлгілі түрде болады. Практикалық және теориялық дәлелдер олардың ерітіндіде мицелла деп аталатын агрегаттар түзетінін көрсетеді. Беттік белсенді заттардың мицелла түзе бастайтын минималды концентрациясы критикалық мицелла концентрациясы (CMC) деп аталады.
06 Гидрофильді-липофильді баланстың мәні (HLB)
HLB, Hydrophile-Lipophile Balance деген сөздің қысқармасы беттік белсенді заттардағы гидрофильді және липофильді топтар арасындағы тепе-теңдікті көрсетеді. Жоғары HLB мәні күшті гидрофильділік пен әлсіз липофильділікті көрсетеді, ал төмен HLB мәндері үшін керісінше.
① HLB мәндерінің сипаттамасы**:HLB мәні салыстырмалы; сондықтан HLB мәндерін анықтау үшін парафин сияқты гидрофильді емес зат үшін стандарт HLB = 0 деңгейінде белгіленеді, ал суда күшті ерігіштігі бар натрий додецил сульфаты HLB = 40 болып тағайындалады. Демек, беттік белсенді заттар үшін HLB мәндері әдетте 1 мен 40 арасында болады. 10 гидрофильді. Демек, липофильділік пен гидрофильділік арасындағы иілу нүктесі шамамен 10. Беттік-активті заттардың ықтимал қолданылуын олардың HLB мәндерінен шамамен анықтауға болады.
| HLB | Қолданбалар | HLB | Қолданбалар |
| 1,5~3 | W/O түріндегі көбік кетіретін агенттер | 8~18 | O/W типті эмульгаторлар |
| 3,5~6 | W/O типті эмульгаторлар | 13~15 | Жуғыш заттар |
| 7~9 | Ылғалдандыру агенттері | 15~18 | Еріткіштер |
Кестеге сәйкес судағы май эмульгаторлары ретінде пайдалануға жарамды беттік белсенді заттардың HLB мәні 3,5-6, ал майдағы су эмульгаторлары үшін 8-ден 18-ге дейін төмендейді.
② HLB мәндерін анықтау (көрсетілмеген).
07 Эмульсия және еріту
Эмульсия деп бір араласпайтын сұйықтықтың екіншісінде ұсақ бөлшектер (тамшылар немесе сұйық кристалдар) түрінде дисперсті болған кезде пайда болатын жүйені айтады. Беттік белсенді заттың бір түрі болып табылатын эмульгатор фазааралық энергияны азайту арқылы термодинамикалық тұрақсыз жүйені тұрақтандыру үшін өте маңызды. Эмульсияда тамшы түрінде болатын фаза дисперстік фаза (немесе ішкі фаза), ал үздіксіз қабат құрайтын фаза дисперстік орта (немесе сыртқы фаза) деп аталады.
① Эмульгаторлар және эмульсиялар
Жалпы эмульсиялар көбінесе су немесе сулы ерітінді ретінде бір фазадан, ал екіншісі май немесе балауыз сияқты органикалық зат ретінде тұрады. Дисперсиясына қарай эмульсияларды мұнай суда дисперсті болатын мұнайдағы су (С/О) немесе су мұнайда дисперсті болған судағы мұнай (О/В) деп жіктеуге болады. Сонымен қатар, W/O/W немесе O/W/O сияқты күрделі эмульсиялар болуы мүмкін. Эмульгаторлар эмульсияларды фазааралық керілуді төмендетіп, мономолекулалық мембраналар түзе отырып, тұрақтандырады. Эмульгатор фазааралық кернеуді төмендету және тамшыларға зарядтар беру, электростатикалық итеруді тудыру немесе бөлшектердің айналасында жоғары тұтқыр қорғаныс қабықшасын қалыптастыру үшін интерфейсте адсорбциялануы немесе жинақталуы керек. Демек, эмульгаторлар ретінде қолданылатын заттардың беттік белсенді заттар қамтамасыз ете алатын амфифильді топтары болуы керек.
② Эмульсияны дайындау әдістері және тұрақтылыққа әсер ететін факторлар
Эмульсияларды дайындаудың екі негізгі әдісі бар: механикалық әдістер сұйықтықтарды басқа сұйықтықтағы ұсақ бөлшектерге таратады, ал екінші әдіс сұйықтықтарды басқа сұйықтықта молекулалық түрде ерітіп, олардың сәйкесінше біріктірілуін қамтамасыз етеді. Эмульсияның тұрақтылығы оның фазалардың бөлінуіне әкелетін бөлшектердің агрегациясына қарсы тұру қабілетін білдіреді. Эмульсиялар бос энергиясы жоғары термодинамикалық тұрақсыз жүйелер, сондықтан олардың тұрақтылығы тепе-теңдікке жету үшін қажет уақытты көрсетеді, яғни сұйықтықтың эмульсиядан бөлінуіне кететін уақытты көрсетеді. Майлы спирттер, май қышқылдары және майлы аминдер фазааралық қабықшада болған кезде мембрананың беріктігі айтарлықтай артады, өйткені полярлы органикалық молекулалар адсорбцияланған қабатта комплекстер түзіп, фазааралық мембрананы күшейтеді.
Екі немесе одан да көп беттік белсенді заттардан тұратын эмульгаторлар аралас эмульгаторлар деп аталады. Аралас эмульгаторлар су-май шекарасында адсорбцияланады, ал молекулалық өзара әрекеттесу адсорбаттың мөлшерін арттырып, тығызырақ, күштірек фазааралық мембраналар түзетін, фазааралық кернеуді айтарлықтай төмендететін комплекстер түзе алады.
Электр зарядталған тамшылар эмульсиялардың тұрақтылығына ерекше әсер етеді. Тұрақты эмульсияларда тамшылар әдетте электр зарядын алып жүреді. Иондық эмульгаторларды пайдаланған кезде иондық беттік белсенді заттардың гидрофобты ұшы май фазасына қосылады, ал гидрофильді ұшы су фазасында қалып, тамшыларға заряд береді. Тамшылар арасындағы зарядтар итермелеуді тудырады және тұрақтылықты күшейтетін бірігуді болдырмайды. Осылайша, тамшыларға адсорбцияланған эмульгатор иондарының концентрациясы неғұрлым көп болса, соғұрлым олардың заряды және эмульсияның тұрақтылығы жоғары болады.
Дисперсиялық ортаның тұтқырлығы эмульсияның тұрақтылығына да әсер етеді. Тұтқырлығы жоғары орталар тұрақтылықты жақсартады, өйткені олар тамшылардың броундық қозғалысына күштірек кедергі жасайды, соқтығысу ықтималдығын бәсеңдетеді. Эмульсияда еритін жоғары молекулалы заттар орташа тұтқырлық пен тұрақтылықты арттыруы мүмкін. Сонымен қатар, жоғары молекулалы заттар эмульсияны одан әрі тұрақтандыратын берік фазааралық мембраналар құра алады. Кейбір жағдайларда қатты ұнтақтарды қосу эмульсияларды тұрақтандырады. Егер қатты бөлшектер сумен толығымен суланса және мұнаймен сулануы мүмкін болса, олар су-мұнай шекарасында сақталады. Қатты ұнтақтар эмульсияны тұрақтандырады, өйткені олар адсорбцияланған беттік белсенді заттар сияқты интерфейсте топталады.
Беттік-белсенді заттар ерітіндіде мицеллалар пайда болғаннан кейін суда ерімейтін немесе аз еритін органикалық қосылыстардың ерігіштігін айтарлықтай арттыра алады. Бұл кезде ерітінді мөлдір болып көрінеді және бұл мүмкіндік еріту деп аталады. Ерітетін беттік белсенді заттар еріткіштер деп аталады, ал ерітілетін органикалық қосылыстар еріткіштер деп аталады.
08 Көбік
Көбік жуу процестерінде шешуші рөл атқарады. Көбік сұйық немесе қатты күйде дисперсті газдың дисперсиялық жүйесін білдіреді, дисперсті фаза ретінде газ және дисперсиялық орта ретінде сұйық немесе қатты, сұйық көбік немесе көбік пластмассалары, көбік шыны және пенобетон сияқты қатты көбік ретінде белгілі.
(1) Көбік қалыптастыру
Көбік термині сұйық қабықшалармен бөлінген ауа көпіршіктерінің жиынтығын білдіреді. Газ (дисперсті фаза) мен сұйықтың (дисперстік орта) тығыздықтарының айтарлықтай айырмашылығына және сұйықтың тұтқырлығының төмен болуына байланысты газ көпіршіктері жер бетіне тез көтеріледі. Көбіктің пайда болуы сұйықтыққа көп мөлшерде газды қосуды қамтиды; содан кейін көпіршіктер бетіне тез оралып, минималды сұйық пленкамен бөлінген ауа көпіршіктерінің жиынтығын жасайды. Көбіктің екі ерекше морфологиялық сипаттамасы бар: біріншіден, газ көпіршіктері көбіне көп қырлы пішінді қабылдайды, себебі көпіршіктердің қиылысындағы жұқа сұйық қабықша жіңішкеруге бейім, нәтижесінде көпіршік жарылып кетеді. Екіншіден, таза сұйықтықтар тұрақты көбік түзе алмайды; көбік жасау үшін кем дегенде екі компонент болуы керек. Беттік-белсенді зат ерітіндісі – көбік түзу қабілеті оның басқа қасиеттерімен байланысты типтік көбік түзуші жүйе. Көбік түзу қабілеті жақсы беттік белсенді заттар көбік түзуші деп аталады. Көбік түзетін агенттердің көбік түзу қабілеті жақсы болғанымен, олар түзетін көбік ұзаққа созылмауы мүмкін, яғни олардың тұрақтылығына кепілдік берілмейді. Көбік тұрақтылығын жақсарту үшін тұрақтылықты арттыратын заттар қосылуы мүмкін; бұл тұрақтандырғыштар деп аталады, жалпы тұрақтандырғыштары бар, соның ішінде лаурилдиетаноламин және додецилдиметиламин оксидтері.
(2) Көбік тұрақтылығы
Көбік – термодинамикалық тұрақсыз жүйе; оның табиғи прогрессиясы жарылысқа әкеледі, осылайша сұйықтықтың жалпы бетін азайтады және бос энергияны азайтады. Көбікті кетіру процесі газды бөлетін сұйық қабықшаның жарылу пайда болғанша біртіндеп жұқаруды қамтиды. Көбіктің тұрақтылық дәрежесіне ең алдымен сұйықтықтың ағу жылдамдығы мен сұйық пленканың беріктігі әсер етеді. Әсер ететін факторларға мыналар жатады:
① Беттік керілу: Энергетикалық тұрғыдан қарағанда, төменгі беттік керілу көбік түзілуін қолдайды, бірақ көбік тұрақтылығына кепілдік бермейді. Төмен беттік керілу қысымның аз дифференциалын көрсетеді, бұл сұйықтықтың ағуының баяулауына және сұйық пленканың қалыңдауына әкеледі, екеуі де тұрақтылықты қамтамасыз етеді.
② Беттік тұтқырлық: көбік тұрақтылығының негізгі факторы сұйық қабықтың беріктігі болып табылады, ең алдымен беттік тұтқырлықпен өлшенетін беттік адсорбциялық қабықтың беріктігімен анықталады. Эксперименттік нәтижелер жоғары беттік тұтқырлығы бар ерітінділер мембрананың беріктігін айтарлықтай арттыратын адсорбцияланған пленкадағы молекулярлық өзара әрекеттесулердің күшеюіне байланысты ұзаққа созылатын көбік түзетінін көрсетеді.
③ Ерітінді тұтқырлығы: Сұйықтықтың өзінде жоғары тұтқырлық сұйықтықтың мембранадан ағып кетуін баяулатады, осылайша сұйық қабықтың жарылғанға дейін қызмет ету мерзімін ұзартады, көбік тұрақтылығын арттырады.
④ Беттік керілу «Жөндеу» әрекеті: мембранаға адсорбцияланған беттік белсенді заттар пленка бетінің кеңеюіне немесе жиырылуына қарсы тұра алады; бұл жөндеу әрекеті деп аталады. Беттік-белсенді заттар сұйық қабықшаға адсорбцияланғанда және оның бетінің ауданын кеңейткенде, бұл беттегі БАЗ концентрациясын азайтады және беттік керілуді арттырады; керісінше, жиырылу бетіндегі БАЗ концентрациясының жоғарылауына әкеледі және кейіннен беттік керілуді азайтады.
⑤ Сұйық пленка арқылы газдың диффузиясы: Капиллярлық қысымға байланысты кіші көпіршіктер үлкен көпіршіктерге қарағанда ішкі қысымы жоғары болады, бұл газдың кішкене көпіршіктерден үлкеніректерге диффузиясына әкеледі, бұл кішкентай көпіршіктердің жиырылуына және үлкендерінің өсуіне әкеледі, нәтижесінде көбік пайда болады. Беттік белсенді заттардың дәйекті қолданылуы біркелкі, ұсақ таралған көпіршіктерді жасайды және көбіктенуді тежейді. Сұйық қабықшаға тығыз оралған беттік белсенді заттар газдың диффузиясына кедергі келтіреді, осылайша көбік тұрақтылығын арттырады.
⑥ Беттік зарядтың әсері: көбік сұйық пленкасы бірдей зарядты алып жүрсе, екі бет бір-бірін итермелеп, пленканың жұқаруына немесе сынуына жол бермейді. Иондық беттік белсенді заттар бұл тұрақтандырғыш әсерді қамтамасыз ете алады. Қорытындылай келе, сұйық пленканың беріктігі көбік тұрақтылығын анықтайтын шешуші фактор болып табылады. Көбік түзуші және тұрақтандырғыш ретінде әрекет ететін беттік-белсенді заттар тығыз оралған бетті сіңіретін молекулалар жасауы керек, өйткені бұл фазааралық молекулалық әрекеттесуге айтарлықтай әсер етіп, беттік қабықтың өзінің беріктігін арттырады және осылайша сұйықтықтың көрші қабықшадан ағып кетуіне жол бермейді, көбік тұрақтылығын қол жетімді етеді.
(3) Көбіктің жойылуы
Көбікті жоюдың негізгі принципі көбік түзетін жағдайларды өзгертуді немесе көбіктің тұрақтандырғыш факторларын жоюды қамтиды, бұл көбікті жоюдың физикалық және химиялық әдістеріне әкеледі. Физикалық көбік кетіру сыртқы бұзылулар, температура немесе қысымның өзгеруі сияқты жағдайларды, сондай-ақ ультрадыбыстық өңдеуді, көбікті жоюдың барлық тиімді әдістерін өзгерте отырып, көбік ерітіндісінің химиялық құрамын сақтайды. Химиялық көбік кетіру көбік ішіндегі сұйық қабықтың беріктігін төмендету, көбік тұрақтылығын төмендету және көбіктенуге жету үшін көбік түзетін агенттермен әрекеттесетін белгілі бір заттарды қосуды білдіреді. Мұндай заттар көбіксіздендіргіштер деп аталады, олардың көпшілігі беттік белсенді заттар. Көбік кетіргіштер әдетте беттік керілуді азайтудың елеулі қабілетіне ие және құрамдас молекулалар арасында әлсіз өзара әрекеттесу арқылы беттерге оңай адсорбциялана алады, осылайша еркін орналасқан молекулалық құрылымды жасайды. Көбікті кетіргіштердің түрлері әртүрлі, бірақ олар әдетте тамаша көбік кетіргіштер ретінде қолданылатын тармақталған спирттер, май қышқылдары, май қышқылы эфирлері, полиамидтер, фосфаттар және силикон майлары бар иондық емес беттік белсенді заттар.
(4) Көбік және тазалау
Көбік мөлшері тазалау тиімділігімен тікелей байланысты емес; көп көбік жақсы тазалау дегенді білдірмейді. Мысалы, ионды емес беттік-белсенді заттар сабынға қарағанда аз көбік шығаруы мүмкін, бірақ олардың тазалау қабілеті жоғары болуы мүмкін. Дегенмен, белгілі бір жағдайларда көбік кірді кетіруге көмектеседі; мысалы, ыдыс жуатын көбік майды кетіруге көмектеседі, ал кілемдерді тазалау көбікті кір мен қатты ластаушы заттарды кетіруге мүмкіндік береді. Сонымен қатар, көбік жуғыш заттың тиімділігін көрсете алады; шамадан тыс майлы май көбіктің пайда болуын тежейді, бұл көбіктің болмауына немесе бар көбіктің төмендеуіне әкеледі, бұл жуғыш заттың төмен тиімділігін көрсетеді. Бұған қоса, көбік шаюдың тазалығының көрсеткіші бола алады, өйткені жуғыш заттың төмен концентрациясымен шаю суындағы көбік деңгейі жиі төмендейді.
09 Жуу процесі
Жалпы айтқанда, жуу - белгілі бір мақсатқа жету үшін тазаланатын объектіден қажет емес компоненттерді жою процесі. Жалпы сөзбен айтқанда, жуу тасымалдаушының бетінен кірді кетіруді білдіреді. Жуу кезінде белгілі бір химиялық заттар (мысалы, жуғыш заттар) кір мен тасымалдаушы арасындағы өзара әрекеттесуді әлсірету немесе жою үшін әрекет етеді, кір мен тасымалдаушы арасындағы байланысты кір мен жуғыш зат арасындағы байланысқа айналдырып, олардың бөлінуіне мүмкіндік береді. Тазаланатын заттар мен кетіруді қажет ететін кірдің әртүрлі болуы мүмкін екенін ескере отырып, жуу күрделі процесс болып табылады, оны келесі қатынасқа оңайлатуға болады:
Тасымалдаушы • Кір + Жуғыш зат = Тасымалдаушы + Кір • Жуғыш зат. Жуу процесін әдетте екі кезеңге бөлуге болады:
1. Жуғыш заттың әсерінен кірді тасымалдаушыдан ажыратады;
2. Бөлінген ластану ортада дисперсті және суспензияланады. Жуу процесі қайтымды, яғни дисперсті немесе ілінген кірдің тазартылған затқа қайта түсуі мүмкін. Осылайша, тиімді жуғыш заттар тек кірді тасымалдаушыдан ажыратып қана қоймайды, сонымен қатар ластануды таратып, оның орнына түсуіне жол бермейді.
(1) Ластану түрлері
Тіпті бір элементтің өзі пайдалану контекстіне байланысты ластанудың әртүрлі түрлерін, құрамын және мөлшерін жинақтауы мүмкін. Майлы қоқыс негізінен әртүрлі жануар және өсімдік майлары мен минералды майлардан (мысалы, шикі мұнай, мазут, көмір шайыры және т.б.) тұрады; қатты кірге күйе, шаң, тот және қара көміртек сияқты бөлшектер кіреді. Киімдегі кірге келетін болсақ, ол тер, май және қан сияқты адам секрецияларынан туындауы мүмкін; жеміс-жидек немесе май дақтары және дәмдеуіштер сияқты тағамға қатысты дақтар; ерін далабы мен лак сияқты косметика қалдықтары; түтін, шаң және топырақ сияқты атмосфераны ластаушы заттар; және сия, шай және бояу сияқты қосымша дақтар. Бұл кірді қатты, сұйық және арнайы түрлерге бөлуге болады.
① Қатты кір: жалпы мысалдарға күйе, балшық және шаң бөлшектері жатады, олардың көпшілігінде талшықты материалдарға оңай жабысатын зарядтары (көбінесе теріс зарядты) болады. Қатты кір әдетте суда аз ериді, бірақ жуғыш заттарда дисперсті және суспензияға ұшырауы мүмкін. 0,1 мкм-ден кіші бөлшектерді жою әсіресе қиын болуы мүмкін.
② Сұйық кір: оларға жануарлар майлары, май қышқылдары, май спирттері, минералды майлар және олардың оксидтері кіретін, майда еритін майлы заттар кіреді. Жануарлар мен өсімдік майлары және май қышқылдары сілтілермен әрекеттесіп, сабын түзе алатын болса, майлы спирттер мен минералды майлар сабындануға ұшырамайды, бірақ спирттер, эфирлер және органикалық көмірсутектер арқылы ерітіледі, ал жуғыш зат ерітінділерімен эмульсияланып, дисперсті болуы мүмкін. Сұйық майлы кір әдетте күшті өзара әрекеттесудің арқасында талшықты материалдарға мықтап жабысады.
③ Арнайы кір: Бұл санат ақуыздардан, крахмалдардан, қаннан және тер мен зәр сияқты адам секрецияларынан, сондай-ақ жеміс пен шай шырындарынан тұрады. Бұл материалдар көбінесе химиялық әрекеттесу арқылы талшықтармен тығыз байланысады, бұл оларды жууды қиындатады. Ластанудың әртүрлі түрлері сирек кездеседі, олар бір-бірімен араласып, беттерге жабысады. Көбінесе сыртқы әсерлердің әсерінен ластану тотығуы, ыдырауы немесе ыдырауы мүмкін, бұл кірдің жаңа түрлерін тудырады.
(2) Кірдің жабысуы
Кір зат пен кірдің арасындағы белгілі бір әрекетке байланысты киім мен тері сияқты материалдарға жабысады. Кір мен зат арасындағы жабысқақ күш физикалық немесе химиялық адгезиядан туындауы мүмкін.
① Физикалық адгезия: күйе, шаң және балшық сияқты кірдің жабысуы негізінен әлсіз физикалық әрекеттесуді қамтиды. Негізінен механикалық немесе электростатикалық күштердің әсерінен болатын адгезиясы әлсіз болғандықтан, ластанудың бұл түрлері салыстырмалы түрде оңай жойылады.
A: Механикалық адгезия**: Бұл әдетте механикалық құралдар арқылы жабысатын шаң немесе құм сияқты қатты кірді білдіреді, оларды кетіру салыстырмалы түрде оңай, бірақ 0,1 мкм-ден аз ұсақ бөлшектерді тазалау өте қиын.
B: Электростатикалық адгезия**: Бұл қарама-қарсы зарядталған материалдармен әрекеттесетін зарядталған кір бөлшектерін қамтиды; әдетте талшықты материалдар теріс зарядтарды алып жүреді, бұл оларға белгілі бір тұздар сияқты оң зарядталған адгенерлерді тартуға мүмкіндік береді. Кейбір теріс зарядталған бөлшектер әлі де ерітіндідегі оң иондармен түзілген иондық көпірлер арқылы осы талшықтарда жинала алады.
② Химиялық адгезия: бұл химиялық байланыстар арқылы затқа жабысатын кірді білдіреді. Мысалы, полярлы қатты кір немесе тот сияқты материалдар талшықты материалдардағы карбоксил, гидроксил немесе амин топтары сияқты функционалдық топтармен түзілген химиялық байланыстардың арқасында берік жабысады. Бұл байланыстар күшті өзара әрекеттесуді тудырады, бұл мұндай кірді кетіруді қиындатады; тиімді тазалау үшін арнайы өңдеулер қажет болуы мүмкін. Ластанудың адгезия дәрежесі кірдің өзіне де, ол жабысатын бетке де байланысты.
(3) Ластану механизмдері
Жуу мақсаты - кірді кетіру. Бұл кір мен жуылған заттардың арасындағы адгезияны әлсірету немесе жою үшін жуғыш заттардың әртүрлі физикалық және химиялық әрекеттерін қолдануды қамтиды, механикалық күштер (мысалы, қолмен сүрту, кір жуғыш машинаны араластыру немесе судың соққысы), сайып келгенде кірдің бөлінуіне әкеледі.
① Сұйық кірді кетіру механизмі
A: Ылғалдылық: сұйық кірдің көпшілігі майлы болып табылады және әртүрлі талшықты заттарды ылғалдандырып, олардың бетінде майлы қабықша түзеді. Жуудағы бірінші қадам - беттің сулануын тудыратын жуғыш заттың әрекеті.
B: Майды кетіруге арналған жинақтау механизмі: сұйық кірді кетірудің екінші қадамы жинақтау процесі арқылы жүзеге асады. Бетіне пленка ретінде таралатын сұйық кір жуу сұйықтығының талшықты бетті артық ылғалдандыруына байланысты біртіндеп тамшыларға айналады, сайып келгенде, жуу сұйықтығымен ауыстырылады.
② Қатты кірді кетіру механизмі
Сұйық кірден айырмашылығы, қатты кірді кетіру жуу сұйықтығының кір бөлшектерін де, тасымалдаушы материалдың бетін де сулау қабілетіне байланысты. Қатты кір және тасымалдаушы беттерінде беттік белсенді заттардың адсорбциясы олардың өзара әрекеттесу күштерін азайтады, осылайша кір бөлшектерінің адгезиясының беріктігін төмендетеді, оларды кетіруді жеңілдетеді. Сонымен қатар, беттік-белсенді заттар, әсіресе иондық беттік-белсенді заттар, қатты кір мен беттік материалдың электрлік потенциалын арттырып, одан әрі кетіруді жеңілдетеді.
Ноиондық емес беттік белсенді заттар әдетте зарядталған қатты беттерде адсорбцияланады және айтарлықтай адсорбцияланған қабат құра алады, бұл ластанудың төмендеуіне әкеледі. Алайда катиондық беттік белсенді заттар кірдің және тасымалдаушы бетінің электрлік әлеуетін төмендетуі мүмкін, бұл итеруді азайтады және ластануды кетіруге кедергі келтіреді.
③ Арнайы кірді кетіру
Әдеттегі жуғыш заттар белоктардан, крахмалдардан, қаннан және дене секрецияларынан болатын қатты дақтармен күресуі мүмкін. Протеаза сияқты ферменттер белоктарды еритін амин қышқылдарына немесе пептидтерге ыдырату арқылы ақуыз дақтарын тиімді жоя алады. Сол сияқты, крахмал амилаза арқылы қантқа дейін ыдырауы мүмкін. Липазалар триацилглицерин қоспаларын ыдыратуға көмектеседі, оларды әдеттегі әдістермен жою қиын. Жеміс шырындары, шай немесе сия дақтары кейде тотықтырғыштарды немесе редуценттерді қажет етеді, олар түс түзетін топтармен әрекеттесіп, оларды суда еритін фрагменттерге айналдырады.
(4) Құрғақ тазалау механизмі
Жоғарыда айтылған тармақтар ең алдымен сумен жууға қатысты. Дегенмен, матаның әртүрлілігіне байланысты кейбір материалдар сумен жууға жақсы жауап бермеуі мүмкін, бұл деформацияға, түстің түсуіне және т.б. әкеледі. Көптеген табиғи талшықтар ылғалды болған кезде кеңейіп, оңай жиырылады, бұл жағымсыз құрылымдық өзгерістерге әкеледі. Осылайша, бұл тоқыма бұйымдары үшін әдетте органикалық еріткіштерді қолданатын құрғақ тазалау жиі қолданылады.
Құрғақ тазалау дымқыл жуумен салыстырғанда жұмсақырақ, себебі ол киімге зақым келтіруі мүмкін механикалық әсерді азайтады. Құрғақ тазалау кезінде кірді тиімді кетіру үшін кірді үш негізгі түрге бөледі:
① Майда еритін кір: Бұл құрғақ тазалау еріткіштерінде оңай еритін майлар мен майларды қамтиды.
② Суда еритін кір: бұл түр суда ери алады, бірақ су буланғаннан кейін кристалдануы мүмкін бейорганикалық тұздардан, крахмалдан және ақуыздардан тұратын құрғақ тазалау еріткіштерінде емес.
③ Майда да, суда да ерімейтін кір: бұған екі ортада да ерімейтін көміртекті қара және металл силикаттар сияқты заттар кіреді.
Әрбір кір түрі құрғақ тазалау кезінде тиімді кетіру үшін әртүрлі стратегияларды қажет етеді. Майда еритін ластанулар полярлы емес еріткіштерде тамаша ерігіштігіне байланысты органикалық еріткіштерді қолдану арқылы әдістемелік түрде жойылады. Суда еритін дақтар үшін құрғақ тазалау құралының құрамында жеткілікті су болуы керек, өйткені су кірді тиімді кетіру үшін өте маңызды. Өкінішке орай, судың құрғақ тазалау құралдарында ерігіштігі аз болғандықтан, суды біріктіруге көмектесу үшін беттік белсенді заттар жиі қосылады.
Беттік-белсенді заттар тазартқыштың суға деген қабілетін арттырады және мицелладағы суда еритін қоспалардың ерітілуін қамтамасыз етуге көмектеседі. Сонымен қатар, беттік-белсенді заттар кірді жуудан кейін жаңа шөгінділердің пайда болуына кедергі келтіріп, тазалау тиімділігін арттырады. Бұл қоспаларды кетіру үшін суды аздап қосу өте маңызды, бірақ шамадан тыс мөлшерлер матаның бұрмалануына әкелуі мүмкін, осылайша құрғақ тазалау ерітінділеріндегі судың теңдестірілген құрамын қажет етеді.
(5) Жуу әрекетіне әсер ететін факторлар
Интерфейстерде беттік-белсенді заттардың адсорбциясы және нәтижесінде аралық кернеудің төмендеуі сұйық немесе қатты кірді кетіру үшін өте маңызды. Дегенмен, жуу өте күрделі, оған тіпті ұқсас жуғыш зат түрлерінде де көптеген факторлар әсер етеді. Бұл факторларға жуғыш заттың концентрациясы, температура, кір қасиеттері, талшық түрлері және мата құрылымы жатады.
① Беттік белсенді заттардың концентрациясы: БАЗ түзетін мицеллалар жууда шешуші рөл атқарады. Концентрация сыни мицелла концентрациясынан (CMC) асқанда, жуу тиімділігі күрт артады, сондықтан тиімді жуу үшін жуғыш заттарды CMC концентрациясынан жоғары концентрацияларда пайдалану керек. Дегенмен, жуғыш заттың CMC-ден жоғары концентрациясы кірісті азайтады, бұл артық концентрацияны қажет етпейді.
② Температураның әсері: Температура тазалау тиімділігіне қатты әсер етеді. Әдетте, жоғары температура кірді кетіруді жеңілдетеді; дегенмен, шамадан тыс қызудың кері әсері болуы мүмкін. Температураны көтеру ластанудың таралуына ықпал етеді және майлы кірдің тезірек эмульсиялануын тудыруы мүмкін. Дегенмен, тығыз тоқылған маталардағы жоғары температура талшықтардың ісінуіне әкеліп соқтыруы, жою тиімділігін байқаусызда төмендетуі мүмкін.
Температураның ауытқуы сонымен қатар беттік белсенді заттардың ерігіштігіне, CMC және мицеллалар санына әсер етеді, осылайша тазалау тиімділігіне әсер етеді. Көптеген ұзын тізбекті беттік белсенді заттар үшін төмен температуралар ерігіштігін төмендетеді, кейде өздерінің CMC-ден төмен болады; осылайша, оңтайлы жұмыс істеу үшін тиісті жылыту қажет болуы мүмкін. CMC және мицеллаларға температура әсерлері иондық және иондық емес беттік белсенді заттар үшін ерекшеленеді: температураны арттыру әдетте иондық беттік белсенді заттардың CMC деңгейін жоғарылатады, осылайша концентрацияны реттеуді қажет етеді.
③ Көбік: көбік түзу қабілетін жуу тиімділігімен байланыстыратын жалпы қате түсінік бар — көбік көп болса, жоғары жууға тең келмейді. Тәжірибелік дәлелдемелер көбіксіз жуғыш заттардың бірдей тиімді болуы мүмкін екенін көрсетеді. Дегенмен, көбік көбік майды кетіруге көмектесетін ыдыс жуу кезінде немесе кірді көтеретін кілемді тазалау сияқты белгілі бір қолданбаларда кірді кетіруге көмектеседі. Оның үстіне көбіктің болуы жуғыш заттардың жұмыс істеп тұрғанын көрсетеді; артық май көбік түзілуін тежей алады, ал көбіктің азаюы жуғыш зат концентрациясының төмендеуін білдіреді.
④ Талшық түрі және тоқыма қасиеттері: Химиялық құрылымнан басқа, талшықтардың сыртқы түрі мен ұйымдастырылуы кірдің адгезиясына және кетіру қиындығына әсер етеді. Жүн немесе мақта сияқты өрескел немесе жалпақ құрылымы бар талшықтар тегіс талшықтарға қарағанда кірді тезірек ұстайды. Тығыз тоқылған маталар бастапқыда кірдің жиналуына қарсы тұруы мүмкін, бірақ ұсталған кірге шектеулі қол жеткізуге байланысты тиімді жууға кедергі келтіруі мүмкін.
⑤ Судың кермектігі: Ca²⁺, Mg²⁺ және басқа металл иондарының концентрациясы жуу нәтижелеріне айтарлықтай әсер етеді, әсіресе тазалау тиімділігін төмендететін ерімейтін тұздар құра алатын анионды беттік белсенді заттар үшін. Кермек суда беттік-белсенді заттың жеткілікті концентрациясы болса да тазартылған сумен салыстырғанда тазалау тиімділігі төмен болады. Беттік белсенді заттың оңтайлы өнімділігі үшін Ca²⁺ концентрациясын 1×10⁻⁶ моль/л-ден (CaCO₃ 0,1 мг/л-ден төмен) дейін азайту керек, бұл көбінесе жуғыш ұнтақтардың құрамына су жұмсартқыштарды қосуды қажет етеді.
Жіберу уақыты: 05 қыркүйек 2024 ж
