Tensioattivi non ionici

Tensioattivi non ionici: caratteristiche e proprietà

I tensioattivi non ionici fanno parte di un ampio gruppo di composti tensioattivi. Sono caratterizzati da una struttura anfifilica unica, che ne determina tutte le proprietà e le applicazioni. I tensioattivi non ionici comprendono un gran numero di sostanze chimiche sintetiche di vario tipo e struttura. Non si dissociano quando disciolti in acqua e sono caratterizzati dalla più ampia gamma di proprietà, a seconda del rapporto di equilibrio idrofilo-lipofilo (HLB).

Proprietà dei tensioattivi non ionici:

• Buone proprietà emulsionanti,
• Capacità di modificare la reologia,
• Elevata solubilità in acqua,
• Perlopiù biodegradabile,
• Compatibile con altri composti tensioattivi,
• Elevata stabilità chimica.

Esempi di tensioattivi non ionici – classificazione chimica

I principali gruppi chimici dei tensioattivi non ionici includono:

• Alcoli grassi etossilati

Questi costituiscono il gruppo più numeroso di composti non ionici con proprietà tensioattive. Si formano per etossilazione di alcoli grassi con ossido di etilene. La formula generale di questi composti è R-(OCH₂CH₂)_n-OH, dove R indica la catena alchilica dell’acido grasso e n il numero di unità di ossido di etilene. La lunghezza della catena alchilica dell’acido grasso e il grado di etossilazione determinano le proprietà e le applicazioni specifiche di ciascun etossilato di alcol grasso. Un esempio di tale tensioattivo è, ad esempio, un derivato di poli(ossido di alchilene) di un alcol sintetico (ROKAnol NL8P4).

• Derivati ​​esteri

I derivati ​​degli esteri sono una classe ampiamente utilizzata di tensioattivi non ionici biodegradabili, costituiti da esteri di zuccheri, sorbitano e glicerolo. Sono spesso derivati ​​da risorse naturali rinnovabili, come gli oli vegetali. Agiscono come detergenti versatili, principalmente in applicazioni cosmetiche. Il portafoglio del Gruppo PCC comprende, tra gli altri, ROKwinol 60, un monostearato di sorbitano etossilato.

• Derivati ​​dell’ammina

Alcuni composti chimici, essendo derivati ​​delle ammine, rimangono elettricamente neutri in un ampio intervallo di pH. Tra questi, si annoverano le ammine grasse e le alcolammidi. Di conseguenza, possono essere utilizzati nella sintesi di tensioattivi non ionici, più comunemente in reazione con l’ossido di etilene. Sono caratterizzati da buone proprietà bagnanti e possono essere impiegati come stabilizzanti ed emulsionanti. Un esempio di tale sostanza è l’ammina alchilica C16-18 etossilata (ROKAmin SR15).

• Copolimeri a blocchi

I copolimeri a blocchi contengono lunghi segmenti nella loro catena principale, composti da monomeri di un determinato tipo. Quando l’ossido di etilene e l’ossido di propilene polimerizzano insieme, si formano i cosiddetti copolimeri a blocchi EO/PO. Essi presentano ottime proprietà superficiali, emulsionanti e solubilizzanti. Nel caso dei copolimeri, il rapporto tra EO e PO nella molecola è importante, poiché ne determina il comportamento nei prodotti. La gamma del Gruppo PCC comprende anche tensioattivi non ionici che sono copolimeri a blocchi, ad esempio EXOmer L64.

Come scegliere un tensioattivo non ionico?

La scelta di un tensioattivo non ionico si basa su conoscenze chimiche e sui requisiti specifici del prodotto. I criteri di selezione più importanti sono:

Valore HLB

Il valore dell’equilibrio idrofilo-lipofilo (HLB) è un parametro chiave per misurare la forza idrofila e lipofila relativa dei tensioattivi non ionici. Quelli con un valore HLB fino a 3 sono caratterizzati da proprietà antischiuma. Un valore HLB da 7 a 9 indica ottime proprietà bagnanti, mentre valori prossimi a 18 sono caratteristici di detergenti e solubilizzanti.

Punto di nuvola

Questo valore si riferisce alla temperatura alla quale una soluzione di un tensioattivo non ionico passa da limpida a torbida quando riscaldata. Tale punto è strettamente correlato alla lunghezza della catena di poliossietilene (EO) nella molecola del tensioattivo. Catene di EO più lunghe determinano punti di intorbidamento più elevati, poiché aumentano l’idrofilia della molecola del tensioattivo.

Punto di congelamento

Si riferisce alla temperatura alla quale una sostanza passa dallo stato liquido a quello solido. Nel caso dei tensioattivi non ionici, il punto di congelamento ne determina la fluidità e la facilità d’uso a basse temperature. Generalmente, i tensioattivi non ionici con un numero di ossido di etilene (EO) inferiore o con una struttura alcolica ramificata presentano punti di scorrimento più bassi, tipicamente inferiori a -10 °C. Ciò consente loro di mantenere una buona fluidità a basse temperature, facilitando la lavorazione a freddo.

Tensioattivi non ionici rispetto ad 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 non ionici sono agenti tensioattivi che non formano ioni in soluzioni acquose. In questo si differenziano dai tensioattivi cationici, anionici e anfoteri, che presentano cariche positive o negative. Sono caratterizzati da elevata stabilità e resistenza all’acqua dura, non producendo schiuma eccessiva. Sono principalmente impiegati in prodotti a bassa azione e dimostrano una buona compatibilità con altri tensioattivi nelle formulazioni.

I detergenti anionici, d’altro canto, sono relativamente economici da produrre e biodegradabili. Sono caratterizzati da forti proprietà schiumogene e da un buon potere pulente. Allo stesso tempo, possono essere irritanti, motivo per cui vengono evitati, ad esempio, nei cosmetici per bambini.

I tensioattivi cationici rivestono un’importanza minore nell’industria, ma rimangono ingredienti preziosi , ad esempio, nei prodotti per la cura della pelle e nei detersivi per il bucato. I loro principali vantaggi sono le proprietà disinfettanti e la forte affinità per le superfici. Tuttavia, sono più delicati sulla pelle rispetto alle loro controparti anioniche.

I tensioattivi anfoteri, a causa degli elevati costi di produzione, sono utilizzati principalmente in prodotti specialistici. Sono molto delicati sulla pelle e, in formulazioni con altri tensioattivi, possono attenuarne gli effetti irritanti.

Standard di sicurezza nella tecnologia dei tensioattivi

La commercializzazione di sostanze chimiche, come i tensioattivi non ionici, o il loro utilizzo nei processi industriali e di laboratorio, richiede il rigoroso rispetto di tutte le leggi e i regolamenti.

I regolamenti REACH e CLP costituiscono la pietra angolare della sicurezza chimica. Disciplinano la registrazione, la distribuzione e l’etichettatura dei tensioattivi non ionici prodotti. Definiscono rigorosamente le informazioni che devono essere incluse nella Scheda di Dati di Sicurezza, compresi i dettagli su tossicità, degradazione e rischi di esposizione. Inoltre, il regolamento CLP impone l’obbligo di utilizzare pittogrammi. Ciò è importante perché l’uso di alcuni tensioattivi non ionici è limitato a causa dei loro effetti, come ad esempio la perturbazione endocrina.

L’utilizzo di tensioattivi non ionici nei cosmetici o negli alimenti richiede inoltre di garantire un elevato livello di purezza del prodotto: non devono contenere residui, ad esempio, di ossido di etilene. Ogni ingrediente deve avere una denominazione conforme al sistema internazionale INCI e i tensioattivi utilizzati come emulsionanti alimentari devono essere inclusi nell’elenco degli additivi autorizzati.

Principali aree di applicazione dei tensioattivi non ionici

Prodotti cosmetici

I tensioattivi non ionici sono ampiamente utilizzati nell’industria cosmetica per la produzione di formulazioni pronte all’uso. Possiedono buone proprietà detergenti e sono delicati sulla pelle. Sono ingredienti importanti nella produzione di cosmetici per la cura della pelle e per la detersione. Il più delle volte agiscono come emulsionanti, contribuendo a miscelare sostanze insolubili in acqua, come oli e grassi. Ciò consente di ottenere una consistenza liscia e omogenea del prodotto finale. Alcuni tensioattivi non ionici selezionati agiscono anche come agenti condizionanti ed emollienti nei cosmetici per la detersione e la cura della pelle.

Profumi

I solubilizzanti, come i tensioattivi non ionici, possono essere ingredienti dei profumi. La solubilizzazione permette di introdurre in soluzioni acquose e idroalcoliche sostanze insolubili o difficilmente solubili in acqua, come fragranze, estratti vegetali, vitamine e altre sostanze oleose. Le proprietà solubilizzanti dei tensioattivi non ionici sono utilizzate non solo nei profumi, ma anche in alcuni cosmetici.

industria mineraria

Questo gruppo di composti superficiali può essere incluso nella composizione di fluidi idraulici HFA ignifughi. Sono inoltre utilizzati nei fluidi per la lavorazione meccanica e fungono da miglioratori della lubrificazione.

Prodotti fitosanitari

Le eccellenti proprietà emulsionanti dei tensioattivi non ionici ne determinano l’impiego nelle formulazioni di pesticidi. Essi favoriscono la formazione della formulazione e mantengono la stabilità del prodotto finito. L’aggiunta di tensioattivi non ionici ai prodotti fitosanitari ne migliora le proprietà applicative, in particolare l’adesione e la bagnabilità delle superfici vegetali.

industria della concia

Alcuni tensioattivi non ionici sono additivi nei processi di concia. Essi conferiscono un effetto ammorbidente e migliorano anche le caratteristiche di lavorazione e la resistenza della materia prima. Sono ideali come agenti di lavaggio. Inoltre, possiedono un’elevata capacità di penetrazione in diverse fibre.

Produzione di vernici

I tensioattivi non ionici sono utilizzati nell’industria delle vernici e delle pitture grazie alle loro ottime proprietà emulsionanti. Favoriscono la formazione di emulsioni stabili e contribuiscono alla dispersione dei coloranti. Alcuni tensioattivi non ionici sono in grado di prolungare il tempo di lavorabilità delle vernici. Inoltre, influenzano il comportamento della vernice durante l’applicazione, facilitandone la stesura e migliorandone la spalmabilità.

industria chimica

Le materie prime sotto forma di tensioattivi non ionici possono essere utilizzate come intermedi per la sintesi chimica. Grazie alla natura alcalina di alcuni composti, vengono impiegati per neutralizzare le sostanze acide e come regolatori di pH. Questa proprietà trova applicazione, tra l’altro, nella produzione di fluidi per la lavorazione dei metalli, detergenti, prodotti per il lavaggio, prodotti per la pulizia e prodotti chimici per l’industria automobilistica.