СБОРНИК СТАТЕЙ
Главная » Статьи » Всего статей |
Определение качества моющего действия синтетических моющих средств и поверхностно-активных веществ представляет собой сложную задачу, которая решается с использованием стандартных искусственных загрязнений. Метод Штюпеля [1] основан на том, что ткань загрязняется композицией, которая содержит нерастворимые пигменты, связывающиеся с поверхностью волокон так называемой масляной связью, когда частицы пигмента закрепляются на поверхности волокон через масляную пленку. Предполагается, что если пигмент отмылся, то и масло удалено с поверхности волокон. Однако, это совершенно не очевидно, хотя бы потому, что масло может проникать в капилляры ткани и поры волокон и оставаться там после удаления пигментных загрязнений. Поэтому метод Штюпеля может характеризовать только степень очистки ткани от окрашенных загрязнений и совершенно не информативен по отношению к загрязнению маслом и качеству удаления углеводородных загрязнений. На рисунке 1 приведены микрофотографии загрязненной ткани.
Рисунок 1 - Микрофотографии загрязненной ткани: слева ткань загрязненная НИТХИБ-М [2], полученная на АСМ, справа ткань отмытая от загрязнений в растворе смеси ПАВ Из приведенных на этих рисунках данных видно, что дисперсные загрязнения удаляются практически полностью, но судить об удалении масляных загрязнений как по этим микрофотографиям, так и оптическим методом по отражению света не представляется возможным. В этой связи возникла необходимость разработки такого метода оценки моющего (очищающего) действия, который позволил бы количественно оценить степень чистоты поверхности волокон после удаления масла из ткани с помощью поверхностно-активных веществ. Именно такой метод и предлагается в нашей работе. Известно [3], что для составной поверхности косинус краевого угла смачивания представляет собой также составную (аддитивную) величину, которая описывается уравнением
где coseH- наблюдаемый косинус краевого угла смачивания; cose1-косинус краевого угла смачивания поверхности типа 1 (например, чистая поверхность волокон), имеющей поверхностную долю 91;cose2-косинус краевого угла смачивания поверхности типа 2 (например, загрязненная маслом поверхность волокон), имеющей поверхностную долю ф2. Учитывая, что ф 2= 1- фь можем записать
Откуда доля очищенной поверхности составит Очевидно, что определив косинус краевого угла смачивания чистой ткани cos 01 и косинус краевого угла смачивания замасленной ткани cos 02 можно рассчитать степень очистки ткани от масляного загрязнения по величине текущего краевого угла смачивания при очистке ткани от масляного загрязнения растворами ПАВ различной природы, различной концентрации и различного состава. Определение краевого угла смачивания замасленной ткани можно проводить методом измерения давления пенетрации воды через загрязненную ткань по величине водоупорности, как мы предложили оценивать гид-рофобность модифицированной ткани [4]. Для продавливания воды через капилляры ткани, загрязненной маслом требуется избыточное давление для преодоления отрицательного капиллярного давления. Расчет косинуса угла смачивания проводим по уравнению, которое является частным случаем уравнения Лапласа [3]
где p - давление водяного столба, высотой h, необходимое для продавливания воды через загрязненную маслом (гидрофобизированную) ткань; p = 9,8-10 h (Па), r - радиус капилляров в ткани, найденный из независимых измерений капиллярности ткани до её обработки модифицирующим препаратом. Например, методом измерения скорости подъема воды по образцу ткани до модификации было найдено значение радиуса капилляров, равное r = 5-10-6 м и значение угла смачивания 01=87°(cos 01=0,05233); высота столба воды, необходимого для вдавливания в поры ткани, найденная экспермен-тально, h = 0,2 м,
Пример: Если при определении краевого угла смачивания очищенной с использованием концентрации ПАВ с1 было найдено значение краевого угла смачивания 89о, косинус угла 0,01745,
или степень очистки составила 72,36 % поверхности волокон ткани. Аналогично можно оценивать качество облагораживания поверхности хлопковых волокон. Суровая хлопчатобумажная ткань содержит на поверхности волокон полимерную пленку шлихтующего препарата, обычно модифицированного крахмала, поливинилового спирта или гидролизованного полиакрилонитрила. Кроме того, на поверхности волокон присутствуют нативные воска (до 1,2 % от массы волокон), жиры и различного рода загрязнения, попавшие на волокна хлопка при их росте и транспортировке, а также загрязнения, попадающие на ткань при ткачестве. Эти загрязнения затрудняют смачивание ткани водой. Иногда суровая ткань водой совершенно не смачивается и требуется введение ПАВ для повышения её смачиваемости. Исследованный нами [4] образец имел угол смачивания несколько меньший 900, поэтому вода поднималась по этому образцу, но даже максимальная высота подъема составила менее 1,5 см. На рисунках 2 и 3 приведены
результаты определения капиллярности образцов хлопчатобумажной ткани после
разных стадий облагораживания, методика обработки которых описана нами ранее
[5]. Обработку кинетических кривых впитывания воды образцами ткани проводили,
как описано нами в [6]. Этот расчет позволяет найти косинус краевого угла
смачивания поверхности волокон. Результаты обработки экспериментальных данных
приведены в таблице. Учитывая, что загрязненная суровая ткань имеет угол
смачивания 89,9о, а полностью очищенная после отбеливания 83,9о,
можем рассчитать степень очистки ткани от нативных углеводородных загрязнений
в каждой из стадий облагораживания ткани. Результаты расчета приведены в табл.
Капиллярные характеристики образцов х/б ткани
Рисунок
2 - Кинетические кривые впитывания воды образцами х/б ткани: 1-суровая;
2-расшлихтованная; 3-отваренная; 4-мерсеризованная; 5-отбеленная.
Рисунок
3 - Спрямленные кинетические зависимости впитывания воды образцами х/б ткани:
1-расшлихтованная; 2-отваренная; 3-мерсеризованная;
4-отбеленная. Расчет краевых углов смачивания волокон ткани проводили как описано в работе [6]. Литература 1. Штюпель Г., Синтетические моющие и очищающие средства. М., 1960. 2. Волков В.А., Колесов И.К., Агеев А.А. и др. Стабилизация высо- кодисперсных пигментных суспензий, имитирующих естественные загряз- нения тканей // Сб. науч.тр.ЦНИИбыт. М.: ЦНИИБыт, 198З. С.42-46. 3. Волков В.А. Коллоидная химия. М.: МГТУ, 2001. 642 с. 4. Волков В.А., Измайлов Б.А., Скрипникова В.С., Щукина Е.Л. Химволокна, 2010 (в печати) 5.Волков В.А., Леонов Д.Л., Кузнецова М.Е. Известия вузов. Технология текстильной промышленности, 1994. № 1. С.58-61. 6. Волков В.А., Щукина Е.Л. // Тез. докл. 2-й междунар.
конф. «Кол-лоид-2003». Минск, 2003. С. 192-193. | |
Просмотров: 2858 | Комментарии: 1
| Теги: |
Всего комментариев: 0 | |