دانش اساسی نظری در مورد سورفاکتانت نساجی

تنش 1. سطح

نیروی انقباض طول واحد دلخواه سطح مایع را تنش سطح می گویند و واحد N • m-1 است.

2 ، سطح فعال و سورفاکتانت

خاصیتی که می تواند تنش سطحی یک حلال را کاهش دهد ، فعالیت سطح نامیده می شود و ماده ای با فعالیت سطح یک ماده فعال سطحی نامیده می شود.

مواد فعال سطحی که می توانند مولکولها را در محلول آبی قرار دهند و ارتباطاتی مانند میسل تشکیل دهند ، فعالیت سطح بالایی دارند و همچنین دارای عملکردهای مرطوب کننده ، امولسیون ، کف کردن و شستشو هستند.

3. ویژگی های ساختار مولکولی سورفاکتانت ها

سورفکتانت ها ترکیبات آلی با ساختار و خاصیت ویژه هستند. آنها می توانند به طور قابل توجهی تنش سطحی بین دو فاز یا کشش سطح یک مایع (معمولاً آب) را تغییر دهند. آنها دارای خاصیت خیس ، کف ، امولسیون و شستشو هستند.

در مورد ساختار ، سورفاکتانت ها یک ویژگی مشترک دارند ، یعنی این مولکول شامل دو گروه از خصوصیات مختلف است ، یک انتها یک گروه غیر قطبی با زنجیره بلند است ، که در روغن محلول است اما آب نیست ، به اصطلاح آبگریز. گروه ها یا گروه های آبگریز ، چنین گروه های آبگریزی به طور کلی هیدروکربن های زنجیره ای بلند هستند و گاهی اوقات فلوئور آلی ، سیلیکون ، فسفر آلی ، زنجیره های قلع آلی و غیره. انتهای دیگر یک گروه محلول در آب است ، یعنی یک گروه آبگریز یا یک گروه آبدوست. گروه آبگریز باید به اندازه کافی آبگریز باشد تا اطمینان حاصل شود که کل سورفاکتانت در آب محلول است و محلول لازم را دارد. از آنجا که سورفاکتانت ها حاوی گروه های آبگریز و آبگریزی هستند ، حداقل در یک مرحله از فاز مایع قابل حل هستند. این ماهیت آبگریز و لیپوفیلی یک سورفاکتانت آمفیفیلیک نامیده می شود.

4- انواع سورفکتانت

Surfactant یک مولکول آمفیفیلیک با دو گروه آبگریز و هیدروفیل است. گروه های آبگریز سورفکتانت ها به طور کلی از هیدروکربن های زنجیره ای طولانی تشکیل شده اند ، مانند گروه های آلکیل با زنجیره مستقیم C8 تا C20 ، گروه های آلکیل زنجیره ای شاخه C8 تا C20 ، گروه های آلکیل فنیل (تعداد اتم های کربن آلکیل 8 تا 16) و غیره. . تفاوت بین گروه های آبگریزی عمدتاً در تغییر ساختاری زنجیره هیدروکربن است ، تفاوت آن کوچک است و انواع بیشتری از گروه های آبگریزی وجود دارد ، بنابراین خواص سورفاکتانت ها عمدتاً به اندازه و شکل گروه های آبگریز مرتبط است. همچنین مربوط به گروه های آبدوست است. ساختار گروه آبدوست بیشتر از گروه آبگریز تغییر می کند ، بنابراین طبقه بندی سورفاکتانت ها عموماً بر اساس ساختار گروه آبگریزی استوار است. این طبقه بندی مبتنی بر این است که آیا گروه آبگریز یونی است و به دسته آنیونی ، کاتیونی ، غیر یونی ، زویتوریونی و انواع خاص دیگر سورفکتانت ها تقسیم می شود.

5- خصوصیات محلول آبی سورفکتانت

① جذب سورفاکتانت در رابط

مولکولهای سورفکتانت گروههای لیپوفیلی و هیدروفیل دارند و مولکولهای آمفیفیلیک هستند. آب یک مایع به شدت قطبی است. هنگامی که یک سورفاکتانت در آب حل می شود ، گروه های آبگریز آن به دلیل آبگریز بودن و فاز آب ، بر اساس اصول قطبیت و دفع مشابه ، در آب محلول هستند. فاز دفع و آب را ترک می کند. در نتیجه ، مولکولهای سورفکتانت (یا یونها) در رابط این دو فاز جذب می شوند و این باعث کاهش کشش سطحی بین دو فاز می شود. هرچه مولکولهای سورفکتانت بیشتر (یا یون) روی رابط جذب شوند ، کاهش تنش سطحی بیشتر می شود.

properties خواص بسیاری از غشای جذب

فشار سطحی غشای جذب: سورفکتانت در رابط گازی مایع جذب می شود تا یک غشای جذب ایجاد شود. به عنوان مثال ، اگر یک شناور متحرک بدون اصطکاک روی رابط قرار داده شود ، غشای جذب توسط سطح شناور در طول سطح محلول تحت فشار قرار می گیرد و غشاء فشار را روی شناور ایجاد می کند. این فشار را فشار سطح می نامند.

ویسکوزیته سطح: مانند فشار سطح ، ویسکوزیته سطح خاصیتی است که توسط فیلمهای مولکولی نامحلول به نمایش گذاشته شده است. حلقه پلاتینیوم را با یک سیم فلزی نازک به حالت تعلیق درآورید ، باعث شوید هواپیمای آن با سطح آب سینک تماس پیدا کند ، حلقه پلاتین را بچرخانید ، حلقه پلاتین توسط ویسکوزیته آب مانع شده و دامنه به تدریج کاهش می یابد. بر این اساس ، ویسکوزیته سطح را می توان با درجه حرارت سطح اول خالص اندازه گیری کرد و برای اندازه گیری میزان دامنه دامنه آزمایش اندازه گیری شد و بعد از تشکیل فیلم سطح ، میرایی اندازه گیری شد. ویسکوزیته فیلم سطح از اختلاف بین این دو به دست آمد.

ویسکوزیته سطح ارتباط نزدیکی با استحکام فیلم سطح دارد. از آنجا که فیلم جذب فشار و چسبندگی سطح دارد ، باید الاستیک باشد. هرچه فشار سطح بیشتر باشد و ویسکوزیته جذب فیلم بیشتر باشد ، مدول الاستیک آن نیز بیشتر است. مدول الاستیک فیلم جذب سطح از اهمیت زیادی در فرایند تثبیت برخوردار است.

ation تشکیل میسل

محلول رقیق سورفکتانت رنیوم از قوانینی پیروی می کند که محلول ایده آل است. با افزایش غلظت محلول ، میزان جذب سورفاکتانت روی سطح محلول افزایش می یابد. هنگامی که غلظت به یک مقدار معین رسیده یا از آن فراتر رود ، مقدار جذب دیگر افزایش نمی یابد. این مولکولهای سورفکتانت بیش از حد در محلول اختلال ایجاد می کنند ، یا به نوعی یک روش منظم وجود دارد. عمل و نظریه نشان داده است كه آنها در محلول ارتباطاتی ایجاد می كنند كه میسل نامیده می شوند.

غلظت میسل بحرانی: حداقل غلظت سورفاکتانت برای تشکیل میسل در محلول ، غلظت میسل بحرانی است.

④ cmc از سورفاکتانتهای متداول.

6. تعادل آبگریزی-لیپوفیلی

HLB مخفف تعادل لیپوفیل آبگریز است ، و نشان دهنده مقدار تعادل آبگریز-لیپوفیلی گروه هیدروفیل و گروه لیپوفیلی سورفکتانت ، یعنی مقدار HLB سورفکتانت است. مقدار HLB زیاد نشان می دهد که این مولکول به شدت هیدروفیلی است و از نظر لیپوفیلی ضعیف است. در غیر این صورت ، لیپوفیلیس قوی و آبگریزی ضعیف است.

- ارزش HLB

مقدار HLB یک مقدار نسبی است ، بنابراین هنگام تنظیم مقدار HLB ، به عنوان استاندارد ، مقدار HLB موم پارافین بدون خاصیت آبگریز به عنوان 0 تعیین می شود و مقدار HLB سدیم لوریل سولفات سدیم با محلول در آب قوی 40 است. مقدار HLB سورفکتانت عموماً در محدوده 1 تا 40 است. به طور کلی ، امولسیفایرها با مقدار HLB کمتر از 10 لیپوفیلی هستند ، در حالی که امولسیون کننده ها بیشتر از 10 آبدوست هستند. بنابراین ، نقطه عطف از لیپوفیلیس به آبگریز حدود 10 است.

7. امولسیون و حل شدن

دو نوع مایعات نامحلول متقابل ، یکی توسط میکرو ذرات (قطرات یا بلورهای مایع) پراکنده در دیگری تشکیل می شود امولسیون. از آنجا که محصول سطحی دو مایعات هنگام تشکیل امولسیون افزایش می یابد ، این سیستم از نظر ترمینودینامیکی ناپایدار است. برای تثبیت امولسیون ، یک مؤلفه سوم ، یک امولسیفایر لازم است تا انرژی بینابینی سیستم کاهش یابد. امولسیفایرها سورفکتانت هستند که وظیفه اصلی آن عمل به عنوان شیر است. مرحله ای که قطرات در امولسیون وجود دارند ، مرحله پراکنده (یا فاز داخلی ، فاز ناپیوسته) نامیده می شود و فاز دیگر که به یک قطعه وصل می شود ، محیط پراکندگی (یا فاز خارجی ، فاز مداوم) نامیده می شود.

m امولسیفایر و امولسیون

امولسیون مشترک ، یک فاز محلول آب یا آب است و فاز دیگر ماده آلی غیرقابل برگشت آب مانند روغن و موم است. امولسیون های تشکیل شده توسط آب و روغن با توجه به پراکندگی آنها می توانند به دو نوع تقسیم شوند: روغن ها در آب پراکنده می شوند تا امولسیون های روغنی در آب تشکیل شوند ، که در O / W (روغن / آب) بیان می شود: آب در روغن شکل می گیرد. امولسیون در آب در روغن به صورت W / O (آب / روغن) بیان می شود. علاوه بر این ، همچنین ممکن است به شکل امولسیون چند جزء در آب در روغن در آب W / O / W و روغن در آب در روغن O / W / O تشکیل شود.

امولسیفایرها با کاهش تنش بین سطحی و تشکیل یک فیلم رابط تک مولکولی ، امولسیون ها را تثبیت می کنند.

الزامات برای امولسیفایر در امولسیون: الف: امولسیفایر باید در رابط دو فاز جذب و غنی سازی کند تا تنش سطحی را کاهش دهد. b: امولسیفایر باید به ذرات شارژ داده و باعث دافع الکترواستاتیک بین ذرات شود ، یا یک فیلم محافظ پایدار و بسیار چسبناک در اطراف ذرات ایجاد می شود. بنابراین ، موادی که به عنوان امولسیفایر استفاده می شوند برای تأثیر امولسیون باید دارای گروه های آمفیفیلیک باشند. سورفاکتانت ها می توانند این نیاز را برآورده کنند.

method روش آماده سازی امولسیون و عوامل مؤثر بر پایداری امولسیون

دو روش برای تهیه امولسیون وجود دارد: یکی استفاده از روش های مکانیکی برای پراکندگی مایعات به عنوان ذرات ریز در مایع دیگر ، که بیشتر در صنعت برای تهیه امولسیون استفاده می شود. دیگر این که مایعات در حالت مولکولی حل شوند در یک مایع دیگر ، به درستی جمع می شود تا یک امولسیون تشکیل شود.

پایداری امولسیون به توانایی مقاومت در برابر تجمع ذرات منجر به جداسازی فاز اشاره دارد. امولسیونها از نظر ترمودینامیکی ناپایدار و دارای انرژی آزاد زیادی هستند. بنابراین ، به اصطلاح ثبات امولسیون در واقع به زمان مورد نیاز سیستم برای رسیدن به تعادل ، یعنی زمان مورد نیاز برای جداسازی یک مایع در سیستم اشاره دارد.