Du kan kjøpe overflateaktive stoffer (overflateaktive stoffer)med oss. Ring: (+38 044) 228-08-72.

Overflateaktive stoffer (overflateaktive stoffer) — kjemiske forbindelser, som, konsentrert om fasegrensesnittet, forårsaker en reduksjon i overflatespenning.

På grunn av deres vask, fukting, emulgering, dispergering og andre verdifulle egenskaper, er overflateaktive stoffer mye brukt i produksjon av vaskemidler og rengjøringsprodukter, kosmetikk og farmasøytiske produkter. Lateks. Gummi. Polymerer. Kjemikalier beskyttelse av planter, tekstiler, lær og papir, byggematerialer, korrosjonshemmere, under oljeproduksjon, transport og raffinering, etc. De fleste Overflateaktive stoffer (estimert til 55-60%) brukes til produksjon av syntetiske vaskemidler (SDC).

For tiden brukte syntetiske overflateaktive stoffer (overflateaktive midler) er delt inn i 4 klasser:

• anioniske overflateaktive stoffer - forbindelser som er vandige løsninger dissosieres for å danne anioner, som bestemmer overflateaktiviteten. Blant dem høyeste verdi har lineært alkylbenzensulfonat, sulfater og sulfoestere av fettsyrer;
• amfotere (amfolytiske) overflateaktive stoffer - forbindelser som ioniserer i vandige løsninger og oppfører seg avhengig av forhold (hovedsakelig på pH-miljøet), dvs. i en sur løsning utviser de egenskapene til kationiske overflateaktive stoffer, og i en alkalisk løsning - anioniske overflateaktive stoffer. Blant de viktigste amfotere overflateaktive stoffene bør alkylbetainer, alkylaminokarboksylsyrer, alkylimidazolinderivater og alkylaminoalkansulfonater nevnes.
• ikke-ioniske overflateaktive stoffer - forbindelser som løses opp i vann uten å ionisere. Løseligheten til ikke-ioniske overflateaktive stoffer i vann bestemmes av tilstedeværelsen av funksjonelle grupper i dem. Som regel danner de nitrater i vandig løsning på grunn av forekomsten av hydrogenbindinger mellom vannmolekyler og oksygenatomer i polyetylenglykoldelen av det overflateaktive molekylet. Disse inkluderer: polyglykoletere av fettalkoholer og syrer, polyglykolestere av fettsyreamider, acylerte eller alkylerte polyglykoletere av alkylamider.
• kationiske overflateaktive stoffer - forbindelser som dissosierer i en vandig løsning for å danne kationer som bestemmer overflateaktivitet. Blant kationiske overflateaktive stoffer er kvaternære ammoniumforbindelser, imidazaliner og fettaminer av størst betydning.

De viktigste råvarene for storskala produksjon av overflateaktive stoffer er produkter fra oljeraffinering og petrokjemisk syntese: lav molekylvekt og høyere parafiner, olefiner, syntetiske fettsyrer, høyere fettalkoholer, alkylderivater av benzen og fenol, etylenoksid, etc.

Det er et kjent faktum at det første overflateaktive stoffet - såpe - har "levd" i nesten 4000 år, men på 50-tallet ga det plass til vaskemidler og rengjøringsmidler basert på alkylbenzensulfonat. Imidlertid forbrukes 9 millioner tonn såpe årlig i verden. Dermed er såpe fortsatt det vanligste overflateaktive stoffet i verden, etterfulgt av ABS. Såpe, ifølge strategiske markedsføringsestimater, har vært i den såkalte "metningsfasen" i mange år. "Degenerasjonsfasen" vil absolutt aldri inntreffe så lenge menneskeheten lever.

Overflateaktive stoffer i kosmetikk

Konseptet "Kosmetikk" forener et bredt spekter av forskjellige produkter beregnet på pleie av menneskehår og kropp. Dette er hårsjampo og flytende såpe; hårfarger; hårpleieprodukter etter vask; skyllinger, balsamer, etc.; kosmetiske kremer for ansikt, kropp, hender, inkludert terapeutiske og profylaktiske effekter.

Moderne sjampoer er multifunksjonelle produkter som inneholder ulike ingredienser som gir mykhet, stabilitet, skumdannelse og forbedrer utseende og nakken på håret.
Grunnlaget for de rå komponentene i sjampo er overflateaktive stoffer, samt forskjellige nyttige tilsetningsstoffer, inkludert biologisk aktive.
Anioniske stoffer brukes som de viktigste overflateaktive stoffene, som gir tilstrekkelig renseeffekt og skumdannelse samtidig som de er skånsomme mot hud og hår.

For konvensjonelle kommersielle sjampoer, anioniske overflateaktive stoffer (alkylsulfater og alkyletersulfater)
For å oppnå "myke" sjampoer, brukes alkylamidoetersulfater, sulfosuksinater og i mindre grad isotionater, sarkosinater osv. i blandinger med dem.
Hjelpe overflateaktive stoffer inkluderer amfotere, ikke-ioniske og kationiske stoffer. De er nødvendige i sjampoformuleringer for å øke kompatibiliteten til de viktigste overflateaktive stoffene med hud og hår, øke skummende egenskaper, regulere viskositeten og redusere avfettingseffekten. For dette formål er imidazolinderivater, betainer, alkylamider og aminoksider mye brukt.
Alkylolamider og glykoletere av fettalkoholer brukes som solubiliseringsmidler for introduksjon av dufter og andre hydrofobe komponenter (oljer, biologisk aktive stoffer).

Kationiske, ikke-ioniske overflateaktive stoffer, beta-ins brukes som kondisjoneringsmidler som fjerner ladninger av statisk elektrisitet og gjør det lettere å gre tørt og vått hår.

De mest effektive antistatiske midlene er kationiske overflateaktive midler - kvaternære ammoniumforbindelser, selv om det er problemer med inkompatibilitet med anioniske overflateaktive stoffer. Men i en blanding med ikke-ioniske og amfotere stoffer er det mulig å oppnå ønsket effekt og opprettholde stabiliteten til det ferdige produktet.
Aminoksider og oksyestere av alkylfosfater brukes også til å myke håret og redusere dets elektrifisering.

En egen gruppe blant sjampoer, flytende såper og badeskum består av spesielt "myke" formuleringer beregnet på barn og voksne med sensitiv hud, dvs. formuleringer som er ekstremt myke når det gjelder deres effekt på huden. Her er kravene til råvarer spesielt høye. Oftest brukes en blanding av alkyletersulfater med amfotere overflateaktive stoffer - imidazolinderivater, samt betainer og monoalkylsulfosuccinater som det aktive prinsippet. Den samme basen brukes i anti-flass og medisinske sjampoer.

Anioniske overflateaktive stoffer

Hovedtypene overflateaktive stoffer som brukes i SMS er alkylbenzensulfonater med en lineær alkylkjede (LABS) og derivater av C12-C15 alkoholer (etoksylater, sulfater, etoksysulfater av alkoholer). LABS og alkoholsulfater, sammen med såpe, er klassifisert som anioniske overflateaktive stoffer, mens alkoholetoksylater er klassifisert som ikke-ioniske (ikke-ioniske) overflateaktive stoffer.

Ikke-ioniske overflateaktive stoffer

Den andre viktige typen overflateaktive stoffer for SMS er ikke-ioniske overflateaktive stoffer oppnådd ved oksyetylering av høyere fettalkoholer eller alkylfenoler

De mest brukte ikke-ioniske overflateaktive stoffene er fettalkoholoksyetylater, som kan være basert på enten lineære eller forgrenede alkoholer. Hvis etoksylater basert på langkjedede alkoholer (C12-C15), på grunn av deres bedre rengjøringsevne, oftere brukes i CMC-formuleringer for vaskerier, er det for rengjøring av harde overflater å foretrekke å bruke etoksylater basert på kortkjedede alkoholer (C9) -C11). Disse etoksylatene er karakterisert ved bedre fukteevne og kontaktvinkel med hensyn til faste overflater. Generelt kan ikke-ioniske overflateaktive stoffer, på grunn av variasjonen av deres base og graden av oksyetylering eller propoksylering, på en ideell måte skreddersydd for en spesifikk oppgave. De er som regel overlegne anioniske overflateaktive stoffer i både rense- og avfettingseffekter og, avhengig av bruksprofilen, emulgerer de mer eller mindre oljer og fett.

Amfotere overflateaktive stoffer

Fra gruppen av amfotere overflateaktive stoffer brukes oftest betainderivater (for eksempel kokaminopropylbetain). I kombinasjon med anioniske overflateaktive stoffer forbedrer de skummende evne og øker sikkerheten til formuleringer, og når de kombineres med kationiske polymerer, forbedrer de positiv innvirkning silikoner og polymerer på hår og hud. Disse derivatene er hentet fra naturlige råvarer, så de er ganske dyre komponenter.

Vi tilbyr slike overflateaktive stoffer (overflateaktive stoffer):

I produksjonen av ISC er det i tillegg til bindemidler, tilslag og fyllstoffer mye brukt tilsetningsstoffer i blandinger kalt tilsetningsstoffer.

På stadier teknologisk produksjon De:

- lette operasjoner;

Reduser mengden energi som brukes;

Reduser forbruket av dyre komponenter;

Reduser materialforbruk;

Bidra til å sikre de nødvendige indikatorene for materialegenskaper;

Fordel akselerasjonen eller nedbremsingen av prosessene med strukturdannelse og herding.

På driftsstadiet av strukturer er tilsetningsstoffene introdusert tidligere av ISK designet for å:

Styrke og stabilisere strukturen til materialet;

Maksimal hemning av den uunngåelige ødeleggelsen som oppstår og utvikler seg i materialet under påvirkning ytre miljø og indre spontane fenomener.

Det viktigste funksjonelle formålet med tilsetningsstoffer er og dette er hvordan de skiller seg fra fyllstoffer og fyllstoffer, er det at de alltid samhandler ganske aktivt med en eller flere komponenter av blandinger i prosessen med å danne strukturen til bindemiddeldelen eller makrostrukturen til ISC. Som et resultat av reaksjonen dukker det opp nye forbindelser som ikke tidligere var i blandingen, og tilsetningsstoffene er enten fullstendig konsumert eller mister sine individuelle egenskaper. Det er klart at hvis mengden er for stor, kan tilsetningsstoffene delvis forbli i blandingen og i det dannede materialet uten noen endringer, noe som ikke er ønskelig.

Overflateaktive stoffer (Overflateaktivt middel ) er de kjemiske forbindelsene som er adsorbert på grenseflatene mellom væsker og faste stoffer og påvirker deres fysisk-kjemiske eller kjemiske egenskaper. Overflateaktive stoffer er som regel forbindelser hvis molekyler består av to hoveddeler - en radikal og en funksjonell gruppe.

Radikal- er en gruppe atomer som, i en serie av kjemiske transformasjoner er uendret og går fra molekylet til en forbindelse til molekylet til en annen.

Radikaler dannes for eksempel under eliminering av hydrokarbonmolekyler organiske forbindelser hydrogenatomer. Således, hvis i en mettet (mettet) forbindelse som tilhører klassen av parafiner som C n H 2 n +2, et hydrogenatom elimineres, så er den gjenværende gruppen av atomer C n H 2 n +1 en alifatisk (fettsyre) ) radikal

N - C - C - ... - C -, som er betegnet med bokstaven R.

Plasseringen av det avspaltede hydrogenet i molekylet kan tas av et annet atom eller en gruppe atomer som har visse egenskaper assosiert med stasjonær forskyvning av elektroner i atombaner, som bestemmer tilstedeværelsen av en viss elektrisk dipol og dipolmoment av hele molekylet. Slike atomer eller grupper av atomer kalles funksjonelle grupper .

De vanligste funksjonelle gruppene som finnes i overflateaktive stoffer er:

Hydroksyl: (-OH);

Karboksyl: (-COOH);

Amin (aminogruppe): (-NH2);

Nitrogruppe: (- NO 2);

Sulfatgruppe: (- SO 3 H).

Avhengig av antall funksjonelle grupper i molekylet, kan overflateaktive stoffer være en-, to- eller flerbasiske.

Forbindelser hvor det alifatiske radikalet inneholder mindre enn 10 karbonatomer, har som regel ikke overflateaktivitet, dvs. evnen til å adsorbere og redusere overflatespenningen til væsker eller overflateenergien til faste stoffer. Når et radikal inneholder mer enn 10 karbonatomer, er de vanligvis overflateaktive og kalles høyere fettholdige overflateaktive stoffer . Løseligheten til overflateaktive stoffer i ulike løsningsmidler og evnen til å dissosiere til ioner avhenger av typen funksjonell polar gruppe og strukturen til radikalet.

Overflateaktive stoffer der funksjonelle grupper er positiv ladning, aktiv i surt miljø og er inaktive under alkaliske forhold, mens overflateaktive stoffer med negativt ladede funksjonelle grupper tvert imot er aktive under alkaliske forhold og inaktive under sure forhold.

KLASSIFISERING AV OVERFLADEAKTIVE STOFFER

I bunn og grunn er alle overflateaktive stoffer delt i to store grupper: uogene forbindelser som dissosieres til ioner når de er oppløst i vann, og ikke-inogene forbindelser som ikke dissosieres til ioner.

Avhengig av hvilke ioner som er ansvarlige for overflateaktiviteten til ioniske stoffer - anioner eller kationer, er ioniske stoffer delt inn i anionisk, kationisk, amfolytisk. Anioniske overflateaktive stoffer er aktive i alkaliske løsninger, kationiske overflateaktive midler er aktive i sure løsninger, og amfolytiske overflateaktive midler er aktive i begge.

Anioniske stoffer i alkaliske løsninger som danner negativt ladede overflateaktive ioner (anioner):

RCOONa ↔ RCOO - + Na +

Kationiske stoffer danner, når de dissosieres i sure løsninger, positivt ladede overflateaktive ioner (kationer):

RNH 3 Cl ↔ RNH 3 + + Cl -

Anioniske overflateaktive stoffer inkluderer: karboksylsyrer (RCOOH) og deres salter (RCOOMe), etc.

Kationiske overflateaktive stoffer inkluderer aminer og ammoniumbaser:

RNH 2; RNH 3 Cl.

Amfolytiske overflateaktive stoffer inneholder to funksjonelle grupper, hvorav den ene er sur og den andre er basisk, slik som en karboksyl- og en amingruppe.

Avhengig av miljøet har amfolytiske forbindelser anioniske eller kationiske egenskaper:

Alkalisk miljø er surt miljø;

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

Anioniske egenskaper kationiske egenskaper.

Ikke-ioniske overflateaktive stoffer, når de er oppløst i vann, danner ikke ioner.

Gruppen av ikke-iogene overflateaktive stoffer inkluderer produkter av oksyetylering av fettsyrer, alkoholer og aminer.

RCOO(C2H40)n·H; RCH20(C2H40)nH; RC6H5O(C2H4O)nOH.

KLASSIFISERING AV PASTERACTIVES VED HANDLINGSMEKANISME

Avhengig av virkningen av det overflateaktive stoffet i spredte systemer de er delt inn i 4 grupper:

Til den første gruppen Disse inkluderer lavmolekylære, virkelig vannløselige overflateaktive stoffer, som alkoholer. De er svake fuktemidler og antiskummidler.

Til den andre gruppen inkluderer overflateaktive midler, dispergeringsmidler og emulgatorer. Ved å bli adsorbert reduserer de effektivt den frie overflateenergien til væsken eller fast og derved lette prosessen med dannelse av nye overflater og spredning. Disse stoffene har også noen stabiliserende effekter.

Som et resultat av orientert adsorpsjon hydrofoberer overflateaktive stoffer fra den andre gruppen faste overflater og omvendt hydrofiliserer hydrofobe overflater. Effekten av hydrofobering av disse overflateaktive stoffene er spesielt uttalt, som forsterkes av kjemisk binding - fikseringen av de polare gruppene til det overflateaktive stoffet på de tilsvarende områdene av den faste overflaten.

De overflateaktive stoffene i den andre klassen inkluderer fettsyrer, deres vannløselige salter, kationiske organiske baser og salter.

Til den tredje gruppen Overflateaktive stoffer som er gode stabilisatorer kombineres. Overflateaktiviteten deres er relativt lav.

Disse overflateaktive stoffene er også gode adsorpsjonsmyknere - de mykner strukturen, reduserer deres styrke og strukturelle viskositet. I sementmørtel og betong gjør dette det mulig å flytte til hardt og samtidig homogene blandinger, bidrar til jevn blanding, øker tetthet og holdbarhet (frostbestandighet), fører til økt styrke og redusert sementforbruk.

Kalsiumlignosulfonater (sulfitt-alkohol-destillasjon - SSB og sulfitt-gjærmos - SDB), etc. brukes som myknere.

Fjerde gruppe overflateaktive stoffer– Dette er vaskemidler med høy overflateaktivitet, fuktende og vannavstøtende effekt. De er også effektive emulgatorer og emulsjonsstabilisatorer. Denne gruppen inkluderer såper av fettsyrer og aminer.

I konstruksjon brukes hovedsakelig overflateaktive stoffer fra den andre og fjerde gruppen.

Overflateaktive stoffer for sementbetongblandinger og sementbetong er delt inn i følgende typer:

1. Regulerende egenskaper til betongblandinger

1.1. Mykgjørende gruppe 1-4 (super-, sterk-, middels- og lav-plastiserende). De øker mobiliteten til betongblandingen, bremser betongens herding og øker styrken.

1.2. Stabiliserende. De øker betongens homogenitet og reduserer permeabiliteten.

1.3. Vannholdende. De øker mobiliteten til blandingen, reduserer permeabiliteten og styrken til betongen og øker betongens homogenitet.

1.4. Forbedrer pumpbarheten. De øker homogeniteten, reduserer vannseparasjonen av blandingen og reduserer betongens styrke.

1.5. Retarderende innstilling. De øker mobilitetstiden til blandingen, bremser innstillingen med 2 eller flere ganger ved +20°C. Økt styrke over lange herdeperioder.

1.6. Akselererende innstilling. Akselerer innstillingen med 20 % eller mer ved 20°C. Akselerasjon av herding.

1.7. Porosering - for lettbetong.

1.8. Luft-medbringende. Økt bearbeidbarhet og frostbestandighet, redusert delaminering.

1.9. Skum- og gassdannende. Skumende tilsetningsstoffer gir teknisk skum. Gassdannende overflateaktive stoffer er i stand til å frigjøre gass pga kjemisk interaksjon med sementhydreringsprodukter.

2. Kontroll av betongherding

2.1. Akselererende herding. Økning i styrke i en alder av 1 dag med 20 % eller mer. Senking av styrkeøkning på et senere tidspunkt.

2.2 Forsinkende herding. Reduksjon i betongfasthet med 30 % eller mer ved en alder av inntil 7 dager.

3. Økende styrke og (eller) korrosjonsbestandighet, frostbestandighet av betong, redusere betongens permeabilitet

3.1. Vannreduserende (gruppe 1-4). Redusert vannforbruk (20-5%). Økt frostbestandighet og korrosjonsbestandighet.

3.2. Kolmatisering. Øke betongkvaliteten for vannmotstand og korrosjonsbestandighet.

3.3. Luftinndragende og gassdannende. Økt frostbestandighet med 2 eller flere ganger, plastisering av blandingen.

3.4. Øke betongens beskyttende egenskaper i forhold til armering (stålkorrosjonshemmere). Øke mobiliteten til blandingen og redusere diffusjonspermeabiliteten til betong.

4. Gir betong spesielle egenskaper

4.1. Frostvæske (som gir herding ved minusgrader).

4.2. Hydrofobering (1-3 grupper). Reduserer vannabsorpsjonen med 1,5-5 ganger eller mer, reduserer innstillingen.

Innføringen av overflateaktive stoffer i sementpasta, mørtel eller betongblanding endrer deres struktur og egenskaper betydelig i både plastisk og herdet tilstand. Ulike typer De overflateaktive stoffene nevnt ovenfor endrer egenskapene til betongblandingen eller betongen på forskjellige måter på grunn av deres adsorpsjon på overflaten av klinkerkorn og nye formasjoner, samt overflaten av steinmaterialer.

Mikrostrukturen til hydratisert sement endres også som et resultat av utvikling av adsorpsjonsmodifikasjon. Overflaten til krystallene dannet i sementpasta og stein er dekket med en adsorpsjonspassiverende film av overflateaktive stoffer, krystallveksten bremses og mindre partikler dannes. krystallstruktur med en endring i selve formen på krystallene.

Ved å bruke overflateaktive midler er det således mulig å utvide mulighetene for produksjon av asfalt- og sementbetongblandinger betydelig. I i dette tilfellet hovedsaken er gjør det riktige valget materialer og tilsetningsstoffer, samt deres dosering.

Ikke-ioniske overflateaktive stoffer

Forbindelser som løses opp i vann uten å danne ioner kalles ikke-ioniske. Deres gruppe er representert av polyglykol og polyglykolenetere av fettalkoholer (for eksempel facetensid - Dinatriumlauretsulfosuccinat - en flytende væske bestående av sitronsyre og fettalkoholer). Ikke-ioniske overflateaktive stoffer oppnås ved etoksylering av vegetabilske oljer (ricinus, hvetekim, lin, sesam, kakao, calendula, persille, ris, johannesurt). Ikke-ioniske overflateaktive stoffer finnes bare i flytende eller pastaform, og kan derfor ikke inneholdes i faste vaskemidler (såper, pulver).

Vandige løsninger av fettsyreestere er en dispersiv micellær løsning som ofte kalles "smart såpe" fordi den emulgerer smuss og olje, fjerner den fra overflaten av huden og håret uten å skade den beskyttende mantelen.

Egenskaper til ikke-ioniske overflateaktive stoffer

Denne typen overflateaktive stoffer gjør vaskemidlet mykt, trygt og miljøvennlig (den biologiske nedbrytbarheten til ikke-ioniske overflateaktive stoffer er 100%). De stabiliserer såpeskum, har milde fortykningsegenskaper, har en bradykinase og polerende effekt, gjenoppretter de ytre lagene av overhuden og håret, og bidrar til å aktivere virkningen av de medisinske tilsetningsstoffene i renseproduktet.

Dette er den mest lovende og raskt utviklende klassen av overflateaktive stoffer. Minst 80-90 % av slike overflateaktive midler oppnås ved å tilsette etylenoksid til alkoholer, alkylfenoler, karbonater, aminer og andre forbindelser med reaktive hydrogenatomer. Polyoksyetylenetere av alkylfenoler er den mest tallrike og utbredte gruppen av ikke-ioniske overflateaktive stoffer, inkludert mer enn hundre handelsnavn, de mest kjente medikamentene er OP-4, OP-7 og OP-10. Typiske råmaterialer er oktyl-, ionyl- og dodecylfenoler; cr. I tillegg brukes kresoler, kresolsyre, β-naftol osv. Hvis en individuell alkylfenol tas inn i reaksjonen, er det ferdige produktet en blanding av overflateaktive stoffer med den generelle formelen RC6H4O(CH2O) mH, hvor m er graden. av oksyetylering, avhengig av molforholdet mellom de opprinnelige komponentene.

Alle overflateaktive stoffer. kan deles inn i to kategorier etter hvilken type systemer de danner når de samhandler med et oppløsende medium. En kategori inkluderer micelledannende overflateaktive stoffer. c., til den andre - ikke danner miceller. I løsninger av micelledannende overflateaktive stoffer c. over den kritiske micellekonsentrasjonen (CMC), kolloidale partikler(miceller), bestående av titalls eller hundrevis av molekyler (ioner). Miceller brytes reversibelt ned til individuelle molekyler eller ioner når løsningen (mer presist, en kolloidal dispersjon) fortynnes til en konsentrasjon under CMC.

Altså løsninger av micelledannende overflateaktive midler. inntar en mellomposisjon mellom sanne (molekylære) og kolloidale løsninger, derfor kalles de ofte semi-kolloidale systemer. Micelledannende overflateaktive midler inkluderer alle vaskemidler, emulgatorer, fuktemidler, dispergeringsmidler, etc.

Det er praktisk å evaluere overflateaktivitet ved den største reduksjonen i overflatespenning delt på den tilsvarende konsentrasjonen - CMC i tilfellet med micelledannende overflateaktive stoffer. Overflateaktivitet er omvendt proporsjonal med CMC:

Dannelsen av miceller skjer i et smalt konsentrasjonsområde, som blir smalere og mer definert ettersom de hydrofobe radikalene forlenges.

De enkleste micellene av typiske semi-kolloidale overflateaktive stoffer, for eksempel. salter fete, ved konsentrasjoner som ikke er for mye høyere enn CMC, har en kuleformet form.

Med økende overflateaktivt konsentrasjon, er anisometriske miceller ledsaget av en kraftig økning i strukturell viskositet, noe som i noen tilfeller fører til gelering, dvs. fullstendig tap av fluiditet.

Virkning av vaskemidler. Såpe har vært kjent i tusenvis av år, men først relativt nylig har kjemikere forstått hvorfor den har rensende egenskaper. Mekanismen for å fjerne smuss er i hovedsak den samme for såpe og syntetiske vaskemidler. La oss se på det med bordsalt, vanlig såpe og natriumalkylbenzensulfonat, et av de første syntetiske vaskemidlene, som et eksempel.

Når det er oppløst i vann bordsalt dissosieres til positivt ladede natriumioner og negativt ladede kloridioner. Såpe, dvs. Natriumstearat (I), lignende stoffer, samt natriumalkylbenzensulfonat (II) oppfører seg på en lignende måte: de danner positivt ladede natriumioner, men deres negative ioner, i motsetning til kloridionet, består av omtrent femti atomer.

Såpe (I) kan representeres med formelen Na+ og C17H35COO-, hvor 17 karbonatomer med hydrogenatomer festet til seg forlenges i en kronglete kjede. Natriumalkylbenzensulfonat (Na+ C12H25C6H4SO3-) har omtrent samme antall karbon- og hydrogenatomer. Imidlertid er de ikke plassert i form av en svingete kjede, som i såpe, men i form av en forgrenet struktur. Betydningen av denne forskjellen vil bli tydelig senere. Til rengjøringshandling Det som er viktig er at hydrokarbondelen av det negative ionet er uløselig i vann. Det er imidlertid løselig i fett og oljer, og det er takket være fett at skitt fester seg til ting; og hvis overflaten er helt fri for fett, henger ikke smuss på den.

De negative ionene (anionene) av såpe og alkylbenzensulfonat har en tendens til å konsentrere seg ved vann-fett-grensesnittet. Den vannløselige negativt ladede enden forblir i vannet, mens hydrokarbondelen er nedsenket i fettet. For at grensesnittet skal bli så stort som mulig, må fettet være tilstede i form av bittesmå dråper. Som et resultat dannes en emulsjon - en suspensjon av dråper fett (olje) i vann (III).

Hvis det er en fettfilm på en hard overflate, forlater fettet overflaten ved kontakt med vann som inneholder vaskemiddel og går over i vannet i form av små dråper. Anionene av såpe og alkylbenzensulfonat finnes i den ene enden i vann og i den andre i fett. Smuss som holdes av fettfilmen fjernes ved skylling. Så, i en forenklet form, kan du forestille deg effekten av vaskemidler.

Ethvert stoff som har en tendens til å samle seg ved olje-vann-grensesnittet kalles et overflateaktivt middel. Alle overflateaktive stoffer er emulgatorer fordi de fremmer dannelsen av en olje-i-vann-emulsjon, dvs. "blande" olje og vann; de har alle renseegenskaper og danner skum – skum er tross alt som en emulsjon av luftbobler i vann. Men ikke alle disse egenskapene uttrykkes likt. Det finnes overflateaktive stoffer som produserer mye skum, men er svake vaskemidler; Det finnes også de som knapt skummer, men er utmerkede vaskemidler. Syntetiske vaskemidler er syntetiske overflateaktive stoffer med spesielt høy rengjøringsevne. I industrien betyr uttrykket "syntetisk vaskemiddel" generelt en sammensetning som inkluderer et overflateaktivt middel, blekemidler og andre tilsetningsstoffer.

Såper, alkylbenzensulfonater og mange andre vaskemidler, hvor anionet er løselig i fett, kalles anioniske. Det finnes også overflateaktive stoffer der kationen er fettløselig. De kalles kationiske. Et typisk kationisk vaskemiddel, alkyldimetylbenzylammonium(IV)klorid er et kvaternært ammoniumsalt som inneholder nitrogen bundet til fire grupper. Kloridanionet forblir alltid i vann, og det er derfor det kalles hydrofilt; hydrokarbongrupper bundet til positivt ladet nitrogen er lipofile. En av disse gruppene, C14H29, ligner den lange hydrokarbonkjeden i såpe og alkylbenzensulfonat, men den er knyttet til et positivt ion. Slike stoffer kalles "omvendte såper". Noen av de kationiske vaskemidlene har sterke antimikrobielle effekter; De brukes i vaskemidler som ikke bare er ment for vask, men også for desinfeksjon. Men hvis de forårsaker øyeirritasjon, bør dette faktum gjenspeiles i instruksjonene på etiketten når de brukes i aerosolformuleringer.

En annen type vaskemiddel er ikke-ioniske vaskemidler. Den fettløselige gruppen i vaskemiddel (V) er noe som de fettløselige gruppene i alkylbenzensulfonater og såper, og resten er en lang kjede som inneholder mange oksygenatomer og en OH-gruppe på slutten, som er hydrofile. Vanligvis viser ikke-ioniske syntetiske vaskemidler høy rengjøringsevne, men svak skumdannelse.

Surfaktanter (Synthetic Surfactants) er en stor gruppe forbindelser, forskjellige i struktur, relatert til forskjellige klasser. Disse stoffene er i stand til å bli adsorbert ved grensesnittet og som et resultat reduserer overflateenergien (overflatespenningen). Avhengig av egenskapene overflateaktive stoffer viser når de er oppløst i vann, deles de inn i anioniske stoffer (den aktive delen er anionet), kationiske stoffer (den aktive delen av molekylene er kationen), amfolytiske og ikke-ioniske, som ikke ioniseres ved alle.

Det er ingen hemmelighet at de viktigste aktive komponentene i vaskepulver er overflateaktive stoffer. I sannhet ødelegger disse aktive kjemiske forbindelsene, når de kommer inn i kroppen, levende celler ved å forstyrre de viktigste biokjemiske prosesser.

Er fremtiden innen syntetisk? Tilsynelatende ja. Som bekreftelse på dette blir overflateaktive stoffer i økende grad forbedret, såkalte ikke-ioniske overflateaktive stoffer, hvis biologisk nedbrytbarhet når 100%. De er mer effektive når lave temperaturer, som er viktig for skånsomme vaskemoduser. Siden mange menneskeskapte fibre ikke tåler høye temperaturer. I tillegg vaske inn mer kaldt vann sparer energiressurser, noe som er viktigere hver dag. Dessverre er de fleste ikke-ioniske overflateaktive stoffer flytende eller pasta-lignende og brukes derfor i flytende og pasta-vaskemidler. Ikke-ioniske overflateaktive stoffer introduseres i pulverisert SMS i form av tilsetningsstoffer på 2-6 vekt%. En viktig fordel med syntetiske overflateaktive stoffer er at de ikke danner kalsium- og magnesiumsalter som er dårlig løselig i vann. Det betyr at de vaskes like godt i både mykt og hardt vann. Konsentrasjon av syntetisk vaskemidler selv i mykt vann kan det være mye lavere enn såpe fra naturlig fett.

Sannsynligvis fra produkter husholdningskjemikalier Vi er mest kjent med syntetiske vaskemidler. I 1970 ble det for første gang produsert mer syntetiske vaskemidler (SDC) over hele verden enn vanlige naturlige såper. Hvert år reduseres produksjonen, mens produksjonen av SMS øker kontinuerlig.

For eksempel, i vårt land, kan vekstdynamikken til SMS-produksjon vises med følgende data: i 1965 ble det produsert 106 tusen tonn, i 1970 - 470 tusen tonn, og i 1975 vil det bli produsert nesten en million tonn.

Hvorfor faller produksjonen av naturlig, solid såpe, som trofast har tjent mennesker i mange år, så lavt? Det viser seg at han har mange mangler.

For det første, såpe, som er et salt av en svak organisk syre (mer presist, et salt dannet av en blanding av tre syrer - palmitinsyre, margarinsyre og stearinsyre) og en sterk base - kaustisk brus, i vann hydrolyseres den (dvs. brytes ned av den) til syre og alkali. Syren reagerer med hardhetssalter og danner nye, allerede uløselige salter i vann, som faller ut i form av en klebrig hvit masse på klær, hår o.l. Dette lite hyggelige fenomenet er velkjent for alle som har prøvd å vaske eller vaske i hardt vann.

Et annet hydrolyseprodukt - alkali - ødelegger huden (avfetter den, fører til tørrhet og dannelse av smertefulle sprekker) og reduserer styrken til fibrene som utgjør huden. ulike stoffer. Polyamidfibre (nylon, nylon, perlon). blir ødelagt av såpe spesielt intensivt.

For det andre er såpe et relativt dyrt produkt, siden produksjonen krever matråvarer - vegetabilsk eller animalsk fett.

Det er andre, mindre betydelige ulemper med dette stoffet, som inntil nylig var helt uunnværlig i hverdagen.

I motsetning til naturlig såpe har syntetiske vaskemidler utvilsomt fordeler: større rengjøringskraft, hygiene og effektivitet.

Det er nå rundt 500 navn på syntetiske vaskemidler tilgjengelig på det internasjonale markedet, produsert i form av pulver, granulater, flak, pastaer og væsker.

Produksjonen av SMS har stor økonomisk effekt. Eksperimenter har vist at ett tonn syntetiske vaskemidler erstatter 1,8 tonn 40 % vaskesåpe laget av verdifulle matråvarer. Det er anslått at ett tonn SMS sparer for næringsmiddelindustrien 750 kg vegetabilsk fett.

Bruk av SMS i husholdningen lar deg redusere arbeidskostnadene under hånd- og maskinvask med 15-20 %* Samtidig bevares styrken og originale forbrukeregenskapene til stoffet (hvithet, fargelysstyrke, elastisitet) mye bedre enn ved bruk av vanlig vaskesåpe.

Det skal sies at SMS ikke bare er beregnet på vask av klær. Det finnes spesielle vaske- og rengjøringsprodukter ulike gjenstander husholdningsprodukter, syntetiske toalettsåper, hårsjampoer, tilsetningsstoffer til skumbad, som inneholder biostimulanter som har en styrkende effekt på kroppen.

Hovedkomponenten i alle disse produktene er et syntetisk overflateaktivt middel (surfactant), hvis rolle er den samme som organisk salt i vanlig såpe.

Kjemikere har imidlertid lenge visst at et enkelt stoff, uansett hvor universelt det måtte være, ikke kan tilfredsstille alle kravene som stilles til det. Små tilsetninger av andre medfølgende stoffer bidrar til å oppdage svært nyttige egenskaper i dette basisstoffet. Det er grunnen til at alle moderne SMS ikke er individuelle overflateaktive stoffer, men sammensetninger som kan inkludere blekemidler, dufter, skumregulatorer, biologisk aktive stoffer og andre komponenter.

Den nest viktigste komponenten i moderne syntetiske vaskemidler er kondenserte, eller polymere, fosfater (polyfosfater). Disse stoffene har en rekke nyttige egenskaper: de danner vannløselige komplekser med metallioner tilstede i vann, noe som forhindrer muligheten for utseendet av uløselige mineralsalter som oppstår ved vask med vanlig såpe; øke renseaktiviteten til overflateaktive stoffer; forhindrer suspenderte smusspartikler fra å sette seg tilbake på den vaskede overflaten; billig å produsere.

Alle disse egenskapene til polyfosfater gjør det mulig å redusere innholdet av den dyrere hovedkomponenten, overflateaktivt middel, i SMS.

Som regel inneholder ethvert syntetisk vaskemiddel en duft - et stoff med en behagelig lukt som overføres til klesvask ved bruk av SMS.

Nesten alle SMS-er inneholder et stoff som heter natriumsalt karboksymetylcellulose. Dette er et syntetisk produkt med høy molekylvekt, løselig i vann. Dens hovedformål er å være, sammen med fosfater, et antiresorptivt middel, dvs. hindre at smuss legger seg på allerede vaskede fibre.

De fleste av dem har en rekke fordeler fremfor såpe, som lenge har vært brukt til dette formålet. Tensider løses for eksempel godt opp og skummer selv i hardt vann. Kalium- og magnesiumsalter dannet i hardt vann svekker ikke renseeffekten til overflateaktive stoffer og danner ikke et hvitt belegg på håret.

Grunnleggende aktive ingredienser alt vaskepulver, såkalt Surfaktanter (overflateaktive midler) er ekstremt aktive kjemiske forbindelser. Når de har en viss kjemisk affinitet med visse komponenter i membranene til menneske- og dyreceller, akkumuleres overflateaktive stoffer når de kommer inn i kroppen. cellemembraner ah, å dekke overflaten med et tynt lag og ved en viss konsentrasjon kan forårsake forstyrrelse av de viktigste biokjemiske prosessene som forekommer i dem, forstyrre funksjonen og selve integriteten til cellen.

I dyreforsøk har forskere funnet at overflateaktive stoffer endrer intensiteten av redoksreaksjoner betydelig, påvirker aktiviteten til en rekke viktige enzymer og forstyrrer protein-, karbohydrat- og fettmetabolismen. Surfaktantanioner er spesielt aggressive i sine handlinger. De kan forårsake alvorlige immunforstyrrelser, utvikling av allergier, skade på hjernen, leveren, nyrene og lungene. Dette er en av grunnene til at land Vest-Europa Det er pålagt strenge restriksjoner på bruken av a-tensider (anioniske overflateaktive stoffer) i vaskemiddelformuleringer. I beste scenario innholdet deres bør ikke overstige 2-7 %. I Vesten sluttet de for mer enn 10 år siden å bruke pulver som inneholder fosfattilsetningsstoffer i hverdagen. På markedene i Tyskland, Italia, Østerrike, Holland og Norge selges det kun fosfatfrie vaskemidler. Bruk av fosfatpulver er forbudt i Tyskland føderal lov. I andre land, som Frankrike, Storbritannia, Spania, er fosfatinnholdet i SMS strengt regulert (ikke mer enn 12 %).

Tilstedeværelsen av fosfattilsetningsstoffer i pulver fører til en betydelig økning i de giftige egenskapene til a-overflateaktive stoffer. På den ene siden skaper disse tilsetningsstoffene forhold for mer intens penetrering av a-overflateaktive stoffer gjennom intakt hud, fremmer økt avfetting av huden, mer aktiv ødeleggelse cellemembraner, reduserer barrierefunksjonen til huden kraftig. Overflateaktive stoffer trenger inn i mikrokarene i huden, absorberes i blodet og spres over hele kroppen. Dette fører til endringer i de fysiske og kjemiske egenskapene til selve blodet og svekket immunitet. α-overflateaktive stoffer har evnen til å samle seg i organer. For eksempel er 1,9 % avsatt i hjernen totalt antall a-overflateaktive stoffer utsatt for ubeskyttet hud, i leveren - 0,6%, etc. De virker som giftstoffer: i lungene forårsaker de hyperemi, emfysem, i leveren skader de cellefunksjonen, noe som fører til en økning i kolesterol og øker fenomenene aterosklerose i karene i hjertet og hjernen, forstyrrer overføringen av nerveimpulser i det sentrale og perifere nervesystemet.

Men dette uttømmer ikke de skadelige effektene av fosfater – de utgjør en stor trussel mot miljøet vårt. Får etter vask sammen med avløpsvann i vannforekomster tas fosfater for å fungere som gjødsel. "Høsten" av alger i reservoarene begynner å vokse med stormskritt. Når de brytes ned, slippes alger ut i enorme mengder metan, ammoniakk, hydrogensulfid, som ødelegger alt liv i vannet. Gjengroing av magasiner og tilstopping av sakteflytende vann fører til grove bruddøkosystemer i vannforekomster, forringelse av oksygenutveksling i hydrosfæren og skaper vanskeligheter med å forsørge befolkningen drikkevann. Også av denne grunn har bruk av fosfat-SMS vært lovlig forbudt i mange land.

En tradisjonell ulempe med overflateaktive stoffer er hardhet, som kommer til uttrykk i hudirritasjon, tørrhet og ubehag etter bruk av sjampo eller dusjgelé.

Huden på hendene i kontakt med aktiv kjemiske løsninger vaskepulver blir hovedlederen for penetrering av farlige kjemiske midler inn i menneskekroppen. A-overflateaktive midler trenger aktivt inn i selv intakt hud på hendene og desinfiserer den intensivt ved hjelp av fosfater, enzymer og klor. Gjenopprettingen av normalt oljeinnhold og fuktighet i huden skjer tidligst etter 3-4 timer, og ved gjentatt bruk, på grunn av akkumulering av den skadelige effekten, merkes mangelen på fettdekning av huden innen to dager. Hudens barrierefunksjoner reduseres, og det skapes forhold for intensiv penetrasjon i kroppen av ikke bare a-overflateaktive stoffer, men også eventuelle giftige forbindelser - bakteriologiske giftstoffer, tungmetaller etc. Etter flere vask med fosfatpulver utvikles ofte hudbetennelse - dermatitt. Transportbåndet for patologiske immunreaksjoner lanseres.

Overflateaktive stoffer har en polar (asymmetrisk) molekylær struktur, er i stand til å bli adsorbert ved grensesnittet mellom to medier og reduserer den frie overflateenergien til systemet. Ganske ubetydelige tilsetninger av overflateaktive stoffer kan endre egenskapene til partikkeloverflaten og gi materialet nye kvaliteter. Virkningen av overflateaktive stoffer er basert på fenomenet adsorpsjon, som samtidig fører til en eller to motsatte effekter: en reduksjon i interaksjonen mellom partikler og stabilisering av grensesnittet mellom dem på grunn av dannelsen av et interfaselag. De fleste overflateaktive stoffer er preget av en lineær struktur av molekyler, hvis lengde vesentlig overstiger de tverrgående dimensjonene (fig. 15). Molekylradikaler består av grupper som i sine egenskaper er relatert til løsemiddelmolekyler, og av funksjonelle grupper med egenskaper som er sterkt forskjellige fra dem. Dette er polare hydrofile grupper, har uttalte valensbindinger og anstrenger seg viss innflytelse om fukting, smøring og andre handlinger knyttet til begrepet overflateaktivitet . Samtidig avtar tilførselen av fri energi ved frigjøring av varme som følge av adsorpsjon. Hydrofile grupper i endene av hydrokarbon ikke-polare kjeder kan være hydroksyl - OH, karboksyl - COOH, amino - NH 2, sulfo - SO og andre sterkt interagerende grupper. Funksjonelle grupper er hydrofobe hydrokarbonradikaler karakterisert ved sidevalensbindinger. Hydrofobe interaksjoner eksisterer uavhengig av intermolekylære krefter, og er en tilleggsfaktor som fremmer at upolare grupper eller molekyler nærmer seg, "holder sammen". Det monomolekylære adsorpsjonslaget av overflateaktive molekyler er orientert med de frie endene av hydrokarbonkjedene borte fra

overflaten av partiklene og gjør den ikke-fuktbar, hydrofob.

Effektiviteten til et bestemt overflateaktivt tilsetningsstoff avhenger av materialets fysisk-kjemiske egenskaper. Et overflateaktivt middel som gir en effekt i ett kjemisk system kan ha ingen effekt eller en klart motsatt effekt i et annet. I dette tilfellet er konsentrasjonen av overflateaktivt middel veldig viktig, og bestemmer graden av metning av adsorpsjonslaget. Noen ganger har forbindelser med høy molekylvekt en effekt som ligner på overflateaktive stoffer, selv om de ikke endrer overflatespenningen til vann, for eksempel polyvinylalkohol, cellulosederivater, stivelse og til og med biopolymerer (proteinforbindelser). Effekten av overflateaktive stoffer kan utøves av elektrolytter og stoffer som er uløselige i vann. Derfor er det veldig vanskelig å definere begrepet "overflateaktivt middel". I vid forstand refererer dette konseptet til ethvert stoff som i små mengder merkbart endrer overflateegenskapene til et dispergert system.

Klassifiseringen av overflateaktive stoffer er svært mangfoldig og i noen tilfeller motstridende. Det er gjort flere forsøk på å klassifisere etter ulike kriterier. I følge Rebinder er alle overflateaktive stoffer i henhold til deres virkningsmekanisme delt inn i fire grupper:

– fuktemidler, skumdempere og skumdannere, dvs. aktive ved væske-gass-grensesnittet. De kan redusere overflatespenningen til vann fra 0,07 til 0,03–0,05 J/m2;

– dispergeringsmidler, peptisatorer;

– stabilisatorer, adsorpsjonsmyknere og tynnere (viskositetsreduserende);

– vaskemidler med alle egenskapene til overflateaktive stoffer.

Klassifiseringen av overflateaktive stoffer etter funksjonelt formål er mye brukt i utlandet: tynnere, fuktemidler, dispergeringsmidler, deflokkuleringsmidler, skummidler og skumdempende midler, emulgatorer,r. Bindemidler, myknere og smøremidler skiller seg også ut.

Basert på deres kjemiske struktur klassifiseres overflateaktive stoffer avhengig av arten av hydrofile grupper og hydrofobe radikaler. Radikaler er delt inn i to grupper - ioniske og ikke-ioniske, førstnevnte kan være anioniske og kationiske.

Ikke-ioniske overflateaktive stoffer inneholder ikke-ioniserende sluttgrupper med høy affinitet for dispersjonsmediet (vann), som vanligvis inkluderer atomer av oksygen, nitrogen og svovel. Anioniske overflateaktive stoffer er forbindelser hvor en lang hydrokarbonkjede av molekyler med lav affinitet for dispersjonsmediet er en del av anionet som dannes i en vandig løsning. For eksempel er COOH en karboksylgruppe, SO 3 H er en sulfogruppe, OSO 3 H er en etergruppe, H 2 SO 4 osv. Anioniske overflateaktive stoffer inkluderer salter karboksylsyrer alkylsulfater, alkylsulfonater, etc. Kationiske stoffer danne kationer som inneholder et langt hydrokarbonradikal i vandige løsninger. For eksempel 1-, 2-, 3- og 4-substituert ammonium osv. Eksempler på slike stoffer kan være aminsalter, ammoniumbaser osv. Noen ganger isoleres en tredje gruppe overflateaktive stoffer, som inkluderer amfotere elektrolytter og amfolytiske stoffer. som, avhengig av Naturen, kan den dispergerte fasen oppvise både sure og basiske egenskaper. Amfolytter er uløselige i vann, men er aktive i ikke-vandige medier, slik som oljesyre i hydrokarboner.

Japanske forskere foreslår en klassifisering av overflateaktive stoffer i henhold til fysisk-kjemiske egenskaper: molekylvekt, molekylær struktur, kjemisk aktivitet osv. De gellignende skallene på faste partikler som er et resultat av overflateaktive stoffer som et resultat av ulike orienteringer av polare og ikke-polare grupper kan forårsake ulike effekter: flytendegjøring; stabilisering; dispergering; skumdempende; binde-, myknings- og smørevirkninger.

Det overflateaktive stoffet har en positiv effekt bare ved en viss konsentrasjon. Det er svært forskjellige meninger om spørsmålet om den optimale mengden administrerte overflateaktive stoffer. P. A. Rebinder påpeker at for partikler

1–10 µm nødvendig mengde Det overflateaktive stoffet bør være 0,1–0,5 %. Andre kilder gir verdier på 0,05–1 % eller mer for forskjellig spredning. For ferritter ble det funnet at for å danne et monomolekylært lag under tørrmaling, må overflateaktive stoffer tas med en hastighet på 0,25 mg per 1 m 2 av den spesifikke overflaten til det opprinnelige produktet; for våtsliping – 0,15–0,20 mg/m2. Praksis viser at konsentrasjonen av overflateaktivt stoff i hvert enkelt tilfelle må velges eksperimentelt.

I teknologien til keramiske SEM-er kan fire bruksområder for overflateaktive stoffer skilles, som gjør det mulig å intensivere fysisk-kjemiske endringer og transformasjoner i materialer og kontrollere dem under synteseprosessen:

– intensivering av prosessene for finmaling av pulver for å øke spredningen av materialet og redusere maletiden når en gitt dispersjon oppnås;

– regulering av egenskapene til fysiske og kjemiske dispergeringssystemer (suspensjoner, slips, pastaer) i teknologiske prosesser. Det som er viktig her er prosessene med flytendegjøring (eller en reduksjon i viskositet med en økning i fluiditet uten en reduksjon i fuktighetsinnhold), stabilisering av reologiske egenskaper, avskumming i disperse systemer, etc.;

– kontroll av brennerens formasjonsprosesser ved sprøyting av suspensjoner når den spesifiserte størrelsen, formen og spredningen av sprøytebrenneren oppnås;

– øke plastisiteten til støpemasser, spesielt de som oppnås når de utsettes for høye temperaturer, og tettheten til produserte emner som et resultat av introduksjonen av et kompleks av bindemidler, myknere og smøremidler.