Влияние на пенообразующую способность строения и концентрации поверхностно-активных веществ
Исследования пенообразующей способности различных типов ПАВ показали, что обильные (высокократные) пены, которые были бы одновременно устойчивыми, можно получить, используя растворы анионактнвных веществ. Молекулы пенообразователей должны образовывать адсорбционные слои, обладающие не слишком большой, но и не слишком малой сжимаемостью. Чтобы адсорбированные молекулы оставались в поверхностном слое, они должны обладать когезионными силами. Вещества с одинаковой гидрофильной группой, по длинной гидрофобной цепью образуют плотные слон, вещества с ботее короткой цепью имеют небольшую когезию. При определенной длине цепи гидрофобной части слой тем менее конденсирован, чем больше сродство гидрофильной части к воде. В присутствии нескольких сольватированиых групп или если одна из них находится в средней части молекулы, сродство вещества к воде увеличивается и копмия снижается. Такт1 исщсства являются плохими гнчюобразонагелями, по хорошими смачпват лямп. Вещества с разветвленной углеводородной цепыи или разветвленными .ьтмегпиелимп и ядре также образуют слабо связанные слои и являются плохими вспеиивателями.
Были сделаны попытки установить зависимость пенообразующей способности и устойчивости пены от химического строения ПАВ различных групп анионактнвных веществ. Разбавленные растворы ПАВ состоят из отдельных молекул, но с повышением содержания ПАВ в растворе при определенной концентрации, называемой критической концентрацией мицеллообразования (ККМ), в системе из отдельных молекул ПАВ начинают образовываться мицеллы. Они представляют собой агрегаты, в которых молекулы слипаются углеводородными копнами п обращены в воду иоиогеппыми, сильно иоляриымн группами. Вначале образуются сферические мицеллы Гарглея, которые с увеличением концентрации переходят в пластинчатые мицеллы Мак-Бена, напоминающие по строению двухмерный кристалл. С критической концентрацией мицеллообразования связывают изменение свойств пенообразователей. Наиболее стойкая пена получается из растворов с концентрацией, немного большей или равной критической концентрации мицел- лообразования (ККМ). При концентрациях ниже ККМ количество Г1АВ недостаточно для образования устойчивых адсорбционных слоев. При концентрациях, больших ККМ, адсорбционные слои малоподвижны, хрупки и неустойчивы.
Пенообразующая способность алкилсульфатов, алкилсульфонатов зависит не только от длины углеродной цепи, но от степени ее разветвленности и положения полярной группы.
На основе литературных и экспериментальных данных Неволин дает общие качественные зависимости пе- нообразующей способности синтетических продуктов. Алкилбензолсульфонаты с мало разветвленной алкиль- иой цеиыо обладают большей пенообразующей способностью, чем с сильно разветвленной цепью той же длины. Алкилбензолсульфонат с мало разветвленной ал- кильной группой Си — Ci2 обладает наилучшей пенообразующей способностью. У первичных алкилсульфатов и алкилсульфонатов разветвление углеродной цепи также снижает пенообразующую способность. Для алкилсульфонатов пенообразующая способность возрастает при перемещении гидрофильной группы к середине цепи.
Пенообразование растет с концентрацией ПАВ. но до определенной величины, которая зависит от природы вещества. Анионактивные соединения образуют пену, более устойчивую, чем неионогенные. По всей вероятности, это связано с большей полярностью ионогенных групп, вследствие чего образуются гидратированные пленки, придающие пене устойчивость (табл. 10).
