Anionische Tenside

Eigenschaften und Merkmale anionischer Tenside

Tenside gehören zu den vielseitigsten chemischen Verbindungen in der Industrie. Es handelt sich um amphiphile Moleküle, die sowohl einen hydrophilen als auch einen hydrophoben Teil in ihrer Struktur aufweisen. Diese einzigartige Struktur verleiht ihnen außergewöhnliche Oberflächeneigenschaften.

Amphiphile mit einer negativen Ladung an ihrer polaren Gruppe werden als anionische Tenside bezeichnet. In Lösungen und Gemischen befinden sie sich an der Grenze zwischen Phasen unterschiedlicher Polarität. Dadurch senken sie effektiv die Oberflächenspannung und die Grenzflächenspannung.

Die wichtigsten Eigenschaften von anionischen Tensiden:

• Emulgierfähigkeit,
• Hervorragende Benetzungseigenschaften,
• Hohe und stabile Schaumbildung (in einem breiten pH-Bereich),
• Sehr gute Wasch- und Reinigungseigenschaften,
• Hydrotrope Wirkung,
• Gute biologische Abbaubarkeit.

Beispiele für anionische Tenside – chemische Klassifizierung

Zu den wichtigsten chemischen Gruppen anionischer Tenside gehören:

Carboxylate: Hierbei handelt es sich um Salze und Ester höherer Carbonsäuren, die bei der Dissoziation in Wasser ein negativ geladenes Anion bilden. Sie entstehen durch Carboxymethylierung von Fettsäureethoxylaten. Zu dieser Art von Tensiden gehören Fettsäuresalze, N-Acylaminocarboxylate usw.

Sulfonate: Sie sind Derivate von Sulfonsäuren. Die hydrophile Gruppe ist in diesen Verbindungen direkt an Kohlenstoff gebunden (über eine C-S-Bindung), was sie chemisch stabil macht. Anionische Tenside in Form von Sulfonaten sind z. B. Natriumdodecylbenzolsulfonat, Natriumalkylsulfonat (SAS) usw.

Sulfate: In dieser Klasse von Tensiden ist die anionische Gruppe über eine Sauerstoff-Schwefel-Bindung an das Molekül gebunden. Sie zeichnen sich durch außergewöhnlich gute Reinigungseigenschaften aus. Zu dieser Gruppe gehören Verbindungen wie Natriumlaurylsulfat (SLS), Ammoniumlaurylsulfat (ALS), aber auch Natriumfettsäurealkohol-Ethersulfat (AES) usw.

Phosphatester: Hierbei handelt es sich um eine Gruppe von Verbindungen, bei denen das Anion über eine Sauerstoff-Phosphor-Bindung an das Molekül gebunden ist. Ausgangsstoffe für den Phosphatierungsprozess können Fettalkohole oder ethoxylierte Zwischenprodukte sein. Zu dieser Art von Tensiden gehören Alkylphosphate, Ester auf Basis ethoxylierter Alkohole usw.

Wie wählt man ein wirksames anionisches Tensid aus?

Die Auswahl des richtigen Tensids für die Formulierung ist entscheidend für eine optimale Reinigungswirkung und Produktstabilität. Die wichtigsten Auswahlkriterien sind:

• die Funktion des Endprodukts: Anionische Tenside sind in der Regel die erste Wahl für Waschmittel sowie für Anwendungen, die eine hohe Reinigungskraft, starke Schaumbildung und gute Wirksamkeit erfordern (z. B. EXOsoft PC35),
• Wasserhärte: Anionische Tenside neigen dazu, mit zweiwertigen Ionen unlösliche Salze zu bilden. Hohe Konzentrationen in der Formulierung führen zur Bildung von Ablagerungen. Fettsäuresalze weisen eine geringere Beständigkeit auf. Ethersulfate (z. B. ROSULfan®L/PH MB) und Sulfonate hingegen präzipitieren dank der Anwesenheit von E – oder Ethoxylgruppen oder starker Sulfonbindungen in hartem Wasser nicht so leicht aus,
• Anforderungen an die Schaumbildung: Wenn große Mengen an Schaum erzeugt werden müssen, sind anionische Tenside nicht die beste Wahl. Schaumarme Tenside sind vor allem Phosphorsäureester (die z. B. für die maschinelle Reinigung bestimmt sind, wie EXOfos®PD-103LP). In Produkten, in denen Schaum erwünscht ist (z. B. Shampoos), eignen sich Sulfate und Sulfosuccinate (z. B. EXOsoft L3/40) besser,
• Stabilität über einen breiten pH-Bereich: In Formulierungen mit niedrigem pH-Bereich ist es vorteilhafter, z. B. Alkylbenzolsulfonate (z. B. EXOcal 60) zu verwenden. Verbindungen wie SLS oder SLES können einer Hydrolyse unterliegen. In alkalischem Milieu hingegen sind die meisten anionischen Tenside stabil. Einige Produkte weisen zudem sowohl in alkalischem als auch in saurem Milieu eine hohe Stabilität auf (z. B. ROSULfan E).

Anionische Tenside im Vergleich zu anderen oberflächenaktiven Verbindungen

Die Wirkungsweise von Tensiden ist sehr breit gefächert. Sie unterscheiden sich in ihrer chemischen Struktur und damit in ihren Eigenschaften sowie in ihrem Anwendungsbereich.

Anionische Tenside besitzen eine negative Ladung an ihrer hydrophilen Oberfläche. Sie sind sehr wirksam bei der Entfernung von Schmutz und Fett, was sie zu einer beliebten Wahl in Wasch- und Reinigungsmitteln macht. Sie sind für ihre starke Wirkung bekannt. Manchmal kann die Zugabe eines nichtionischen Tensids zur Formulierung die reizende Wirkung eines anionischen Tensids deutlich verringern, und für Anwendungen, die eine sanfte Wirkung erfordern (z. B. in Kinderpflegeprodukten), sollten mildere, amphotere Tenside in Betracht gezogen werden.

Anionische Tenside zeichnen sich durch hervorragende Reinigungs- und Benetzungseigenschaften aus. Ihre Wirkung kann jedoch durch hartes Wasser eingeschränkt werden. Im Gegensatz zu nichtionischen Tensiden weisen sie mäßige schäumende Eigenschaften auf. Ein großer Vorteil anionischer Tenside ist ihre gute Verträglichkeit mit anderen anionischen, nichtionischen und amphoteren Verbindungen. Sie weisen eine begrenzte Wechselwirkung mit kationischen Tensiden auf.

Sicherheitsstandards in der Tensidtechnologie

Das Inverkehrbringen von Chemikalien wie anionischen Tensiden oder deren Verwendung in industriellen und labortechnischen Prozessen erfordert die strikte Einhaltung dreier wichtiger Rechtsakte: REACH, CLP und der Detergenzienverordnung.

Die REACH- und CLP-Verordnungen bilden die Grundlage für die Gewährleistung der chemischen Sicherheit. Sie regeln Fragen der Registrierung, des Vertriebs und der Kennzeichnung hergestellter Tenside (besonders wichtig ist die Verwendung geeigneter Piktogramme und Gefahrenhinweise H). Sie legen genau fest, welche Informationen im Sicherheitsdatenblatt enthalten sein müssen – unter anderem zu Toxizität, Abbau oder Expositionsrisiko. Sie legen großen Wert auf die Identifizierung von Rückständen in anionischen Tensiden, die das toxikologische Profil der Substanz beeinflussen.

Besonders streng sind die Vorschriften für anionische Tenside in Kosmetika. Jedes einzelne muss eine toxikologische Bewertung durchlaufen und über einen sogenannten Sicherheitsbericht verfügen. Ebenso wichtig ist die Kontrolle des Gehalts an Verunreinigungen, die als Nebenprodukte bei der Herstellung von Tensiden entstehen können.

Eine Reihe von Rechtsvorschriften betrifft auch anionische Tenside, die als Hilfsstoffe in der Agrochemie eingesetzt werden. Sie erfordern eine Zulassung hinsichtlich der Sicherheit im Kontakt mit Pflanzen sowie der Auswirkungen auf Nichtzielorganismen. Ebenso wichtig ist die Erfüllung der in der Verordnung (EG) Nr. 648/2004 über Detergenzien festgelegten Kriterien für die biologische Abbaubarkeit sowie die Einhaltung der Normen für die biologische Abbaubarkeit gemäß den OECD-Richtlinien.

Die wichtigsten Anwendungsbereiche für anionische Tenside

Kosmetik- und Pflegeprodukte

Anionische Tenside sind die wichtigsten Waschmittelkomponenten in Kosmetikprodukten. Sie sind Bestandteil von Produkten wie Haarshampoos, Duschgels, Flüssigseifen, Haarspülungen, Haarsprays usw. Einige Verbindungen dieser Gruppe zeichnen sich durch eine besonders hautverträgliche Wirkung aus, weshalb sie in Kosmetika für Kinder und ausgewählten Intimhygieneprodukten verwendet werden.

Waschmittel und Haushaltschemikalien

Aufgrund ihrer hervorragenden Reinigungseigenschaften werden anionische Tenside als Hauptwirkstoffe in Seifen und chemischen Reinigungsmitteln sowie anderen Reinigungs- und Waschformulierungen verwendet. Die meisten von ihnen weisen eine hohe Beständigkeit gegenüber hartem Wasser auf, wodurch sie sich gut für Geschirrspülmittel eignen. Darüber hinaus erzeugen sie beim Mischen große Mengen an Schaum. Einige anionische Tenside wirken hypoallergen und werden daher gerne in Reinigungsmitteln für empfindliche Haut verwendet. Außer in der Haushaltschemie werden anionische Tenside häufig in der Automobilindustrie eingesetzt, wo sie Bestandteil von Reinigungs- und Pflegemitteln für Autos sind.

Herstellung von Farben und Lacken

Anionische Tenside sind besonders wichtige Bestandteile von Formulierungen, die beim Mischen von Farben und Lacken entstehen. Die Oberflächenwirkung dieser Verbindungen sorgt für die Stabilität des Pigments in der Mischung und seine gute Dispersion. Wichtig ist, dass sie eine gute Kompatibilität mit den meisten Komponenten aufweisen, die üblicherweise bei der Herstellung von Farben und Lacken verwendet werden (anorganische Pigmente und mineralische Füllstoffe, Dispergier- und Benetzungsmittel, Rheologiemodifikatoren oder Antischaummittel).

Agrochemische Industrie

In agrochemischen Formulierungen fungieren anionische Tenside als Dispergiermittel und Emulgatoren. Sie stabilisieren die entstandenen Mischungen und verhindern deren Entmischung. Sie wirken gut mit allen Arten von Emulsionen, Konzentraten und Dispersionen zusammen, die in der agrochemischen Industrie verwendet werden. Die beste Anwendungswirkung zeigen sie jedoch mit Suspensionskonzentraten.

Bauwesen

Ein Teil der anionischen Tenside fungiert als Belüftungsmittel, das Bau-Mischungen zugesetzt wird. Sie werden beispielsweise bei der Herstellung von Gipskartonplatten verwendet, um leichte und widerstandsfähige Materialien herzustellen.

Weitere industrielle Anwendungen

• Emulsionspolymerisation – sie stabilisieren die Dispersion. Dadurch lässt sich die Partikelgröße in verschiedenen Systemen kontrollieren.
• Feuerlöschmittel – sie sind Bestandteile synthetischer Feuerlöschmittel, wo sie als grundlegende Schaumbildner fungieren.
• Textilindustrie – spielen eine Schlüsselrolle bei Prozessen wie Befeuchten, Waschen und Färben von Textilien.
• Metallindustrie – sie sind Bestandteil von Präparaten zur Metallbearbeitung. Sie werden zur Reinigung harter Oberflächen sowie beim Schneiden, Schleifen und Stanzen von Metallen verwendet.
• Lebensmittel und Lebensmittelindustrie – einige der anionischen Tenside sind als indirekte Lebensmittelzusatzstoffe zugelassen.