小科普：为何PP餐具上的油污难清洗？

研究背景

塑料餐具耐摔经用，但清洗起来却不太容易。

我们经常会发现，明明用了很多洗洁精来清洗，一摸餐具，却还是感觉有一层油腻附着在上面，怎么也恢复不了使用之前光滑清爽的状态。尤其是当你用聚丙烯PP材质的餐具盛放美食的时候，更加难以清洗。

为什么聚丙烯PP材质的餐具会比陶瓷类餐具难清洗呢？

界面化学和粘附角度

PP（聚丙烯）是典型的非极性物质，疏水；陶瓷（硅酸盐）因为还有大量羟基（亲水官能团）而具有强亲水性。餐具大部分污染物（例如油渍等）含有大量非极性基团（长链脂肪烃），根据“结构相似互溶原理”，极性较强的水分子对表面极性分量比例大的陶瓷材料亲和力较强，抗污染能力强，非极性的油污对聚丙烯亲和力较强，抗污染能力弱。

借助Harkins提出的“粘附功”理论（即将两相界面拉开所做的功）来做进一步的解释。粘附功越大，固液界面结合的越牢固。水中油污在材料表面的粘附功为（油oil，水water）：Wows=γ_sw+γ_ow-γ_so，材料的表面张力又可看成是由极性分量和色散分量组成，γ=γ^d+γ^p。

Owens和Wendt利用几何平均法，将极性和色散相结合，得到两相间的界面张力为：

 

根据以上公式，可得水下油污与餐具的粘附功为：

 以色拉油为例，查阅相应文献，它的表面张力为33mN/m，极性9mN/m，非极性24mN/m。PP聚丙烯，表面能30mN/m左右，极性为0。陶瓷的表面能在40-60mN/m之间，以极性为主，色散部分很小。水的表面张力为72.8mN/m，极性为51mN/m，色散部分为21.8 mN/m。根据上述公式，水中色拉油在PP餐具上的粘附功为62mN/m左右，而水中色拉油与陶瓷餐具的粘附功为7mN/m左右（取陶瓷表面能为40mN/m，忽略色散分量）。水中色拉油与陶瓷间的粘附功远远小于色拉油与PP聚丙烯的粘附功，油污越易从陶瓷表面脱离。

例如一滴常规色拉油滴入陶瓷表面，由于大量水存在，水会迅速在陶瓷表面铺展，代替原来油滴和陶瓷的固液界面，并迫使油滴聚合，随着水不断地进入到油滴与陶瓷界面之间，油滴与陶瓷之间的接触面积不断减小。由于水是极性液体，与高极性的陶瓷表面有较大的相互作用，这直接导致了油滴与陶瓷之间的作用力逐渐变小，水在陶瓷表面的铺展变得比较容易，也更容易将油污从陶瓷表面置换掉。而PP餐具则更加困难。

相容性

聚丙烯本身是一种分子量超大的半结晶性长链脂肪烃。饭菜中的长链脂肪酸甘油三酯和PP具有很好的相容性，很容易渗透进入PP结晶之间的无定形部位造成表面溶胀，而这些渗入PP表层的油脂是不可能被洗掉的。高温会增加油脂向塑料中渗透的速率，所以经常用来热牛奶、盛热菜的PP餐具很快就会从透明变得白花花雾蒙蒙。

清洗方法

使用洗洁精（一种表面活性剂），可以降低所有液体的表面张力，使清洁状况得到部分缓解。清洗PP餐具油污的好方法，先用干法——纸巾（餐巾纸）擦碗，由于纸巾有很多的微孔结构，表面结构粗糙，表面积很大，使得纸巾能更好的吸收油渍，吸附油污的能力比PP强上好几个数量级。用纸巾擦完以后再水洗，加点洗洁精，PP餐具也会更加容易洗干净。

结论

想让PP餐具历久弥新，就要尽量避免用它装富含油脂的食物，尤其是热食。当然，有些看上去人畜无害的食物也不一定安全，比方说胡萝卜汁里面的β-胡萝卜素(C40H56)能够以肉眼可见的速度渗入PP容器表面，着色力超强，保证搓破手皮也洗不掉。真想让餐具天长地久，就老老实实用瓷器吧。

上述的计算方法进行了很多的简化，也可通过KRÜSS的DSA系列接触角测量仪，精准测试油污和餐具间的粘附力。

DSA100型液滴形状分析仪

参考文献

[1] 胡世豪. 表面自由能对陶瓷釉面易洁性的研究[J]. 硅酸盐学报, 2008, 9(6);

[2] FOWKES F M. Determination of interfacial tension, contact angle and dispersion forces in surfaces by assuming additivity of intermolecular interactions in surfaces[J]. J Phys Chem, 1962, 66(2).