1. ábra: Felületaktív anyagok: hatásvázlat

A magasabb zsírsavak nátrium- és káliumsói (szappanok) olyan felületaktív anyagok, amelyek tartós szappanfilmet képezhetnek. Felületaktív anyagok (felületaktív anyagok) bizonyos módon elhelyezhetők két fázis határfelületén, például ilyenek víz-levegő vagy víz-olaj. A felületaktív anyagok ilyen viselkedését szerkezetük sajátossága magyarázza: a felületaktív anyag molekula, például a szappan, egyaránt tartalmaz poláris, ionizálható hidrofil csoportot és egy nem poláris hidrofób részt - szénhidrogént. A fázis határfelületén a hidrofil csoport a víz felé, a szénhidrogén gyök pedig az olajfázis vagy a levegő felé orientálódik.

2. ábra: Szappanmicellák

BAN BEN vízi környezet nál nél bizonyos koncentráció felületaktív anyag molekulák már nem izolált részecskék formájában léteznek, hanem nagy aggregátumokként - micellákként, amelyekben minden szénhidrogéncsoport a micella közepén, a hidrofil csoportok pedig kívül találhatók (2a. ábra). A micella képes „befogni” a vízben oldhatatlan anyagok részecskéit és perzisztenseket létrehozni, mivel a micellák tapadását a felületükön lévő azonos töltet akadályozza meg (2b. ábra) A szappanok mosóhatása ezen az elven alapul. A szennyeződés zsíros filmből áll, porszemcsékkel. A szappanok emulgeálják a szennyeződéseket, ami után az emulzió vízzel könnyen lemosható.

Szintetikus felületaktív anyagok és mosószerek

Szappan készítéséhez szüksége van nagyszámú zsírok – értékes élelmiszer- és műszaki termék. Eközben másoknak felszíni aktivitásuk is van. szerves vegyületek, amelyek a szappanokhoz hasonló szerkezetűek.

Ezek tartalmazzák:

• anionos felületaktív anyagok(Például, alkil-szulfátok nátriumsói, alkilszulfonátok);
• kationos felületaktív anyagok(például negyedidőszak alkil-ammóniumsók)

3. ábra: Szintetikus felületaktív anyagok képlete

Az anionos és kationos felületaktív anyagok szükségszerűen tartalmaznak egy hosszú alkilcsoportot a molekulában (12-től 14-ig)

A szintetikus felületaktív anyagokat iparilag állítják elő a rendelkezésre álló szénhidrogén nyersanyagokból, főként kőolajból, így olcsók. A szintetikus felületaktív anyagok alapú mosószerek másik előnye, hogy kemény vízben is használhatók, ahol a hagyományos szappanok oldhatatlan kalcium- és magnéziumsókat termelnek, ami csökkenti a tisztító hatás hatékonyságát és növeli a szappanfogyasztást.

Ikrek

4. ábra: Általános képlet Ikrek

BAN BEN Utóbbi időben széles körű alkalmazás az iparban (például a textiliparban) felületaktív anyagok találhatók Ikrek. A gyógyszerészetben szintetikus emulgeáló alapként szolgálnak a kenőcsök gyártásában.

Az ikrek aszerint épülnek fel általános elv, mint a többi felületaktív anyag, vagyis molekuláik nem poláris és poláris részeket tartalmaznak. A molekula alapja egy ciklikus tetraatomos alkohol szorbitán, amelyben egy-három hidroxilcsoport magasabb zsírsavakkal észterezett. Ezeknek a savaknak a gyökök alkotják a molekula nem poláris részét.

A fennmaradó hidroxilcsoportok éterkötést képeznek polietilénglikol-maradékokkal - (CH 2 CH 2 O) n CH 2 CH 2OH, Ahol n=40-80. A polietilénglikol-fragmensek a Tweenek poláris részét képviselik.

Bibliográfia: Szerves kémia, A.P. Luzin, S.E. Zurabyan, N.A. Tyukavkina, 1998

Vagy CMC), amelynek elérése esetén, ha felületaktív anyagot adunk az oldathoz, a határfelület koncentrációja állandó marad, ugyanakkor a tömboldatban a felületaktív anyag molekulák önszerveződése (micellaképződés vagy aggregáció) következik be. . Az ilyen aggregáció eredményeként úgynevezett micellák keletkeznek. A micellizáció jellegzetes jele a felületaktív oldat zavarossága. A felületaktív anyagok vizes oldatai a micellázás során szintén kékes árnyalatot (kocsonyás árnyalatot) kapnak a micellák fénytörése miatt.

A CMC meghatározásának módszerei:

• Felületi feszültség módszer
• Módszer az érintkezési szög (nedvesítési szög) mérésére TV-vel. vagy folyadék felülete (Érintkezési szög)
• Spinning drop módszer

Enciklopédiai YouTube

• 1 / 5

  A felületaktív anyagok általában olyan szerves vegyületek, amelyek rendelkeznek amfifil szerkezet, azaz molekuláik poláris részt, hidrofil komponenst tartalmaznak (funkciós csoportok -OH, -COOH, -SOOOH, -O- stb., vagy gyakrabban ezek sói -ONa, -COONa, -SOOONa stb. .) és egy nem poláris (szénhidrogén) rész, egy hidrofób komponens. A felületaktív anyagokra példa a közönséges szappan (zsírkarbonsavak nátriumsóinak keveréke - oleát, nátrium-sztearát stb.) és SMS (szintetikus mosószerek), valamint alkoholok, karbonsavak, aminok stb.

  A felületaktív anyagok osztályozása

  Magasabb zsíralkoholok alkalmazása felületaktív anyagok előállítására

  Felületaktív anyag osztály	A felületaktív anyag típusa		Kémiai formula	Reagens szintézishez	Szintézis áramkör	Források
  Nemionos felületaktív anyagok	Alkoxilátok	etoxilátok	R−O−(CH2CH2O)nH	etilén-oxid	ROH + n(CH2CH2)O →RO−(CH2CH2O)nH A reakció lúg jelenlétében, legfeljebb 160 °C hőmérsékleten és legfeljebb 0,55 MPa nyomáson megy végbe. Általában a 9-15 szénatomos alkoholokat 6-7 mol etilén-oxiddal kombinálva alkalmazzák.	:[oldal 31., 35.] :[p. 137-139.]
  		propoxilátok	R−O−(CH2CH(CH3)O)nH	propilén-oxid
  		butoxilátok	R−O−(CH2CH(C2H5)O)nH	butilén-oxid
  	Alkil-glikozidok		R−(O−C6H10O5)nH	szőlőcukor	ROH + nC 6 C 12 O 6 → R− ​​(O−C 6 H 10 O 5) n H+ nH 2 O A reakció szulfonsavak jelenlétében, 140 °C-ig terjedő hőmérsékleten megy végbe. Egy másik lehetőség a butil-éterek előzetes előállítása, majd az átészterezés. A glikozidcsoportok száma 1 és 3 között van.	:[oldal 38] :[oldal 149]
  Anionos felületaktív anyagok	Karboxietoxilátok		R−O−(CH 2 CH 2 O) n CH 2 COOH	klór-ecetsav	RO(CH 2 CH 2 O) n H + ClCH 2 COOH → RO(CH 2 CH 2 O) n CH 2 COOH + HCl A reakció lúg jelenlétében megy végbe, a sav a vizes oldat megsavanyításával és a vizes-só fázis elválasztásával szabadul fel.	:[oldal 40] :[oldal 126-127]
  	Foszfátok és polifoszfátok		ROP(OH)2O; (RO)2P(OH)O	foszfor(V)-oxid	3ROH + P 2 O 5 → ROP(OH) 2 O + (RO) 2 P(OH)O Por alakú foszfor-oxid hozzáadása vízmentes alkoholokhoz vízmentes környezetben 50-70 °C-on és erőteljes keverés.	:[oldal 54] :[oldal 122-123]
  	Szulfoszukcinátok		ROC(O)CH2CH(SO3Na)COOH; ROC(O)CH2CH(SO3Na)COOR	maleinsavanhidrid, nátrium-szulfit	ROH + (COCH=CHCO)O → ROC(O)CH=CHCOOH ROC(O)CH=CHCOOH + Na2SO3 → ROC(O)CH2CH(SO3Na)COONa Alkoholok észterezése málna-anhidriddel (T 100 °C-ig) és további hozzáadása nátrium-szulfit-éterhez melegítés közben.	:[oldal 52-53]
  	Alkil-szulfátok		R-O-SO 3 H	kénsav, kén(VI)-oxid, klórszulfonsav	ROH + SO 3 → ROSO 3 H Alkoholok közvetlen szulfonálása, majd az oldat lúggal történő semlegesítése.	:[oldal 55–56.]
  	Alkil-éter-szulfátok		R-(CH2CH2O)nOSO3H

  Néhány más alkoholt is használnak felületaktív anyagok előállításához: glicerint (zsírsav-észterek - emulgeálószerek), szorbitot (szorbitánok), monoetanol-amint és dietanol-amint (alkanolamidok).

  A felületaktív anyagok hatása a környezeti összetevőkre

  A felületaktív anyagokat olyanokra osztják, amelyek gyorsan lebomlanak környezetés azokat, amelyek nem pusztulnak el, és elfogadhatatlan koncentrációban halmozódhatnak fel a szervezetekben. A felületaktív anyagok egyik fő negatív hatása a környezetben a felületi feszültség csökkenése. Például az óceánban a felületi feszültség változása a CO 2 és az oxigén visszatartási sebességének csökkenéséhez vezet a víztömegben. Csak néhány felületaktív anyag tekinthető biztonságosnak (alkil-poliglükozidok), mivel ezek bomlástermékei szénhidrátok. Ha azonban a felületaktív anyagok a talaj/homokrészecskék felületén adszorbeálódnak, lebomlásuk mértéke/sebessége sokszorosára csökken. Mivel szinte minden iparban és háztartásban használt felületaktív anyag pozitív adszorpciót mutat a föld, homok, agyag részecskéin, normál körülmények között felszabadíthatják (deszorbeálhatják) az ezekben a részecskékben tárolt nehézfém-ionokat, és ezáltal növelhetik ezen anyagok emberi szervezetbe jutásának kockázatát. .

  A felületaktív anyagok (felületaktív anyagok) olyanok vegyi anyagok, amelyek képesek a fázishatárokon koncentrálni és csökkenteni a felületi (felületi) feszültséget. A felületaktív anyagokat gyógyszerészeti és kozmetikai termékekben, samponok és habos mosószerek gyártásában használják.

  A felületaktív anyagok kémiai szerkezete

  Egy felületaktív anyag molekula egy hidrofób szénhidrogén gyökből és egy hidrofil poláris (funkcionális) csoportból áll, azaz. A molekula difil, ennek következtében nagy adszorpciós kapacitással rendelkezik. Például egy víz/olaj emulzióban a felületaktív anyag molekula hidrofil csoportja a víz felé, a szénhidrogén része pedig az olaj felé orientálódik. És a felületi feszültség csökken, ami biztosítja az olajcseppek stabilizálását a vízben.

  A felületaktív anyagok detergens hatása azon alapul, hogy a testápolók, samponok, szappanok felületaktív összetevői a szennyeződések, például zsír és szilárd részecskék felületén adszorbeálódnak, beburkolják azokat, és megkönnyítik a mosóoldatba való bejutást. A felületaktív anyagok a felületi feszültség csökkentésével elősegítik a víz vagy az ezeken alapuló termékek eloszlását a bőr felületén.

  A felületaktív anyagok típusai

  A felületaktív anyagok osztályozása a poláris csoport jellegétől függő felosztáson alapul: nemionos, amely vízben nem disszociál ionokká, és ionos, amely a vízben történő disszociáció során keletkező töltéstől függően anionos, kationos. , amfoter.

  Az anionos felületaktív anyagok vízben oldva negatív töltésű ionokat képeznek hosszú szénhidrogénlánccal (szerves anionokkal) és szabályos kationnal. Az anionos felületaktív emulgeálószerek nagyon hatékonyak:

  • olaj/víz emulziók létrehozásakor;
  • számos porszerű anyag diszpergálásakor;
  • habban használva tisztítószerek erős habzás biztosítása kemény vízben.

  A kozmetikai készítményekben, különösen detergensekben gyakran használt anionos felületaktív anyagokra példa a nátrium-lauril-etoxi-szulfát (INCI-nómenklatúra „Sodium Laureth Sulfate”). Telített vagy telítetlen primer magasabb szénatomszámú alkoholok szulfatálásával nyerik, majd nátrium-lúggal, ammóniával vagy trietanol-aminnal semlegesítik. Gyakran olyan paszta formájában állítják elő, amely a főanyag legfeljebb 70%-át tartalmazza.

  A kationos felületaktív anyagok vízben oldva pozitív töltésű ionokat (szerves kationokat) és kis molekulatömegű aniont képeznek. A kationos felületaktív anyagok közé tartoznak a zsíraminok sói és a kvaterner ammóniumbázisok. A kationos emulgeálószerek az anionosokhoz képest kevésbé hatékonyak, mert kisebb mértékben csökkentik a felületi feszültséget. De baktericid hatást mutatnak a bakteriális sejtfehérjékkel való kölcsönhatás révén. A kationos felületaktív anyagokat aktívan használják hajápoló termékekben (samponok, balzsamok, hajbalzsamok). Az egy és két szénhidrogén végű alifás kationos felületaktív anyagok jó antisztatikus szerek, és a hajkozmetikában használatosak.

  Az amfoter felületaktív anyagok a közeg pH-jától függően viselkednek lúgos környezet anionosként vagy savas környezetben kationosként. Molekuláik funkcionális csoportokat tartalmaznak, amelyek negatív és pozitív töltéssel is rendelkezhetnek. Az ilyen felületaktív anyagok jól kompatibilisek kationos és anionos anyagokkal. Az amfoter felületaktív anyagok bőrgyógyászatilag gyengéden hatnak a bőrre, ezért gyakran használják „könnymentes” babasamponokban és érzékeny bőrre készült termékekben. Például az anionos felületaktív nátrium-lauril-szulfáttal kombinálva szinte teljesen tompítja annak bőrgyógyászati ​​durvaságát. Az amfoter felületaktív anyagok jó habzási tulajdonságokkal rendelkeznek.

  A betainok az amfoter felületaktív anyagok egyik fajtája. A lágy és erősen habzó felületaktív anyagokhoz tartoznak. Az amfoter felületaktív kokamidopropil-betain (Dechiton/Betadet) a kozmetikumok részét képezi a samponok, gélek és krémzselék, folyékony szappanok és tisztító fürdőhabok gyártásában. Ez a felületaktív anyag elősegíti a kozmetikai termék bőrrel való kompatibilitását, miközben javítja a termék viszkozitását és habosodását. Így a Dechiton, különösen a gyermekeknek készült habosító termékekben, lágyító komponens, és hozzájárul a mosószer használatának biztonságához.

  A nem ionos (nem ionos) felületaktív anyagok olyan felületaktív anyagok, amelyek vízben oldva nem képeznek ionokat. Az anionosokhoz képest gyengébb habzási képességgel rendelkeznek, gyengédebben hatnak a bőrre. Az ilyen felületaktív anyagokat gyakran alkalmazzák emulgeálószerként, diszpergálószerként, szolubilizálószerként, valamint társfelületaktív anyagként, habstabilizátorként, nedvesítőszerként stb. A nemionos felületaktív anyagok például a zsírsav-dietanolamidok. Samponok és habos mosószerek gyártásánál 3%-ig terjedő mennyiségben zsíros adalékként, habstabilizátorként és sűrítőként használják.

  Samponokban Orosz termelés a szükséges fogyasztói tulajdonságok elérése és a minőség javítása érdekében ezeket használják különféle kombinációk Felületaktív anyagok a kozmetikai termék céljától függően.

  A kozmetikai iparban használt felületaktív anyagoknak meg kell felelniük az egészségügyi-járványügyi felügyelet (ellenőrzés) hatálya alá tartozó termékekre vonatkozó egységes egészségügyi-járványügyi és higiéniai követelményeknek.

  A felületaktív anyagok használatának előnyei:

  • stabilizációhoz vezet diszperz rendszer, lehetetlenné teszik a diszpergált fázis részecskéinek összetapadását és koagulálódását;
  • megkönnyíti a kozmetikai készítmények diszpergálásának és előállításának folyamatát;
  • javítja a kozmetikai anyagok nedvesíthetőségét és kenhetőségét a bőrön;
  • biztosítják a fordított emulziók stabilitását;
  • habzó mosószerek összetételében javítják habzásukat és növelik a hab használat közbeni stabilitását.

  Irodalom

  Felületaktív anyagok és készítmények. Könyvtár. Szerkesztette: M. Yu. Pletnev 2002. – 40-44.

  A kozmetikai kémia alapjai. Alapellátás és modern alapanyagok. Szerk. Puchkova T.V. 2011, 122-133.

  többnek nagyságrendekkel nagyobb, mint a folyadék térfogatában, ezért a felületaktív anyagok még elhanyagolható víztartalom (0,01-0,1 tömeg%) esetén is csökkenthetik felületi feszültség víz a határon levegővel 72,8-tól 10 -3 - 25·10 -3 J/m 2, azaz. majdnem egészenfelületi feszültség szénhidrogén folyadékok. Hasonló jelenség fordul elő a határon vizes oldat A felületaktív anyag egy szénhidrogén folyadék, amely megteremti az emulzióképződés előfeltételeit.

  Alapvető mennyiségi jellemzők A felületaktív anyag egy anyag redukáló képessége felületi feszültség a határfelületen a felületi feszültség származéka a felületaktív anyag koncentrációjához képest, mivel a C nullára hajlik.

  Folyékony fázisban felületaktív anyagok lehetnek jelen
  - vagy egyedi molekulák formájában (valóban oldható felületaktív anyagok),
  -vagy több tucat molekulából álló csoportokba egyesítve - A felületaktív anyag határkoncentrációját az oldatban, amelynél a micellák képződése megindul, nevezzük ).

  Felületaktív anyag szerkezete

  A felületaktív anyagok általában olyan szerves vegyületek, amelyek rendelkeznek amfifil szerkezet, vagyis molekuláik poláris részt, hidrofil komponenst tartalmaznak (funkciós csoportok -OH, -COOH, -SOOOH, -O- stb., vagy gyakrabban ezek sói -ONa, -COONa, -SOOONa stb. .) és egy nem poláris (szénhidrogén) rész, egy hidrofób komponens. A felületaktív anyagokra példa a közönséges szappan (zsírkarbonsavak nátriumsóinak keveréke - oleát, nátrium-sztearát stb.) és SMS(szintetikus mosószerek), valamint alkoholok, karbonsavak , aminok stb.

  A felületaktív anyagok osztályozása

  • Ionos felületaktív anyagok
    • Kationos felületaktív anyagok
    • Anionos felületaktív anyagok
    • Amfoter
  • Nemionos felületaktív anyagok
    • Alkil-poliglükozidok
    • Alkil-polietoxilátok

  
  Anionos felületaktív anyagok
  - egy vagy több poláris csoportot tartalmaznak a molekulában, és disszociálnak vizesoldat hosszú láncú anionok képződésével, amelyek meghatározzák felületi aktivitásukat. Ezek a csoportok: COOH(M), OSO 2OH(M),S03 H(M), ahol M egy fém (mono-, két- vagy háromértékű). A molekula hidrofób részét általában telített vagy telítetlen alifás láncok vagy alkil-aromás gyökök képviselik.

  Az anionos felületaktív anyagokban a kation lehet nemcsak fém, hanem szerves alapot is. Ez gyakran di- vagy trietanol-amin. A felszíni aktivitás a C 8 szénhidrogén hidrofób lánc hosszában kezd megjelenni és a lánchossz növekedésével addig növekszik, amíg a felületaktív anyag teljesen elveszíti vízoldhatóságát. A köztes funkciós csoportok szerkezetétől és a molekula poláris részének hidrofilitásától függően a szénhidrogén rész hossza elérheti a C-t is. 18 .
  
  Kationos felületaktív anyagok
  - vizes oldatban disszociálva felületaktív kationt képeznek hosszú hidrofób lánccal és anionnal (általában halogeniddel, néha kén- vagy foszforsav anionjával).

  A kationos felületaktív anyagok között a nitrogéntartalmú vegyületek dominálnak; nitrogént nem tartalmazó anyagokat is használnak: szulfónium +X- és szulfoxónium +X- vegyületek, foszfónium +X-, arzónium +X-, jódónium.

  A kationos felületaktív anyagok kevésbé csökkentik a felületi feszültséget, mint az anionos felületaktív anyagok, de kémiailag kölcsönhatásba lépnek például az adszorbens felületével. baktériumok sejtfehérjéivel, baktericid hatást okozva.

  Amfolitikus felületaktív anyagok
  – pH-értéktől függően kationos vagy anionos felületaktív anyagok tulajdonságait mutatják.

  A molekula tartalmaz egy hidrofil gyököt és egy hidrofób részt, amely az oldat pH-jától függően proton akceptor vagy donor lehet. Ezek a felületaktív anyagok jellemzően egy vagy több bázikus és savas csoportot tartalmaznak, és tartalmazhatnak nemionos poliglikolcsoportot is. Bizonyos pH-értékeknél ún izoelektromos pont, a felületaktív anyagok ikerionok formájában léteznek. A valóban oldható amfoter felületaktív anyagok savas és bázikus csoportjainak ionizációs állandói nagyon alacsonyak, de a kationorientált és anionorientált ikerionok a leggyakoribbak. A kationos csoport általában primer, szekunder vagy tercier ammóniumcsoport, piridin- vagy imidazolin-maradék. N helyett m.b. Az anionos csoportok a karboxil-, szulfonát-, szulfoészter- vagy foszfátcsoportok.
  
  Nemionos PA-k
  – nagy molekulatömegű vegyületek, amelyek vizes oldatban nem képeznek ionokat.

  Oldhatóságuk annak köszönhető, hogy a molekulákban hidrofil éter és hidroxilcsoportok vannak jelen, leggyakrabban a polietilénglikollánc. Oldódáskor a képződés következtében hidrátok képződnek hidrogén kötés a polietilénglikol-maradék oxigénatomjai és a vízmolekulák között. A hidrogénkötés felszakadása miatt a hőmérséklet emelkedésével a nemionos felületaktív anyagok oldhatósága csökken, így számukra a zavarosodási pont a tetején van. A micellizáció hőmérsékleti határa fontos mutató. Számos mozgékony H atomot tartalmazó vegyület (savak, alkoholok, fenolok, aminok) etilén-oxiddal reagálva nemionos felületaktív anyagokat képez RO (C2H4O)nH. Egy oxietiléncsoport polaritása lényegesen kisebb, mint bármely savas csoport polaritása anionos felületaktív anyagokban. Ezért ahhoz, hogy a kívánt hidrofilitást és HLB értéket adjuk egy molekulának, a hidrofób gyöktől függően 7-50 oxietiléncsoportra van szükség. Funkció nemionos felületaktív anyagok - folyékony halmazállapotú és alacsony habzású vizes oldatokban.

  A nemionos felületaktív anyagok jól kombinálódnak más felületaktív anyagokkal, és gyakran szerepelnek a készítményekben
  

  Mosó, nedvesítő, emulgeáló, diszpergáló és egyéb értékes tulajdonságaik miatt a felületaktív anyagokat széles körben használják mosó- és tisztítószerek, kozmetikumok és gyógyszerek gyártásában. latexek, gumi. polimerek, vegyi növényvédő szerek, textíliák, bőr és papír, építőanyagok, korróziógátlók, olajtermelés, szállítás és finomítás során stb. A legtöbb felületaktív anyagot szintetikus mosószerek (SDC) előállításához használják.

  A felületaktív anyagok viszonylag alacsony toxicitásúak az emberekre és az állatokra. A toxicitás növekedésének mértéke szerint a felületaktív anyagok a következő sorrendben oszlanak meg: nemionos, anionos, kationos. A bőrrel és a nyálkahártyákkal érintkezve a szintetikus felületaktív anyagok irritáló és reszorpciós hatást fejthetnek ki. Megállapítást nyert, hogy az anionos és nemionos vegyületek összetétele kevésbé kifejezett biológiai és toxikus hatással rendelkezik. A nemionos felületaktív anyagok csökkentik az anionos anyagok adszorpcióját, és csak nagy dózisban fejthetnek ki bőrkárosító hatást. A felületaktív anyagok és az ezeken alapuló készítmények legnagyobb veszélye az emberekre érzékenyítő hatásukban és allergiás reakciók kiváltásában rejlik. A szenzibilizáció a felületaktív anyagoknak a szervezetbe való bejutásának bármely útján bekövetkezhet.

  
  A vízi környezetbe kerülő felületaktív anyagok forrásai

  BAN BEN víztestek A felületaktív anyagok jelentős mennyiségben érkeznek háztartásból (szintetikus tisztítószerek használata a mindennapi életben) és ipari területről szennyvíz(textil-, kőolaj-, vegyipar, szintetikus gumik gyártása), valamint a mezőgazdasági területekről lefolyó anyagokkal (emulgeálószerként rovarirtó, gombaölő, gyomirtó és lombtalanító készítményben szerepel).
  

  
  

  
  Felületaktív anyagok (felületaktív anyagok) alkalmazása

  A felületaktív anyagokat széles körben használják az iparban mezőgazdaság, az orvostudomány és a mindennapi élet. A felületaktív anyagok világtermelése évről évre növekszik, és a nemionos anyagok részaránya a teljes termelésben folyamatosan növekszik. A szintetikus polimerek gyártásában és felhasználásában minden típusú felületaktív anyagot széles körben használnak. A micellaképző felületaktív anyagok legfontosabb felhasználási területe a polimerek előállítása emulziós polimerizációval. A keletkező latexek technológiai és fizikai-kémiai tulajdonságai nagymértékben függenek a kiválasztott felületaktív anyagok (emulgeálószerek) típusától és koncentrációjától. A szuszpenziós polimerizációban felületaktív anyagokat is használnak. Általában nagy molekulatömegű felületaktív anyagokat használnak - vízben oldódó polimereket (volivinil-alkohol, cellulózszármazékok, növényi ragasztók stb.). A lakkok vagy folyékony olaj-gyanta kompozíciók vízzel emulgeálószerek jelenlétében történő összekeverésével olyan emulziókat kapnak, amelyeket műanyagok, bőrhelyettesítők, nem szőtt anyagok, impregnált szövetek, vízbázisú festékek stb. gyártásához használnak. Nagy molekulatömegű vízoldható felületaktív anyagok, amellett, hogy a fent említett technológiákban is felhasználhatók. különböző típusú vízkezelésekben flokkulálószerként használják. Segítségükkel a szennyvízből, valamint a vizet inni távolítsa el a lebegő szennyeződéseket.
  

  Az információ a következő forrásokból származott:

  1) www.wikipedia.org

  3) www.hydrodynamictechnology.com

  Nemionos felületaktív anyagok

  Azokat a vegyületeket, amelyek vízben oldódnak anélkül, hogy ionokat képeznének, nemionosnak nevezzük. Csoportjukat a zsíralkoholok poliglikol- és poliglikolén-éterei képviselik (például facetenzid - dinátrium-lauretszulfoszukcinát - citromsavból és zsíralkoholokból álló folyékony folyadék). A nemionos felületaktív anyagokat növényi olajok (ricinus, búzacsíra, len, szezám, kakaó, körömvirág, petrezselyem, rizs, orbáncfű) etoxilezésével nyerik. A nemionos felületaktív anyagok csak folyékony vagy paszta formában léteznek, ezért nem lehetnek szilárd mosószerekben (szappanok, porok).

  Vizes oldatok észterek A zsírsavak egy diszperzív micellás oldat, amelyet gyakran „okos szappannak” is neveznek, mert emulgeálja a szennyeződéseket és az olajat, eltávolítva azt a bőr és a haj felszínéről anélkül, hogy károsítaná a védőköpenyt.

  A nemionos felületaktív anyagok tulajdonságai

  Az ilyen típusú felületaktív anyagok puhává, biztonságossá és környezetbaráttá teszik a mosószert (a nemionos felületaktív anyagok biológiai lebonthatósága 100%). Stabilizálják a szappanhabot, enyhe sűrítő tulajdonságokkal rendelkeznek, bradikináz és polírozó hatásúak, helyreállítják az epidermisz és a haj külső rétegeit, valamint elősegítik a tisztítószer gyógyászati ​​adalékanyagainak hatását.

  Ez a legígéretesebb és leggyorsabb fejlődő osztály Felületaktív anyag Az ilyen felületaktív anyagok legalább 80-90%-át úgy állítják elő, hogy etilén-oxidot adnak alkoholokhoz, alkil-fenolokhoz, karbonátokhoz, aminokhoz és más, reaktív hidrogénatomot tartalmazó vegyületekhez. Az alkil-fenolok polioxietilén-éterei a nemionos felületaktív anyagok legnagyobb számú és legelterjedtebb csoportja, több mint száz márkanévvel, a legismertebb gyógyszerek az OP-4, OP-7 és OP-10. Tipikus nyersanyagok az oktil-, ionil- és dodecilfenolok; cr. Ezenkívül krezolokat, krezolsavat, β-naftolt stb. Ha a reakcióba egyedi alkil-fenolt veszünk, akkor a késztermék RC6H4O(CH2O) mH általános képletű felületaktív anyagok keveréke, ahol m a fok oxietilezés, a kiindulási komponensek mólarányától függően.

  Minden felületaktív anyag. két kategóriába sorolhatók aszerint, hogy milyen rendszereket hoznak létre az oldóközeggel való kölcsönhatás során. Az egyik kategóriába tartoznak a micellaképző felületaktív anyagok. c., a másikra - nem képez micellákat. Micellaképző felületaktív anyagok oldataiban c. A kritikus micellakoncentráció (CMC) felett kolloid részecskék (micellák) jelennek meg, amelyek több tíz vagy száz molekulából (ionokból) állnak. A micellák reverzibilisen bomlanak szét egyedi molekulákká vagy ionokká, amikor egy oldatot (pontosabban kolloid diszperziót) a CMC alá hígítanak.

  Így a micellaképző felületaktív anyagok oldatai. A valódi (molekuláris) és kolloid oldatok köztes helyzetét foglalják el, ezért gyakran félkolloid rendszereknek nevezik őket. A micellaképző felületaktív anyagok közé tartozik minden mosószer, emulgeálószer, nedvesítőszer, diszpergálószer stb.

  A felületi aktivitást célszerű a felületi feszültség legnagyobb csökkenése osztva a megfelelő koncentrációval - CMC-vel micellaképző felületaktív anyagok esetén. A felületi aktivitás fordítottan arányos a CMC-vel:

  A micellák képződése szűk koncentráció-tartományban megy végbe, amely a hidrofób gyökök meghosszabbodásával szűkül és jobban definiálódik.

  Például a tipikus félkolloid felületaktív anyagok legegyszerűbb micellái. sók zsírosak, a CMC-nél nem sokkal magasabb koncentrációban gömb alakúak.

  A felületaktív anyag koncentrációjának növekedésével az anizometrikus micellákat a szerkezeti viszkozitás meredek növekedése kíséri, ami bizonyos esetekben gélesedést, azaz gélesedést eredményez. a folyékonyság teljes elvesztése.

  A tisztítószerek hatása. A szappan évezredek óta ismert, de a vegyészek csak viszonylag nemrégiben értették meg, miért van tisztító tulajdonsága. A szennyeződések eltávolításának mechanizmusa lényegében ugyanaz a szappanoknál és a szintetikus mosószereknél. Nézzük meg példaként a konyhasót, a közönséges szappant és a nátrium-alkil-benzolszulfonátot, az egyik első szintetikus mosószert.

  Vízben oldva só pozitív töltésű nátriumionokra és negatív töltésű kloridionokra disszociál. Szappan, azaz. A nátrium-sztearát (I), a hasonló anyagok, valamint a nátrium-alkil-benzolszulfonát (II) hasonlóan viselkedik: pozitív töltésű nátriumionokat képeznek, de negatív ionjaik a kloridiontól eltérően körülbelül ötven atomból állnak.

  Az (I) szappant a Na+ és a C17H35COO- képlettel jellemezhetjük, ahol 17 szénatom, hozzájuk kapcsolódó hidrogénatomokkal kanyargós láncban húzódik meg. A nátrium-alkil-benzolszulfonát (Na+ C12H25C6H4SO3-) megközelítőleg ugyanannyi szén- és hidrogénatomot tartalmaz. Azonban nem tekercslánc formájában vannak elrendezve, mint a szappanban, hanem elágazó szerkezet formájában. Ennek a különbségnek a jelentősége később derül ki. A tisztító hatás szempontjából fontos, hogy a negatív ion szénhidrogén része vízben oldhatatlan legyen. Zsírokban és olajokban azonban oldódik, és a zsírnak köszönhetően tapad a szennyeződés a dolgokra; és ha a felület teljesen zsírmentes, nem marad meg rajta a szennyeződés.

  A szappan és az alkil-benzolszulfonát negatív ionjai (anionjai) hajlamosak a víz-zsír határfelületen koncentrálódni. A vízben oldódó negatív töltésű vége a vízben marad, míg a szénhidrogén rész a zsírba merül. Annak érdekében, hogy a felület a lehető legnagyobb legyen, a zsírnak apró cseppek formájában kell jelen lennie. Ennek eredményeként emulzió képződik - zsír (olaj) cseppek szuszpenziója vízben (III).

  Ha egy kemény felületen zsírréteg van, akkor mosószert tartalmazó vízzel érintkezve a zsír elhagyja a felületet és apró cseppek formájában a vízbe kerül. A szappan és az alkil-benzolszulfonát anionjai az egyik végén a vízben, a másik végén a zsírban találhatók. A zsírréteg által megtartott szennyeződést öblítéssel távolítják el. Így leegyszerűsített formában elképzelheti a mosószerek hatását.

  Minden olyan anyagot, amely az olaj-víz határfelületen gyűl össze, felületaktív anyagnak nevezzük. Minden felületaktív anyag emulgeálószer, mert elősegíti az olaj a vízben emulzió képződését, pl. olaj és víz „keverése”; mindegyiknek van tisztító tulajdonsága és habot képez – elvégre a hab olyan, mint a vízben lévő légbuborékok emulziója. De nem mindegyik tulajdonság fejeződik ki egyformán. Vannak felületaktív anyagok, amelyek sok habot képeznek, de gyenge mosószerek; Vannak olyanok is, amelyek alig habznak, de kiváló tisztítószerek. A szintetikus mosószerek olyan szintetikus felületaktív anyagok, amelyek különösen nagy tisztítóerővel rendelkeznek. Az iparban a "szintetikus mosószer" kifejezés általában felületaktív anyagot, fehérítőket és egyéb adalékokat tartalmazó készítményt jelent.

  A szappant, alkil-benzolszulfonátot és sok más mosószert, ahol az anion zsírokban oldódik, anionosnak nevezzük. Vannak olyan felületaktív anyagok is, amelyekben a kation zsírban oldódik. Kationosnak nevezik őket. Egy tipikus kationos mosószer, az alkil-dimetil-benzilammónium(IV)-klorid egy kvaterner ammóniumsó, amely négy csoporthoz kötött nitrogént tartalmaz. A klorid anion mindig a vízben marad, ezért nevezik hidrofilnek; a pozitív töltésű nitrogénhez kötődő szénhidrogéncsoportok lipofilek. Ezen csoportok egyike, a C14H29, hasonló a szappanban és az alkil-benzolszulfonátban lévő hosszú szénhidrogénlánchoz, de pozitív ionhoz kapcsolódik. Az ilyen anyagokat „fordított szappanoknak” nevezik. Egyes kationos mosószerek erős antimikrobiális hatással rendelkeznek; Nemcsak mosásra, hanem fertőtlenítésre is szolgáló tisztítószerekben használják. Ha azonban szemirritációt okoznak, akkor aeroszolos készítményekben történő felhasználáskor ezt a tényt tükröznie kell a címkén található utasításokban.

  A mosószerek másik típusa a nemionos mosószerek. A zsírban oldódó csoport a mosószerben (V) olyan, mint az alkil-benzolszulfonátok és szappanok zsírban oldódó csoportja, a maradék pedig egy hosszú lánc, amely sok oxigénatomot és a végén egy OH-csoportot tartalmaz, amelyek hidrofilek. A nemionos szintetikus mosószerek általában nagy tisztítóerőt mutatnak, de gyenge habképződést mutatnak.

  A felületaktív anyagok (Synthetic Surfactants) a vegyületek nagy csoportja, szerkezetükben eltérőek, különböző osztályokba tartoznak. Ezek az anyagok a határfelületen adszorbeálódhatnak, és ennek eredményeként csökkentik a felületi energiát (felületi feszültséget). A felületaktív anyagok vízben oldott tulajdonságaitól függően anionos anyagokra (az aktív rész az anion), kationos anyagokra (a molekulák aktív része a kation), amfolitikus és nemionos anyagokra oszthatók, amelyek nem ionizálódnak minden.

  Nem titok, hogy a mosóporok fő aktív összetevői a felületaktív anyagok. Valójában ezek az aktívak kémiai vegyületek A szervezetbe kerülve a legfontosabb biokémiai folyamatok megzavarásával elpusztítják az élő sejteket.

  A szintetikában van a jövő? Látszólag igen. Ennek igazolására a felületaktív anyagokat egyre jobban fejlesztik, vannak úgynevezett nemionos felületaktív anyagok, amelyek biológiai lebonthatósága eléri a 100%-ot. Hatékonyabbak, ha alacsony hőmérsékletek, ami a kíméletes mosási módok esetében fontos. Mivel sok műszál nem bírja a magas hőmérsékletet. Ezen kívül több bemosás hideg víz energiaforrásokat takarít meg, ami minden nap fontosabb. Sajnos a legtöbb nemionos felületaktív anyag folyékony vagy pasztaszerű, ezért folyékony és paszta mosószerekben használják. A nemionos felületaktív anyagokat 2-6 tömegszázalékos adalékanyag formájában adagoljuk a porított SMS-be. A szintetikus felületaktív anyagok fontos előnye, hogy nem képeznek vízben rosszul oldódó kalcium- és magnéziumsókat. Ez azt jelenti, hogy lágy és kemény vízben egyaránt jól mosnak. A szintetikus mosószerek koncentrációja még lágy vízben is jóval alacsonyabb lehet, mint a természetes zsírokból készült szappanoknál.

  Valószínűleg a legismertebb háztartási vegyi termékek a szintetikus mosószerek. 1970-ben először több szintetikus mosószert (SDC) gyártottak világszerte, mint a hagyományos természetes szappanokat. Évről évre csökken a termelése, miközben az SMS-ek száma folyamatosan növekszik.

  Hazánkban például az SMS-gyártás növekedési dinamikája a következő adatokkal jeleníthető meg: 1965-ben 106 ezer tonna, 1970-ben - 470 ezer tonna, 1975-ben pedig közel egymillió tonna fog készülni.

  Miért esik olyan alacsonyra a természetes, egészséges szappan gyártása, amely hosszú éveken át hűségesen szolgálja az embereket? Kiderült, hogy sok hiányossága van.

  Először is, a szappan egy gyenge szerves sav (pontosabban három sav - palmitinsav, margarinsav és sztearinsav) és egy erős bázis - nátrium-hidroxid - keverékéből képzett só, vízben hidrolizál: ez (azaz lebomlik) általa) savvá és lúggá. A sav reakcióba lép a keménységi sókkal, és új, vízben már oldhatatlan sókat képez, amelyek ragacsos fehér massza formájában hullanak ki a ruhákra, hajra stb. Ezt a nem túl kellemes jelenséget mindenki jól ismeri, aki próbált már mosni vagy kemény vízben mosni.

  Egy másik hidrolízistermék - lúg - roncsolja a bőrt (zsírtalanítja, kiszáradáshoz és fájdalmas repedések kialakulásához vezet), és csökkenti a különböző szöveteket alkotó rostok szilárdságát. Poliamid szálak (nylon, nylon, perlon). a szappan különösen intenzíven elpusztítja.

  Másodszor, a szappan viszonylag drága termék, mivel előállítása élelmiszer-alapanyagokat - növényi vagy állati zsírokat - igényel.

  Más, kevésbé jelentős hátrányai is vannak ennek az anyagnak, amely egészen a közelmúltig teljesen nélkülözhetetlen volt a mindennapi életben.

  A természetes szappanokkal ellentétben a szintetikus mosószereknek kétségtelen előnyei vannak: nagyobb tisztítóerő, higiénia és költséghatékonyság.

  Jelenleg mintegy 500 féle szintetikus mosószer kapható a nemzetközi piacon, por, granulátum, pelyhek, paszták és folyadékok formájában.

  Az SMS-ek előállításának nagy gazdasági hatása van. Kísérletek kimutatták, hogy egy tonna szintetikus mosószer 1,8 tonna 40%-os, értékes élelmiszer-alapanyagból készült mosószappant helyettesít. Becslések szerint egy tonna SMS 750 kg növényi zsírt takarít meg az élelmiszeripar számára.

  Az SMS háztartási használata lehetővé teszi, hogy a kézi és gépi mosás során 15-20%-kal csökkentsék a munkaerőköltségeket*, ugyanakkor az anyag szilárdsága és eredeti fogyasztói tulajdonságai (fehérség, színvilágosság, rugalmasság) nagymértékben megmaradnak. jobb, mint a hagyományos mosószappan használatakor.

  Azt kell mondani, hogy az SMS-ek nem csak ruhamosásra szolgálnak. Különböző háztartási cikkek mosására, tisztítására léteznek speciális termékek, szintetikus toalettszappanok, hajsamponok, habzó fürdőadalékok, amelyek szervezetre tonizáló hatású biostimulánsokat tartalmaznak.

  Mindezen termékek fő összetevője egy szintetikus felületaktív anyag (felületaktív anyag), amelynek szerepe megegyezik a közönséges szappanban lévő szerves sók szerepével.

  A kémikusok azonban régóta tudják, hogy egy egyedi anyag, bármilyen univerzális is legyen is, nem képes minden vele szemben támasztott követelményt kielégíteni. Más kísérőanyagok kis adagolása segít abban, hogy nagyon hasznos tulajdonságokat fedezzünk fel ebben az alapanyagban. Ezért minden modern SMS nem egyedi felületaktív anyag, hanem olyan kompozíció, amely tartalmazhat fehérítőket, illatanyagokat, habzásszabályozókat, biológiailag aktív anyagokat és egyéb összetevőket.

  A modern szintetikus mosószerek második legfontosabb összetevője a kondenzált vagy polimer foszfátok (polifoszfátok). Ezeknek az anyagoknak számos hasznos tulajdonságait: vízben oldódó komplexeket képeznek a vízben jelenlévő fémionokkal, ami megakadályozza az oldhatatlan ásványi sók megjelenését, amelyek közönséges szappannal történő mosáskor keletkeznek; növeli a felületaktív anyagok tisztító aktivitását; megakadályozza, hogy a lebegő szennyeződés részecskék visszacsapódjanak a mosott felületre; olcsó előállítani.

  A polifoszfátok mindezen tulajdonságai lehetővé teszik a drágább főkomponens, a felületaktív anyag tartalmának csökkentését az SMS-ben.

  Általános szabály, hogy minden szintetikus mosószer illatanyagot tartalmaz - egy kellemes szagú anyagot, amely az SMS használatakor átkerül a mosodába.

  Szinte minden SMC tartalmaz nátrium-karboxi-metil-cellulóz nevű anyagot. Ez egy nagy molekulatömegű szintetikus termék, vízben oldódik. Fő célja, hogy a foszfátokkal együtt felszívódásgátló, azaz felszívódásgátló hatású legyen. megakadályozza a szennyeződések lerakódását a már mosott szálakon.

  Legtöbbjük számos előnnyel rendelkezik a szappannal szemben, amelyet régóta használnak erre a célra. Például a felületaktív anyagok jól oldódnak és még kemény vízben is habznak. A kemény vízben képződő kálium- és magnéziumsók nem rontják a felületaktív anyagok tisztító hatását és nem képeznek fehér bevonatot a hajon.

  Minden mosópor fő hatóanyagai, az ún. A felületaktív anyagok (felületaktív anyagok) rendkívül aktív kémiai vegyületek. Az emberi és állati sejtek membránjának egyes komponenseivel némi kémiai affinitást mutatva, a felületaktív anyagok a szervezetbe kerülve felhalmozódnak a sejtmembránokon, vékony réteggel borítva azok felületét, és bizonyos koncentrációban a legfontosabb biokémiai anyagok megzavarását okozhatják. a bennük előforduló folyamatok megzavarják a sejtek működését és integritását.

  Állatkísérletek során a tudósok azt találták, hogy a felületaktív anyagok jelentősen megváltoztatják a redoxreakciók intenzitását, befolyásolják számos fontos enzim aktivitását, és megzavarják a fehérje-, szénhidrát- és zsíranyagcserét. A felületaktív anionok különösen agresszívak. Súlyos immunrendszeri zavarokat, allergiák kialakulását, agy-, máj-, vese- és tüdőkárosodást okozhatnak. Többek között ez az oka annak, hogy a nyugat-európai országok szigorú korlátozásokat vezettek be az a-tenzidek (anionos felületaktív anyagok) mosószer-készítményekben való felhasználására vonatkozóan. Tartalmuk legjobb esetben nem haladhatja meg a 2-7%-ot. Nyugaton több mint 10 évvel ezelőtt felhagytak a foszfát-adalékanyagokat tartalmazó porok mindennapi életvitelével. Németország, Olaszország, Ausztria, Hollandia és Norvégia piacán csak foszfátmentes mosószereket árulnak. Németországban a foszfátporok használatát a szövetségi törvény tiltja. Más országokban, például Franciaországban, Nagy-Britanniában, Spanyolországban a kormány döntéseinek megfelelően szigorúan szabályozzák az SMS foszfáttartalmát (legfeljebb 12%).

  A foszfát adalékok jelenléte a porokban az a-felületaktív anyagok toxikus tulajdonságainak jelentős növekedéséhez vezet. Ezek az adalékok egyrészt feltételeket teremtenek az a-felületaktív anyagok intenzívebb behatolásához az ép bőrön keresztül, elősegítik a bőr fokozott zsírtalanítását, a sejtmembránok aktívabb pusztítását, és élesen csökkentik a bőr barrier funkcióját. A felületaktív anyagok behatolnak a bőr mikroereibe, felszívódnak a vérben és szétterjednek az egész testben. Ez változáshoz vezet fizikai és kémiai tulajdonságok maga a vér és a károsodott immunitás. Az α-felületaktív anyagok képesek felhalmozódni a szervekben. Például a védtelen bőrrel érintkező a-felületaktív anyagok teljes mennyiségének 1,9%-a rakódik le az agyban, 0,6%-a a májban stb. Mérgező hatásúak: a tüdőben hiperémiát, tüdőtágulást okoznak, a májban károsítják a sejtműködést, ami a koleszterinszint növekedéséhez és fokozza az érelmeszesedést a szív és az agy ereiben, megzavarja az idegimpulzusok átvitelét. a központi és perifériás idegrendszerben.

  Ez azonban nem meríti ki a foszfátok káros hatásait – nagy veszélyt jelentenek környezetünkre. Amikor a foszfátok a szennyvízzel együtt mosás után a víztestekbe kerülnek, műtrágyaként működnek. Az algák „betakarítása” a tározókban ugrásszerűen növekedni kezd. Az algák, amikor lebomlanak, kiszabadulnak hatalmas mennyiségben metán, ammónia, hidrogén-szulfid, amelyek elpusztítják az összes életet a vízben. A víztestek túlburjánzása és a lassú folyású vizek eltömődése a víztestek ökoszisztémáinak súlyos megzavarásához, a hidroszféra oxigéncseréjének romlásához vezet, és megnehezíti a lakosság ivóvízellátását. Emiatt is számos országban törvényileg tiltották a foszfát SMS-ek használatát.

  A felületaktív anyagok hagyományos hátránya a durvaság, amely sampon vagy tusfürdő használata után bőrirritációban, szárazságban és kellemetlen érzésben nyilvánul meg.

  A mosóporok aktív kémiai oldataival érintkezve a kezek bőre a veszélyes vegyi anyagok emberi szervezetbe való behatolásának fő vezetőjévé válik. Az A-felületaktív anyagok aktívan behatolnak még a kéz ép bőrébe is, és foszfátok, enzimek és klór segítségével intenzíven fertőtlenítik azt. A bőr normál zsírtartalmának és nedvességtartalmának helyreállítása legkorábban 3-4 óra elteltével következik be, ismételt használat esetén pedig a káros hatás felhalmozódása miatt két napon belül érezhető a bőr zsíros borításának hiánya. Csökkennek a bőr védőfunkciói, és megteremtik a feltételeket ahhoz, hogy ne csak a felületaktív anyagok, hanem bármely mérgező vegyület - bakteriológiai toxinok, nehéz fémek stb. Többszöri foszfátporos mosás után gyakran alakul ki bőrgyulladás - dermatitis. Beindul a kóros immunreakciók futószalagja.