Er bestaan talloze soorten oppervlakteactieve stoffen. Gerangschikt naar productie, vertegenwoordigen anionische oppervlakteactieve stoffen 56%, niet-ionische oppervlakteactieve stoffen 36%, amfotere oppervlakteactieve stoffen 5% en kationische oppervlakteactieve stoffen 3%.
2. Anionische oppervlakteactieve stoffen
2.1 Anionische oppervlakteactieve stoffen van het sulfonaattype
Veelvoorkomende typen van dergelijke oppervlakteactieve stoffen zijn onder andere natriumlineair alkylbenzeensulfonaat en natriumalfa-olefinesulfonaat.
Natriumlineair alkylbenzeensulfonaat, ook bekend als LAS of ABS, is een wit of lichtgeel poederachtig of schilferig vast stofje dat oplosbaar is in water. Het is slecht oplosbaar in water bij lage temperaturen, met een oplosbaarheid lager dan 3 in water bij kamertemperatuur, maar het heeft een uitstekende oplosbaarheid in samengestelde oppervlakteactieve systemen. Het is goed bestand tegen alkaliën, verdunde zuren en hard water, met een ontledingstemperatuur van 240 °C. De irritatie-index van een 10% oplossing is 5,0, de microbiële afbraaksnelheid varieert van 80% tot 90%, en de LD50-waarde ligt tussen 1300 en 2500 mg/kg.
Natrium-alfa-olefinesulfonaat wordt afgekort als AOS. Wanneer het gehalte aan werkzame stof tussen 38% en 40% ligt, is het een gele, transparante vloeistof die goed oplosbaar is in water. Het behoudt een gunstige stabiliteit over een breed pH-bereik; na drie dagen bewaren bij 30℃ onder pH-waarden van respectievelijk 2, 4 en 10 blijft de hydrolysesnelheid in alle gevallen nul. Het veroorzaakt milde huidirritatie, bereikt een microbiële afbraaksnelheid van 100% en heeft een LD50-waarde van 1300 tot 2400 mg/kg.
LAS wordt over het algemeen zelden gebruikt in shampoos en douchegels, en wordt voornamelijk toegepast in vloeibare wasmiddelen en afwasmiddelen. In afwasmiddelen kan LAS ongeveer de helft van de totale oppervlakteactieve stoffen uitmaken, terwijl het aandeel ervan in vloeibare wasmiddelen binnen een breed praktisch bereik kan worden aangepast.
LAS verkrijgt een gunstige wateroplosbaarheid met name bij relatief hoge temperaturen zoals 60℃ en in combinatie met bepaalde andere oppervlakteactieve stoffen. Een typisch ternair systeem, "LAS-AES-FFA", wordt veel gebruikt in afwasmiddelen, en het systeem "LAS-zeepbasis-η·SAA" wordt vaak toegepast in vloeibare wasmiddelen. Het is opmerkelijk dat directe combinatie van LAS met de niet-ionische oppervlakteactieve stof alkylolamide vaak niet de gewenste resultaten oplevert; het "LAS-FFA"-systeem is instabiel, heeft een lage viscositeit en vertoont een wit melkachtig uiterlijk.
LAS staat qua productie op de eerste plaats met een jaarlijks productievolume van 290 kiloton en is de goedkoopste synthetische oppervlakteactieve stof. Het heeft de laagste prijs van de vijf meest geproduceerde synthetische oppervlakteactieve stoffen en de prijs is vergelijkbaar met die van zeepbasissen (vetzuurzepen) onder de conventionele anionische oppervlakteactieve stoffen. LAS onderscheidt zich door uitstekende stabiliteit, sterke reinigende werking en lage kosten, terwijl het grootste nadeel de relatief hoge irritatiegraad is.
Van alle sulfonaat-oppervlakteactieve stoffen biedt AOS de optimale algehele prestaties. Het erft en versterkt de voordelen van gewone sulfonaten, terwijl het hun inherente nadelen vermijdt. Als een van de belangrijkste primaire oppervlakteactieve stoffen wordt AOS veel gebruikt in shampoos en douchegels, en de toepassing ervan in andere vloeibare wasmiddelen zal geleidelijk toenemen naarmate de productie lokaal wordt en de prijs daalt.
AOS heeft uitstekende voordelen, waaronder superieure stabiliteit, uitstekende wateroplosbaarheid, goede verdraagzaamheid, lage irritatie en ideale microbiële afbreekbaarheid. Het grootste nadeel is dat het relatief duur is in vergelijking met andere anionische oppervlakteactieve stoffen.
2.2 Anionische oppervlakteactieve sulfaten
Veelvoorkomende typen van dergelijke oppervlakteactieve stoffen zijn onder andere natriumvetalcoholpolyoxyethyleenethersulfaat en natriumdodecylsulfaat.
Natriumvetalcoholpolyoxyethyleenethersulfaat, ook bekend als AES of alcoholethersulfaat, is gemakkelijk oplosbaar in water. Wanneer het gehalte aan werkzame stof 70% bereikt, verschijnt het als een lichtgele, stroperige, doorschijnende vloeistof en is de stabiliteit ervan lager dan die van gangbare sulfonaten. Het ondergaat snelle hydrolyse bij een pH-waarde lager dan 4, maar vertoont een uitstekende hydrolysestabiliteit in alkalische omgevingen. Na drie dagen bewaren bij 30 °C onder pH 2, pH 4 en pH 10 omstandigheden, zijn de hydrolysesnelheden respectievelijk 100%, 50% en 0. Het heeft een lage irritatiegraad met een irritatie-index van 2,3 voor de 10% waterige oplossing, een biologische afbraaksnelheid van meer dan 90% en een LD50-waarde van 1800 mg/kg.
Natriumdodecylsulfaat, ook wel AS, K12, natriumcocoalkylsulfaat, natriumlaurylsulfaat of schuimmiddel genoemd, is oplosbaar in water met een wateroplosbaarheid van ongeveer 15 bij 25 °C, wat lager is dan die van AES. Het is ongevoelig voor alkaliën en hard water, maar de stabiliteit onder zure omstandigheden is zwakker dan die van gangbare sulfonaten en vergelijkbaar met die van AES. De temperatuur bij langdurige verhitting mag niet hoger zijn dan 95 °C. Het heeft een matige irritatiegraad in vergelijking met andere oppervlakteactieve stoffen; een 10%-oplossing heeft een irritatie-index van 3,3, hoger dan AES en lager dan LAS, met een LD50-waarde van 1300 mg/kg.
AES wordt veel gebruikt in shampoo, douchegel, afwasmiddel en vloeibaar wasmiddel. In de praktijk moet de pH-waarde zoveel mogelijk worden verhoogd tot neutraal of licht alkalisch, indien de relevante pH-kwaliteitsnormen dit toelaten. Wanneer AES onder lage pH-omstandigheden moet worden gebruikt, zoals in shampoo, wordt over het algemeen de ethanolaminezoutvorm gebruikt. AES heeft een betere wateroplosbaarheid dan AS en kan bij kamertemperatuur in elke gewenste verhouding tot transparante waterige oplossingen worden geformuleerd. Vergeleken met LAS heeft AES een breder toepassingsgebied in vloeibare wasmiddelen en een superieure compatibiliteit, waardoor het met talrijke oppervlakteactieve stoffen in binaire of meervoudige combinaties kan worden gemengd tot transparante waterige oplossingen. Van de synthetische oppervlakteactieve stoffen staat AES op de derde plaats qua productie en heeft een lagere prijs dan AS; de prijs van 70% AES bedroeg in 2002 8500 yuan per ton. De belangrijkste voordelen zijn onder andere een lage irritatiegraad, een goede wateroplosbaarheid, een uitstekende compatibiliteit en een opmerkelijk effect op het voorkomen van een droge en ruwe huid. Het grootste nadeel is de geringe stabiliteit in zure media, waardoor de pH-waarde ver boven de 4 moet blijven, en de reinigende werking is zwakker dan die van LAS en AS.
Bij het gebruik van AS in vloeibare wasmiddelen moet de pH-waarde worden gecontroleerd om overmatige zuurgraad te voorkomen. De ethanolaminezouten of ammoniumzouten zijn nodig voor toepassing in shampoo en douchegel. Het gebruik van ethanolaminezouten verbetert niet alleen de zuurbestendigheid, maar vermindert ook irritatie; de irritatie-index van een 10% triethanolaminezoutoplossing is 3,0. AS wordt zelden gebruikt in afwasmiddelen en dient zelden als primair oppervlakteactief middel in formules met een lage dosering, voornamelijk omdat dit ongunstig is voor de productiekosten en dergelijke producten nauwelijks eisen stellen aan de schuimvorming. AS staat op de vijfde plaats qua productie van synthetische oppervlakteactieve stoffen en is relatief duur; de poedervorm kostte in 2002 15.000 yuan per ton. Naast een uitstekend schuimvermogen en sterke reinigende werking, presteert AS op de meeste punten minder goed dan AES, zoals een iets lagere zuurbestendigheid en relatief hogere irritatie (alleen lager dan LAS). Bovendien is het de duurste van de conventionele anionische oppervlakteactieve stoffen.
3.Niet-ionische oppervlakteactieve stoffen
De belangrijkste typen niet-ionische oppervlakteactieve stoffen zijn alkylolamide (FFA), vetalcoholpolyoxyethyleenether (AE) en alkylfenolpolyoxyethyleenether (APE of OP). Niet-ionische oppervlakteactieve stoffen bezitten uitstekende eigenschappen zoals oplossend vermogen, reinigend vermogen, antistatische werking, lage irritatie en het vermogen om kalkzeep te dispergeren. Ze hebben een breder pH-bereik dan gangbare ionische oppervlakteactieve stoffen en zijn in de meeste eigenschappen superieur aan gewone anionische oppervlakteactieve stoffen, met uitzondering van reinigend vermogen en schuimvorming. Experimenten tonen aan dat het toevoegen van een kleine hoeveelheid niet-ionische oppervlakteactieve stoffen aan ionische oppervlakteactieve systemen de algehele oppervlakteactiviteit kan verbeteren bij een gelijke concentratie van de actieve stof.
Alkylolamiden zijn hoogwaardige, veelgebruikte en vaak toegepaste niet-ionische oppervlakteactieve stoffen die veelvuldig worden gebruikt in diverse vloeibare wasmiddelen. De meest voorkomende specificaties van alkylolamiden die in vloeibare wasmiddelen worden gebruikt, zijn 2:1 amide en 1,5:1 amide; ook de 1:1 amide is verkrijgbaar. Deze drie specificaties verschillen aanzienlijk in wateroplosbaarheid en verdikkingsvermogen. Over het algemeen heeft de 1,5:1 amide een gemiddeld verdikkingsvermogen en wordt deze veel gebruikt in afwasmiddelen. De 1:1 amide lost doorgaans alleen gemakkelijk op in combinatie met andere wateroplosbare oppervlakteactieve stoffen. Alkylolamiden zijn met name geschikt voor alkalische wasmiddelen en kunnen ook worden gebruikt in zwak zure wasmiddelen.
Van alle niet-ionische oppervlakteactieve stoffen zijn alkylolamiden het meest kosteneffectief, met een prijs van 7.800 yuan per ton in 2002. Ze worden vaker gebruikt in vloeibare wasmiddelen dan vetalcoholpolyoxyethyleenethers en zijn ook de belangrijkste niet-ionische oppervlakteactieve stoffen die in shampoos worden toegepast. De belangrijkste redenen hiervoor zijn: FFA heeft uitgebreidere en betere functies dan AE; FFA is goedkoper; FFA heeft een betere oplosbaarheid; en FFA heeft een sterker schuimvormend vermogen in vergelijking met AE.
4. Amfotere oppervlakteactieve stoffen
Amfotere oppervlakteactieve stoffen zijn stoffen die zowel anionische als kationische hydrofiele groepen bezitten. Dienovereenkomstig vertonen ze kationische eigenschappen in zure oplossingen, anionische eigenschappen in alkalische oplossingen en eigenschappen die vergelijkbaar zijn met die van niet-ionische oppervlakteactieve stoffen in neutrale oplossingen.
Amfotere oppervlakteactieve stoffen zijn gemakkelijk oplosbaar in water, geconcentreerde zure en alkalische oplossingen, en zelfs in geconcentreerde anorganische zoutoplossingen. Ze kenmerken zich door een uitstekende weerstand tegen hard water, geringe huidirritatie, gunstige wasverzachtende eigenschappen, uitstekende antistatische werking en een goed bacteriedodend effect, en een grote compatibiliteit met diverse soorten oppervlakteactieve stoffen.
Dergelijke producten kunnen binnen een breed pH-bereik worden gebruikt. Gezien hun ionische toestand in verschillende zuur-base-omgevingen, presteren ze beter onder zure en neutrale omstandigheden dan onder alkalische omstandigheden. Over het algemeen zijn amfotere oppervlakteactieve stoffen duurder dan niet-ionische oppervlakteactieve stoffen.
Veelvoorkomende en belangrijke varianten van amfotere oppervlakteactieve stoffen zijn onder andere dodecyldimethylbetaïne en carboxylaat-type imidazoline. In vergelijking met anionische oppervlakteactieve stoffen hebben niet-ionische oppervlakteactieve stoffen meer veelzijdige eigenschappen met minder nadelen, alleen inferieur in reinigend vermogen en schuimvorming. In vergelijking met niet-ionische oppervlakteactieve stoffen zijn amfotere oppervlakteactieve stoffen in bepaalde eigenschappen superieur en in andere vergelijkbaar.
Amfotere oppervlakteactieve stoffen hebben een sterker schuimvormend vermogen dan gewone niet-ionische oppervlakteactieve stoffen (terwijl AE-oppervlakteactieve stoffen een gering schuimvormend vermogen hebben), een superieure bacteriedodende werking ten opzichte van niet-ionische en anionische oppervlakteactieve stoffen, en betere verzorgende effecten. Om deze reden worden amfotere oppervlakteactieve stoffen in vloeibare wasmiddelen voornamelijk gebruikt in shampoo, gevolgd door huidreinigingsproducten zoals douchegel.
5. Kationische oppervlakteactieve stoffen
Veelvoorkomende soorten kationische oppervlakteactieve stoffen zijn onder andere cetyldimethylammoniumchloride (1631), octadecyltrimethylammoniumchloride (1831), kationisch guargom (C-14S), kationisch panthenol, kationische siliconenolie, dodecyldimethylamineoxide (OB-2) enzovoort.
In vloeibare wasmiddelen fungeren kationische oppervlakteactieve stoffen als hulpstoffen en verzorgende ingrediënten in lage doseringen. Ze worden doorgaans toegepast in hoogwaardige producten, met name in shampoos. Kationische oppervlakteactieve stoffen kunnen niet rechtstreeks met anionische oppervlakteactieve stoffen worden gemengd. Hoewel combinaties van kationische en anionische oppervlakteactieve stoffen ideale resultaten kunnen opleveren, bestaat er een groot risico op sedimentatie en kristallisatie.
In shampoos wordt een grote verscheidenheid aan kationische oppervlakteactieve stoffen gebruikt, met uiteenlopende toepassingsfrequenties. Dit betekent dat geen enkel type of twee de boventoon voeren, en dat ze vaak in kant-en-klare conditioners worden verwerkt. Kationische oppervlakteactieve stoffen vertegenwoordigen een klein deel van de totale productie van oppervlakteactieve stoffen en zijn doorgaans duurder dan andere categorieën.
Vergeleken met andere soorten oppervlakteactieve stoffen hebben kationische oppervlakteactieve stoffen het meest uitgesproken conditionerende effect en de sterkste bacteriedodende werking. Ondanks hun nadelen, zoals een slechte reinigende werking, een zwak schuimvermogen, een mindere verdraagbaarheid, hoge irritatie en hoge kosten, zijn ze onvervangbaar door andere oppervlakteactieve stoffen als conditionerende componenten in hoogwaardige vloeibare wasmiddelen en shampoos. Het is belangrijk op te merken dat kationische oppervlakteactieve stoffen alleen gebruikt kunnen worden als conditionerende ingrediënten of als bacteriedodende middelen.
Publicatiedatum: 21 mei 2026