De reinigende werking van oppervlakteactieve stoffen is hun fundamentele eigenschap met de meeste praktische toepassingen. Het is nauw verbonden met het dagelijks leven van duizenden huishoudens en wordt steeds vaker toegepast in diverse industrieën en allerlei soorten industriële productie.
Oppervlakteactieve stoffen zijn de belangrijkste actieve bestanddelen van wasmiddelen. Synthetische wasmiddelen zouden niet bestaan zonder oppervlakteactieve stoffen. Van alle soorten oppervlakteactieve stoffen werden anionische oppervlakteactieve stoffen het eerst gebruikt en ze vormen nog steeds de meest gebruikte categorie, goed voor meer dan 50% van de totale marktvraag. Anionische oppervlakteactieve stoffen zullen naar verwachting nog geruime tijd een dominante positie innemen.
I. Anionische oppervlakteactieve stoffen
De belangrijkste soorten anionische oppervlakteactieve stoffen die als detergenten worden gebruikt, zijn onder andere vetzuurzouten (zepen), alkylbenzeensulfonaten (ABS), vetalcoholsulfaten (AS), vetalcoholpolyoxyethyleenethersulfaten (AES), alfa-olefinesulfonaten (AOS), vetalcoholpolyoxyethyleenethercarboxylaten (AEC) en vetzuurmethylestersulfonaten (MES).
1. Zeep
Het oppervlakteactieve deel van zeepmoleculen draagt een negatieve lading, waarvan natrium- en kaliumzouten van langeketenvetzuren ongeveer 25% uitmaken. Als meest gebruikte zeepsoort kenmerkt zeep zich door een overvloed aan grondstoffen, een gemakkelijke bereiding en lage kosten. Industrieel wordt het over het algemeen geproduceerd door grondstoffen zoals rundertalg en schapenvet te verzepen met een sterke alkali, gevolgd door uitzouten en scheiding van glycerol. Het grootste nadeel is dat het bij contact met tweewaardige en driewaardige metaalionen zoals Ca²⁺, Mg²⁺ en Fe²⁺ in een waterige oplossing calciumzeep of magnesiumzeep vormt met een extreem lage oplosbaarheid, waardoor de inherente reinigende werking van zeep verloren gaat.
2. Alkylbenzeensulfonaten (ABS)
Natriumalkylbenzeensulfonaat (R-C₆H₆-SO₃Na) is een belangrijke anionische oppervlakteactieve stof. Het heeft een goede oplosbaarheid in water en is vrijwel volledig geïoniseerd. De calcium- en magnesiumzouten zijn zeer goed oplosbaar in water, waardoor het een uitstekende weerstand tegen hard water heeft. Van de alkylbenzeensulfonaten is lineair alkylbenzeensulfonaat (LAS) goedkoop, krachtig in reinigende werking, gemakkelijk biologisch afbreekbaar en milieuvriendelijk. Tot nu toe kan geen enkele andere oppervlakteactieve stof die als actief bestanddeel in wasmiddelen wordt gebruikt, LAS evenaren wat betreft technische prestaties en economische voordelen, waardoor het wereldwijd wordt beschouwd als de pijler van de synthetische wasmiddelenindustrie. Het wordt voornamelijk toegepast in industriële en huishoudelijke wasmiddelen. Representatieve producten zijn onder andere natriumdodecylbenzeensulfonaat met een uitstekende reinigende werking en natriumoctadecylbenzeensulfonaat, dat de sterkste reinigende werking heeft binnen de natriumalkylbenzeensulfonaatreeks.
3. Alfa-olefinesulfonaten (AOS)
AOS is een hoogwaardig actief bestanddeel voor detergenten. Het wordt voornamelijk gebruikt in handdesinfectiemiddelen, shampoos, badschuim, afwasmiddelen, industriële reinigingsmiddelen en wasmiddelen.
4. Vetzuurmethylestersulfonaten (MES)
In de moleculaire structuur vertegenwoordigt R een alkylgroep en R' een methylgroep. Voor de reinigingsprestaties werkt R met C16- en C18-koolstofketens het beste, terwijl R met een C14-koolstofketen de optimale weerstand tegen hard water biedt. MES is een oppervlakteactieve stof afgeleid van natuurlijke oliën en vetten, met uitstekende reinigingsprestaties en een sterk vermogen om calciumzeep te dispergeren. Het is uitstekend compatibel met zeoliet en geschikt voor de productie van fosforvrije wasmiddelen. Het vermogen om calciumzeep te dispergeren is veel hoger dan dat van LAS, wat gunstig is voor de productie en toepassing van samengestelde zeep en wasmiddelen op basis van zeep.
5. Vetalcoholsulfaten (AS) en vetalcoholethersulfaten (AES)
De algemene formule van AS is ROSO₃Na, en AS met R als C14~C16 koolstofketens vertoont een goede reinigende werking. De algemene formule van AES is RO(C₂H₄O)ₙSO₃Na, en AES met R als C14~C15 koolstofketens en n=1–2 vertoont gunstige wasprestaties. Zowel AS als AES kenmerken zich door een goede biologische afbreekbaarheid, sterke reinigende werking en uitstekende schuimvormende eigenschappen, waardoor ze geschikt zijn voor de formulering van sterk schuimende wasmiddelen. Ze zijn toepasbaar in wasmiddelen voor lichte was en wol, en worden veelvuldig gebruikt in badschuim, shampoos, cosmetica, handafwasmiddelen, plantaardige wasmiddelen en huishoudelijke wasmiddelen.
II.Niet-ionische oppervlakteactieve stoffen
Niet-ionische oppervlakteactieve stoffen vertonen een uitstekende reinigende werking tegen olieachtige vervuiling en een sterk vermogen om herafzetting op synthetische vezels te voorkomen. Ze zijn zeer tolerant voor hard water en elektrolyten met een hoge concentratie. Het belangrijkste voordeel van polyoxyethyleen niet-ionische oppervlakteactieve stoffen ligt in de aanpasbaarheid van hun hydrofobe en hydrofiele delen. Het aantal EO-eenheden kan worden gereguleerd om zich aan te passen aan verschillende substraten en een optimale reinigende werking te bereiken.
1.Polyoxyethyleenalkylalcoholether
Algemene formule: RO(C₂H₄O)ₙH, waarbij R = C₁₂~C₁₈ en n instelbaar is. Dit type verbinding kenmerkt zich door een hoge wasactiviteit, wat tot uiting komt in de volgende aspecten: een lage kritische micelconcentratie (cmc), wat betekent dat een hoge reinigingskracht behouden blijft, zelfs bij lage concentraties, een krachtig wasvermogen en weerstand tegen herafzetting van vuil bij het reinigen van synthetische vezels. Het biedt ook gunstige wasprestaties bij lage temperaturen. Het is een witte tot lichtgele pasta bij kamertemperatuur en is oplosbaar in water, met emulgerende, reinigende en bevochtigende eigenschappen. Het wordt voornamelijk gebruikt in huishoudelijke en industriële wasmiddelen, evenals in metaalreinigers.
2. Polyoxyethyleenalkylfenolether
In de formule is R voornamelijk octyl, nonyl en dodecyl, met een instelbare n-waarde. Het product kenmerkt zich door een sterk vermogen om olie- en vetvlekken te verwijderen. Typische producten zijn de OP-, OPE- en SOPE-serie. Deze producten hebben een uitstekende zuur- en alkalibestendigheid, zijn bestand tegen hard water en hebben functies zoals ontsmetting, bevochtiging en emulgering. Ze zijn geschikt voor metaalbewerking en industriële reinigingsmiddelen.
3. Alkylpolyglycoside (APG)
Alkylpolyglycoside wordt beschouwd als een nieuwe, hoogwaardige niet-ionische oppervlakteactieve stof.
Voordelen van APG:
Hoge grensvlakactiviteit en extreem lage oppervlaktespanning;
Geen troebelingspunt en uitstekende stabiliteit bij hoge temperaturen;
Uitstekende wasprestaties, sterk schuimvormend vermogen, goede bevochtiging, emulgerend vermogen en dispersiestabiliteit;
Superieur aan alle bestaande soorten oppervlakteactieve stoffen wat betreft niet-toxiciteit, geringe huidirritatie en biologische afbreekbaarheid.
Daarom is het zeer geliefd in tal van industrieën, waaronder de wasmiddelen-, cosmetica-, voedingsmiddelen- en farmaceutische industrie. Dankzij de gemakkelijke afspoelbaarheid en het feit dat het geen residu achterlaat, is het bijzonder geschikt voor afwasmiddelen en flessenreinigers.
De belangrijkste toepassingsscenario's van APG in wasmiddelen zijn als volgt:
Was- en haarproducten: Producten met APG zijn mild en niet-irriterend voor de huid, produceren een rijk en fijn schuim en kunnen een antistatische werking hebben tijdens het wassen. De meeste producten zijn vloeibaar en kunnen ook tot zeepblokken worden verwerkt.
Afwasmiddelen: APG-gebaseerde afwasmiddelen schuimen goed, zijn huidvriendelijk, voelen prettig aan op de handen na gebruik en zijn gemakkelijk uit te spoelen zonder resten achter te laten.
Wasmiddelen: APG, toegepast in wasmiddelen, biedt uitstekende reinigingskracht. Het kan diverse stoffen zoals katoen, wol en polyester reinigen en verwijdert effectief vuil- en olievlekken. Het maakt stoffen ook zacht, antistatisch en krimpbestendig, en kan worden verwerkt in wasmiddelen die zelfs in hard water superieure wasprestaties leveren.
Reiniging van harde oppervlakken: Naast afwassen kan APG ook gebruikt worden voor het reinigen van andere harde oppervlakken. Het kan als actief bestanddeel worden toegevoegd aan reinigingsmiddelen die geschikt zijn voor gebruik in sterk zure omstandigheden en kan oxidatie en corrosie door zuren van ijzerhoudende metalen voorkomen.
III. Zwitterionische oppervlakteactieve stoffen
Hun moleculaire structuur draagt zowel positieve als negatieve ladingen. Dankzij deze bijzondere moleculaire structuur bezitten ze de volgende eigenschappen bij toepassing: lage toxiciteit en geringe irritatie van huid en ogen; uitstekende biologische afbreekbaarheid en compatibiliteit; goede bevochtigings-, reinigings- en schuimvormende eigenschappen. Wanneer ze als detergenten worden gebruikt, worden ze in de volgende typen ingedeeld.
N-acyl aminozuurtype
Ze worden voornamelijk gebruikt als basismaterialen voor shampoos en reinigingsmiddelen en zijn bestand tegen zwakke zuren en hard water. Voorbeelden zijn N-acylpolyamino(polypeptide)carboxylaat en Remipon A (Detergent 613, natriumoleoylaminopolypeptidecarboxylaat).
Remipon A wordt gesynthetiseerd door de condensatie van vetacylchloride en polyaminozuren verkregen door eiwithydrolyse. Het heeft daardoor een lage irritatie- en toxiciteitswaarde, waardoor het geschikt is voor cosmetische toepassingen. Remipon A vertoont een sterk dispergerend vermogen, reinigende werking en emulgerende eigenschappen, vergelijkbaar met kalkzeep. Het wordt gebruikt als detergent en emulgator in de textielindustrie en is ideaal voor het wassen van zijde en wol vanwege de milde ontvettende werking.
Zwitterionische betaïne-oppervlakteactieve stoffen bieden een uitstekende reinigingskracht voor katoenen stoffen en polyester/katoenmengsels, waarbij hydroxysulfobetaïnes met name superieure prestaties leveren tijdens het wassen. Een typisch voorbeeld is lauryldimethylbetaïne.
Het is een kleurloze of lichtgele, transparante vloeistof. Het gedraagt zich als een kationische oppervlakteactieve stof in zure media en als een anionische oppervlakteactieve stof in alkalische media, en is gemakkelijk biologisch afbreekbaar. Het heeft uitstekende schuimende eigenschappen en kan het haar verzachten, waardoor het geschikt is voor de formulering van milde, verzorgende shampoos en babyshampoos. Dankzij de goede bestendigheid tegen hard water kan het worden gebruikt voor de bereiding van wasmiddelen voor hard water en werkt het tevens als bacteriedodend middel.
Geplaatst op: 7 mei 2026