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

Эмульгирующая способность вещества зависит от его поверх­ ностной активности на границе раздела двух несмешивающихся жидкостей и прочности образующихся адсорбционных слоев, кото­ рые предотвращают агрегацию частиц дисперсной фазы и расслое­ ние эмульсий. Эмульгирующая способность поверхностноактивных веществ определяется их химическим строением.

Способность ПАВ эмульгировать минеральное масло зависит от длины углеводородной цепи, а также от природы и положения по­ лярной группы в молекуле поверхностноактивного вещества.

Эмульгаторами являются не только поверхностноактивные ве­ щества, но и гидрофильные коллоиды большой молекулярной мас­ сы— белки (казеин, альбумин, желатин), углеводы (декстрин), эфиры целлюлозы (метилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза). Наряду с эмульгирующими свойствами большинство этих соеди­ нений проявляет высокое стабилизирующее, или защитное, дейст­ вие, так как они образуют на каплях эмульсий особенно прочные адсорбционные оболочки. Поэтому гидрофильные коллоиды приме­ няют в качестве сильнодействующих стабилизаторов эмульсий.

На процесс получения эмульсий и их устойчивость влияют ин- ■ тенсивность механического воздействия и способ введения эмуль­ гатора. При очень низком межфазном поверхностном натяжении может происходить самопроизвольное эмульгирование вещества. Явление самопроизвольного эмульгирования (диспергирования) заключается в образовании так называемых лиофильных эмульсий только под влиянием теплового движения. Такие эмульсии можно считать термодинамически устойчивыми, так как они образуются в условиях резкого снижения поверхностного натяжения на гра­ нице раздела двух жидких фаз в присутствии большого количества ПАВ. Однако в большинстве случаев для образования лиофиль­ ных эмульсий требуется механическое диспергирование, осущест­ вляемое различными способами.

Кроме природы эмульгатора и эмульгирующих веществ, на ста­ бильность эмульсий влияют pH среды, концентрация дисперсной фазы, температура, заряд капель дисперсной среды, механические воздействия. Скорость расслоения и разрушения эмульсий при прочих равных условиях зависит также от среднего размера капель дисперсной среды: чем меньше размер капли, тем меньше скорость расслоения. Устойчивость эмульсий типа «масло в воде», кроме того, определяется также потенциалом двойного электрического слоя, образующегося из-за наличия электрического заряда у ка­ пель дисперсной фазы. В эмульсиях типа «вода в масле» капли воды не заряжены, так как масляная фаза неэлектропроводна.

Важным свойством эмульсий является их вязкость, которая, как правило, выше вязкости составляющих ее жидкостей и возрастает с повышением концентрации эмульгируемого вещества (жидкости). Повышение вязкости увеличивает стабильность эмульсии в резуль­ тате уменьшения числа столкновений между частицами дисперс­ ной фазы. Даже незначительные изменения состава и концентра­ ции эмульсии в ряде случаев резко влияют на ее вязкость.

Диспергирующее и защитно-коллоидное действия поверхностно­ активных веществ основаны на тех же коллоидно-химических яв­ лениях, что и эмульгирование.

Эффективность диспергирования и пептизации твердых частиц зависит от смачивающей способности жидкости, т. е. силы смачи­ вания должны быть больше сил сцепления между частицами твер­ дого тела. Поверхностноактивные вещества обладают свойствами, необходимыми для диспергирования гидрофобных жидкостей или твердых тел и для стабилизации эмульсий (дисперсий): они сни­ жают поверхностное натяжение на границе раздела двух фаз, со­ общают частицам заряд, достаточный для противодействия их слипанию, и обволакивают частицы (благодаря адсорбции) сильно гидратированных молекулярных слоев. Установлено, что наиболь­ шую стабилизирующую способность имеют поверхностноактивные вещества, обладающие высокой адсорбцией.

Диспергирующее действие поверхностноактивных веществ опре­ деляется главным образом их химическим строением. В этом мо­ жно убедиться на примере пептизации кальциевых мыл поверх­ ностноактивными веществами различного строения. Например, пептизирующее действие веществ типа игептон Т в пять раз выше пептизирующего действия сульфатированных спиртов, в 10 раз больше пептизирующего действия солей алкилароматических неф­ тяных сульфокислот с длинной цепью.

Диспергирующее и защитно-коллоидное действия поверхностноактивных веществ имеют большое значение для крашения кож-и меховых шкурок, применения эмульсий при жировании и для дру­ гих процессов кожевенного и мехового производства.

Особенности строения определяют-еще одно характерное свой­ ство поверхностноактивных веществ — пенообразование. Пена об­ разуется в результате попадания воздуха при перемешивании или циркуляции растворов, содержащих поверхностноактивные веще­ ства.

Прочность пены определяется вязкостью и поверхностной актив­ ностью растворов. Устойчивость пены зависит от поверхностного натяжения и скорости коалесценции капель или пузырьков, обра­ зующих ее.

Пеногасителями чаще всего служат полярные органические со­ единения (водонерастворимые спирты, кетоны, простые эфиры, ски­ пидар и др.), которые применяют главным образом в смеси с эмуль­ гаторами. Кроме того, в качестве пеногасителей могут применяться алюминиевые мыла и кремнийорганические соединения — силиконо­ вые масла.

Основной составной частью поверхностноактивных средств яв­ ляются поверхностноактивные вещества, которые обладают свойст­ вами диспергировать, снижать поверхностное натяжение, смачи­ вать, эмульгировать, образовывать пену. Если средства, предназ­ наченные для использования в быту, должны проявлять все эти свойства, то полезность средств, предназначенных для промышлен­ ного потребления, определяется лишь одним или двумя из указан-

ных свойств, а остальные же не имеют значения млн даже могут быть неприемлемыми в зависимости от назначения продукта.

Помимо использования в качестве моющих средств, поверхност­ ноактивные вещества широко применяют в различных областях промышленности и сельского хозяйства, для увеличения отдачи нефти пластами, улучшения усвояемости пищи при откорме птицы и скота, для обезжиривания и ускорения смачиваемости шкур при отмоке, крашенин и других процессах кожевенного и мехового про­ изводства.

Интенсивное вытеснение жировых мыл во многом объясняется тем, что синтез поверхностиоактивных средств допускает в значи­ тельно большей степени, чем для жировых мыл, многотоннажность и непрерывность производства, широкую его рационализацию и автоматизацию, требует меньше капиталовложений на тонну мою­ щего вещества.

При всем разнообразии исходного сырья, способов производства и химического состава каждая молекула поверхностноактивных веществ так же, как и жировых мыл, представляет собой относи­ тельно длинную (в лучших веществах неразветвленную) цепь, со­ стоящую из 12—20 атомов, главным образом углерода. На одном конце этой цепи имеется гидрофильная группа (остаток молекулы водорастворимого вещества), на другом — углеводородная, как правило, гидрофобная группа.

Такое строение обусловливает значительное снижение поверх­ ностного натяжения растворов поверхностноактивных веществ на поверхности раздела фаз, хорошую смачиваемость разнообразных материалов, способность проникать внутрь их, пептизировать (в ряде случаев растворять).

Комплекс всех этих свойств и обеспечивает высокое моющее действие ПАВ.

Рецептуру моющих средств составляют с таким расчетом, чтобы продукт имел максимальную моющую активность, не уступающую активности растворов, содержащих алкилсульфаты первичных спиртов.

Для приготовления порошкообразных моющих средств исполь­ зуют несколько компонентов активных веществ в сочетании с по­ лезными добавками в виде композиции. Типичная рецептура, %, порошкообразного моющего средства дана ниже.

20

Аналогичные синтетические вещества обладают высокой мою­ щей способностью.

Основные преимущества синтетических моющих средств по сравнению с мылами следующие:

высокая моющая способность как в мягкой, так и в жесткой и морской воде, так как не образуется нерастворимых солей каль­ ция и магния, а некоторые из них совсем не реагируют с солями кальция и магния, содержащимися в жесткой воде;

малая дозировка и хорошая растворимость (такие растворы проявляют максимальную моющую способность при более низкой температуре, чем растворы мыла);

более высокая моющая способность при более низкой концен­ трации, чем концентрация мыла;

возможность применения в слабощелочной, нейтральной и сла­ бокислой средах;

не гидролизуются, благодаря чему сохраняются прочность и окраска кож.

Рассмотрим отдельные отечественные поверхностноактивные средства.

Моющее средство «Новость» представляет собой натриевую соль сернокислых эфиров высокомолекулярных жирных спиртов в сочетании с добавками. Водные растворы имеют pH, равное 7,2. Порошок «Новость» растворяется в разбавленных растворах ще­ лочей н кислот, недостаточно стоек к жесткой воде, не чувстви­ телен к солям бария, магния, меди, но дает осадки с солями алю­ миния.

Снижение поверхностного натяжения в 1%-ном растворе мою­ щего средства меньше, чем у мыла, 40-10-3 Н/м (40 дн/см).

В кожевенной промышленности порошок «Новость» применяют для обезжиривания голья и для аппретирования, а в быту как мою­ щее средство.

Универсальное жидкое моющее средство «Прогресс» изготов­ ляют на основе натриевых солей вторичных алкилсульфатов (про­ изводственных олефинов), получаемых при крекинге парафинов. Применяют его ‘ в текстильной промышленности при смачивании тканей и нанесении на них красителей всех видов; в цементной промышленности — в качестве вспомогательного вещества для сме­ шивания цемента и вспенивателя при производстве бетона; при до­ быче угля — для смачивания угольной пыли; в машиностроении — при различных технологических процессах; в кожевенной и мехо­ вой промышленности — при отмоке; в целлюлозно-бумажной про­

смачивателя и диспергатора; в резиновой промышленности — в ка­ честве диспергатора; в металлургической промышленности — для очистки металла.

В последнее время организовано производство других поверх­ ностноактивных средств, которые имеют в своем составе алкилсульфаты, алкиларилсульфонаты, алкилсульфонаты.

21