خصائص المواد الخافضة للتوتر السطحي شائعة الاستخدام في المنظفات

1.المواد الفعالة بالسطح

توجد أنواع عديدة من المواد الفعالة سطحياً. مرتبة حسب حجم الإنتاج: تشكل المواد الفعالة سطحياً الأنيونية 56% %، غير-المواد الفعالة بالسطح الأيونية 36 %، مواد خافضة للتوتر السطحي أمفوتيرية 5 %، والمواد الخافضة للتوتر السطحي الكاتيونية 3 %.

2. المواد الفعالة بالسطح الأنيونية

2.1 السلفونات-نوع المواد الفعالة بالسطح الأنيونية

تشمل المواد الخافضة للتوتر السطحي الشائعة من هذا النوع الصوديوم الخطي-ألكيل بنزين سلفونات والصوديومألفا-سلفونات الأوليفين.

صوديوم خطي-ألكيل بنزين سلفونات، المعروف أيضًا باسم LAS أو ABS، هو مادة بيضاء أو شاحبة اللون-مادة صلبة صفراء مسحوقية أو متقشرة قابلة للذوبان في الماء. تتميز بانخفاض ذوبانها في الماء عند درجات الحرارة المنخفضة، حيث تقل ذوبانيتها في الماء عن 3 عند درجة حرارة الغرفة؛ ومع ذلك، فإنها تذوب جيدًا في أنظمة المواد الخافضة للتوتر السطحي المركبة. وهي مستقرة نسبيًا في مواجهة القلويات والأحماض المخففة والماء العسر، حيث تبلغ درجة حرارة تحللها 240 درجة مئوية.درجة مئوية. إنها 10 يبلغ مؤشر تهيج المحلول 5.0، وقابليته للتحلل البيولوجي الميكروبي 80 %-90 %، و LD٥٠٠من أصل 1300-2500 ملغم/كغم.

الصوديومألفا-يظهر سلفونات الأوليفين، المعروف أيضًا باسم AOS، كسائل أصفر شفاف عند درجة حرارة نشطة-محتوى المادة 38 %-40 نسبة مئوية، وهو قابل للذوبان بدرجة عالية في الماء. يحافظ على استقرار جيد ضمن نطاق واسع من الرقم الهيدروجيني؛ بعد ثلاثة أيام عند 30درجة مئويةمعدل التحلل المائي يساوي صفرًا عند درجة الحموضة 2، درجة الحموضة 4 ودرجة الحموضة 10. يتميز بانخفاض تهيج الجلد، 100 نسبة التحلل البيولوجي الميكروبي، و LD٥٠٠من أصل 1300-2400 ملغم/كغم.

لا يُستخدم LAS عمومًا في الشامبو، ونادرًا ما يُضاف إلى جل الاستحمام. ويُستخدم على نطاق واسع في منظفات الغسيل السائلة ومنظفات الأطباق.-سائل غسيل الأطباق. في طبق-في سوائل الغسيل، يمكن أن يشكل LAS ما يقرب من نصف إجمالي محتوى المواد الخافضة للتوتر السطحي؛ في منظفات الغسيل السائلة، يمكن تعديل نسبتها عبر نطاق عملي واسع.

يُظهر مركب LAS قابلية ذوبان جيدة في الماء، خاصة عند درجات الحرارة المرتفعة (مثل 60 درجة مئوية).درجة مئويةأو عند مزجه مع بعض المواد الخافضة للتوتر السطحي الأخرى. نظام مركب ثلاثي نموذجي لأطباق-سوائل الغسيل هي"لاس-AES-اتحاد المزارعين الشباب"بالنسبة لمنظفات الغسيل السائلة، تشمل التركيبات المركبة الشائعة ما يلي:"لاس-قاعدة الصابون‑η·الخطوط الجوية السعودية"تجدر الإشارة إلى أن المزج المباشر لـ LAS مع المواد غير-قد لا يُعطي المُستحلب الأيوني ألكانولاميد نتائج مُرضية؛"لاس-اتحاد المزارعين الشباب"النظام غير مستقر، ويتميز بلزوجة منخفضة، ويشكل مظهراً أبيض حليبياً.

لاس هي الأعلى-الحجم (290) (kt/a) وأرخص المواد الخافضة للتوتر السطحي الاصطناعية. من بين الأفضل-من بين خمسة مواد خافضة للتوتر السطحي اصطناعية من حيث الإنتاج، يتميز LAS بأقل سعر، وهو سعر مماثل لقواعد الصابون (الدهنية).-تُعدّ الصابونات الحمضية من بين المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية التقليدية. ومن أبرز مزاياها استقرارها الجيد، وقدرتها العالية على التنظيف، وانخفاض تكلفتها؛ أما عيبها الرئيسي فهو تهيج الجلد الشديد.

من بين السلفونات-تُعدّ مادة AOS من أفضل المواد الخافضة للتوتر السطحي، إذ تحافظ على مزايا السلفونات العامة أو تُعززها مع تجنب عيوبها. وتُعتبر AOS من المواد الخافضة للتوتر السطحي الأساسية المستخدمة بكثرة في الشامبو وجل الاستحمام. ومن المتوقع أن يتوسع استخدامها في المنظفات السائلة الأخرى تدريجيًا مع توطين الإنتاج المحلي وانخفاض سعرها. تشمل نقاط قوتها الرئيسية ثباتًا ممتازًا، وذوبانًا جيدًا في الماء، وتوافقًا جيدًا، وتهيجًا طفيفًا، وقابلية فائقة للتحلل الحيوي بواسطة الميكروبات. أما نقطة ضعفها الرئيسية فهي سعرها المرتفع نسبيًا مقارنةً بالمواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية.

2.2 الكبريتات-نوع المواد الفعالة بالسطح الأنيونية

من المواد الخافضة للتوتر السطحي النموذجية في هذه الفئة كبريتات إيثر بولي أوكسي إيثيلين الكحول الدهني وكبريتات دوديسيل الصوديوم.

يذوب إيثر كبريتات بولي أوكسي إيثيلين الكحول الدهني الصوديوم، والذي يُسمى أيضًا AES أو إيثر كبريتات الكحول، بسهولة في الماء. عند 70 ٪ نشيط-محتوى المادة، إنه شاحب-لزج أصفر (شبه)-سائل شفاف. استقراره أقل من استقرار السلفونات الشائعة. يتحلل مائياً بسرعة عند درجة حموضة أقل من 100 درجة حموضة. 4 ومع ذلك، يتمتع بثبات جيد ضد التحلل المائي في الظروف القلوية. بعد ثلاثة-التخزين لمدة 30 يومًادرجة مئوية، تصل معدلات تحللها المائي إلى 100 50% % و 0 عند درجة حموضة 2، درجة الحموضة 4 ودرجة الحموضة 10 على التوالي. يسبب تهيجًا طفيفًا، بمؤشر تهيج يبلغ 2.3 لـ 10 حل بنسبة مئوية، يحقق أكثر من 90 نسبة التحلل البيولوجي، وله جرعة مميتة٥٠٠من عام 1800 ملغم/كغم.

كبريتات دوديسيل الصوديوم، والمعروفة أيضًا باسم AS أو K12 أو كبريتات كحول جوز الهند أو كبريتات لوريل الصوديوم (عامل رغوة)، قابلة للذوبان في الماء بنسبة ذوبان تبلغ حوالي 15 عند 25درجة مئويةأقل من مثيلتها في AES. وهي غير حساسة للقلويات والماء العسر، ولكنها أقل استقرارًا في الظروف الحمضية من السلفونات العامة (مقارنة بـ AES). طويلة-يجب ألا تتجاوز درجة حرارة التدفئة 95درجة مئويةيُظهر هذا المركب تهيجًا متوسطًا بين المواد الفعالة بالسطح؛ حيث يبلغ مؤشر التهيج الخاص به 10. نسبة المحلول 3.3%، وهي أعلى من AES وأقل من LAS، مع LD٥٠٠من أصل 1300 ملغم/كغم.

يمكن استخدام AES في الشامبو، وجل الاستحمام، وسائل غسل الأطباق-سوائل الغسيل ومنظفات الغسيل السائلة. عندما تسمح مواصفات درجة حموضة المنتج، يجب رفع درجة الحموضة قدر الإمكان إلى درجة متعادلة أو ضعيفة.-مستويات القلوية. عندما يتطلب استخدام AES قيم pH منخفضة (كما هو الحال في الشامبو)، يُستخدم عادةً شكل ملح الإيثانولامين. يتميز AES بتركيبة مائية أفضل.-يتمتع مركب AES بذوبانية أعلى من مركب AS، ويمكن تحضيره في محاليل مائية شفافة بأي نسبة عند درجة حرارة الغرفة. وبالمقارنة مع مركب LAS، يتمتع مركب AES بتطبيقات أوسع في المنظفات السائلة وتوافق أفضل؛ إذ يمكن استخدامه لتكوين محاليل مائية شفافة عبر التفاعلات الثنائية أو المتعددة.-يُستخدم AES في مزج المكونات مع العديد من المواد الخافضة للتوتر السطحي. ويحتل المرتبة الثالثة من حيث حجم الإنتاج بين المواد الخافضة للتوتر السطحي الاصطناعية، وتكلفته أقل من AS؛ ففي عام 2002، كان سعره 70 بلغت نسبة AES 8500% يُباع باليوان للطن. يُقدّر مركب AES لقلة تهيجه للبشرة، وذوبانه الجيد في الماء، وتوافقه الممتاز، وفعاليته في منع جفاف وخشونة الجلد. أما عيبه فهو عدم استقراره بشكل معتدل في الأوساط الحمضية.—يجب الحفاظ على درجة الحموضة أعلى بكثير من 4—وقدرته على التنظيف أضعف من LAS و AS.

عند إضافة مادة AS إلى المنظفات السائلة، يجب ضبط درجة الحموضة لتجنب زيادة الحموضة. بالنسبة للشامبو والدش-في تركيبات الجل، يلزم استخدام أملاح الإيثانولامين أو الأمونيوم. لا تعمل أملاح الإيثانولامين على تعزيز الحموضة فحسب.-مقاومة ثابتة، كما أنها تساعد على تقليل التهيج؛ 10 يُعطي محلول ملح ثلاثي إيثانول أمين بتركيز 3.0 مؤشر تهيج. نادرًا ما يُستخدم AS في الأطباق-يُستخدم في سوائل الغسيل ونادرًا ما يُستخدم كمادة خافضة للتوتر السطحي أساسية (بجرعات منخفضة في التركيبات)، ويرجع ذلك أساسًا إلى أنه يرفع تكاليف الإنتاج، ولأن هذه المنتجات لا تحتاج إلى قدرة عالية على تكوين الرغوة. يحتل AS المرتبة الخامسة من حيث الإنتاج بين المواد الخافضة للتوتر السطحي الاصطناعية، ويُباع بسعر مرتفع؛ حيث يُباع مسحوقه بسعر 15000. اليوان للطن في عام 2002. وبصرف النظر عن القدرة العالية على تكوين الرغوة والتنظيف القوي، فإن AS أقل أداءً من AES في معظم الجوانب الوظيفية: استقراره الحمضي أضعف قليلاً، وتهيجه مرتفع نسبيًا (أقل فقط من LAS)، ويحمل أعلى سعر بين المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية الشائعة.

3.المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية

الأنواع الرئيسية من غير-تشمل المواد الخافضة للتوتر السطحي الأيونية ألكانولاميد (FFA)، وإيثر بولي أوكسي إيثيلين الكحول الدهني (AE)، وإيثر بولي أوكسي إيثيلين ألكيل فينول (APE أو OP). غير-تتميز المواد الخافضة للتوتر السطحي الأيونية بقدرة ممتازة على الذوبان والتنظيف ومقاومة الكهرباء الساكنة وانخفاض التهيج وفعالية الجير.-قدرة تشتيت الصابون. نطاق الرقم الهيدروجيني العملي لها أوسع من نطاق المواد الخافضة للتوتر السطحي الأيونية الشائعة. باستثناء قوة التنظيف وقوة الرغوة، فإن خصائصها الأخرى غالبًا ما تكون أفضل من المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية العادية. تُظهر التجارب أن إضافة كمية صغيرة من غير-يمكن أن يؤدي استخدام المواد الفعالة السطحية الأيونية في نظام المواد الفعالة السطحية الأيونية إلى تحسين النشاط السطحي للنظام، عند مقارنته بنفس النشاط النشط-محتوى المادة.

الألكانولاميدات هي فئة من المواد غير-تُستخدم المواد الخافضة للتوتر السطحي الأيونية، ذات الأداء المتميز ونطاق التطبيق الواسع وكثرة الاستخدام، بشكل شائع في مختلف أنواع المنظفات السائلة.-تُستخدم درجات مختلفة من الألكانولاميدات في المنظفات السائلة"2:1 أميد"و"1.5:1 أميد"; "1:1 أميد"يمكن استخدامها أيضًا. تختلف هذه الدرجات الثلاث في الماء-الذوبانية وقدرة التكثيف. بشكل عام،"1.5:1 أميد"يتمتع بخصائص متوسطة ويستخدم على نطاق واسع في منظفات غسل الأطباق. عادةً،"1:1 أميد"لا يذوب بسهولة إلا عند مزجه بالماء.-المواد الفعالة بالسطح القابلة للذوبان. تُعدّ الألكانولاميدات أكثر ملاءمة للمنظفات القلوية، ويمكن استخدامها أيضًا في المنظفات الحمضية الخفيفة. الألكانولاميد هو الأقل-تشكيلة متنوعة بأسعار مناسبة بين غير-المواد الخافضة للتوتر السطحي الأيونية، بسعر 7800 يوان صيني للطن في عام 2002. تُستخدم الألكانولاميدات بشكل أكثر شيوعًا من إيثرات بولي أوكسي إيثيلين الكحول الدهني في المنظفات السائلة. الألكانولاميدات هي غير-تُستخدم المواد الخافضة للتوتر السطحي الأيونية بكثرة في الشامبو. وتشمل الأسباب المحتملة ما يلي: توفر الأحماض الدهنية الحرة وظائف أكثر شمولاً أو أفضل من الأحماض الدهنية المشبعة؛ منتجات الأحماض الدهنية الحرة أرخص من منتجات الأحماض الدهنية المشبعة؛ تتمتع الأحماض الدهنية الحرة بذوبانية أفضل من الأحماض الدهنية المشبعة؛ تتفوق الأحماض الدهنية الحرة على الأحماض الدهنية المشبعة في قدرة الرغوة.

4.المواد الفعالة بالسطح الأمفوتيرية

تحتوي المواد الفعالة بالسطح المذبذبة على مجموعات محبة للماء أنيونية وكاتيونية. وبناءً على ذلك، فإنها تتصرف كمواد كاتيونية في المحاليل الحمضية، وكمواد أنيونية في المحاليل القلوية، وتُظهر سلوكًا غير متماثل.-أيوني-تتشابه خصائصها في المحاليل المتعادلة. تذوب المواد الفعالة بالسطح المذبذبة بسهولة في الماء، ومحاليل الأحماض والقلويات المركزة، وحتى في المحاليل غير العضوية المركزة.-محاليل الملح. تتميز بصلابة جيدة-مقاومة للماء، تهيج منخفض للجلد، أداء ممتاز في تنعيم الأقمشة، خصائص مضادة للكهرباء الساكنة، تأثيرات مبيدة للجراثيم فعالة، وتوافق عالٍ مع مختلف المواد الخافضة للتوتر السطحي.

يمكن استخدام هذه المنتجات ضمن نطاق واسع من الرقم الهيدروجيني. ومع ذلك، بالنظر إلى حالاتها الأيونية في ظل أحماض مختلفة،-في الظروف القاعدية، يكون أداؤها أفضل في الظروف الحمضية والمتعادلة مقارنةً بالظروف القلوية. وبشكل عام، تكون المواد الخافضة للتوتر السطحي المذبذبة أغلى ثمناً من المواد غير المذبذبة.-المواد الفعالة بالسطح الأيونية.

تشمل الأنواع المهمة من المواد الخافضة للتوتر السطحي الأمفوتيرية دوديسيل ثنائي ميثيل بيتايين وكربوكسيلات-نوع الإيميدازولين. بالمقارنة مع المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية، غير-تتمتع المواد الخافضة للتوتر السطحي الأيونية بخصائص أكثر شمولاً مع عيوب أقل، فهي أضعف فقط في قدرتها على التنظيف وتكوين الرغوة. عند مقارنتها بالمواد غير الأيونية.-تتفوق المواد الفعالة بالسطح الأيونية والمواد الفعالة بالسطح المذبذبة في بعض الخصائص وتضاهيها في خصائص أخرى. تتمتع المواد الفعالة بالسطح المذبذبة بقدرة رغوية أقوى من المواد الفعالة بالسطح غير الأيونية.-المواد الخافضة للتوتر السطحي الأيونية (يتمتع AE بقدرة ضعيفة على تكوين الرغوة)، قوة مبيدة للجراثيم أقوى مقارنة بالمواد غير الأيونية-المواد الفعالة السطحية الأيونية والأنيونية، وأداء الترطيب الأفضل. لذلك، في المنظفات السائلة، تُستخدم المواد الفعالة السطحية المذبذبة بشكل أساسي في الشامبو، تليها منظفات البشرة مثل غسول الجسم.

5.المواد الفعالة بالسطح الكاتيونية

تشمل المواد الفعالة السطحية الكاتيونية الشائعة كلوريد هيكساديسيل ثنائي ميثيل الأمونيوم (1631)، وكلوريد أوكتاديسيل ثلاثي ميثيل الأمونيوم (1831)، وصمغ الغوار الكاتيوني (C-14S)، بانثينول كاتيون، زيت سيليكون كاتيون، أكسيد دوديسيل ثنائي ميثيل أمين (OB-2)، وهكذا. على عكس المواد الخافضة للتوتر السطحي الأخرى، تتميز المواد الخافضة للتوتر السطحي الكاتيونية بضعف قدرتها على التنظيف والرغوة، كما أنها تُظهر سمية مهيجة طفيفة.

في المنظفات السائلة، تعمل المواد الخافضة للتوتر السطحي الكاتيونية كمواد خافضة للتوتر السطحي مساعدة، أي مكونات مُهيّئة بجرعات منخفضة في التركيبات. وهي تُستخدم عمومًا في المنظفات عالية التركيز.-المنتجات النهائية، وخاصة الشامبو. لا يمكن دمج المواد الخافضة للتوتر السطحي الكاتيونية مباشرة مع المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية. على الرغم من إمكانية الحصول على نتائج إيجابية عند استخدام الكاتيونات-في حالة التركيب الأنيوني، هناك خطر كبير للترسيب (التبلور).

تُستخدم العديد من المواد الخافضة للتوتر السطحي الكاتيونية في الشامبو دون الاعتماد بشكل كبير على نوع أو نوعين محددين؛ وغالبًا ما تُضاف إلى مُرطبات الشعر التجارية. تُمثل المواد الخافضة للتوتر السطحي الكاتيونية نسبة صغيرة من إجمالي إنتاج المواد الخافضة للتوتر السطحي، وعادةً ما تكون أغلى من الأنواع الأخرى. من بين جميع أنواع المواد الخافضة للتوتر السطحي، تُوفر المواد الكاتيونية التأثير المُرطب الأبرز والفعالية المُضادة للبكتيريا الأقوى. على الرغم من عيوبها، بما في ذلك ضعف قدرتها على التنظيف، وضعف قدرتها على تكوين الرغوة، ومحدودية توافقها مع الجسم، وتهيجها المرتفع نسبيًا، وتكلفتها العالية، إلا أنها لا غنى عنها كمكون مُرطب في الشامبو عالي الجودة.-المنظفات السائلة مثل الشامبو. ومن الجدير بالذكر أن المواد الخافضة للتوتر السطحي الكاتيونية يجب استخدامها فقط كمكونات مرطبة أو مبيدات للبكتيريا.