1.Уводзіны
З развіццём хімічнай прамысловасці ўзровень жыцця людзей пастаянна паляпшаецца. Нягледзячы на значнае паляпшэнне жыцця, яно таксама выклікала сур'ёзныя экалагічныя праблемы, нават пагражаючы здароўю і бяспецы чалавека. Паколькі патрэбы людзей у ахове здароўя пастаянна растуць, бяспека хімічных прадуктаў, якія паўсюдна выкарыстоўваюцца ў паўсядзённым жыцці, прыцягнула шырокую ўвагу грамадскасці. Мыйныя сродкі, як хімічныя рэчывы, шырока выкарыстоўваюцца ў паўсядзённым жыцці і прамысловай вытворчасці, выклікалі асаблівую заклапочанасць грамадскасці з нагоды іх бяспекі.
Бяспека хімічнай прадукцыі аднойчы сутыкнулася з крызісам даверу. Гэтая сітуацыя ўзнікла, з аднаго боку, з-за моцнай залежнасці вытворчасці мыйных сродкаў ад традыцыйнай сыравіны, а з другога боку, з-за недахопу ў насельніцтва прафесійных ведаў аб працэсах хімічнай вытворчасці.
Улічваючы гэта, кіруючыся асноўнай канцэпцыяй зялёнай хіміі — «скарачэнне і ліквідацыя забруджвання навакольнага асяроддзя ў крыніцы», — гэта даследаванне распрацоўвае новыямыйны сродакформулы. Экалагічна чыстыяпавярхоўна-актыўныя рэчывыі ў гэтай фармулёўцы мыйнага сродку выкарыстоўваюцца хімічныя рэагенты, здольныя інгібіраваць мікраарганізмы ў вадзе.
2.Бягучы стан распрацоўкіМыйныя сродкі
З таго часу, як чалавецтва стала цывілізаваным грамадствам, мыццё бялізны заўсёды было неад'емнай часткай яго жыцця. Каля 5000 гадоў таму людзі пачалі збіраць натуральныя рэчывы, якія спрыяюць мыццю, такія як плады кітайскай акацыі і шчолачныя кампаненты ў попеле раслін, для мыцця бялізны. Трыста гадоў праз людзі штучна вырабілі павярхоўна-актыўныя рэчывы. Больш за стагоддзе таму было вынайдзена мыла. З таго часу мыла, вырабленае з тлушчу, шчолачы, солі, спецый і пігментаў, стала традыцыйным мыйным сродкам. Першы штучна сінтэтычны мыйны сродак, алкілнафталінсульфанат, з'явіўся падчас Першай сусветнай вайны. Ён быў распрацаваны нямецкай кампаніяй BASF у 1917 годзе і афіцыйна запушчаны ў вытворчасць у 1925 годзе. Папулярызацыя сінтэтычных мыйных сродкаў адбылася пасля таго, як у перыяд з 1935 па 1939 год былі адкрыты і афіцыйна запушчаны ў вытворчасць алкілбензолсульфанат натрыю і тэтрапрапіленалкілбензол.
3.Эфектыўныя інгрэдыенты і механізм дзеянняМыйныя сродкі
3.1МыццёПрынцып
Мыццё ў агульным сэнсе адносіцца да працэсу выдалення бруду з паверхні носьбіта. Падчас мыцця дзеянне мыйнага сродку аслабляе або ліквідуе ўзаемадзеянне паміж брудам і носьбітам, пераўтвараючы злучальны стан бруду і носьбіта ў злучальны стан бруду і мыйнага сродку. У рэшце рэшт, бруд аддзяляецца ад носьбіта шляхам паласкання і іншых метадаў. Асноўны працэс мыйнага дзеяння можна выказаць наступным простым суадносінамі:
Носьбіт·Бруд + Мыйны сродак → Носьбіт + Бруд·Мыйны сродак
Адгезія бруду да прадметаў падзяляецца на фізічную адгезію і хімічную адгезію. Фізічная адгезія таксама ўключае механічную адгезію і электрастатычную адгезію.
Хімічная адгезія ў асноўным адносіцца да адгезіі, якая дасягаецца з дапамогай хімічных сувязяў. Напрыклад, плямы ад бялку і іржа, якія прыліплі да валакністых вырабаў, адносяцца да хімічнай адгезіі. Паколькі сіла хімічнага ўзаемадзеяння гэтага тыпу адгезіі звычайна высокая, бруд трывала злучаецца з падкладкай і яго надзвычай цяжка выдаліць, што патрабуе спецыяльных метадаў апрацоўкі.
Сіла ўзаемадзеяння паміж брудам, прымацаваным фізічнай адгезіяй, і падкладкай, адносна слабая, што спрашчае яго выдаленне ў параўнанні з хімічнай адгезіяй. Бруд з механічнай адгезіяй лёгка выдаліць; яго цяжка выдаліць толькі тады, калі часціцы бруду малыя (<0,1 мкм). Электрастатычная адгезія праяўляецца як узаемадзеянне паміж зараджанымі часціцамі бруду і процілеглымі зарадамі. Гэтая сіла мацнейшая за механічную, што прыводзіць да адносна цяжкага выдалення бруду.
Працэс мыцця для выдалення бруду звычайна ўключае наступныя этапы:
А. Адсорбцыя: Павярхоўна-актыўныя рэчывы ў мыйных сродках падвяргаюцца накіраванай адсорбцыі на мяжы паміж брудам і носьбітам.
B. Змочванне і пранікненне: Дзякуючы накіраванай адсорбцыі павярхоўна-актыўных рэчываў на мяжы мяжы, мыйны сродак можа пранікаць паміж брудам і носьбітам, змочваць яго і зніжаць сілу адгезіі паміж брудам і носьбітам.
C. Дысперсія і стабілізацыя бруду: бруд, аддзелены ад паверхні носьбіта, дысперсуецца, эмульгуецца або раствараецца ў растворы мыйнага сродку, што гарантуе, што аддзелены бруд не будзе зноў прыліпаць да ачышчанай паверхні.
3.1.1 Тыпы глебы
Глеба — гэта тлустыя рэчывы, якія прыліпаюць да носьбітаў, а таксама клейкія рэчывы такіх тлустых рэчываў, якія маюць надзвычай складаны склад. У залежнасці ад розных формаў яе можна ўмоўна класіфікаваць на цвёрдую глебу, вадкую глебу і спецыяльную глебу.
Да распаўсюджаных цвёрдых забруджванняў адносяцца іржа, пыл, часціцы сажы і падобнае. Паверхні гэтых рэчываў звычайна нясуць адмоўны зарад, што робіць іх схільнымі да прыліпання да падкладак. Большасць часціц цвёрдых забруджванняў нерастваральныя ў вадзе, аднак іх можна лёгка дыспергаваць у водных растворах, якія змяшчаюць мыйныя сродкі; больш буйныя цвёрдыя часціцы лягчэй выдаліць. Большасць распаўсюджаных вадкіх забруджванняў растваральныя ў алеі і могуць падвяргацца амыленню шчолачнымі растворамі, што тлумачыць, чаму большасць мыйных сродкаў з'яўляюцца шчолачнымі. Спецыяльныя забруджванні ў асноўным адносяцца да ўстойлівых плям, такіх як плямы крыві, раслінны сок і чалавечыя вылучэнні. Гэты тып забруджвання ў асноўным выдаляецца адбельвальнікамі, паколькі моцнае акісляльнае ўласцівасць адбельвальнікаў можа разбурыць іх храмафорныя групы.
3.2 Актыўныя інгрэдыенты ў мыйных сродках
Павярхоўна-актыўныя рэчывы, таксама вядомыя як павярхоўна-актыўныя рэчывы, з'яўляюцца асноўнымі функцыянальнымі кампанентамі ў мыйных сродках. Яны хутка раствараюцца ў вадзе і валодаюць выдатнымі ўласцівасцямі, у тым ліку дэзактывацыяй, пенаўтварэннем, солюбілізацыяй, эмульгацыяй, змочваннем і дысперсіяй.
3.2.1 Павярхоўна-актыўныя рэчывы: паходжанне і развіццё
Эксперыменты паказалі, што даданне пэўных рэчываў у ваду можа змяніць яе павярхоўнае нацяжэнне, і розныя рэчывы аказваюць розны ўплыў на павярхоўнае нацяжэнне вады.
Што да ўласцівасці зніжэння павярхоўнага нацяжэння, здольнасць паніжаць павярхоўнае нацяжэнне растваральніка вызначаецца як павярхоўная актыўнасць, а рэчывы з павярхоўнай актыўнасцю называюцца павярхоўна-актыўнымі рэчывамі. Рэчывы, якія могуць істотна змяніць стан мяжы падзелу фаз у растворнай сістэме пры даданні ў невялікіх колькасцях, называюцца павярхоўна-актыўнымі рэчывамі.
Павярхоўна-актыўнае рэчыва — гэта рэчыва, якое пры даданні да растваральніка ў невялікай дозе можа значна знізіць яго павярхоўнае нацяжэнне і змяніць стан міжфазнай паверхні сістэмы. Гэта прыводзіць да выканання шэрагу функцый, такіх як змочванне або знясіленне, эмульгаванне або дээмульгаванне, дысперсія або флокуляцыя, пенаўтварэнне або пенаўтварэнне, солюбілізацыя, ўвільгатненне, стэрылізацыя, змякчэнне, воданепрымальныя ўласцівасці, антыстатычныя ўласцівасці і каразійная стойкасць, каб задаволіць патрабаванні практычнага прымянення.
Павярхоўна-актыўныя рэчывы на аснове мыла ўпершыню з'явіліся ў Старажытным Егіпце каля 2500 г. да н.э., дзе старажытныя егіпцяне выраблялі сродкі для чысткі з сумесі барановага тлушчу і расліннага попелу. Каля 70 г. н.э. Пліній з Рымскай імперыі стварыў першы кавалак мыла з барановага тлушчу. Мыла не атрымала шырокай папулярнасці да 1791 года, калі французскі хімік Нікаля Леблан адкрыў метад атрымання каўстычнай соды шляхам электролізу хларыду натрыю. Прадуктам другога этапу распрацоўкі павярхоўна-актыўных рэчываў з'яўляецца індычы чырвоны алей, таксама вядомы як сульфаваны касторовый алей. Ён сінтэзуецца шляхам рэакцыі касторового алею з канцэнтраванай сернай кіслатой пры нізкай тэмпературы з наступнай нейтралізацыяй гідраксідам натрыю. Індычы чырвоны алей мае выдатную эмульгуючую здольнасць, пранікальнасць, змочвальнасць і дыфузійнасць, і пераўзыходзіць мыла па ўстойлівасці да жорсткай вады, кіслот і соляў металаў.
3.2.2 Структура паверхневай актыўнасці
Унікальныя ўласцівасці павярхоўна-актыўных рэчываў вынікаюць з іх асаблівай малекулярнай структуры. Павярхоўна-актыўныя рэчывы, як правіла, з'яўляюцца лінейнымі малекуламі, якія ўтрымліваюць як гідрафільныя палярныя групы, так і ліпафільныя непалярныя гідрафобныя групы.
Гідрафобныя групы маюць разнастайную структуру, такую як прамыя ланцугі, разгалінаваныя ланцугі і цыклічныя структуры. Найбольш распаўсюджанымі з'яўляюцца вуглевадародныя ланцугі, у тым ліку алканы, алкены, цыклаалканы і араматычныя вуглевадароды, прычым большасць атамаў вугляроду маюць колькасць ад 8 да 20. Іншыя гідрафобныя групы ўключаюць тлустыя спірты, алкилфенолы і атамныя групы, якія змяшчаюць фтор, крэмній і іншыя элементы. Гідрафобныя групы падзяляюцца на аніённыя, катыённыя, амфатэрныя іённыя і неіённыя тыпы. Іённыя павярхоўна-актыўныя рэчывы могуць іянізаваць у вадзе, несучы электрычныя зарады, у той час як неіённыя павярхоўна-актыўныя рэчывы не могуць іянізаваць у вадзе, але валодаюць палярнасцю і растваральнасцю ў вадзе.
3.2.3 Распаўсюджаныя шкодныя павярхоўна-актыўныя рэчывы
Павярхоўна-актыўныя рэчывы шырока выкарыстоўваюцца ў паўсядзённым жыцці чалавека, але яны, несумненна, з'яўляюцца хімічнымі рэчывамі. Многія віды сыравіны для павярхоўна-актыўных рэчываў валодаюць пэўнымі таксічнымі і забруджвальнымі ўласцівасцямі. Непазбежна, яны наносяць шкоду навакольнаму асяроддзю; пры кантакце з чалавекам яны могуць раздражняць скуру, а некаторыя нават валодаюць моцнай таксічнасцю і каразійнасцю, наносячы сур'ёзную шкоду арганізму чалавека. Ніжэй прадстаўлены некалькі распаўсюджаных шкодных павярхоўна-актыўных рэчываў:
А. АПЕО
АПЭА — гэта распаўсюджаны тып неіянічных павярхоўна-актыўных рэчываў, якія складаюцца з алкільнага і этоксільнага фрагментаў. Розная даўжыня вугляроднага ланцуга алкільнай часткі і розная колькасць дадання этоксільнай часткі прыводзяць да ўзнікнення шматлікіх формаў АПЭА са значнымі адрозненнямі ў прадукцыйнасці паміж рознымі формамі. У працэсе сінтэзу АПЭА асноўны прадукт не з'яўляецца канцэрагенным, але яго пабочныя прадукты выклікаюць карозію скуры і вачэй, а некаторыя нават могуць выклікаць рак у цяжкіх выпадках. Нягледзячы на тое, што ён не наносіць непасрэднай шкоды арганізмам, АПЭА ўяўляе сабой гарманальную небяспеку для навакольнага асяроддзя. Такія хімічныя рэчывы трапляюць у арганізм чалавека рознымі шляхамі, аказваюць эстрагенападобны эфект, парушаюць нармальную сакрэцыю гармонаў чалавека і яшчэ больш зніжаюць колькасць мужчынскіх сперматазоідаў. Ён шкодны не толькі для чалавека; паведамленні паказваюць, што яго сінтэтычная сыравіна NPEO таксама наносіць значную шкоду рыбе.
Б. ПФОС
ПФОС, поўная назва якога — перфторактансульфанат, — гэта агульны тэрмін для класа перфтарыраваных павярхоўна-актыўных рэчываў. Яны валодаюць узмацняльным эфектам у навакольным асяроддзі. Дзякуючы сваім асаблівым фізічным і хімічным уласцівасцям, ПФОС надзвычай цяжка раскладаюцца і лічацца адным з самых устойлівых рэчываў. Пасля траплення ў арганізм жывёл і чалавека праз харчовы ланцуг яна назапашваецца ў вялікіх колькасцях і сур'ёзна пагражае біялагічнаму здароўю.
C. LAS
ЛАС — гэта буйны арганічны забруджвальнік, які наносіць вялікую шкоду навакольнаму асяроддзю. Ён можа змяняць фізічныя і хімічныя ўласцівасці глебы, такія як змяненне значэння pH глебы і ўтрымання вады, тым самым перашкаджаючы росту раслін. Акрамя таго, пры трапленні ў вадаёмы ЛАС можа злучацца з іншымі забруджвальнікамі, утвараючы дысперсныя калоідныя часціцы, і праяўляе таксічнасць для маладых вышэйшых і ніжэйшых арганізмаў.
D. Фторвугляродныя павярхоўна-актыўныя рэчывы
ПФОК і ПФОС — два асноўныя традыцыйныя фторвугляродныя павярхоўна-актыўныя рэчывы. Адпаведныя даследаванні паказалі, што такія злучэнні валодаюць высокай таксічнасцю, выклікаюць пастаяннае забруджванне навакольнага асяроддзя і масава назапашваюцца ў арганізмах. У выніку ў 2009 годзе Арганізацыя Аб'яднаных Нацый унесла іх у спіс стойкіх арганічных забруджвальнікаў (СОЗ).
4 зялёныя і новыя павярхоўна-актыўныя рэчывы
А. Павярхоўна-актыўныя рэчывы на аснове амінакіслот
Павярхоўна-актыўныя рэчывы на аснове амінакіслот у асноўным вырабляюцца з біямасы, якая мае багатыя крыніцы. Яны маюць нізкую таксічнасць і пабочныя эфекты, мяккія ўласцівасці, нізкае раздражненне арганізмаў і выдатную біяраскладальнасць. У залежнасці ад зарадных уласцівасцей гідрафільных груп пасля іанізацыі ў вадзе іх таксама можна класіфікаваць на чатыры катэгорыі: катыённыя, аніённыя, неіённыя і амфатэрныя. Да распаўсюджаных тыпаў адносяцца N-алкіламінокіслотны тып, тып эфіраў амінакіслот і тып N-ацыламінокіслотны тып.
B. Павярхоўна-актыўныя рэчывы ферментаў ананаса
Павярхоўна-актыўныя рэчывы на аснове ферментаў ананаса атрымліваюць шляхам ферментацыі шроту з насення камеліі і жмыху, што застаюцца пасля экстракцыі алею, лупіны ананаса разам з парашком дрожджаў, пектыназай і іншымі мікраарганізмамі. Нягледзячы на тое, што малекулярная структура іх актыўных інгрэдыентаў застаецца незразумелай, эксперыментальныя дадзеныя пацвярджаюць, што яны валодаюць спрыяльнымі мыйнымі ўласцівасцямі.
С. SAA
SAA — гэта вытворнае пальмавага алею. Як прадукт, выраблены з аднаўляльнай расліннай сыравіны, ён прыцягнуў шырокую ўвагу. Яго вытворчы працэс экалагічна чысты. Больш за тое, у жорсткай вадзе з высокім утрыманнем іонаў кальцыю і магнію ён значна павольней вылучае солі кальцыю, чым звычайна выкарыстоўваныя павярхоўна-актыўныя рэчывы, такія як LAS і AS, што азначае, што ён забяспечвае выдатную мыйную здольнасць у практычным ужыванні.
5 Перспектывы распрацоўкі мыйных сродкаў
На сусветным рынку мыйных сродкаў краіны адрозніваюцца прыярытэтамі і тэндэнцыямі развіцця, аднак агульны кірунак даследаванняў у галіне мыйных сродкаў застаецца нязменным. Канцэнтрацыя і разрэджванне мыйных сродкаў сталі асноўнымі тэндэнцыямі, у той час як эканомія вады, бяспека, энергазберажэнне, прафесіяналізм, экалагічнасць і шматфункцыянальнасць сталі папулярнымі напрамкамі развіцця. Павярхоўна-актыўныя рэчывы, асноўная сыравіна мыйных сродкаў, развіваюцца ў бок мяккасці, складаных формул і экалагічнай сумяшчальнасці. Ферментныя прэпараты, якія адрозніваюцца высокай эфектыўнасцю, спецыфічнасцю і экалагічнасцю, сталі цэнтрам даследаванняў у распрацоўцы мыйных сродкаў. У цэлым, тэндэнцыі развіцця прамысловасці мыйных сродкаў коратка апісаны наступным чынам:
Дыверсіфікацыя, спецыялізацыя і сегментацыя мыйных сродкаў. Мыйныя сродкі можна падзяліць на цвёрдыя, парашкападобныя, вадкія і гелепадобныя па форме; канцэнтраваныя і звычайныя па ўтрыманні актыўных інгрэдыентаў; а таксама розныя катэгорыі па ўпакоўцы, колеры і водары.
Вадкія мыйныя сродкі стануць найбольш перспектыўнай катэгорыяй прадуктаў. У параўнанні з цвёрдымі мыйнымі сродкамі, вадкія мыйныя сродкі лепш працуюць пры нізкатэмпературнай мыцці, маюць больш гнуткую формулу і прасцейшыя вытворчыя працэсы. Яны таксама патрабуюць меншых інвестыцый у абсталяванне і спажываюць менш энергіі падчас вытворчасці.
Паступовае памяншэнне канцэнтрацыі мыйных сродкаў. З 2009 года канцэнтраваныя мыйныя сродкі падзяліліся на тры асноўныя катэгорыі: канцэнтраваны пральны парашок, канцэнтраваныя капсулы для бялізны і канцэнтраваны вадкі мыйны сродак. Канцэнтраваныя мыйныя сродкі маюць значныя перавагі перад традыцыйнымі прадуктамі, у тым ліку высокае ўтрыманне актыўных рэчываў, высокую мыйную здольнасць і энергазберажэнне. Акрамя таго, яны эканомяць упаковачныя матэрыялы, зніжаюць выдаткі на транспарціроўку і займаюць менш месца на складзе дзякуючы сваёй канцэнтраванай формуле.
Арыентацыя на бяспеку чалавека. З паляпшэннем узроўню жыцця людзі больш не ацэньваюць мыйныя сродкі толькі па эфектыўнасці выдалення плям. Бяспека для чалавека, нетаксічнасць і лёгкае раздражненне сталі найважнейшымі крытэрыямі пры выбары мыйных сродкаў.
Распрацоўка экалагічна чыстых прадуктаў. Эўтрафікацыя, выкліканая фосфарзмяшчальнымі мыйнымі сродкамі, і негатыўны ўплыў адбельвальнікаў на навакольнае асяроддзе выклікалі шырокую заклапочанасць грамадскасці. У адказ на патрабаванні зялёнай хіміі выбар сыравіны для мыйных сродкаў паступова змяняецца ў бок экалагічна чыстых і мяккіх варыянтаў.
Шматфункцыянальнасць. Шматфункцыянальнасць — гэта пераважная тэндэнцыя развіцця розных сацыяльных прадуктаў, і шматфункцыянальныя штодзённыя патрэбы сталі звычайнай з'явай у жыцці. У будучыні мыйныя сродкі будуць спалучаць выдаленне плям з такімі функцыямі, як стэрылізацыя, дэзінфекцыя і адбельванне.
Час публікацыі: 15 мая 2026 г.