黑龙江省专业技术人员继续教育知识更新培训专业课程函授学习材料(18)
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5. 防水
仅就织物防水和交通道路防水问题简单探讨一下,在此追求的目标是θ越大越好。
(1)织物防水
这在纺织行业是很重要的问题。塑料雨衣防水但透气性不好,人们希望的是既能防水又能透气的织物。透气就要求多孔结构,因此一般是靠织物的憎水性来实现的。倘若经过处理使其作用如图8.14(a)所示,则织物只能说是防水的,而不能说不透水。因为织物仍保留多孔结构,只要施以足够的静压,水即可通过,见图3-4(b)。
图3-4 接触角在决定织物是否防水时的影响
一般起防水作用织物涂料是有机硅聚合物和氯的季铵盐来处理。下面结构就是一例
(C17H35CONHCH2N
)+Cl-(氯化甲基硬脂酰胺季铵盐)
它是在水溶液中常用的,将织物加热至120~150℃再经漂洗和干燥,使季铵盐分解为酰胺(C17H35CONH) 2CH2,它能在纤维上形成一种粘附的蜡质涂层。有机硅聚合物具有一O一Si一O—Si一链,且有烷基侧链,能提供一种碳氢化合物型的表面,它们同样能被织物束缚住,达到防水的要求。 (2)交通道路防水
在交通上防止柏油路的损坏是属于另一种防水的类型,这种路面辅了压碎的岩石并覆以沥青等油性物质。问题是水有展开渗入岩石-油性物质界面的倾向可导致集块由其结合处脱开。虽然已经发现多种洗涤剂添加剂对于解决这一问题有所帮助,但由于环境变化复杂、老化等因素,还未得到完全满意的解决。
另外,目前海水受溢出油污染的问题日趋严重,适当应用表面活性剂可使这种油层的展开逆转,从而使油层集中便于清除。这也是一个很有实际意义的课题。 3.2 洗涤
一、洗涤的基本过程及污垢的特点
1. 洗涤的基本过程
在表面活性剂溶液中,自固体表面去除污垢的洗涤过程涉及到润湿、分散、起泡、增溶及乳化等各种作用。虽然洗涤已有悠久的历史,但由于过程的复杂,迄今对它的本质还不十分了解。
最早作为洗涤剂的肥皂,是由动植物油脂和苛性碱皂化而成的。由于它在酸性溶液中生成不溶性的脂肪酸,所以在硬水中与Ca2+、Mg2+等离子生成不溶的脂肪酸盐,这一方面影响了它的使用效果,另一方面,不溶物也会污染被洗涤的表面。自合成洗涤剂出现之后,因为它具有良好的去污能力,并且对污垢具有分散及悬浮作用,使之不能再次沉积于被洗涤物的固体表面,故它在很大程度上代替了肥皂的使用。
去除污垢的洗涤作用涉及到固体表面、洗涤剂、溶剂和污垢表面的性质,其
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机理相当复杂。但从宏观上看,可以把洗涤作用视为固体表面、污垢、洗涤剂、介质相互作用的结果。因此,可用下面的关系式表示洗涤过程。
基物·污垢+洗涤剂?基物·洗涤剂+污垢·洗涤剂
通常洗涤过程分成两个阶段,首先在洗涤溶液作用下,污物自被洗物上除去;
其次将脱离被洗物的污垢稳定在介质中,防止再沉积到已清洗的被洗物上。对于第一个阶段起直接作用的主要是表面活性剂配合物,无机电解质等对表面活性剂性能的发挥起辅助作用。第二个阶段中起主要作用的除表面活性剂外,尚有抗再沉积的添加剂。在洗涤溶液作用下,污垢与基物之间的附着力被减弱或消除,使污垢与基物分离并进入介质。这样洗涤过程中表面活性剂在各个界面上的吸附就成为去除污垢的重要条件。将污垢在洗涤液中稳定悬浮,不再沉积到已清洗的基物上,也是基于表面活性剂和其他助剂在污垢表面的吸附并形成一层保护膜,这也是界面吸附问题。 2. 污垢及分类
污垢就是欲被清除的对象,是一种相当复杂的体系。在人类文明发展的不同时期,在同一时期的不同地域和环境中,污垢的组成和种类却是不同的。在人类的原始时代,人口稀少,生产方式及生活方式都极单调,附着于物品上的污垢都是来自于大自然比较简单的物质。随着文化的进步,科技及工业的发展,人类生产水平的提高,污垢的种类及成分也变得日益复杂起来。日常生活和工、农业生产都不可能不产生污垢,污垢成分的复杂性也不可遏制。
物品的使用环境不同,使用情况不同,污垢的种类、成分和数量也不相同。例如衣服上的污垢、餐具上的污垢、住宅中的污垢、地毯上的污垢等,其成分都是不相同的。就衣服上的污垢而言,内衣、外衣污垢种类也不尽相同。衣服上的污垢,就其来源而分,可有人体分泌物或排泄物如汗、皮脂、皮屑、手垢、乳、血、唾液、尿等;来源于食品的污垢如牛奶渍、油渍、调味品渍、淀粉渍等;由文具带来的污垢,如墨水、蜡笔、颜料等;由化妆品带来的污垢如唇膏、指甲油、染发水造成的污渍;大气中的固体颗粒如煤灰、尘埃、铁锈、砂土等。将各种污垢加以分类是困难的,也不易做出科学的分类。形形色色的污垢通常分为三大类。 ①液体油性污垢。动植物油、矿物油。
②固体污垢。尘埃、黏土、砂、铁锈、灰、碳黑等。 ③特殊污垢。蛋白质、淀粉、人体分泌物等。 3. 污垢与基物的结合
一般情况下,污垢与物体表面接触后之所以不再分开,是由于污垢与基物之间存在着某种结合力,这就造成污垢与其他物体的粘附。污垢与基物结合力主要有以下几种:
(1) 机械力结合
机械结合力主要表现在固体尘土的粘附现象上。依衣料纺织的粗细程度、纹状及纤维特性不同,结合力有所不同。在洗涤时,根据搅动或振动等不同的机械力作用,污垢的脱落程度也不一样。机械力结合是一种比较弱的结合,以此种力结合的污垢比较容易除去,但当污垢的粒子缩小到0.1 μm时,就很难洗掉。
(2) 静电力结合
纤维素纤维或蛋白质纤维在中性或碱性溶液中带有负电(静电),如表3.1所示。
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