Nghiên cứu thành phần và cấu trúc của sản phẩm Sunfat hóa dầu thông

Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001

1


LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên em xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến cô giáo,
GS.TS Đinh Thị Ngọ đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án tốt
nghiệp.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong Bộ môn Công nghệ Hữu cơ
- Hóa dầu cũng như các thầy cô, các cán bộ phòng thí nghiệm trực thuộc các khoa, bộ
môn của trường Đại học Bách Khoa Hà Nội; các thầy cô, cán bộ trong Viện hoá học
công nghiệp, Trung tâm sắc ký khí, Viện dệt may đã tạo điều kiện tốt nhất cho em trong
suốt thời gian làm đồ án.
Cuối cùng em muốn gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã động viên, tạo điều kiện
thuận lợi cho em hoàn thành bản đồ án này.
Em chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 6 năm 2010
Sinh viên








Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001

2

MỤC LỤC
CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
1.1. TỔNG QUAN VỀ CHẤT TẨY RỬA……………………………………
1.1.1. Giới thiệu chung về chất tẩy rửa…………………………………………….
1.1.2. Thành phần chất tẩy rửa……………………………………………………
1.1.2.1 Chất hoạt động bề mặt …………………………………………………….
1.1.2.2. Chất xây dựng………………………………………………………….
1.2.2.1 Chức năng của các chất xây dựng…………………………
1.2.2.2. Một số chất xây dựng đƣợc sử dụng trong chất tẩy rửa
1.1.2.3. Các phụ gia
1.1.3. Cơ chế tẩy rửa…………………………………………………………………25
a. Thuyết nhiệt động - Phƣơng thức Lanza……………………………………
b. Cơ chế “Rolling Up”………………………………………………
c . Cơ chế Hòa tan hóa………………………………………………………
1.1.4. Lựa chọn và yêu cầu với chất hoạt động bề mặt 30
1.2. TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI VẢI SỢI 31
1.2.1 Giới thiệu chung về vải sợi ………………………………………………… 31
1.2.1.1. Sợi thiên nhiên……………………………………………………31
1.2.1.2. Sợi hoá học………………………………….….……………… 33
1.2.2 Tiền xử lý vải sợi và các nguồn nhiễm bẩn…………………………………
1.2.2.1. Cấu trúc vải………………………………………………………
1.2.2.2. Các nguồn nhiễm bẩn………………………………………………
1.2.2.3. Nhiễm bẩn dầu mỡ trên vải sợi…………………………………….
1.3. TỔNG QUAN VỀ DẦU THÔNG VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP BIẾN TÍNH DẦU THÔNG…… 37
Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001

3
1.3.1 Dầu thông nguyên liệu – thành phần và tính chất………….……………….37
a. Thành phần dầu thông……………………………………………….

b. Tính chất dầu thông……………………………………………………
1.3.2 Các phƣơng pháp biến tính dầu thông 39
1.4. Lựa chọn nguyên liệu……………………………………………………….
CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. BIẾN TÍNH DẦU THÔNG BẰNG PHƢƠNG PHÁP SUNFAT HÓA TỔNG HỢP
CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT 45
2.1.1. Nguyên liệu…………………………………… ………………….………45
2.1.2. Dụng cụ…………………………………………………………………….45
2.1.3. Thực nghiệm……………………………………………………………….45
2.2. PHA CHẾ CHẤT TẨY RỬA TRÊN CƠ SỞ DẦU THÔNG BIẾN TÍNH SUNFAT
HÓA…………………………… ……………………………………………………….46
2.2.1. Nguyên liệu………………………………………………………………
2.2.2. Thiết bị và dụng cụ pha chế:………………………………………
2.2.3. Pha chế…………………………………………………………………
2.3. KHẢO SÁT HOẠT TÍNH CHẤT TẨY RỬA DẦU THÔNG BIẾN TÍNH VÀ
CHẤT TẨY RỬA ĐÃ PHA CHẾ……………… ………………………………………47
2.3.1. Chuẩn bị mẫu……………………………………………………………….48
2.3.2. Ngâm mẫu để xác định khả năng tẩy trắng……………………………… 48
2.3.3. Độ trắng của vải…………………………………………………………….48
2.4 XÁC ĐỊNH CHẤT LƢỢNG CỦA VẢI SAU KHI TẨY……………………………48
2.4.1 Xác định độ co của vải…………………………………………………… 48
2.4.2 Xác định độ mao dẫn……………………………………………………… 49
2.5 XÁC ĐỊNH MỘT SỐ TÍNH CHẤT HÓA LÝ CỦA CHẤT TẨY RỬA………… 49
2.5.1. Xác định độ bay hơi……………………………………………………… 49
Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001

4
2.5.2 Xác định tỷ trọng……………………………………………………………50
2.5.3 Xác định độ nhớt động học………………………………………………….51
CHƢƠNG 3 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN……………………………………

3.1. TỔNG HỢP CHẤT HĐBM BẰNG PHƢƠNG PHÁP SUNFAT HOÁ DẦU THÔNG
3.1.1. Xác định thành phần dầu thông nguyên liệu…………………………………
3.1.2. Tổng hợp chất HĐBM bằng phƣơng pháp sunfat hóa……………………….
a. Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ H
2
SO
4
đến HTTS…………………………
b. Khảo sát ảnh hƣởng của hàm lƣợng H
2
SO
4
đến HTTS………………………
c. Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt đọ phản ứng đến HTTS……………………
d. Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian phản ứng đến HTTS……………………
e. So sánh khả năng tẩy rửa của dầu thông sunfat hóa và dầu thông chƣa biến
tính…………………………………………………………………… …………………
3.2. XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC VÀ THÀNH PHẦN SẢN PHẨM…………………
3.3. CHẾ TẠO CTR TỪ DẦU THÔNG SUNFAT HOÁ……………………
3.3.1. Các yếu tố ảnh hƣởng đến HTTS của CTR…………………………………
a. Hàm lƣợng LAS………………………………………………………………
b. Hàm lƣợng axit Oleic…………………………………………………………
c. Hàm lƣợng Glyxerin………………………………………………………….
d. Hàm lƣợng TEA……………………………………………………………
3.3.2. Thành phần CTR từ dầu thông sunfat hóa………………………………… 78
KẾT LUẬN………………………………………………………………………………80
Tài liệu tham khảo……………………………………………………………………… 82


Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001

5



MỞ ĐẦU

Ở nƣớc ta, nghề Dệt đã có từ rất lâu đời. Trải qua nhiều khó khăn, cùng với sự phát
triển của các ngành công nghiệp khác, công nghiệp dệt đang từng bƣớc khẳng định tầm
quan trọng của mình trong đời sống sinh hoạt hàng ngày. Các sản phẩm làm ra ngày càng
đa dạng, phong phú, đáp ứng đƣợc yêu cầu của ngƣời tiêu dùng.
Các loại sợi thiên nhiên và sợi hóa học đều chứa một lƣợng tạp chất nhất định, và sau
khi dệt nó lại chứa thêm hồ, dầu mỡ từ máy dệt, do đó ảnh hƣởng trực tiếp đến quá trình
nhuộm, in hoa và sử dụng vải. Vì vậy, trƣớc khi nhuộm và in hoa các loai vải đều đƣợc
làm sạch hóa học để loại bỏ các thành phần trên. Vải sợi sau khi xử lý không những dễ
thấm nƣớc, có độ trắng cao, mềm mại mà còn tăng khả năng hấp phụ thuốc nhuộm, làm
cho nhuộm màu đều và bền đẹp hơn.
Hiện nay, bên cạnh việc sử dụng các chất tẩy rửa đang phổ biến trên thị trƣờng, việc
nghiên cứu chế tạo các chất tẩy rửa đi từ dầu thực vật là vấn đề đang đƣợc quan tâm. Biến
tính chúng thành các sản phẩm có hoạt tính bề mặt cao, từ đó tổng hợp các chất tẩy rửa có
thành phần tối ƣu, phù hợp với mục đích tẩy rửa nhất định
Đồ án này nghiên cứu quá trình tổng hợp chất tẩy rửa từ dầu thông sunfat hóa để xử lý
dầu mỡ trên vải sợi.

Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001

6
PHẦN 1 : TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
1.1. TỔNG QUAN VỀ CHẤT TẨY RỬA
1.1.1. Giới thiệu chung về chất tẩy rửa
Chất tẩy rửa là chất đƣợc dùng để làm tăng tác dụng tẩy sạch của nƣớc với các chất
bẩn có tính dầu (không tan trong nƣớc). Khi hòa tan trong nƣớc, chất tẩy rửa làm giảm
mạnh sức căng bề mặt giữa nƣớc và các chất bẩn có tính dầu, nhờ đó làm cho chất bẩn dễ
thấm ƣớt và dễ bị lôi kéo ra khỏi bề mặt dính bẩn, đi vào môi trƣờng nƣớc. Kết quả là bề
mặt dính bẩn đƣợc tẩy rửa sạch.
Chất tẩy rửa là những chất hoạt động bề mặt – có thể là vô cơ hoặc hữu cơ. Các chất
tẩy rửa thuộc loại vô cơ có thể là các chất có kiềm tính, các muối trung tính và các chất
không tan trong nƣớc nhƣ cao lanh, bentonit. Các chất tẩy rửa thuộc loại hữu cơ có thể
chia ra loại anion, cation, lƣỡng tính, có khả năng ion hóa, không có khả năng ion hóa,
loại ít bọt, loại nhiều bọt… Xét về phạm vi, khả năng sử dụng, các chất tẩy rửa thuộc loại
hữu cơ có nhiều ƣu việt hơn loại vô cơ.
Chất tẩy rửa thông dụng là muối natri của axit béo (xà phòng) hoặc các chất hoạt động
bề mặt tổng hợp có hoạt tính ion và phi ion nhƣ natri lauryl sulfat, natri đođexyl
benzensunfonat, ankylamit… Để tăng hiệu quả tẩy rửa của các chất hoạt động bề mặt,
trong các chất tẩy rửa thƣơng phẩm (kem giặt, bột giặt) ngƣời ta còn đƣa thêm vào các
chất phụ gia vô cơ nhƣ natri tripoliphotphat, natri sulfat, natri cacbonat. Xu thế hiện nay
là, để bảo vệ môi sinh, ngƣời ta thiên về sản xuất và sử dụng các chất tẩy rửa với các phụ
gia dễ bị phân hủy sinh học, ít độc.
1.1.2. Thành phần chất tẩy rửa
Một sản phẩm chất tẩy rửa có thành phần rất phức tạp nhƣng thƣờng bao gồm các
thành phần chính sau:
- Chất hoạt động bề mặt
- Các chất xây dựng
- Các phụ gia

Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001

7
Mỗi thành phần trong chất tẩy rửa tuy có chức năng riêng nhƣng chúng vẫn có tác
động qua lại với nhau. Tùy thuộc vào mục đích sử dụng mà ta có thể thay đổi các phụ gia
cần thiết.
1.1.2.1 Chất hoạt động bề mặt
Chất hoạt động bề mặt là thành phần quan trọng nhất của chất tẩy rửa. Nó có mặt ở tất
cả các chất tẩy rửa khác nhau với nhiệm vụ là tẩy đi các vết bẩn và những chất lơ lửng
trong nƣớc giặt để cho chúng không bám trở lại trên bề mặt.
Chất hoạt động bề mặt là hợp chất hóa học có sức căng bề mặt nhỏ hơn sức căng bề
mặt của dung môi, và trong dung dịch, nồng độ của nó ở bề mặt cao hơn bên trong dung
dịch, làm giảm sức căng bề mặt của dung dịch. Nếu có nhiều hơn hai chất lỏng không hòa
tan thì chất hoạt động bề mặt làm tăng diện tích tiếp xúc giữa hai chất lỏng đó. Khi hòa
chất hoạt động bề mặt vào trong một chất lỏng thì các phân tử của chất hoạt động bề mặt
có xu hƣớng tạo đám (gọi là mixen), nồng độ mà tại đó các phân tử bắt đầu tạo đám đƣợc
gọi là nồng độ tạo đám tới hạn.
Những chất hoạt động bề mặt quan trọng thƣờng là những hợp chất hữu cơ gồm hai
phần: phần phân cực (phần ƣa nƣớc) và phần không phân cực (phần kị nƣớc). Axit béo là
chất hoạt động bề mặt gồm gốc hyđrocacbon là phần không phân cực và nhóm cacboxyl
là phần phân cực. Tính ƣa, kị nƣớc của một chất hoạt động bề mặt đƣợc đặc trƣng bởi một
thông số là độ cân bằng ƣa kị nƣớc (Hydrophilic Lipophilic Balance-HLB), giá trị này có
thể từ 0 đến 40. HLB càng cao thì hóa chất càng dễ hòa tan trong nƣớc, HLB càng thấp
thì hóa chất càng dễ hòa tan trong các dung môi không phân cực nhƣ dầu.Chất hoạt động
bề mặt đƣợc sử dụng phổ biến trong công nghiệp, ví dụ trong việc tuyển quặng, điều chế
các chất tẩy rửa…
Tùy theo tính chất mà chất hoạt động bề mặt đƣợc phân theo các loại khác nhau. Nếu
xem theo tính chất điện của đầu phân cực của phân tử chất hoạt động bề mặt thì có thể
phân chúng thành bốn loại sau:
- Chất hoạt động bề mặt anion

- Chất hoạt động bề mặt cation
- Chất hoạt động bề mặt không ion
Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001

8
- Chất hoạt động bề mặt lƣỡng tính

a. Chất hoạt động bề mặt anion
Là những chất hoạt động bề mặt trong đó phần ƣa nƣớc mang điện tích âm (-COO
-
, -
SO
3
-
, -SO
4
-
, PO
3
-
) liên kết với nhóm kị nƣớc bằng liên kết cộng hóa trị.Chất hoạt động bề
mặt anion có nhƣợc điểm là rất nhạy với nƣớc cứng do tạo thành kết tủa với các ion Ca
2+
,
Mg
2+
. Tuy vậy, có thể hạn chế nhƣợc điểm đó bằng cách giảm chiều dài mạch cacbon.
Các chất hoạt động anion thƣờng gặp là:
- Các muối sulfat của các axit béo. Đây là những chất hoạt động bề mặt đã đƣợc sử
dụng từ lâu và đƣợc dùng rộng rãi để làm gốc chế tạo các loại nƣớc gội đầu, các chất tạo

nhũ hóa, các chất tẩy rửa.
+ Sulfat rƣợu bậc một (PAS: Primary Alcohol Sulfate)
Công thức hóa học: R-CH
2
-O-SO
3
-Na với R= C
11
- C
12

Sulfat rƣợu bậc một đƣợc chế tạo bằng cách sulfat hóa các rƣợu béo (thiên nhiên hoặc
nhân tạo) với hỗn hợp không khí/SO
3
theo phản ứng:
R – OH + SO
3
 R – O – SO
3
-

Sự trung hòa của axit cho sulfat rƣợu béo (PAS)
+ Avirol: là muối amoni estesulfo của butyloleat có công thức sau:

CH
3
(CH
2
)
7

CH
O SO
3
NH
4
(CH
2
)
7
COOC
4
H
9

Avirol đƣợc sản xuất ở dạng lỏng sánh, dễ tan trong nƣớc lạnh nhƣng khi để lâu thì
dung dịch đục. Do có khả năng tẩy rửa và nhũ hóa tốt nên đƣợc dùng làm chất nhũ hoá
dầu mỡ.
Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001

9
+ Alkyl Ete Sulfat (LES: Lauryl Ether Sulfate ): loại chất hoạt động này thƣờng đƣợc
sử dụng trong các công thức lỏng (nƣớc rửa chén, dầu gội đầu).
Công thức hóa học: R-O-(CH
2
-CH
2
-O)
n
-SO
3

-

- Parafin sulfonat (SAS: Secondary Alkyl Sulfonate
Công thức hóa học: CH
3
-(CH
2
)
n
-CH-(CH
2
)
m
-CH
3

Loại này có khả năng phân giải sinh học cao, chúng có thể là nguồn sản xuất các
anion. Tuy nhiên các sản phẩm này chƣa đƣợc sử dụng trong thành phần bột giặt vì giá
bán tƣơng đối cao.
- Alkylsunfonat (ABS,LAS):
Alkylbenzen sulfonat (ABS) là chất hoạt động đƣợc sử dụng phổ biến nhất. Có những
ABS nhánh và ABS thẳng. ABS nhánh chỉ còn dùng ở một số quốc gia vì tốc độ phân giải
chậm bởi các vi sinh vật.
+ ABS thẳng (LAS: Linear Alkylbenzen Sulfonate)
Công thức hóa học:

+ ABS nhánh
Công thức hóa học:

b. Chất hoạt động bề mặt cation
Chất hoạt động bề mặt cation là những chất hoạt động bề mặt mà khi hòa tan trong
nƣớc sẽ phân ly tạo ra các gốc hoạt động mang điện tích dƣơng. Cấu tạo tiêu biểu của các
SO
3
-

H
3
C
(CH
2
)
n

SO
3
H
SO
3
-

C
CH
3
CH
2

CH
2

C
C
CH
3

H
3
C
CH
3

CH
3

CH
3

CH
3

Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001

10
chất hoạt động cation là các amin mạch thẳng, các dẫn xuất amit, các bazơ mạch vòng, dị
vòng và dẫn xuất của chúng. Các chất hoạt động bề mặt cation thƣờng ít đƣợc sử dụng
cho mục đích tẩy rửa vì hiệu quả tẩy rửa ở môi trƣờng trung tính không cao. Chức năng

chủ yếu của chất hoạt động bề mặt cation là phân tán, làm đều màu, hồ chống nhàu,
chống tĩnh điện, chống nổi hạt xoắn, tăng độ co giãn, hồ mềm và cầm màu thuốc nhuộm.
Các chất hoạt động cation thƣờng gặp là:
- Cetyl trimetylammonium bromua (CTAB)
- Cetyl pyridinium clorua (CPC)
- Polyethoxylated tallow amin (POEA)
- Benzethonium clorua (BZT)
- Benzalkonium clorua (BZT)
c. Chất hoạt động bề mặt không ion
Chất hoạt động bề mặt không ion là những chất hoạt động bề mặt hòa tan trong nƣớc
nhƣng không bị phân ly thành ion. Đa số chúng là dẫn xuất của polietylenglycol có công
thức tổng quát:
R-O-(CH
2
-CH
2
-O)
n
-CH
2
-CH
2
-OH hoặc
R-O-(CH
2
-CH
2
-O)
n
-OH

R-CÔ-(CH
2
-CH
2
-O)
n
-CH
2
-CH
2
-OH
Trong đó gốc R-ankyl là phần kị nƣớc, còn gốc polietylenglycol là phần ƣa nƣớc tạo
nên khả năng hòa tan của chất hoạt động bề mặt. Khi số nhóm -OH hoặc nhóm etylen oxit
tăng lên thì khả năng hòa tan tăng lên, điều này cho phép tăng chiều dài mạch cacbon mà
vẫn đảm bảo khả năng hòa tan trong nƣớc của chất hoạt động bề mặt. Dung dịch chất hoạt
động bề mặt này thƣờng tạo môi trƣờng trung tính pH=7, bền với nƣớc cứng, axit, kiềm
và kim loại. Đây là loại chất hoạt động bề mặt có chức năng đa dạng nhất nên đƣợc sử
dụng rất rộng rãi trong các quá trình nấu, tẩy, giặt, nhuộm - in hoa và hoàn tất cho nhiều
loại vải sợi khác nhau.
Một số chất hoạt động bề mặt không ion:
Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001

11
- Các rƣợu béo Etoxy hóa: R-O-(CH
2
-CH
2
O)
n

- Các oxit amin:


- Các alkyl amin: R-CH
2
-NH
2

- Các alkylpolyglycosit (APG):
Ƣu điểm của chất hoạt động bề mặt này là: dễ phân giải sinh học trong điều kiện tự
nhiên và môi trƣờng, phối hợp với dầu thông tạo ra một hợp chất có hoạt tính cao đối với
sự tẩy rửa các vết bẩn xăng dầu.

Trong đó n = 1,3 2
R = C
8
C
14




-Các amin etoxy hóa:


- Các copolyme oxit etylen và oxit propylen:


-Alkyl phenol etoxy hóa:

N
CH
3
R
CH
3

CH
3

O
OH
H
2
C – OH
O
OH
O
H
R
n
N
(CH
2
CH
2
O)
x
CH

2
CH
2
OH
(CH
2
CH
2
O)
y
CH
2
CH
2
OH
CH
3

HO(CH
2
CH
2
O)
y
(CHCH
2
O)
x
(CH
2

CH
2
O)
z
H
O(CH
2
CH
2
O)
8
CH
2
CH
2
OH
Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001

12
d. Chất hoạt động bề mặt lưỡng tính
Chất hoạt động bề mặt lƣỡng tính là chất hoạt động bề mặt mà trong phân tử của
chúng có chứa cả nhóm axit và nhóm bazơ: nhóm axit hoặc là cacboxylic hoặc sunfonat,
còn nhóm bazơ thƣờng là nhóm amin. Những chất này trong môi trƣờng axit chúng phân
ly nhƣ chất hoạt động bề mặt cation, còn trong môi trƣờng kiềm chúng thể hiện chức năng
của loại anion. Chúng có ái lực với protein và cellulose đồng thời có ƣu thế khi phối trộn
với các chế phẩm có đặc tính anion.
Các chất lƣỡng tính tan trong nƣớc nhƣng tại điểm đẳng điện thì khả năng tan là kém
nhất. Chất hoạt động bề mặt loại này có tính tƣơng hợp tốt với các loại chất hoạt động bề
mặt khác. Khả năng hoạt động bề mặt của các chất lƣỡng tính thay đổi trong khoảng rộng
và phụ thuộc vào khoảng cách giữa các nhóm mang điện, khả năng hoạt động bề mặt cao

nhất là tại điểm đẳng điện.[19]
Chất hoạt động bề mặt lƣỡng tính rất thích hợp cho da nhờ đặc tính dầu nhẹ, ổn định,
thƣờng đƣợc dùng trong các sản phẩm chăm sóc cá nhân và một số sản phẩm làm sạch gia
dụng.
Một số chất hoạt động bề mặt lƣỡng tính điển hình:
- Alkyl amido propyl betain
- Alkyl amido propyl sulfobetain
- Sulfonat betain
- Betain etoxy hóa
- Dodecyl betain
- Dodecyl dimethylamine oxide
- Cocamidopropyl betain
- Coco ampho glycinate
1.1.2.2. Chất xây dựng
1.1.2.2.1 Chức năng của các chất xây dựng:
Các chất xây dựng là thành phần đƣợc thêm vào chất tẩy rửa để gia tăng hoạt tính tẩy
rửa của các chất hoạt động bề mặt.
Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001

13
Các chất xây dựng đóng vai trò trung tâm trong suốt quá trình tẩy rửa. Chức năng của
chúng khá lớn là làm tăng hoạt tính tẩy rửa và loại bỏ ảnh hƣởng của các ion Ca
2+
và
Mg
2+
có trong nƣớc và đôi khi cũng có trong thành phần chất bẩn và bề mặt nhiễm bẩn.
Các chất xây dựng bao gồm một vài loại sau: các hợp chất kiềm nhƣ natri cacbonat và
natri silicat, các phức hợp và các chất trao đổi ion.
Các chất xây dựng hiện đại phải bao gồm những tính năng sau :

- Loại bỏ ảnh hƣởng của các kim loại kiềm thổ từ nƣớc, bề mặt, chất bẩn.
- Có khả năng chống tái bám chất bẩn trở lại cao, ngăn cản sự ăn mòn bề mặt nhiễm
bẩn.
- Phân tán các hạt bẩn hoặc giữ các hạt ở trạng thái lơ lửng trong dung dịch.
- Tính năng tẩy rửa tốt các chất màu, các chất béo, thích hợp với các bề mặt khác
nhau, cải thiện tính chất của chất hoạt động bề mặt, có đặc tính tạo bọt mong muốn.
- Tính thƣơng mại: ổn định hóa học, không hút ẩm, màu và mùi dễ chịu, thích hợp với
thành phần khác trong chất tẩy rửa, nguyên liệu dễ kiếm.
- Không độc hại cho ngƣời sử dụng.
- Về mặt môi trƣờng: phân hủy sinh học tốt, không làm ô nhiễm nƣớc, không gây hại
đến các vi sinh vật.
- Có tính kinh tế cao.
1.1.2.2.2. Một số chất xây dựng được sử dụng trong chất tẩy rửa
- Các chất kiềm:
Các chất kiềm nhƣ kali cacbonat và natri cacbonat đã đƣợc sử dụng từ lâu để tăng
cƣờng khả năng tẩy rửa. Tác dụng của chúng dựa trên cơ sở là các chất bẩn và vải dễ
nhiễm điện âm hơn khi pH tăng lên, kết quả là làm tăng sự đẩy tƣơng hỗ. Các chất kiềm
cũng kết tủa các ion nƣớc cứng.
Vào đầu thế kỷ 20, trong thành phần của tất cả các chất tẩy rửa (trừ xà bông) đều chứa
sođa và silicat, chúng chiếm gần 50% tác dụng tẩy rửa. Những chất này vào những năm
1930 đã đƣợc thay thế bởi Natri monophosphat. Hiện nay các chất tẩy rửa hiện đại sử
dụng các hợp chất càng cua (chelat) hay các hợp chất trao đổi ion.
- Các tác nhân phức hóa:
Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001

14
Một tác nhân phức hoá là một thuốc thử hoá học tạo với ion kim loại thành những hợp
chất tan trong nƣớc. Thuật ngữ phức hoá, chelat hoá đƣợc dùng để mô tả phản ứng ấy.
Trong dung dịch chất tẩy rửa có nhiều anion có thể kết hợp với canxi hay magie trong
nƣớc để tạo thành những muối không hoà tan (kết tủa) không mong muốn. Việc sử dụng

các phức hợp có đặc tính riêng do chúng có khả năng hoà tan các chất kết tủa ấy và sau đó
tạo thành các phức hợp tan. Trong một dung dịch chất tẩy rửa, các anion kết tủa từ
cacbonat, ankylbenzen sulfonat và xà phòng, trong lúc đó các anion phức hợp thì kết tủa
từ TTP, pyrophosphate, EDTA…
+ Các phosphate:
Các polyphosphate là những tác nhân phức hóa. Các polyphosphat nhƣ
tripolyphosphate (P
3
O
10
), pyrophosphate (diphosphate, P
2
O
7
) không chỉ là các tác nhân
phức hóa rất tốt mà còn có khả năng giữ chất bẩn lơ lửng trong dung dịch tốt. Khi vết bẩn
đã bị tách khỏi vải sẽ bị lơ lửng trong dung dịch bởi lực đẩy tĩnh điện, và do đó ngăn vết
bẩn bám trở lại bề mặt vải. Dƣới đây là công thức của một số phosphate chính có mặt
trong thành phần chất tẩy rửa.





Orthophosphat Diphosphate

Triphosphate
+ Phức hợp của các phosphat:
O
-
P
O
-
O
-
O
O
-
P
O

O
-
O
O
-
P
O
-
O
O
-
P
O
-

O
O
-
P
O

O
-
O
O
-
P
O

O
Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001

15
Phức hợp là các phản ứng hóa học trong đó tác nhân phức hợp tạo cùng với ion kim
loại trong dung dịch những hợp chất tan trong nƣớc. Tiêu biểu cho loại này gồm có:
pyrophosphat, tripolyphosphat. Cấu trúc hóa học của các phức với Ca nhƣ sau:
Với pyrophosphat có công thức nhƣ sau:

Với tripolyphosphat có hai khả năng về cấu tạo:
















O

P
O

O
-
O
O

P
O
-

O
Ca
O

P
O

O
-
O
O

P
O

O
Ca
O
-
P
O
-


O
O

P
O
-

O
O

P
O

O
-
O
O
-
P
O

O
Ca
Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001

16
Các phosphat là các chất xây dựng rất tốt tuy nhiên chúng có nhƣợc điểm là độc hại,
khả năng phân hủy sinh học kém. Ngày nay, các phosphat dần đƣợc thay thế bằng các hợp
chất hữu cơ có tác dụng tƣơng đƣơng và thân thiện với môi trƣờng (khả năng phân hủy
sinh học tốt).
Các aminocacboxylat nhƣ NTA (Nitrilo Tri-Axetic), EDTA (Etylen Diamin Tetra-
Axetic) là những chất tạo phức tốt với hầu nhƣ tất cả các ion kim loại. Hơn nữa chúng rất
ổn định về mặt hóa học đối với oxy hóa và khử, và chúng không nhạy cảm với các axit và
bazơ. EDTA có khả năng tạo phức tốt nhƣng rất khó phân hủy sinh học trong khi đó NTA
thì rất nhanh phân hủy sinh học.
+ Các tác nhân chính khác về phức hợp:
NTA có công thức:

EDTA có công thức:


Các hydrocacboxylat (axit citric, axit tartric, axit gluconic…) rất thân thiện với môi
trƣờng nhƣng khả năng tạo phức của chúng kém hơn các aminocacboxylat.
Axit Citric và axit Tartric:





EDTMP (Axit Etylen Diamin Tetra Metylen Phosphonic):




N
CH
2
COOH
CH
2
COOH
CH
2
COOH
HOOC- CH

2

HOOC- CH
2

N - CH
2
- CH
2
- N
CH
2
COOH
CH
2
COOH
C
CH
2
COOH
HO
COOH
CH
2
COOH
HCOO
COOH
CH
CH
OH

OH
CH
2
PO
3
H
2
N-CH
2
-CH
2
-N
CH
2
PO
3
H
2
H
2
O
3
P CH
2
H
2
O
3
P CH
2

Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001

17
Ngày nay, các chất xây dựng phải đáp ứng đƣợc các yêu cầu ngày càng cao về khả
năng phân hủy sinh học cũng nhƣ các chỉ tiêu khác về an toàn đối với ngƣời và sinh vật,
phải có hiệu lực tƣơng đƣơng với EDTA và giá thành hợp lý. Hiện nay một trong những
sản phẩm chứa phần lớn các điều kiện ấy là MGDA (Methyl Glycine Diaxetic Acid).
Phân tử MGDA có thể phân huỷ sinh học.

MGDA

- Các chất trao đổi ion
Từ nhiều năm nay, việc sử dụng những chất trao đổi ion trong nhiều sản phẩm tẩy rửa
đã gia tăng đáng kể vì những lý do môi trƣờng. Những nguyên liệu mới không tan (các
zeolit) là những silico- aluminat natri, nguyên liệu xƣa nhất là zeolit 4A. Zeolit định hình
tạo đƣợc do phản ứng của silicat natri với aluminat natri, sau đó đƣợc xử lý nhiệt để đạt
đƣợc công dụng mong muốn. Khả năng trao đổi các ion Na
+
có trong công thức tùy thuộc
vào kích cỡ của các ion và tình trạng hydrat hóa cũng nhƣ nồng độ, nhiệt độ, độ pH theo
thời gian. Các ion Ca đƣợc trao đổi nhanh hơn các ion Mg, tƣơng tự với các ion khác nhƣ:
Pb, Cu, Ag, Zn, Hg.
Công thức zeolit A là: Na
12
(AlO
2
)
12
(SiO
2

)
12
.27H
2
O





1.1.2.3. Các phụ gia
Các chất phụ gia đƣợc đƣa vào thành phần chất tẩy rửa với mục đích cải thiện, tạo ra
một số tính chất chất tẩy rửa. Trong thành phần chất tẩy rửa thƣờng đƣợc đƣa vào một số
loại phụ gia nhƣ sau:
1.2.3.1. Tác nhân chống tái bám
Đối với chất tẩy rửa thì ngoài yêu cầu có khả năng tẩy rửa tốt thì khả năng chống tái
bám trở lại là một vấn đề đáng quan tâm.
N CH
CH
3
CH
3
HOOC H
2
C
HOOC H
2
C
OAl
OAl

O
Si
O
Al

-
O
Si
O
OAl
SiO
SiO
OAl
Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001

18
Chống lại sự tái bám trở lại có thể thực hiện bằng các lựa chọn cẩn thận rất nhiều các
cấu tử trong chất tẩy rửa (chất hoạt động bề mặt và chất xây dựng). Tuy nhiên cũng có thể
sử dụng tác nhân chống kết tủa đặc biệt. Hoạt động của những tác nhân này là nó tạo ra sự
chống lại hiện tƣợng hấp phụ thuận nghịch, trên các chất kết tủa của chúng kiểm soát sự
kết tinh và ngăn không cho chúng lớn tới một cỡ tối ƣu để tránh sự tái bám trở lại của
chúng vào vải vóc. Trên các vết dạng hạt chúng gia tăng điện tích âm trong nƣớc giặt tạo
một lực đẩy lớn hơn giữa các hạt, qua đó tránh đƣợc sự ngƣng kết dẫn đến sự tái bám trở
lại trên vải vóc.
Các tác nhân chống tái bám thƣờng sử dụng nhƣ : các ete xenluloza, các copo
terephtalat polyetylen (dùng cho vải polyeste)…

Etylhydroxyetylxenluloza






Metylhydroxylpropylxenluloza







Copolyme Polyetylenterephtalat Polyoxyetylenterephtalat
O
O CH
2
CH
2
OH
O
OH
CH
2
OCH
2
CH
3

O
O CH
O
OH
CH
2
OCH
2
CH
3
O
CH
2
OH
CH
3

O
x
O
C
O
C
O
O
CH
2
CH
2

O
O
O
C
O
C
O
(CH
2
CH
2
)
n
y
Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001

19
1.2.3.2. Phụ gia tẩy trắng:
Một số chất bẩn khi dính quá chặt và khi không thể hòa tan hết đƣợc nên phải làm mất
màu. Màu của chúng thƣờng có quan hệ đến các cấu trúc electron liên kết yếu của phân tử
chất màu. Chất tẩy trắng tấn công vào các cấu trúc đó. Ngƣời ta sử dụng các chất oxy hóa
mạnh nhƣ oxy và clo để làm việc đó. Khi các chất màu bị phân hủy, ngƣời ta sẽ không thể
phát hiện ra chúng
- Các peroxit vô cơ :tiêu biểu là hydroperoxit, natri perborat, natri percabonat.
+ Hydroperoxit là một chất lỏng trong suốt, nhớt hơn một chút so với nƣớc, có các
thuộc tính oxy hóa mạnh và vì thế là chất tẩy trắng mạnh đƣợc sử dụng nhƣ là chất tẩy uế,
cũng nhƣ làm chất oxy hóa. Hydroperoxit có thể phân hủy tự nhiên thành nƣớc và oxy.
Thông thƣờng nó phản ứng nhƣ là một chất oxi hoá, nhƣng có nhiều phản ứng trong đó
nó phản ứng nhƣ là chất khử, giải phóng ra oxy nhƣ là phụ phẩm. Nó cũng rất nhanh
chóng tạo ra các peroxit vô cơ và hữu cơ.

Trong quá trình tẩy, H
2
O
2
phân ly thành H
+
vaf HOO
-
, chính HOO
-
phân hủy cho ra
một nguyên tử oxy. Nguyên tử oxy này ghép vào liên kết đôi của chất màu, phá hủy cấu
trúc màu và do đó tẩy trắng vải. Phản ứng này diễn ra trong môi trƣờng kiềm. Vải cotton
bị phá hủy khá mạnh trong điều kiện này. Các chất kích hoạt và chất ổn định đƣợc đƣa
vào để kiểm soát quá trình tẩy trắng.
+ Natri perborat : là các tinh thể trắng dạng bột, tan trong nƣớc ở nhiệt độ thƣờng. Khi
hòa tan trong nƣớc sẽ tạo ra hydroperoxit. Trong thực tế thƣờng sử dụng dung dịch 1% ở
pH 10.
4NaBO
2
.H
2
O
2
+ 3H
2
O → NaB
4
O
7

+ H
2
O
2
+ 2NaOH
+ Natri percabonat Na
2
CO
3
.3H
2
O
2
: Nhờ những cải tiến mới đây về độ bền cũng nhƣ
về giá cả và tính năng môi trƣờng, percacbonat đã thay thế cho perborat trong nhiều sản
phẩm giặt rửa. Dung dịch 1% của natri percabonat có pH 10,5. Nó bị phân hủy ở nhiệt độ
trên 20°C tạo ra natri cacbonat và hydroperoxit.
- Các peroxit hữu cơ : Các peraxit chứa các nhóm –OOH có khả năng tẩy trắng cao
hơn hydro peroxit thƣờng đƣợc đƣa vào sản phẩm tẩy rửa.
Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001

20
+ Peraxetic axit : Là dẫn xuất axetyl của hydro peroxit, thƣờng ở dạng dung dịch 36-
40% trong axit axetic. Sự ổn định của peraxetic kém hydro peroxit, khi phân hủy sẽ tạo ra
gốc OH
*
, khi có mặt các ion nhƣ sắt quá trình phân hủy sẽ tăng nhanh.
Công thức hóa học :

+ Diperoxy Dodecandioic axit : Đây là peraxit không tan trong nƣớc, hiệu quả tẩy
trắng cao ở nhiệt độ thấp, khả năng tẩy trắng tức thì khi mới cho vào. Tuy nhiên không ổn
định trong môi trƣờng kiềm, và có thể tự bốc cháy gây nguy hiểm cho ngƣời sử dụng.
Công thức hóa học :


+ Tetra-axetyletylendiamin (TAED) : TAED đƣợc sử dụng nhƣ là chất kích hoạt cho
H
2
O
2
để đạt hiệu quả tẩy trắng ở nhiệt độ thấp.
Công thức hóa học :





- Chất tẩy trắng chứa clo : Tiêu biểu là Natri hypoclorit NaClO, Natri clorit NaClO
2
.
+ NaClO là tác nhân oxy hóa mạnh, ổn định ở pH lớn hơn 10. Tốc độ tẩy trắng tăng
khi thêm một lƣợng vừa phải axit (để pH trong khoảng 5,0 8,5) để tạo ra axit hypocloro.
+ NaClO
2
là nguồn dạng rắn khá ổn định của ClO
2
. ClO
2
không ổn định và là chất tẩy

trắng oxy hóa. Quá trình tẩy trắng đƣợc thực hiện ở pH 3,5 4 với chất đệm là natri
dihydrophosphat.
- Phụ gia tẩy trắng quang học:
Trong công nghiệp dệt, các mặt hàng vải sợi màu trắng đòi hỏi độ trắng thành phẩm
rất cao, đôi khi còn cần cả ánh xanh, ánh tím, ánh hồng khác nhau. Sau các quá trình tẩy
trắng hóa học, thông thƣờng độ trắng chỉ đạt không quá 85% so với độ trắng tiêu chuẩn.
OOH

CH
3
C

O
OOH
(CH
2
)
8

HOO

C

O
C
O

O
O
N

N
O
O
Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001

21
Vì thế trên bề mặt vải sợi còn có các sắc vàng nhạt hoặc phớt vàng nâu làm cho vải có
cảm giác trắng đục. Để khử những ánh sáng trên và nâng độ trắng đạt yêu cầu, chất tẩy
màu quang học đƣợc thêm vào nhiều chất giặt rửa. Các thuốc nhuộm huỳnh quang này
hấp thụ tia tử ngoại không nhìn thấy đƣợc của ánh sáng mặt trời và chuyển năng lƣợng
của chúng ra ánh sáng màu lam. Màu lam che đi vẻ ngoài vàng ố của vải. Khi tiếp xúc với
ánh sáng mặt trời, vải đƣợc làm trắng kiểu này có sắc màu lam và tạo ra cảm giác màu
trắng lóe. Chúng ta đã quen sử dụng chất tẩy màu quang học và hầu nhƣ tất cả các loại
vải trắng đều đƣợc xử lý trƣớc với chúng để tạo cho vải có độ trắng đều đƣợc xử lý trƣớc
với chúng để tạo cho vải có độ trắng theo yêu cầu.
Các hợp chất thích hợp nhất trong tẩy trắng quang học là các chất có cấu trúc thơm
hoặc thơm không đều, liên kết trực tiếp với nhau hoặc qua trung gian là các cầu etylen.
Các chất tẩy trắng quang học thƣờng gặp:







4,4’-bis(4-alinino-6-morpholino-5triazin-2-ylamino)-2,2-stilben disunfonat natri
Ngoài các dimorphilin, ngƣời ta cũng sử dụng những chất siêu tẩy quang học có đặc
tính: hòa tan tốt ở nhiệt độ thấp, ổn định tốt với các tác nhân oxy hóa (kể cả nƣớc javel),
ổn định tốt với ánh sáng.

1.1.2.3.3. Tác nhân tăng và chống bọt:
Bọt là một nhũ tƣơng của 2 pha không hòa trộn (chẳng hạn nhƣ pha nƣớc và không
khí), tồn tại nhƣ một nhũ tƣơng dầu/nƣớc.
NH
N
N
N
NH
O
N
CH
HC
NH
NH
N
N
N
O
N
SO
3
H
HO
3
S
SO
3

H
HC
CH
HC
CH
HO
3
S
Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001

22
Bọt có thể là một chỉ thị của hiệu quả của một sản phẩm và có thể cho một cảm giác
thoải mái, tuy nhiên bọt quá nhiều cũng có những ảnh hƣởng không tốt nhƣ: làm quá trình
tẩy rửa không đều do bọt hạn chế chất tẩy rửa tiếp xúc với bề mặt nhiễm bẩn, làm cho quá
trình nhuộm không đồng đều… đồng thời ảnh hƣởng đến tính thẩm mỹ khi xuất hiện
trong dòng nƣớc thải.
Bọt đƣợc tạo nên do đƣa không khí hoặc những hơi khác vào trong pha lỏng có độ
thun dãn nào đó, hơi hoặc không khí đƣợc đƣa vào có thể do thổi trực tiếp hoặc một tác
động cơ giới (lắc, cọ sát trong lúc giặt).
- Phụ gia làm tăng bọt : Có nhiều chất phụ gia có thể làm thay đổi đặc tính mixen hóa
của chất hoạt động bề mặt và do đó làm biến đổi sự ổn định và khả năng tạo bọt của sản
phẩm. Một số chất làm tăng bọt nhƣ : Amit N thay thế, Amit, Ete sulfonyl, Eté glyxerol…
- Tác nhân chống tạo bọt: Các tác nhân chống tạo bọt làm giảm hoặc loại trừ bọt của
sản phẩm. Chúng tác động bằng cách ngăn cản sự tạo bọt, hoặc bằng cách làm tăng tốc độ
huỷ chúng. Trong trƣờng hợp thứ nhất đó là những ion vô cơ nhƣ canxi có ảnh hƣởng đến
sự ổn định tĩnh điện hoặc giảm nồng độ các anion (bằng kết tủa). Trong trƣờng hợp thứ
hai đó là những chất vô cơ hoặc hữu cơ sẽ đến thay thế các phần tử của chất hoạt động bề
mặt của màng bọt, nhƣ vậy làm cho bọt khí ít ổn định. Các chất hữu cơ thƣờng đƣợc sử
dụng làm tác nhân chống tạo bọt là : steryl phosphat, dầu và sáp, các silicon.
1.1.3. Cơ chế tẩy rửa

Quá trình tẩy rửa là quá trình phức tạp và liên quan đến nhiều yếu tố vật lý và
hóa học. Khả năng tách các chất bẩn trong suốt quá trình tẩy rửa sẽ đƣợc nâng cao bằng
cách tăng các tác động cơ học, thời gian tẩy rửa, nhiệt độ. Tuy nhiên đối với bất kỳ một
công nghệ tẩy rửa nào đƣợc đƣa ra đều phụ thuộc vào sự tác động qua lại giữa bề mặt
nhiễm bẩn, chất bẩn, thành phần chất tẩy rửa.
Để giải thích cơ chế tẩy rửa thì cho đến ngày nay vẫn còn nhiều thuyết khác nhau,
sau đây là một số thuyết điển hình:
a. Thuyết nhiệt động - Phương thức Lanza
Xét đến một chất béo H (dầu) và một bề mặt rắn F (sợi). Việc nhiễm bẩn F do H có
thể đƣợc biểu diễn qua sơ đồ sau:
Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001

23

I II
Khi giọt dầu H (thể I) tiếp xúc với sợi F (thể II), thì giọt dầu trải ra cho đến khi đạt
một thế cân bằng với một góc tiếp giáp, đƣợc xác định bởi bề mặt của sợi và đƣờng tiếp
tuyến của giao diện dầu / khí. Năng lƣợng tự do của thể II có thể đƣợc viết theo phƣơng
trình sau đây:
E
FA
= E
FH
+ E
HA
. cosθ (1)
Trong đó: E
FA
: năng lƣợng tự do sợi / khí.
E

FH
: năng lƣợng tự do sợi / dầu.
E
FH
: năng lƣợng tự do dầu / khí.
Năng lƣợng tự do tính trên một đơn vị diện tích thì bằng sức căng giao diện hay bề
mặt. Phƣơng trình (1) trở thành:
γ
FA
= γ
FH
+ γ
HA
. Cosθ (2)
Công gắn chặt chất lỏng H vào chất nền F đƣợc biểu diễn bằng phƣơng trình Dupré
W
FH
= γ
FA
+ γ
HA
- γ
FH
(3)
Theo phƣơng trình này, thấy rằng gây bẩn càng dễ dàng bao nhiêu thì công gắn chặt
chất lỏng W
FH
càng yếu đi bấy nhiêu.
Để đƣợc nhƣ thế, chỉ cần sức căng bề mặt F(γ
FA

) hay sức căng bề mặt của H (γ
HA
)
yếu đi. Các bề mặt không cực (dầu , vải polyester…) có một sức căng bề mặt yếu, cho
nên các chất béo bám chặt vào sợi polyester rất dễ dàng. Trái lại, bông sợi có cực, có sức
căng bề mặt lớn hơn và vì vậy nó bị dây bẩn dầu khó khăn hơn.
Gột tẩy vết bẩn có chất béo H khỏi một bề mặt F, đƣợc biểu diễn bởi sơ đồ sau:

II III
Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001

24
Gột tẩy vết bẩn bao hàm đi từ thể II sang thể III. Chúng ta hãy tính công cần thiết để
thay đổi thể này.
Ở ban đầu thể II, năng lƣợng tự do đƣợc biểu diễn bằng:
E
II
= γ
HF
+ γ
HE
Khi vết bẩn tách khỏi bề mặt F, trong thể III, năng lƣợng tự do đƣợc biểu diễn bằng
: E
III
= γ
FE
+2γ
HE

(ta có 2γ

HE
bởi vì trong thể III, ngƣời ta đã tạo nên một phân giới H / E phụ thêm).
Công cần thiết để đi từ thể II sang III bằng:
W
A
= E
III
– E
II
= γ
FE
+2γ
HE
– (γ
HF
+ γ
HE
) hay
W
A
= γ
FE
+ γ
HE
– γ
HF
(4)
Theo phƣơng trình này, thấy rằng công càng yếu hơn (do đó gột tẩy dễ hơn), thì hai
biến số đầu γ
FE

và γ
HE
cũng yếu hơn và biến số thứ ba γ
HF
lại lớn hơn. Sự thêm tác nhân
bề mặt là làm giảm sức căng bề mặt (vậy là giảm γ
FE
và γ
HE
) và gia tăng sức căng giao
diện γ
HF
nhờ sự hấp phụ của tác nhân bề mặt đó ở giao diện F, E và H/E.
Mặt khác, cũng có thể ghi nhận rằng trong trƣờng hợp sợi polyester (không cực) bị
vấy bẩn bởi một chất béo (không cực), thì sức căng giao diện γ
HF
yếu. Việc vấy bẩn này
do đó khó khăn hơn trong trƣờng hợp bông sợi trong đó γ
HF
lớn hơn bởi vì bông sợi gồm
phân tử có cực.
Dựa vào những dữ kiện nhiệt động học, ngƣời ta có thể xác định những điều kiện
cần thiết để “gột tẩy tự phát” vết bẩn có chất béo. Để vết bẩn tự tẩy, năng lƣợng tự do ở
giai đoạn cuối (đã tẩy sạch ) cần phải kém hơn giai đoạn đầu (bị vấy bẩn), nghĩa là:
E
III
< E
II
hay
γ

FE
+2γ
HE
< γ
HF
+ γ
HE
hay γ
FE
+ γ
HE
< γ
HF

Vậy nếu tác nhân bề mặt, do sự hấp phụ của nó trên sợi và vết bẩn, làm giảm đƣợc
sức căng giao diện của chúng (so với nƣớc) đến độ mà tổng của chúng trở thành kém hơn
sức căng giao diện sợi / vết bẩn, lúc đó vết bẩn sẽ tự tẩy đi.
b. Cơ chế “Rolling Up”
Việc tẩy đi các vết bẩn béo cũng có thể đƣợc giải thích bởi thuyết “Rolling up”,
đƣợc Stevenson nhắc đến vào năm 1953.
Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001

25

Việc tẩy đi các vết bẩn từ thể II sang thể IV, qua thể trung gian III. Khi cân bằng,
hợp lực của ba vectơ γ
FE
, γ
HE
, γ

HF
đƣợc biểu diễn bằng phƣơng trình sau đây:
γ
FE
= γ
FH
+ γ
HE
. Cosθ (5)
suy ra
os
FE FH
HE
C
(6)
Để tẩy đi các vết bẩn, θ phải bằng 180
o
hay Cosθ = -1. Trong điều kiện này,
phƣơng trình (6) thành

1
FE FH
HE
hay γ
HF
= γ
FE
+ γ
HE
(7)

Chất hoạt động bề mặt, do chúng đƣợc hút trên sợi và vết bẩn, làm giảm các sức
căng giao diện γ
FE
và γ
HE
theo phƣơng trình (6) đƣợc xác minh trên đây. Và lúc đó, màng
dầu (vết bẩn béo ) sẽ cuốn lại và tách khỏi sợi trong quá trình giặt (giặt bằng tay hay bằng
máy).
c . Cơ chế Hòa tan hóa
Cơ chế “Rolling Up” chỉ liên quan đến các vết bẩn ở thể lỏng có chất và chủ yếu nhờ
chất HĐBM làm giảm sức căng giao diện. Sau khi có đƣợc nồng độ mixen tới hạn, thì
không còn giảm sức căng giao diện nữa, cho nên hiệu ứng “Rolling Up” không tăng khi
có nồng độ này. Tuy nhiên, vì ngƣời ta thấy sự giặt tẩy gia tăng nhanh khi vƣợt quá CMC
(nồng độ mixen tới hạn), ta cần phải nhờ đến một cơ chế khác; sự hòa tan hóa. Lý thuyết
này đã đƣợc đƣa ra trƣớc hết bởi Mc Bam vào năm 1942, rồi lại đƣợc Ginn, Brown và
Harris kiểm chứng lại vào năm1961. Hiện tƣợng hòa tan hóa đã đƣợc nói đến trong phần
đặc tính hóa lý của các tác nhân bề mặt, việc hình thành các mixen, ảnh hƣởng của những
nhân tố khác nhau trên nồng độ mixen tới hạn. Các phân tử của các tác nhân bề mặt kết