Tensioattivi anionici

Caratteristiche e proprietà dei tensioattivi anionici

I tensioattivi sono tra i composti chimici più versatili nell’industria. Sono molecole anfifiliche che presentano nella loro struttura sia parti idrofile che idrofobe. Questa struttura unica conferisce loro eccezionali proprietà superficiali.

Gli anfifili con una carica negativa sul loro gruppo polare sono chiamati tensioattivi anionici. In soluzioni e miscele, si trovano all’interfaccia tra fasi di diversa polarità. Ciò consente loro di ridurre efficacemente la tensione superficiale e interfacciale.

Principali proprietà dei tensioattivi anionici:

• Capacità emulsionante,
• Eccellenti proprietà bagnanti,
• Elevata e stabile capacità schiumogena (su un ampio intervallo di pH),
• Ottime proprietà di lavaggio e pulizia,
• Effetto idrotropico,
• Buona biodegradabilità.

Esempi di tensioattivi anionici – classificazione chimica

I principali gruppi chimici dei tensioattivi anionici includono:

Carbossilati: Si tratta di sali ed esteri di acidi carbossilici superiori che, dissociandosi in acqua, formano un anione con carica negativa. Si formano per carbossimetilazione degli etossilati di alcoli grassi. Questo tipo di tensioattivo comprende sali di acidi grassi, N-acilaminocarbossilati, ecc.

Solfonati: Si tratta di derivati ​​degli acidi solfonici. Il gruppo idrofilo in questi composti è legato direttamente al carbonio (tramite un legame C-S), il che li rende chimicamente stabili. I tensioattivi anionici sotto forma di solfonati includono, ad esempio, il dodecilbenzensolfonato di sodio, l’alchilsolfonato di sodio (SAS), ecc.

Solfati: In questa classe di tensioattivi, il gruppo anionico è legato alla molecola tramite un legame ossigeno-zolfo. Sono caratterizzati da proprietà detergenti eccezionalmente buone . Questo gruppo comprende composti come il sodio lauril solfato (SLS), il lauril solfato di ammonio (ALS), il sodio etere solfato di alcol grasso (AES), ecc.

Esteri fosfatici: si tratta di un gruppo di composti in cui l’anione è legato alla molecola tramite un legame ossigeno-fosforo. I materiali di partenza nel processo di fosfonazione possono essere alcoli grassi o intermedi etossilati. Questo tipo di tensioattivo comprende fosfati alchilici, esteri a base di alcoli etossilati, ecc.

Come scegliere un tensioattivo anionico efficace?

La scelta del tensioattivo più adatto a una formulazione è fondamentale per ottenere prestazioni di pulizia ottimali e stabilità del prodotto. I criteri di selezione più importanti sono:

• l’uso previsto del prodotto: i tensioattivi anionici sono solitamente la prima scelta per i detergenti, in applicazioni che richiedono un elevato potere pulente, forti proprietà schiumogene e una buona efficacia (ad esempio EXOsoft PC35),
• durezza dell’acqua: i tensioattivi anionici tendono a formare sali insolubili con ioni bivalenti. Elevate concentrazioni nella formulazione genereranno depositi. I sali degli acidi grassi sono caratterizzati da una minore resistenza. Al contrario, gli etere solfati (ad es. ROSULfan L/PH MB) e i solfonati, a causa della presenza di gruppi etossilati ( ) o di forti legami solfonici, non precipitano così facilmente in acqua dura,
• Requisiti di schiumosità: laddove è necessario generare grandi quantità di schiuma, i tensioattivi anionici non sono la scelta migliore. Gli esteri fosfatici sono principalmente a bassa schiumosità (progettati, ad esempio, per il lavaggio in lavatrice, ad esempio EXOfos®PD-103LP). Nei prodotti in cui la schiuma è desiderabile (ad esempio shampoo), i solfati e i solfosuccinati (ad esempio EXOsoft L3/40) sono più adatti,
• Stabilità in un ampio intervallo di pH: nelle formulazioni con un basso intervallo di pH, è preferibile utilizzare, ad esempio, alchilbenzensolfonati (es. EXOcal 60). Composti come SLS o SLES possono subire idrolisi. Al contrario, in ambiente alcalino, la maggior parte dei tensioattivi anionici è stabile. Alcuni prodotti mostrano anche un’elevata stabilità sia in ambienti alcalini che acidi (es. ROSULfan E).

Tensioattivi anionici a confronto con altri composti tensioattivi

Il campo d’azione dei tensioattivi è molto ampio. Essi differiscono nella loro struttura chimica e, di conseguenza, nelle loro proprietà e nei loro ambiti di applicazione.

I tensioattivi anionici presentano una carica negativa sulla loro superficie idrofila. Sono altamente efficaci nella rimozione di sporco e grasso, il che li rende una scelta popolare nei detergenti e nei prodotti per la pulizia. Sono noti per la loro potente azione. Talvolta, l’aggiunta di un tensioattivo non ionico alla formulazione può ridurre significativamente l’effetto irritante del tensioattivo anionico e, per applicazioni che richiedono un’azione delicata (ad esempio nei prodotti per la cura dei bambini), vale la pena considerare tensioattivi anfoteri più delicati.

I tensioattivi anionici sono caratterizzati da eccellenti proprietà di pulizia e bagnatura. Tuttavia, la loro efficacia può essere limitata dall’acqua dura. A differenza dei tensioattivi non ionici, presentano moderate proprietà schiumogene. Un vantaggio principale dei tensioattivi anionici è la loro buona compatibilità con altri composti anionici, non ionici e anfoteri. Mostrano un’interazione limitata con i tensioattivi cationici.

Standard di sicurezza nella tecnologia dei tensioattivi

L’immissione sul mercato di sostanze chimiche, come i tensioattivi anionici, o il loro utilizzo nei processi industriali e di laboratorio richiede il rigoroso rispetto di tre normative fondamentali: REACH, CLP e il Regolamento sui detergenti.

I regolamenti REACH e CLP costituiscono la base per garantire la sicurezza chimica. Regolamentano aspetti quali la registrazione, la distribuzione e l’etichettatura dei tensioattivi prodotti (l’uso di pittogrammi e indicazioni di pericolo (H) appropriati è particolarmente importante). Definiscono rigorosamente le informazioni che devono essere incluse nella scheda di dati di sicurezza, compresi i dettagli su tossicità, degradazione e rischi di esposizione. Pongono grande enfasi sull’identificazione dei residui nei tensioattivi anionici che influenzano il profilo tossicologico della sostanza.

Le normative relative ai tensioattivi anionici nei cosmetici sono particolarmente rigorose. Ciascuno di essi deve essere sottoposto a una valutazione tossicologica e possedere una cosiddetta Relazione di Sicurezza. Altrettanto importante è il controllo del contenuto di contaminanti che possono derivare come sottoprodotti nella produzione dei tensioattivi.

Numerose normative legali regolano anche i tensioattivi anionici utilizzati come coadiuvanti nell’industria agrochimica. Tali prodotti richiedono un’approvazione in merito alla sicurezza a contatto con le piante e al loro impatto sugli organismi non bersaglio. È altrettanto importante soddisfare i criteri di biodegradabilità stabiliti dal Regolamento (CE) n. 648/2004 sui detergenti e conformarsi agli standard di biodegradazione secondo le linee guida dell’OCSE.

Principali aree di utilizzo dei tensioattivi anionici

Prodotti cosmetici e per la cura della persona

I tensioattivi anionici sono i principali ingredienti detergenti nei prodotti cosmetici. Si trovano in prodotti come shampoo, gel doccia, saponi liquidi, balsami, lacche per capelli, ecc. Alcuni composti di questo gruppo sono eccezionalmente delicati sulla pelle, il che li rende adatti all’uso nei cosmetici per bambini e in alcuni prodotti per l’igiene intima.

Detergenti e prodotti chimici per la casa

Grazie alle loro eccellenti proprietà detergenti, i tensioattivi anionici sono utilizzati come ingredienti attivi principali in saponi e detergenti chimici, nonché in altre formulazioni per la pulizia e il lavaggio. La maggior parte di essi è altamente resistente all’acqua dura, il che li rende ideali per l’uso nei detersivi per piatti. Inoltre, producono grandi quantità di schiuma quando miscelati. Alcuni tensioattivi anionici sono ipoallergenici, motivo per cui vengono spesso utilizzati in detergenti specifici per pelli sensibili. Oltre che nei prodotti per la casa, i tensioattivi anionici sono spesso utilizzati nell’industria automobilistica, dove sono ingredienti di prodotti per la pulizia e la cura delle auto.

Produzione di pitture e vernici

I tensioattivi anionici sono componenti particolarmente importanti nelle formulazioni create durante la miscelazione di pitture e vernici. L’azione superficiale di questi composti garantisce la stabilità del pigmento nella miscela e la sua buona dispersione. È importante sottolineare che sono compatibili con la maggior parte dei componenti comunemente utilizzati nella produzione di pitture e vernici (pigmenti inorganici e cariche minerali, agenti disperdenti e bagnanti, modificatori di reologia e agenti antischiuma).

industria agrochimica

Nelle formulazioni agrochimiche, i tensioattivi anionici agiscono come agenti disperdenti ed emulsionanti. Stabilizzano le miscele risultanti e ne prevengono la delaminazione. Sono efficaci con tutti i tipi di emulsioni, concentrati e dispersioni utilizzati nell’industria agrochimica. Tuttavia, mostrano le migliori prestazioni applicative con i concentrati in sospensione.

Costruzione

Alcuni tensioattivi anionici agiscono come agenti aeranti aggiunti alle miscele edili. Vengono utilizzati, ad esempio, nella produzione di cartongesso, consentendo la fabbricazione di materiali leggeri e resistenti.

Altre applicazioni industriali

• La polimerizzazione in emulsione stabilizza la dispersione, consentendo il controllo della dimensione delle particelle in diversi sistemi.
• Agenti estinguenti: sono componenti degli agenti estinguenti sintetici, dove agiscono come agenti schiumogeni di base.
• L’industria tessile svolge un ruolo chiave in processi quali l’inumidimento, il lavaggio e la tintura dei tessuti.
• Nell’industria metallurgica sono inclusi nei preparati per la lavorazione dei metalli. Vengono utilizzati per la pulizia di superfici dure, nonché nei processi di taglio, molatura e stampaggio dei metalli.
• Alimenti e industria alimentare: alcuni tensioattivi anionici sono stati approvati per l’uso come additivi alimentari indiretti.