דטרגנטים של חומרים פעילי שטח - סוגים שונים של דטרגנטים

תכונות השטיפה של חומרים פעילי שטח הן המאפיין הבסיסי שלהם, בעל היישומים המעשיים ביותר. הן קשורות קשר הדוק לחיי היומיום של אלפי משקי בית, ומיושמות יותר ויותר בתעשיות שונות ובכל סוגי הייצור התעשייתי.

חומרי ניקוי

חומרים פעילי שטח הם המרכיבים הפעילים העיקריים של חומרי ניקוי. חומרי ניקוי סינתטיים לא היו קיימים ללא חומרים פעילי שטח. מבין כל סוגי ה-SAA, חומרים פעילי שטח אניוניים היו הראשונים בשימוש ונשארו הקטגוריה הנפוצה ביותר, המהווים כיום יותר מ-50% מכלל הביקוש בשוק. חומרים פעילי שטח אניוניים ימשיכו להחזיק במעמד דומיננטי לתקופה מסוימת בעתיד.

א. חומרים פעילי שטח אניוניים

הסוגים העיקריים של חומרים פעילי שטח אניוניים המשמשים כחומרי ניקוי כוללים מלחי חומצות שומן (סבונים), אלקילבנזן סולפונטים (ABS), אלכוהול שומני סולפטים (AS), אלכוהול שומני פוליאוקסיאתילן אתר סולפטים (AES), אלפא-אולפין סולפונטים (AOS), אלכוהול שומני פוליאוקסיאתילן אתר קרבוקסילטים (AEC) ו חומצות שומן מתיל אסטר סולפונטים (MES).

1. סבון

החלק הפעיל-פני של מולקולות הסבון נושא מטען שלילי, שבתוכו מלחי נתרן ואשלגן של חומצות שומן ארוכות שרשרת מהווים כ-25%. בתור סוג הסבון הנפוץ ביותר, הוא מתאפיין בחומרי גלם רבים, הכנה נוחה ועלות נמוכה. מבחינה תעשייתית, הוא מיוצר בדרך כלל על ידי ספוניזציה של חומרי גלם כגון שומן בקר ושומן כבש עם בסיס חזק, ולאחר מכן המלחה והפרדה של גליצרול. החיסרון הגדול ביותר שלו הוא שכאשר הוא נתקל ביוני מתכת דו-ערכיים ותלת-ערכיים כגון Ca²⁺, Mg²⁺ ו-Fe²⁺ בתמיסה מימית, הוא ייצור סבון סידן או סבון מגנזיום בעלי מסיסות נמוכה ביותר, ובכך מאבד את יכולת הניקוי הטבועה בסבון.

2. אלקילבנזן סולפונטים (ABS)

נתרן אלקילבנזן סולפונט (R-C₆H₆-SO₃Na) הוא חומר פעיל שטח אניוני חשוב. יש לו מסיסות טובה במים והוא כמעט מיונן לחלוטין. מלחי הסידן והמגנזיום שלו מסיסים מאוד במים, מה שמקנה לו עמידות מצוינת למים קשים. מבין אלקילבנזן סולפונטים, אלקילבנזן סולפונט לינארי (LAS) הוא זול, בעל יכולת ניקוי חזקה, מתכלה בקלות וידידותי לסביבה. לכן, עד כה, אף חומר פעיל שטח אחר המשמש כמרכיב פעיל בדטרגנטים לא יכול להתחרות ב-LAS בביצועים טכניים וביתרונות כלכליים, מה שהופך אותו לעמוד התווך של תעשיית הדטרגנטים הסינתטיים ברחבי העולם. הוא מיושם בעיקר בדטרגנטים תעשייתיים וביתיים. מוצרים מייצגים כוללים נתרן דודצילבנזן סולפונט בעל אפקט שטיפה מעולה, ונתרן אוקטדצילבנזן סולפונט המתגאה ביכולת הניקוי החזקה ביותר בסדרת נתרן אלקילבנזן סולפונט.

3. אלפא-אולפין סולפונאטים (AOS)

AOS הוא מרכיב פעיל בדטרגנטים בעל ביצועים גבוהים. הוא משמש בעיקר בחומרי חיטוי ידיים, שמפו, אמבטיות קצף, חומרי ניקוי לשטיפת כלים, חומרי ניקוי תעשייתיים וחומרי ניקוי לכביסה.

4. חומצות שומן מתיל אסטר סולפונטים (MES)

במבנה המולקולרי שלו, R מייצג קבוצת אלקיל ו-R' מייצג קבוצת מתיל. מבחינת ביצועי דטרגנט, R עם שרשראות פחמן C16 ו-C18 פועל בצורה הטובה ביותר, בעוד ש-R עם שרשרת פחמן C14 מספק עמידות אופטימלית למים קשים. MES הוא חומר פעיל שטח שמקורו בשמנים ושומנים טבעיים, בעל ביצועי כביסה מצוינים וכוח פיזור סבון סידן חזק. יש לו תאימות יוצאת דופן עם זאוליט והוא מתאים לייצור אבקות כביסה ללא זרחן. כוח פיזור סבון הסידן שלו גבוה בהרבה מזה של LAS, דבר המסייע לייצור ויישום של סבון מורכב וחומרי פיזור כביסה על בסיס סבון.

5. סולפטים של אלכוהול שומני (AS) וסולפטים של אתר אלכוהול שומני (AES)

הנוסחה הכללית של AS היא ROSO₃Na, ו-AS עם R כשרשראות פחמן C14~C16 מציג יכולת ניקוי טובה. הנוסחה הכללית של AES היא RO(C₂H₄O)ₙSO₃Na, ו-AES עם R כשרשראות פחמן C14~C15 ו-n=1–2 מציג ביצועי כביסה טובים. גם AS וגם AES מתאפיינים בפירוק ביולוגי טוב, יכולת ניקוי חזקה ותכונת הקצפה מצוינת, מה שהופך אותם מתאימים לניסוח חומרי ניקוי בעלי קצף גבוה. הם ניתנים ליישום כדטרגנטים קלים לטיפול ודטרגנטים לצמר, ונמצאים בשימוש נרחב באמבטיות קצף, שמפו לשיער, קוסמטיקה, חומרי ניקוי לשטיפת ידיים, חומרי ניקוי צמחיים וחומרי ניקוי ביתיים.

ב'.חומרים פעילי שטח לא יוניים

חומרים פעילי שטח לא-יוניים מפגינים יכולת דטרגנט מצוינת כנגד לכלוך שמנוני ויכולת חזקה למנוע שקיעה חוזרת על סיבים סינתטיים. יש להם סבילות גבוהה למים קשים ולאלקטרוליטים בריכוז גבוה. היתרון הבולט ביותר של חומרים פעילי שטח לא-יוניים מפוליאוקסיאתילן טמון ביכולת ההתאמה של החלקים ההידרופוביים וההידרופיליים שלהם. ניתן לווסת את מספר יחידות ה-EO כדי להסתגל למצעים שונים ולהשיג יכולת דטרגנט אופטימלית.

1.אתר אלכוהול אלקיל פוליאוקסיאתילן

נוסחה כללית: RO(C₂H₄O)ₙH, כאשר R = C₁₂~C₁₈ ו-n ניתן להתאמה. תרכובת מסוג זה מתאפיינת בפעילות שטיפה גבוהה, המתבטאת בהיבטים הבאים: ריכוז מיצלה קריטי נמוך (cmc), כלומר ניתן לשמור על יכולת ניקוי גבוהה גם בריכוזים נמוכים, קיבולת שטיפה חזקה ועמידות בפני שקיעה חוזרת של לכלוך בעת ניקוי סיבים סינתטיים. היא גם מספקת ביצועי שטיפה נוחים בטמפרטורה נמוכה. היא מופיעה כמשחה לבנה עד צהובה חיוורת בטמפרטורת החדר והיא מסיסה במים, בעלת תכונות מתחלבות, ניקוי והרטבה. היא מיושמת בעיקר בחומרי ניקוי ביתיים ותעשייתיים וכן בחומרי ניקוי למתכות.

2. פוליאוקסיאתילן אלקיל פנול אתר

בנוסחה, R הוא בעיקר אוקטיל, נוניל ודודציל, עם ערך n מתכוונן. הוא מאופיין ביכולת חזקה להסיר כתמי שמן ושומן. מוצרים אופייניים כוללים את סדרות OP, סדרות OPE וסדרות SOPE. הם כוללים עמידות מצוינת לחומצות ובסיסים כמו גם סבילות למים קשים, ויש להם פונקציות של ניקוי, הרטבה ואמולסיה, החלים על עיבוד מתכות וחומרי ניקוי תעשייתיים.

3. אלקיל פוליגליקוזיד (APG)

אלקיל פוליגליקוזיד נחשב לחומר פעיל שטח לא יוני חדש ברמה עולמית.

יתרונות של APG:

פעילות בין-פנים גבוהה ומתח פנים נמוך במיוחד;

ללא נקודת עכירות ויציבות מעולה בטמפרטורה גבוהה;

ביצועי שטיפה מעולים, כוח הקצפה חזק, הרטבה טובה, יכולת מתחלב ויציבות פיזור;

עדיף על כל סוגי החומרים הפעילי שטח הקיימים מבחינת חוסר רעילות, גירוי עור נמוך ופירוק ביולוגי.

לכן, הוא פופולרי באופן נרחב על ידי תעשיות רבות, כולל חומרי ניקוי, קוסמטיקה, עיבוד מזון ותעשיות תרופות. הודות לתכונותיו הקלות לשטיפה וללא שאריות, הוא מתאים במיוחד לחומרי ניקוי לשטיפת כלים ולניקוי בקבוקים.

תרחישי יישום עיקריים של APG בחומרי ניקוי הם כדלקמן:

חומרי ניקוי לאמבטיה ולשיער: מוצרים המכילים APG הם עדינים ולא מגרים את העור, בעלי קצף עשיר ועדין, ויכולים להפעיל אפקט אנטי-סטטי במהלך חפיפה. רוב המוצרים הם נוזליים וניתן גם להכין מהם סבונים.

חומרי ניקוי לשטיפת כלים: לחומרי ניקוי לשטיפת כלים מבוססי APG יש ביצועי הקצפה טובים, הם ידידותיים לעור עם תחושה נוחה לאחר השימוש, וקלים לשטיפה מבלי להשאיר עקבות.

אבקות כביסה: חומרי ניקוי כביסה מסוג APG המצויים בחומרי ניקוי כביסה מספקים יכולת ניקוי מעולה. הם יכולים לנקות בדים שונים כגון כותנה, צמר ופוליאסטר, תוך הסרת ביעילות כתמי לכלוך ושמן. הם גם מעניקים לבדים רכות, תכונות אנטי-סטטיות ועמידות בפני הצטמקות, וניתן לנסח אותם לחומרי ניקוי כביסה השומרים על ביצועי כביסה מעולים גם במים קשים.

ניקוי משטחים קשים: מלבד שטיפת כלים, ניתן להשתמש ב-APG לניקוי משטחים קשים אחרים. ניתן להשתמש בו כמרכיב פעיל להכנת חומרי ניקוי המתאימים לתנאי חומצה חזקה, ויכול למנוע חמצון וקורוזיה חומצית של מתכות ברזליות.

III. חומרים פעילי שטח זויטריוניים

המבנה המולקולרי שלהם נושא מטענים חיוביים ושליליים כאחד. בשל המבנה המולקולרי המיוחד שלהם, הם בעלי המאפיינים הבאים ביישום: רעילות נמוכה וגירוי נמוך לעור ולעיניים; יכולת פירוק ביולוגית ותאימות מצוינים; תכונות הרטבה, דטרגנטים והקצף טובות. הם מסווגים לסוגים הבאים כאשר משתמשים בהם כחומרי ניקוי.

סוג חומצת אמינו N-Acyl

הם משמשים בעיקר כחומרי בסיס לשמפו וחומרי ניקוי, והם עמידים בפני חומצות חלשות ומים קשים. דוגמאות לכך כוללות N-acyl polyamino (polypeptide) carboxylate ו-Remipon A (חומר ניקוי 613, נתרן oleoilamino polypeptide carboxylate).

רמיפון A מסונתז מעיבוי של אציל כלוריד שומני וחומצות פוליאמינו המתקבלות על ידי הידרוליזה של חלבונים. לכן הוא מתאפיין בגירוי נמוך ורעילות נמוכה, מה שהופך אותו מתאים ליישומים קוסמטיים. רמיפון A מפגין כוח פיזור סבון סיד חזק, יכולת ניקוי וכוח מתחלב. הוא משמש כחומר ניקוי ומחלב בתעשיית הטקסטיל, והוא אידיאלי לכביסת משי וצמר בשל יכולתו להסרת שומנים עדינה.

סוג בטאין

חומרים פעילי שטח מסוג בטאין זוויטריוני מספקים יכולת ניקוי מצוינת לבדי כותנה ובדים מעורבבים של פוליאסטר/כותנה, כאשר הידרוקסיסולפובטאין מציע ביצועים מעולים במיוחד במהלך כביסה. דוגמה אופיינית היא לוריל דימתיל בטאין.

זהו נוזל שקוף חסר צבע או צהוב חיוור. הוא מתנהג כחומר פעיל שטח קטיוני בסביבה חומצית וכחומר פעיל שטח אניוני בסביבה בסיסית, והוא מתכלה בקלות. יש לו ביצועי הקצפה יוצאי דופן והוא יכול לרכך שיער, מה שהופך אותו מתאים לניסוח שמפו עדין למרכך שיער וכן שמפו לתינוקות. עם עמידות טובה למים קשים, ניתן להשתמש בו להכנת דטרגנטים במים קשים ומשמש גם כקוטל חיידקים.