Жидкие очищающие средства. Моющие средства и их компоненты

Моющее действие моющего средства состоит в удалении жидких и твердых загрязнений с поверхности и переводе их в моющий раствор в виде раствора или дисперсии. Моющее действие проявляется в сложных процессах взаимодействия загрязнений,моющих средств и очищаемых поверхностей. Основными явлениями, определяющими моющее действие, являются: смачивание, эмульгирование, диспергирование, пенообразование и стабилизация. Указанные явления связаны с поверхностным натяжением и поверхностной активностью моющих средств.

Известно, что вдоль поверхности жидкости действуют силы натяжения, стремящиеся сократить эту поверхность (силы поверхностного натяжения). Поверхностное натяжение измеряют работой, которую необходимо затратить для увеличения поверхности жидкости на 1 см². Произведение поверхностного натяжения на величину этой поверхности называется свободной поверхностной энергией. Вещества, понижающие поверхностное натяжение раствора, называют поверхностно-активными (ПАВ).

ПАВ - это полярные органические соединения, молекулы которых состоят из двух различных по своим свойствам частей. Одна часть молекулы является гидрофобной (водоотталкивающей) и способствует растворению ПАВ в масле, а другая часть - гидрофильной и способствует растворению ПАВ в воде.

Высокая поверхностная активность и способность к образованию коллоидных агрегатов (мицелл) обеспечивают ПАВ комплекс свойств, определяющих их моющее действие: смачивающую, эмульгирующую, диспергирующую, солюбилизирующую и стабилизирующую способность.

Смачивание заключается в растекании капли жидкости, помещен -ной на поверхность твердого тела. Поверхности, смачиваемые водой, называются гидрофильными, а не смачиваемые водой - гидрофобными. Смачиваемость твердого тела жидкостью зависит от поверхностного натяжения жидкости, от природы и состава жидкости и твердого тела. Например, поверхности, загрязненные маслами, хорошо смачиваются углеводородными растворителями и плохо - чистой водой. Добавление же в воду ПАВ понижает поверхностное натяжение воды и обеспечивает смачивание загрязненных маслом поверхностей.

Часто загрязнения состоят из 2х фаз: жидкой ( масла, смолы, смазки) и твердой (асфальтены, карбены, почвенные и пылевые частицы и т.д.). Удаление таких загрязнений с поверхности происходит двумя путями: эмульгированием жидкой фазы (образование эмульсий) и диспергированном твердой фазы (образование дисперсий).

Эмульсией называется система несмешивающихся жидкостей, одна из которых распределена в виде капель в другой. Эмульсии бывают 2х типов: эмульсии прямые - масло в воде, и эмульсии обратные - вода в масле. Под маслом здесь понимается любая жидкость, не растворимая в воде и водных растворах.

Эмульгирование жидкой фазы загрязнений возможно в водных растворах ПАВ. Молекулы ПАВ создают на поверхности капель масла прочные адсорбированные слои. Гидрофобная часть молекулы связывается с маслом, а гидрофильная-ориентируется в сторону водного раствора, что препятствует слиянию капель масла друг с другом. ПАВ, адсорбирующиеся на поверхность гидрофобных частиц ( масла), называются эмульгаторами.

Диспергирование твердой фазы загрязнений происходит благодаря адсорбции поверхностно - активных веществ на частицах загрязнений. Малое поверхностное натяжение моющего раствора позволяет ему проникать в мельчайшие трещины частиц загрязнения и адсорбироваться ПАВ на поверхностях этих частиц. Адсорбированные молекулы ПАВ создают расклинивающее давление на частицы загрязнений, разрушая и измельчая их.

Применение механического воздействия раствора повышает процессы эмульгирования и диспергирования и способствует разрушению загрязнений.

Стабилизация в моющем растворе отмытых загрязнений это предупреждение их повторного осаждения на очищенную поверхность. Стабилизация загрязнений зависит от состава моющего раствора и технологических условий его применения (концентрация, температура, загрязненность).

Пенообразование- образование пены при очистке. Пена способствует удержанию диспергированного загрязнения и предотвращению осаждения его на очищенную поверхность. При паровоздушной или электролитической очистке слой пены предотвращает разбрызгивание моющего раствора или создает защитный слой, уменьшающий проникновение едких испарений в атмосферу. Однако сильное пенообразование является отрицательным фактором, т. к. ограничивает использование интенсивного перемешивания моющего раствора.

Наиболее простым жидким очищающим средством является вода, которая часто применяется при наружной мойке автомобилей для удаления грязи и пыли с кузовов автомобилей, обычно при струйной очистке.

Первоначально для мойки и очистки деталей автомобилей от различных загрязнений применяли растворы водные едкого натра (каустиковая сода), но в виду ее значительной токсичности и вредного воздействия на многие металлы и сплавы в настоящее время практически не применяется.

Едкий натр NаОН - белая гидроскопичная масса. При растворении в воде выделяется большое количество тепла. Он разрушает кожу, ткани, бумагу, легкие и цветные металлы. Применяется для очистки от масляных загрязнений, нагара, накипи и старой краски. После очистки очищаемые поверхности обязательно промыть тщательно чистой водой.

Большое применение в процессах очистки получили синтетические моющие средства (СМС). Основы СМС составляют поверхностно-активные вещества (ПАВ), активность которых повышена введением щелочных электролитов. Растворы СМС значительно превосходят по моющей способности растворы едкого натра и различных щелочных смесей. Они практически не токсичны, негорючи, пожаробезопасны и хорошо растворяются в воде, выпускаются в виде порошков. Основные наиболее широко применяемые марки СМС: МЛ-51, МЛ-52, МС-5, МС-6, МС-8, Лабомид-101, Лабомид 203, Лабомид-102, Темы и др.

Раствором СМС можно очищать детали из черных, цветных и легких металлов и сплавов. Наиболее эффективна очистка растворами СМС при температуре 80 ± 5°С, которые применяют для струйных и погружных способов мойки.

В состав СМС входят следующие основные компоненты:

1. Сода кальценированная - 40... 50%,

2. Триполифосфат натрия - 25... 30%,

3. Метасиликат - 10...15%,

а также могут - жидкое стекло, сульфанол, синтанол, синтамид и другие.

· Щелочные соединения - растворы едкого натра (каустик), кальценированной соды, силикатов(метасиликата натрия, жидкого стекла), фосфатов (тринатрийфосфат, триполифосфат).

Щелочные растворы применяются при очистке деталей для нейтрализации свободных жирных кислот и омыления загрязнений.

Кальценированная сода Nа₂СО_З. Раствор ее в воде создает щелочность и повышает моющую способность воды, омыляя жиры и масла.

Фосфаты - соли фосфорной кислоты. Растворы фосфатов обладают высокими диспергирующими свойствами, облегчая очистку от вредных асфальто-смолистых и лаковых загрязнений.

Силикаты натрия повышают диспергирование загрязнений и предупреждают повторное осаждение их на очищаемые поверхности. Они способствуют умягчению воды.

· Растворители - это жидкие моющие средства, растворяющие загрязнения в себе, т.е. при соприкосновении растворителя с загрязнением происходит распределение молекул загрязнения в растворителе. Во время очистки загрязнения накапливаются в растворителе и после очистки на поверхности деталей может остается некоторое количество загрязнений.

Растворители, используемые для очистки деталей от загрязнений, должны удовлетворять следующим требованиям:

- Высокая растворяющая способность загрязнений;

- Отсутствие или определенный уровень токсичности и пожароопасности;

- Отсутствие разрушающего действия на очищаемую поверхность;

- Физико-химическая стабильность в условиях применения.

К растворителям, которые применяются при очистке от загрязнений относятся: перхлорэтилен, трихлорэтилен, ксилол, дизельное топливо, бензин, керосин,. уайт-спирит, ацетон и другие.

Основную массу растворителей, применяемых в настоящее время на ремонтных предприятиях составляют: дизтопливо, бензин, керосин и уайт-спирит. Они применяются для отмачивания блоков и других деталей от асфальто-смолистых загрязнений, для очистки каналов коленвалов, топливной аппаратуры, деталей двигателя и коробки передач, ведущих мостов и других деталей, загрязненных маслами и другими загрязнениями углеводородного типа. Они хорошо очищают поверхности от этих загрязнений, но обладают повышенной пожароопасностью и недостаточной эффективностью очистки ( остается часть загрязнений). Поэтому в последнее время получили применение более эффективные растворяюще-эмульгирующие средства (РЭС).

· Растворяюще-эмульгирующие средства (РЭС) сначала очищают поверхность детали от загрязнений за счет растворения, а затем при погружении детали в воду или водный раствор СМС - за счет эмульгирования растворителя и остатков загрязнений, РЭС применяются для очистки от прочных асфальтосмолистых загрязнений при умеренных температурах (20...50⁰ С).

РЭС состоит из базового растворителя, сорастворителей, поверхностно-активных веществ (ПАВ) и небольшого количества воды.

Базовыми растворителями служат: керосин (эмульсин), ксилол (АМ-15), уайт-спирит (ИК-3, термос), хлорированные углеводороды (Лабомид-312, Ритм). Для нужд ремонтного производства серийно выпускаются АМ-15 и «Ритм». Применение этих очищающих средств должно производиться в герметизированных машинах погружного типа.

РЭС в 5...15 раз эффективнее растворов СМС.