계면활성제에는 여러 종류가 있습니다. 사용량 순으로 나열하면 음이온성 계면활성제가 56%, 비이온성 계면활성제가 36%, 양쪽성 계면활성제가 5%, 양이온성 계면활성제가 3%를 차지합니다.
2. 음이온 계면활성제
2.1 설포네이트형 음이온 계면활성제
이러한 계면활성제의 일반적인 유형으로는 선형 알킬벤젠술폰산나트륨과 알파-올레핀술폰산나트륨이 있습니다.
선형 알킬벤젠술폰산나트륨(LAS 또는 ABS)은 흰색 또는 옅은 노란색의 분말 또는 플레이크 형태의 고체로 물에 용해됩니다. 저온에서는 물에 대한 용해도가 낮아 상온에서의 용해도는 3 미만이지만, 복합 계면활성제 시스템에서는 우수한 용해성을 나타냅니다. 알칼리, 묽은 산 및 경수에 대한 안정성이 우수하며, 분해 온도는 240℃입니다. 10% 용액의 자극 지수는 5.0이고, 미생물 분해율은 80~90%이며, LD50 값은 1300~2500 mg/kg입니다.
알파-올레핀술폰산나트륨은 AOS로 약칭됩니다. 활성 성분 함량이 38%~40%일 때, 황색의 투명한 액체로 나타나며 물에 매우 잘 녹습니다. 넓은 pH 범위에서 안정성이 우수하며, 30℃에서 pH 2, 4, 10 조건으로 각각 3일간 보관한 후에도 가수분해율이 0%를 유지했습니다. 피부에 가벼운 자극을 유발하며, 미생물에 의해 100% 분해되고, LD50 값은 1300~2400 mg/kg입니다.
일반적으로 LAS는 샴푸나 바디워시에는 거의 사용되지 않고, 주로 세탁 세제와 주방 세제에 사용됩니다. 주방 세제에서는 전체 계면활성제 중 약 절반을 LAS가 차지할 수 있으며, 세탁 세제에서는 그 비율을 넓은 범위 내에서 조절할 수 있습니다.
LAS는 주로 60℃와 같은 비교적 고온에서, 그리고 특정 다른 계면활성제와 혼합될 때 우수한 수용성을 나타냅니다. 대표적인 3성분계 화합물인 "LAS-AES-FFA"는 주방세제에 널리 사용되며, "LAS-비누염-η·SAA" 화합물계는 세탁세제에 흔히 사용됩니다. 주목할 점은 LAS를 비이온성 계면활성제인 알킬올아미드와 직접 혼합하는 경우 이상적인 효과를 얻기 어려운 경우가 많다는 것입니다. 특히 "LAS-FFA" 시스템은 점도가 낮아 불안정하고 뿌연 흰색을 띕니다.
LAS는 연간 생산량 290킬로톤으로 생산량 1위를 차지하며, 합성 계면활성제 중 가장 저렴합니다. 생산량이 많은 상위 5개 합성 계면활성제 중에서도 가격이 가장 낮으며, 기존 음이온성 계면활성제 중 비누계(지방산 비누)와 비슷한 가격대를 형성하고 있습니다. LAS는 뛰어난 안정성, 강력한 세정력, 저렴한 가격이 특징이지만, 상대적으로 자극성이 높다는 것이 주요 단점입니다.
모든 설폰산계 계면활성제 중에서 AOS는 최적의 종합 성능을 제공합니다. 기존 설폰산계 계면활성제의 장점을 계승하고 더욱 향상시키면서 고유의 단점을 보완합니다. 주요 1차 계면활성제 중 하나인 AOS는 샴푸와 바디워시에 널리 사용되고 있으며, 국산화 생산 확대와 그에 따른 가격 인하로 다른 액체 세제에도 점차 널리 적용될 것으로 예상됩니다.
AOS는 뛰어난 안정성, 탁월한 수용성, 우수한 호환성, 낮은 자극성 및 이상적인 미생물 생분해성을 포함한 여러 가지 장점을 가지고 있습니다. 주요 단점은 모든 음이온 계면활성제 중에서 상대적으로 가격이 비싸다는 것입니다.
2.2 음이온성 계면활성제 황산염
이러한 계면활성제의 일반적인 유형으로는 나트륨 지방 알코올 폴리옥시에틸렌 에테르 황산염 및 나트륨 도데실 황산염이 있습니다.
AES 또는 알코올 에테르 황산염으로도 알려진 폴리옥시에틸렌 에테르 황산나트륨은 물에 쉽게 용해됩니다. 활성 성분 함량이 70%에 도달하면 옅은 노란색의 점성 반투명 액체로 나타나며, 일반적인 설폰산염보다 안정성이 떨어집니다. pH가 4 미만일 때는 빠르게 가수분해되지만, 알칼리성 환경에서는 가수분해 안정성이 매우 우수합니다. pH 2, pH 4, pH 10 조건에서 30°C로 3일간 보관했을 때 가수분해율은 각각 100%, 50%, 0%입니다. 10% 수용액의 자극지수가 2.3으로 자극성이 낮고, 생분해율이 90% 이상이며, LD50 값은 1800 mg/kg입니다.
도데실황산나트륨(Sodium dodecyl sulfate), AS, K12, 코코알킬황산나트륨, 라우릴황산나트륨 또는 발포제로도 불리는 이 물질은 물에 용해되며, 25°C에서 수용해도는 약 15로 AES보다 낮습니다. 알칼리 및 경수에 민감하지 않지만, 산성 조건에서의 안정성은 일반적인 설폰산염보다 약하고 AES와 유사합니다. 장시간 가열 시 온도는 95°C를 초과해서는 안 됩니다. 계면활성제 중 자극성이 중간 정도이며, 10% 용액의 자극지수는 3.3으로 AES보다 높고 LAS보다 낮으며, LD50 값은 1300 mg/kg입니다.
AES는 샴푸, 바디워시, 주방세제, 세탁세제 등 다양한 세제에 널리 사용됩니다. 실제 사용 시에는 관련 pH 품질 기준이 허용하는 한 pH를 중성 또는 약알칼리성으로 최대한 높이는 것이 좋습니다. 샴푸와 같이 낮은 pH 조건에서 사용해야 하는 경우에는 일반적으로 에탄올아민염 형태가 사용됩니다. AES는 AS보다 수용성이 뛰어나 상온에서 어떤 비율로든 투명한 수용액으로 제조할 수 있습니다. LAS와 비교했을 때, AES는 액체 세제에 더 폭넓게 사용되며 우수한 상용성을 보여 다양한 계면활성제와 2제 또는 다제 조합으로 혼합하여 투명한 수용액을 만들 수 있습니다. 합성 계면활성제 중 AES는 생산량 기준으로 세 번째로 높으며 AS보다 가격이 저렴합니다. 2002년 기준 70% AES의 가격은 톤당 8,500위안이었습니다. AES의 주요 장점으로는 낮은 자극성, 우수한 수용성, 탁월한 상용성, 그리고 건조하고 거친 피부를 예방하는 효과가 있습니다. 주된 단점은 산성 환경에서 안정성이 떨어져 pH 값을 4보다 훨씬 높게 유지해야 한다는 점이며, 세척력은 LAS 및 AS보다 약합니다.
액체 세제에 AS를 사용할 때는 과도한 산성을 피하기 위해 pH 환경을 조절해야 합니다. 샴푸와 바디워시에 사용하려면 에탄올아민염이나 암모늄염 형태가 필수적입니다. 에탄올아민염을 사용하면 내산성 안정성이 향상될 뿐만 아니라 자극도 감소하며, 10% 트리에탄올아민염 용액의 자극지수는 3.0입니다. AS는 주방세제에는 거의 사용되지 않으며, 제품 원가 절감에 불리하고 거품 성능에 대한 요구 사항이 낮기 때문에 소량으로 주 계면활성제로 사용되는 경우도 드뭅니다. 합성 계면활성제 생산량 5위를 차지하는 AS는 가격이 비교적 높으며, 2002년에는 분말 형태가 톤당 15,000위안에 거래되었습니다. 뛰어난 거품 생성 능력과 강력한 세정력을 제외하면 AS는 내산성 안정성이 다소 떨어지고 자극성이 상대적으로 높은(LAS보다만 낮음) 등 대부분의 사용 성능에서 AES보다 떨어지며, 기존 음이온성 계면활성제 중 가격이 가장 높습니다.
비이온성 계면활성제의 주요 종류로는 알킬올아미드(FFA), 지방 알코올 폴리옥시에틸렌 에테르(AE), 알킬페놀 폴리옥시에틸렌 에테르(APE 또는 OP) 등이 있습니다. 비이온성 계면활성제는 용해성, 세정력, 정전기 방지 성능, 저자극성, 석회 비누 분산 능력 등 우수한 특성을 지니고 있습니다. 일반적인 이온성 계면활성제보다 적용 가능한 pH 범위가 넓으며, 세정력과 발포 능력을 제외한 대부분의 특성에서 일반 음이온성 계면활성제보다 우수합니다. 실험 결과, 동일한 활성 물질 함량 조건에서 이온성 계면활성제 시스템에 소량의 비이온성 계면활성제를 첨가하면 전체적인 계면활성 효과가 향상되는 것으로 나타났습니다.
알킬올아미드는 고성능의 널리 사용되는 비이온성 계면활성제로, 다양한 액체 세제에 흔히 사용됩니다. 액체 세제에 사용되는 알킬올아미드의 주된 규격은 2:1 아미드와 1.5:1 아미드이며, 1:1 아미드도 사용 가능합니다. 이 세 가지 규격은 수용성과 점증성에서 큰 차이를 보입니다. 일반적으로 1.5:1 아미드는 종합적인 성능이 중간 정도이며 주방 세제에 널리 사용됩니다. 1:1 아미드는 보통 다른 수용성 계면활성제와 혼합될 때만 쉽게 용해됩니다. 알킬올아미드는 알칼리성 세제에 더 적합하며 약산성 세제에도 사용할 수 있습니다.
모든 비이온성 계면활성제 중에서 알킬올아미드는 2002년 톤당 7,800위안의 가격으로 가장 경제적인 제품입니다. 액체 세제에는 지방 알코올 폴리옥시에틸렌 에테르보다 더 자주 사용되며, 샴푸에도 주로 사용되는 비이온성 계면활성제입니다. 주요 이유는 다음과 같습니다. FFA는 AE보다 더 포괄적이고 우수한 기능을 가지고 있으며, 가격이 저렴하고, 용해도가 우수하며, AE보다 거품 생성 능력이 뛰어납니다.
4. 양쪽성 계면활성제
양쪽성 계면활성제는 음이온성 및 양이온성 친수성기를 모두 갖는 계면활성제입니다. 따라서 산성 용액에서는 양이온성 특성을, 알칼리성 용액에서는 음이온성 특성을, 중성 용액에서는 비이온성 계면활성제와 유사한 특성을 나타냅니다.
양쪽성 계면활성제는 물, 고농도 산 및 알칼리 용액, 심지어 고농도 무기염 용액에도 쉽게 용해됩니다. 이들은 경수 저항성이 우수하고, 피부 자극이 적으며, 섬유 유연 효과가 뛰어나고, 정전기 방지 및 살균 효과가 탁월하며, 다양한 종류의 계면활성제와 호환성이 우수합니다.
이러한 제품은 넓은 pH 범위에서 사용할 수 있습니다. 다양한 산-염기 환경에서의 이온 상태를 고려할 때, 이들은 알칼리성 조건보다 산성 및 중성 조건에서 더 나은 성능을 나타냅니다. 일반적으로 양쪽성 계면활성제는 비이온성 계면활성제보다 가격이 더 비쌉니다.
대표적인 양쪽성 계면활성제로는 도데실디메틸베타인과 카르복실레이트형 이미다졸린이 있다. 음이온성 계면활성제와 비교했을 때, 비이온성 계면활성제는 세척력과 거품 생성 능력만 다소 떨어지지만, 더 다양한 특성을 가지며 단점은 적다. 양쪽성 계면활성제는 비이온성 계면활성제에 비해 특정 특성에서는 우수하고, 다른 특성에서는 유사하다.
양쪽성 계면활성제는 일반 비이온성 계면활성제보다 거품 생성력이 강하고(반면 AE 계면활성제는 거품 생성력이 약함), 비이온성 및 음이온성 계면활성제에 비해 살균 효과가 뛰어나며, 컨디셔닝 효과도 우수합니다. 이러한 이유로 액체 세제에서는 양쪽성 계면활성제가 주로 샴푸에 사용되며, 그 다음으로 바디워시와 같은 피부 세정 제품에 사용됩니다.
5. 양이온 계면활성제
일반적인 양이온 계면활성제에는 세틸디메틸암모늄클로라이드(1631), 옥타데실트리메틸암모늄클로라이드(1831), 양이온 구아검(C-14S), 양이온 판테놀, 양이온 실리콘 오일, 도데실디메틸아민옥사이드(OB-2) 등이 있습니다.
액체 세제에서 양이온 계면활성제는 보조 계면활성제 및 컨디셔닝 성분으로 사용되며, 제형에서 소량으로 첨가됩니다. 주로 고급 제품, 특히 샴푸에 사용됩니다. 양이온 계면활성제는 음이온 계면활성제와 직접 혼합할 수 없습니다. 양이온과 음이온 계면활성제를 혼합하여 이상적인 효과를 얻을 수 있지만, 침전 및 결정화 위험이 높습니다.
다양한 종류의 양이온 계면활성제가 샴푸에 사용되며, 사용 빈도는 제형에 따라 제형이 달라지므로 특정 한두 가지 유형이 주로 사용되는 것은 아닙니다. 또한, 양이온 계면활성제는 컨디셔닝 제품에도 종종 첨가됩니다. 양이온 계면활성제는 전체 계면활성제 생산량에서 차지하는 비중이 작으며, 일반적으로 다른 종류의 계면활성제보다 가격이 높습니다.
다른 종류의 계면활성제와 비교했을 때, 양이온 계면활성제는 가장 뛰어난 컨디셔닝 효과와 강력한 살균 작용을 가지고 있습니다. 세척력 부족, 약한 거품 생성 능력, 낮은 상용성, 높은 자극성, 그리고 높은 가격과 같은 단점에도 불구하고, 고급 액체 세제와 샴푸의 컨디셔닝 성분으로서 다른 계면활성제를 대체할 수 없는 필수 요소입니다. 특히, 양이온 계면활성제는 컨디셔닝 성분 또는 살균제로만 사용될 수 있다는 점에 유의해야 합니다.
게시 시간: 2026년 5월 21일