Neiontové povrchově aktivní látky

Neiontové povrchově aktivní látky – charakteristiky a vlastnosti

Neiontové povrchově aktivní látky patří do velké skupiny povrchově aktivních látek nazývaných surfaktanty. Vyznačují se jedinečnou amfifilní strukturou, která určuje všechny jejich vlastnosti a použití. Neiontové povrchově aktivní látky zahrnují velké množství syntetických chemikálií různých typů a struktur. Ve vodě nedisociují a vyznačují se nejširším spektrem vlastností v závislosti na poměru hydrofilně-lipofilní rovnováhy (HLB).

Vlastnosti neiontových povrchově aktivních látek:

• Dobré emulgační vlastnosti,
• Schopnost modifikovat reologii,
• Vysoká rozpustnost ve vodě,
• Většinou biologicky odbouratelný,
• Kompatibilní s jinými povrchově aktivními látkami,
• Vysoká chemická stabilita.

Příklady neiontových povrchově aktivních látek – chemická klasifikace

Mezi klíčové chemické skupiny neiontových povrchově aktivních látek patří:

• Ethoxylované mastné alkoholy

Tyto látky tvoří největší skupinu neiontových sloučenin s povrchově aktivními vlastnostmi. Vznikají ethoxylací mastných alkoholů ethylenoxidem. Obecný vzorec těchto sloučenin je R-(OCH₂CH₂)_n-OH, kde R označuje alkylový řetězec mastné kyseliny a n označuje počet jednotek ethylenoxidu. Délka alkylového řetězce mastné kyseliny a stupeň ethoxylace určují specifické vlastnosti a použití každého ethoxylátu mastného alkoholu. Příkladem takového povrchově aktivního činidla je například derivát syntetického alkoholu na bázi poly(alkylenoxidu) (ROKAnol NL8P4).

• Esterové deriváty

Esterové deriváty jsou široce používanou třídou biologicky odbouratelných neiontových povrchově aktivních látek, které zahrnují estery cukrů, sorbitanu a glycerolu. Často se získávají z obnovitelných přírodních zdrojů, jako jsou rostlinné oleje. Fungují jako všestranné detergenty, zejména v kosmetických aplikacích. Portfolio skupiny PCC zahrnuje mimo jiné ROKwinol 60, což je ethoxylovaný sorbitanmonostearát.

• Aminové deriváty

Některé chemické sloučeniny, které jsou deriváty aminů, zůstávají elektricky neutrální v širokém rozsahu pH. Patří mezi ně mimo jiné mastné aminy a alkanolamidy. Díky tomu je lze použít při syntéze neiontových povrchově aktivních látek, nejčastěji v reakci s ethylenoxidem. Vyznačují se dobrými smáčecími vlastnostmi. Mohou být použity jako stabilizátory a emulgátory. Příkladem takové látky je ethoxylovaný C16-18 alkylamin (ROKAmin SR15).

• Blokové kopolymery

Blokové kopolymery obsahují ve svém hlavním řetězci dlouhé segmenty složené z monomerů daného typu. Když ethylenoxid a propylenoxid polymerují společně, vznikají tzv. blokové kopolymery EO/PO. Vykazují velmi dobré povrchové, emulgační a solubilizační vlastnosti. V případě kopolymerů je důležitý poměr EO k PO v molekule, protože určuje její chování v produktech. Sortiment skupiny PCC zahrnuje také neiontové povrchově aktivní látky, které jsou blokovými kopolymery, např. EXOmer L64.

Jak vybrat neiontovou povrchově aktivní látku?

Výběr neiontové povrchově aktivní látky je založen na chemických znalostech a požadavcích na konkrétní produkt. Nejdůležitějšími kritérii pro výběr jsou:

Hodnota HLB

Hodnota hydrofilně-lipofilní rovnováhy (HLB) je klíčovým parametrem pro měření relativní hydrofilní a lipofilní síly neiontových povrchově aktivních látek. Ty s hodnotou HLB do 3 se vyznačují protipěnivými vlastnostmi. Hodnota HLB 7 až 9 značí velmi dobré smáčecí vlastnosti, zatímco hodnoty blízké 18 jsou charakteristické pro detergenty a solubizátory.

Bod zákalu

Toto se vztahuje k teplotě, při které se roztok neiontové povrchově aktivní látky při zahřátí změní z čirého na zakalený. Tento bod úzce souvisí s délkou polyoxyethylenového (EO) řetězce v molekule povrchově aktivní látky. Delší EO řetězce vedou k vyšším bodům zákalu, protože zvyšují hydrofilnost molekuly povrchově aktivní látky.

Bod tuhnutí

To se týká teploty, při které se látka mění z kapalného do pevného stavu. V případě neiontových povrchově aktivních látek určuje bod tuhnutí jejich tekutost a snadnost použití při nízkých teplotách. Neiontové povrchově aktivní látky s nižším číslem ethylenoxidu (EO) nebo rozvětvenou alkoholovou strukturou obecně vykazují nižší body tuhnutí, obvykle pod -10 °C. To jim umožňuje udržovat si dobrou tekutost při nízkých teplotách, což usnadňuje zpracování za studena.

Neiontové povrchově aktivní látky ve srovnání s jinými povrchově aktivními látkami

Rozsah účinku povrchově aktivních látek je velmi široký. Liší se svou chemickou strukturou, a tudíž i svými vlastnostmi a oblastmi použití.

Neiontové povrchově aktivní látky jsou povrchově aktivní látky, které ve vodných roztocích netvoří ionty. V tomto ohledu se liší od kationtových, aniontových a amfoterních povrchově aktivních látek, které nesou kladný nebo záporný náboj. Vykazují vysokou stabilitu a odolnost vůči tvrdé vodě – nadměrně nepění. Jsou určeny především pro mírně působící produkty a vykazují dobrou kompatibilitu s jinými povrchově aktivními látkami v recepturách.

Aniontové detergenty jsou na druhou stranu relativně levné na výrobu a biologicky odbouratelné. Vyznačují se silnou pěnivostí a dobrým čisticím účinkem. Zároveň mohou být dráždivé, a proto se jim například v dětské kosmetice vyhýbáme.

Kationtové povrchově aktivní látky mají v průmyslu menší význam, ale zůstávají cennými složkami například v produktech péče o pleť a pracích prostředcích. Jejich hlavními výhodami jsou dezinfekční vlastnosti a silná afinita k povrchům. Jsou však k pokožce šetrnější než jejich aniontové protějšky.

Amfoterní povrchově aktivní látky se kvůli svým vysokým výrobním nákladům používají hlavně ve specializovaných produktech. Jsou velmi šetrné k pokožce a v recepturách s jinými povrchově aktivními látkami mohou zmírnit jejich dráždivé účinky.

Bezpečnostní normy v technologii povrchově aktivních látek

Uvádění chemických látek, jako jsou neiontové povrchově aktivní látky, na trh nebo jejich použití v průmyslových a laboratorních procesech vyžaduje přísné dodržování všech zákonů a předpisů.

Nařízení REACH a CLP tvoří základní kámen chemické bezpečnosti. Upravují registraci, distribuci a označování vyráběných neiontových povrchově aktivních látek. Přísně definují informace, které musí být uvedeny v bezpečnostním listu – včetně podrobností o toxicitě, degradaci a rizicích expozice. Nařízení CLP dále ukládá povinnost používat piktogramy. To je důležité, protože použití některých neiontových povrchově aktivních látek je omezeno kvůli jejich účinkům, jako je například narušení endokrinního systému.

Použití neiontových povrchově aktivních látek v kosmetice nebo potravinách vyžaduje také zajištění vysoké úrovně čistoty produktu – nesmí obsahovat zbytky například ethylenoxidu. Každá složka musí mít název v souladu s mezinárodním systémem INCI a povrchově aktivní látky používané jako emulgátory potravin musí být uvedeny na seznamu povolených přídatných látek.

Klíčové oblasti použití neiontových povrchově aktivních látek

Kosmetické produkty

Neiontové povrchově aktivní látky se v kosmetickém průmyslu široce používají k výrobě hotových receptur. Mají dobré čisticí vlastnosti a jsou šetrné k pokožce. Jsou důležitými složkami při výrobě kosmetiky pro péči o pleť a čisticí kosmetiky. Nejčastěji působí jako emulgátory. Pomáhají mísit látky nerozpustné ve vodě, jako jsou oleje a tuky. To umožňuje hladkou a homogenní konzistenci konečného produktu. Vybrané neiontové povrchově aktivní látky působí jako kondicionéry a změkčovadla v čisticí a pečující kosmetice.

Parfémy

Solubilizační činidla, jako jsou neiontové povrchově aktivní látky, mohou být složkami parfémů. Solubilizace umožňuje zavádět látky, které jsou nerozpustné nebo obtížně rozpustné ve vodě, jako jsou vonné látky, rostlinné extrakty, vitamíny a další olejovité látky, do vodných a vodně-alkoholových roztoků. Solubilizační vlastnosti neiontových povrchově aktivních látek se využívají nejen v parfémech, ale také v některých kosmetických přípravcích.

Těžební průmysl

Tato skupina povrchových sloučenin může být zahrnuta do složení hydraulických kapalin HFA s nehořlavou úpravou. Používají se také v obráběcích kapalinách a slouží jako látky zlepšující mazací vlastnosti.

Přípravky na ochranu rostlin

Vynikající emulgační vlastnosti neiontových povrchově aktivních látek určují jejich použití v pesticidních formulacích. Podporují jejich tvorbu a udržují stabilitu hotového produktu. Přidání neiontových povrchově aktivních látek do přípravků na ochranu rostlin zlepšuje jejich aplikační vlastnosti – adhezi a smáčivost povrchu rostlin.

Koželužský průmysl

Některé neiontové povrchově aktivní látky jsou přísady v činění. Poskytují změkčující účinek a také zlepšují zpracovatelské vlastnosti a pevnost suroviny. Jsou ideální jako prací prostředky. Kromě toho mají vysokou schopnost pronikat do různých vláken.

Výroba barev

Neiontové povrchově aktivní látky se používají v průmyslu barev a laků díky svým velmi dobrým emulgačním vlastnostem. Podporují tvorbu stabilních emulzí a napomáhají disperzi barviv. Některé neiontové povrchově aktivní látky mají schopnost prodloužit dobu schnutí barev. Ovlivňují také chování barvy během aplikace, usnadňují její nanášení a zlepšují její roztíratelnost.

Chemický průmysl

Suroviny ve formě neiontových povrchově aktivních látek lze použít jako meziprodukty pro chemickou syntézu. Vzhledem k alkalické povaze vybraných sloučenin se používají k neutralizaci kyselých látek a jako regulátor pH. Tato vlastnost se mimo jiné využívá při výrobě kovoobráběcích kapalin, detergentů, pracích prostředků, čisticích prostředků a automobilových chemikálií.