В текстильной промышленности это - пятновыводка, расшлихтовка, отварка. В быту – стирка. В машиностроении и приборостроении
– удаление загрязнений с твердых поверхностей, например, перед нанесением лакокрасочных покрытий, перед ремонтом моторов и т.д.;
– стабилизация или, наоборот, разрушение суспензий и эмульсий, в том числе нефтяных;
– получение и стабилизация дисперсий полимеров или наполненных полимерных материалов;
– флотация;
– улучшение свойств смазочных материалов, и т.д.
Хотя человечество каждый день в течение многих столетий пользуется мылом как моющим средством, а сейчас многообразными синтетическими моющими средствами, до сего времени не создано общей теории моющего действия. Ряд ученых, в том числе Ребиндер, Корецкий, Демченко, Ланге и др., внесли свой вклад в развитие представлений о механизме моющего действия. Сейчас стало очевидным, что моющее действие ПАВ обусловлено комплексом как поверхностных (смачивание, адсорбция, диспергирование, эмульгирование), так и объемных (мицеллообразование, солюбилизация) свойств их растворов.
В моющих процессах обычно приходится иметь дело со многими различными по своей природе загрязнениями, поверхностями, водой, электролитами, моющими веществами, специальными добавками. Поэтому наряду с рассмотрением основных свойств растворов ПАВ следует рассматривать и влияние различных добавок на коллоидную структуру их растворов.
Процесс отмывания загрязнений от различных поверхностей весьма сложен и окончательно не выяснен. Его можно представить в виде трех основных стадий:
1) смачивание водным раствором ПАВ поверхности загрязненного материала;
2) удаление загрязнения с поверхности путем эмульгирования, солюбилизации, диспергирования, расклинивающего давления на границе раздела «твердая поверхность-загрязнение»;
3) удержание загрязнения в объеме раствора (стабилизация), предотвращение его осаждения на очищаемой поверхности (антиресорбция) и удаление его из системы (из моющей ванны) в солюбилизированном, диспергированном или эмульгированном виде.
Положительное влияние на процесс отмывания загрязнений оказывает механическое перемешивание, вибрация и ультразвук. Для обеспечения высокой эффективности процесса удаления загрязнений необходимо, чтобы все стадии процесса были оптимальными.
Долгое время в качестве основного моющего средства для различных практических целей использовали лишь мыла – соли высших жирных кислот. Сейчас имеются тысячи различных синтетических поверхностно-активных веществ, которые используются в качестве основы синтетических моющих средств (СМС). В композицию моющих средств помимо основного вещества – ПАВ - вводят различные добавки, усиливающие моющую способность СМС.
Обычно состав таких композиций подбирается эмпирическим путем, на основании результатов пробных стирок или удаления иного загрязнения, для отмывания которого создается данное средство. Пробные стирки проводят с использованием стандартного искусственного загрязнения.
Эмульгирующая, смачивающая, пенообразующая, загущающая способность и ряд других свойств ПАВ, также как и моющая способность, до сих пор определяются эмпирическим путем, причем зачастую с недостаточной точностью. Это приводит к тому, что нет возможности однозначно решить вопрос об эффективности того или иного препарата.
На основании результатов ряда работ можно сделать вывод, что между критической концентрацией мицеллообразования, солюбилизацией и моющей способностью существует корреляция. Поэтому, исследуя те или иные добавки, оказывающие влияние на ККМ и солюбилизацию в растворах ПАВ, можно в некоторой степени подобрать условия, регулирующие моющее действие растворов ПАВ.
Введение в углеводородные радикалы ПАВ гидрофильных групп сопровождается увеличением ККМ и уменьшением солюбилизирующей способности и, как правило, моющего действия. В ряде работ было показано, что бинарные смеси и сложные многокомпонентные системы на основе ПАВ обладают более высокой моющей способностью и другими свойствами по сравнению с индивидуальными ПАВ, входящими в состав смесей, т.е. наблюдается явление взаимного улучшения свойств компонентов смеси, названное «синергизм». Если же происходит ухудшение свойств, то говорят об антагонизме.
П.А. Демченко предложил классификацию ПАВ, независимо от их химического строения, по значениям ККМ и солюбилизирующей способности. В соответствии с этой классификацией все ПАВ делятся на три группы.
Первая группа содержит те ПАВ, у которых моющая и солюбилизирующая способность выражена слабо. Это, как правило, вещества, содержащие в своем составе малоразвитые углеводородные радикалы, включающие гидрофильные группы и гетероатомы. Такие вещества обладают типичными свойствами смачивателей, диспергаторов, стабилизаторов и других ПАВ, не образующих мицеллярных растворов или образующих их при сравнительно высоких концентрациях. Значение ККМ для этой группы ПАВ выше 7 г/л. Такие ПАВ хорошо растворимы в воде и других полярных растворителях.
Ко второй группе относят типичные моющие вещества, эмульгаторы и солюбилизаторы, образующие мицеллы в растворах при средних концентрациях. Их ККМ находится в пределах от 0,2 до 7 г/л.
К третьей группе относят ПАВ с высокоразвитыми углеводородными радикалами, труднорастворимые в воде при обычных температурах, но растворимые в маслах. Их ККМ ниже 0,2 г/л. Такие ПАВ обладают значительной растворимостью в углеводородах, образуют эмульсии типа «вода в масле», загущают масла и образуют системы типа консистентных смазок; углеводородные растворы их солюбилизируют воду и другие полярные вещества. В виду малой растворимости таких ПАВ они не могут применяться в качестве самостоятельных моющих веществ, но их рационально применять в оптимальных количествах в композициях поверхностно-активных материалов в качестве понизителя ККМ.
Приведенная выше классификация ПАВ основана на коллоидно-химических свойствах растворов ПАВ и её можно использовать для практических целей при составлении композиций поверхностно-активных веществ, например, для моющих средств и текстильно-вспомогательных веществ. Вполне достаточно простых измерений, чтобы решить вопрос о том, к какой из групп отнести данное ПАВ или их смесь и определить область его рационального использования.
Свойства материалов и систем, получаемых на основе ПАВ, можно регулировать не только изменением химического строения их молекул, но и взаимным влиянием в смесях, в которых компоненты взяты в различных соотношениях, а также при помощи добавок органических полярных веществ различной молекулярной массы и неорганических веществ - электролитов.
Например, прибавление к ПАВ, отнесенным к первой группе, различных веществ, вызывающих понижение ККМ, сопровождается повышением их моющей и солюбилизирующей способности. Если к ПАВ, отнесенным к третьей группе, прибавлять полярные вещества и низшие гомологи, не образующие мицеллярных растворов, или различные ПАВ, отнесенные к первой группе, то растворимость этих веществ (ПАВ III-ей группы) увеличивается и процесс мицеллообразования в системе сдвигается в сторону более высоких концентраций. Свойства систем можно изменять таким образом до значений, присущих веществам, отнесенным ко второй группе и обладающих высокой моющей и солюбилизирующей способностью.