Istnieje wiele rodzajów surfaktantów. Według klasyfikacji, surfaktanty anionowe stanowią 56%, surfaktanty niejonowe 36%, surfaktanty amfoteryczne 5%, a surfaktanty kationowe 3%.
2. Surfaktanty anionowe
2.1 Surfaktanty anionowe typu sulfonianowego
Do typowych rodzajów takich środków powierzchniowo czynnych należą liniowy alkilobenzenosulfonian sodu i alfa-olefinosulfonian sodu.
Liniowy alkilobenzenosulfonian sodu, znany również jako LAS lub ABS, to biały lub jasnożółty proszek lub płatkowata substancja stała, rozpuszczalna w wodzie. Wykazuje słabą rozpuszczalność w wodzie w niskich temperaturach, poniżej 3 w wodzie w temperaturze pokojowej, ale charakteryzuje się doskonałą rozpuszczalnością w złożonych układach surfaktantów. Charakteryzuje się dobrą odpornością na alkalia, rozcieńczone kwasy i twardą wodę, przy temperaturze rozkładu 240°C. Jego wskaźnik drażnienia w 10% roztworze wynosi 5,0, szybkość degradacji mikrobiologicznej waha się od 80% do 90%, a wartość LD50 wynosi od 1300 do 2500 mg/kg.
Alfa-olefinosulfonian sodu, w skrócie AOS, występuje w postaci żółtej, przezroczystej cieczy o zawartości substancji czynnej od 38% do 40% i jest wysoce rozpuszczalny w wodzie. Zachowuje korzystną stabilność w szerokim zakresie pH; po trzech dniach przechowywania w temperaturze 30°C przy pH odpowiednio 2, 4 i 10, jego szybkość hydrolizy pozostaje zerowa. Powoduje łagodne podrażnienie skóry, osiąga 100% stopień degradacji mikrobiologicznej i ma wartość LD50 od 1300 do 2400 mg/kg.
Generalnie, LAS jest rzadko stosowany w szamponach i płynach do mycia ciała, a głównie w płynach do prania i płynach do mycia naczyń. W płynach do mycia naczyń LAS może stanowić około połowę całkowitej ilości surfaktantów, podczas gdy jego udział w płynach do prania można regulować w szerokim zakresie praktycznym.
LAS uzyskuje korzystną rozpuszczalność w wodzie głównie w stosunkowo wysokich temperaturach, takich jak 60°C, oraz po połączeniu z niektórymi innymi surfaktantami. Typowy trójskładnikowy układ wiązań „LAS-AES-FFA” jest powszechnie stosowany w płynach do mycia naczyń, a układ wiązań „LAS-baza mydlana-η·SAA” jest powszechnie stosowany w płynnych detergentach do prania. Warto zauważyć, że bezpośrednie połączenie LAS z niejonowym surfaktantem alkiloloamidem często nie daje optymalnych efektów; układ „LAS-FFA” jest niestabilny, charakteryzuje się niską lepkością i ma mlecznobiały wygląd.
LAS zajmuje pierwsze miejsce pod względem produkcji, z roczną wielkością produkcji wynoszącą 290 kiloton, i jest najtańszym syntetycznym surfaktantem. Ma najniższą cenę wśród pięciu najpopularniejszych syntetycznych surfaktantów o wysokiej wydajności, a jego cena jest porównywalna z ceną baz mydlanych (mydeł kwasów tłuszczowych) wśród konwencjonalnych anionowych surfaktantów. LAS wyróżnia się doskonałą stabilnością, silnymi właściwościami piorącymi i niskim kosztem, natomiast jego główną wadą jest stosunkowo wysokie działanie drażniące.
Spośród wszystkich surfaktantów sulfonianowych, AOS zapewnia optymalne, kompleksowe działanie. Dziedziczy i dodatkowo wzmacnia zalety zwykłych sulfonianów, jednocześnie unikając ich nieodłącznych wad. Jako jeden z głównych surfaktantów, AOS jest szeroko stosowany w szamponach i płynach do mycia ciała, a jego zastosowanie w innych płynnych detergentach będzie stopniowo rosło wraz ze wzrostem produkcji i wynikającym z tego spadkiem cen.
AOS posiada wyjątkowe zalety, takie jak doskonała stabilność, doskonała rozpuszczalność w wodzie, dobra kompatybilność, niskie ryzyko podrażnień i idealna biodegradowalność mikrobiologiczna. Jego główną wadą jest stosunkowo wysoka cena wśród wszystkich anionowych środków powierzchniowo czynnych.
2.2 Anionowe siarczany powierzchniowo czynne
Do typowych środków powierzchniowo czynnych należą siarczan polioksyetylenowego eteru alkoholu tłuszczowego sodu i dodecylosiarczan sodu.
Polioksyetylenowany eter siarczanu sodowego alkoholu tłuszczowego, znany również jako AES lub eter siarczanu alkoholu, jest łatwo rozpuszczalny w wodzie. Gdy zawartość substancji czynnej osiągnie 70%, pojawia się jako jasnożółta, lepka, półprzezroczysta ciecz, a jego stabilność jest gorsza niż w przypadku typowych sulfonianów. Ulega szybkiej hydrolizie przy pH poniżej 4, ale charakteryzuje się doskonałą stabilnością hydrolityczną w środowisku zasadowym. Po trzech dniach przechowywania w temperaturze 30°C i przy pH 2, pH 4 i pH 10, jego szybkość hydrolizy wynosi odpowiednio 100%, 50% i 0%. Charakteryzuje się niskim działaniem drażniącym, ze wskaźnikiem podrażnienia 2,3 dla 10% roztworu wodnego, szybkością biodegradacji ponad 90% i wartością LD50 równą 1800 mg/kg.
Dodecylosiarczan sodu, znany również jako AS, K12, kokoalkilosiarczan sodu, laurylosiarczan sodu lub środek spieniający, jest rozpuszczalny w wodzie, a jego rozpuszczalność w wodzie wynosi około 15 w temperaturze 25°C, czyli mniej niż AES. Jest niewrażliwy na alkalia i twardą wodę, ale jego stabilność w środowisku kwaśnym jest słabsza niż w przypadku typowych sulfonianów i zbliżona do AES. Temperatura długotrwałego ogrzewania nie powinna przekraczać 95°C. Wykazuje umiarkowane działanie drażniące wśród surfaktantów; jego 10% roztwór ma wskaźnik drażnienia 3,3, wyższy niż AES i niższy niż LAS, z wartością LD50 wynoszącą 1300 mg/kg.
AES jest szeroko stosowany w szamponach, płynach do mycia ciała, płynach do mycia naczyń i płynach do prania. W praktyce, jeśli pozwalają na to odpowiednie normy jakości pH, pH powinno być podniesione do neutralnego lub lekko zasadowego. W przypadku stosowania AES w warunkach niskiego pH, na przykład w szamponie, zazwyczaj stosuje się jego postać soli etanoloaminowej. AES charakteryzuje się lepszą rozpuszczalnością w wodzie niż AS i może być formułowany w przezroczyste roztwory wodne w dowolnym stosunku w temperaturze pokojowej. W porównaniu z LAS, AES cieszy się szerszym zastosowaniem w płynnych detergentach i lepszą kompatybilnością, ponieważ może być łączony z wieloma surfaktantami w kombinacjach binarnych lub wielokrotnych, tworząc przezroczyste roztwory wodne. Wśród syntetycznych surfaktantów, AES zajmuje trzecie miejsce pod względem produkcji, przy niższej cenie niż AS; cena 70% AES wynosiła 8500 juanów za tonę w 2002 roku. Jego główne zalety to niskie ryzyko podrażnień, korzystna rozpuszczalność w wodzie, doskonała kompatybilność oraz niezwykłe działanie zapobiegające wysuszaniu i szorstkości skóry. Jego główną wadą jest słaba stabilność w środowisku kwaśnym, co wymaga utrzymywania wartości pH znacznie powyżej 4, a jego właściwości czyszczące są słabsze niż LAS i AS.
Podczas stosowania AS w płynnych detergentach, należy kontrolować pH środowiska, aby uniknąć nadmiernej kwasowości. Do jego stosowania w szamponach i płynach do mycia ciała niezbędne są sole etanoloaminowe lub sole amonowe. Zastosowanie soli etanoloaminowych nie tylko zwiększa stabilność kwasoodporności, ale także zmniejsza podrażnienia, a wskaźnik podrażnienia 10% roztworu soli trietanoloaminowej wynosi 3,0. AS jest rzadko stosowany w płynach do mycia naczyń i rzadko pełni funkcję głównego środka powierzchniowo czynnego, ponieważ jego niskie stężenie w formułach jest niekorzystne, głównie ze względu na niekorzystny wpływ na obniżenie kosztów produktu, a takie produkty mają niewielkie wymagania dotyczące właściwości pieniących. Zajmując piąte miejsce na liście syntetycznych środków powierzchniowo czynnych, AS charakteryzuje się stosunkowo wysoką ceną, a jego forma proszkowa w 2002 r. kosztowała 15 000 juanów za tonę. Oprócz wyjątkowej zdolności pienienia i silnych właściwości czyszczących, AS ustępuje AES pod względem większości parametrów użytkowych, takich jak nieco gorsza stabilność w zakresie odporności na kwasy i stosunkowo wyższe działanie drażniące (niższe jedynie niż LAS). Ma również najwyższą cenę wśród konwencjonalnych anionowych środków powierzchniowo czynnych.
Główne rodzaje niejonowych środków powierzchniowo czynnych obejmują alkiloloamid (FFA), eter polioksyetylenowy alkoholu tłuszczowego (AE) oraz eter polioksyetylenowy alkilofenolu (APE lub OP). Niejonowe środki powierzchniowo czynne charakteryzują się doskonałymi właściwościami, takimi jak rozpuszczalność, właściwości piorące, działanie antystatyczne, niskie ryzyko podrażnień oraz zdolność dyspergowania mydła wapiennego. Charakteryzują się szerszym zakresem pH niż typowe surfaktanty jonowe i przewyższają zwykłe surfaktanty anionowe pod względem większości właściwości, z wyjątkiem właściwości piorących i pieniących. Doświadczenia dowodzą, że dodanie niewielkiej ilości niejonowych środków powierzchniowo czynnych do układów surfaktantów jonowych może zwiększyć ogólną aktywność powierzchniową w porównaniu z układami o tej samej zawartości substancji czynnej.
Alkiloamidy to wysokowydajne, szeroko stosowane i często stosowane niejonowe środki powierzchniowo czynne, powszechnie stosowane w różnych detergentach w płynie. Główne specyfikacje alkiloloamidów stosowanych w detergentach w płynie to amid 2:1 i amid 1,5:1, a dostępny jest również amid 1:1. Te trzy specyfikacje znacznie różnią się pod względem rozpuszczalności w wodzie i właściwości zagęszczających. Ogólnie rzecz biorąc, amid 1,5:1 charakteryzuje się umiarkowaną, kompleksową wydajnością i jest szeroko stosowany w płynach do mycia naczyń. Zazwyczaj amid 1:1 łatwo rozpuszcza się tylko w połączeniu z innymi surfaktantami rozpuszczalnymi w wodzie. Alkiloamidy są bardziej odpowiednie do detergentów alkalicznych i mogą być również stosowane w detergentach o słabym odczynie kwaśnym.
Spośród wszystkich niejonowych środków powierzchniowo czynnych, alkiloloamidy są najbardziej opłacalne, z ceną 7800 juanów za tonę w 2002 roku. Są one częściej stosowane w płynnych detergentach niż etery polioksyetylenowe alkoholi tłuszczowych i są również głównymi niejonowymi środkami powierzchniowo czynnymi stosowanymi w szamponach. Główne powody są następujące: FFA ma bardziej wszechstronne i lepsze właściwości niż AE; FFA jest tańszy; FFA charakteryzuje się lepszą rozpuszczalnością; a FFA ma silniejsze właściwości pieniące w porównaniu z AE.
Surfaktanty amfoteryczne to surfaktanty posiadające zarówno anionowe, jak i kationowe grupy hydrofilowe. W związku z tym wykazują właściwości kationowe w roztworach kwaśnych, właściwości anionowe w roztworach zasadowych oraz właściwości zbliżone do surfaktantów niejonowych w roztworach obojętnych.
Surfaktanty amfoteryczne łatwo rozpuszczają się w wodzie, stężonych roztworach kwasów i zasad, a nawet stężonych roztworach soli nieorganicznych. Charakteryzują się doskonałą odpornością na twardą wodę, niskim ryzykiem podrażnień skóry, korzystnym zmiękczaniem tkanin, doskonałymi właściwościami antystatycznymi i dobrym działaniem bakteriobójczym, a także doskonałą kompatybilnością z różnymi rodzajami surfaktantów.
Takie produkty można stosować w szerokim zakresie pH. Ze względu na ich stan jonowy w różnych środowiskach kwasowo-zasadowych, zapewniają one lepszą wydajność w warunkach kwaśnych i obojętnych niż w środowisku zasadowym. Ogólnie rzecz biorąc, surfaktanty amfoteryczne są droższe niż surfaktanty niejonowe.
Do popularnych, ważnych odmian surfaktantów amfoterycznych należą dodecylodimetylobetaina i imidazolina typu karboksylanowego. W porównaniu z surfaktantami anionowymi, surfaktanty niejonowe charakteryzują się bardziej wszechstronnymi właściwościami i mniejszą liczbą wad, a jedynie gorszą zdolnością piorącą i pieniącą. W porównaniu z surfaktantami niejonowymi, surfaktanty amfoteryczne charakteryzują się lepszymi właściwościami pod pewnymi względami, a porównywalnymi pod innymi.
Surfaktanty amfoteryczne charakteryzują się silniejszą siłą pienienia niż zwykłe surfaktanty niejonowe (podczas gdy surfaktanty AE charakteryzują się słabą zdolnością pienienia), lepszym działaniem bakteriobójczym w porównaniu z surfaktantami niejonowymi i anionowymi oraz lepszym działaniem kondycjonującym. Z tego powodu, w detergentach w płynie, surfaktanty amfoteryczne są stosowane głównie w szamponach, a następnie w produktach do mycia skóry, takich jak płyny do mycia ciała.
Do powszechnych rodzajów surfaktantów kationowych należą: chlorek cetylodimetyloamoniowy (1631), chlorek oktadecylotrimetyloamoniowy (1831), kationowa guma guar (C-14S), kationowy pantenol, kationowy olej silikonowy, tlenek dodecylodimetyloaminy (OB-2) i tak dalej.
W płynnych detergentach kationowe środki powierzchniowo czynne pełnią funkcję pomocniczych środków powierzchniowo czynnych i składników kondycjonujących w niskich dawkach. Są one zazwyczaj stosowane w produktach wysokiej jakości, najczęściej w szamponach. Kationowych środków powierzchniowo czynnych nie można bezpośrednio łączyć z anionowymi środkami powierzchniowo czynnymi. Chociaż połączenie kationowych i anionowych środków powierzchniowo czynnych może przynieść optymalne rezultaty, niesie ze sobą wysokie ryzyko sedymentacji i krystalizacji.
W szamponach stosuje się szeroką gamę surfaktantów kationowych o zróżnicowanej częstotliwości aplikacji, co oznacza, że nie stosuje się jednego ani dwóch dominujących rodzajów surfaktantów. Surfaktanty kationowe stanowią niewielką część całkowitej produkcji surfaktantów i są zazwyczaj droższe niż inne kategorie.
W porównaniu z innymi rodzajami surfaktantów, surfaktanty kationowe charakteryzują się najsilniejszym działaniem kondycjonującym i najsilniejszym działaniem bakteriobójczym. Pomimo wad, takich jak słabe właściwości piorące, słaba zdolność pienienia, gorsza kompatybilność, wysokie ryzyko podrażnień i wysoki koszt, są one niezastąpione przez inne surfaktanty jako składniki kondycjonujące w wysokiej jakości płynnych detergentach i szamponach. Należy zauważyć, że surfaktanty kationowe mogą być stosowane wyłącznie jako składniki kondycjonujące lub bakteriobójcze.
Czas publikacji: 21-05-2026