Լվացող միջոցներում լայնորեն օգտագործվող մակերևութային ակտիվ նյութերի բնութագրերը

1. Մակերևութային ակտիվ նյութեր

Գոյություն ունեն մակերևութային ակտիվ նյութերի բազմաթիվ տեսակներ։ Ըստ արտադրության տեսակի՝ անիոնային մակերևութային ակտիվ նյութերը կազմում են 56%, ոչ իոնային մակերևութային ակտիվ նյութերը՝ 36%, ամֆոտերային մակերևութային ակտիվ նյութերը՝ 5% և կատիոնային մակերևութային ակտիվ նյութերը՝ 3%։

2. Անիոնային մակերևութային ակտիվ նյութեր

2.1 Սուլֆոնատային տիպի անիոնային մակերևութային ակտիվ նյութեր

Նման մակերևութային ակտիվ նյութերի տարածված տեսակներից են նատրիումի գծային ալկիլբենզոլ սուլֆոնատը և նատրիումի ալֆա-օլեֆին սուլֆոնատը։

Նատրիումի գծային ալկիլբենզոլ սուլֆոնատը, որը հայտնի է նաև որպես LAS կամ ABS, սպիտակ կամ բաց դեղին փոշոտ կամ շերտավոր պինդ նյութ է, որը լուծվում է ջրում: Այն ցածր ջերմաստիճաններում ցուցաբերում է վատ ջրում լուծելիություն՝ սենյակային ջերմաստիճանում ջրում լուծելիությունը 3-ից ցածր է, սակայն այն առանձնանում է բարդ մակերևութային ակտիվ նյութերում գերազանց լուծելիությամբ: Այն ունի լավ կայունություն ալկալիների, նոսր թթուների և կոշտ ջրի նկատմամբ՝ 240℃ քայքայման ջերմաստիճանով: 10% լուծույթում դրա գրգռման ինդեքսը 5.0 է, մանրէային քայքայման արագությունը տատանվում է 80%-ից մինչև 90%, իսկ LD50 արժեքը՝ 1300-ից մինչև 2500 մգ/կգ:

Նատրիումի ալֆա-օլեֆին սուլֆոնատը կրճատ անվանումով AOS է։ Երբ ակտիվ նյութի պարունակությունը 38%-ից մինչև 40% է, այն դեղին թափանցիկ հեղուկի տեսք ունի և լավ լուծվում է ջրում։ Այն պահպանում է բարենպաստ կայունություն pH-ի լայն միջակայքում. երեք օր 30°C ջերմաստիճանում համապատասխանաբար 2, 4 և 10 pH արժեքների ներքո պահելուց հետո, բոլոր դեպքերում դրա հիդրոլիզի արագությունը մնում է զրոյական։ Այն առաջացնում է մաշկի թեթև գրգռում, հասնում է մանրէային քայքայման 100% արագության և ունի LD50 արժեք՝ 1300-ից մինչև 2400 մգ/կգ։

Ընդհանուր առմամբ, LAS-ը հազվադեպ է օգտագործվում շամպուններում և մարմնի լվացող միջոցներում և հիմնականում կիրառվում է լվացքի հեղուկներում և աման լվացող հեղուկներում: Աման լվացող հեղուկներում LAS-ը կարող է կազմել ընդհանուր մակերևութային ակտիվ նյութերի մոտավորապես կեսը, մինչդեռ լվացքի հեղուկներում դրա համամասնությունը կարող է կարգավորվել լայն գործնական սահմաններում:

LAS-ը բարենպաստ լուծելիություն է ձեռք բերում ջրում հիմնականում համեմատաբար բարձր ջերմաստիճաններում, ինչպիսիք են 60℃-ը, և որոշ այլ մակերևութային ակտիվ նյութերի հետ խառնվելիս: «LAS-AES-FFA» տիպիկ եռակի միացությունների համակարգը լայնորեն կիրառվում է աման լվացող հեղուկներում, իսկ «LAS-օճառային հիմք-η·SAA» միացությունների համակարգը լայնորեն օգտագործվում է լվացքի հեղուկ լվացող միջոցներում: Հատկանշական է, որ LAS-ի ոչ իոնային մակերևութային ակտիվ նյութի՝ ալկիլոլ ամիդի հետ ուղղակի խառնումը հաճախ չի կարողանում հասնել իդեալական արդյունքների. «LAS-FFA» համակարգը անկայուն է՝ ցածր մածուցիկությամբ և ունի սպիտակ կաթնագույն տեսք:

LAS-ը զբաղեցնում է առաջին տեղը արտադրության ծավալով՝ տարեկան 290 կիլոտոննա արտադրական ծավալով և ամենաէժան սինթետիկ մակերևութային ակտիվ նյութն է: Այն ունի ամենացածր գինը բարձր արտադրողականության սինթետիկ մակերևութային ակտիվ նյութերի լավագույն հնգյակում, և դրա գինը համեմատելի է օճառային հիմքերի (ճարպաթթվային օճառների) հետ՝ ավանդական անիոնային մակերևութային ակտիվ նյութերի շարքում: LAS-ը առանձնանում է գերազանց կայունությամբ, ուժեղ լվացողությամբ և ցածր գնով, մինչդեռ դրա ակնհայտ թերությունը համեմատաբար բարձր գրգռվածությունն է:

Բոլոր սուլֆոնատային մակերևութային ակտիվ նյութերի շարքում AOS-ը ապահովում է օպտիմալ համապարփակ արդյունավետություն: Այն ժառանգում և էլ ավելի է բարելավում սովորական սուլֆոնատների առավելությունները՝ միաժամանակ խուսափելով դրանց բնորոշ թերություններից: Որպես հիմնական առաջնային մակերևութային ակտիվ նյութերից մեկը՝ AOS-ը լայնորեն օգտագործվում է շամպուններում և մարմնի լվացող միջոցներում, և դրա կիրառումը այլ հեղուկ լվացող միջոցներում աստիճանաբար կընդլայնվի՝ արտադրության տեղայնացման և հետևաբար գնի նվազման հետ մեկտեղ:

AOS-ը ունի ակնառու առավելություններ, այդ թվում՝ գերազանց կայունություն, գերազանց ջրում լուծելիություն, լավ համատեղելիություն, ցածր գրգռվածություն և իդեալական մանրէային կենսաքայքայման ունակություն: Դրա հիմնական թերությունն այն է, որ այն համեմատաբար թանկ է բոլոր անիոնային մակերևութային ակտիվ նյութերի համեմատ:

2.2 Անիոնային մակերևութային ակտիվ նյութերի սուլֆատներ

Նման մակերևութային ակտիվ նյութերի տարածված տեսակներից են նատրիումի ճարպային սպիրտը, պոլիօքսիէթիլենային եթեր սուլֆատը և նատրիումի դոդեցիլ սուլֆատը։

Նատրիումի ճարպային սպիրտային պոլիօքսիէթիլենային եթերային սուլֆատը, որը հայտնի է նաև որպես AES կամ սպիրտային եթերային սուլֆատ, հեշտությամբ լուծվում է ջրում: Երբ ակտիվ նյութի պարունակությունը հասնում է 70%-ի, այն հայտնվում է որպես բաց դեղին մածուցիկ կիսաթափանցիկ հեղուկ, և դրա կայունությունը զիջում է սովորական սուլֆոնատներին: Այն արագորեն հիդրոլիզի է ենթարկվում, երբ pH-ի արժեքը 4-ից ցածր է, բայց առանձնանում է հիդրոլիզի գերազանց կայունությամբ ալկալային միջավայրերում: Երեք օր 30°C ջերմաստիճանում pH 2, pH 4 և pH 10 պայմաններում պահելուց հետո դրա հիդրոլիզի արագությունները համապատասխանաբար 100%, 50% և 0 են: Այն բնութագրվում է ցածր գրգռվածությամբ՝ 10% ջրային լուծույթի համար 2.3 գրգռվածության ինդեքսով, 90%-ից ավելի կենսաքայքայման արագությամբ և 1800 մգ/կգ LD50 արժեքով:

Նատրիումի դոդեցիլ սուլֆատը, որը հայտնի է որպես AS, K12, նատրիումի կոկոալկիլ սուլֆատ, նատրիումի լաուրիլ սուլֆատ կամ փրփրացնող նյութ, լուծելի է ջրում՝ 25°C ջերմաստիճանում մոտավորապես 15 լուծելիությամբ, ինչը ցածր է AES-ի համեմատ: Այն անզգայուն է ալկալիների և կոշտ ջրի նկատմամբ, սակայն թթվային պայմաններում դրա կայունությունն ավելի թույլ է, քան սովորական սուլֆոնատներինը և մոտ է AES-ի կայունությանը: Երկարատև տաքացման ջերմաստիճանը չպետք է գերազանցի 95°C-ը: Այն ունի չափավոր գրգռում մակերևութային ակտիվ նյութերի մեջ. դրա 10% լուծույթն ունի 3.3 գրգռման ինդեքս, որը բարձր է AES-ից և ցածր է LAS-ից՝ 1300 մգ/կգ LD50 արժեքով:

AES-ը լայնորեն կիրառվում է շամպունի, մարմնի լվացման, աման լվացող հեղուկի և լվացքի հեղուկ լվացող միջոցների մեջ: Գործնական կիրառման մեջ, pH-ի արժեքը պետք է հնարավորինս բարձրացնել չեզոք կամ թույլ ալկալային, եթե համապատասխան pH որակի չափանիշները թույլ են տալիս: Երբ AES-ը պետք է օգտագործվի ցածր pH պայմաններում, ինչպես օրինակ՝ շամպունի մեջ, սովորաբար օգտագործվում է դրա էթանոլամինի աղի ձևը: AES-ը ավելի լավ լուծելի է ջրում, քան AS-ը, և կարող է ձևավորվել թափանցիկ ջրային լուծույթների մեջ՝ սենյակային ջերմաստիճանում ցանկացած համամասնությամբ: LAS-ի համեմատ, AES-ը ավելի լայն կիրառություն ունի հեղուկ լվացող միջոցների մեջ և ունի գերազանց համատեղելիություն, քանի որ կարող է խառնվել բազմաթիվ մակերևութային ակտիվ նյութերի հետ՝ երկուական կամ բազմակի համակցություններով՝ թափանցիկ ջրային լուծույթներ ստեղծելու համար: Սինթետիկ մակերևութային ակտիվ նյութերի շարքում AES-ը երրորդ տեղում է արտադրանքի քանակով՝ ավելի ցածր գնով, քան AS-ը. 70% AES-ի գինը 2002 թվականին կազմել է 8500 յուան ​​մեկ տոննայի համար: Դրա ակնհայտ առավելություններից են ցածր գրգռվածությունը, բարենպաստ լուծելիությունը ջրում, գերազանց համատեղելիությունը և չոր և կոպիտ մաշկի կանխարգելման ուշագրավ ազդեցությունը: Դրա հիմնական թերությունը թթվային միջավայրում վատ կայունությունն է, ինչը պահանջում է pH-ի արժեքը պահել 4-ից շատ ավելի բարձր, և դրա լվացողունակությունն ավելի թույլ է, քան LAS-ինը և AS-ինը:

Երբ AS-ը կիրառվում է հեղուկ լվացող միջոցներում, pH միջավայրը պետք է վերահսկվի՝ չափազանց թթվայնությունը կանխելու համար: Դրա էթանոլամինային աղերը կամ ամոնիումային աղերը անհրաժեշտ են շամպունում և մարմնի լվացող միջոցներում կիրառելու համար: Դրա էթանոլամինային աղերի օգտագործումը կարող է ոչ միայն բարձրացնել թթվային դիմադրության կայունությունը, այլև նվազեցնել գրգռվածությունը, իսկ դրա 10% տրիէթանոլամինային աղի լուծույթի գրգռվածության ինդեքսը 3.0 է: AS-ը հազվադեպ է օգտագործվում աման լվացող հեղուկում և հազվադեպ է ծառայում որպես հիմնական մակերևութային ակտիվ նյութ՝ ցածր դեղաչափով բանաձևերում, հիմնականում այն ​​պատճառով, որ այն անբարենպաստ է արտադրանքի ինքնարժեքը կրճատելու համար, և նման արտադրանքները գրեթե չունեն փրփրացող կատարողականի պահանջներ: Սինթետիկ մակերևութային ակտիվ նյութերի արտադրության մեջ հինգերորդ տեղը զբաղեցնելով՝ AS-ը համեմատաբար բարձր գին ունի, և դրա փոշու ձևը 2002 թվականին կազմել է 15000 յուան ​​մեկ տոննայի համար: Բացի ակնառու փրփրացող ունակությունից և ուժեղ լվացող հատկություններից, AS-ը զիջում է AES-ին սպասարկման մեծ մասի ցուցանիշներով, ինչպիսիք են թթվային դիմադրության մի փոքր ավելի վատ կայունությունը և համեմատաբար ավելի բարձր գրգռվածությունը (միայն LAS-ից ցածր), և այն նաև ունի ամենաբարձր գինը ավանդական անիոնային մակերևութային ակտիվ նյութերի շարքում:

3.Ոչ իոնային մակերևութային ակտիվ նյութեր

Ոչ իոնային մակերևութային ակտիվ նյութերի հիմնական տեսակներն են՝ ալկիլոլամիդը (FFA), ճարպային սպիրտային պոլիօքսիէթիլենային եթեր (AE) և ալկիլֆենոլային պոլիօքսիէթիլենային եթեր (APE կամ OP): Ոչ իոնային մակերևութային ակտիվ նյութերն ունեն գերազանց հատկություններ, ինչպիսիք են լուծելիությունը, լվացող հատկությունները, հակաստատիկ հատկությունները, գրգռվածության ցածր մակարդակը և կրային օճառի ցրման ունակությունը: Դրանք ունեն ավելի լայն կիրառելի pH միջակայք, քան սովորական իոնային մակերևութային ակտիվ նյութերը, և գերազանցում են սովորական անիոնային մակերևութային ակտիվ նյութերին մեծ մասամբ հատկություններով, բացառությամբ լվացող հատկությունների և փրփրացնելու ունակության: Փորձերը ցույց են տալիս, որ իոնային մակերևութային ակտիվ նյութերի փոքր քանակությամբ ավելացումը իոնային մակերևութային ակտիվ նյութերի համակարգերին կարող է բարձրացնել ընդհանուր մակերևութային ակտիվությունը՝ համեմատած նույն ակտիվ նյութի պարունակության դեպքում:

Ալկիլոլամիդները բարձր արդյունավետությամբ, լայնորեն օգտագործվող և հաճախակի կիրառվող ոչ իոնային մակերևութային ակտիվ նյութեր են, որոնք լայնորեն կիրառվում են տարբեր հեղուկ լվացող միջոցներում: Հեղուկ լվացող միջոցներում օգտագործվող ալկիլոլամիդների հիմնական բնութագրերն են 2:1 ամիդ և 1.5:1 ամիդ, և 1:1 ամիդը նույնպես հասանելի է օգտագործման համար: Այս երեք բնութագրերը մեծապես տարբերվում են ջրում լուծելիության և խտացման հատկությամբ: Ընդհանուր առմամբ, 1.5:1 ամիդն ունի միջին համապարփակ արդյունավետություն և լայնորեն օգտագործվում է աման լվացող հեղուկում: Սովորաբար, 1:1 ամիդը կարող է հեշտությամբ լուծվել միայն այլ ջրում լուծվող մակերևութային ակտիվ նյութերի հետ խառնվելիս: Ալկիլոլամիդներն ավելի հարմար են ալկալային լվացող միջոցների համար և կարող են օգտագործվել նաև թույլ թթվային լվացող միջոցներում:

Բոլոր ոչ իոնային մակերևութային ակտիվ նյութերի շարքում ալկիլոլամիդներն ամենաարդյունավետն են՝ 2002 թվականին մեկ տոննայի համար 7800 յուան ​​գնով: Դրանք ավելի հաճախ են օգտագործվում հեղուկ լվացող միջոցներում, քան ճարպային սպիրտային պոլիօքսիէթիլենային եթերները, և նաև շամպուններում օգտագործվող հիմնական ոչ իոնային մակերևութային ակտիվ նյութերն են: Հիմնական պատճառներն են հետևյալը. FFA-ն ունի ավելի համապարփակ և գերազանց գործառույթներ, քան AE-ն. FFA-ն ավելի էժան է գնով. FFA-ն ավելի լավ լուծելի է, և FFA-ն ունի ավելի ուժեղ փրփրացնող հատկություններ՝ համեմատած AE-ի հետ:

4. Ամֆոտերային մակերևութային ակտիվ նյութեր

Ամֆոտեր մակերևութային ակտիվ նյութերը մակերևութային ակտիվ նյութեր են, որոնք ունեն և՛ անիոնային, և՛ կատիոնային հիդրոֆիլ խմբեր: Համապատասխանաբար, դրանք թթվային լուծույթներում ցուցաբերում են կատիոնային հատկություններ, հիմնային լուծույթներում՝ անիոնային հատկություններ, իսկ չեզոք լուծույթներում՝ ոչ իոնային մակերևութային ակտիվ նյութերի հատկություններին նման հատկություններ:

Ամֆոտեր մակերևութային ակտիվ նյութերը հեշտությամբ լուծվում են ջրում, խտացված թթվային և ալկալային լուծույթներում, և նույնիսկ խտացված անօրգանական աղերի լուծույթներում: Դրանք առանձնանում են կոշտ ջրին դիմադրողականությամբ, մաշկի ցածր գրգռվածությամբ, գործվածքների բարենպաստ փափկեցման հատկություններով, բացառիկ հակաստատիկ հատկություններով և լավ մանրէասպան ազդեցությամբ, ինչպես նաև հիանալի համատեղելիություն ունեն տարբեր տեսակի մակերևութային ակտիվ նյութերի հետ:

Նման արտադրանքները կարող են օգտագործվել pH-ի լայն միջակայքում: Հաշվի առնելով տարբեր թթվահիմնային միջավայրերում իրենց իոնային վիճակները, դրանք ավելի լավ արդյունավետություն են ցուցաբերում թթվային և չեզոք պայմաններում, քան ալկալային պայմաններում: Ընդհանուր առմամբ, ամֆոտերային մակերևութային ակտիվ նյութերն ավելի թանկ են, քան ոչ իոնային մակերևութային ակտիվ նյութերը:

Ամֆոտեր մակերևութային ակտիվ նյութերի տարածված կարևոր տեսակներից են դոդեցիլդիմեթիլբետաինը և կարբօքսիլատ տիպի իմիդազոլինը: Անիոնային մակերևութային ակտիվ նյութերի համեմատ, ոչ իոնային մակերևութային ակտիվ նյութերն ունեն ավելի համապարփակ հատկություններ՝ ավելի քիչ թերություններով, զիջում են միայն մաքրող հատկություններով և փրփրացնող ունակությամբ: Ոչ իոնային մակերևութային ակտիվ նյութերի համեմատ, ամֆոտեր մակերևութային ակտիվ նյութերը որոշակի հատկություններով գերազանց են, իսկ մյուսներով՝ համեմատելի:

Ամֆոտեր մակերևութային ակտիվ նյութերն ունեն ավելի ուժեղ փրփրացնող հատկություն, քան սովորական ոչ իոնային մակերևութային ակտիվ նյութերը (մինչդեռ ատոմային մակերևութային ակտիվ նյութերն ունեն թույլ փրփրացնող հատկություն), գերազանց մանրէասպան ակտիվություն՝ համեմատած ոչ իոնային և անիոնային մակերևութային ակտիվ նյութերի հետ, և ավելի լավ կոնդիցիոներային ազդեցություն: Այդ պատճառով, հեղուկ լվացող միջոցներում ամֆոտեր մակերևութային ակտիվ նյութերը հիմնականում կիրառվում են շամպունի, ապա՝ մաշկը մաքրող միջոցների, ինչպիսիք են մարմնի լվացող միջոցները:

5. Կատիոնային մակերևութային ակտիվ նյութեր

Կատիոնային մակերևութային ակտիվ նյութերի տարածված տեսակներն են՝ ցետիլդիմեթիլ ամոնիումի քլորիդը (1631), օկտադեցիլտրիմեթիլ ամոնիումի քլորիդը (1831), կատիոնային գուարի խեժը (C-14S), կատիոնային պանթենոլը, կատիոնային սիլիկոնային յուղը, դոդեցիլդիմեթիլամին օքսիդը (OB-2) և այլն:

Հեղուկ լվացող միջոցներում կատիոնային մակերևութային ակտիվ նյութերը ծառայում են որպես օժանդակ մակերևութային ակտիվ նյութեր և կոնդիցիոներներ՝ բանաձևերում ցածր դեղաչափով: Դրանք սովորաբար կիրառվում են բարձրակարգ արտադրանքներում, առավել հաճախ՝ շամպուններում: Կատիոնային մակերևութային ակտիվ նյութերը չեն կարող անմիջապես խառնվել անիոնային մակերևութային ակտիվ նյութերի հետ: Չնայած կատիոնային և անիոնային մակերևութային ակտիվ նյութերի համադրությունները կարող են հասնել իդեալական արդյունքների, դրանք կրում են նստվածքագոյացման և բյուրեղացման բարձր ռիսկ:

Շամպուններում օգտագործվում են կատիոնային մակերևութային ակտիվ նյութերի լայն տեսականի՝ ցրված կիրառման հաճախականությամբ, ինչը նշանակում է, որ մեկ կամ երկու տեսակ գերակշռող չեն օգտագործվում, և դրանք հաճախ պատրաստվում են պատրաստի կոնդիցիոներների մեջ: Կատիոնային մակերևութային ակտիվ նյութերը կազմում են մակերևութային ակտիվ նյութերի ընդհանուր արտադրության փոքր մասը և սովորաբար ավելի թանկ են, քան մյուս կատեգորիաները:

Համեմատած այլ տեսակի մակերևութային ակտիվ նյութերի հետ, կատիոնային մակերևութային ակտիվ նյութերն ունեն ամենաակնառու կոնդիցիոներային ազդեցությունը և ամենաուժեղ մանրէասպան ակտիվությունը: Չնայած իրենց թերություններին, ինչպիսիք են վատ լվացող հատկությունները, թույլ փրփրացնող ունակությունը, ցածր համատեղելիությունը, բարձր գրգռվածությունը և բարձր գինը, դրանք անփոխարինելի են այլ մակերևութային ակտիվ նյութերի համեմատ որպես բարձրակարգ հեղուկ լվացող միջոցների և շամպունների կոնդիցիոներային բաղադրիչներ: Հատկանշական է, որ կատիոնային մակերևութային ակտիվ նյութերը կարող են օգտագործվել միայն որպես կոնդիցիոներային բաղադրիչներ կամ բակտերիասպաններ: