Pinta-aktiivisia aineita on lukuisia tyyppejä. Tuotannon mukaan anioniset pinta-aktiiviset aineet muodostavat 56 %, ionittomat pinta-aktiiviset aineet 36 %, amfoteeriset pinta-aktiiviset aineet 5 % ja kationiset pinta-aktiiviset aineet 3 %.
2. Anioniset pinta-aktiiviset aineet
2.1 Sulfonaattityyppiset anioniset pinta-aktiiviset aineet
Tällaisia pinta-aktiivisia aineita ovat yleisiä natriumlineaarinen alkyylibentseenisulfonaatti ja natriumalfa-olefiinisulfonaatti.
Natriumlineaarinen alkyylibentseenisulfonaatti, joka tunnetaan myös nimillä LAS tai ABS, on valkoinen tai vaaleankeltainen jauhemainen tai hiutaleinen kiinteä aine, joka liukenee veteen. Sen vesiliukoisuus on heikko matalissa lämpötiloissa, ja sen liukoisuus veteen huoneenlämmössä on alle 3, mutta sillä on erinomainen liukoisuus pinta-aktiivisten aineiden yhdisteisiin. Sillä on hyvä kestävyys emäksiä, laimeita happoja ja kovaa vettä vastaan, ja sen hajoamislämpötila on 240 ℃. Sen ärsytysindeksi 10-prosenttisessa liuoksessa on 5,0, mikrobien hajoamisnopeus vaihtelee 80–90 %:n välillä ja LD50-arvo on 1300–2500 mg/kg.
Natriumalfa-olefiinisulfonaatti on lyhenne AOS:sta. Kun vaikuttavan aineen pitoisuus on 38–40 %, se on keltainen, läpinäkyvä neste ja liukenee hyvin veteen. Se säilyttää suotuisan stabiiliutensa laajalla pH-alueella; kolmen päivän säilytyksen jälkeen 30 ℃:ssa pH-arvoissa 2, 4 ja 10 sen hydrolyysinopeus pysyy nollana kaikissa tapauksissa. Se aiheuttaa lievää ihoärsytystä, saavuttaa 100 %:n mikrobien hajoamisnopeuden ja sen LD50-arvo on 1300–2400 mg/kg.
LASia käytetään yleensä harvoin shampoissa ja suihkuaineissa, ja sitä käytetään pääasiassa pyykinpesuaineissa ja astianpesuaineissa. Astianpesuaineissa LAS voi muodostaa noin puolet pinta-aktiivisten aineiden kokonaismäärästä, kun taas sen osuutta pyykinpesuaineissa voidaan säätää laajalla käytännöllisellä alueella.
LAS saavuttaa suotuisan vesiliukoisuuden pääasiassa suhteellisen korkeissa lämpötiloissa, kuten 60 ℃:ssa, ja kun sitä yhdistetään tiettyjen muiden pinta-aktiivisten aineiden kanssa. Tyypillinen kolmikomponenttinen yhdistejärjestelmä "LAS-AES-FFA" on laajalti käytössä astianpesuaineissa, ja yhdistejärjestelmä "LAS-saippuapohja-η·SAA" on yleisesti käytetty pyykinpesunesteissä. On huomionarvoista, että LAS:n suora seostaminen ionittoman pinta-aktiivisen aineen alkyloliamidin kanssa ei usein saavuta ihanteellista vaikutusta; "LAS-FFA"-järjestelmä on epästabiili, sen viskositeetti on alhainen ja se on ulkonäöltään valkoinen ja maitomainen.
LAS on tuotannossa ensimmäisellä sijalla 290 kilotonnin vuosittaisella tuotantomäärällä ja se on edullisin synteettinen pinta-aktiivinen aine. Sillä on halvin hinta viiden suurimman tuottoisan synteettisen pinta-aktiivisen aineen joukossa, ja sen hinta on verrattavissa perinteisten anionisten pinta-aktiivisten aineiden saippuapohjien (rasvahapposaippuoiden) hintaan. LAS:lle on ominaista erinomainen stabiilius, voimakas pesukyky ja alhaiset kustannukset, kun taas sen huomattava haitta on suhteellisen korkea ärsytyskyky.
Kaikista sulfonaattipinta-aktiivisista aineista AOS tarjoaa optimaalisen kokonaisvaltaisen suorituskyvyn. Se perii ja parantaa entisestään tavallisten sulfonaattien etuja välttäen samalla niiden luontaiset haitat. Yhtenä tärkeimmistä pinta-aktiivisista aineista AOS:ää käytetään laajalti shampoissa ja suihkuaineissa, ja sen käyttö muissa nestemäisissä pesuaineissa laajenee vähitellen paikallisen tuotannon ja sitä seuraavan hinnanlaskun myötä.
AOS:lla on erinomaisia etuja, kuten erinomainen stabiilius, erinomainen vesiliukoisuus, hyvä yhteensopivuus, vähäinen ärsytyskyky ja ihanteellinen mikrobien biohajoavuus. Sen suurin haittapuoli on, että se on suhteellisen kallis kaikkien anionisten pinta-aktiivisten aineiden joukossa.
2.2 Anioniset pinta-aktiiviset sulfaatit
Yleisiä tällaisia pinta-aktiivisia aineita ovat natriumrasva-alkoholi-polyoksietyleenieetterisulfaatti ja natriumdodekyylisulfaatti.
Natriumrasva-alkoholipolyoksietyleenieetterisulfaatti, joka tunnetaan myös nimellä AES tai alkoholieetterisulfaatti, liukenee helposti veteen. Kun vaikuttavan aineen pitoisuus saavuttaa 70 %, se on vaaleankeltaista viskoosia, läpikuultavaa nestettä, ja sen stabiilius on heikompi kuin tavallisilla sulfonaateilla. Se hydrolyysi tapahtuu nopeasti pH-arvon ollessa alle 4, mutta sillä on erinomainen hydrolyysin stabiilius emäksisissä ympäristöissä. Kolmen päivän säilytyksen jälkeen 30 °C:ssa pH-arvoissa 2, 4 ja 10 sen hydrolyysinopeudet ovat vastaavasti 100 %, 50 % ja 0. Sillä on alhainen ärsytys, ärsytysindeksi on 2,3 10-prosenttisessa vesiliuoksessa, biohajoavuusaste yli 90 % ja LD50-arvo 1800 mg/kg.
Natriumdodekyylisulfaatti, jota kutsutaan nimellä AS, K12, natriumkokoalkyylisulfaatti, natriumlauryylisulfaatti tai vaahdotusaine, liukenee veteen ja sen vesiliukoisuus on noin 15 25 °C:ssa, mikä on alhaisempi kuin AES:n. Se on epäherkkä emäksille ja kovalle vedelle, mutta sen stabiilius happamissa olosuhteissa on heikompi kuin tavallisilla sulfonaateilla ja lähellä AES:n stabiilisuutta. Pitkäaikainen lämmityslämpötila ei saisi ylittää 95 °C:ta. Sillä on kohtalainen ärsytys pinta-aktiivisten aineiden joukossa; sen 10-prosenttisen liuoksen ärsytysindeksi on 3,3, korkeampi kuin AES:llä ja alhaisempi kuin LAS:lla, ja LD50-arvo on 1300 mg/kg.
AES:ää käytetään laajalti shampoissa, suihkusaippuoissa, astianpesuaineissa ja pyykinpesuaineissa. Käytännössä pH-arvo tulisi nostaa neutraaliksi tai heikosti emäksiseksi niin paljon kuin mahdollista, jos asiaankuuluvat pH-laatustandardit sen sallivat. Kun AES:ää on käytettävä matalassa pH-arvossa, kuten shampoossa, käytetään yleensä sen etanoliamiinisuolamuotoa. AES:llä on parempi vesiliukoisuus kuin AS:llä, ja siitä voidaan valmistaa läpinäkyviä vesiliuoksia missä tahansa suhteessa huoneenlämmössä. LAS:iin verrattuna AES:llä on laajempi käyttö nestemäisissä pesuaineissa ja erinomainen yhteensopivuus, sillä sitä voidaan sekoittaa lukuisten pinta-aktiivisten aineiden kanssa binaarisissa tai moninkertaisissa yhdistelmissä läpinäkyvien vesiliuosten muodostamiseksi. Synteettisten pinta-aktiivisten aineiden joukossa AES on kolmanneksi suurin tuotannossa ja sen hinta on AS:ää alhaisempi; 70-prosenttisen AES:n hinta oli 8500 yuania tonnilta vuonna 2002. Sen merkittäviä etuja ovat vähäinen ärsytys, suotuisa vesiliukoisuus, erinomainen yhteensopivuus ja huomattava vaikutus ihon kuivumisen ja karheuden ehkäisyssä. Sen suurin haittapuoli on huono stabiilius happamassa väliaineessa, mikä vaatii pH-arvon pitämistä selvästi yli 4:n, ja sen pesukyky on heikompi kuin LAS:n ja AS:n.
Kun AS:ää käytetään nestemäisissä pesuaineissa, pH-arvoa on kontrolloitava liiallisen happamuuden välttämiseksi. Sen etanoliamiinisuolat tai ammoniumsuolat ovat välttämättömiä sen käyttöön shampoissa ja suihkuaineissa. Sen etanoliamiinisuolojen käyttö voi paitsi parantaa haponkestävyyttä, myös vähentää ärsytystä, ja sen 10-prosenttisen trietanoliamiinisuolaliuoksen ärsytysindeksi on 3,0. AS:ää käytetään harvoin astianpesuaineissa, ja se toimii harvoin ensisijaisena pinta-aktiivisena aineena pieninä annoksina koostumuksissa, pääasiassa siksi, että se on epäedullista tuotekustannusten leikkaamisen kannalta ja tällaisilla tuotteilla on tuskin lainkaan vaahtoamiskykyvaatimuksia. AS on synteettisten pinta-aktiivisten aineiden tuotannossa viidenneksi suurin, ja sen jauhemuotoisen aineen hinta oli 15 000 yuania tonnilta vuonna 2002. Erinomaisen vaahtoamiskyvyn ja voimakkaan pesukyvyn lisäksi AS on AES:ää heikompi useimmissa käyttöominaisuuksissa, kuten hieman heikommassa haponkestävyydessä ja suhteellisen korkeammassa ärsytyksessä (vain alhaisempi kuin LAS:lla), ja sillä on myös korkein hinta perinteisten anionisten pinta-aktiivisten aineiden joukossa.
3.Ei-ioniset pinta-aktiiviset aineet
Tärkeimpiä ionittomia pinta-aktiivisia aineita ovat alkyloliamidi (FFA), rasva-alkoholipolyoksietyleenieetteri (AE) ja alkyylifenolipolyoksietyleenieetteri (APE tai OP). Ionittomilla pinta-aktiivisilla aineilla on erinomaiset ominaisuudet, kuten liukenevuus, pesukyky, antistaattinen suorituskyky, vähäinen ärsytys ja kalkkisaippuan dispergointikyky. Niillä on laajempi pH-alue kuin tavallisilla ionisilla pinta-aktiivisilla aineilla, ja ne ovat useimmissa ominaisuuksissa, pesukykyä ja vaahtoamiskykyä lukuun ottamatta, tavallisia anionisia pinta-aktiivisia aineita parempia. Kokeet osoittavat, että pienen määrän ionittomia pinta-aktiivisia aineita lisääminen ionisiin pinta-aktiivisiin ainejärjestelmiin voi parantaa kokonaispinta-aktiivisuutta verrattuna saman vaikuttavan aineen pitoisuuteen.
Alkyloliamidit ovat tehokkaita, laajalti käytettyjä ja usein käytettyjä ionittomia pinta-aktiivisia aineita, joita käytetään yleisesti erilaisissa nestemäisissä pesuaineissa. Nestemäisissä pesuaineissa käytettyjen alkyloliamidien pääasialliset spesifikaatiot ovat 2:1 amidi ja 1,5:1 amidi, ja myös 1:1 amidi on saatavilla. Nämä kolme spesifikaatiota eroavat suuresti toisistaan vesiliukoisuuden ja sakeuttamisominaisuuksien suhteen. Yleisesti ottaen 1,5:1 amidilla on kohtalainen kattava suorituskyky ja sitä käytetään laajalti astianpesuaineissa. Normaalisti 1:1 amidi liukenee helposti vain sekoitettuna muihin vesiliukoisiin pinta-aktiivisiin aineisiin. Alkyloliamidit sopivat paremmin emäksisiin pesuaineisiin ja niitä voidaan käyttää myös heikosti happamissa pesuaineissa.
Kaikista ionittomista pinta-aktiivisista aineista alkylolamidit ovat kustannustehokkaimpia, ja niiden hinta oli 7 800 yuania tonnilta vuonna 2002. Niitä käytetään nestemäisissä pesuaineissa useammin kuin rasva-alkoholipolyoksietyleenieettereitä, ja ne ovat myös tärkeimmät shampoissa käytetyt ionittomat pinta-aktiiviset aineet. Tärkeimmät syyt ovat seuraavat: FFA:lla on kattavammat ja paremmat toiminnot kuin AE:llä; FFA on halvempaa; FFA:lla on parempi liukoisuus; ja FFA:lla on vahvempi vaahtoamiskyky verrattuna AE:hen.
4. Amfoteeriset pinta-aktiiviset aineet
Amfoteeriset pinta-aktiiviset aineet ovat pinta-aktiivisia aineita, joilla on sekä anionisia että kationisia hydrofiilisiä ryhmiä. Näin ollen niillä on kationisia ominaisuuksia happamissa liuoksissa, anionisia ominaisuuksia emäksisissä liuoksissa ja ionittomien pinta-aktiivisten aineiden kaltaisia ominaisuuksia neutraaleissa liuoksissa.
Amfoteeriset pinta-aktiiviset aineet liukenevat helposti veteen, väkeviin happo- ja emäsliuoksiin ja jopa väkeviin epäorgaanisiin suolaliuoksiin. Niille on ominaista erinomainen kovan veden kestävyys, vähäinen ihoärsytys, suotuisa tekstiilien pehmenemiskyky, erinomainen antistaattinen ominaisuus ja hyvä bakterisidinen vaikutus, ja ne ovat erittäin yhteensopivia erilaisten pinta-aktiivisten aineiden kanssa.
Tällaisia tuotteita voidaan käyttää laajalla pH-alueella. Erilaisissa happo-emäsympäristöissä vallitsevien ionitilojensa vuoksi ne toimivat paremmin happamissa ja neutraaleissa olosuhteissa kuin emäksisissä olosuhteissa. Yleisesti ottaen amfoteeriset pinta-aktiiviset aineet ovat kalliimpia kuin ionittomat pinta-aktiiviset aineet.
Yleisiä tärkeitä amfoteerisia pinta-aktiivisia aineita ovat dodekyylidimetyylibetaiini ja karboksylaattityyppinen imidatsoliini. Anionisiin pinta-aktiivisiin aineisiin verrattuna ionittomilla pinta-aktiivisilla aineilla on kattavammat ominaisuudet ja vähemmän haittoja, ainoastaan pesukyky ja vaahtoamiskyky ovat heikompia. Verrattuna ionittomiin pinta-aktiivisiin aineisiin amfoteeriset pinta-aktiiviset aineet ovat tietyissä ominaisuuksissa parempia ja toisissa vertailukelpoisia.
Amfoteerisilla pinta-aktiivisilla aineilla on voimakkaampi vaahtoamiskyky kuin tavallisilla ionittomilla pinta-aktiivisilla aineilla (kun taas AE-pinta-aktiivisilla aineilla on heikko vaahtoamiskyky), parempi bakterisidinen aktiivisuus verrattuna ionittomiin ja anionisiin pinta-aktiivisiin aineisiin ja paremmat hoitavat vaikutukset. Tästä syystä nestemäisissä pesuaineissa amfoteerisia pinta-aktiivisia aineita käytetään pääasiassa shampoissa, ja seuraavaksi ihonpuhdistustuotteissa, kuten suihkusaippuoissa.
5. Kationiset pinta-aktiiviset aineet
Yleisiä kationisia pinta-aktiivisia aineita ovat setyylidimetyyliammoniumkloridi (1631), oktadekyylitrimetyyliammoniumkloridi (1831), kationinen guarkumi (C-14S), kationinen pantenoli, kationinen silikoniöljy, dodekyylidimetyyliamiinioksidi (OB-2) ja niin edelleen.
Nestemäisissä pesuaineissa kationiset pinta-aktiiviset aineet toimivat apuaineina ja hoitoaineina koostumuksissa pieninä annoksina. Niitä käytetään yleensä korkealaatuisissa tuotteissa, useimmiten shampoissa. Kationisia pinta-aktiivisia aineita ei voida sekoittaa suoraan anionisten pinta-aktiivisten aineiden kanssa. Vaikka kationisten ja anionisten pinta-aktiivisten aineiden yhdistelmät voivat saavuttaa ihanteelliset tulokset, niihin liittyy suuri sedimentaation ja kiteytymisen riski.
Shampoissa käytetään monenlaisia kationisia pinta-aktiivisia aineita, joiden käyttötiheys on hajanaista, mikä tarkoittaa, että yhtä tai kahta tyyppiä ei käytetä pääasiassa, ja ne usein muotoillaan valmiiksi valmistettuihin hoitotuotteisiin. Kationiset pinta-aktiiviset aineet muodostavat pienen osan pinta-aktiivisten aineiden kokonaistuotannosta ja ovat yleensä kalliimpia kuin muut luokat.
Verrattuna muihin pinta-aktiivisiin aineisiin, kationisilla pinta-aktiivisilla aineilla on merkittävin hoitava vaikutus ja voimakkain bakterisidinen aktiivisuus. Huolimatta haitoistaan, kuten huonosta pesukyvystä, heikosta vaahtoamiskyvystä, heikosta yhteensopivuudesta, voimakkaasta ärsytyksestä ja korkeasta hinnasta, ne ovat korvaamattomia muille pinta-aktiivisille aineille hoitoaineina korkealaatuisissa nestemäisissä pesuaineissa ja shampoissa. On huomionarvoista, että kationisia pinta-aktiivisia aineita voidaan käyttää vain hoitoaineina tai bakteereja tappavina aineina.
Julkaisun aika: 21.5.2026