پاک‌کنندگی سورفکتانت‌ها - انواع مختلف شوینده‌ها

خاصیت شویندگی سورفکتانت‌ها، ویژگی اساسی آن‌ها با بیشترین کاربردهای عملی است. این ویژگی ارتباط نزدیکی با زندگی روزمره هزاران خانوار دارد و به طور فزاینده‌ای در صنایع مختلف و انواع تولیدات صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مواد شوینده

سورفکتانت‌ها مواد اصلی فعال شوینده‌ها هستند. شوینده‌های مصنوعی بدون سورفکتانت‌ها وجود نخواهند داشت. در میان انواع SAA، سورفکتانت‌های آنیونی اولین دسته‌ای بودند که مورد استفاده قرار گرفتند و همچنان پرکاربردترین دسته هستند و در حال حاضر بیش از 50٪ از کل تقاضای بازار را تشکیل می‌دهند. سورفکتانت‌های آنیونی برای مدتی در آینده نیز جایگاه غالب خود را حفظ خواهند کرد.

۱. سورفکتانت‌های آنیونی

انواع اصلی سورفکتانت‌های آنیونی که به عنوان شوینده استفاده می‌شوند شامل نمک‌های اسید چرب (صابون‌ها)، آلکیل بنزن سولفونات‌ها (ABS)، سولفات‌های الکل چرب (AS)، پلی‌اکسی‌اتیلن اتر سولفات‌های الکل چرب (AES)، آلفا-اولفین سولفونات‌ها (AOS)، پلی‌اکسی‌اتیلن اتر کربوکسیلات‌های الکل چرب (AEC) و متیل استر سولفونات‌های اسید چرب (MES) هستند.

۱. صابون

بخش فعال سطحی مولکول‌های صابون بار منفی دارد که در این میان نمک‌های سدیم و پتاسیم اسیدهای چرب با زنجیره بلند تقریباً 25٪ را تشکیل می‌دهند. این نوع صابون به عنوان پرکاربردترین نوع صابون، دارای مواد اولیه فراوان، آماده‌سازی راحت و هزینه کم است. در صنعت، عموماً با صابونی کردن مواد اولیه مانند پیه گاو و چربی گوسفند با قلیای قوی و به دنبال آن نمک‌زدایی و جداسازی گلیسرول تولید می‌شود. بزرگترین عیب آن این است که هنگام مواجهه با یون‌های فلزی دو ظرفیتی و سه ظرفیتی مانند Ca²⁺، Mg²⁺ و Fe²⁺ در محلول آبی، صابون کلسیم یا صابون منیزیم با حلالیت بسیار کم تشکیل می‌دهد و در نتیجه خاصیت شویندگی ذاتی صابون را از دست می‌دهد.

۲. آلکیل بنزن سولفونات‌ها (ABS)

آلکیل بنزن سولفونات سدیم (R-C₆H₆-SO₃Na) یک سورفکتانت آنیونی مهم است. این ماده حلالیت خوبی در آب دارد و تقریباً به طور کامل یونیزه می‌شود. نمک‌های کلسیم و منیزیم آن در آب بسیار محلول هستند و به آن مقاومت عالی در برابر آب سخت می‌دهند. در میان آلکیل بنزن سولفونات‌ها، آلکیل بنزن سولفونات خطی (LAS) ارزان، دارای قدرت شویندگی بالا، به راحتی زیست تخریب‌پذیر و سازگار با محیط زیست است. بنابراین، تاکنون هیچ سورفکتانت دیگری که به عنوان ماده فعال شوینده استفاده می‌شود، نمی‌تواند از نظر عملکرد فنی و مزایای اقتصادی با LAS رقابت کند و همین امر آن را به عنوان تکیه‌گاه اصلی صنعت شوینده‌های مصنوعی در سراسر جهان مورد استقبال قرار داده است. این ماده عمدتاً در شوینده‌های صنعتی و خانگی کاربرد دارد. محصولات نماینده شامل سدیم دودسیل بنزن سولفونات با اثر شویندگی عالی و سدیم اکتادسیل بنزن سولفونات است که قوی‌ترین قدرت شویندگی را در سری سدیم آلکیل بنزن سولفونات دارد.

3. آلفا الفین سولفونات ها (AOS)

AOS یک ماده فعال شوینده با کارایی بالا است که عمدتاً در ضدعفونی‌کننده‌های دست، شامپوها، کف‌سازها، شوینده‌های ظرفشویی، شوینده‌های صنعتی و شوینده‌های لباس استفاده می‌شود.

۴. متیل استر سولفونات‌های اسید چرب (MES)

در ساختار مولکولی خود، R نشان دهنده یک گروه آلکیل و R' نشان دهنده یک گروه متیل است. برای عملکرد شویندگی، R با زنجیره‌های کربنی C16 و C18 بهترین عملکرد را دارد، در حالی که R با زنجیره کربنی C14 مقاومت بهینه در برابر آب سخت را ارائه می‌دهد. MES یک سورفکتانت مشتق شده از روغن‌ها و چربی‌های طبیعی است که دارای عملکرد شستشوی عالی و قدرت پراکندگی قوی صابون کلسیم است. این ماده سازگاری فوق‌العاده‌ای با زئولیت دارد و برای تولید شوینده‌های لباس بدون فسفر مناسب است. قدرت پراکندگی صابون کلسیم آن بسیار بیشتر از LAS است که برای تولید و کاربرد صابون‌های ترکیبی و شوینده‌های لباس مبتنی بر صابون مفید است.

۵. سولفات‌های الکل چرب (AS) و سولفات‌های اتر الکل چرب (AES)

فرمول کلی AS، ROSO₃Na است و AS با R به صورت زنجیره‌های کربنی C14~C16، شویندگی خوبی از خود نشان می‌دهد. فرمول کلی AES، RO(C₂H₄O)ₙSO₃Na است و AES با R به صورت زنجیره‌های کربنی C14~C15 و n=1-2، عملکرد شستشوی مطلوبی را نشان می‌دهد. هم AS و هم AES دارای زیست‌تخریب‌پذیری خوب، شویندگی قوی و خاصیت کف‌کنندگی عالی هستند که آنها را برای فرموله کردن شوینده‌های با کف بالا مناسب می‌کند. آنها برای شوینده‌های آسان‌نگهدارنده و شوینده‌های پشمی کاربرد دارند و به طور گسترده در حمام‌های حباب‌دار، شامپوهای مو، لوازم آرایشی، شوینده‌های ظرفشویی دستی، شوینده‌های گیاهی و شوینده‌های خانگی استفاده می‌شوند.

دوم.سورفکتانت‌های غیر یونی

سورفکتانت‌های غیر یونی، شویندگی بسیار خوبی در برابر چربی‌های روغنی و توانایی قوی در جلوگیری از رسوب مجدد روی الیاف مصنوعی از خود نشان می‌دهند. آن‌ها تحمل بالایی در برابر آب سخت و الکترولیت‌های با غلظت بالا دارند. برجسته‌ترین مزیت سورفکتانت‌های غیر یونی پلی‌اکسی اتیلن، قابلیت تنظیم بخش‌های آبگریز و آبدوست آن‌ها است. تعداد واحدهای EO را می‌توان برای سازگاری با زیرلایه‌های مختلف و دستیابی به شویندگی بهینه تنظیم کرد.

1.پلی‌اکسی اتیلن آلکیل الکل اتر

فرمول کلی: RO(C₂H₄O)ₙH، که در آن R = C₁₂~C₁₈ و n قابل تنظیم است. این نوع ترکیب دارای فعالیت شستشوی بالایی است که در جنبه‌های زیر منعکس می‌شود: غلظت بحرانی میسل (cmc) پایین، به این معنی که حتی در غلظت‌های پایین نیز می‌توان خاصیت شویندگی بالایی را حفظ کرد، ظرفیت شستشوی بالا و مقاومت در برابر رسوب مجدد خاک هنگام تمیز کردن الیاف مصنوعی. همچنین عملکرد شستشوی مطلوبی در دمای پایین ارائه می‌دهد. در دمای اتاق به صورت خمیر سفید تا زرد کم‌رنگ ظاهر می‌شود و در آب محلول است و دارای خواص امولسیون‌کنندگی، تمیزکنندگی و مرطوب‌کنندگی است. این ماده عمدتاً در شوینده‌های خانگی و صنعتی و همچنین پاک‌کننده‌های فلز کاربرد دارد.

۲. پلی‌اکسی‌اتیلن آلکیل فنل اتر

در فرمول، R عمدتاً اکتیل، نونیل و دودسیل است و مقدار n آن قابل تنظیم است. این محصول با قابلیت قوی در حذف لکه‌های روغن و گریس مشخص می‌شود. محصولات معمول شامل سری OP، سری OPE و سری SOPE هستند. آنها دارای مقاومت عالی در برابر اسید و قلیا و همچنین تحمل آب سخت هستند و عملکردهای ضدعفونی، مرطوب‌کنندگی و امولسیون‌سازی دارند که برای فرآوری فلز و مواد شوینده صنعتی قابل استفاده است.

۳. آلکیل پلی‌گلیکوزید (APG)

آلکیل پلی گلیکوزید به عنوان یک سورفکتانت غیر یونی جدید در سطح جهانی مورد استقبال قرار گرفته است.

مزایای APG:

فعالیت بین سطحی بالا و کشش سطحی بسیار پایین؛

بدون نقطه ابری شدن و پایداری عالی در دمای بالا؛

عملکرد شستشوی عالی، قدرت کف کنندگی قوی، مرطوب کنندگی خوب، ظرفیت امولسیون کنندگی و پایداری پراکندگی؛

از نظر عدم سمیت، تحریک کم پوست و تجزیه‌پذیری زیستی، برتر از تمام انواع سورفکتانت‌های موجود است.

بنابراین، مورد توجه صنایع متعددی از جمله صنایع شوینده، آرایشی و بهداشتی، فرآوری مواد غذایی و دارویی قرار گرفته است. به لطف شستشوی آسان و ویژگی‌های بدون باقی‌مانده، به ویژه برای شوینده‌های ظرفشویی و پاک‌کننده‌های بطری مناسب است.

سناریوهای اصلی کاربرد APG در مواد شوینده به شرح زیر است:

شوینده‌های حمام و مو: محصولاتی که با APG فرموله شده‌اند، ملایم و بدون تحریک پوست با کف غلیظ و نرم هستند و می‌توانند در طول شامپو زدن اثر ضد الکتریسیته ساکن داشته باشند. اکثر محصولات مایع هستند و می‌توان آنها را به صورت قالب صابون نیز درآورد.

مواد شوینده ظرفشویی: مواد شوینده ظرفشویی بر پایه APG عملکرد کف‌کنندگی خوبی دارند، پس از استفاده با پوست سازگار هستند و حس راحتی در دست ایجاد می‌کنند و بدون برجای گذاشتن ردپا، به راحتی آبکشی می‌شوند.

مواد شوینده لباسشویی: APG به کار رفته در مواد شوینده لباسشویی، شویندگی بسیار خوبی را فراهم می‌کند. این ماده می‌تواند پارچه‌های مختلفی مانند پنبه، پشم و پلی‌استر را تمیز کند و لکه‌های خاک و روغن را به طور موثری از بین ببرد. همچنین به پارچه‌ها نرمی، خاصیت آنتی‌استاتیک و مقاومت در برابر آب‌رفتگی می‌بخشد و می‌تواند به صورت مواد شوینده لباسشویی فرموله شود که حتی در آب سخت نیز عملکرد شستشوی عالی را حفظ می‌کنند.

تمیز کردن سطوح سخت: علاوه بر شستشوی ظروف، از APG می‌توان برای تمیز کردن سایر سطوح سخت نیز استفاده کرد. می‌توان از آن به عنوان یک ماده فعال برای تهیه شوینده‌های قابل استفاده در شرایط اسیدی قوی استفاده کرد و از اکسیداسیون و خوردگی اسیدی فلزات آهنی جلوگیری کرد.

III. سورفکتانت‌های زویتریونیک

ساختار مولکولی آنها حامل بارهای مثبت و منفی است. به دلیل ساختار مولکولی خاص خود، در کاربرد دارای ویژگی‌های زیر هستند: سمیت کم و تحریک کم پوست و چشم؛ زیست‌تخریب‌پذیری و سازگاری عالی؛ خواص مرطوب‌کنندگی، شویندگی و کف‌کنندگی خوب. آنها هنگام استفاده به عنوان شوینده به انواع زیر طبقه‌بندی می‌شوند.

نوع اسید آمینه N-Acyl

آنها عمدتاً به عنوان مواد پایه برای شامپوها و مواد شوینده استفاده می‌شوند و در برابر اسیدهای ضعیف و آب سخت مقاوم هستند. نمونه‌هایی از آنها شامل N-acyl polyamino (polypeptide) carboxylate و Remipon A (Detergent 613, sodium oleoylamino polypeptide carboxylate) هستند.

رمیپون A از تراکم آسیل کلرید چرب و پلی‌آمینواسیدهای حاصل از هیدرولیز پروتئین سنتز می‌شود. بنابراین، سوزش و سمیت کمی دارد و آن را برای کاربردهای آرایشی مناسب می‌کند. رمیپون A قدرت پراکندگی قوی صابون آهک، شویندگی و امولسیون‌کنندگی از خود نشان می‌دهد. این ماده به عنوان شوینده و امولسیفایر در صنعت نساجی استفاده می‌شود و به دلیل توانایی چربی‌زدایی ملایم، برای شستشوی ابریشم و پشم ایده‌آل است.

نوع بتائین

سورفکتانت‌های بتائین زویتریونیک، شوینده‌های بسیار خوبی برای پارچه‌های نخی و پارچه‌های ترکیبی پلی‌استر/پنبه ارائه می‌دهند، و هیدروکسی سولفو بتائین‌ها عملکرد فوق‌العاده‌ای را در حین شستشو ارائه می‌دهند. یک نمونه بارز، لوریل دی متیل بتائین است.

این ماده، مایعی بی‌رنگ یا زرد کم‌رنگ و شفاف است. در محیط‌های اسیدی به عنوان یک سورفکتانت کاتیونی و در محیط‌های قلیایی به عنوان یک سورفکتانت آنیونی عمل می‌کند و به راحتی زیست‌تخریب‌پذیر است. عملکرد کف‌کنندگی فوق‌العاده‌ای دارد و می‌تواند مو را نرم کند، که آن را برای فرموله کردن شامپوهای ملایم و نرم‌کننده مو و همچنین شامپوهای نوزاد مناسب می‌کند. با مقاومت خوب در برابر آب سخت، می‌توان از آن برای تهیه شوینده‌های آب سخت استفاده کرد و همچنین به عنوان یک باکتری‌کش عمل می‌کند.