一、污垢的黏附
污垢在织物上的黏附方式多样，主要取决于污垢类型及织物特性。
1、液体油性污垢：主要通过范德华力吸附于织物上。非极性矿物油类污垢在聚酯、聚丙烯等疏水纤维上黏附牢固，而在亲水性棉纤维上则相对易除。
2、水溶性污垢：在棉纤维等亲水性织物上吸附紧密，难以去除，而在疏水纤维如聚酯、聚丙烯上则易脱落。
3、固体污垢：吸附方式复杂，包括被捻合纤维夹持、裹夹在纤维间、吸附在纤维表面凹处或平滑表面。
按作用力分类，污垢在织物上的黏附可归纳为：
1、机械力黏附：固体污垢颗粒随气流附着于织物，受织物粗细、纹理及纤维特性影响。此类污垢在洗涤中易脱落，但粒径小于0.1μm时难以清除。
2、范德华力黏附：由分子间静电引力、诱导力和色散力引起，是污垢黏附的主要原因。静电引力在纤维与带相反电荷污垢间尤为显著，多价阳离子可增强这种吸附。
3、化学键合力黏附：污垢与纤维间形成氢键、离子键等化学键，如黏土、脂肪酸、蛋白质类污垢，及染料、墨汁等，一旦结合牢固，难以清除。
二、影响污垢黏附牢固程度的因素
1、污垢状态：
干燥污垢多松散附着于织物表面，潮湿污垢则可能通过毛细作用渗入纤维内部。污垢的极性、离子化状态及电荷量也影响黏附强度。
2、织物纤维种类与性质：
棉纤维：吸水性强，对极性污垢吸附力强，对非极性污垢较弱。
羊毛纤维：蛋白质构成，外表有鳞片层，吸水性强，易吸附油污。
丝纤维：表面光滑，对污垢吸附较轻。
麻纤维：吸水性强，对极性污垢吸附力强。
化学纤维：如涤纶、尼龙等，多不吸水，表面光滑，但易带电吸附尘埃。
- 织物的组织与结构：
精密、平滑的织物不易黏附污垢，而疏松、粗糙的织物则相反。水润湿织物对含水污垢吸附力强，对油性污垢则较弱。
三、污垢的去除机制
在衣物清洁过程中，污垢根据其物理形态可大致分为液体污垢和固体污垢，这两类污垢的去除机制各不相同。
（一）液体污垢的去除
1、卷缩机理：
洗涤初始阶段，洗涤液首先润湿织物表面。由于洗涤液的表面张力远低于大多数固体表面的临界表面张力，因此能有效润湿纤维及已黏附的污垢。随后，液体油污在洗涤液的优先润湿作用下逐渐卷缩成油珠，这一过程称为“卷缩”。随着油珠的形成，其与织物表面的接触角逐渐增大，当接触角接近180°时，油珠自动脱离表面，被冲洗掉。若接触角小于90°，则需额外的机械力或更高浓度的表面活性剂来辅助去除残留油污。
2、乳化机理：
某些液体污垢与纤维表面的接触角可能较小，难以直接脱离。但在表面活性剂的作用下，这些污垢可发生乳化，形成微小油滴，从而更容易从纤维表面脱落并进入洗涤液中。乳化效果受洗涤液浓度、温度、时间及机械力作用的影响。对于某些特定混合物，如含胆固醇的矿物油与表面活性剂水溶液接触时，可发生自发乳化。
3、增溶机理：
增溶是去除液体油污的另一种重要机制。在表面活性剂浓度高于临界胶束浓度(cmc)时，油污分子被增溶于表面活性剂胶束内部或表面，从而实现去除。对于非离子表面活性剂，其增溶作用尤为显著，且受温度影响大。当洗涤液温度接近表面活性剂的浊点时，增溶作用达到最佳，油污去除效率最高。
4、液晶形成机理：
在特定条件下，表面活性剂能与极性油污形成三组分液晶。这种液晶具有较大的黏度和较低的共熔点，使得油污在洗涤过程中更容易被溶解和去除。然而，为了有效去除这些液晶包裹的油污，通常需要辅以一定的机械力。
5、结晶集合体破坏机理：
在衣物清洁过程中，某些类型的污垢，如烃类和甘油等形成的结晶集合体，是较为顽固的污渍。这些结晶集合体由于其稳定的结构，不易与表面活性剂水溶液直接形成液晶进行去除。然而，表面活性剂水溶液能够通过渗透作用进入这些结晶集合体的内部，破坏其内部的结晶结构，使得原本紧密的集合体变得松散，进而分散成更小的颗粒。这些分散后的颗粒在洗涤过程中更容易被洗涤液冲走，从而实现污垢的去除。
化学反应去污机理
对于黏附在衣物上的脂肪酸类油污，化学反应去污机理是一种非常有效的去除方式。在碱性洗涤液中，脂肪酸类油污可以发生皂化反应，即脂肪酸与碱反应生成水溶性的脂肪酸盐和水。这些脂肪酸盐具有良好的水溶性，能够轻松地从衣物上脱落并溶解在洗涤液中，从而实现油污的去除。
此外，皂化反应生成的脂肪酸盐还具有一定的乳化、增溶和形成液晶的能力。这些能力可以进一步帮助将衣物上与脂肪酸共存的其他油性污垢也一并带走，提高整体的去污效果。
（二）固体污垢的去除
固体污垢的去除主要依赖于洗涤液的润湿、渗透以及机械力的作用。洗涤液首先润湿织物和污垢表面，随后渗透至污垢与织物之间的间隙，削弱污垢与织物的结合力。在机械力的作用下，如搓洗、搅拌等，固体污垢逐渐被剥离并分散于洗涤液中，最终被冲洗掉。
固体污垢的去除机制
固体污垢的去除过程相较于液体污垢更为复杂，因其黏附于织物纤维上的方式更为多样，主要集中于特定点而非广泛铺展，且主要黏附力源自范德华力。随时间和空气湿度的增加，其黏附强度逐渐增强；然而，一旦进入水中，这种黏附力会显著减弱。
- 润湿机理
在洗涤过程中，无机固体污垢被洗涤液润湿，于固液界面处形成扩散双电层。由于污垢与纤维表面电荷通常相同，相互排斥作用降低了黏附强度。表面活性剂的加入进一步促进了这一过程，通过吸附降低微粒在纤维表面的黏附功，使污垢更易脱离。同时，双电层的形成加剧了静电排斥，有效削弱了污垢与纤维间的相互作用。此外，水分导致的纤维膨胀也进一步促进了污垢的剥离。在某些情况下，即便表面活性剂作用显著，仍需借助外力如机械搅拌或水流冲击来彻底去除污垢颗粒。
值得注意的是，矿物质类固体污垢在水中多带负电荷，故添加阳离子表面活性剂易导致静电吸引，反而减弱去污效果。因此，洗涤剂中较少采用阳离子表面活性剂，尽管其能赋予织物表面特殊性能如拒水性和柔软度。
- 扩散溶胀机理
对于有机固体污垢，表面活性剂与水分子渗透入其内部，通过扩散引发污垢溶胀与软化。随后，在机械作用（如水流冲刷）下，污垢颗粒从纤维表面脱落，并经由乳化作用被清除。此机理揭示了有机固体污垢去除的关键过程。
需澄清的是，固体污垢颗粒的分散性并非决定去污效果的关键因素。事实上，表面活性剂的洗涤性能与其分散能力无直接关联。例如，高分散性表面活性剂未必具备优异的洗涤能力。因此，在洗涤剂配方设计中，需综合考虑表面活性剂的结构特性及其对特定污垢的去除效率。
四、抗污垢再沉积
在洗涤过程中，尤其是封闭体系如槽洗中，一个常见问题是从织物纤维上洗脱的污垢在洗涤液中形成不稳定的分散体系，这些胶体粒子往往倾向于重新沉积到纤维表面，此现象称为污垢再沉积。针对不同类型的污垢，需采取不同的策略来有效防止其再沉积。
- 液体油垢的再沉积防止
液体油垢的去除主要通过增溶作用实现，增溶体系在热力学上相对稳定，因此，一旦油性污垢被增溶，其再沉积的风险显著降低。这是因为增溶的油污在洗涤液中形成稳定的分散状态，不易重新聚集并沉积到纤维上。
- 固体污垢的再沉积防止
固体污垢由于无法被增溶，其在洗涤液中形成的分散体系往往不稳定，更易发生再沉积。为防止这一现象，需采取动力学手段进行干预：
离子表面活性剂的应用：离子表面活性剂能在固体污垢粒子和纤维表面同时吸附，形成双电层。这两个双电层之间产生的静电排斥力有效阻止了污垢粒子与纤维表面的接近，从而减少了再沉积的发生。这种机制在防止固体污垢再沉积方面尤为有效。
非离子表面活性剂的作用：非离子表面活性剂则通过不同的机制来防止污垢再沉积。它们能在污垢粒子周围形成空间阻碍（即方位阻碍），或通过降低界面张力（γ值）来增加污垢粒子在洗涤液中的稳定性。然而，这些作用在防止再沉积方面的效果可能不如离子表面活性剂产生的静电排斥作用显著。
- 乳化污垢的再沉积防止
对于乳化后的污垢，虽然乳状液体系本身也是不稳定的，但可以采取与防止固体污垢再沉积相似的措施。例如，使用离子表面活性剂增强乳状液的稳定性，同时利用双电层排斥作用防止乳化粒子重新沉积到纤维上。此外，优化洗涤工艺条件，如温度、搅拌强度等，也有助于提高乳状液的稳定性，减少再沉积的发生。
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