Možete kupiti surfaktante (tenzide)imamo. Nazovite: (+38 044) 228-08-72.

Surfaktanti (tenzidi)- kemijski spojevi koji, koncentrirajući se na sučelje, uzrokuju smanjenje površinske napetosti.

Zbog svojih deterdžentskih, vlažećih, emulgirajućih, dispergirajućih i drugih vrijednih svojstava tenzidi se široko koriste u proizvodnji deterdženata i sredstava za čišćenje, kozmetičkih i farmaceutskih proizvoda. Lateks. guma. polimera. Kemijska sredstva za zaštitu bilja, tekstil, koža i papir, građevinski materijali, inhibitori korozije, u ekstrakciji, transportu i preradi nafte itd. Većina površinski aktivnih tvari (procijenjeno na 55-60%) koristi se za proizvodnju sintetičkih deterdženata ( SMC).

Trenutno korišteni sintetski tenzidi (tenzidi) podijeljeni su u 4 klase:

• anionske površinski aktivne tvari - spojevi koji disociraju u vodenim otopinama uz stvaranje aniona koji uzrokuju površinsku aktivnost. Među njima najveći značaj imaju linearni alkilbenzensulfonat, sulfati i sulfoesteri masnih kiselina;
• amfoterni (amfolitički) tenzidi - spojevi koji ioniziraju u vodenim otopinama i ponašaju se ovisno o uvjetima (uglavnom o pH okoline), tj. u kiseloj otopini pokazuju svojstva kationskih tenzida, a u alkalnoj otopini - anionskih tenzida. Među glavnim amfoternim surfaktantima treba istaknuti alkil betaine, alkil amino karboksilne kiseline, derivate alkil imidazolina, alkil amino alkan sulfonate.
• neionske površinski aktivne tvari Spojevi koji se otapaju u vodi bez ionizacije. Topljivost neionskih tenzida u vodi određena je prisutnošću funkcionalnih skupina u njima. U pravilu tvore nitrate u vodenoj otopini zbog pojave vodikovih veza između molekula vode i atoma kisika polietilen glikolnog dijela molekule surfaktanta. To uključuje: poliglikol estere masnih alkohola i kiselina, poliglikol estere amida masnih kiselina, acilirane ili alkilirane poliglikol etere alkil amida.
• kationski tenzidi - spojevi koji disociraju u vodenoj otopini uz stvaranje kationa koji određuju površinsku aktivnost. Među kationskim surfaktantima najveću važnost imaju kvarterni amonijevi spojevi, imidazalini i masni amini.

Glavne sirovine za proizvodnju tenzida velike tonaže su proizvodi prerade nafte i petrokemijske sinteze: niske molekularne mase i viši parafini, olefini, sintetske masne kiseline, viši masni alkoholi, alkilni derivati ​​benzena i fenola, etilen oksid itd.

Poznato je da prvi surfaktant - sapun - "živi" gotovo 4000 godina, ali je 50-ih izgubio svoju poziciju na deterdžentima i sredstvima za čišćenje na bazi alkilbenzensulfonata. Ipak, u svijetu se godišnje potroši 9 milijuna tona sapuna. Dakle, sapun ostaje najčešći surfaktant na svijetu, a slijedi ga ABS. Sapun je, prema strateškim marketinškim procjenama, već dugi niz godina u takozvanoj “fazi zasićenja”. “Faza degeneracije” zasigurno nikada neće doći sve dok čovječanstvo živi.

Surfaktanti u kozmetici

Koncept "Kozmetike" objedinjuje široku paletu raznih proizvoda namijenjenih njezi kose i ljudskog tijela. To su šampon za kosu i tekući sapun; boje za kosu; proizvodi za njegu kose nakon pranja; ispiranja, balzama itd.; kozmetičke kreme za lice, tijelo, ruke, uključujući terapeutske i profilaktičke učinke.

Moderni šamponi su višenamjenski proizvodi koji sadrže različite sastojke koji pružaju mekoću, stabilnost, pjenjenje, poboljšavajući izgled i vrat kose.
Temelj sirovina za šampone su površinski aktivne tvari (tenzidi), kao i razni korisni aditivi, uključujući i biološki aktivne.
Kao glavni tenzidi koriste se anionske tvari koje pružaju dovoljan učinak pranja i pjene, a pritom su nježne za kožu i kosu.

Za konvencionalne komercijalne šampone anionske površinski aktivne tvari (alkil sulfati i alkil eter sulfati)
Za dobivanje “mekih” šampona u mješavini se s njima koriste alkil amidoeter sulfati, sulfosukcinati, u manjoj mjeri izotionati, sarkozinati itd.
Pomoćni tenzidi uključuju amfoterne, neionske i kationske tvari. Neophodni su u formulacijama šampona kako bi se povećala kompatibilnost osnovnih tenzida s kožom i kosom, povećala svojstva pjene, regulirala viskoznost i smanjio učinak odmašćivanja. U tu svrhu široko se koriste derivati ​​imidazolina, betaini, alkilolamidi i aminoksidi.
Alkilolamidi, glikol eteri masnih alkohola koriste se kao solubilizatori za uvođenje mirisa i drugih hidrofobnih komponenti (ulja, biološki aktivne tvari).

Kationski, neionski tenzidi, beta-ini koriste se kao regeneratori koji uklanjaju statički elektricitet i olakšavaju raščešljavanje suhe i mokre kose.

Najučinkovitija antistatička sredstva su kationski tenzidi - kvarterni amonijevi spojevi, iako postoje problemi nekompatibilnosti s anionskim surfaktantima. Međutim, u mješavini s neionskim i amfoternim tvarima moguće je postići željeni učinak i održati stabilnost gotovog proizvoda.
Amin oksidi, oksiesteri alkil fosfata također se koriste za omekšavanje kose, smanjenje njihove elektrifikacije.

Posebnu skupinu među šamponima, tekućim sapunima, pjenama za kupanje čine posebno “meke” formulacije namijenjene djeci i odraslima s osjetljivom kožom, odnosno formulacije povećane mekoće u smislu utjecaja na kožu. Ovdje su zahtjevi za sirovinama posebno visoki. Najčešće se kao aktivni sastojak koristi mješavina alkil eter sulfata s amfoternim tenzidima - derivatima imidazolina, kao i betainima i monoalkil sulfosukcinatima. Ista baza se koristi u šamponima protiv peruti i ljekovitim šamponima.

Anionski tenzidi

Glavne vrste surfaktanata koje se koriste u sastavu SMS-a su alkil benzen sulfonati s linearnim alkilnim lancem (LABS) i derivati ​​C12-C15 alkohola (etoksilati, sulfati, etoksisulfati alkohola). LABS i alkoholni sulfati, zajedno sa sapunom, su anionski tenzidi, alkoholni etoksilati su neionski (neionski) surfaktanti.

Neionski tenzidi

Druga važna vrsta surfaktanata za SMS su neionski tenzidi dobiveni oksietilacijom viših masnih alkohola ili alkilfenola.

Najčešće korišteni neionski surfaktanti su hidroksietilati masnih alkohola, koji se mogu temeljiti na linearnim i razgranatim alkoholima. Ako se etoksilati na bazi dugolančanih alkohola (C12-C15) više koriste u CMC formulacijama za pranje rublja zbog njihove bolje deterdžente, tada je za čišćenje tvrdih površina poželjno koristiti etoksilate na bazi kratkolančanih alkohola (C9-C11). Ove etoksilate odlikuje bolja sposobnost vlaženja i kontaktni kut u odnosu na tvrde površine. Općenito, neionski surfaktanti, zbog varijabilnosti njihove baze i stupnja hidroksietilacije ili propoksilacije, mogu se idealno prilagoditi specifičnom zadatku. Oni općenito nadmašuju anionske površinski aktivne tvari u djelovanju čišćenja i odmašćivanja i emulgiraju više ili manje ulja i masti ovisno o profilu upotrebe.

Amfoterni tenzidi

Od skupine amfoternih tenzida najčešće se koriste derivati ​​betaina (npr. kokaminopropil betain). U kombinaciji s anionskim tenzidima poboljšavaju sposobnost pjene i povećavaju sigurnost formulacija, a u kombinaciji s kationskim polimerima pojačavaju pozitivan učinak silikona i polimera na kosu i kožu. Ovi derivati ​​se dobivaju iz prirodnih sirovina, pa su prilično skupe komponente.

Takve nudimo surfaktanti (tenzidi):

U proizvodnji ISC-a, osim veziva, agregata i punila, naširoko se koriste i dodatne tvari u smjesama koje se nazivaju aditivi.

U fazama tehnološke proizvodnje oni:

- olakšati operacije;

Smanjite količinu potrošene energije;

Smanjite potrošnju skupih komponenti;

Smanjite potrošnju materijala;

Doprinijeti osiguravanju potrebnih pokazatelja svojstava materijala;

Oni pogoduju ubrzanju ili usporavanju procesa formiranja strukture i stvrdnjavanja.

U fazi rada konstrukcija, aditivi koje je ranije uveo ISC dizajnirani su za:

Ojačati, stabilizirati strukturu materijala;

Maksimalno usporiti neizbježna destrukcija koja nastaje i razvija se u materijalu pod utjecajem vanjskog okruženja i unutarnjih spontanih pojava.

Glavna funkcionalna svrha aditiva, i po tome se razlikuju od agregata i punila, je li to da uvijek dosta aktivno stupaju u interakciju s jednom ili više komponenti smjesa u procesu formiranja strukture vezivnog dijela ili ISC makrostrukture. Kao rezultat reakcije nastaju novi spojevi koji prije nisu bili u smjesi, a aditivi se ili potpuno troše ili gube svoje individualne karakteristike. Jasno je da uz višak količine aditivi mogu djelomično ostati u smjesi i u formiranom materijalu bez ikakvih promjena, što nije poželjno.

Surfaktanti (surfaktant ) nazivaju se takvi kemijski spojevi koji se adsorbiraju na sučeljima tekućina i krutih tvari i utječu na njihova fizikalno-kemijska ili kemijska svojstva. Surfaktanti su u pravilu spojevi čije se molekule sastoje od dva glavna dijela – radikalne i funkcionalne skupine.

Radikal- je skupina atoma, koja je nepromijenjena tijekom niza kemijskih transformacija i prelazi s molekule jednog spoja na molekulu drugog.

Radikali nastaju, primjerice, tijekom eliminacije organskih spojeva atoma vodika u molekulama ugljikovodika. Dakle, ako se u bilo kojem ograničavajućem (zasićenom) spoju koji pripada klasi parafina tipa C n H 2 n +2 odcijepi atom vodika, tada je preostala skupina atoma C n H 2 n +1 alifatska (masni) radikal

H - C - C - ... - C -, koji je označen slovom R.

Mjesto odcijepljenog vodika u molekuli može zauzeti drugi atom ili skupina atoma koji imaju određena svojstva povezana sa stacionarnim pomakom elektrona u atomskim orbitama, što uzrokuje prisutnost određenog električnog dipola i dipolnog momenta cijelu molekulu. Takvi atomi ili skupine atoma nazivaju se funkcionalne skupine .

Najčešće funkcionalne skupine u površinski aktivnim tvarima su:

Hidroksil: (-OH);

Karboksil: (-COOH);

Amin (amino skupina): (- NH2);

Nitro skupina: (- NO 2);

Sulfatna skupina: (- SO3H).

Prema broju funkcionalnih skupina u molekuli, tenzidi mogu biti jedno-, dvo- i polibazni.

Spojevi u kojima alifatski radikal sadrži manje od 10 ugljikovih atoma u pravilu nemaju površinsku aktivnost, t.j. sposobnost adsorbiranja i snižavanja površinske napetosti tekućina ili površinske energije čvrstih tijela. Kada radikal sadrži više od 10 atoma ugljika, oni su obično površinski aktivni i nazivaju se više masne tenzide . Topljivost tenzida u raznim otapalima i sposobnost disociacije u ione ovise o vrsti funkcionalne polarne skupine i strukturi radikala.

Surfaktanti u kojima funkcionalne skupine nose pozitivan naboj aktivni su u kiseloj sredini, a neaktivni u alkalnoj, dok su surfaktanti s negativno nabijenim funkcionalnim skupinama, naprotiv, aktivni u alkalnoj sredini, a neaktivni u kiseloj.

KLASIFIKACIJA tenzida

U principu, svi surfaktanti se dijele u dvije velike skupine: strani spojevi, koji se otapaju u vodi raspadaju u ione, i neionski spojevi koji se ne disociraju na ione.

Ovisno o tome koji ioni uzrokuju površinsku aktivnost ionskih tvari - aniona ili kationa, ionske tvari se dijele na anionski, kationski, amfolitički. Anionski surfaktanti su aktivni u alkalnim otopinama, kationski - u kiselim, amfolitički - u obje.

Anionske tvari u alkalnim otopinama koje tvore negativno nabijene površinski aktivne ione (anione):

RCOONa ↔ RCOO - + Na +

Kationske tvari, kada se disociraju u kiselim otopinama, tvore pozitivno nabijene površinski aktivne ione (katione):

RNH 3 Cl ↔ RNH 3 + + Cl -

Anionski surfaktanti uključuju: karboksilne kiseline (RCOOH) i njihove soli (RCOOMe) itd.

Kationski surfaktanti uključuju amine, amonijeve baze:

RNH2; RNH3Cl.

Amfolitički surfaktanti sadrže dvije funkcionalne skupine, od kojih je jedna kisela, druga bazična, kao što su karboksilne i aminske skupine.

Ovisno o mediju, amfolitički spojevi imaju anionska ili kationska svojstva:

Alkalna sredina kisela sredina;

RNH (CH 2) n COO - ↔ RNH (CH 2) n COOH ↔RNH 2 (CH 2) n COOH;

Anionska svojstva kationska svojstva.

Neionski tenzidi, kada su otopljeni u vodi, ne stvaraju ione.

Skupina neionskih surfaktanata uključuje produkte oksietilacije masnih kiselina, alkohola, amina.

RCOO(C2H40)nH; RCH20(C2H40)nH; RC 6 H 5 O (C 2 H 4 O) n OH.

KLASIFIKACIJA surfaktanata prema mehanizmu djelovanja

Ovisno o djelovanju površinski aktivnih tvari u dispergiranim sustavima, dijele se u 4 skupine:

Prvoj skupini uključuju niske molekularne mase, istinski topive u vodi tenzide, kao što su alkoholi. Slaba su sredstva za vlaženje i sredstva protiv pjene.

U drugu grupu uključuju površinski aktivne tvari, disperzante i emulgatore. Budući da su adsorbirani, učinkovito smanjuju slobodnu površinsku energiju tekućine ili krutine i time olakšavaju proces stvaranja novih površina i disperzije. Ove tvari također imaju neke stabilizirajuće učinke.

Kao rezultat usmjerene adsorpcije, tenzidi druge skupine hidrofobiziraju čvrste površine i, obrnuto, hidrofiliziraju hidrofobne površine. Posebno je izražen učinak hidrofobizacije ovih tenzida, koji je pojačan kemijskom vezom – fiksiranjem polarnih skupina tenzida na odgovarajućim dijelovima čvrste površine.

Surfaktanti druge klase uključuju masne kiseline, njihove soli topive u vodi, kationske organske baze i soli.

Trećoj skupini kombinirani tenzidi, koji su dobri stabilizatori. Njihova površinska aktivnost je relativno niska.

Ovi surfaktanti su također dobri adsorpcijski plastifikatori - plastificiraju strukturu, smanjujući njihovu čvrstoću i strukturni viskozitet. U cementnim mortovima i betonima, to omogućuje prijelaz na krute i istodobno homogene smjese, potiče ravnomjerno miješanje, povećava gustoću i trajnost (otpornost na mraz), povećava čvrstoću i smanjuje potrošnju cementa.

Kalcijevi lignosulfonati se koriste kao plastifikatori (sulfitno-alkoholna smjesa - SSB i sulfito-kvasna kaša - SDB) itd.

Četvrta skupina tenzida- Riječ je o deterdžentima s visokom površinskom aktivnošću, vlaženjem i vodoodbojnim djelovanjem. Također su učinkoviti emulgatori i stabilizatori emulzije. U ovu skupinu spadaju sapuni od masnih kiselina i amina.

U građevinarstvu se uglavnom koriste tenzidi druge - četvrte skupine.

Surfaktanti za cementne betonske mješavine i cementni beton dijele se u sljedeće vrste:

1. Regulirajuća svojstva betonskih smjesa

1.1. Plastificiranje 1-4 skupine (super-, jako-, srednje- i slabo plastificirajuće). Povećajte pokretljivost betonske smjese, usporite vezivanje betona i povećajte čvrstoću.

1.2. Stabilizirajući. Povećajte homogenost betona, smanjite propusnost.

1.3. Zadržavanje vode. Povećati pokretljivost smjese, smanjiti propusnost i čvrstoću betona, povećati ujednačenost betona.

1.4. Poboljšana sposobnost pumpanja. Povećavaju homogenost, smanjuju odvajanje vode mješavine i čvrstoću betona.

1.5. Usporavanje hvatanja. Povećajte vrijeme pokretljivosti smjese, usporite stvrdnjavanje za 2 ili više puta na +20°C. Povećanje čvrstoće u dugotrajnom otvrdnjavanju.

1.6. Postavka za ubrzanje. Ubrzajte podešavanje za 20% ili više na 20°C. Ubrzanje stvrdnjavanja.

1.7. Porozno - za lagani beton.

1.8. Uvlačenje zraka. Povećana obradivost i otpornost na mraz, smanjena delaminacija.

1.9. Stvaranje pjene i plina. Aditivi za pjenu daju tehničku pjenu. Tenzidi koji tvore plin mogu otpuštati plin zbog kemijske interakcije s produktima hidratacije cementa.

2. Kontrola stvrdnjavanja betona

2.1. Ubrzavanje stvrdnjavanja. Povećanje snage u dobi od 1 dana za 20% ili više. Usporavanje razvoja snage kasnije.

2.2 Usporavanje stvrdnjavanja. Smanjenje čvrstoće betona za 30% ili više u dobi do 7 dana.

3. Povećanje čvrstoće i (ili) otpornosti na koroziju, otpornost betona na smrzavanje, smanjenje propusnosti betona

3.1. Redukcija vode (1-4 skupine). Smanjenje potrošnje vode (za 20-5%). Povećana otpornost na mraz i koroziju.

3.2. Kolmatiziranje. Povećanje marke betona u smislu vodootpornosti i otpornosti na koroziju.

3.3. Zahvata zrak i proizvodi plin. Povećanje otpornosti na mraz za 2 ili više puta, plastificiranje smjese.

3.4. Povećanje zaštitnih svojstava betona u odnosu na armaturu (inhibitori korozije čelika). Povećanje pokretljivosti smjese i smanjenje difuzijske propusnosti betona.

4. Davanje posebnih svojstava betonu

4.1. Antifriz (omogućava stvrdnjavanje na niskim temperaturama).

4.2. Hidrofobni (1-3 skupine). Smanjenje apsorpcije vode za 1,5-5 puta ili više, usporavanje podešavanja.

Unošenjem tenzida u cementnu pastu, mort ili betonsku smjesu značajno se mijenja njihova struktura i svojstva kako u plastičnom tako iu stvrdnutom stanju. Različite vrste površinski aktivnih tvari, gore navedene, mijenjaju svojstva betonske smjese ili betona na različite načine zbog svoje adsorpcije na površini zrna klinkera i neoplazmi, kao i na površini kamenih materijala.

Mikrostruktura hidratiziranog cementa također se mijenja kao rezultat razvoja adsorpcijske modifikacije. Površina kristala nastalih u cementnoj pasti i kamenu prekrivena je adsorpcijskim pasivirajućim filmom tenzida, rast kristala se usporava i nastaje finija kristalna struktura s promjenom samog oblika kristala.

Tako je korištenjem tenzida moguće značajno proširiti mogućnosti proizvodnje asfaltno-cementno-betonskih mješavina. U ovom slučaju, glavna stvar je ispravan izbor materijala i aditiva, kao i njihovo doziranje.

Neionski tenzidi

Spojevi koji se otapaju u vodi bez stvaranja iona nazivaju se neionski. Njihovu skupinu predstavljaju poliglikol i poliglikol esteri masnih alkohola (na primjer, feystenside - dinatrij laurethsulfosukcinat - tekuća tekućina koja se sastoji od limunske kiseline i masnih alkohola). Neionski tenzidi dobivaju se oksietilacijom biljnih ulja (ricinus, pšenične klice, lan, sezam, kakao, neven, peršin, riža, gospina trava). Neionski tenzidi postoje samo u tekućem obliku ili obliku paste, stoga se ne mogu nalaziti u čvrstim deterdžentima (sapuni, prašci).

Vodene otopine estera masnih kiselina su disperzijska micelarna otopina, koja se često naziva "pametnim sapunom" jer emulgira prljavštinu i masnoću, uklanjajući ih s površine kože i kose bez oštećenja zaštitnog omotača.

Svojstva neionskih tenzida

Ova vrsta surfaktanta čini deterdžent mekim, sigurnim, ekološki prihvatljivim (biorazgradivost neionskih tenzida je 100%). Stabiliziraju sapunsku pjenu, imaju svojstva blagog zgušnjavanja, djeluju bradikinazno i ​​polirajuće, obnavljaju vanjske slojeve epiderme i kose te pomažu aktiviranju djelovanja terapeutskih aditiva preparata za čišćenje.

Ovo je klasa surfaktanata koja najviše obećava i koja se brzo razvija. Najmanje 80-90% ovih površinski aktivnih tvari dobiva se dodavanjem etilen oksida alkoholima, alkilfenolima, karboksilnim kiselinama, aminima i drugim spojevima s reaktivnim atomima vodika. Polioksietilen eteri alkilfenola najbrojnija su i najraširenija skupina neionskih tenzida, uključujući više od stotinu trgovačkih naziva, a najpoznatiji pripravci su OP-4, OP-7 i OP-10. Tipične sirovine su oktil-, ionil- i dodecilfenoli; kr. Uz to se koriste krezoli, krezolna kiselina, β-naftol itd. Ako se u reakciju uzme pojedinačni alkilfenol, gotov proizvod je mješavina tenzida ukupnog f-ly RC6H4O (CH2O) mH, gdje je m stupanj oksietilacije, ovisno o molarnom omjeru početnih komponenti.

Svi surfaktanti. mogu se podijeliti u dvije kategorije prema vrsti sustava koje tvore pri interakciji s medijem za otapanje. Jedna kategorija uključuje tenzide koji stvaraju micele. in., na drugu - ne tvoreći micele. U otopinama tenzida koji tvore micele c. iznad kritične koncentracije micela (CMC) pojavljuju se koloidne čestice (micele) koje se sastoje od desetaka ili stotina molekula (iona). Micele se reverzibilno razgrađuju na pojedinačne molekule ili ione nakon razrjeđivanja otopine (točnije, koloidne disperzije) do koncentracije ispod CMC.

Dakle, otopine tenzida koji tvore micele. zauzimaju srednju poziciju između pravih (molekularnih) i koloidnih otopina, pa se često nazivaju polukoloidnim sustavima. Micelarni surfaktanti uključuju sve deterdžente, emulgatore, sredstva za vlaženje, disperzante itd.

Površinska aktivnost se prikladno procjenjuje najvećim smanjenjem površinske napetosti podijeljenom s odgovarajućom koncentracijom - CMC u slučaju tenzida koji tvore micele. Površinska aktivnost obrnuto je proporcionalna CMC-u:

Stvaranje micela događa se u uskom rasponu koncentracija, koji postaje sve uži i definiraniji kako se hidrofobni radikali produžuju.

Najjednostavnije micele tipičnih polukoloidnih tenzida, na primjer. masne soli do - t, u koncentracijama koje ne prelaze CMC, imaju sferoidni oblik.

Povećanje koncentracije površinski aktivnih tvari u anizometrijskim micelama popraćeno je naglim povećanjem strukturne viskoznosti, što u nekim slučajevima dovodi do geliranja, t.j. potpuni gubitak fluidnosti.

djelovanje deterdženata. Sapun je poznat tisućama godina, ali tek relativno nedavno kemičari su shvatili zašto ima svojstva deterdženta. Mehanizam uklanjanja prljavštine u biti je isti za sapun i sintetičke deterdžente. Uzmimo to kao primjer kuhinjske soli, konvencionalnog sapuna i natrijevog alkilbenzensulfonata, jednog od prvih sintetskih deterdženata.

Kad se otopi u vodi, kuhinjska sol disocira na pozitivno nabijene natrijeve ione i negativno nabijene kloridne ione. Sapun, tj. natrijev stearat (I), njemu slične tvari, kao i natrijev alkilbenzensulfonat (II) ponašaju se na sličan način: tvore pozitivno nabijene natrijeve ione, ali se njihovi negativni ioni, za razliku od kloridnog iona, sastoje od pedesetak atoma.

Sapun (I) se može predstaviti formulom Na+ i C17H35COO-, gdje je 17 atoma ugljika s vezanim atomima vodika razvučeno u zavojnom lancu. Natrijev alkilbenzensulfonat (Na+ C12H25C6H4SO3-) ima približno isti broj atoma ugljika i vodika. Međutim, oni se ne nalaze u obliku zavojnog lanca, kao u sapunu, već u obliku razgranate strukture. Značenje ove razlike bit će jasno kasnije. Za djelovanje pranja važno je da je ugljikovodični dio negativnog iona netopiv u vodi. Međutim, topiv je u mastima i uljima, a zahvaljujući masti prljavština se lijepi za stvari; a ako je površina potpuno bez masnoće, na njoj se ne zadržava prljavština.

Negativni ioni (anioni) sapuna i alkilbenzensulfonata teže se koncentrirati na granici između vode i masti. Negativni dio topiv u vodi ostaje u vodi dok je ugljikovodični dio uronjen u mast. Da bi sučelje bilo najveće, mast mora biti prisutna u obliku sitnih kapljica. Kao rezultat, nastaje emulzija - suspenzija kapljica masti (ulja) u vodi (III).

Ako na čvrstoj površini postoji film masti, tada nakon kontakta s vodom koja sadrži deterdžent, mast napušta površinu i prelazi u vodu u obliku sitnih kapljica. Anioni sapuna i alkilbenzensulfonata su na jednom kraju u vodi, a na drugom kraju u masti. Prljavština koju drži film masti uklanja se ispiranjem. Dakle, u pojednostavljenom obliku, možete zamisliti djelovanje deterdženata.

Svaka tvar koja se nastoji skupljati na granici ulje-voda naziva se surfaktant. Svi surfaktanti su emulgatori jer pospješuju stvaranje emulzije ulje u vodi, t.j. "miješanje" ulja i vode; svi oni imaju svojstva deterdženta i tvore pjenu – uostalom, pjena je poput emulzije mjehurića zraka u vodi. Ali nisu sva ta svojstva izražena na isti način. Postoje surfaktanti koji se obilno pjene, ali su slabi deterdženti; ima i onih koji se gotovo i ne pjene, ali su izvrsni deterdženti. Sintetski deterdženti su sintetski tenzidi s posebno visokim detergentnošću. U industriji, izraz "sintetski deterdžent" općenito označava sastav koji uključuje surfaktant, izbjeljivače i druge aditive.

Sapuni, alkilbenzensulfonati i mnogi drugi deterdženti, gdje se upravo anion otapa u mastima, nazivaju se anionskim. Postoje i surfaktanti u kojima je kation topiv u mastima. Nazivaju se kationskim. Tipični kationski deterdžent, alkildimetilbenzilamonijev (IV) klorid je kvaternarna amonijeva sol koja sadrži dušik vezan na četiri skupine. Kloridni anion uvijek ostaje u vodi, zbog čega se naziva hidrofilnim; ugljikovodične skupine povezane s pozitivno nabijenim dušikom su lipofilne. Jedna od tih skupina, C14H29, slična je dugom lancu ugljikovodika u sapunu i alkilbenzen sulfonatu, ali je vezan za pozitivni ion. Takve tvari nazivaju se "obrnutim sapunima". Neki od kationskih deterdženata imaju snažno antimikrobno djelovanje; koriste se kao dio deterdženata namijenjenih ne samo za pranje, već i za dezinfekciju. Međutim, ako uzrokuju iritaciju oka, onda kada se koriste u aerosolnim formulacijama, ta okolnost treba biti odražena u uputama na naljepnici.

Druga vrsta deterdženta su neionski deterdženti. Skupina topiva u mastima u deterdžentu (V) je nešto poput skupina topljivih u mastima u alkilbenzensulfonatima i sapunima, a ostatak je dugi lanac koji sadrži mnogo atoma kisika i OH skupinu na kraju, koji su hidrofilni. Tipično, neionski sintetski deterdženti pokazuju visoku detergentnost, ali nisku pjenu.

Surfaktanti (sintetske površinski aktivne tvari) su opsežna skupina spojeva, različitih po svojoj strukturi, koji pripadaju različitim klasama. Te se tvari mogu adsorbirati na međufaznoj granici i posljedično smanjiti površinsku energiju (površinsku napetost). Ovisno o svojstvima površinski aktivnih tvari kada su otopljeni u vodi, dijele se na anionske tvari (aktivni dio je anion), kationske (aktivni dio molekula je kation), amfolitičke i neionske, koje nisu ionizirane. uopće.

Nije tajna da su glavni aktivni sastojci praškova za pranje površinski aktivne tvari (tenzidi). Istina, ti aktivni kemijski spojevi, kada uđu u tijelo, uništavaju žive stanice ometajući najvažnije biokemijske procese.

Budućnost sintetike? Navodno da. Kao potvrdu toga, surfaktanti se sve više poboljšavaju, postoje takozvani neionski surfaktanti, čija biorazgradivost doseže 100%. Učinkovitiji su na niskim temperaturama, što je važno za nježne cikluse pranja. Budući da mnoga umjetna vlakna ne mogu podnijeti visoke temperature. Osim toga, pranje u hladnijoj vodi štedi energiju, što je svakim danom sve relevantnije. Nažalost, većina neionskih tenzida je tekućina ili pastozna te se stoga koristi u tekućim i pastoznim deterdžentima. U praškastim SMS neionski tenzidi se uvode u obliku aditiva od 2-6% mas. Važne prednosti sintetskih tenzida su da ne stvaraju kalcijeve i magnezijeve soli koje su slabo topive u vodi. To znači da se jednako dobro peru i u mekoj i u tvrdoj vodi. Koncentracija sintetičkih deterdženata, čak i u mekoj vodi, može biti puno niža od sapuna napravljenih od prirodnih masti.

Vjerojatno, od kemikalija za kućanstvo, znamo najviše sintetičkih deterdženata. 1970. godine po prvi put u svijetu proizvedeni su sintetički deterdženti (SMC) više od običnog prirodnog sapuna. Svake godine njegova proizvodnja se smanjuje, dok proizvodnja SMS-a kontinuirano raste.

Primjerice, kod nas se dinamika rasta proizvodnje SMS-a može prikazati sljedećim podacima: 1965. godine proizvedeno je 106 tisuća tona, 1970. godine - 470 tisuća tona, a 1975. godine proizvest će se gotovo milijun tona. .

Zašto toliko pada proizvodnja prirodnog, zdravog sapuna, koji je čovjeku vjerno služio dugi niz godina? Ispostavilo se da ima puno mana.

Prvo, sapun, kao sol slabe organske kiseline (točnije, sol nastala mješavinom triju kiselina - palmitinske, margarinske i stearinske) i jake baze - natrijevog hidroksida, hidrolizira u vodi: xia (tj. razdvojen od nje ) u kiselinu i lužinu. Kiselina reagira sa solima tvrdoće i stvara nove soli, već netopive u vodi, koje ispadaju u obliku ljepljive bijele mase na odjeću, kosu itd. Ovaj ne baš ugodan fenomen dobro je poznat svima koji su se okušali umiti ili okupati u tvrdoj vodi.

Drugi proizvod hidrolize - lužina - uništava kožu (odmašćuje je, dovodi do suhoće i stvaranja bolnih pukotina) i smanjuje čvrstoću vlakana koja čine razna tkiva. Poliamidna vlakna (kapron, najlon, perlon). posebno intenzivno uništavaju sapun.

Drugo, sapun je relativno skup proizvod, jer su za njegovu proizvodnju potrebne prehrambene sirovine - biljne ili životinjske masti.

Postoje i drugi, manje značajni nedostaci ove donedavne, potpuno neizostavne tvari u svakodnevnom životu.

Za razliku od prirodnih sapuna, sintetički deterdženti imaju nedvojbene prednosti: veću moć pranja, higijenu i ekonomičnost.

Na međunarodnom tržištu danas je poznato oko 500 naziva sintetičkih deterdženata koji se proizvode u obliku praha, granula, pahuljica, paste, tekućine.

Proizvodnja SMS-a daje veliki ekonomski učinak. Eksperimenti su pokazali da jedna tona sintetičkih deterdženata zamjenjuje 1,8 tona 40% sapuna za pranje rublja izrađenog od vrijednih prehrambenih sirovina. Procjenjuje se da jedna tona CMS-a štedi 750 kg biljnih masti za prehrambenu industriju.

Korištenje SMS-a u kućanstvu može smanjiti troškove rada za ručno i strojno pranje za 15-20% * Istodobno, čvrstoća i početna potrošačka svojstva tkanine (bjelina, svjetlina boje, elastičnost) puno su bolja nego pri korištenju. obični sapun za pranje rublja.

Mora se reći da SMS nije namijenjen samo pranju odjeće. Postoje posebni proizvodi za pranje i čišćenje raznih kućanskih predmeta, sintetički toaletni sapuni, šamponi za pranje kose, aditivi za pjenušavu kupku, u koje se unose biostimulansi koji djeluju tonizirajuće na tijelo.

Glavna komponenta svih ovih proizvoda je sintetski surfaktant čija je uloga ista kao i organska sol u običnom sapunu.

Međutim, kemičari odavno znaju da pojedinačna tvar, ma koliko bila univerzalna, ne može zadovoljiti sve zahtjeve koji joj se postavljaju. Mali dodaci drugih popratnih tvari pomažu u pronalaženju vrlo korisnih kvaliteta u ovoj osnovnoj tvari. Zato svi moderni SMS nisu pojedinačni tenzidi, već sastavi koji mogu uključivati ​​izbjeljivače, mirise, regulatore pjene, biološki aktivne tvari i druge komponente.

Druga najvažnija komponenta modernih sintetskih deterdženata su kondenzirani, odnosno polimerni, fosfati (polifosfati). Ove tvari imaju niz korisnih svojstava: tvore komplekse topive u vodi s ionima metala prisutnim u vodi, što sprječava pojavu netopivih mineralnih soli koje se javljaju pri pranju običnim sapunom; povećati deterdžentnu aktivnost surfaktanata; spriječiti taloženje suspendiranih čestica prljavštine na ispranoj površini; jeftina za proizvodnju.

Sva ova svojstva polifosfata omogućuju smanjenje sadržaja skuplje glavne komponente, surfaktanta, u SMS-u.

U pravilu, svaki sintetički deterdžent uključuje miris - tvar ugodnog mirisa, koja se prenosi na rublje prilikom korištenja SMS-a.

Gotovo svi SMS-ovi sadrže tvar koja se zove natrijeva karboksimetil celuloza. To je sintetički proizvod visoke molekularne težine, topiv u vodi. Njegova glavna svrha je da uz fosfate bude antiresorptivno, t.j. spriječiti taloženje prljavštine na već opranim vlaknima.

Većina njih ima niz prednosti u odnosu na sapun koji se već dugo koristi u tu svrhu. Tako se, na primjer, površinski aktivne tvari dobro otapaju i pjene čak i u tvrdoj vodi. Kalijeve i magnezijeve soli nastale u tvrdoj vodi ne pogoršavaju djelovanje površinski aktivnih tvari i ne stvaraju bijeli premaz na kosi.

Glavni aktivni sastojci svih praškova za pranje, tzv. Surfaktanti (tenzidi) su izuzetno aktivni kemijski spojevi. Posjedujući određenu kemijsku srodnost s određenim komponentama staničnih membrana ljudi i životinja, tenzidi se, kada se progutaju, nakupljaju na staničnim membranama, prekrivajući njihovu površinu tankim slojem i u određenoj koncentraciji mogu uzrokovati poremećaje u najvažnijim biokemijskim procesima koji se u njima odvijaju. , narušavaju samu funkciju i cjelovitost stanica.

U pokusima na životinjama znanstvenici su otkrili da tenzidi značajno mijenjaju intenzitet redoks reakcija, utječu na aktivnost niza važnih enzima te remete metabolizam proteina, ugljikohidrata i masti. Anioni surfaktanta posebno su agresivni u svom djelovanju. Mogu uzrokovati teške povrede imunološkog sustava, razvoj alergija, oštećenja mozga, jetre, bubrega i pluća. To je jedan od razloga zašto zapadnoeuropske zemlje nameću stroga ograničenja na korištenje a-tenzida (anionskih surfaktanata) u formulacijama deterdženta za rublje. U najboljem slučaju njihov sadržaj ne bi trebao biti veći od 2-7%. Na Zapadu su prije više od 10 godina odustali od upotrebe prašaka koji sadrže fosfatne aditive u svakodnevnom životu. Na njemačkom, talijanskom, austrijskom, nizozemskom i norveškom tržištu prodaju se samo deterdženti bez fosfata. U Njemačkoj je uporaba fosfatnih prahova zabranjena saveznim zakonom. U drugim zemljama, poput Francuske, Velike Britanije, Španjolske, sukladno vladinim odlukama, sadržaj fosfata u SMS-u je strogo reguliran (ne više od 12%).

Prisutnost fosfatnih aditiva u prašcima dovodi do značajnog povećanja toksičnih svojstava a-tenzida. S jedne strane, ovi aditivi stvaraju uvjete za intenzivnije prodiranje a-surfaktanata kroz netaknutu kožu, potiču pojačano odmašćivanje kože, aktivnije uništavanje staničnih membrana i naglo smanjuju barijernu funkciju kože. Surfaktanti prodiru u mikrožile kože, apsorbiraju se u krv i distribuiraju po cijelom tijelu. To dovodi do promjene fizikalno-kemijskih svojstava same krvi i kršenja imuniteta. A-tenzidi imaju sposobnost nakupljanja u organima. Na primjer, 1,9% ukupne količine a-tenzida koja je dospjela na nezaštićenu kožu taloži se u mozgu, 0,6% u jetri itd. Djeluju kao otrovi: u plućima izazivaju hiperemiju, emfizem, u jetri oštećuju funkciju stanica, što dovodi do povećanja kolesterola i pojačava pojave ateroskleroze u žilama srca i mozga, ometa prijenos živčani impulsi u središnjem i perifernom živčanom sustavu.

No, time se ne iscrpljuju štetni učinci fosfata – oni su velika prijetnja našem okolišu. Nakon pranja zajedno s kanalizacijom u vodena tijela, fosfati se uzimaju da djeluju kao gnojiva. "Žetva" algi u akumulacijama počinje rasti skokovima i granicama. Alge, razgrađujući se, oslobađaju ogromne količine metana, amonijaka, sumporovodika, koji uništavaju sav život u vodi. Zaraštaj akumulacija i začepljenje sporo tekućih voda dovodi do grubih povreda ekosustava akumulacija, pogoršanja razmjene kisika u hidrosferi i stvara poteškoće u opskrbi stanovništva pitkom vodom. Iz tog razloga su mnoge zemlje zakonski zabranile korištenje fosfatnih SMS poruka.

Tradicionalni nedostatak surfaktanata je grubost, izražena u iritaciji kože, suhoći i nelagodi nakon korištenja šampona ili gela za tuširanje.

Koža ruku, u dodiru s aktivnim kemijskim otopinama prašaka za pranje rublja, postaje glavni dirigent prodiranja opasnih kemijskih sredstava u ljudsko tijelo. A-surfaktanti aktivno prodiru čak i kroz netaknutu kožu ruku i uz pomoć fosfata, enzima i klora intenzivno je dezinficiraju. Obnavljanje normalnog sadržaja masnoće i vlažnosti kože događa se najkasnije nakon 3-4 sata, a kod višekratne uporabe zbog nakupljanja štetnog učinka, nedostatak masnog omotača kože osjeća se u roku od dva dana. Barijerne funkcije kože su smanjene, a stvaraju se uvjeti za intenzivno prodiranje u tijelo ne samo a-tenzida, već i bilo kakvih toksičnih spojeva - bakterioloških toksina, teških metala itd. Nakon nekoliko pranja fosfatnim prahom, upale kože - često se razvija dermatitis. Pokrenut je cijev patoloških imunoloških reakcija.

Surfaktanti imaju polarnu (asimetričnu) molekularnu strukturu, sposobni su adsorbirati se na sučelju između dva medija i smanjiti slobodnu površinsku energiju sustava. Sasvim manji dodaci tenzida mogu promijeniti površinska svojstva čestica i dati materijalu nove kvalitete. Djelovanje površinski aktivnih tvari temelji se na fenomenu adsorpcije, što istovremeno dovodi do jednog ili dva suprotna učinka: smanjenja interakcije između čestica i stabilizacije međupovršine između njih zbog stvaranja međufaznog sloja. Većina surfaktanata karakterizira linearna struktura molekula čija duljina znatno premašuje poprečne dimenzije (slika 15.). Molekularni radikali sastoje se od skupina koje su po svojim svojstvima povezane s molekulama otapala, te od funkcionalnih skupina sa svojstvima koja se oštro razlikuju od njih. To su polarne hidrofilne grupe, imaju izražene valentne veze i imaju određeni učinak na vlaženje, podmazivanje i druga djelovanja povezana s konceptom površinske aktivnosti . U tom se slučaju zaliha slobodne energije smanjuje s oslobađanjem topline kao rezultatom adsorpcije. Hidrofilne skupine na krajevima nepolarnih ugljikovodičnih lanaca mogu biti hidroksil - OH, karboksil - COOH, amino - NH 2, sulfo - SO i druge skupine koje jako djeluju. Funkcionalne skupine su hidrofobni ugljikovodični radikali karakterizirani sekundarnim valentnim vezama. Hidrofobne interakcije postoje neovisno o međumolekularnim silama, što je dodatni čimbenik koji pridonosi konvergenciji, "slijepanju" nepolarnih skupina ili molekula. Adsorpcijski monomolekularni sloj molekula surfaktanta orijentiran je slobodnim krajevima ugljikovodičnih lanaca od

površine čestica i čini ga nemočivim, hidrofobnim.

Učinkovitost određenog površinski aktivnog aditiva ovisi o fizikalno-kemijskim svojstvima materijala. Surfaktant koji ima učinak u jednom kemijskom sustavu može imati nikakav učinak ili suprotan učinak u drugom. U ovom slučaju vrlo je važna koncentracija surfaktanta, koja određuje stupanj zasićenosti adsorpcijskog sloja. Ponekad visokomolekularni spojevi pokazuju djelovanje slično surfaktantima, iako ne mijenjaju površinsku napetost vode, kao što su polivinil alkohol, derivati ​​celuloze, škrob, pa čak i biopolimeri (proteinski spojevi). Učinak površinski aktivnih tvari mogu imati elektroliti i tvari netopive u vodi. Stoga je vrlo teško definirati pojam "tenzida". U širem smislu, ovaj se koncept odnosi na bilo koju tvar koja u malim količinama zamjetno mijenja svojstva površine raspršenog sustava.

Klasifikacija surfaktanata je vrlo raznolika i u nekim slučajevima kontradiktorna. Učinjeno je nekoliko pokušaja razvrstavanja prema različitim kriterijima. Prema Rebinderu, svi surfaktanti su podijeljeni u četiri skupine prema mehanizmu djelovanja:

- sredstva za vlaženje, sredstva protiv pjene i sredstva za pjenjenje, tj. aktivna na granici tekućina-plin. Mogu smanjiti površinsku napetost vode s 0,07 na 0,03–0,05 J/m2;

– disperzanti, peptizatori;

– stabilizatori, adsorpcijski plastifikatori i razrjeđivači (smanjivači viskoznosti);

- deterdženti koji imaju sva svojstva tenzida.

U inozemstvu se široko koristi klasifikacija tenzida prema njihovoj funkcionalnoj namjeni: razrjeđivači, sredstva za vlaženje, disperzanti, deflokulanti, sredstva za pjenjenje i protivpjenjenje, emulgatori i stabilizatori disperznih sustava. Također se oslobađaju veziva, plastifikatori i maziva.

Prema kemijskoj strukturi površinski aktivne tvari se klasificiraju ovisno o prirodi hidrofilnih skupina i hidrofobnih radikala. Radikali se dijele u dvije skupine - ionske i neionske, prva može biti anionska i kationska.

Neionski tenzidi sadrže neionizirajuće krajnje skupine s visokim afinitetom za disperzijski medij (vodu), koje obično uključuju atome kisika, dušika i sumpora. Anionski surfaktanti su spojevi u kojima je dugi ugljikovodični lanac molekula s niskim afinitetom za disperzijski medij dio aniona koji nastaje u vodenoj otopini. Na primjer, COOH je karboksilna skupina, SO 3 H je sulfo skupina, OSO 3 H je eterska skupina, H 2 SO 4, itd. Anionske površinski aktivne tvari uključuju soli karboksilnih kiselina, alkil sulfate, alkil sulfonate itd. Kationske tvari tvore katione koji sadrže dugi ugljikovodični radikal u vodenim otopinama. Na primjer, 1-, 2-, 3- i 4-supstituirani amonij itd. Primjeri takvih tvari mogu biti aminske soli, amonijeve baze itd. Ponekad se razlikuje treća skupina tenzida, koja uključuje amfoterne elektrolite i amfolitičke tvari, koji, ovisno o prirodi dispergirane faze, mogu pokazivati ​​i kisela i bazična svojstva. Amfoliti su netopivi u vodi, ali su aktivni u nevodenim medijima, kao što je oleinska kiselina u ugljikovodicima.

Japanski istraživači predlažu klasifikaciju površinski aktivnih tvari prema njihovim fizikalno-kemijskim svojstvima: molekularnu masu, molekularnu strukturu, kemijsku aktivnost itd. Gelaste ljuske na čvrstim česticama koje nastaju zbog tenzida kao rezultat različitih orijentacija polarnih i nepolarnih skupina mogu uzrokovati razni učinci: ukapljivanje; stabilizacija; disperzija; pjenjenje; djelovanje vezivanja, plastificiranja i podmazivanja.

Surfaktant ima pozitivan učinak samo u određenoj koncentraciji. Postoje vrlo različita mišljenja o pitanju optimalne količine surfaktanata koje treba uvesti. P. A. Rebinder ističe da za čestice

1-10 µm, potrebna količina surfaktanta treba biti 0,1-0,5%. Drugi izvori daju vrijednosti od 0,05–1% ili više za različite finoće. Za ferite je utvrđeno da je za stvaranje monomolekularnog sloja tijekom suhog mljevenja tenzida potrebno uzimati 0,25 mg po 1 m 2 specifične površine početnog proizvoda; za mokro mljevenje - 0,15-0,20 mg / m 2. Praksa pokazuje da koncentraciju površinski aktivnih tvari u svakom slučaju treba odabrati eksperimentalno.

U tehnologiji keramičkih SEM-ova mogu se razlikovati četiri područja primjene tenzida, koja omogućuju intenziviranje fizikalnih i kemijskih promjena i transformacija u materijalima i njihovu kontrolu tijekom sinteze:

- intenziviranje procesa finog mljevenja prahova radi povećanja disperzije materijala i smanjenja vremena mljevenja kada se postigne navedena disperzija;

– reguliranje svojstava fizikalno-kemijskih disperznih sustava (suspenzije, kaše, paste) u tehnološkim procesima. Ovdje su važni procesi ukapljivanja (ili smanjenja viskoznosti s povećanjem fluidnosti bez smanjenja sadržaja vlage), stabilizacije reoloških karakteristika, odpjenjivanja u disperznim sustavima itd.;

– kontrola procesa nastanka plamena pri prskanju suspenzija nakon dobivanja zadanih dimenzija, oblika i disperzije raspršivača;

– povećanje plastičnosti kalupnih masa, posebno onih dobivenih pod utjecajem povišenih temperatura, te gustoće proizvedenih zaliha kao rezultat uvođenja kompleksa veziva, plastifikatora i maziva.