სარეცხ საშუალებებში ხშირად გამოყენებული ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების მახასიათებლები

1. ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები

ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების მრავალი სახეობა არსებობს. გამომუშავების მიხედვით, ანიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები 56%-ს შეადგენს, არაიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები 36%-ს, ამფოტერული ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები 5%-ს და კათიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები 3%-ს.

2. ანიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები

2.1 სულფონატის ტიპის ანიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები

ასეთი ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების გავრცელებული ტიპებია ნატრიუმის ხაზოვანი ალკილბენზოლის სულფონატი და ნატრიუმის ალფა-ოლეფინის სულფონატი.

ნატრიუმის ხაზოვანი ალკილბენზოლის სულფონატი, ასევე ცნობილი როგორც LAS ან ABS, არის თეთრი ან ღია ყვითელი ფხვნილისებრი ან ფენოვანი მყარი ნივთიერება, რომელიც წყალში ხსნადია. დაბალ ტემპერატურაზე ის ცუდად ხსნადია წყალში ოთახის ტემპერატურაზე 3-ზე ნაკლები ხსნადობით, თუმცა შესანიშნავი ხსნადობით გამოირჩევა ნაერთ ზედაპირულად აქტიურ სისტემებში. მას აქვს კარგი სტაბილურობა ტუტეების, განზავებული მჟავების და მაგარი წყლის მიმართ, დაშლის ტემპერატურით 240℃. მისი გაღიზიანების ინდექსი 10%-იან ხსნარში არის 5.0, მიკრობული დაშლის სიჩქარე მერყეობს 80%-დან 90%-მდე, ხოლო LD50 მნიშვნელობა არის 1300-დან 2500 მგ/კგ-მდე.

ნატრიუმის ალფა-ოლეფინის სულფონატი შემოკლებით AOS-ია. როდესაც აქტიური ნივთიერების შემცველობა 38%-დან 40%-მდეა, ის ყვითელი გამჭვირვალე სითხის სახით გამოიყურება და წყალში ადვილად ხსნადია. ის ინარჩუნებს ხელსაყრელ სტაბილურობას pH-ის ფართო დიაპაზონში; სამი დღის განმავლობაში 30℃ ტემპერატურაზე, შესაბამისად 2, 4 და 10 pH მნიშვნელობებით შენახვის შემდეგ, მისი ჰიდროლიზის სიჩქარე ყველა შემთხვევაში ნულის ტოლია. ის იწვევს კანის მსუბუქ გაღიზიანებას, აღწევს მიკრობული დაშლის 100%-იან მაჩვენებელს და აქვს LD50 მნიშვნელობა 1300-დან 2400 მგ/კგ-მდე.

ზოგადად, LAS იშვიათად გამოიყენება შამპუნებსა და ტანის დასაბან გელსა და ძირითადად გამოიყენება სარეცხი და ჭურჭლის სარეცხი სითხეებში. ჭურჭლის სარეცხი სითხეებში LAS ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების დაახლოებით ნახევარს შეადგენს, ხოლო სარეცხი თხევად სარეცხ საშუალებებში მისი პროპორციის რეგულირება ფართო პრაქტიკული დიაპაზონის ფარგლებშია შესაძლებელი.

LAS ხელსაყრელ წყალში ხსნადობას იძენს ძირითადად შედარებით მაღალ ტემპერატურაზე, მაგალითად 60℃-ზე და ზოგიერთ სხვა ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებასთან შერევისას. ჭურჭლის სარეცხ სითხეებში ფართოდ გამოიყენება ტიპური სამმაგი ნაერთის სისტემა „LAS-AES-FFA“, ხოლო სარეცხი თხევად სარეცხ საშუალებებში ფართოდ გამოიყენება ნაერთის სისტემა „LAS-საპნის ფუძე-η·SAA“. აღსანიშნავია, რომ LAS-ის არაიონურ ზედაპირულად აქტიურ ალკილოლ ამიდთან პირდაპირი შერევა ხშირად ვერ იძლევა იდეალურ ეფექტებს; „LAS-FFA“ სისტემა არასტაბილურია, დაბალი სიბლანტით და აქვს თეთრი, რძისფერი იერი.

LAS-ი წლიური წარმოების მოცულობით 290 კილოტონით პირველ ადგილზეა და წარმოადგენს ყველაზე იაფ სინთეზურ ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებას. მას ყველაზე დაბალი ფასი აქვს ხუთ მაღალპროდუქტიულ სინთეზურ ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებას შორის და მისი ფასი შედარებადია საპნის ფუძეების (ცხიმმჟავა საპნების) ფასთან ტრადიციულ ანიონურ ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებს შორის. LAS გამოირჩევა შესანიშნავი სტაბილურობით, ძლიერი სარეცხი უნარით და დაბალი ღირებულებით, ხოლო მისი მნიშვნელოვანი ნაკლი შედარებით მაღალი გაღიზიანებაა.

ყველა სულფონატ ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებას შორის, AOS უზრუნველყოფს ოპტიმალურ ყოვლისმომცველ მოქმედებას. ის მემკვიდრეობით იღებს და კიდევ უფრო აძლიერებს ჩვეულებრივი სულფონატების დამსახურებებს, ამავდროულად თავიდან აიცილებს მათ თანდაყოლილ ნაკლოვანებებს. როგორც ერთ-ერთი მთავარი პირველადი ზედაპირულად აქტიური ნივთიერება, AOS ფართოდ გამოიყენება შამპუნებსა და ტანის დასაბან საშუალებებში, ხოლო მისი გამოყენება სხვა თხევად სარეცხ საშუალებებში თანდათან გაფართოვდება ლოკალიზაციის წარმოებასთან და შესაბამისად, ფასის შემცირებასთან ერთად.

AOS-ს გააჩნია გამორჩეული უპირატესობები, მათ შორის უმაღლესი სტაბილურობა, შესანიშნავი წყალში ხსნადობა, კარგი თავსებადობა, დაბალი გაღიზიანება და იდეალური მიკრობული ბიოდეგრადირებადობა. მისი მთავარი ნაკლი ის არის, რომ ის შედარებით ძვირია ყველა ანიონურ ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებას შორის.

2.2 ანიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები სულფატები

ასეთი ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების გავრცელებული ტიპებია ნატრიუმის ცხიმოვანი სპირტი, პოლიოქსიეთილენის ეთერ სულფატი და ნატრიუმის დოდეცილ სულფატი.

ნატრიუმის ცხიმოვანი სპირტი პოლიოქსიეთილენის ეთერ სულფატი, ასევე ცნობილი როგორც AES ან სპირტის ეთერ სულფატი, ადვილად ხსნადია წყალში. როდესაც აქტიური ნივთიერების შემცველობა 70%-ს აღწევს, ის ღია ყვითელი ფერის ბლანტი გამჭვირვალე სითხის სახით ჩნდება და მისი სტაბილურობა ჩამოუვარდება ჩვეულებრივ სულფონატებს. ის სწრაფად განიცდის ჰიდროლიზს, როდესაც pH მნიშვნელობა 4-ზე ნაკლებია, თუმცა ტუტე გარემოში შესანიშნავი ჰიდროლიზის სტაბილურობით გამოირჩევა. 30°C ტემპერატურაზე სამი დღის განმავლობაში pH 2, pH 4 და pH 10 პირობებში შენახვის შემდეგ, მისი ჰიდროლიზის სიჩქარე შესაბამისად 100%, 50% და 0-ია. მას ახასიათებს დაბალი გაღიზიანება, 10%-იანი წყალხსნარის გაღიზიანების ინდექსით 2.3, ბიოდეგრადაციის სიჩქარე 90%-ზე მეტი და LD50 მნიშვნელობა 1800 მგ/კგ.

ნატრიუმის დოდეცილ სულფატი, რომელიც ასევე ცნობილია როგორც AS, K12, ნატრიუმის კოკოალკილ სულფატი, ნატრიუმის ლაურილ სულფატი ან ქაფის წარმომქმნელი აგენტი, წყალში ხსნადია დაახლოებით 15-ით 25°C ტემპერატურაზე, რაც უფრო დაბალია, ვიდრე AES-ის. ის არამგრძნობიარეა ტუტეებისა და მაგარი წყლის მიმართ, მაგრამ მჟავე პირობებში მისი სტაბილურობა უფრო სუსტია, ვიდრე ჩვეულებრივი სულფონატების და ახლოსაა AES-ის მდგრადობასთან. ხანგრძლივი გათბობის ტემპერატურა არ უნდა აღემატებოდეს 95°C-ს. ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებს შორის მას აქვს ზომიერი გაღიზიანება; მის 10%-იან ხსნარს აქვს გაღიზიანების ინდექსი 3.3, უფრო მაღალი ვიდრე AES და უფრო დაბალი ვიდრე LAS, LD50 მნიშვნელობით 1300 მგ/კგ.

AES ფართოდ გამოიყენება შამპუნებში, სხეულის დასაბან ხსნარებში, ჭურჭლის სარეცხი სითხეებსა და სარეცხი თხევად სარეცხ საშუალებებში. პრაქტიკული გამოყენებისას, pH-ის მნიშვნელობა მაქსიმალურად უნდა გაიზარდოს ნეიტრალურ ან სუსტ ტუტე დონემდე, თუ შესაბამისი pH ხარისხის სტანდარტები იძლევა ამის საშუალებას. როდესაც AES უნდა იქნას გამოყენებული დაბალი pH პირობებში, როგორიცაა შამპუნი, ზოგადად გამოიყენება მისი ეთანოლამინის მარილის ფორმა. AES-ს აქვს უკეთესი წყალში ხსნადობა, ვიდრე AS-ს და შეიძლება შეიქმნას გამჭვირვალე წყალხსნარებში ნებისმიერი პროპორციით ოთახის ტემპერატურაზე. LAS-თან შედარებით, AES სარგებლობს უფრო ფართო გამოყენებით თხევად სარეცხ საშუალებებში და აქვს უკეთესი თავსებადობა, რადგან მას შეუძლია მრავალ ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებასთან შერევა ბინარულ ან მრავალჯერად კომბინაციებში გამჭვირვალე წყალხსნარების შესაქმნელად. სინთეზურ ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებს შორის, AES მესამე ადგილზეა წარმოებული პროდუქტით, AS-ზე დაბალი ფასით; 70%-იანი AES-ის ფასი 2002 წელს 8500 იუანი იყო ტონაზე. მისი მნიშვნელოვანი უპირატესობებია დაბალი გაღიზიანება, კარგი წყალში ხსნადობა, შესანიშნავი თავსებადობა და შესანიშნავი ეფექტი მშრალი და უხეში კანის თავიდან ასაცილებლად. მისი მთავარი ნაკლი არის ცუდი სტაბილურობა მჟავე გარემოში, რაც მოითხოვს pH-ის მნიშვნელობის 4-ზე გაცილებით მაღალ შენარჩუნებას, ხოლო მისი სარეცხი უნარი უფრო სუსტია, ვიდრე LAS-ის და AS-ის.

თხევად სარეცხ საშუალებებში AS-ის გამოყენებისას, pH გარემოს კონტროლი უნდა მოხდეს ჭარბი მჟავიანობის თავიდან ასაცილებლად. მისი ეთანოლამინის მარილები ან ამონიუმის მარილები აუცილებელია მისი შამპუნსა და ტანის დასაბან საშუალებაში გამოსაყენებლად. მისი ეთანოლამინის მარილების გამოყენება არა მხოლოდ აძლიერებს მჟავას მიმართ მდგრადობას, არამედ ამცირებს გაღიზიანებას, ხოლო მისი 10%-იანი ტრიეთანოლამინის მარილის ხსნარის გაღიზიანების ინდექსი 3.0-ია. AS იშვიათად გამოიყენება ჭურჭლის სარეცხ სითხეში და იშვიათად წარმოადგენს პირველად ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებას დაბალი დოზით ფორმულებში, ძირითადად იმიტომ, რომ ის არ არის ხელსაყრელი პროდუქტის ხარჯების შესამცირებლად და ასეთ პროდუქტებს თითქმის არ აქვთ ქაფირების მახასიათებლების მოთხოვნები. სინთეზური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების წარმოებაში მეხუთე ადგილზე მყოფი AS შედარებით მაღალი ფასით გამოირჩევა და მისი ფხვნილის ფორმის ფასი 2002 წელს ტონაზე 15000 იუანი იყო. გამორჩეული ქაფირების უნარისა და ძლიერი სარეცხი უნარის გარდა, AS ჩამორჩება AES-ს მომსახურების უმეტეს მაჩვენებლებში, როგორიცაა ოდნავ ცუდი მჟავას მიმართ მდგრადობა და შედარებით მაღალი გაღიზიანება (მხოლოდ LAS-ზე დაბალი) და ასევე ყველაზე მაღალი ფასი აქვს ჩვეულებრივ ანიონურ ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებს შორის.

3.არაიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები

არაიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების ძირითადი ტიპებია ალკილოლამიდი (FFA), ცხიმოვანი სპირტის პოლიოქსიეთილენის ეთერი (AE) და ალკილფენოლის პოლიოქსიეთილენის ეთერი (APE ან OP). არაიონურ ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებს აქვთ შესანიშნავი თვისებები, როგორიცაა ხსნადობა, დეტერგენტობა, ანტისტატიკური მოქმედება, დაბალი გაღიზიანება და კირის საპნის დისპერსიის უნარი. მათ აქვთ უფრო ფართო pH დიაპაზონი, ვიდრე ჩვეულებრივ იონურ ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებს და უმეტესი თვისებებით აღემატება ჩვეულებრივ ანიონურ ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებს, გარდა დეტერგენტობისა და ქაფის წარმოქმნის უნარისა. ექსპერიმენტები ადასტურებს, რომ იონურ ზედაპირულად აქტიურ სისტემებში მცირე რაოდენობით არაიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების დამატებამ შეიძლება გააძლიეროს საერთო ზედაპირული აქტივობა იმავე აქტიური ნივთიერების შემცველობის შემთხვევაში.

ალკილოლამიდები მაღალი ეფექტურობის, ფართოდ გამოყენებადი და ხშირად გამოყენებადი არაიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებებია, რომლებიც ხშირად გამოიყენება სხვადასხვა თხევად სარეცხ საშუალებებში. თხევად სარეცხ საშუალებებში გამოყენებული ალკილოლამიდების ძირითადი სპეციფიკაციებია 2:1 ამიდი და 1.5:1 ამიდი, ასევე ხელმისაწვდომია 1:1 ამიდი. ეს სამი სპეციფიკაცია მნიშვნელოვნად განსხვავდება წყალში ხსნადობისა და შესქელების თვისებებით. ზოგადად, 1.5:1 ამიდი ხასიათდება საშუალო ყოვლისმომცველი ეფექტურობით და ფართოდ გამოიყენება ჭურჭლის სარეცხ სითხეში. ჩვეულებრივ, 1:1 ამიდი ადვილად იხსნება მხოლოდ სხვა წყალში ხსნად ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებთან შერევისას. ალკილოლამიდები უფრო შესაფერისია ტუტე სარეცხი საშუალებებისთვის და ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას სუსტად მჟავე სარეცხი საშუალებებში.

ყველა არაიონურ ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებას შორის, ალკილოლამიდები ყველაზე ეკონომიურია, რომლის ფასიც 2002 წელს ტონაზე 7,800 იუანი იყო. ისინი უფრო ხშირად გამოიყენება თხევად სარეცხ საშუალებებში, ვიდრე ცხიმოვანი სპირტის პოლიოქსიეთილენის ეთერები და ასევე წარმოადგენენ შამპუნებში გამოყენებულ ძირითად არაიონურ ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებს. ძირითადი მიზეზებია: თავისუფალი ცხიმოვანი მჟავების (FFA) უფრო ყოვლისმომცველი და უკეთესი ფუნქციები აქვს, ვიდრე იონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები (AE); თავისუფალი ცხიმოვანი მჟავების (FFA) ფასი უფრო დაბალია; თავისუფალი ცხიმოვანი მჟავების (FFA) უკეთესი ხსნადობა აქვს და FFA-ს უფრო ძლიერი ქაფწარმოქმნის უნარი აქვს AE-სთან შედარებით.

4. ამფოტერული ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები

ამფოტერული ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები არის ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები, რომლებსაც აქვთ როგორც ანიონური, ასევე კათიონური ჰიდროფილური ჯგუფები. შესაბამისად, ისინი ავლენენ კათიონურ თვისებებს მჟავე ხსნარებში, ანიონურ თვისებებს ტუტე ხსნარებში და არაიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების მსგავს თვისებებს ნეიტრალურ ხსნარებში.

ამფოტერული ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები ადვილად იხსნება წყალში, კონცენტრირებულ მჟავა და ტუტე ხსნარებში და არაორგანული მარილების კონცენტრირებულ ხსნარებშიც კი. მათ ახასიათებთ შესანიშნავი გამძლეობა მყარი წყლის მიმართ, კანის დაბალი გაღიზიანების უნარი, ქსოვილის დამარბილებელი თვისებები, შესანიშნავი ანტისტატიკური თვისებები და კარგი ბაქტერიციდული ეფექტი, ასევე შესანიშნავი თავსებადობა სხვადასხვა ტიპის ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებთან.

ასეთი პროდუქტების გამოყენება შესაძლებელია pH-ის ფართო დიაპაზონში. სხვადასხვა მჟავა-ტუტოვან გარემოში მათი იონური მდგომარეობების გათვალისწინებით, ისინი უკეთეს ეფექტურობას ავლენენ მჟავე და ნეიტრალურ პირობებში, ვიდრე ტუტე პირობებში. ზოგადად, ამფოტერული ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები უფრო ძვირია, ვიდრე არაიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები.

ამფოტერული ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების საერთო მნიშვნელოვან სახეობებს მიეკუთვნება დოდეცილდიმეთილბეტაინი და კარბოქსილატის ტიპის იმიდაზოლინი. ანიონურ ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებთან შედარებით, არაიონურ ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებს უფრო ყოვლისმომცველი თვისებები აქვთ ნაკლები ნაკლოვანებებით და ჩამორჩებიან მხოლოდ სარეცხი უნარითა და ქაფის წარმოქმნის უნარით. არაიონურ ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებთან შედარებით, ამფოტერული ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები გარკვეული თვისებებით უკეთესია, ზოგი კი - მსგავსი.

ამფოტერულ ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებს ჩვეულებრივ არაიონურ ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებთან შედარებით უფრო ძლიერი ქაფის წარმოქმნა ახასიათებთ (მაშინ როცა აე ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებს სუსტი ქაფის უნარი აქვთ), არაიონურ და ანიონურ ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებთან შედარებით უკეთესი ბაქტერიციდული აქტივობა და უკეთესი კონდიცირების ეფექტი. ამ მიზეზით, თხევად სარეცხ საშუალებებში ამფოტერული ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები ძირითადად შამპუნში გამოიყენება, შემდეგ კი კანის გამწმენდ საშუალებებში, როგორიცაა შხაპის გელი.

5. კათიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები

კათიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების გავრცელებული ტიპებია ცეტილდიმეთილამონიუმის ქლორიდი (1631), ოქტადეცილტრიმეთილამონიუმის ქლორიდი (1831), კათიონური გუარის ფისი (C-14S), კათიონური პანთენოლი, კათიონური სილიკონის ზეთი, დოდეცილდიმეთილამინის ოქსიდი (OB-2) და ა.შ.

თხევად სარეცხ საშუალებებში კათიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები დამხმარე ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებსა და კონდიცირების ინგრედიენტებს წარმოადგენენ ფორმულებში დაბალი დოზით. ისინი, როგორც წესი, გამოიყენება მაღალი კლასის პროდუქტებში, ყველაზე ხშირად შამპუნებში. კათიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების პირდაპირ შერევა ანიონურ ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებთან შეუძლებელია. მიუხედავად იმისა, რომ კათიონური და ანიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების კომბინაციით შესაძლებელია იდეალური ეფექტების მიღწევა, მათ აქვთ დანალექისა და კრისტალიზაციის მაღალი რისკი.

შამპუნებში გამოიყენება კათიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების ფართო სპექტრი, გამოყენების გაფანტული სიხშირით, რაც იმას ნიშნავს, რომ უპირატესად არ გამოიყენება ერთი ან ორი ტიპი და ისინი ხშირად ფორმულირდება მზა კონდიცირების პროდუქტებში. კათიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების მთლიან წარმოებაში მცირე წილს შეადგენს და, როგორც წესი, სხვა კატეგორიებთან შედარებით უფრო ძვირია.

სხვა ტიპის ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებთან შედარებით, კათიონურ ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებს ყველაზე გამოხატული კონდიცირების ეფექტი და ყველაზე ძლიერი ბაქტერიციდული აქტივობა აქვთ. მიუხედავად მათი ნაკლოვანებებისა, როგორიცაა ცუდი სარეცხი უნარი, სუსტი ქაფის უნარი, დაბალი თავსებადობა, მაღალი გაღიზიანება და მაღალი ღირებულება, ისინი სხვა ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებთან შედარებით შეუცვლელია, როგორც კონდიცირების კომპონენტები მაღალი კლასის თხევად სარეცხ საშუალებებსა და შამპუნებში. აღსანიშნავია, რომ კათიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების გამოყენება შესაძლებელია მხოლოდ კონდიცირების ინგრედიენტებად ან ბაქტერიციდებად.