Файл: Левенко, П. И. Поверхностноактивные вещества в кожевенной и меховой промышленности.pdf

СООН недостаточно гидрофильны, поэтому высшие жирные спирты и кислоты, являясь поверхностноактивными веществами, практи­ чески нерастворимы в воде и только при получении из них мыл или сульфатов спиртов могут быть использованы для снижения поверхностного натяжения. Так, в случае образования солей (мыл высших жирных кислот) или перехода от групп СООН и ОН к сульфогруппам OSO3H или SO3H повышается гидрофильность ПАВ, т. е. растворимость в воде, в результате чего становится воз­ можным использовать поверхностноактивные вещества в качестве добавок в воду для снижения поверхностного натяжения до

30-10-зН/м (ЗОдн/см).

Мылами, или мылообразными веществами, в настоящее время называют не толькощелочные соли жирных кислот, но и любые поверхностноактивные вещества с достаточно длинной углеводо­ родной цепью и достаточно гидрофильной полярной группой. Ма­ лорастворимая (липофильная или гидрофобная) группа содер­ жится обычно в молекуле органического поверхностноактивного вещества в виде углеводородного остатка. Важнейшими источни­ ками липофильных групп для производства поверхностноактивных веществ являются нефтяные фракции и некоторые производные нефти. Ведущее положение занимают прямоцепочные углеводород­ ные остатки, входящие в состав натуральных жиров и масел.

В зависимости от длины углеводородной (гидрофобной или гидрофильной) цепи и числа полярных групп и их расположения ме­ няются свойства вещества, определяющие моющий, смачивающий, эмульгирующий и диспергирующий эффект. Поэтому в зависимо­ сти от требований технологического процесса подбирают то или иное вещество. Следует также учитывать среду, в которой веще­ ство будет использоваться.

Катионактивные и неионогенные поверхностноактивные веще: ства наиболее химически устойчивы: их можцо применять не только в нейтральной, но и в кислой и в щелочной средах. Анионактивные вещества, такие как мыла, неустойчивы в жесткой воде и кислой среде, в которых образуют осадки. Наиболее устойчивы в жесткой воде те из этих веществ, которые имеют сульфогруппу.

Поверхностноактивные вещества используют в качестве эмуль­ гаторов для жировых веществ. Дисперсной средой в эмульсиях (трехфазных — типа масло в воде плюс эмульгатор), применяемых для жирования кож и меховых шкурок, является вода или водные растворы эмульгаторов, а также водные растворы солей, щелочей, а дисперсной фазой — натуральные или синтетические жиры, ки­ слоты и масла, воски и минеральные масла.

Эмульгатор, растворенный в дисперсной среде, располагается на границе раздела фаз обоих веществ; при этом натяжение на границе фаз снижается. Лиофильные группы эмульгатора (напри­ мер, щелочные ионы мыла), легкорастворимые,в воде и трудно­ растворимые в масле, ориентирЪваны к воде активными группами

9

Адсорбция эмульгатора на границе раздела фаз, обнаруживаемая по снижению его концентрации в растворе, ведет к образованию адсорбционной пленки, • свойства которой отличаются от свойств дисперсной среды и дисперсной фазы. У большинства эмульгаторов при малой их концентрации адсорбционная пленка представляет собой мономолекулярный слой. Если концентрация эмульгатора в дисперсной среде велика, то следует предположить наличие полимолекулярных пленок, благодаря защитному действию которых по­ вышается устойчивость эмульсии.

Таким образом, эмульгатор в качестве третьей фазы образует соединительное звено между диспергирующим агентом и дисперс­ ной фазой-.

Удаление загрязнений и жира с кожевенного полуфабриката и меховых шкурок с помощью поверхиостноактивных веществ сопро­ вождается такими коллоидно-химическими процессами, как смачи­ вание, эмульгирование и пептизация. Благодаря своеобразной структуре частиц этих веществ происходит адсорбция на поверх­ ности загрязнений и жира. Загрязнения и жир обволакиваются пленкой поверхностноактивных веществ и переводятся в состояние устойчивой эмульсии. В таком виде они удаляются водой или при смене рабочего раствора. Частицы грязи и жира гидрофобного ха­ рактера, обволакивающие волос шкуры, удерживаются на нем в результате прилипания. Коэффициент прилипания можно охарак­ теризовать краевым углом смачивания. Поверхностноактивные ве­ щества, попадая на волос, уменьшают краевой угол смачивания и смачивают загрязнения моющим раствором. Моющий раствор сни­ жает поверхностное натяжение и оказывает расклинивающее дей­ ствие: он изолирует гидрофобные частицы грязи или жира от по­ верхности волоса или волокон полуфабриката и переводит их в раствор.

Как уже указывалось, свойства поверхностноактивных веществ зависят от многих факторов: длины гидрофобного остатка в моле­ куле, природы гидрофильной группы, количества гидрофильных групп, их места в цепи и т. д. Взаимосвязь строения поверхностно­ активных веществ и их свойств (и, как следствие, область приме­ нения), по Хетцеру, указана в табл. 1.

Из данных табл. 1 видно, что в зависимости от строения поверх­ ностноактивные вещества могут обладать или рядом свойств (мою­ щими, смачивающими и др.), или только одним свойством.

При одинаковых условиях использования моющая способность различных поверхностноактивных веществ зависит от их концен­ трации. В табл. 2 приведены оптимальные концентрации некото­ рых ПАВ (под оптимальной понимают такую концентрацию, выше которой поверхностноактивные свойства ухудшаются).

Свойства поверхностноактивных веществ в значительной сте­ пени зависят от характера гидрофильной группы.

Под способностью удерживать загрязнения понимают очень важное для моющего и обезжиривающего процессов свойство по­ верхностноактивных веществ предотвращать повторное осаждение

10

11

удаленной грязи на кожевенное сырье, кожу, волокна, волос и т. д. (ресорбция). Большинство синтетических поверхностноактивных веществ обладает худшей по сравнению с мылом способностью удерживать загрязнения. Вводом полезных добавок (сульфита, суль­ фата, карбоксиметилцеллюлозы и др.) предупреждается десорбция загрязнений при промывке и отмоке.

Влияние ароматических групп на некоторые свойства поверх­

На основании изложенного можно сделать некоторые обобще­ ния, которые следует учитывать при использовании поверхностно­ активных веществ и средств в кожевенном производстве.

Так, кожевенные эмульсии представляют собой раствор масла в воде, причем гидрофобное масло диспергировано в виде капель диаметром до 0,005 м (5 мм). При эмульгировании жира или масла после добавления'поверхностноактивных веществ обычно трёбуется механическое воздействие для ускорения раздробления фаз. Эмульгирование сопровождается резким снижением поверх­ ностного натяжения на границе раздела двух жидких фаз, в боль­ шей степени определяющего стабильность и стойкость эмульсии.

Диспергирующее действие пигмента заключается в его суспензировании; процесс сопровождается раздроблением и переходом пигмента в жидкую фазу в виде коллоидного раствора. Карбок­ сильная группа поверхностноактивного вещества при прочих рав­ ных условиях обусловливает хорошее моющее действие по отно­ шению к целлюлозным, волокнам, способность удерживать загряз­ нения от повторного прилипания, стабильность пены. К недостаткам веществ, содержащих карбоксильную группу, надо отнести: неустойчивость к жесткой воде, расщепляемость кислотами, щелочность вследствие гидролиза соли, невысокую способность обезжиривать, плохое вымывание из материалов, высокое пенообразование (лишь при высоких концентрациях или при повышенной температуре). i

12