表面活性剂的洗涤作用

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1、表面活性剂的洗涤作用洗涤作用可以简单地定义为，自浸在某种液体介质（一般为水）中的固体表面去除污垢的过程。在此过程中，借助于某些化学物质（洗涤剂）以减弱污物与固体表面的粘附作用，并施以机械力搅动，使污垢与固体表面分离而悬浮于液体介质中，最后将污物洗净、冲去。（一）洗涤作用的基本过程在洗涤过程中，洗涤剂是必不可少的。当今，合成表面活性剂如烷基苯磺酸钠、烷基硫酸钠以及聚氧乙烯链的非离子表面活性剂，作为洗涤剂的重要组分，大量地代替了肥皂。洗涤剂的一种作用，是去除物品表面上的污垢，另外一种作用则是对污垢的悬浮、分散作用，使

2、之不易在物品表面上再沉积，整个过程是在介质（一般是水）中进行的。整个过程是平衡可逆的。若洗涤剂性能甚差（一是使污垢与物品表面分离的能力差，二是分散、悬浮污垢的能力差，易于再沉积），则洗涤过程不能很好的完成。对于洗涤过程，很难发展一个同一普遍的机理，这是由于洗涤过程中的物品（基底、作用物）和污垢几乎有无限多的品种，而性质上千差万别之故。一般污垢可分为液体污垢及固体污垢。前者包括一般的动、植物油及矿物油（如原油、燃料油、煤焦油等），后者主要为尘土、泥、灰、铁锈及炭黑等。液体污垢和固体污垢经常一起构成混合污垢，往往是液

3、体包住固体微粒，粘附于物品表面。因此这种混合污垢与物品表面粘附的本质，基本上与液体油类污垢的情形相似。液体污垢与固体污垢在物理及化学性质上存在较大差异，故二者自表面上去除的机理亦不相同。两类污垢与表面的粘附主要是通过范德华引力；在水介质中，静电引力一般要弱得多。污垢与表面一般无氢键形成，但若形成时，则污斑难以去除。不同性质的表面与不同性质的污垢有不同的粘附强度，在水为介质的洗涤过程中，非极性污垢（如炭黑与石油等非极性油污）比极性污垢（如极性脂肪物质、粉尘、粘土）不容易洗净。在疏水表面（如聚丙烯、聚酯等塑料）上的非

4、极性污垢，比在亲水表面（如棉花、玻璃）上者更不易去除；而在亲水表面上的极性污垢则比在疏水表面上者不易洗涤。如果从纯粹机械作用考虑，则固体在纤维性物品表面上较易粘附，固体污垢质点越小，则越不容易冲洗去除。（二）污垢的去除污垢与物品的附着是通过不同的相互作用来实现的，因而污垢的去除机理也不相同。下面讨论的是关于表面活性剂起主要作用的污垢去除，并不包括机械作用、化学试剂作用如漂白剂、还原剂及酶等作用。应用表面活性剂去除的污垢一般是通过物理吸附（范德华力，偶极相互作用）或是静电作用二附着于基底上的。去除污垢一般即涉及表面

5、活性剂自介质中吸附于污垢及基底表面的效应。吸附改变了污垢/介质界面及基底/介质界面的界面张力和电势，可促进污垢的去除。根据不同的去除污垢机理，污垢的去除可分为液体和固体污垢的去除。1．液体污垢的去除洗涤作用的第一步是洗涤液润湿表面，否则洗涤液的洗涤作用不易发挥。水在一般天然纤维上的润湿性较好（如棉、毛纤维），但在人造纤维（如聚丙烯、聚酯及聚丙烯腈等）上的润湿性则较差。未经适当处理（清洗、脱脂）的天然纤维，表面上总有一些蜡及油脂，水在其上面的接触角就相当大。在硬水中使用一般羧酸皂时，往往形成一些不溶的钙、镁皂垢，沉

6、积于纤维表面，使之变得非常疏水，如水在棕榈酸钙表面上的接触角为90度，但随pH增加而降低。下表列出一些纤维材料的临界表面张力和水在其表面上的接触角。一些纤维材料的临界表面张力和水在其表面上的接触角纤维材料临界表面张力（mN/m）接触角聚四氟乙烯18124聚丙烯2990聚乙烯3194聚苯乙烯3391聚酯4381尼龙664670聚丙烯腈4448纤维素（再生）440～32从上述结果可以看出，除聚丙烯等一类无极性基的纤维材料外，其余表面上水的接触角皆小于90度，但皆不能很好润湿。除聚四氟乙烯外，其余材料的临界表面张力均在

7、29mN/m以上，这就是说，一般洗涤剂水溶液在浓度稍大时（～cmc）能够很好地润湿这些材料，特别是处于纤维形态时，表面粗糙度大，表观接触角就可能更小些，亦即更容易润湿。若在材料表面上已经沾上污垢，即使已经完全覆盖，其临界表面张力也不会低于30mN/m，则一般表面活性剂水溶液也能较好地润湿。上述情况表明，在一般条件下，表面活性剂水溶液的表面张力可低于一般纤维材料的临界表面张力，因而纤维的润湿在洗涤作用中不是什么严重问题，此外，粗糙表面比光滑表面在接触角小于90度时更容易润湿，对于同样材料，纤维比光滑的表面薄膜有更高

8、的临界表面张力。因此，洗涤液对纤维的润湿并不困难。洗涤作用的第二步就是油污的去除，即润湿了表面的洗涤液如何把油污顶替下来。液体污垢的去除是通过卷缩机理而实现的，即洗涤液优先润湿固体表面，而使液体油污卷缩起来。油污原来是以一铺开的油膜粘在固体表面上，后来在洗涤液优先润湿的作用下，逐渐卷缩成为油珠，最后被冲洗而离开固体表面。两种液体在固体表面上（在空气中）的粘附张力是油污被洗