Tensioactifs non ioniques

Tensioactifs non ioniques – caractéristiques et propriétés

Les tensioactifs non ioniques appartiennent à la vaste famille des tensioactifs. Ils se caractérisent par une structure amphiphile unique, qui détermine leurs propriétés et leurs applications. Les tensioactifs non ioniques comprennent un grand nombre de composés chimiques de synthèse de types et de structures variés. Ils ne se dissocient pas en solution aqueuse et présentent une très large gamme de propriétés, en fonction de leur rapport hydrophile-lipophile (HLB).

Propriétés des tensioactifs non ioniques :

• Bonnes propriétés émulsifiantes,
• Capacité à modifier la rhéologie,
• Forte solubilité dans l’eau,
• Majoritairement biodégradable,
• Compatible avec d’autres composés tensioactifs,
• Haute stabilité chimique.

Exemples de tensioactifs non ioniques – classification chimique

Les principaux groupes chimiques des tensioactifs non ioniques comprennent :

• alcools gras éthoxylés

Ces composés constituent le groupe le plus important de composés non ioniques aux propriétés tensioactives. Ils sont obtenus par éthoxylation d’alcools gras avec de l’oxyde d’éthylène. Leur formule générale est R-(OCH₂CH₂)ₙ-OH, où R représente la chaîne alkyle de l’acide gras et n le nombre de motifs d’oxyde d’éthylène. La longueur de la chaîne alkyle et le degré d’éthoxylation déterminent les propriétés et les applications spécifiques de chaque éthoxylate d’alcool gras. À titre d’exemple, on peut citer un dérivé de poly(oxyde d’alkylène) d’un alcool de synthèse (ROKAnol NL8P4).

• dérivés d’esters

Les dérivés d’esters constituent une classe largement utilisée de tensioactifs non ioniques biodégradables, comprenant des esters de sucres, de sorbitan et de glycérol. Ils sont souvent issus de ressources naturelles renouvelables, telles que les huiles végétales. Ils agissent comme détergents polyvalents, principalement dans les applications cosmétiques. Le portefeuille du groupe PCC comprend, entre autres, le ROKwinol 60, un monostéarate de sorbitan éthoxylé.

• dérivés d’amine

Certains composés chimiques, dérivés d’amines, restent électriquement neutres sur une large gamme de pH. Parmi eux figurent notamment les amines grasses et les alcanolamides. De ce fait, ils peuvent être utilisés dans la synthèse de tensioactifs non ioniques, le plus souvent par réaction avec l’oxyde d’éthylène. Ils se caractérisent par de bonnes propriétés mouillantes et peuvent servir de stabilisants et d’émulsifiants. L’amine alkylée en C16-18 éthoxylée (ROKAmin SR15) en est un exemple.

• Copolymères séquencés

Les copolymères séquencés possèdent de longs segments dans leur chaîne principale composés de monomères d’un type donné. La polymérisation conjointe de l’oxyde d’éthylène et de l’oxyde de propylène forme des copolymères séquencés EO/PO. Ces derniers présentent d’excellentes propriétés tensioactives, émulsifiantes et solubilisantes. Dans le cas des copolymères, le rapport EO/PO au sein de la molécule est crucial, car il détermine leur comportement dans les produits finis. La gamme du groupe PCC comprend également des tensioactifs non ioniques qui sont des copolymères séquencés, comme l’EXOmer L64.

Comment choisir un tensioactif non ionique ?

Le choix d’un tensioactif non ionique repose sur des connaissances chimiques et les exigences du produit spécifique. Les critères de sélection les plus importants sont :

valeur HLB

L’indice HLB (équilibre hydrophile-lipophile) est un paramètre clé pour mesurer les forces hydrophiles et lipophiles relatives des tensioactifs non ioniques. Ceux dont l’indice HLB est inférieur ou égal à 3 possèdent des propriétés antimousse. Un indice HLB compris entre 7 et 9 indique de très bonnes propriétés mouillantes, tandis que les valeurs proches de 18 sont caractéristiques des détergents et des solubilisants.

Point nuageux

Il s’agit de la température à laquelle une solution de tensioactif non ionique passe d’un état limpide à un état trouble lorsqu’elle est chauffée. Ce point est étroitement lié à la longueur de la chaîne polyoxyéthylène (EO) dans la molécule de tensioactif. Plus les chaînes EO sont longues, plus le point de trouble est élevé, car elles augmentent l’hydrophilie de la molécule de tensioactif.

Point de congélation

Le point de congélation désigne la température à laquelle une substance passe de l’état liquide à l’état solide. Dans le cas des tensioactifs non ioniques, ce point détermine leur fluidité et leur facilité d’utilisation à basse température. Généralement, les tensioactifs non ioniques présentant un faible indice d’oxyde d’éthylène (EO) ou une structure alcoolique ramifiée ont des points d’écoulement plus bas, typiquement inférieurs à -10 °C. Ceci leur permet de conserver une bonne fluidité à basse température, facilitant ainsi les procédés à froid.

Les tensioactifs non ioniques comparés à d’autres composés tensioactifs

Le spectre d’action des tensioactifs est très large. Ils diffèrent par leur structure chimique, et par conséquent par leurs propriétés et leurs domaines d’application.

Les tensioactifs non ioniques sont des agents de surface qui ne forment pas d’ions en solution aqueuse. À cet égard, ils diffèrent des tensioactifs cationiques, anioniques et amphotères, qui portent des charges positives ou négatives. Ils présentent une grande stabilité et une bonne résistance à l’eau dure – ils ne moussent pas excessivement. Ils sont principalement destinés aux produits à action douce et présentent une bonne compatibilité avec d’autres tensioactifs dans les formulations.

Les détergents anioniques, quant à eux, sont relativement peu coûteux à produire et biodégradables. Ils se caractérisent par un fort pouvoir moussant et une bonne efficacité de nettoyage. Cependant, ils peuvent être irritants, raison pour laquelle on les évite, par exemple, dans les cosmétiques pour enfants.

Les tensioactifs cationiques sont moins utilisés dans l’industrie, mais restent des ingrédients précieux , notamment dans les produits de soin de la peau et les lessives. Leurs principaux atouts résident dans leurs propriétés désinfectantes et leur forte affinité pour les surfaces. Ils sont par ailleurs plus doux pour la peau que leurs homologues anioniques.

Les tensioactifs amphotères, du fait de leur coût de production élevé, sont principalement utilisés dans des produits de spécialité. Ils sont très doux pour la peau et, associés à d’autres tensioactifs, ils permettent d’atténuer leurs effets irritants.

Normes de sécurité en technologie des tensioactifs

La commercialisation de substances chimiques, telles que les tensioactifs non ioniques, ou leur utilisation dans les procédés industriels et de laboratoire, exige le strict respect de toutes les lois et réglementations.

Les règlements REACH et CLP constituent les fondements de la sécurité chimique. Ils régissent l’enregistrement, la distribution et l’étiquetage des tensioactifs non ioniques de synthèse. Ils définissent précisément les informations devant figurer dans la fiche de données de sécurité, notamment les détails relatifs à la toxicité, à la dégradation et aux risques d’exposition. De plus, le règlement CLP impose l’utilisation de pictogrammes. Ceci est important car l’utilisation de certains tensioactifs non ioniques est restreinte en raison de leurs effets, tels que la perturbation endocrinienne.

L’utilisation de tensioactifs non ioniques dans les cosmétiques ou les produits alimentaires exige également de garantir un haut niveau de pureté : ils ne doivent contenir aucun résidu d’oxyde d’éthylène, par exemple. Chaque ingrédient doit porter une dénomination conforme au système international INCI , et les tensioactifs utilisés comme émulsifiants alimentaires doivent figurer sur la liste des additifs autorisés.

Principaux domaines d’application des tensioactifs non ioniques

Produits cosmétiques

Les tensioactifs non ioniques sont largement utilisés dans l’industrie cosmétique pour la fabrication de produits prêts à l’emploi. Ils possèdent d’excellentes propriétés nettoyantes et sont doux pour la peau. Ce sont des ingrédients essentiels dans la production de cosmétiques nettoyants et de soins de la peau. Ils agissent le plus souvent comme émulsifiants, facilitant le mélange de substances insolubles dans l’eau, telles que les huiles et les graisses. Ceci permet d’obtenir une consistance lisse et homogène du produit final. Certains tensioactifs non ioniques sont utilisés comme agents conditionneurs et émollients dans les cosmétiques nettoyants et de soins de la peau.

Parfums

Les solubilisants, tels que les tensioactifs non ioniques, peuvent entrer dans la composition des parfums. La solubilisation permet d’incorporer dans des solutions aqueuses et hydroalcooliques des substances insolubles ou difficilement solubles dans l’eau, comme les parfums, les extraits végétaux, les vitamines et autres substances huileuses. Les propriétés solubilisantes des tensioactifs non ioniques sont exploitées non seulement en parfumerie, mais aussi dans certains produits cosmétiques.

industrie minière

Ce groupe de composés de surface peut être intégré à la composition des fluides hydrauliques HFA ignifuges. Ils sont également utilisés dans les fluides de coupe et comme agents lubrifiants.

produits phytosanitaires

Les excellentes propriétés émulsifiantes des tensioactifs non ioniques justifient leur utilisation dans les formulations de pesticides. Ils favorisent leur émulsion et assurent la stabilité du produit fini. L’ajout de tensioactifs non ioniques aux produits phytosanitaires améliore leurs propriétés d’application, notamment l’adhérence et la mouillabilité des surfaces végétales.

industrie du bronzage

Certains tensioactifs non ioniques sont utilisés comme additifs dans les procédés de tannage. Ils confèrent un effet adoucissant et améliorent également les propriétés de transformation et la résistance de la matière première. Ils sont idéaux comme agents de lavage. De plus, ils possèdent une forte capacité de pénétration dans diverses fibres.

Production de peinture

Les tensioactifs non ioniques sont utilisés dans l’industrie des peintures et vernis en raison de leurs excellentes propriétés émulsifiantes. Ils favorisent la formation d’émulsions stables et contribuent à la dispersion des colorants. Certains tensioactifs non ioniques ont la capacité d’allonger le temps ouvert des peintures. Ils influencent également le comportement de la peinture lors de l’application, en facilitant son application et en améliorant son étalement.

industrie chimique

Les tensioactifs non ioniques, matières premières, peuvent servir d’intermédiaires en synthèse chimique. Grâce à leur caractère alcalin, certains composés sont utilisés pour neutraliser les substances acides et réguler le pH. Cette propriété est notamment mise à profit dans la production de fluides de travail des métaux, de détergents, de produits de lavage, de produits de nettoyage et de produits chimiques pour l’automobile.