表面活性剂与染色厂的9大关系

从广义上讲，洗涤是从待洗涤物体上去除不需要的成分并达到某种目的的过程。通常意义上的清洗是指去除载体表面污垢的过程。在洗涤中，一些化学物质（如洗涤剂等）的作用削弱或消除了污垢与载体之间的相互作用，使污垢与载体的结合转变为污垢与洗涤剂的结合，最终将污垢与载体分离。由于要洗涤的物体和要去除的污垢是多种多样的，洗涤是一个非常复杂的过程，洗涤的基本过程可以用以下简单关系表示。

Carrie··污垢+洗涤剂=载体+污垢·洗涤剂

洗涤过程通常可分为两个阶段：首先，在洗涤剂的作用下，污垢与载体分离；其次，分离的污垢被分散并悬浮在介质中。洗涤过程是可逆过程，并且分散和悬浮在介质中的污垢也可以从介质重新沉淀到被洗涤的物体上。因此，一种好的洗涤剂除了能够去除载体上的污垢外，还应该能够分散和悬浮污垢，防止污垢再次沉积。

（1） 污垢类型

即使是同一物品，污垢的类型、成分和数量也可能因使用环境而异。油体污垢主要是一些动植物油和矿物油（如原油、燃料油、煤焦油等），固体污垢主要是烟灰、灰烬、铁锈、炭黑等。在衣物污垢方面，有来自人体的污垢，如汗液、皮脂、血液等。；食物中的污垢，如水果污渍、烹饪油渍、调味品污渍、淀粉等。；化妆品的污垢，如口红、指甲油等。；大气中的污垢，如烟灰、灰尘、泥土等。；其他，如墨水、茶、涂料等。它有各种类型。

各种类型的污垢通常可分为三大类：固体污垢、液体污垢和特殊污垢。

① 固体污垢

常见的固体污垢包括灰烬、泥土、铁锈和炭黑颗粒。这些颗粒中的大多数表面带有电荷，大多数带负电，很容易吸附在纤维制品上。固体污垢通常很难溶解在水中，但可以通过洗涤剂溶液分散和悬浮。质量点较小的固体污垢更难清除。

② 液体污垢

液体污垢大多是油溶性的，包括植物油和动物油、脂肪酸、脂肪醇、矿物油及其氧化物。其中，动植物油、脂肪酸和碱可发生皂化，而脂肪醇、矿物油不经碱皂化，但可溶于醇类、醚类和烃类有机溶剂，以及洗涤剂水溶液的乳化和分散。油溶性液体污垢通常对纤维物品具有较强的作用力，并且更牢固地吸附在纤维上。

③ 特殊污垢

特殊污垢包括蛋白质、淀粉、血液、人体分泌物，如汗液、皮脂、尿液、果汁和茶汁。这种类型的污垢大多可以通过化学方式强烈地吸附在纤维制品上。因此，很难清洗。

各种类型的污垢很少单独发现，但经常混合在一起并吸附在物体上。污垢有时会在外部影响下被氧化、分解或腐烂，从而产生新的污垢。

（2） 污垢粘附

衣服、手等可能会被弄脏，因为物体和污垢之间存在某种相互作用。污垢以多种方式附着在物体上，但无非是物理和化学附着。

① 烟灰、灰尘、泥土、沙子和木炭与衣服的粘附是一种物理粘附。一般来说，通过这种附着污垢，与被污染物体之间的作用相对较弱，清除污垢也相对容易。根据受力的不同，污垢的物理粘附可分为机械粘附和静电粘附。

A： 机械附着力

这种类型的粘附主要是指一些固体污垢（如灰尘、泥土和沙子）的粘附。机械粘附是污垢粘附力较弱的形式之一，几乎可以通过纯机械方式去除，但当污垢很小（<0。1um）时，更难去除。

B： 静电粘附

静电粘附主要表现为带电的污垢颗粒对带相反电荷的物体的作用。大多数纤维状物体在水中都带负电，很容易被某些带正电的污垢附着，比如石灰类。一些污垢虽然带负电，如水溶液中的炭黑颗粒，但可以通过水中正离子（如Ca2+、Mg2+等）形成的离子桥（多个带负电物体之间的离子，以桥状方式与它们一起作用）粘附在纤维上。

静电作用比简单的机械作用更强，使污垢清除相对困难。

② 化学附着力

化学粘附是指污垢通过化学键或氢键作用在物体上的现象。例如，极性固体污垢、蛋白质、铁锈等附着在纤维物品上，纤维中含有羧基、羟基、酰胺等基团，这些基团与油性污垢中的脂肪酸、脂肪醇容易形成氢键。化学力通常很强，因此污垢与物体的结合更牢固。这种类型的污垢很难用通常的方法去除，需要特殊的方法来处理。

污垢的附着程度与污垢本身的性质和附着物体的性质有关。一般来说，颗粒很容易粘附在纤维制品上。固体污垢的纹理越小，附着力就越强。亲水性物体（如棉花和玻璃）上的极性污垢比非极性污垢粘附力更强。非极性污垢比极性污垢（如极性脂肪、灰尘和粘土）粘附力更强，而且不太容易去除和清洁。

（3） 污垢清除机构

洗涤的目的是去除污垢。在一定温度的介质中（主要是水）。利用洗涤剂的各种物理和化学作用来减弱或消除污垢和被洗涤物体的作用，在一定的机械力（如手摩擦、洗衣机搅动、水冲击）的作用下，使污垢和被洗物体脱离去污的目的。

① 液体污垢清除机制

A： 润湿

液体污垢大多是油性的。油污润湿了大多数纤维状物品，并或多或少地以油膜的形式扩散到纤维状材料的表面。洗涤动作的第一步是用洗涤液润湿表面。为了便于说明，纤维的表面可以被认为是光滑的固体表面。

B： 机油分离-卷曲机构

清洗动作的第二步是去除油脂，去除液体污垢是通过一种卷绕来实现的。液体污垢最初以扩散油膜的形式存在于表面，在洗涤液对固体表面（即纤维表面）的优先润湿作用下，它一步步卷曲成油珠，油珠被洗涤液取代，最终在一定的外力作用下离开表面。

② 固体污垢清除机制

液体污垢的去除主要是通过洗涤溶液优先润湿污垢载体，而固体污垢的去除机制不同，其中洗涤过程主要是洗涤溶液润湿污垢及其载体表面。由于表面活性剂在固体污垢及其载体表面上的吸附，污垢与表面之间的相互作用减少，污垢团在表面上的粘附强度降低，因此污垢团很容易从载体表面去除。

此外，表面活性剂，特别是离子表面活性剂在固体污垢及其载体表面的吸附，有可能增加固体污垢及其载流子表面的表面电位，更有利于污垢的去除。固体或通常为纤维的表面通常在水介质中带负电，因此可以在污物或固体表面上形成扩散的双电子层。由于均匀电荷的排斥作用，水中的污垢颗粒与固体表面的粘附力减弱。当添加阴离子表面活性剂时，由于它可以同时增加污垢颗粒和固体表面的负表面电势，因此它们之间的排斥作用更加增强，颗粒的粘附强度更加降低，污垢更容易去除。

非离子表面活性剂吸附在通常带电的固体表面上，尽管它们不会显著改变界面电位，但吸附的非离子表面表面活性剂往往会在表面形成一定厚度的吸附层，这有助于防止污垢的再沉积。

在阳离子表面活性剂的情况下，它们的吸附减少或消除了污垢物质及其载体表面的负表面电势，这减少了污垢与表面之间的排斥，因此不利于污垢的去除；此外，阳离子表面活性剂在固体表面吸附后，往往使固体表面疏水，因此不利于表面润湿和洗涤。

③ 特殊土壤的清除

蛋白质、淀粉、人体分泌物、果汁、茶汁和其他此类污垢很难用普通表面活性剂去除，需要特殊处理。

奶油、鸡蛋、血液、牛奶和皮肤排泄物等蛋白质污渍往往会凝结在纤维上并退化，粘附力更强。蛋白质污垢可以通过使用蛋白酶去除。蛋白酶将污垢中的蛋白质分解成水溶性氨基酸或寡肽。

淀粉污渍主要来自食品，其他如肉汁、胶水等。淀粉酶对淀粉污渍的水解具有催化作用，使淀粉分解成糖。

脂肪酶催化甘油三酯的分解，这些甘油三酯很难用正常方法去除，如皮脂和食用油，并将其分解为可溶性甘油和脂肪酸。

果汁、茶汁、墨水、口红等的一些色斑即使反复清洗也很难彻底清洗。这些污渍可以通过与氧化剂或还原剂（如漂白剂）的氧化还原反应去除，这会破坏发色基团或助色基团的结构，并将其降解为较小的水溶性成分。

（4） 干洗去污机理

以上内容实际上是针对作为洗涤介质的水。事实上，由于衣服的种类和结构不同，有些衣服用水洗不方便或不容易洗干净，有些衣服洗后甚至会变形、褪色等，例如：大多数天然纤维吸水容易膨胀，干燥容易收缩，所以洗后会变形；通过水洗毛制品也经常出现缩水现象，有些毛制品用水洗也容易起球、变色；有些丝绸洗后手感变差，失去光泽。对于这些衣物，经常采用干洗的方法进行去污。所谓干洗，一般是指在有机溶剂中，特别是在非极性溶剂中的洗涤方法。

干洗是一种比水洗更温和的洗涤方式。因为干洗不需要太多的机械作用，它不会对衣服造成损坏、褶皱和变形，而干洗剂与水不同，很少产生膨胀和收缩。只要技术处理得当，衣服就可以干洗，不会变形、褪色，延长使用寿命。

就干洗而言，有三大类污垢。

① 油溶性污垢油溶性灰尘包括各种油和油脂，它们是液体或油腻的，可以溶解在干洗溶剂中。

② 水溶性污垢水溶性污物可溶于水溶液，但不溶于干洗剂，以水的状态吸附在衣服上，水在沉淀后蒸发成颗粒状固体，如无机盐、淀粉、蛋白质等。

③ 不溶于油和水的污垢不溶于水的污垢既不溶于水中，也不溶于干洗溶剂，如炭黑、各种金属的硅酸盐和氧化物等。

由于各种类型污垢的性质不同，在干洗过程中有不同的去除污垢的方法。油溶性土壤，如动植物油、矿物油和油脂，容易溶于有机溶剂，在干洗中更容易去除。用于油脂的干洗溶剂的优异溶解性主要来自分子之间的范德华力。

为了去除水溶性污垢，如无机盐、糖、蛋白质和汗液，还必须在干洗剂中加入适量的水，否则水溶性污渍很难从衣服上去除。但是，水很难溶解在干洗剂中，所以要增加水量，还需要添加表面活性剂。干洗剂中水的存在可以使污垢和衣物表面水合，从而容易与表面活性剂的极性基团相互作用，有利于表面活性剂在表面的吸附。此外，当表面活性剂形成胶束时，水溶性污垢和水可以溶解到胶束中。表面活性剂除了可以增加干洗溶剂的含水量外，还可以起到防止污垢再沉积的作用，增强去污效果。

少量的水是去除水溶性污垢所必需的，但过多的水会导致一些衣服变形和起皱，因此干洗剂中的水量必须适中。

既不溶于水也不溶于油的污垢，如灰烬、泥土、泥土和炭黑等固体颗粒，通常通过静电力或与油结合附着在衣服上。在干洗中，溶剂的流动、冲击可以使静电力吸附掉污垢，而干洗剂可以溶解油，使油和污垢结合并附着在衣物上的固体颗粒在干洗剂中脱落，干洗剂在少量的水和表面活性剂中，使那些脱落的固体污垢颗粒能够稳定悬浮，分散，以防止其再次沉积到衣物上。

（5） 影响洗涤作用的因素

表面活性剂在界面上的定向吸附和表面（界面）张力的降低是去除液体或固体污垢的主要因素。然而，洗涤过程是复杂的，即使使用相同类型的洗涤剂，洗涤效果也会受到许多其他因素的影响。这些因素包括洗涤剂的浓度、温度、污垢的性质、纤维的类型和织物的结构。

① 表面活性剂浓度

表面活性剂在溶液中的胶束在洗涤过程中起着重要作用。当浓度达到临界胶束浓度（CMC）时，洗涤效果急剧增加。因此，洗涤剂在溶剂中的浓度应高于CMC值，才能具有良好的洗涤效果。然而，当表面活性剂的浓度高于CMC值时，洗涤效果的增量增加并不明显，也不必过多地增加表面活性剂浓度。

当通过增溶去除油时，增溶效果随着表面活性剂浓度的增加而增加，即使当浓度高于CMC时也是如此。此时，建议以局部集中的方式使用洗涤剂。例如，如果衣服的袖口和衣领上有很多污垢，可以在洗涤过程中涂一层洗涤剂，以增加表面活性剂对油的溶解作用。

② 温度对去污作用有非常重要的影响。一般来说，提高温度有助于去除污垢，但有时温度过高也会造成缺点。

温度的升高有助于污垢的扩散，固体油脂在高于其熔点的温度下很容易乳化，纤维由于温度的升高而膨胀，所有这些都有助于去除污垢。然而，对于紧凑型织物，随着纤维的膨胀，纤维之间的微间隙会减少，这不利于污垢的去除。

温度变化还会影响表面活性剂的溶解度、CMC值和胶束大小，从而影响洗涤效果。具有长碳链的表面活性剂在低温下的溶解度较低，有时溶解度甚至低于CMC值，因此应适当提高洗涤温度。温度对离子型和非离子型表面活性剂CMC值和胶束尺寸的影响不同。对于离子表面活性剂，温度的升高通常会增加CMC值并减小胶束尺寸，这意味着应增加洗涤溶液中表面活性剂的浓度。对于非离子表面活性剂，温度的升高导致CMC值的降低和胶束体积的显著增加，因此很明显，温度的适当升高将有助于非离子表面表面活性剂发挥其表面活性作用。然而，温度不应超过其浊点。

简而言之，最佳洗涤温度取决于洗涤剂配方和被洗涤物体。有些洗涤剂在室温下有很好的洗涤剂效果，而另一些洗涤剂在冷洗和热洗之间有很大的不同。

③ 泡沫

人们习惯将发泡力与洗涤效果混为一谈，认为发泡力高的洗涤剂具有良好的洗涤效果。研究表明，洗涤效果与泡沫量之间没有直接关系。例如，用低泡沫洗涤剂洗涤的效果不亚于用高泡沫洗涤剂洗涤。

虽然泡沫与洗涤没有直接关系，但有时它有助于去除污垢，例如用手洗碗。在擦洗地毯时，泡沫还可以带走灰尘和其他固体污垢颗粒，地毯污垢在灰尘中占很大比例，因此地毯清洁剂应具有一定的发泡能力。

发泡能力对洗发水也很重要，洗发水或沐浴过程中液体产生的细小泡沫会让头发感觉润滑舒适。

④ 纤维种类与纺织品物理性能

除了纤维的化学结构会影响污垢的粘附和去除外，纤维的外观以及纱线和织物的组织也会影响污垢去除的容易程度。

羊毛纤维的鳞片和棉纤维的弯曲扁平带比光滑的纤维更容易积聚污垢。例如，沾在纤维素膜（粘胶膜）上的炭黑很容易去除，而沾在棉布上的炭黑则很难洗掉。又如，聚酯制成的短纤维织物比长纤维织物更容易积聚油污，短纤维织品上的油污也比长纤维布上的油污更难去除。

紧捻的纱线和紧织物，由于纤维之间的间隙很小，可以抵抗污垢的侵入，但同样也可以防止洗涤液排除内部污垢，所以紧织物开始抵抗污垢很好，但一旦沾上污渍洗涤也更困难。

⑤ 水的硬度

水中Ca2+、Mg2+和其他金属离子的浓度对洗涤效果有很大影响，尤其是当阴离子表面活性剂遇到Ca2+和Mg2+离子时，会形成不易溶解的钙和镁盐，从而降低其去污力。在硬水中，即使表面活性剂的浓度很高，其去污力仍然比蒸馏差得多。为了使表面活性剂具有最佳的洗涤效果，水中Ca2+离子的浓度应降至1 x 10-6 mol/L（CaCO3至0。1 mg/L）或更低。这需要在洗涤剂中添加各种柔软剂。