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混合溶劑是把兩種或兩種以上的溶劑,按一定的規(guī)律混合在一起的產(chǎn)物。把兩種溶解性能和使用范圍不同的溶劑(包括水)混合所得到的溶液,因為它們互相影響,大幅度地改善了其溶解能力,使各溶劑的優(yōu)點得到充分發(fā)揮,以便更有效地溶解和清除各種污垢。
1.混合溶劑的形成和使用方法
根據(jù)兩種溶劑混合所形成的媒液的不同情況,可分為以下四種使用方法。
(1)相溶溶劑法
這是指把兩種可以相互溶解的溶劑混合,得到一種均勻的單相溶劑體系的方法。例如,將水與乙醇按適當?shù)谋壤旌?,所形成的單相混合溶劑。這種混合溶劑可以更好地發(fā)揮水和乙醇的溶解特性,使原來在水中難以溶解的色素等污垢易于被溶解,也使原來在乙醇中難以溶解的食鹽等電解質(zhì)也易于被溶解。在使用氟氯桂合成溶劑時,為了提高它的溶解能力,常在其中加入乙醇、異丙醇或二氯甲烷,組成互相混溶的相溶溶劑。雖然組成的相溶溶劑的溶解范圍有一定的擴大,但很難有一個飛躍式的突變。
(2)乳化溶劑法
乳化溶劑法是指兩種溶劑相互混合時,一種溶劑被乳化分散到另一種溶劑中所得的分散體系的方法。乳化溶劑法根據(jù)其配制方法不同,可分為乳化液型和乳化性溶劑兩種方法。
a.乳化液型這種方法是在水和親油性溶劑的混合液中加入少量表面活性劑形成穩(wěn)定的乳化液的方法。乳狀液分為把油分散到水中的水包油型(O/W)乳狀液,和把水分散到油中的油包水型(W/0)乳狀液。在工業(yè)清洗領域所使用的乳狀液主要是水包油型的。
這種乳狀液的優(yōu)點是可以把水溶性污垢和油溶性污垢同時清除。在把揮發(fā)性強的可燃有機溶劑分散到水中形成乳狀液以后,既可使清洗過程的安全性得到保證,又可節(jié)省價格較高的親油性溶劑,還可在清洗工藝之后的沖洗過程中用水作為沖洗劑,使成本降低。
使用這種方法應注意的是,水包油型乳狀液會在污垢表面形成一層水膜,這樣親油性溶劑對污垢的清洗作用就不能充分發(fā)揮;而使用油包水型乳狀液時,在污垢表面又會形成一層油性溶劑膜,而妨礙水對污垢的清除作用。
研究結(jié)果表明,使用上述的兩相溶劑法在清除油脂類污垢時,比使用油包水型乳狀液更便宜,清除效果也更好。
b.乳化性溶劑:型把少量表面活性劑加到親油性溶劑中,得到一種透明的親油性溶劑,稱之為“可溶油”。在洗滌過程中,被清洗表面上的親油性污垢,在可溶油的作用下被溶解清除。
以下用圖3-3說明乳化性溶劑法清除污垢的過程。
圖片P98頁
圖3-3乳化性溶劑法清除污垢的過程
由圖3-3可以看出,在待洗表面上原來含有親水性和親油性兩種污垢。在洗滌過程中,在三氯乙烯溶劑和表面活性劑組成了可溶性油之后,加到被清洗對象的表面,表面上的油性污垢溶解在可溶性油之中;在后續(xù)用水沖洗的過程中,可溶性油和油性污垢被乳化分散到水中,被清洗表面的水溶性污垢也被溶解于水而清除;再經(jīng)烘干,得到潔凈的表面。
這種方法適用于難于被干燥的溶劑。使用這種方法可以很容易在清洗之后,用水把被清洗表面上的親油性溶劑置換下來。因此在洗滌系統(tǒng)中,該方法得到廣泛的應用。
乳化溶劑與乳化性溶劑在外觀上的區(qū)別,在于前者是不透明的,而后者是透明的。表3-16介紹幾種乳化溶劑的配方。
表3-16幾種乳化溶劑的配方
表格P99頁
(3)兩相溶劑法
煤油和水是兩種互不相溶的液體,在沒有加入乳化劑的情況下,兩者之間是不能形成穩(wěn)定的乳狀液的。把這兩種液體混合后,靜置,由煤油和水組成的體系將分成油和水兩相,并有明顯的分界面。在用很強的外力對混合體系加以攪拌以后,也只能暫時使它們變成乳化狀態(tài)。因此,在用煤油和水的混合溶劑進行清洗時,對待清洗表面的作用,在本質(zhì)上仍然是兩種溶劑各自分別起作用。
在利用煤油這種價格便宜的石油溶劑作為清洗溶劑時,有時在其中加入一定量的水,這樣一方面可以利用水對極性污垢的清洗作用,同時也克服煤油可燃性的缺點,并且還可降低溶劑的成本,以提高經(jīng)濟效益。這是一個兩相溶劑法應用的實例。
2.乳化液與加溶混合液的區(qū)別
乳化液與加溶混合液都是由水、親油性有機溶劑和表面活性劑三種成分所組成。它們的不同點表現(xiàn)在以下幾個方面。
(1)乳化液或乳狀液是一種不穩(wěn)定的多相不連續(xù)體系;而加溶混合液是穩(wěn)定的透明的連續(xù)體系。
(2)受乳化液的三種成分之間的相互影響,有時反而會使洗滌效果變差;而在加溶混合液中,三種成分之間的相互作用,往往能夠促進洗滌能力的提高。這一點對精密清洗工業(yè)領域顯得特別有益。
(3)在加溶混合液中,應注意在乳化液中所使用的表面活性劑的量比,即表面活性劑的用量不能比被增溶的溶劑量少,一般至少要和被增溶溶劑的用量相等,才能形成加溶溶劑的混合液。
(4)被加溶混合液與表面活性劑的性能之間有一定關(guān)系,要進行適當?shù)倪x擇。例如,在利用非離子表面活性劑壬基酚聚氧乙烯醯的水溶液加溶四氯乙烯時,由圖3-4可以看出,四氯乙烯在100g質(zhì)量分數(shù)為10%的不同環(huán)氧乙烷加成數(shù)的壬基酚聚氧乙烯醛水溶液中的加溶量,與分子中環(huán)氧乙烷加成數(shù)有關(guān),當環(huán)氧乙烷加成數(shù)為12時,加溶量最大。
圖片P100頁
圖3-4四氯乙烯加溶量和壬基酚聚氧乙烯瞇中環(huán)氧乙烷加成數(shù)的關(guān)系
在織物的干洗中所使用變性皂摻水干洗法,就是在使用鹵代坯合成溶劑和石油干洗溶劑時,加入質(zhì)量分數(shù)大約為1%的水及大于水量的表面活性劑,形成水包油型的加溶溶劑混合液。使用這種方法,對于織物上的水溶性污垢有很好的清除作用。
圖3-50/W型增溶劑的模型
另外,在以脫脂為主要目的的精密工業(yè)清洗領域里,經(jīng)常用水、表面活性劑和有機溶劑組成水包油型加溶溶劑混合液(見圖3-5)。煤油和正己烷等非極性有機溶劑,在表面活性劑中的加溶量比較小。而鹵代烷、芳香烴溶劑和松香類溶劑等帶有一定極性的有機溶劑,在表面活性劑中的加溶量比較大,所以后者所形成的水包油型加溶溶劑混合液的脫脂效果更好。
表3-17列有加溶溶劑混合液的配方供參考。
表3-17加溶溶劑混合液(0/W)的配方
表格P101頁
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