CHƢƠNG 1 : LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT
1.6. Đánh giá kỹ thuật chất hoạt động bề mặt
1.6.2 Khả năng tẩy rửa
Sự tẩy rửa đƣợc định nghĩa là “ làm sạch mặt của một vật thể rắn, với một tác nhân riêng biệt- chất tẩy rửa- theo một tiến trình lý hóa khác hẳn việc hòa tan đơn thuần”
Trong trƣờng hợp này, tẩy rửa bao gồm:
Lấy đi các vết bẩn khỏi vải vóc
Giữ cho các vết bẩn này lơ lửng để tránh cho chúng bám lại trên bề mặt vải vóc. Trên quần áo thông thƣờng, ngƣời ta thƣờng thấy những vết bẩn có chất béo ( dầu,mỡ) và các vết bẩn dạng hạt (hạt mịn). Các vết bẩn này có thể tồn tại độc lập
hay hòa lẫn vào nhau với các tỷ lệ khác nhau.
tính chất sau:
Khi có chất hoạt động bề mặt trong nƣớc thì sức căng bề mặt dung dịch giảm làm tăng tính thấm ƣớt đối với vải sợi.
Các phân tử chất hoạt động bề mặt hấp phụ lên bề mặt sợi và lên các hạt chất bẩn rắn hay lỏng và khi đó, dƣới ảnh hƣởng của sức căng bề mặt không đổi trên ranh giới chất bẩn – vải, chất bẩn se lại thành giọt và dễ dàng tách ra khỏi bề mặt sợi dƣới tác dụng cơ học.
Chất hoạt động bề mặt tạo các màng hấp phụ trên bề mặt các hạt chất bẩn làm cho chúng có độ bền vững tập hợp cao và ngăn ngừa chúng liên kết trở lại lên bề mặt sợi.
Bọt đƣợc hình thành từ chất hoạt động bề mặt làm tăng thêm sự tách cơ học của các chất bẩn hay sự nổi của chúng ( do các hạt chất bẩn liên kết vào các bóng khí)
a) Tẩy vết bẩn có chất béo
Xét một chất béo H ( dầu) và một bề mặt rắn F ( sợi). Việc tẩy bẩn F bởi H đƣợc biểu diễn nhƣ sau:
Các tác nhân bề mặt hấp phụ lên sợi và vết bẩn làm giảm sức căng giao diện của chúng so với nƣớc đến mức nhỏ hơn sức căng giao diện sợi- vết bẩn lúc đó vết bẩn sẽ tự tẩy đi.
b) Tẩy vết bẩn dạng hạt
điện và thuyết hấp phụ.
Xét một bề mặt F và một hạt P. ở một khoảng cách δ, F và P đều chịu tác động của lực hút Van der Waals và lực đẩy tĩnh điện. Khi P và F tiếp xúc với nhau ( δ=0), chúng sẽ gắn liền nhau do lực hút. Việc tách hạt P ra khỏi bề mặt F có thể đƣợc biểu diễn bằng sơ đồ sau:
Sự tách hạt P ra khỏi bề mặt F đi từ I đến II rồi đến III. Trong giai đoạn I, ta phải cung cấp một công để tách hạt P ra khỏi bề mặt F một khoảng cách. Trong giai đoạn II, dung dịch tẩy len vào giữa hạt P và bề mặt F và tách hạt P ra khỏi bề mặt F.
Chúng ta có thể vận dụng các lý thuyết khác nhau cho các loại vết bẩn cụ thể khác nhau nhƣ thuyết “ Rolling up” tẩy vết bẩn thể lỏng có chất béo hay thuyết nhiệt động học để tẩy vết bẩn có chất béo hay dạng hạt hay hỗn hợp của cả hai…
c) Các yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng tẩy rửa:
Khả năng tẩy rửa chịu ảnh hƣởng của nhiều yếu tố: bản chất chất hoạt động bề mặt sử dụng, pH, phụ gia, nhiệt độ….Ở đây chỉ đề cập về ảnh hƣởng của pH, cịn ảnh hƣởng của cc yếu tố khc sẽ đƣợc trình by ở cc chƣơng tiếp theo.
Ảnh hƣởng của pH:
Từ lâu ngƣời ta nhận thấy rằng thêm các chất kiềm nhẹ nhƣ soda sẽ làm tăng khả năng tẩy rửa của xà phòng, bởi vì xà phòng sẽ bị thủy phân thành acid béo ngay cả ở pH trung tính, các acid béo tạo thành có khả năng tẩy rửa kém, sự thủy phân của xà phòng làm giảm lƣợng chất hoạt động bề mặt làm giảm khả năng tẩy rửa. Thêm kềm làm giảm sự thủy phân xà phòng. Kiềm là phụ gia quan trọng trong xà phòng cũng nhƣ các sản phẩm tẩy rửa khác, giúp duy trì pH thích hợp. Thực nghiệm cho thấy xà phòng cho khả năng tẩy rửa khi pH 10,5-11.
pH không chỉ ảnh hƣởng đến khả năng tẩy rửa xà phòng mà còn ảnh hƣởng đến chất tẩy rửa tổng hợp khác. PH tối ƣu cho chất tẩy rửa tổng hợp là 9,0-11,5. Để duy trì pH thích hợp cần sử dụng các chất dự trữ kiềm nhƣ soda, tripolyphosphát, silicat… vì trong quá trình tẩy rửa , pH có xu hƣớng giảm do các vết bẩn acid (acid béo) hay do sự giải phóng H+
Ảnh hƣởng của nhiệt độ:
Nhiệt độ càng cao, độ hòa tan của các chất hoạt động bề mặt càng tốt, độ nhớt của các chất bẩn dạng lỏng càng giảm, độ hòa tan của chất bẩn càng lớn, phản ứng trung hòa chất bẩn có tính axit và phản ứng xà phòng hóa chất béo xảy ra càng dễ dàng, làm tăng hiệu suất giặt tẩy.
Tuy nhiên, nhiệt độ cao cũng làm giảm hoạt tính của một số chất hoạt động bề mặt dễ hòa tan, giảm độ bền của hệ nhũ. Một số loại vải không thể chịu đƣợc nhiệt độ dung dịch cao.
Đối với các chất hoạt động bề mặt NI, sự hấp phụ tăng theo nhiệt độ và sau điểm đục, sức căng bề mặt và giao diện của các chất NI có thay đổi.
Ảnh hƣởng của chất điện ly:
Sự hấp phụ: thêm chất điện ly sẽ làm giảm độ hòa tan của các tác nhân bề mặt dẫn đến làm tăng sự hấp phụ ở các giao diện.
Các chất điện ly sẽ làm giảm CMC vì các chất điện ly trong dung dich chất tẩy rửa sẽ ngăn cản khả năng hình thành các Micell.
Việc nghiên cứu đánh giá quá trình tẩy rửa là một vấn đề phức tạp, liên quan đến nhiều yếu tố. Không thể kết luận một chất hoạt động bề mặt là có khả năng tẩy rửa là tốt hay xấu nếu không nói đến điều kiện thực nghiệm. Có nhiều chất đánh giá khả năng tẩy rửa , Ở đây chỉ trình bày những nguyên tắc tiêu biểu nhất:
- Làm bẩn vải bằng các chất bẩn thƣờng gặp nhƣ dầu mở, màu. Sau đó giặt vải, phần chất bẩn còn lại sẽ đƣợc trích ra bằng các dung môi thích hợp. Đo độ màu . So sánh giửa mẫu thí nghiệm và mẫu chuẩn ( giặt bằng các hổn hợp tẩy rửa chuẩn).
- Khả năng tẩy rửa còn đƣợc đánh giá bằng phƣơng pháp đo chỉ số phản xạ của vải bẩn, vải mới và vải bẩn đƣợc giặt. Tính theo công thức.
Khả năng tẩy rửa = (RW – RS)/(RO –RS) * 100 (%)
Rw: Chỉ số phản xạ của vải bẩn đã đƣợc tẩy rửa Rs: Chỉ số phản xạ của vải bẩn trƣớc khi tẩy rửa
Ro: Chỉ số phản xạ của vải mới ban đầu ( vải kiểm chứng).
Việc đánh giá phải dựa trên các tiêu chuẩn đã đƣợc đề ra đối với sản phẩm tẩy rửa và phải đúng theo nguyên tắc xác suất thống kê thì kết quả mới có ý nghĩa.