Teoría básica de los tensioactivos (3)

Respuesta rápida: Para temas de humectación, nivelación, antiespumante y dispersión, los formuladores generalmente comparan el rendimiento y los efectos secundarios juntos porque corregir en exceso un problema de la superficie puede crear otro fácilmente.

El lavado en el sentido habitual se refiere al proceso de eliminar la suciedad de la superficie de un vehículo. En el lavado, la interacción entre la suciedad y el portador se debilita o elimina por la acción de algunas sustancias químicas (como sustancias tensioactivas como los detergentes), de modo que la combinación de suciedad y portador se cambia a una combinación de suciedad y detergente, y finalmente la suciedad se separa del portador. El proceso básico de lavado se puede expresar mediante una relación simple: portador – suciedad + detergente = portador + suciedad – detergente.

El proceso de lavado normalmente se puede dividir en dos etapas: primero, bajo la acción del detergente, la suciedad se separa de su portador; en segundo lugar, la suciedad desprendida se dispersa y suspende en el medio. El proceso de lavado es un proceso reversible, la suciedad dispersa, suspendida en el medio también puede volver a precipitarse del medio al objeto lavado. Por lo tanto, un buen detergente además de la capacidad de eliminar la suciedad del portador, también debe tener una mejor capacidad de dispersar y suspender la suciedad, para evitar la redeposición de la suciedad.

A. Adhesión de suciedad. La ropa, las manos, etc. pueden ensuciarse porque existe algún tipo de interacción entre el objeto y la suciedad. La suciedad en el objeto de la adhesión de una variedad de funciones, pero no más que la adhesión física y la adhesión química de dos. El hollín, el polvo, el barro, la arena, el negro de humo y otras adherencias a la ropa son adherencias físicas. En términos generales, debido a esta adhesión de la suciedad y al papel del objeto manchado es relativamente débil, la eliminación de la suciedad también es relativamente fácil. Según las diferentes fuerzas, la adhesión física de la suciedad se puede dividir en adhesión mecánica y adhesión por fuerza electrostática.

1, la adhesión mecánica se refiere a la adhesión de cierta suciedad sólida (como polvo, arena). La adhesión mecánica es una adhesión de suciedad relativamente débil, casi se puede eliminar mediante métodos puramente mecánicos, pero cuando la suciedad es relativamente pequeña (<0,1 um), es más difícil de eliminar; La adhesión de la fuerza electrostática se debe principalmente al papel de partículas de suciedad cargadas sobre objetos con cargas opuestas. La mayoría de los elementos fibrosos están cargados negativamente en el agua y se adhieren fácilmente a alguna suciedad cargada positivamente, como la cal.Algunas suciedades, aunque tengan carga negativa, como las partículas de negro de humo en soluciones acuosas, pueden unirse a las fibras mediante puentes iónicos (iones entre múltiples cargas anisotrópicas, que actúan junto con ellas a modo de puente) formados por iones positivos en el agua (como Ca2+ ﹑ Mg2+, etc.). El efecto electrostático es más fuerte que la simple acción mecánica, por lo que la eliminación de la suciedad es relativamente difícil. 2 、 Adhesión química. La adhesión química se refiere al fenómeno de la suciedad que actúa sobre el objeto a través de enlaces químicos o de hidrógeno. Como la suciedad sólida polar, las proteínas, el óxido y otras adherencias en los artículos de fibra, las fibras contienen grupos carboxilo, hidroxilo, amida y otros, estos grupos y la suciedad aceitosa, los ácidos grasos y los alcoholes grasos son fáciles de formar enlaces de hidrógeno. La fuerza química es generalmente más fuerte y, por lo tanto, la suciedad se adhiere más firmemente al objeto. Este tipo de suciedad es difícil de eliminar con métodos normales y se necesitan métodos especiales para tratarla. El grado de adherencia de la suciedad está relacionado con la naturaleza de la propia suciedad y la naturaleza del objeto al que está adherida. Generalmente, las partículas son fáciles de adherir a elementos fibrosos. Cuanto menor sea la suciedad sólida, más fuerte será la adherencia. Los objetos hidrofílicos como algodón, vidrio y otra suciedad polar en la superficie se adhieren más firmemente que la suciedad no polar. La fuerza de adhesión de la suciedad no polar es mayor que la de la suciedad polar como grasa polar, polvo, arcilla, etc., que no es fácil de quitar y limpiar. En segundo lugar, el mecanismo de eliminación de la suciedad. El objetivo del lavado es eliminar la suciedad. En un determinado medio de temperatura (principalmente agua como medio), el uso de detergentes producidos por una variedad de efectos físicos y químicos, debilita o elimina el papel de la suciedad y los artículos lavados, bajo la acción de ciertas fuerzas mecánicas (como el frotamiento de las manos, la agitación de la lavadora, el impacto del agua), de modo que la suciedad y los artículos lavados quedan fuera del propósito de la descontaminación. 1. El mecanismo de eliminación de suciedad líquida. La mayor parte de la suciedad líquida es suciedad aceitosa, el aceite puede mojar la mayoría de los elementos de fibra, más o menos esparcidos en una capa de película de aceite sobre la superficie del material de fibra. El primer paso de la acción de lavado es humedecer la superficie con la solución de lavado, que puede verse como una superficie sólida y lisa de la fibra. La eliminación de la suciedad líquida se consigue mediante una especie de circunvolución. La suciedad líquida existe originalmente en la superficie en forma de una película de aceite extendida, y bajo la acción humectante preferencial del líquido de lavado sobre la superficie sólida, es decir, la superficie de la fibra (la acción del agente humectante), se enrolla en perlas de aceite paso a paso, se reemplaza por el líquido de lavado y finalmente abandona la superficie bajo la acción de cierta fuerza externa. 2 、 El mecanismo de eliminación de suciedad sólida.Se trata principalmente de la humectación de la masa de suciedad y su superficie de soporte por el líquido de lavado. Debido a la adsorción de tensioactivo sobre la superficie de suciedad sólida y su portador, se reduce la interacción entre la suciedad y la superficie, y se reduce la fuerza de adhesión de la masa de suciedad sobre la superficie, por lo que la masa de suciedad se elimina fácilmente de la superficie del portador. No sólo eso, es probable que la adsorción de tensioactivos, especialmente tensioactivos iónicos, sobre la superficie de la suciedad sólida y su portador aumente el potencial superficial de la suciedad sólida y su superficie portadora, que es más favorable para la eliminación de la suciedad. Las superficies sólidas o de fibras generales suelen estar cargadas negativamente en medios acuosos y, por lo tanto, se puede formar una doble capa eléctrica difusa sobre la masa de suciedad o la superficie sólida. Dado que las cargas del mismo sexo se repelen, se debilita la fuerza de adhesión de los plasmas de suciedad a las superficies sólidas en el agua. Cuando se añade tensioactivo aniónico, debido a que el tensioactivo aniónico puede aumentar simultáneamente el potencial superficial negativo de los plasmas de suciedad y las superficies sólidas, la fuerza repulsiva entre ellos aumenta, por lo tanto, la fuerza de adhesión de los plasmas se reduce aún más y la suciedad se puede eliminar más fácilmente. Los tensioactivos no iónicos pueden producir adsorción en la superficie sólida cargada general y, aunque no pueden cambiar significativamente el potencial interfacial, los tensioactivos no iónicos adsorbidos tienden a formar un cierto espesor de capa de adsorción en la superficie, lo que ayuda a prevenir la redeposición de suciedad. Para los tensioactivos catiónicos, ya que su adsorción reducirá o eliminará el potencial superficial negativo de la masa de suciedad y su superficie portadora, lo que hace que la repulsión entre la suciedad y la superficie sea menor, por lo que no favorece la eliminación de la suciedad; además, después de la adsorción de tensioactivos catiónicos sobre la superficie sólida, la superficie sólida a menudo se vuelve hidrófoba, por lo que no favorece la humectación de la superficie y no favorece el lavado. 3. Eliminación de suciedad especial. Las proteínas, el almidón, las secreciones humanas, los jugos, el jugo de té y otras suciedades similares son difíciles de eliminar con tensioactivos generales y se necesitan métodos de tratamiento especiales. En tercer lugar, el mecanismo de descontaminación de la limpieza en seco. La introducción anterior es para el efecto de lavado del agua como medio, la llamada limpieza en seco generalmente se refiere al método de lavado en solventes orgánicos, especialmente en solventes no polares. En comparación con el lavado con agua, la limpieza en seco es una forma de lavado más suave. Debido a que la limpieza en seco no requiere mucha acción mecánica, la ropa no causa daños, arrugas ni deformaciones, mientras que el agente de limpieza en seco no es como el agua y rara vez produce efectos de expansión y contracción.Siempre que la tecnología se maneje correctamente, puede secar la ropa limpia para lograr que no se deforme, no se decolore y prolongue la vida útil de los excelentes resultados. Debido a la diferente naturaleza de los distintos tipos de suciedad, existen diferentes formas de acción para la eliminación de la suciedad en el proceso de limpieza en seco. La suciedad soluble en aceite, como los aceites animales y vegetales, los aceites y grasas minerales, etc., son fácilmente solubles en disolventes orgánicos y son más fáciles de eliminar con la limpieza en seco. La excelente solubilidad de los disolventes de limpieza en seco para aceites y grasas proviene esencialmente de las fuerzas de Van der Waals entre las moléculas. Para eliminar la suciedad soluble en agua, como sales inorgánicas, azúcares, proteínas, sudor y otros, también se debe agregar al agente de limpieza en seco en la cantidad adecuada de agua, de lo contrario la suciedad soluble en agua es difícil de eliminar de la ropa. Pero el agua es más difícil de disolver en el agente de limpieza en seco, por lo que para aumentar la cantidad de agua, también es necesario agregar tensioactivos. La presencia de agua en el agente de limpieza en seco puede hidratar la superficie de la suciedad y la ropa, de modo que es fácil interactuar con los grupos polares de tensioactivos, lo que favorece la adsorción de tensioactivos en la superficie. Además, cuando los tensioactivos forman micelas, la suciedad y el agua solubles en agua pueden solubilizarse en las micelas. Además de aumentar el contenido de agua en el disolvente de limpieza en seco, los tensioactivos también pueden desempeñar un papel en la prevención de la redeposición de suciedad para mejorar el efecto de descontaminación. La presencia de una pequeña cantidad de agua es necesaria para eliminar la suciedad soluble en agua, pero el exceso de agua provocará cierta deformación, arrugas, etc. de la ropa, por lo que el contenido de agua en los agentes de limpieza en seco debe ser moderado. La suciedad que no es soluble en agua ni en aceite, como cenizas, barro, tierra y negro de carbón y otras partículas sólidas, generalmente son absorbidas por la electricidad estática o combinadas con aceite y suciedad adheridos a la ropa. En la limpieza en seco, el impacto del flujo de solvente puede hacer que la fuerza electrostática elimine la adsorción de la suciedad, y el agente de limpieza en seco puede disolver el aceite, de modo que la combinación de aceite y suciedad y las partículas sólidas adheridas a la ropa se eliminan en el agente de limpieza en seco, el agente de limpieza en seco en una pequeña cantidad de agua y los surfactantes, de modo que las partículas de suciedad sólidas puedan ser una suspensión estable ﹑ dispersión, para evitar su redeposición en la ropa. Cuarto, los factores que afectan el papel del lavado. 1. La concentración de tensioactivo. Las micelas de tensioactivos en la solución juegan un papel importante en el proceso de lavado. Cuando la concentración alcanza la concentración micelar crítica (cmc), el efecto de lavado aumenta drásticamente.Por lo tanto, la concentración de detergente en el disolvente debe ser superior al valor de cmc para tener un buen efecto de lavado. Sin embargo, cuando la concentración de tensioactivo es superior al valor de cmc, el incremento del efecto de lavado no es evidente y no es necesario aumentar demasiado la concentración de tensioactivo. Cuando se eliminan manchas de aceite mediante solubilización, el efecto de solubilización aumenta con la concentración de tensioactivo incluso si la concentración está por encima del valor cmc. Por ejemplo, si hay más suciedad en los puños y cuellos de la ropa, se puede aplicar una capa de detergente al lavarla para mejorar el efecto de solubilización del tensioactivo sobre el aceite. 2. La temperatura tiene una influencia muy importante en el efecto de descontaminación. En general, aumentar la temperatura es bueno para eliminar la suciedad, pero a veces una temperatura demasiado alta también puede provocar factores desfavorables. El aumento de temperatura es beneficioso para la difusión de la suciedad, las incrustaciones de aceite sólido se emulsionan fácilmente cuando la temperatura es superior a su punto de fusión y la fibra también aumenta el grado de expansión debido al aumento de temperatura; todos estos factores son beneficiosos para la eliminación de la suciedad. Sin embargo, para tejidos compactos, el microespacio entre las fibras disminuye después de la expansión de las fibras, lo que es desfavorable para la eliminación de la suciedad. El cambio de temperatura también afecta la solubilidad de los tensioactivos, el valor de cmc, el tamaño de las micelas, etc., lo que afecta el efecto de lavado. La solubilidad de los tensioactivos con cadenas largas de carbono es menor cuando la temperatura es baja y, a veces, la solubilidad es incluso menor que el valor de cmc, por lo que la temperatura de lavado debe aumentarse adecuadamente. El efecto de la temperatura sobre el valor de cmc y el tamaño de las micelas es diferente para los tensioactivos iónicos y no iónicos. Para los tensioactivos iónicos, un aumento de la temperatura generalmente aumenta el valor de cmc y disminuye el tamaño de las micelas, lo que significa que se debe aumentar la concentración de tensioactivo en la solución de lavado. Para los tensioactivos no iónicos, un aumento de la temperatura conduce a una disminución de su valor de cmc y a un aumento significativo del volumen de las micelas, lo que muestra que un aumento apropiado de la temperatura puede ayudar a los tensioactivos no iónicos a ejercer su efecto tensioactivo. Sin embargo, la temperatura no debe exceder su punto de nubosidad. La temperatura de lavado más adecuada está relacionada con la formulación del detergente y el objeto a lavar. Algunos detergentes tienen un buen efecto de lavado a temperatura ambiente, mientras que otros detergentes tienen un efecto de descontaminación muy diferente entre el lavado en frío y el lavado en caliente. 3, espuma. La gente suele estar acostumbrada a la capacidad de espuma y al efecto de lavado, a que el poder espumante del efecto de lavado del detergente es bueno.De hecho, el efecto de lavado y la cantidad de espuma no están directamente relacionados; con un detergente para lavar con baja espuma, el efecto de lavado no es peor que con un detergente con mucha espuma. Aunque la espuma no está directamente relacionada con el lavado, en algunas ocasiones la espuma puede ayudar a eliminar la suciedad, por ejemplo, al lavar los platos a mano, la espuma del detergente puede arrastrar las gotas de aceite. Al fregar alfombras, la espuma también puede eliminar el polvo y otras partículas sólidas de suciedad; la suciedad de las alfombras representa una gran proporción del polvo, por lo que los agentes de limpieza de alfombras deben tener una cierta capacidad de formación de espuma. El poder espumante también es importante para el champú, champú o baño cuando el líquido produce una espuma fina para que las personas se sientan lubricadas y cómodas. 4, la variedad de fibras y las propiedades físicas de los textiles. Además de que la estructura química de la fibra afecta la adhesión y la eliminación de la suciedad, la apariencia de la forma de la fibra y la organización del hilo y el tejido tienen un impacto en la facilidad de eliminación de la suciedad. 5, la dureza del agua. La concentración de Ca2+, Mg2+ y otros iones metálicos en el agua tiene una gran influencia en el efecto de lavado, especialmente cuando el tensioactivo aniónico encuentra iones Ca2+ y Mg2+ formando sales de calcio y magnesio, que son menos solubles y reducirán su capacidad de descontaminación. En agua dura, incluso si la concentración de tensioactivo es mayor, el efecto de descontaminación es mucho peor que en la destilación. Para que el surfactante tenga el mejor efecto de lavado, la concentración de iones Ca2+ en el agua debe reducirse a 1×10-6mol/L (CaCO3 debe reducirse a 0,1 mg/L) o menos. Esto requiere la adición de varios ablandadores de agua al detergente.

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Nombre del producto	Nombre químico	Número CAS
IPP	Ipalmitato de isopropilo	CAS 142-91-6
IPL	Laurato de isopropilo	CAS 10233-13-3
2-EHP	Ipalmitato de sooctilo	CAS 1341-38-4
IPM	Miristato de isopropilo	CAS 110-27-0

Cómo suelen evaluar los compradores los aditivos de tinta y recubrimiento

La selección de aditivos suele ser más efectiva cuando el equipo define primero el defecto y luego analiza la compatibilidad, el rango de dosificación y la etapa del proceso. Esto suele ser mucho más confiable que elegir solo por familia química o por un único resultado de laboratorio dramático.

• Comience por el defecto, no por el nombre del aditivo: la pérdida de humectación, los cráteres, la microespuma y la inestabilidad a menudo necesitan diferentes soluciones incluso dentro de la misma fórmula.
• Compruebe la compatibilidad con la dosis prevista:, el aditivo más fuerte, aún puede ser una elección comercial equivocada si reduce demasiado la ventana del proceso.
• Revise la etapa de uso: algunos productos son más útiles durante la molienda, mientras que otros son más importantes durante el descenso, el llenado o la aplicación final.
• Equilibra la calidad del curado o de la película con control de defectos: el aditivo adecuado soluciona el problema sin sacrificar la adhesión, el brillo o la apariencia.

Referencias de productos recomendados

• CHLUMIAF 094: Un antiespumante equilibrado de referencia para revestimientos a base de agua y muchas pantallas generales de control de espuma.
• CHLUMIAF 3037: Una opción antiespumante de proceso más fuerte cuando la espuma persistente sobrevive condiciones más duras.
• CHLUMIWE 3280: Una fuerte referencia de agente humectante para tintas, recubrimientos y humectación de sustratos difíciles.
• CHLUMIWE 3071: Útil cuando se necesita soporte humectante de organosilicona en una pantalla de aplicación amplia.

Preguntas frecuentes para compradores y formuladores

¿Por qué un aditivo que parece potente en un vaso de precipitados a veces falla en la producción?
Porque el corte, la temperatura, el sustrato y la fórmula completa pueden cambiar la forma en que se desempeña el aditivo en condiciones reales de proceso.

¿Se debe preferir siempre el aditivo más agresivo?
Normalmente no. El mejor aditivo es aquel que soluciona el defecto real conservando al mismo tiempo la ventana de funcionamiento segura más amplia.

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