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洗涤剂中的泡沫
来源:中国表面活性剂网 时间:2016-07-29
        泡沫在洗涤过程中起着重要的作用。泡沫是指气体分散在液体或固体中的分散体系,气体为分散相,液体或固体为分散介质,前者称为液体泡沫,而后者称为固体泡沫,如泡沫塑料、泡沫玻璃及泡沫水泥等。
         1) 泡沫的形成
        我们这里所说的泡沫,是指被液体薄膜隔开的气泡的聚集物。这种泡沫由于分散相(气体)和分散介质(液体)的密度相差较大,加之液体的黏度低,因此气泡总是能很快地升到液面。 形成泡沫的过程是将大量气体带入液体,液体中的气泡又很快返回到液面,形成由少量液气隔开的气泡聚集体。
       泡沫在形态上具有2个显著的特点:其一是作为分散相的气泡常常是呈多面体形状,这是因为在气泡的相交处,有一种液膜变薄的趋势使气泡成为多面体,当液膜变薄到一定程度,则导致气泡破裂;其二是,纯净液不能形成稳定的泡沫,能形成泡沫的液体,至少是2个以上的组分。表面活性剂的水溶液是典型的易产生泡沫的体系,其生成泡沫的能力与其他性能也有一定的关系。
       起泡力好的表面活性剂称为起泡剂。起泡剂尽管具有良好的泡沫能力,但形成的泡沫不一定能维持较长的时间,即其稳定性不一定良好。为了保持泡沫的稳定,常在起泡剂中加入能增加泡沫稳定性的物质,这种物质称为稳泡剂,常用的稳泡剂有月桂酰二乙醇胺和十二烷基二甲基胺的氧化物。
       2) 泡沫的稳定性
        泡沫是一种热力学不稳定体系,最后的趋势是破泡之后体系内液体的总表面积减小,自由能降低。消泡过程就是隔开气体的液膜由厚变薄,直至破裂的过程。因此,泡沫的稳定程度主要是由排液快慢和液膜的强度决定的。其影响因素还有以下几种。
       ①表面张力:从能量观点考虑,低表面张力对于泡沫的形成比较有利,但不能保证泡沫稳定。表面张力低,压差小,排液速度变慢,液膜变薄较慢,有利于泡沫的稳定。
       ②表面黏度:决定泡沫稳定性的关键因素在于液膜强度,而液膜强度主要决定于表面吸附膜的坚固性,以表面黏度为其量度。实验证明,表面黏度较大的溶液所生成的泡沫寿命较长。这是因为表面吸附分子间的相互作用导致膜强度增大,从而提高泡沫的寿命。
       ③溶液黏度:当液体本身的黏度增大时,液膜中的液体不易排出,液膜厚度变薄的速度较慢,延缓了液膜破裂的时间,增加了泡沫的稳定性。
       ④表面张力的“修复”作用:表面活性剂吸附于表面的液膜,有反抗液膜表面扩张或收缩的能力,我们将这一能力称为修复作用。这是因为有表面活性剂在表面上吸附的液膜,扩张其表面积将降低表面吸附分子的浓度,增大表面张力。进一步扩大表面将需要做更大的功。反之表面积收缩将增加表面吸附分子的浓度,即减小表面张力,不利于进一步的收缩。
        ⑤气体通过液膜的扩散:由于毛细压力的存在,泡沫中小泡的压力要比大泡压力高,会造成小泡中的气体透过液膜扩散到低压的大泡中,造成小泡变小,大泡变大,最终泡沫破裂的现象。如果加入表面活性剂,发泡时则可使泡沫均匀细密,不易消泡。由于表面活性剂紧密排列在液膜上,透气困难,而使泡沫更加稳定。
        ⑥表面电荷的影响:如果泡沫液膜带有相同符号的电荷,液膜2个表面将互相排斥,防止了液膜变薄乃至破坏。离子型表面活性剂可起这种稳定作用。
        综上所述,液膜强度是决定泡沫稳定性的关键因素。作为起泡剂和稳泡剂的表面活性剂,其表面吸附分子排列的紧密性和牢固性是最重要的因素。表面吸附分子相互作用强时,吸附分子排列结构紧密,这不仅使表面膜本身具有较高的强度,而且因表面黏度较高使邻近表面膜的溶液不易流动,液膜排液相对困难,液膜的厚度易于维持。此外,排列紧密的表面分子还能减低气体分子的透过性从而也可增加泡沫的稳定性。
        3) 泡沫的破坏
        破坏泡沫的基本原则就是改变产生泡沫的条件或消除泡沫的稳定因素,因而有物理和化学2种消泡方法。
物理消泡就是在维持泡沫溶液的化学成分不变的情况下改变泡沫产生的条件,如外力的扰动﹑温度或压力的改变以及超声处理等都是消除泡沫的有效物理方法。
化学消泡法是加入某些物质与起泡剂发生作用,降低泡沫中液膜的强度进而降低泡沫的稳定性以达到消泡的目的,这样的物质称为消泡剂。消泡剂大多数为表面活性剂。因此根据消泡的作用机理,消泡剂应当具有较强的降低表面张力的能力,容易吸附在表面上,且表面吸附分子间的相互作用较弱,吸附分子排列结构较为疏松。
消泡剂的种类多种多样,但基本上都为非离子表面活性剂。非离子表面活性剂在其浊点附近或浊点以上时具有防泡性能,常用作消泡剂。醇类,特别是有分支结构的醇﹑脂肪酸及脂肪酸酯﹑多酰胺﹑磷酸酯及硅油等也是常用的优良消泡剂。
        4) 泡沫与洗涤
        泡沫与洗涤作用并没有直接的联系,泡沫量的多少并不表示洗涤效果的好坏。例如非离子表面活性剂的起泡性能远不如肥皂,但其去污力却比肥皂优异得多。
在某些情况下,泡沫在去除污垢方面还是有帮助的。例如:家庭洗涤餐具时,洗涤液的泡沫可以将洗下来的油滴带走;擦洗地毯时,泡沫有助于带走尘土和粉未等固体污垢。另外,泡沫有时可以作为洗涤液是否有效的一个标志,因为脂肪性油污对洗涤液的泡沫有抑制作用,当油污过多﹑洗涤剂量少时,就不会有泡沫生成,或使原来的泡沫消失。泡沫有时还可以作为漂洗是否干净的指示剂,因为漂洗液中泡沫量往往随洗涤剂含量的减少而减少,因此可以泡沫量的多少来评价漂洗的程度。

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