Твв общего назначения, применяемые в текстильной промышленности.

Моющие средства. Теория моющего действия Ребиндера. Этапы удаления загрязнений с поверхности текстильных материалов.

Моющие средства в текстильном производстве применяются на стадии подготовки текстильных материалов для удаления природных загрязнений и на стадии промывки тканей после крашения и печати. Трудность удаления загрязнителей и незафиксированного красителя при промывке вызывает необходимость введения в промывную ванну текстильных вспомогательных веществ, основным компонентом которых являются поверхностно-активные вещества. Они снижают поверхностное натяжение жидкости на границе раздела фаз обрабатываемая ткань – промывной раствор. Низкое поверхностное натяжение и вязкость равновесной жидкости ведут к быстрому смачиванию ткани и проникновению промывного раствора в объем волокна. Зная механизм взаимодействия ТВВ с красителями, и целенаправленно изменяя состояние красителя на волокне, можно ускорять процесс промывки и управлять качеством получаемой окраски.

Механизм моющего действия

Моющее действие (удаление загрязнителей) в общем виде можно представить как адсорбционно-десорбционный последовательно-параллельный процесс, в котором участвуют поверхность П, загрязнитель 3 и раствор моющего вещества М, и записать в виде уравнения:

К₁

ПЗ + 2 М ↔ ПМ + МЗ.

Скорости удаления и осаждения загрязнителя можно представить выражениями

= К₁ [ПЗ] [М]²; = К_-1 [ПМ] [ЗМ],

в которых константы скорости прямого и обратного процессов равны:

К₁ = z₁ ехр (- ∆G₁/RT); К-₁ = z_-1 ехр (— ∆G_-1/RT).

В условиях равновесия константа равновесия

К_р - K₁/K-₁ = ехр [(∆G_-1— ∆G₁)/ RT ] или -∆G = - ∆G₁ + ∆G_-1 = RTlnK_p

Таким образом, для удаления загрязнителя необходимо уменьшить энергию системы на величину ∆G, которая в общем случае определяется работой адсорбции и растеканием моющего вещества. Однако на практике для удаления загрязнителей всегда требуются дополнительные затраты энергии на диспергирование загрязнителей. Суммарное изменение свободной энергии процесса будет складываться из изменения свободных энергий смачивания, диспергирования, мицеллообразования, солюбилизации и зависеть от природы текстильного материала и загрязнителей.

Различают 4 основные стадии в механизме моющего действия, которым предшествует растворение водорастворимых загрязнителей:

а) смачивание раствором моющего вещества с образованием адсорбционных слоев на поверхности ткани и загрязнителей и перевод последних в активированное состояние, в результате чего происходит растекание слоя ПАВ по микротрещинам и измельчение частичек;

б) удаление загрязнителей с поверхности диспергированием (в результате эмульгирования, суспендирования, пенообразования) и солюбилизации;

в) удержание загрязнителей в объеме раствора вследствие эмульгирования, солюбилизации и частично пено­образования и суспендирования;

г) сдвиг равновесия мицел­ла-мономер в сторону образования адсорбционных слоев при достаточной концентрации ПАВ (рис...).

Рис.. Различные случаи расположения моющих ПАВ в растворе (круж­ком обозначена гидрофильная часть молекулы ПАВ):

а — на границе раздела воздух — вода; б — на границе раздела масло — во­да; в — в мыльных пленках, окруженных воздухом; г — на неполярных или нейтральных твердых поверхностях в водном растворе (слева) или на полярных твердых поверхностях (справа); д — образование двойного слоя вокруг пленки масла; е — мицелла с захваченной частицей масла

Выбор моющих веществ основан на эмпирическом определении моющего (отбеливающего) действия с учетом обратного процесса — осаждения на поверхности загрязнителей. Оценку моющего действия (МД) проводят путем сравнения белизны незагрязненной ткани То, загрязненной T₁ и выстиранной Т₂ по формуле (%)

МД = (In Т₂- ln Т₁)/(ln T₀-In Т₁) ×100, %

Сравнение различных классов ПАВ по значениям МД проводят, взяв в качестве стандартных веществ додецилсульфат или додецилбензолсульфонат натрия. В качестве загрязнителей применяют специально подобранные смеси органических и неорганических веществ, моделирующих естественные загрязнители. Обратное осаждение загрязнителей или антиресорбционное действие определяют, оценивая степень осаждения технического углерода (сажи) из суспензии.

Кроме параметра МД для суждения о моющем действии определяют в стандартных условиях количество затрачиваемого ПАВ и выполненную им работу. Очевидно, что лучшим является то ПАВ, которое при более низких температурах и меньших затратах механической энергии (и в меньших количествах) проявляет более высокое моющее действие.(Бухштаб).

В основе действия моющего средства лежит взаимодействие ПАВ с загрязненными поверхностями, которое усиливается присутствием правильно подобранных электролитов (растворов неорганических солей, щелочей или кислот). Если загрязнение - жидкое вещество, эффективность моющего препарата определяется эмульгирующей способностью. ПАВ, адсорбируясь на поверхности капель жирового вещества, образует прочную оболочку, препятствующую слиянию других капель. Если загрязнение - твердое вещество, основным свойством моющего препарата является диспергирующая способность. Моющий раствор проникает в мельчайшие зазоры и трещины между частицами загрязнения и, адсорбируясь на этих частицах, создает расклинивающее давление, которое размельчает и отрывает их.

Солюбилизация заключается в поглощении гидрофобными радикалами молекулы нерастворимых в воде веществ. Это означает, что водные растворы ПАВ в определенных условиях способны поглощать значительные количества нерастворимых в воде веществ как твердых, так и жидких.

Стабилизация - один из важнейших этапов моющего процесса, суть его заключается в способности моющего раствора удерживать в объеме загрязнения, препятствуя обратному осаждению их на поверхность текстильного материала (ресорбция)