Существует множество типов поверхностно-активных веществ. По эффективности анионные поверхностно-активные вещества составляют 56%, неионогенные — 36%, амфотерные — 5%, а катионные — 3%.
2. Анионные поверхностно-активные вещества
2.1 Анионные поверхностно-активные вещества сульфонатного типа
К распространенным типам таких поверхностно-активных веществ относятся линейный алкилбензолсульфонат натрия и альфа-олефинсульфонат натрия.
Линейный алкилбензолсульфонат натрия, также известный как ЛАС или АБС, представляет собой белый или бледно-желтый порошкообразный или хлопьевидный твердый материал, растворимый в воде. Он обладает плохой растворимостью в воде при низких температурах (растворимость ниже 3 в воде при комнатной температуре), однако отличается превосходной растворимостью в сложных системах поверхностно-активных веществ. Он обладает хорошей стабильностью к щелочам, разбавленным кислотам и жесткой воде, с температурой разложения 240℃. Его индекс раздражения в 10%-ном растворе составляет 5,0, скорость микробной деградации колеблется от 80% до 90%, а значение LD50 составляет от 1300 до 2500 мг/кг.
Альфа-олефинсульфонат натрия обозначается аббревиатурой AOS. При содержании активного вещества от 38% до 40% он представляет собой желтую прозрачную жидкость и хорошо растворяется в воде. Он сохраняет хорошую стабильность в широком диапазоне pH; после хранения в течение трех дней при 30℃ при значениях pH 2, 4 и 10 соответственно, скорость его гидролиза во всех случаях остается нулевой. Он вызывает легкое раздражение кожи, достигает 100% микробной деградации и имеет значение LD50 от 1300 до 2400 мг/кг.
Как правило, ЛАС редко используется в шампунях и гелях для душа, и применяется в основном в жидких стиральных порошках и средствах для мытья посуды. В средствах для мытья посуды ЛАС может составлять примерно половину от общего количества поверхностно-активных веществ, в то время как его доля в жидких стиральных порошках может регулироваться в широком практическом диапазоне.
LAS приобретает благоприятную растворимость в воде главным образом при относительно высоких температурах, таких как 60℃, и при смешивании с некоторыми другими поверхностно-активными веществами. Типичная тройная система соединений «LAS-AES-FFA» широко используется в жидкостях для мытья посуды, а система соединений «LAS-мыльная основа-η·SAA» обычно применяется в жидких стиральных порошках. Следует отметить, что прямое смешивание LAS с неионогенным поверхностно-активным веществом алкилоламидом часто не дает идеальных результатов; система «LAS-FFA» нестабильна, имеет низкую вязкость и белый молочный вид.
LAS занимает первое место по объему производства с годовым объемом выпуска 290 килотонн и является самым недорогим синтетическим поверхностно-активным веществом. Среди пяти наиболее высокоэффективных синтетических поверхностно-активных веществ его цена самая низкая, сопоставимая с ценой мыльных основ (мыл на основе жирных кислот) среди обычных анионных поверхностно-активных веществ. LAS отличается превосходной стабильностью, сильными моющими свойствами и низкой стоимостью, в то время как его существенным недостатком является относительно высокая раздражающая способность.
Среди всех сульфонатных поверхностно-активных веществ AOS обеспечивает оптимальные комплексные характеристики. Он наследует и дополнительно усиливает преимущества обычных сульфонатов, избегая при этом их присущих недостатков. Как одно из основных первичных поверхностно-активных веществ, AOS широко используется в шампунях и гелях для душа, и его применение в других жидких моющих средствах будет постепенно расширяться по мере локализации производства и, как следствие, снижения цен.
Анионные поверхностно-активные вещества (АОС) обладают выдающимися преимуществами, включая превосходную стабильность, отличную растворимость в воде, хорошую совместимость, низкую раздражающую способность и идеальную биоразлагаемость под воздействием микроорганизмов. Главный их недостаток – относительно высокая стоимость среди всех анионных поверхностно-активных веществ.
2.2 Анионные сульфаты поверхностно-активных веществ
К распространенным типам таких поверхностно-активных веществ относятся полиоксиэтиленовый эфир сульфата натрия, содержащего жирные спирты, и додецилсульфат натрия.
Сульфат полиоксиэтиленового эфира жирного спирта натрия, также известный как AES или сульфат эфира спирта, легко растворим в воде. При содержании активного вещества 70% он представляет собой бледно-желтую вязкую полупрозрачную жидкость, и его стабильность уступает стабильности обычных сульфонатов. Он быстро гидролизуется при значении pH ниже 4, но обладает превосходной гидролитической стабильностью в щелочной среде. После хранения в течение трех дней при 30°C в условиях pH 2, pH 4 и pH 10 скорость его гидролиза составляет 100%, 50% и 0 соответственно. Он характеризуется низкой раздражающей способностью (индекс раздражения 2,3 для 10% водного раствора), скоростью биоразложения более 90% и значением LD50 1800 мг/кг.
Додецилсульфат натрия, обозначаемый как AS, K12, кокоалкилсульфат натрия, лаурилсульфат натрия или пенообразователь, растворим в воде с водорастворимостью приблизительно 15 при 25°C, что ниже, чем у AES. Он нечувствителен к щелочам и жесткой воде, но его стабильность в кислых условиях слабее, чем у обычных сульфонатов, и близка к стабильности AES. Температура длительного нагрева не должна превышать 95°C. Он обладает умеренным раздражающим действием среди поверхностно-активных веществ; его 10%-ный раствор имеет индекс раздражения 3,3, что выше, чем у AES, и ниже, чем у LAS, со значением LD50 1300 мг/кг.
АЭС широко применяется в шампунях, гелях для душа, жидкостях для мытья посуды и стиральных порошках. На практике значение pH следует максимально повышать до нейтрального или слабощелочного уровня, если это позволяют соответствующие стандарты качества pH. Когда АЭС необходимо использовать в условиях низкого pH, например, в шампунях, обычно используется его этаноламиновая солевая форма. АЭС обладает лучшей растворимостью в воде, чем АС, и может быть использован для приготовления прозрачных водных растворов в любой пропорции при комнатной температуре. По сравнению с ЛАС, АЭС имеет более широкое применение в жидких моющих средствах и превосходную совместимость, способен компаундироваться с многочисленными поверхностно-активными веществами в бинарных или многокомпонентных комбинациях для образования прозрачных водных растворов. Среди синтетических поверхностно-активных веществ АЭС занимает третье место по объему производства и имеет более низкую цену, чем АС; цена 70% АЭС в 2002 году составляла 8500 юаней за тонну. К его основным преимуществам относятся низкая раздражающая способность, благоприятная растворимость в воде, отличная совместимость и замечательный эффект в предотвращении сухости и шероховатости кожи. Главный недостаток этого средства заключается в низкой стабильности в кислой среде, что требует поддержания значения pH значительно выше 4, а также в том, что его моющие свойства слабее, чем у LAS и AS.
При применении AS в жидких моющих средствах необходимо контролировать pH-среду, чтобы избежать чрезмерной кислотности. Для его применения в шампунях и гелях для душа необходимы его этаноламиновые или аммониевые соли. Использование этаноламиновых солей не только повышает кислотостойкость, но и снижает раздражающее действие, а индекс раздражения 10%-ного раствора триэтаноламина составляет 3,0. AS редко используется в средствах для мытья посуды и редко служит основным поверхностно-активным веществом в низких дозировках в рецептурах, главным образом потому, что это невыгодно для снижения себестоимости продукта, а такие продукты практически не предъявляют требований к пенообразующим свойствам. Занимая пятое место по объему производства синтетических поверхностно-активных веществ, AS имеет относительно высокую цену, а его порошковая форма в 2002 году стоила 15000 юаней за тонну. Помимо выдающейся пенообразующей способности и сильных моющих свойств, AS уступает AES по большинству эксплуатационных характеристик, таких как несколько более низкая кислотостойкость и относительно более высокое раздражающее действие (только ниже, чем у LAS), а также имеет самую высокую цену среди традиционных анионных поверхностно-активных веществ.
3.Неионогенные поверхностно-активные вещества
К основным типам неионогенных поверхностно-активных веществ относятся алкилоламид (FFA), полиоксиэтиленовый эфир жирного спирта (AE) и полиоксиэтиленовый эфир алкилфенола (APE или OP). Неионогенные поверхностно-активные вещества обладают превосходными свойствами, такими как растворимость, моющие свойства, антистатические характеристики, низкая раздражающая способность и способность диспергировать известковый мыло. Они имеют более широкий диапазон применимости по pH, чем обычные ионные поверхностно-активные вещества, и превосходят обычные анионные поверхностно-активные вещества по большинству свойств, за исключением моющих свойств и пенообразующей способности. Эксперименты показывают, что добавление небольшого количества неионогенных поверхностно-активных веществ в системы с ионными поверхностно-активными веществами может повысить общую поверхностную активность при одинаковом содержании активного вещества.
Алкилоламиды — это высокоэффективные, широко используемые и часто применяемые неионогенные поверхностно-активные вещества, которые обычно используются в различных жидких моющих средствах. Основные спецификации алкилоламидов, используемых в жидких моющих средствах, — это амиды 2:1 и 1,5:1, также доступен амид 1:1. Эти три спецификации значительно различаются по водорастворимости и загущающим свойствам. В целом, амид 1,5:1 обладает умеренными комплексными свойствами и широко используется в средствах для мытья посуды. Обычно амид 1:1 легко растворяется только в сочетании с другими водорастворимыми поверхностно-активными веществами. Алкилоламиды больше подходят для щелочных моющих средств, а также могут использоваться в слабокислых моющих средствах.
Среди всех неионогенных поверхностно-активных веществ алкилоламиды являются наиболее экономически выгодными, их цена в 2002 году составляла 7800 юаней за тонну. Они чаще используются в жидких моющих средствах, чем полиоксиэтиленовые эфиры жирных спиртов, и являются основными неионогенными поверхностно-активными веществами, применяемыми в шампунях. Основные причины следующие: жирные спирты обладают более широким спектром и превосходными функциональными свойствами, чем эфиры жирных спиртов; жирные спирты дешевле; жирные спирты обладают лучшей растворимостью; и жирные спирты обладают более сильными пенообразующими свойствами по сравнению с эфирами жирных спиртов.
4. Амфотерные поверхностно-активные вещества
Амфотерные поверхностно-активные вещества — это поверхностно-активные вещества, обладающие как анионными, так и катионными гидрофильными группами. Соответственно, в кислых растворах они проявляют катионные свойства, в щелочных — анионные, а в нейтральных растворах — свойства, аналогичные свойствам неионогенных поверхностно-активных веществ.
Амфотерные поверхностно-активные вещества легко растворимы в воде, концентрированных растворах кислот и щелочей, а также в концентрированных растворах неорганических солей. Они обладают превосходной устойчивостью к жесткой воде, низким уровнем раздражения кожи, благоприятными смягчающими свойствами для тканей, выдающимися антистатическими свойствами и хорошим бактерицидным эффектом, а также отличной совместимостью с различными типами поверхностно-активных веществ.
Такие продукты можно использовать в широком диапазоне pH. Ввиду их ионного состояния в различных кислотно-щелочных средах, они демонстрируют лучшие результаты в кислых и нейтральных условиях, чем в щелочных. В целом, амфотерные поверхностно-активные вещества дороже неионогенных.
К числу распространенных и важных разновидностей амфотерных поверхностно-активных веществ относятся додецилдиметилбетаин и имидазолин карбоксилатного типа. По сравнению с анионными поверхностно-активными веществами, неионогенные поверхностно-активные вещества обладают более широким спектром свойств и меньшим количеством недостатков, уступая лишь моющим и пенообразующим свойствам. По сравнению с неионогенными поверхностно-активными веществами, амфотерные поверхностно-активные вещества превосходят их по некоторым свойствам и сопоставимы по другим.
Амфотерные поверхностно-активные вещества обладают более сильной пенообразующей способностью, чем обычные неионогенные поверхностно-активные вещества (в то время как амфотерные поверхностно-активные вещества обладают слабой пенообразующей способностью), превосходной бактерицидной активностью по сравнению с неионогенными и анионными поверхностно-активными веществами, а также лучшим кондиционирующим эффектом. По этой причине в жидких моющих средствах амфотерные поверхностно-активные вещества в основном применяются в шампунях, а затем в средствах для очищения кожи, таких как гель для душа.
5. Катионные поверхностно-активные вещества
К распространенным типам катионных поверхностно-активных веществ относятся цетилдиметиламмонийхлорид (1631), октадецилтриметиламмонийхлорид (1831), катионная гуаровая камедь (C-14S), катионный пантенол, катионное силиконовое масло, оксид додецилдиметиламина (OB-2) и так далее.
В жидких моющих средствах катионные поверхностно-активные вещества используются в качестве вспомогательных поверхностно-активных веществ и кондиционирующих ингредиентов в низких дозировках. Как правило, они применяются в продуктах премиум-класса, чаще всего в шампунях. Катионные поверхностно-активные вещества не могут быть напрямую смешаны с анионными поверхностно-активными веществами. Хотя комбинации катионных и анионных поверхностно-активных веществ могут обеспечить идеальный эффект, они сопряжены с высоким риском осаждения и кристаллизации.
В шампунях используется широкий спектр катионных поверхностно-активных веществ с различной частотой применения, то есть ни один или два типа не являются преобладающими, и они часто входят в состав готовых кондиционирующих средств. Катионные поверхностно-активные вещества составляют небольшую долю в общем объеме производства поверхностно-активных веществ и обычно дороже, чем другие категории.
По сравнению с другими типами поверхностно-активных веществ, катионные поверхностно-активные вещества обладают наиболее выраженным кондиционирующим эффектом и самой сильной бактерицидной активностью. Несмотря на такие недостатки, как низкая моющая способность, слабое пенообразование, плохая совместимость, высокая раздражающая способность и высокая стоимость, они незаменимы другими поверхностно-активными веществами в качестве кондиционирующих компонентов в высококачественных жидких моющих средствах и шампунях. Следует отметить, что катионные поверхностно-активные вещества могут использоваться только в качестве кондиционирующих ингредиентов или бактерицидов.
Дата публикации: 21 мая 2026 г.