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洗滌劑中的泡沫

泡沫在洗滌過(guò)程中起著重要的作用。泡沫是指氣體分散在液體或固體中的分散體系，氣體為分散相，液體或固體為分散介質(zhì)，前者稱為液體泡沫，而后者稱為固體泡沫，如泡沫塑料，泡沫玻璃，泡沫水泥等。
(1) 泡沫的形成
我們這里所說(shuō)的泡沫，是指被液體薄膜隔開的氣泡的聚集物。這種泡沫由于分散相(氣體)和分散介質(zhì)(液體)的密度相差較大，加之液體的黏度低，因此氣泡總是能很快地升到液面。
形成泡沫的過(guò)程是將大量氣體帶入液體，液體中的氣泡又很快返回到液面，形成由少量液氣隔開的氣泡聚集體
泡沫在形態(tài)上具有兩個(gè)顯著的特點(diǎn)：其一是作為分散相的氣泡常常是呈多面體形狀，這是因?yàn)樵跉馀莸南嘟惶帲�有一種液膜變薄的趨勢(shì)使氣泡成為多面體，當(dāng)液膜變薄到一定程度，則導(dǎo)致氣泡破裂;其二是，純凈液不能形成穩(wěn)定的泡沫，能形成泡沫的液體，至少是兩個(gè)以上的組分。表面活性劑的水溶液是典型的易產(chǎn)生泡沫的體系，其生成泡沫的能力與其他性能也有一定的關(guān)系。
起泡力好的表面活性劑稱為起泡劑。起泡劑盡管具有良好的泡沫能力，但形成的泡沫不一定能維持較長(zhǎng)的時(shí)間，即其穩(wěn)定性不一定良好。為了保持泡沫的穩(wěn)定，常在起泡劑中加入能增加泡沫穩(wěn)定性的物質(zhì)，這種物質(zhì)稱為穩(wěn)泡劑，常用的穩(wěn)泡劑有月桂酰二乙醇胺和十二烷基二甲基胺的氧化物。
(2) 泡沫的穩(wěn)定性
泡沫是一種熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，最后的趨勢(shì)是破泡之后體系內(nèi)液體的總表面積減小，自由能降低。消泡過(guò)程就是隔開氣體的液膜由厚變薄，直至破裂的過(guò)程。因此，泡沫的穩(wěn)定程度主要是由排液快慢和液膜的強(qiáng)度決定的。其影響因素還有以下幾種。
①表面張力
從能量觀點(diǎn)考慮，低表面張力對(duì)于泡沫的形成比較有利，但不能保證泡沫穩(wěn)定。表面張力低，壓差小，排液速度變慢，液膜變薄較慢，有利于泡沫的穩(wěn)定。
②表面黏度
決定泡沫穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素在于液膜強(qiáng)度，而液膜強(qiáng)度主要決定于表面吸附膜的堅(jiān)固性，以表面黏度為其量度。實(shí)驗(yàn)證明，表面黏度較大的溶液所生成的泡沫壽命較長(zhǎng)。這是因?yàn)楸砻嫖�附分子間的相互作用導(dǎo)致膜強(qiáng)度增大，從而提高泡沫的壽命。
③溶液黏度
當(dāng)液體本身的黏度增大時(shí)，液膜中的液體不易排出，液膜厚度變薄的速度較慢，延緩了液膜破裂的時(shí)間，增加了泡沫的穩(wěn)定性。
④表面張力的“修復(fù)”作用
表面活性劑吸附于表面的液膜，有反抗液膜表面擴(kuò)張或收縮的能力，我們將這一能力稱為修復(fù)作用。這是因?yàn)橛斜砻婊钚詣┰诒砻嫔衔�附的液��，擴(kuò)張其表面積將降低表面吸附分子的濃度，增大表面張力。進(jìn)一步擴(kuò)大表面將需要做更大的功。反之表面積收縮將增加表面吸附分子的濃度，即減小表面張力，不利于進(jìn)一步的收縮。
⑤氣體通過(guò)液膜的擴(kuò)散
由于毛細(xì)壓力的存在，泡沫中小泡的壓力要比大泡壓力高，會(huì)造成小泡中的氣體透過(guò)液膜擴(kuò)散到低壓的大泡中，造成小泡變小，大泡變大，最終泡沫破裂的現(xiàn)象。如果加入表面活性劑，發(fā)泡時(shí)則可使泡沫均勻細(xì)密，不易消泡。由于表面活性劑緊密排列在液膜上，透氣困難，而使泡沫更加穩(wěn)定。
⑥表面電荷的影響
如果泡沫液膜帶有相同符號(hào)的電荷，液膜兩個(gè)表面將互相排斥，防止了液膜變薄乃至破壞。離子型表面活性劑可起這種穩(wěn)定作用。
綜上所述，液膜強(qiáng)度是決定泡沫穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。作為起泡劑和穩(wěn)泡劑的表面活性劑，其表面吸附分子排列的緊密性和牢固性是最重要的因素。表面吸附分子相互作用強(qiáng)時(shí)，吸附分子排列結(jié)構(gòu)緊密，這不僅使表面膜本身具有較高的強(qiáng)度，而且因表面黏度較高使鄰近表面膜的溶液不易流動(dòng)，液膜排液相對(duì)困難，液膜的厚度易于維持。此外，排列緊密的表面分子還能減低氣體分子的透過(guò)性從而也可增加泡沫的穩(wěn)定性。
(3) 泡沫的破壞
破壞泡沫的基本原則就是改變產(chǎn)生泡沫的條件或消除泡沫的穩(wěn)定因素，因而有物理和化學(xué)兩種消泡方法。
物理消泡就是在維持泡沫溶液的化學(xué)成分不變的情況下改變泡沫產(chǎn)生的條件，如外力的擾動(dòng)﹑溫度或壓力的改變以及超聲處理等都是消除泡沫的有效物理方法。
化學(xué)消泡法是加入某些物質(zhì)與起泡劑發(fā)生作用，降低泡沫中液膜的強(qiáng)度進(jìn)而降低泡沫的穩(wěn)定性以達(dá)到消泡的目的，這樣的物質(zhì)稱為消泡劑。消泡劑大多數(shù)為表面活性劑。因此根據(jù)消泡的作用機(jī)理，消泡劑應(yīng)當(dāng)具有較強(qiáng)的降低表面張力的能力，容易吸附在表面上，且表面吸附分子間的相互作用較弱，吸附分子排列結(jié)構(gòu)較為疏松。
消泡劑的種類多種多樣，但基本上都為非離子表面活性劑。非離子表面活性劑在其濁點(diǎn)附近或濁點(diǎn)以上時(shí)具有防泡性能，常用作消泡劑。醇類，特別是有分支結(jié)構(gòu)的醇﹑脂肪酸及脂肪酸酯﹑多酰胺﹑磷酸酯﹑硅油等也是常用的優(yōu)良消泡劑。
(4) 泡沫與洗滌
泡沫與洗滌作用并沒有直接的聯(lián)系，泡沫量的多少并不表示洗滌效果的好壞。例如非離子表面活性劑的起泡性能遠(yuǎn)不如肥皂，但其去污力卻比肥皂優(yōu)異得多。
在某些情況下，泡沫在去除污垢方面還是有幫助的。例如：家庭洗滌餐具時(shí)，洗滌液的泡沫可以將洗下來(lái)的油滴帶走;擦洗地毯時(shí)，泡沫有助于帶走塵土﹑粉未等固體污垢。另外，泡沫有時(shí)可以作為洗滌液是否有效的一個(gè)標(biāo)志，因?yàn)橹�肪性油污�?duì)洗滌液的泡沫有抑制作用，當(dāng)油污過(guò)多﹑洗滌劑量少時(shí)，就不會(huì)有泡沫生成，或使原來(lái)的泡沫消失。泡沫有時(shí)還可以作為漂洗是否干凈的指示劑，因?yàn)槠�洗液中泡沫量往往隨洗滌劑含量的減少而減少，因此可以泡沫量的多少來(lái)評(píng)價(jià)漂洗的程度。