ישנם סוגים רבים של חומרים פעילי שטח. מדורגים לפי תפוקה, חומרים פעילי שטח אניוניים מהווים 56%, חומרים פעילי שטח לא-יוניים 36%, חומרים פעילי שטח אמפוטריים 5% וחומרים פעילי שטח קטיוניים 3%.
2. חומרים פעילי שטח אניוניים
2.1 חומרים פעילי שטח אניוניים מסוג סולפונט
סוגים נפוצים של חומרים פעילי שטח כאלה כוללים נתרן אלקילבנזן סולפונט לינארי ונתרן אלפא-אולפין סולפונט.
נתרן אלקילבנזן סולפונט לינארי, הידוע גם בשם LAS או ABS, הוא מוצק אבקתי או מתקלף לבן או צהוב חיוור, מסיס במים. הוא מציג מסיסות מים גרועה בטמפרטורות נמוכות עם מסיסות מתחת ל-3 במים בטמפרטורת החדר, אך הוא מתגאה במסיסות מצוינת במערכות חומרים פעילי שטח מורכבים. הוא מציג יציבות טובה כנגד בסיסים, חומצות מדוללות ומים קשים, עם טמפרטורת פירוק של 240 ℃. מדד הגירוי שלו בתמיסה של 10% הוא 5.0, קצב הפירוק המיקרוביאלי נע בין 80% ל-90%, וערך ה-LD50 הוא 1300 עד 2500 מ"ג/ק"ג.
נתרן אלפא-אולפין סולפונט הוא בקיצור AOS. כאשר תכולת החומר הפעיל היא בין 38% ל-40%, הוא מופיע כנוזל צהוב שקוף והוא מסיס מאוד במים. הוא שומר על יציבות חיובית בטווח pH רחב; לאחר אחסון של שלושה ימים ב-30 מעלות צלזיוס תחת ערכי pH של 2, 4 ו-10 בהתאמה, קצב ההידרוליזה שלו נשאר אפס בכל המקרים. הוא גורם לגירוי קל בעור, מגיע לקצב פירוק מיקרוביאלי של 100%, וערך LD50 שלו הוא 1300 עד 2400 מ"ג/ק"ג.
באופן כללי, LAS נמצא בשימוש נדיר בשמפו וסבוני רחצה, והוא מיושם בעיקר בנוזלי כביסה ונוזלי שטיפת כלים. בנוזלי שטיפת כלים, LAS יכול להוות כמחצית מכלל החומרים הפעילי שטח, בעוד שחלקו בנוזלי כביסה ניתן להתאמה בטווח מעשי רחב.
LAS משיג מסיסות טובה במים בעיקר בטמפרטורות גבוהות יחסית כמו 60 מעלות צלזיוס וכאשר הוא מעורבב עם חומרים פעילי שטח אחרים. מערכת תרכובות טרנרית טיפוסית "LAS-AES-FFA" מאומצת באופן נרחב בנוזלי שטיפת כלים, ומערכת התרכובות "LAS-בסיס סבון-η·SAA" נמצאת בשימוש נפוץ בנוזלי ניקוי כביסה. ראוי לציין כי ערבוב ישיר של LAS עם חומר פעיל שטח לא יוני אלקילול אמיד לרוב אינו מצליח להשיג תוצאות אידיאליות; מערכת "LAS-FFA" אינה יציבה עם צמיגות נמוכה ומציגה מראה חלבי לבן.
LAS מדורג ראשון בתפוקה עם נפח ייצור שנתי של 290 קילוטון והוא חומר פעיל השטח הסינתטי הזול ביותר. יש לו את המחיר הנמוך ביותר מבין חמשת חומרי השטח הסינתטיים בעלי התפוקה הגבוהה ביותר, ומחירו דומה לזה של בסיסי סבון (סבוני חומצות שומן) בקרב חומרים פעילי שטח אניוניים קונבנציונליים. LAS מאופיין ביציבות מעולה, דטרגנטים חזקים ועלות נמוכה, בעוד שחיסרונו הבולט הוא גירוי גבוה יחסית.
מבין כל חומרי הפעיל שטח הסולפונט, AOS מספק את הביצועים המקיפים האופטימליים. הוא יורש ומשפר עוד יותר את היתרונות של סולפונטים רגילים תוך הימנעות מחסרונותיהם הטבועים. כאחד החומרים הפעילי שטח העיקריים, AOS נמצא בשימוש נרחב בשמפו וסבוני רחצה, ויישומו בדטרגנטים נוזליים אחרים יתרחב בהדרגה יחד עם הייצור המקומי והפחתת המחירים כתוצאה מכך.
ל-AOS יתרונות יוצאי דופן, כולל יציבות מעולה, מסיסות מעולה במים, תאימות טובה, גירוי נמוך ופירוק ביולוגי מיקרוביאלי אידיאלי. החיסרון העיקרי שלו הוא שהוא יקר יחסית מבין כל החומרים הפעילי שטח האניוניים.
2.2 סולפטים פעילי שטח אניוניים
סוגים נפוצים של חומרים פעילי שטח כאלה כוללים נתרן שומן אלכוהול פוליאוקסיאתילן אתר סולפט ונתרן דודציל סולפט.
אלכוהול שומני נתרן פוליאוקסיתילן אתר סולפט, הידוע גם בשם AES או אלכוהול אתר סולפט, מסיס בקלות במים. כאשר תכולת החומר הפעיל מגיעה ל-70%, הוא מופיע כנוזל שקוף וצמיג בצבע צהוב חיוור, ויציבותו נמוכה מזו של סולפונטים נפוצים. הוא עובר הידרוליזה מהירה כאשר ערך ה-pH נמוך מ-4, אך מתגאה ביציבות הידרוליזה מצוינת בסביבות אלקליות. לאחר אחסון של שלושה ימים ב-30 מעלות צלזיוס בתנאי pH 2, pH 4 ו-pH 10, שיעורי ההידרוליזה שלו הם 100%, 50% ו-0 בהתאמה. הוא מתאפיין בגירוי נמוך עם מדד גירוי של 2.3 עבור תמיסה מימית של 10%, קצב פירוק ביולוגי של מעל 90% וערך LD50 של 1800 מ"ג/ק"ג.
נתרן דודציל סולפט, המכונה AS, K12, נתרן קוקואלקיל סולפט, נתרן לאוריל סולפט או חומר מקציף, מסיס במים עם מסיסות מים של כ-15 ב-25 מעלות צלזיוס, שהיא נמוכה מזו של AES. הוא אינו רגיש לאלקלים ולמים קשים, אך יציבותו בתנאים חומציים חלשה יותר מסולפונטים נפוצים וקרובה לזו של AES. טמפרטורת החימום לטווח ארוך לא צריכה לעלות על 95 מעלות צלזיוס. יש לו גירוי בינוני בקרב חומרים פעילי שטח; לתמיסה של 10% יש מדד גירוי של 3.3, גבוה יותר מ-AES ונמוך יותר מ-LAS, עם ערך LD50 של 1300 מ"ג/ק"ג.
AES נמצא בשימוש נרחב בשמפו, סבון גוף, נוזל לשטיפת כלים ונוזלי כביסה. ביישום מעשי, יש להעלות את ערך ה-pH לניטרלי או בסיסי חלש ככל האפשר, אם תקני איכות ה-pH הרלוונטיים מאפשרים זאת. כאשר יש להשתמש ב-AES בתנאי pH נמוכים, כמו בשמפו, בדרך כלל מאמצים את צורת מלח האתנולמין שלו. ל-AES יש מסיסות טובה יותר במים מאשר AS וניתן לנסח אותו לתמיסות מימיות שקופות בכל פרופורציה בטמפרטורת החדר. בהשוואה ל-LAS, AES נהנה מיישומים רחבים יותר בחומרי ניקוי נוזליים ותאימות מעולה, והוא מסוגל להיות מעורבב עם חומרים פעילי שטח רבים בשילובים בינאריים או מרובים ליצירת תמיסות מימיות שקופות. מבין חומרים פעילי שטח סינתטיים, AES מדורג במקום השלישי בתפוקה עם מחיר נמוך יותר מ-AS; מחירו של AES 70% היה 8500 יואן לטון בשנת 2002. יתרונותיו הבולטים כוללים גירוי נמוך, מסיסות מים נוחה, תאימות מצוינת והשפעה יוצאת דופן במניעת עור יבש ומחוספס. החיסרון העיקרי שלו טמון ביציבות ירודה בסביבה חומצית, מה שמחייב שמירה על ערך ה-pH גבוה בהרבה מ-4, ויכולת הניקוי שלו חלשה יותר מזו של LAS ו-AS.
בעת שימוש ב-AS בחומרי ניקוי נוזליים, יש לשלוט בסביבת ה-pH כדי למנוע חומציות מוגזמת. מלחי האתנולמין או מלחי האמוניום שלו נחוצים ליישומו בשמפו וסבון גוף. אימוץ מלחי האתנולמין שלו יכול לא רק לשפר את יציבות העמידות לחומצה אלא גם להפחית גירוי, ומדד הגירוי של תמיסת מלח טריאתנולמין 10% שלו הוא 3.0. AS משמש לעתים רחוקות בנוזל לשטיפת כלים ורק לעתים רחוקות משמש כחומר פעיל שטח עיקרי במינון נמוך בפורמולות, בעיקר משום שהוא אינו נוח לחיסכון בעלויות המוצר ולמוצרים כאלה כמעט ולא נדרשים ביצועי הקצפה. AS, המדורג במקום החמישי בתפוקה של חומרים פעילי שטח סינתטיים, מתומחר יחסית גבוה, וצורת האבקה שלו התומחרה ב-15,000 יואן לטון בשנת 2002. מלבד יכולת הקצפה יוצאת דופן וכושר ניקוי חזק, AS נחות מ-AES ברוב ביצועי השירות, כגון יציבות מעט נמוכה יותר של עמידות לחומצה וגירוי גבוה יחסית (נמוך רק מ-LAS), ויש לו גם את המחיר הגבוה ביותר מבין חומרים פעילי שטח אניוניים קונבנציונליים.
הסוגים העיקריים של חומרים פעילי שטח לא-יוניים כוללים אלקילולאמיד (FFA), פוליאוקסיאתילן אתר שומני (AE), ואלקילפנול פוליאוקסיאתילן אתר (APE או OP). לחומרים פעילי שטח לא-יוניים תכונות מצוינות כגון מסיסות, דטרגנטיות, ביצועים אנטי-סטטיים, גירוי נמוך ויכולת פיזור סבון סיד. יש להם טווח pH רחב יותר בהשוואה לחומרים פעילי שטח יוניים נפוצים, והם עדיפים על חומרים פעילי שטח אניוניים רגילים ברוב התכונות מלבד דטרגנטיות ויכולת הקצפה. ניסויים מוכיחים כי הוספת כמות קטנה של חומרים פעילי שטח לא-יוניים למערכות חומרים פעילי שטח יוניים יכולה לשפר את פעילות פני השטח הכוללת בהשוואה תחת אותה תכולת חומר פעיל.
אלקילולאמידים הם חומרים פעילי שטח לא-יוניים בעלי ביצועים גבוהים, הנמצאים בשימוש נרחב ונמצאים בשימוש תכוף בחומרי ניקוי נוזליים שונים. המפרטים העיקריים של אלקילולאמידים המשמשים בחומרי ניקוי נוזליים הם אמיד 2:1 ואמיד 1.5:1, וקיים גם אמיד 1:1. שלושת המפרטים הללו נבדלים מאוד במסיסות במים ובתכונות העיבוי. באופן כללי, לאמיד 1.5:1 יש ביצועים מקיפים בינוניים והוא נמצא בשימוש נרחב בנוזל לשטיפת כלים. בדרך כלל, אמיד 1:1 ניתן להמיס בקלות רק כאשר הוא מעורבב עם חומרים פעילי שטח מסיסים במים אחרים. אלקילולאמידים מתאימים יותר לחומרי ניקוי אלקליים וניתן להשתמש בהם גם בחומרי ניקוי חומציים חלשים.
מבין כל החומרים הפעילי שטח הלא-יוניים, אלקילולמידים הם החסכוניים ביותר, עם מחיר של 7,800 יואן לטון בשנת 2002. הם נמצאים בשימוש תכוף יותר בחומרי ניקוי נוזליים מאשר אתרי פוליאוקסיאתילן מאלכוהול שומני, והם גם החומרים הפעילי שטח הלא-יוניים העיקריים המשמשים בשמפו. הסיבות העיקריות הן כדלקמן: ל-FFA פונקציות מקיפות ועדיפות יותר בהשוואה ל-AE; ל-FFA מחיר זול יותר; ל-FFA יש מסיסות טובה יותר; ול-FFA ביצועי הקצפה חזקים יותר בהשוואה ל-AE.
חומרים פעילי שטח אמפוטריים הם חומרים פעילי שטח בעלי קבוצות הידרופיליות אניוניות וקטיוניות כאחד. בהתאם לכך, הם מפגינים תכונות קטיוניות בתמיסות חומציות, תכונות אניוניות בתמיסות בסיסיות, ותכונות דומות לחומרים פעילי שטח לא יוניים בתמיסות ניטרליות.
חומרים פעילי שטח אמפוטריים מסיסים בקלות במים, בתמיסות חומציות ובסיסיות מרוכזות, ואפילו בתמיסות מלח אנאורגניות מרוכזות. הם מתאפיינים בעמידות מצוינת למים קשים, גירוי עור נמוך, ביצועי ריכוך כביסה נוחים, תכונות אנטי-סטטיות יוצאות דופן ואפקט בקטריצידי טוב, ומתגאים בתאימות מצוינת לסוגים שונים של חומרים פעילי שטח.
ניתן להשתמש במוצרים כאלה בטווח pH רחב. לאור מצביהם היוניים בסביבות חומצה-בסיס שונות, הם מספקים ביצועים טובים יותר בתנאים חומציים וניטרליים מאשר בתנאים בסיסיים. באופן כללי, חומרים פעילי שטח אמפוטריים יקרים יותר מחומרים פעילי שטח לא יוניים.
סוגים נפוצים וחשובים של חומרים פעילי שטח אמפוטריים כוללים דודצילדימתילבטאין ואמידזולין מסוג קרבוקסילאט. בהשוואה לחומרים פעילי שטח אניוניים, לחומרים פעילי שטח לא-יוניים יש תכונות מקיפות יותר עם פחות חסרונות, רק נחותים ביכולת הדטרגנט וביכולת ההקצפה. בהשוואה לחומרים פעילי שטח לא-יוניים, חומרים פעילי שטח אמפוטריים עדיפים בתכונות מסוימות ודומים באחרות.
לחומרים פעילי שטח אמפוטריים יש כוח הקצפה חזק יותר מאשר לחומרים פעילי שטח לא-יוניים רגילים (בעוד שלחומרים פעילי שטח אמפוטריים יש יכולת הקצפה נמוכה), פעילות חיידקית עדיפה בהשוואה לחומרים פעילי שטח לא-יוניים ואניוניים, והשפעות מרכך טובות יותר. מסיבה זו, בדטרגנטים נוזליים, חומרים פעילי שטח אמפוטריים משמשים בעיקר בשמפו, ולאחר מכן במוצרי ניקוי עור כגון סבון גוף.
סוגים נפוצים של חומרים פעילי שטח קטיוניים כוללים צטיל דימתיל אמוניום כלוריד (1631), אוקטדציל טרימתיל אמוניום כלוריד (1831), גואר גאם קטיוני (C-14S), פנתנול קטיוני, שמן סיליקון קטיוני, דודצילדימתילאמין אוקסיד (OB-2) וכן הלאה.
בדטרגנטים נוזליים, חומרים פעילי שטח קטיוניים משמשים כמרכיבי עזר פעילי שטח ומרכיבי מרכך במינון נמוך בפורמולות. הם משמשים בדרך כלל במוצרים יוקרתיים, לרוב בשמפו. לא ניתן לערבב ישירות חומרים פעילי שטח קטיוניים עם חומרים פעילי שטח אניוניים. למרות ששילובים של חומרים פעילי שטח קטיוניים ואניוניים עשויים להשיג השפעות אידיאליות, הם נושאים סיכון גבוה לשקיעה והתגבשות.
מגוון רחב של חומרים פעילי שטח קטיוניים משמשים בשמפו עם תדירות יישום מפוזרת, כלומר אין סוג אחד או שניים הנמצאים בשימוש נפוץ, והם מנוסחים לעתים קרובות למוצרי מרכך מוגמרים. חומרים פעילי שטח קטיוניים מהווים חלק קטן מהתפוקה הכוללת של חומרים פעילי שטח והם בדרך כלל יקרים יותר מקטגוריות אחרות.
בהשוואה לסוגים אחרים של חומרים פעילי שטח, לחומרים פעילי שטח קטיוניים יש את אפקט המרכך הבולט ביותר ואת הפעילות הבקטריאלית החזקה ביותר. למרות חסרונותיהם כגון יכולת ניקוי ירודה, כושר הקצפה חלש, תאימות נמוכה, גירוי גבוה ועלות גבוהה, הם חיוניים לחומרים פעילי שטח אחרים כמרכיבי מרכך בחומרי ניקוי נוזליים ושמפו יוקרתיים. ראוי לציין כי חומרים פעילי שטח קטיוניים יכולים לשמש רק כמרכיבי מרכך או כקוטלי חיידקים.
זמן פרסום: 21 במאי 2026