Корреляция моющей и смачивающей способностей в смешанных растворах различных классов поверхностно-активных веществ в перхлорэтилене

ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ХИМИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ

УДК 532.6

Корреляция моющей и смачивающей способностей в смешанных растворах различных классов поверхностно-активных веществ в перхлорэтилене

Андрей Андреевич Агеев, д.т.н., проф.

ФГБОУ ВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса», Москва Виктор Анатольевич Волков, д.х.н., проф.

ФГБОУ ВПО Московский государственный текстильный университет им. А.Н. Косыгина Максим Сергеевич Кибалов, аспирант Павел Романович Емельянов, аспирант Кристина Константиновна Куклева, аспирант

ФГБОУ ВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса», Москва

Проведен сравнительный анализ результатов смачивающей способности текстильных материалов и моющей способности смешанных растворов ПАВ; исследованы свойства смешанных растворов различных классов ПАВ в перхлорэтилене; установлено, что смачивающая и моющая способности коррелируются между собой; предложено в качестве критерия оценки моющей способности композиций моющих средств использовать величину максимального поднятия раствора по вертикальному образцу ткани.

The comparative analysis of textile material wetting capability and mixed SAS solution washing capability results was carried out. The article studies mixed solutions of different SAS type's characteristics in tetrachloroethylene. The article concludes that wetting and washing capabilities are correlated with each other. The article suggests using quantity of maximum solution rise up the vertical sam-cloth as an assessment criterion for washing capability of cleaning agent compositions.

Ключевые слова: моющая способность, смачивающая способность, смешанные растворы ПАВ, адсорбция ПАВ. Keywords: washing capability, wetting capability, mixed solutions, SAS, SAS adsorption.

Практика показывает, что подавляющее большинство рецептур моющих средств как для водных, так и для неводных сред имеют в своем составе два или большее число поверхностно-активных веществ (ПАВ) [1]. Чаще всего эти ПАВ относятся к разным классам, например, анионактивные и неионогенные. В [2] приведен пример явно выраженного синергизма в растворах анионактивных и катионак-тивных ПАВ, а в [2, 3] было высказано предположение, что синергетный эффект в смешанных растворах ПАВ обусловлен особенностями структуры смешанных адсорбционных слоев ПАВ. Поэтому особый интерес вызывает изучение технологических свойств смешанных растворов ПАВ и их связи со строением растворов. Особенно актуально исследование неводных растворов ПАВ, в частности

в перхлорэтилене, поскольку такие системы изучены значительно меньше, чем водные.

В данной работе представлены результаты исследования смачивающей и моющей способностей смешанных растворов анионактивного ПАВ (оксифос Б) с неионогенным (неонол АФ-9-10) в перхлорэтилене, а также анионактивного оксифоса Б с катионактивным диэтилфторкетоном (ДЭФК). Для определения смачивающей способности растворов ПАВ использовалась методика измерения максимальной высоты поднятия растворов по вертикальному образцу ткани, а также разработанная авторами методика обработки экспериментальных данных [4].

При проведении экспериментов использовались тройные растворы с постоянной общей мо-

лярностью в перхлорэтилене, в условиях изменения мольной доли одного из ПАВ. Для каждого из растворов определялось значение максимальной высоты его поднятия по вертикальному образцу хлопчатобумажной ткани по методике, представленной в [4], и были построены графики зависимости максимальной высоты поднятия растворов от состава смешанного раствора (рис. 1 и 2).

Зависимость капиллярного поднятия от состава раствора

С, мольн. доля компонента

а)

Зависимость капиллярного поднятия от состава раствора

С, мольн. доля компонента

б;

ткани [5]. Значение моющей способности в % находится по формуле [6]

Я - Яъ

МС =

Rh - R3

iGG

где МС - моющая способность; Яс,ЯЗ,ЯИ - коэффициенты отражения света соответственно очищенной, загрязненной и исходной (незагрязненной) ткани.

Результаты исследования моющей способности смешанных растворов ПАВ в перхлорэтилене представлены на рис. 2 и 3.

Рис. 1. Зависимость максимальной высоты поднятия от мольной доли оксифоса Б в смешанном растворе оксифоса Б с не-онолом АФ-9-10 (а) и от мольной доли ДЭФК в смешанном растворе оксифоса Б с ДЭФК (б) в перхлорэтилене

Также был проведен эксперимент по определению моющей способности этих растворов на основе оптического метода, в соответствии с которым вычислялся коэффициент отражения света чистого, искусственно загрязненного и отмытого данным раствором образцов хлопчатобумажной

Рис. 2. Зависимость моющей способности смеси оксифоса Б с неонолом АФ-9-10 от мольной доли оксифоса Б

Для идеального смешанного раствора моющая способность должна быть аддитивной величиной. На рис. 2 она изображена прямой, соединяющей величины моющей способности бинарных растворов.

Согласно экспериментальным данным (см. рис. 1, а и 2), максимальное значение моющей способности в смешанных растворах оксифоса Б и неонола АФ-9-10 не является аддитивной величиной, но при мольной доле оксифоса Б равной 0,2 проявляется синергизм. Следует отметить, что при этой же мольной доле наблюдается максимальная высота поднятия жидкости по капиллярам, что свидетельствует о наибольшей смачивающей способности.

Аналогично, на рис 1, б и 3 видно, что максимальные значения смачивающей и моющей способности также наблюдаются при одинаковом соотношении компонентов (0,4 оксифоса Б) в смешанных растворах оксифоса Б и ДЭФК в перхлорэтилене.

Зависимость моющей способности от мольной доли ДЭФК

о 4---------1--------1---------1---------1--------- о

О 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Мольная доля ДЭФК от общего содержания ПАВ в растворе при общей молярносш раствора 1,63 -10' моль л

Рис. 3. Зависимость моющей способности смеси оксифоса Б с ДЭФК от мольной доли ДЭФК

Кроме того, ранее [7] была установлена корреляция между маслоудаляющей способностью пятновыводных средств и капиллярными свойствами тканей, которая была использована в качестве критерия оценки качества пятновыводных препаратов.

Полученные данные позволяют сделать следующие выводы:

В смешанных растворах ПАВ наблюдается корреляция между величинами смачивающей и моющей способности независимо от природы входящих в его состав компонентов.

И для моющей, и для смачивающей способности смешанных растворов характерны синергетные эффекты, когда величина свойства в смешанном растворе значительно превышает таковую в каждом из бинарных.

Наблюдаемую корреляцию между максимальным проявлением смачивающей и моющей способности можно объяснить либо тем, что стадия смачивания служит определяющей стадией моющего процесса, либо тем, что моющий процесс и смачивание

лимитируются третьим процессом, общим для обоих явлений. Таким лимитирующим процессом вполне может быть адсорбция ПАВ на поверхности волокон.

Таким образом, предложенную авторами методику определения смачивающей способности можно использовать и в качестве оценки моющей способности, поскольку она значительно проще.

ЛИТЕРАТУРА

1. Абрамзон А.А. Поверхностно-активные вещества: Свойства и применение. Изд. 2-е, перераб. и доп. Л.: Химия. 1981.

2. Агеев А.А., Волков В.А. Поверхностные явления и дисперсные системы в производстве текстильных материалов и химических волокон. Учебник для вузов. М: МГТУ им. А.Н. Косыгина. 2004.

3. Агеев А.А., Волков В.А., КибаловМ.С. Возможность оценки моющей способности бинарных растворов поверхностно-активных веществ

4. Агеев А.А., Волков В.А., Кибалов М.С. Метод определения избыточной поверхностной энергии и капиллярных характеристик текстильных материалов // Мат. всероссийской научн. конф. аспирантов и молодых ученых «Современные проблемы туризма и сервиса». Ч. II, 16 апреля 2009 г. М. . ФГОУ ВПО «РГУТиС». 2009. С. 54 - 60.

5. Агеев А.А., Панова Т.В., Фокина О.П. Изучение компонентов физической модели моющей системы. 1. Имитация общих естественных загрязнений // Мат. XI Между -нар. научн.-практ. конф. «Наука - сервису. Ч. 1». Секция «Проблемы и решения теоретических и прикладных задач сервисных технологий». М.: ГОУ ВПО «МГУС». 2006. С. 13 - 16.

6. Агеев А.А., Панова Т.В., Фокина О.П. Изучение компонентов физической модели моющей системы. 2. Оптический метод оценки протекания моющего процесса // Мат. XI Междунар. научн.-практ. конф. «Наука -сервису. Ч. 1». Секция «Проблемы и решения теоретических и прикладных задач сервисных технологий». М.: ГОУ ВПО «МГУС». 2006. С. 10 - 13.

7. Агеев А.А., Волков В.А. Определение качества удаления масляных загрязнений с поверхности волокон текстильных материалов по капиллярным свойствам тканей // Те-зизы. докл. VII Междунар. научн.-практ. конф. «Наука -сервису». М.: МГУС. 2003. С. 149 - 150.

Поступила 26.06.2012 г.