利用表面張力儀輔助清洗劑的研發

　　我們日常穿著的衣物和使用的器物很容易沾滿污垢，由于工作條件或生活環境的不同，所沾污的污垢種類也不盡相同，去除這些污垢的難易程度也不同。衣物上的污垢成分比較復雜，歸結起來，通?？煞殖伤苄?、油溶性、水和油均不溶的污垢。水溶性污垢如塵土、面包屑、飯粒及汗液中的鹽分和氨基酸等，用水即能洗去。但是，污垢因某種原因不易洗除的情況很多，如果汁、牛奶、醬油、鮮血、尿液、糞便、墨水以及茶水等痕跡，在未被氧化變質時用水即可方便地洗除。對煙塵污垢要選擇分散力強的洗滌劑去除。水不溶性(即油溶性)的污垢，如皮脂(油脂)、表皮角質(蛋白質)、鐵銹等污垢都不易被水洗除，則必須借助洗滌劑、溶劑(即干洗)或特殊清洗劑才能去除。

　　污垢的種類繁多，形成的原因也十分復雜，衣物上沾附的皮脂類污垢單純用水和機械力難以去除，還必須借助洗滌劑才能去除。實驗表明：洗滌的干凈度與洗滌劑的濃度有明顯的關系，洗滌劑必須達到一定的濃度才具有洗滌能力。但是，用量太多也沒有意義，只會造成浪費。

　　洗滌劑在洗滌過程中起“物理化學作用”，這種作用是洗衣機的功能或機械力無法取代的。這是因為洗滌劑中含有表面活性劑、助劑等多種成分，其中表面活性劑是洗滌劑的主要成分，被稱作洗滌劑的活性物，其分子結構形同火柴棒，圓頭的一端為親水基團，顧名思義，是能與水結合，而長棒狀的一端為親油基團，易與油結合，因此，人們又稱表面活性劑為“兩親分子”。

　　表面活性劑的這個特性在清除污垢的過程中起著重要的作用，即它既能與水結合又能與油結合，結合后存在于油和水的界面上，從而使兩種不相溶的油相與水相混為一體，也可以使不相混的固相顆粒懸浮在水中，這種作用對于去除污垢起著決定性作用。

　　去污過程是一個很復雜的過程，是一個至今在理論上還不能完善解釋的現象，但它大致可以用下面的幾個過程來敘述：1)臟衣服浸泡在洗滌劑溶液中，洗滌劑中的表面活性劑分子逐漸潤濕被洗滌的織物纖維和污垢;2)表面活性劑分子向織物纖維和污垢之間滲透并被吸附，使纖維與污垢的結合力變弱而松弛;3)表面活性劑親油的一端被污垢吸附而被包裹;4)包裹的污垢借助攪拌機械力或手搓洗力脫離織物纖維被分散到洗滌劑溶液中。

　　通過上述4個過程，就可以把油脂類污垢或其他用水難以直接洗去的污垢清洗干凈。

　　換言之，洗滌劑具體的去污作用在整個去污過程中大體有以下幾點：

　　1)卷離作用：臟衣服浸泡在洗滌劑溶液中，洗滌劑中的表面活性劑分子能夠逐漸向污垢和纖維之間滲透并按其基因的極性進行定向吸附。一方面使污垢與纖維之間的界面張力大幅度降低，結合開始松弛;另一方面污垢因吸附表面活性劑分子而承受一種擠壓的力，加上水的浮力，污垢即與纖維脫離而進入洗滌液中。

　　2)乳化作用：油污吸附表面活性劑分子后，油水間的界面張力降低，油污分散在水中所需的功也減少，再輔以一定的機械力，油和水即可發生乳化作用，形成水包油型乳狀液。有時油性污垢的去除不需要機械能也可以自行乳化。

　　3)增溶作用：洗滌劑溶液中的表面活性劑濃度達到臨界膠束濃度以后，表面活性劑分子在溶液中即可聚集在一起而形成膠束。膠束一般由20～100個表面活性劑分子聚集而成，有的膠束則含有幾百個表面活性劑分子。這些分子在膠束中大多都是親油基向內、親水基向外，成為一個球形膠束，也有親油基相對，一層一層疊起來的層狀膠束。這種膠束結構能夠把不溶于水的物質包容到膠束內部而使其隨著膠束“溶解”到水中，而發生增溶作用。一般1mol表面活性劑能夠增溶0.2～0.4mol的脂肪酸或甲苯之類的油狀物。

　　在清洗的過程中，水中的表面活性劑產品是處于一個不斷的消耗過程中，其清潔能力也是隨之變化。利用表面張力儀測量不同表面活性劑濃度情況下清潔劑的表面張力，可以繪制不同表面活性劑濃度情況下的張力變化曲線，并用此監控清潔效果。