تأثير المواد الفعالة بالسطح كمنظف - أنواع مختلفة من المنظفات

تُعدّ خاصية التنظيف التي تتمتع بها المواد الفعالة سطحياً خاصية أساسية تُعطيها أهميتها العملية. فهي تدخل في الحياة اليومية لآلاف الأسر، كما أنها تُستخدم بشكل متزايد في مختلف الصناعات وأنواع الإنتاج الصناعي.

منظف

تُعدّ المواد الفعالة سطحياً المكونات النشطة الرئيسية في المنظفات؛ فبدونها، لن يكون هناك منظفات صناعية. ومن بين جميع أنواع المواد الفعالة سطحياً، تُعتبر المواد الفعالة سطحياً الأنيونية الأقدم استخداماً والأكثر انتشاراً، حيث يُمثّل الطلب الحالي عليها أكثر من 50% من إجمالي الطلب. وستستمر هذه المواد في احتلال مكانة رائدة لفترة من الزمن في المستقبل.

1. المواد الفعالة بالسطح الأنيونية

تشمل أنواع المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية المستخدمة كمنظفات بشكل رئيسي أملاح الأحماض الدهنية (الصابون)، وألكيل بنزين سلفونات (ABS)، وكبريتات الكحول الدهني (AS)، وكبريتات بولي أوكسي إيثيلين الكحول الدهني (AES).αكبريتات الأوليفين (AOS)، وكربوكسيلات بولي أوكسي إيثيلين الكحول الدهني (AEC)، وسلفونات ميثيل إستر الأحماض الدهنية (MES)، إلخ.

1.1 الصابون

يحمل الجزء الفعال سطحيًا من جزيئات الصابون شحنة سالبة، وتشكل أملاح الصوديوم والبوتاسيوم للأحماض الدهنية ذات السلاسل الكربونية الطويلة حوالي 25% منها. يتميز هذا الصابون، الأكثر استخدامًا، بوفرة المواد الخام وسهولة التحضير وانخفاض السعر. يُصنع صناعيًا عادةً من دهون مثل شحم البقر وشحم الضأن من خلال عملية التصبن باستخدام قلويات قوية، تليها عملية التمليح وفصل الجلسرين. أما عيبه الأكبر فهو أنه عند تفاعله مع أيونات المعادن ثنائية وثلاثية التكافؤ، مثل الكالسيوم (Ca²⁺) والمغنيسيوم (Mg²⁺) والحديد (Fe²⁺)، في المحلول المائي، فإنه يُكوّن صابون الكالسيوم أو صابون المغنيسيوم ذي الذوبانية المنخفضة جدًا، مما يُفقد الصابون خصائصه التنظيفية.

1.2ألكيل بنزين سلفونات (ABS)

يُعدّ ألكيل بنزين سلفونات الصوديوم (R-C6H6-SO3Na) مُستحلبًا أنيونيًا هامًا للغاية. يتميز بذوبانه الجيد في الماء وتأينه شبه الكامل. تتمتع أملاحه من الكالسيوم والمغنيسيوم بذوبان عالٍ نسبيًا في الماء، مما يمنحه مقاومة جيدة للماء العسر. من بين ألكيل بنزين سلفونات، يتميز ألكيل بنزين الخطي (LAS) بانخفاض سعره، وقوة تنظيفه الفائقة، وسهولة تحلله الحيوي، وملاءمته للبيئة. لذلك، لا يوجد حتى الآن أي مُستحلب آخر يُستخدم كمكون فعال في المنظفات يُضاهي LAS من حيث الأداء التقني والجدوى الاقتصادية. يحظى LAS بإشادة واسعة في صناعة المنظفات الاصطناعية العالمية باعتباره القوة الدافعة الرئيسية في هذا المجال. يُستخدم بشكل أساسي كمنظف صناعي ومنزلي. من أبرز منتجاته: دوديسيل بنزين سلفونات الصوديوم ذو فعالية تنظيف ممتازة، وأوكتاديسيل بنزين سلفونات الصوديوم ذو أقوى فعالية تنظيف بين سلسلة ألكيل بنزين سلفونات الصوديوم.

1.3سلفونات ألفا-أوليفين (AOS)

مادة AOS هي مادة فعالة ممتازة في صناعة المنظفات. وهي تستخدم بشكل أساسي في معقمات اليدين، والشامبو، وسائل الاستحمام الرغوي، ومنظفات غسل الأطباق، ومنظفات الصناعة، ومنظفات الغسيل.

1.4ميثيل إستر سلفونات (MES)

R هي مجموعة ألكيل، وR' هي مجموعة ميثيل. تكون فعالية التنظيف أفضل عندما تكون R من نوع C16 أو C18، وتكون مقاومة الماء العسر في أفضل حالاتها عندما تكون R من نوع C14. مادة MES هي مادة فعالة سطحية مصنوعة من زيوت ودهون طبيعية، تتميز بأداء تنظيف جيد وقدرة عالية على تشتيت الكالسيوم في الصابون. تتوافق هذه المادة بشكل ممتاز مع الزيوليت، وهي مناسبة لتصنيع منظفات الغسيل الخالية من الفوسفات. قدرتها على تشتيت الكالسيوم في الصابون أعلى بكثير من قدرة LAS، مما يجعلها مفيدة في إنتاج وتطبيق الصابون المركب ومنظفات الغسيل المصنوعة من الصابون.

1.5كبريتات الكحول الدهني (AS) وكبريتات إيثر الكحول الدهني (AES)

يتميز مركب AS بالصيغة العامة ROSO3Na، حيث R هي C14~C16، وله قدرة تنظيف جيدة. أما مركب AES، فيتميز بالصيغة العامة RO(C2H4O)nSO3Na، حيث R هي C14~C15 و n=1-2، وله أيضًا قدرة تنظيف جيدة. يتمتع كل من AS و AES بقابلية تحلل بيولوجي جيدة، وقدرة تنظيف قوية، وخصائص رغوة ممتازة. وهما مناسبان لتركيب منظفات عالية الرغوة. كما أنهما مناسبان لمنظفات الملابس سهلة العناية أو منظفات الصوف، ويُستخدمان على نطاق واسع في غسول الجسم، والشامبو، ومستحضرات التجميل، ومنظفات غسل الأطباق اليدوية، ومنظفات الخضراوات، والمنظفات المنزلية، وغيرها.

2 المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية

تتميز المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية بقدرة تنظيف جيدة ضد الأوساخ الزيتية، وقدرة فائقة على منع إعادة تلوث الألياف الاصطناعية. كما أنها تتمتع بمقاومة عالية نسبياً للماء العسر وتركيزات عالية من الإلكتروليتات. وتتمثل الميزة الأبرز للمواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية من نوع بولي أوكسي إيثيلين في إمكانية تعديل الأجزاء الكارهة للماء والمحبة للماء. ويمكن تعديل عدد جزيئات أكسيد الإيثيلين (EO) للتكيف مع مختلف أنواع الأسطح، مما يحقق أفضل قدرة على التنظيف.

2.1بولي أوكسي إيثيلين ألكيل الكحول إيثر

الصيغة العامة: RO(C₂H₄O)ₙH، حيث R = C₁₂~C₁₈ و n قابل للتعديل. يتميز هذا النوع من المركبات بقدرة تنظيف عالية، تتجلى في الجوانب التالية: انخفاض تركيز المذيلات الحرج (cmc)، مما يعني أنه يحتفظ بقدرة تنظيف عالية حتى عند التركيزات المنخفضة، وقدرة تنظيف قوية، وخصائص مضادة لإعادة ترسب الأوساخ عند غسل الألياف الصناعية. إضافةً إلى ذلك، يتميز بقدرة تنظيف جيدة في درجات الحرارة المنخفضة. وهو عبارة عن معجون أبيض إلى أصفر باهت في درجة حرارة الغرفة. عند إذابته في الماء، فإنه يتمتع بخصائص الاستحلاب والتنظيف والترطيب. يُستخدم بشكل أساسي في المنظفات المنزلية والصناعية، وكذلك في منظفات المعادن.

2.2بولي أوكسي إيثيلين ألكيل فينول إيثر

في هذه الصيغة، يُمثل R بشكل أساسي مجموعات الأوكتيل والنونيل والدوديسيل، بينما n قابل للتعديل. تتميز هذه المواد بقدرتها الفائقة على إزالة بقع الزيت والدهون. تشمل المنتجات النموذجية سلسلة OP وسلسلة OPE وسلسلة SOPE. من أهم خصائصها مقاومتها العالية للأحماض والقلويات والماء العسر، وتعمل كمنظفات وعوامل ترطيب ومستحلبات في معالجة المعادن، بالإضافة إلى كونها عوامل تنظيف صناعية.

2.3ألكيل بولي جليكوسيد (APG)

يُشيد بجليكوسيد الألكيل باعتباره نوعًا جديدًا من المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية ذات المستوى العالمي.

مزايا APG: 1. نشاط سطحي عالٍ وتوتر سطحي منخفض للغاية؛ 2. لا توجد نقطة تعكر وثبات في درجات الحرارة العالية؛ 3. قدرة تنظيف ممتازة، وقوة رغوة عالية، وخصائص ترطيب واستحلاب، وثبات التشتت؛ 4. يتفوق على أي نوع آخر من المواد الخافضة للتوتر السطحي من حيث عدم السمية، وانخفاض تهيج الجلد، وقابلية التحلل البيولوجي. (مزايا وخصائص بارزة).

لذا، يحظى هذا المنتج بشعبية واسعة في العديد من المجالات، مثل صناعة الغسيل، وصناعة مستحضرات التجميل، وصناعة الأغذية، وصناعة الأدوية. كما أنه، بفضل سهولة شطفه وعدم تركه أي بقع، يُعدّ مناسبًا بشكل خاص للاستخدام كمنظف لأدوات المائدة، ومنظف للزجاجات، وغيرها.

يُستخدم APG كمنظف في الجوانب التالية تقريبًا:

منظفات الاستحمام والشعر: تتميز المنتجات المصنوعة من مادة APG بأنها لطيفة على البشرة ولا تسبب تهيجها، كما أنها غنية وناعمة الرغوة. ويمكنها أيضاً أن تعمل كمضاد للكهرباء الساكنة عند استخدامها في غسل الشعر. معظم هذه المنتجات سائلة، ولكن يمكن أيضاً تصنيعها على شكل قوالب صابون. منظفات غسل الأطباق: تتميز منظفات غسل الأطباق المصنوعة من مادة APG برغوة غنية، وهي لطيفة على البشرة، وتترك ملمساً ناعماً على اليدين بعد الاستخدام، كما أنها سهلة الشطف ولا تترك أي أثر.

مسحوق غسيل: يُستخدم APG في مساحيق الغسيل ويتميز بقدرة تنظيف فائقة. يُمكن استخدامه لتنظيف مختلف أنواع الأقمشة (مثل القطن والصوف والبوليستر وغيرها). يُزيل الأوساخ وبقع الزيت بفعالية. كما يتميز بخصائص مُنعمّة، ومضادة للكهرباء الساكنة، ومضادة للانكماش. ويمكن استخدامه في صناعة مساحيق غسيل تحافظ على قدرتها التنظيفية الممتازة حتى عند استخدامها في الماء العسر.

تنظيف الأسطح الصلبة: بالإضافة إلى استخدامه في غسل الأطباق، يُمكن استخدام APG لتنظيف أنواع أخرى من الأسطح الصلبة. يُمكن تركيب منظفات في ظروف حمضية قوية باستخدام APG كمكون فعال. كما أن لـ APG وظيفة منع تأكسد المعادن الحديدية وتآكلها بفعل الأحماض.

3 مادة فعالة سطحية ثنائية القطب

يحتوي تركيبه الجزيئي على شحنات موجبة وسالبة. وبفضل هذه الخاصية، يتميز أثناء الاستخدام بالخصائص التالية: سمية منخفضة وتهيج طفيف للجلد والعينين؛ قابلية جيدة للتحلل الحيوي وتوافق حيوي ممتاز؛ قدرة عالية على التبلل والتنظيف وتكوين الرغوة. توجد الأنواع التالية عند استخدامه كمنظف.

3.1نوع الأحماض الأمينية N-أسيل

تُستخدم هذه المواد بشكل أساسي كمادة أساسية للشامبو ومنظفات الغسيل. تتميز بمقاومتها للأحماض الضعيفة والماء العسر. كما أنها قليلة التهيج والسمية، ويمكن استخدامها في مستحضرات التجميل. تتمتع بقدرة عالية على تشتيت صابون الكالسيوم، بالإضافة إلى خصائص التنظيف والاستحلاب. في صناعة النسيج، تُستخدم كمنظف ومستحلب، وهي مناسبة لغسل الحرير والصوف نظرًا لضعف قدرتها على إزالة الشحوم.

3.2نوع البيتين

تتميز المواد الخافضة للتوتر السطحي ثنائية القطب من نوع البيتين بقدرة تنظيف جيدة على الأقمشة القطنية والأقمشة المخلوطة من البوليستر والقطن، وخاصةً هيدروكسيل سلفوبيتين، الذي يتمتع بمزايا إضافية في عملية الغسيل. على سبيل المثال: دوديسيل ثنائي ميثيل بيتين سائل شفاف عديم اللون أو أصفر فاتح. وهو كاتيون في الوسط الحمضي وأنيون في الوسط القلوي. كما أنه قابل للتحلل الحيوي بسهولة. يتميز هذا المنتج بخصائص رغوية ممتازة، ويُضفي نعومة على الشعر، وهو مناسب لتصنيع أنواع الشامبو غير المهيجة ذات التأثيرات المرطبة على الشعر، وشامبو الأطفال، وغيرها. ونظرًا لمقاومته الجيدة للماء العسر، يُستخدم في تحضير منظفات الماء العسر. كما يمكن استخدامه كمبيد للفطريات.