Пав. Природа пав. Теория моющего действия.

Моющие средства – технические препараты, применяемые в водных средах для отмывания загрязнений поверхности различных материалов, кожи и волос человека и животных. К моющим средствам относятся мыла и синтетические моющие средства.

Моющие вещества – ПАВ, т. е. вещества, способные адсорбироваться на поверхности раздела фаз и понижать вследствие этого их поверхностную энергию, т. е. поверхностное натяжение.

Молекула моющего средства (ПАВ) имеет дифильное строение, т. е. содержит гидрофильную и гидрофобную группы. Например, в мыле R COONa: R – гидрофобная группа, а COONa – гидрофильная. Этим и обусловлены своеобразные (поверхностно-активные) свойства моющих веществ, проявляющиеся в их моющем действии. Моющее действие – способность моющих средств и их растворов удалять приставшие к поверхности частицы различных загрязнений переводить их во взвешенное состояние в виде суспензии или эмульсии. В водных растворах молекулы МС распадаются на ионы. Сильная полярная солеобразная группа обеспечивает моющему веществу гидрофильность и водорастворимость, а длинная неполярная углеводородная цепь – гидрофобность и коллоидные свойства. Такое строение молекулы и обусловливает поверхностную активность МС, способность его адсорбироваться как на гидрофильных, так и на гидрофобных поверхностях.

Среди мыл наилучшим моющим действием обладают натриевые и калиевые соли тех жирных кислот, молекулы которых содержат от 9 до 22 углеродных атомов в цепи. Соли с меньшим содержанием углеродных атомов обладают недостаточно высокими поверхностно-активными свойствами и слабой моющей способностью. А соли с большим содержанием плохо растворимы в воде. Кроме мыл активно используются СМС, представляющие собой соли сульфокислот и серные эфиры кислот (R-SO₃Na, R-OSO₃Na). Благодаря эффективному и удобному использованию СМС, объем выпуска мыл в последнее время сократился.

Моющее действие сводится к обеспечению не менее 4 факторов:

1) смачивание загрязнений поверхности моющим раствором

2) отрыв грязевых частиц от очищаемой поверхности, к которой они прилипли

3) перевод отделенных водонерастворимых грязевых частиц в моющий раствор

4) удержание плавающих частиц в моющем растворе и устранение всякой возможности их повторного осаждения и прилипания к отмываемой поверхности.

Вода – плохое смачивающее вещество, она не может осуществить моющий процесс. Осуществляется он за счет введение в водный раствор мыл и других МС. Это приводит к уменьшению поверхностного натяжения в 2 раза, и вода хорошо смачивает загрязнение.

Молекулы МС располагаются в водном растворе таким образом, что гидрофильные концы обращены к воде, а гидрофобные – к воздуху или другим гидрофобным веществам. Благодаря этому молекулы МС адсорбируются на грязевых частицах, обращаясь гидрофобными концами к частице, а гидрофильными – к воде. Вследствие этого поверхность грязевой частицы становится гидрофильной, способной смачиваться водой. Молекулы МС образуют гидрофильный слой вокруг грязевой частицы, который сильно ослабляет связь грязевой частицы с загрязненной поверхностью.

Хорошо смачивая поверхность, мыльная вода проникает между слипшимися частицами, разъединяет их и раздробляет на мельчайшие частицы коллоидных размеров, которые, будучи окруженные мыльной пленкой. устойчиво сохраняются в растворе, не слипаются друг с другом и не осаждаются обратно на очищенную поверхность. Таким образом, благодаря адсорбции молекул МВ происходит пептизация (раздробление) грязевых агрегатов, разъединение их до мельчайших частиц, которые эмульгируются (суспензируются) и стабильно сохраняются в растворе в виде эмульсии или суспензии.

Важным фактором моющего действия является способность мыльных растворов давать устойчивые пены. Пена образуется при взбалтывании и перемешивании мыльного раствора в результате попадания в него воздуха. На поверхности пузырьков воздуха, попавших в мыльный раствор, адсорбируются молекулы МС, которые располагаются при этом своими гидрофобными концами внутрь пузырька, а гидрофильными в раствор. при достаточной концентрации МС его пленки вокруг пузырьков воздуха в растворе становятся плотными и прочными. Слипаясь между собой, они образуют мыльную пену. которая способствует механическому удалению загрязнений. При взбалтывании мыльного раствора частицы загрязнений с мыльной пленкой прилипают к пленкам пузырьков и вместе с ними всплывают на поверхность, скапливаясь в пене. Происходит процесс флотации (всплывания загрязнений), который приводит к удалению загрязнений.

45. Мыла. Сырье для получения мыл. Хозяйственные и туалетные мыла. Требования к качеству мыл.Мыла – соли высших жирных. нафтеновых или смоляных кислот. В качестве моющих средств используются только мыла, растворимые в водных средах. Такие соли представляют собой соли натрия, калия, триэтаноламинные соединения. Используемые мыла в составе молекулы должны содержать от 10 до 20 атомов углерода. Если меньше, то они обладают малым моющим действием. А если больше, то плохо растворимы в воде.

По консистенции мыла бывают твердые, мазеобразные, жидкие и порошкообразные. Получают мыла за счет варки различных жирных кислот с углекислыми щелочами или едкими щелочами.

Основным органическим сырьем для производства твердых мыл служат природные твердые жиры (сало) и жиры, получаемые при переработке растительных масел и рыбьих жиров, а также жирозаменители – синтетические жирные кислоты, канифоль, нафтеновые кислоты.

Жиры животного происхождения и твердые масла получаются из плодов тропических растений. Качество жирового мыла тем лучше, чем выше его насыщенность. Среди животных жиров используется в основном говяжье, баранье, свиное сало, а среди твердых растительных жиров – кокосовое и пальмоядровое масла.

Твердые животные жиры – высококачественные продукты, поэтому для производства мыла сейчас используются редко. В качестве основного жирового сырья используются твердые жировые продукты, получаемые при переработке менее ценных жидких жиров. Эти твердые жиры называются саломасом. Получается он в процессе гидрогенизации жидких растительных масел и рыбьих жиров. Жировым сырьем для производства хозяйственного мыла служат соапстоки – побочные продукты жировой промышленности, получаемые при щелочном рафинировании (очистке) жиров и масел.

Жирозаменителями являются синтетические жирные кислоты и смоляные кислоты.

Синтетические жирные кислоты получают ожирением парафиновых углеводородов. При хорошей очистке они являются полноценным основным сырьем. Смоляные кислоты применяют в виде канифоли, получаемой из живицы хвойных деревьев. Из нее получаются хозяйственные мыла с повышенной растворимостью и хорошим пенообразованием. 

Для улучшения качества получающиеся мыла подвергаются шлифовке, которая заключается в дополнительной промывке мыльного ядра слабыми водными растворами электролитов, подсушиванию и перетиранию. Это приводит к улучшению структуры мыла, способствует его уплотнению и кристаллизации.

В производстве твердых мыл используется непрерывно действующее оборудование и обработка мыльной основы в вакууме. Механической обработкой в вакууме получают мыло до 80% содержащих жирных кислот (туалетные мыла).

По способу получения различают клеевые мыла (получаются охлаждением концентрированных водных растворов солей натрия, калия, получаются варкой), эти мыла содержат 30-50% жирных кислот, и ядровые мыла (получаются осаждением ядра, выделением его из мыльного раствора при обработке его электролитами (раствор поваренной соли), происходит коагуляция, верхняя часть раствора получается с большой концентрацией, а нижняя состоит из примесей), ядра могут подвергаться уплотнению (экструдированию).

Мыла бытового назначения делят на две группы:

 - хозяйственные мыла, применяемые для стирки тканей и мытья различных предметов;

 - туалетные мыла, предназначенные для ухода за телом и волосами человека;

 - технические (специального назначения): медицинские, удаления смывок. ветеринарные, для разных отраслей промышленности.

Ассортимент хозяйственных мыл подразделяют по назначению на мыла

 - для стирки (твердые мыла для стирки выпускают в основном в виде кусков и порошков с содержанием жирных кислот 70,72 и 60%, масса кусков различная).

 - для отмывания посуды и хозяйственных изделий (твердые мыла ля мытья посуды отличаются повышенным содержанием соды и измельченного абразивного порошка различных горных пород).

Жидкие и мазеобразные мыла варят таким же образом, но применяют калиевые соли жирных кислот расщепленных подсолнечного, соевого, конопляного и др. растительных масел.

Туалетные мыла выпускают в виде кусков, порошка и в жидком виде. Они имеют хорошую растворимость и способность пенообразования и в холодной, и в горячей воде. Твердые туалетные мыла не должны иметь в составе несвязанной едкой щелочи, соды и силиката натрия, так как они вызывают раздражение кожи. Кром мыльной основы могут содержать:

а) отдушки – ароматические вещества природного или синтетического происхождения (гераневое масло, ванилин в размере 1-1,5%;

б) красители (пигменты):

 - природные (хлорофилл, хна)

 - искусственные

в) смягчители – вазелин.

В состав туалетных мыл для лечебных целей входят: деготь, тимол, борную кислоту и др. Это медицинские мыла.

Порошкообразные мыла получаются распылением расплавленных солей жирных кислот. Жидкие мыла представляют собой водно-спиртовые растворы калиевых солей жирных кислот. В их состав входят парфюмерные отдушки.

Все мыла должны быть однородными по цвету и не иметь посторонних включений. Жидкие мыла не должны иметь осадка.

Качеств мыла тем выше, чем светлее его цвет. Темная окраска говорит о плохой очистке. Туалетные мыла должны иметь приятный запах.

Кусковое мыло должное быть твердым на ощупь, без пятен и липкости, без трещин и деформаций.

По лабораторным показателям качество мыла тем выше, чем больше в нем содержится жирных кислот и меньше свободной щелочи. Общее содержание жирных кислот, выраженное в граммах, называется качественным (гарантийным) числом. Туалетные мыла должны содержать: твердые – 74, жидкие – 20.

Пенообразующую способность мыла характеризуют объемом пены, которая образуется при взбалтывании. Качество мыла тем выше, чем больше пены получается и чем она устойчивее.

Основные показатели качества мыла: твердость, растворимость, истираемость, моющая способность, пенообразование, сохранение первоначальных свойств при длительном хранении. Показатель, характеризующий правильность подбора состава жировой смеси – температура застывания жирных кислот (титр мыла). Титр твердых мыл должен быть в пределах 35-42%.