Substanță activă de suprafață

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 2 aprilie 2022; verificarea necesită 1 editare .

Surfactantul ( surfactant , tenside ) este un compus chimic care, concentrându-se pe interfața fazelor termodinamice , determină o scădere a tensiunii superficiale . Alături de săpunuri , agenții tensioactivi sintetici sunt principalul ingredient activ al detergenților [1] .

Co-surfactanții (co-surfactanții) sunt compuși chimici care au proprietatea unui agent activ de suprafață, dar au scopul de a menține, îmbunătăți, activa și alte proprietăți ale agentului tensioactiv principal. De exemplu, pentru a crește solubilitatea componentelor slab solubile sau pentru a menține capacitatea de spumare.

Activitate de suprafață

Principala caracteristică cantitativă a agenților tensioactivi este activitatea de suprafață [K 1]  - capacitatea unei substanțe de a reduce tensiunea superficială la limita de fază - aceasta este derivata tensiunii superficiale în raport cu concentrația surfactantului, deoarece C tinde spre zero. Totuși, agentul tensioactiv are o limită de solubilitate (așa-numita concentrație critică micelară , sau CMC), la atingerea căreia, la adăugarea ulterioară a agentului tensioactiv în soluție, concentrația sa la limita de fază rămâne constantă, dar în același timp, are loc autoorganizarea moleculelor de surfactant în soluția în vrac (formarea sau agregarea micelelor) . Ca rezultat al acestei agregari, se formează așa-numitele micelii. O caracteristică distinctivă a formării micelelor este turbiditatea soluției de surfactant. Soluțiile apoase de agenți tensioactivi capătă, de asemenea, o nuanță albăstruie (gelatinoasă) datorită refracției luminii de către micelii ( opalescență ).

Metode pentru determinarea CMC:

Structura surfactanților

De regulă, agenții tensioactivi sunt compuși organici cu o structură amfifilă , adică moleculele lor conțin o parte polară, o componentă hidrofilă (grupe funcționale -OH, -COOH, -SOOOH, -O- etc., sau, mai des, sărurile lor -ONa, -COONa, -SOOONa etc.) și partea nepolară (hidrocarbură), componentă hidrofobă . Agenții tensioactivi pot servi ca săpun obișnuit (un amestec de săruri de sodiu ale acizilor carboxilici grași - oleat , stearat de sodiu etc.) și SMS (detergenți sintetici), precum și alcooli , acizi carboxilici , amine etc.

Clasificarea agenților tensioactivi

Producția de agenți tensioactivi din alcooli grași superiori

Cea mai importantă materie primă în producția de surfactanți moderni pentru detergenți sintetici sunt alcoolii grași superiori , care, în funcție de reactiv, dau surfactanți neionici sau anionici , ceea ce este ilustrat de diagrama de mai jos [2] :[p. 5] .

Volumul mondial de utilizare a alcoolilor grași superiori în producția de surfactanți în anul 2000 a fost de 1,68 milioane de tone [2] :[p. 6] . În 2003, aproximativ 2,5 milioane de tone de surfactanți au fost produse pe baza de alcooli grasi mai mari [3] .

Utilizarea alcoolilor grași superiori pentru producerea de agenți tensioactivi

Clasa de surfactant  Tip de surfactant  Formula chimica Reactiv pentru sinteza Schema de sinteză Surse
Surfactanți neionici etoxilate R− O− ( CH2CH2O ) n H oxid de etilenă [K 2] ROH + n(CH 2 CH 2 )O → RO−(CH 2 CH 2 O) n H

Reacția are loc în prezența alcaline la temperaturi de până la 160°C și presiuni de până la 0,55 MPa. Utilizați de obicei alcooli C9 - C15 în combinație cu 6-7 moli de oxid de etilenă.

[4] :[p. 31, 35] [2] :[p. 137-139]
propoxilati R−O−(CH2CH ( CH3 ) O) n H oxid de propilenă
butoxilați R-O-( CH2CH ( C2H5 ) O ) n H oxid de butilenă
 Alchil glicozide  R− ( O − C6H10O5 ) n H _ glucoză ROH + nC 6 C 12 O 6 → R−(O−C 6 H 10 O 5 ) n H+nH 2 O
Reacția se desfășoară în prezența acizilor sulfonici la temperaturi de până la 140°C. O altă opțiune este prepararea preliminară a eteri butilici urmată de transesterificare. Numărul grupelor glicozidice variază de la 1 la 3. 		[4] :[p. 38]
[2] :[p. 149]
Surfactanți anionici  Carboxietoxilați  R − O− ( CH2CH2O ) n CH2COOH _ acid cloracetic RO(CH 2 CH 2 O) n H + ClCH 2 COOH → RO(CH 2 CH 2 O) n CH 2 COOH + HCl

Reacția se desfășoară în prezența alcaline, acidul este izolat prin acidificarea soluției apoase și separarea fazei apoase-sare.

[4] :[p. 40]
[2] :[p. 126-127]
 Fosfați și polifosfați  ROP(OH) 20 ; (RO) 2 P(OH)O oxid de fosfor (V). 3ROH + P 2 O 5 → ROP(OH) 2 O + (RO) 2 P(OH)O

Adăugarea de oxid de fosfor sub formă de pulbere la alcooli anhidri într-un mediu anhidru la 50-70°C cu agitare puternică [K 3] .

[4] :[p. 54]
[2] :[p. 122-123]
 Sulfosuccinați  ROC(O)CH2CH ( S03Na ) COOH; ROC(O)CH2CH ( SO3Na ) COOR anhidridă maleică , sulfit de sodiu ROH + (COCH=CHCO)O → ROC(O)CH=CHCOOH
ROC(O)CH=CHCOOH + Na 2 SO 3 → ROC(O)CH 2 CH(SO 3 Na)COONa
Eterificarea alcoolilor cu anhidrida maleica (T până la 100 °C) și adăugare suplimentară la eter sulfit de sodiu prin încălzire. 		[4] :[p. 52-53]
[5]
 alchil sulfati  R−O−SO 3 H [K 4] acid sulfuric , oxid de sulf(VI) , acid clorosulfonic ROH + SO 3 → ROSO 3 H Sulfonarea
directă a alcoolilor cu neutralizarea ulterioară a soluției cu alcali. 		[4] :[p. 55-56]
[5]
 alchil eter sulfati  R− ( CH2CH2O ) n OSO3H _ _ _

Alți alcooli sunt, de asemenea, utilizați în producerea agenților tensioactivi: glicerol (esteri cu acizi grași - emulgatori ), sorbitol ( sorbitani ), monoetanolamină și dietanolamină ( alcanolamide ).

Efectul agenților tensioactivi asupra componentelor de mediu

Agenții tensioactivi sunt împărțiți în cei care sunt distruși rapid în mediu și cei care nu sunt distruși și se pot acumula în organisme în concentrații inacceptabile. Unul dintre principalele efecte negative ale surfactanților în mediu este scăderea tensiunii superficiale . De exemplu, în ocean, o modificare a tensiunii de suprafață duce la o scădere a retenției de CO 2 și oxigen în corpul de apă. Doar câțiva agenți tensioactivi sunt considerați siguri (alchilpoliglucozide), deoarece produsele lor de degradare sunt carbohidrații . Cu toate acestea, atunci când agenții tensioactivi sunt adsorbiți pe suprafața particulelor de pământ/nisip, gradul/rata de degradare a acestora scade de multe ori. Deoarece aproape toți agenții tensioactivi utilizați în industrie și gospodării au o adsorbție pozitivă pe particulele de pământ, nisip, argilă, în condiții normale pot elibera (desorbi) ioni de metale grele deținuți de aceste particule, crescând astfel riscul ca aceste substanțe să pătrundă în om. organism.

Aplicații

Volumul producției

În 2008, producția anuală de agenți tensioactivi s-a ridicat la 13 milioane de tone [7] . În 2012, dimensiunea pieței de surfactanți a fost de 26,8 miliarde de dolari, până în 2016 este de așteptat să crească la 31 de miliarde, iar până în 2020 - până la 36 de miliarde [8] .

Surfactanți asociați

Co-surfactanții nu sunt utilizați fără surfactantul principal. Ele pot avea funcții suplimentare precum efect de solubilizare, reducerea sarcinii electrice statice (păr, țesut), efect de stabilizare asupra componentelor care formează gel, îmbunătățirea sau, dimpotrivă, suprimarea spumării, stabilizarea spumei etc. Un exemplu de co-surfactant : capril glucozid.

Vezi și

Note

  1. ↑ Acțiunea detergentului // Marea Enciclopedie Rusă. Volumul 21. - M. , 2012. - S. 360-361.
  2. ↑ 1 2 3 4 5 6 Chemistry and Technology of Surfactants / Editat de Richard J. Farn. - Blackwell Publishing Ltd, 2006. - 315 p. — ISBN 978-14051-2696-0 .
  3. ↑ Dierker M., Schäfer HJ Surfactanți din acidul oleic, erucic și petroselinic: Sinteză și proprietăți  //  Jurnalul European de Știință și Tehnologie Lipidă. - 2010. - Vol. 112 , nr. 1 . — P. 122 .
  4. ↑ 1 2 3 4 5 6 Lange K. R. Surfactanți: sinteza, proprietăți, analiză, aplicare = Surfactants. Un manual practic / Per. din engleza. - Sankt Petersburg. : „Profesia”, 2004. - 240 p. — ISBN 5-93913-068-2 .
  5. ↑ 1 2 Pletnev M. Yu. Detergenți cosmetici și igienici // . - Chimie. - M. , 1990. - S. 17-20. — ISBN 5-7245-0275-5 .
  6. ↑ [www.src-w.ru Centrul de Cercetare „War Resistance” NRU „MPEI”] .
  7. ↑ Kosaric, Naim; Sukan, Fazilet Vardar. Biosurfactanți: producție și utilizare - procese, tehnologii și  economie . - CRC Press , 2014. - P. 153. - ISBN 9781466596702 .
  8. ↑ Global Surfactant Market - Acmite Market Intelligence . Preluat la 2 decembrie 2015. Arhivat din original la 22 decembrie 2015.
Comentarii
  1. ↑ A nu se confunda cu activitatea de suprafață (radio) .
  2. ↑ O schemă este dată pentru oxidul de etilenă, ca cel mai comun reactiv pentru sinteza alcoxilaților.
  3. ↑ În loc de oxid de fosfor, se folosesc și acizi polifosforici, iar ca produse de pornire se folosesc etoxilații de alcool.
  4. ↑ De obicei, nu se folosesc acizi sulfonici în sine, ci săruri de amoniu sau de sodiu, de exemplu: laurii sulfat de sodiu .

Literatură

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii
În cataloagele bibliografice