Открытие химии: гидрофильная трансформация нетканых материалов

Гидрофобная природа нетканого материала

Нетканые материалы, особенно полимерные, такие как полипропилен или полиэтилен, обычно гидрофобны, то есть отталкивают воду. Эта гидрофобная природа представляет собой проблему для применений, где требуется водопоглощение, например, в абсорбирующих изделиях.

Применение поверхностно-активного вещества:

Поверхностно-активное вещество — это соединение, которое уменьшает поверхностное натяжение жидкости, позволяя ей легче растекаться. Когда поверхностно-активное вещество наносится на нетканый материал, оно изменяет свойства поверхности.

Поверхностно-активное вещество или поверхностно-активное вещество обычно состоит из гидрофильных (притягивающих воду) веществ."голова"и гидрофобный (водоотталкивающий)"хвост."

При нанесении на гидрофобный нетканый материал гидрофобные хвосты молекул ПАВ притягиваются к поверхности ткани, а гидрофильные головки обращены наружу.

Химия, стоящая за этим

Молекулы воды сплочены; они имеют тенденцию слипаться из-за водородных связей.

Гидрофобные хвосты поверхностно-активного вещества разрушают эту силу сцепления, внедряясь между молекулами воды.

Это действие уменьшает силы притяжения между молекулами воды на поверхности, что приводит к уменьшению поверхностного натяжения.

Поверхностно-активное вещество по существу"распространяется"на поверхности ткани, снижая энергию, необходимую воде для смачивания ткани.

Сниженное поверхностное натяжение делает нетканый материал более восприимчивым к воде, в результате чего он становится смачиваемым.

Ткань, которая когда-то была гидрофобной, теперь позволяет воде растекаться по ее поверхности, а не образовывать капли и не отталкиваться.

Например, некоторые гидрофильные поверхностно-активные вещества, изготовленные из октилфеноксиполиэтоксиэтанола.

Октилфеноксиполиэтоксиэтанол представляет собой неионогенное поверхностно-активное вещество с гидрофильной головкой, состоящей из цепей полиэтиленгликоля, и гидрофобным хвостом, состоящим из октилфенольной группы.

Цепи полиэтиленгликоля в головке делают его гидрофильным, а октилфенольная группа придает гидрофобные свойства.

Взаимодействие с водой:

Гидрофильная головка: Цепи полиэтиленгликоля в головке молекулы поверхностно-активного вещества обладают высоким сродством к воде. Они образуют водородные связи с молекулами воды, способствуя растворению и создавая поверхность, притягивающую воду.

Взаимодействие с гидрофобным нетканым материалом:

Прикрепление гидрофобного хвоста: Гидрофобный хвост, состоящий из октилфенольной группы, имеет тенденцию взаимодействовать с гидрофобными поверхностями, например, с поверхностями нетканого материала.

Снижение поверхностного натяжения

Когда молекулы поверхностно-активного вещества адсорбируются на поверхности ткани, гидрофобные хвосты внедряются в ткань, уменьшая силы сцепления между волокнами ткани.

Смачивающее действие

Гидрофильная головка, обращенная наружу, теперь притягивает молекулы воды. Это снижает поверхностное натяжение воды и облегчает ее распространение по ранее гидрофобной ткани.

Общий процесс

Поверхностно-активное вещество по существу действует как посредник между водой и гидрофобной тканью. Это снижает энергию, необходимую воде для смачивания ткани, за счет уменьшения поверхностного натяжения.

Молекулы ПАВ образуют монослой на поверхности ткани, делая ее более водопоглощающей и изменяя ее первоначальную гидрофобную природу.

В итоге

Гидрофильная головка октилфеноксиполиэтоксиэтанола притягивает воду, а ее гидрофобный хвост взаимодействует с гидрофобной тканью, создавая мост между ними.

Это взаимодействие, обусловленное поверхностно-активными веществами, приводит к значительному снижению поверхностного натяжения, позволяя воде эффективно смачивать нетканый материал.

Снижение поверхностного натяжения позволяет ткани стать смачиваемой. Это означает, что ткань не отталкивает воду, а позволяет воде растекаться по ее поверхности. Кроме того, в описываемом изобретении также применяется гидрофильный полимер, который еще больше повышает способность ткани взаимодействовать с водой и поглощать ее.

Понимание этой химии помогает понять, как добавление поверхностно-активных веществ может изменить гидрофобную природу нетканых материалов, делая их гидрофильными и улучшая их характеристики в различных областях применения.