泡沫是空气分散在液体中的一种现象。在肥皂或洗涤剂溶液中,通过搅拌等作用,空气浸入溶液中,表面活性剂分子能定向吸附于空气-溶液的界面上,亲水基被水化(被水分子包围),在界面上形成由表面活性剂形成的薄膜,即泡沫。当气泡表面吸附的定向排列的表面活性剂分子达到一定浓度时,气泡壁就形成一层不易破裂也不易合并的坚韧膜,由于气泡的相对密度小于水的密度,当气泡上升到液面,又把液面上的一层活性物分子吸附上去。因此,溢出液面的气泡有表面活性剂双层膜,溢出液面的气泡的双层表面活性剂分子的疏水基都是朝向空气的,如图所示。气泡A是溶液中的气泡,气泡B是即将溢出液面的气泡,气泡C是溢出液面的气泡。
泡沫的形成主要是洗涤剂中表面活性剂的定向吸附作用,是气体-溶液两相界面的张力所致。泡沫的产生对洗涤剂的洗涤效果一般影响不大,但是一部分污垢质点可以被泡沫膜黏附,随同泡沫漂浮到溶液的表面,因此泡沫对洗涤剂的携污作用还是有帮助的。例如,有一种泡沫去污法,就是利用固体吸附于气泡的原理,可以有效地抹去汽车内饰、羽绒服表面的污粒而不会擦伤物品。高泡地毯清洗机利用泡沫携带污垢。虽然泡沫对织物的去污有一定帮助,但是泡沫过多或泡沫经久不消除,对洗涤各种器具是不利的。尤其是机洗过程中较多的泡沫是不受欢迎的,近年来普遍生产的低泡或无泡洗涤剂对降低或减轻环境污染是有利的。
泡沫使人们感觉到洗涤剂的存在,泡沫掩盖了污垢。泡沫对于污垢,特别是固体污垢粒子有选择性的吸附和携带作用,在泡沫上的污垢浓度高得多。泡沫是洗涤是否有效的一个标志,因为油污对泡沫有抑制作用。餐具洗涤剂的洗碟评定法就是以此为依据。泡沫也是漂洗干净与否的一个指示剂。
手洗洗涤剂、洗发香波等需要有稳定的泡沫,但是机用洗涤剂、墙面高压喷射剂则不然。
但是,以起泡力和稳泡力的大小来评价一组洗涤剂和表面活性剂是不客观的,因为例外太多。例如,非离子表面活性剂的起泡力远不如肥皂,但去污力恰恰远优于肥皂。
可见,泡沫丰富不一定洗涤力强,漂洗时泡沫没有了也不一定就是漂洗干净了。洗涤和漂洗都是很复杂的过程,泡沫与洗涤剂去污力之间的关系不是确定的关系。
对于洗衣机来说,由于泡沫的表面张力作用,洗衣机转速降低,耗电量增加10%?20%, 而且冲洗中要耗费大量的水。
表面活性剂的类型是决定起泡性的主要因素。通常,阴离子表面活性剂的起泡力最大,其中以十二醇硫酸钠、烷基苯磺酸钠的泡沫最为丰富,非离子表面活性剂次之,脂肪酸酯型非离子表面活性剂起泡力最小。影响起泡力的因素还有温度、水的硬度、溶液的pH值和添加剂等。
要使洗涤剂活性物的泡沫性降低,同时又不影响去污能力,可以加入消泡剂制剂。Ross理论认为,消泡剂是在溶液表面易于铺展的液体,其在溶液表面铺展时会带走邻近表面的一层溶液,使液膜变薄,直至达到临界液膜厚度以下,导致液膜破裂,泡沫破灭。常用消泡剂有脂肪酸、脂肪酸盐、脂肪酸酯、聚醚、矿 物油、有机硅、低级醇。
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