Неионогенные ПАВ

Неионогенные поверхностно-активные вещества — характеристики и свойства

Неионогенные поверхностно-активные вещества входят в состав большой группы поверхностно-активных соединений, называемых поверхностно-активными веществами. Они характеризуются уникальной амфифильной структурой, которая определяет все их свойства и области применения. Неионогенные поверхностно-активные вещества включают в себя большое количество синтетических химических веществ различных типов и структур. Они не диссоциируют при растворении в воде и характеризуются самым широким спектром свойств, зависящих от соотношения гидрофильно-липофильного баланса (HLB).

Свойства неионогенных поверхностно-активных веществ:

• Хорошие эмульгирующие свойства,
• Способность изменять реологию,
• Высокая растворимость в воде,
• В большинстве случаев биоразлагаемы,
• Совместимы с другими поверхностно-активными соединениями,
• Высокая химическая стабильность.

Примеры неионогенных поверхностно-активных веществ — химическая классификация

Среди основных химических групп неионогенных поверхностно-активных веществ следует отметить:

• Этоксилированные жирные спирты

Они составляют самую большую группу неионных соединений, обладающих поверхностными свойствами. Образуются в результате реакции этоксилирования жирных спиртов с оксидом этилена. Общая формула этих соединений: R-(OCH2CH2)n-OH, где R обозначает алкильную цепь жирной кислоты, а n — количество молекул оксида этилена. Длина алкильной цепи жирной кислоты и степень этоксилирования определяют специфические свойства и области применения каждого этоксилата жирного спирта. Примером такого поверхностно-активного вещества является, например,  поли(алкиленоксид) синтетического спирта (ROKAnol NL8P4).

• Эфирные производные

Эфирные производные представляют собой широко используемый класс биоразлагаемых неионогенных поверхностно-активных веществ, включающий эфиры сахаров, сорбитана и глицерина. Часто они получаются из возобновляемых природных ресурсов, таких как растительные масла. Они действуют как универсальные моющие средства, главным образом в косметических применениях. Группа PCC владеет, в частности,  ROKwinol 60, представляющим собой этоксилированный моностеаринат сорбитана.

• Производные аминов

Часть химических соединений, являющихся производными аминов, остается электрически нейтральной в широком диапазоне pH. К ним относятся, в частности, жирные амины и алканоламиды. Благодаря этому они могут использоваться для синтеза неионогенных поверхностно-активных веществ, чаще всего в реакции с оксидом этилена. Они обладают хорошими смачивающими свойствами. Могут использоваться в качестве стабилизаторов и эмульгаторов. Примером такого вещества является алкиламинокислота, C16-18, этоксилированная (ROKAmin SR15).

• Блочные сополимеры

Блочные сополимеры содержат в цепи скелета длинные фрагменты, построенные из мономеров данного типа. Когда оксид этилена и оксид пропилена полимеризуются совместно, образуются так называемые блочные сополимеры EO/PO. Они обладают очень хорошими поверхностными, эмульгирующими и повышающими растворимость свойствами. В случае сополимеров важно соотношение EO к PO в молекуле, которое определяет их действие в продуктах. Также в ассортименте Группы PCC можно найти неионогенные поверхностно-активные вещества, являющиеся блок-сополимерами, например EXOmer L64.

Как выбрать неионогенный поверхностно-активный агент?

Выбор неионогенного поверхностно-активного вещества основан на химических знаниях и требованиях конкретного продукта. Наиболее важными критериями при выборе являются:

Значение HLB

Значение гидрофильно-липофильного баланса (HLB) является ключевым параметром измерения относительной силы гидрофильности и липофильности неионогенных поверхностно-активных веществ. Те, у которых значение HLB составляет до 3, характеризуются антипенными свойствами. Значение HLB от 7 до 9 указывает на очень хорошие смачивающие свойства, в то время как значения, близкие к 18, характерны для моющих средств и солюбилизаторов.

Точка помутнения

Относится к температуре, при которой раствор неионогенного ПАВ при нагревании из прозрачного становится мутным. Эта температура тесно связана с длиной полиоксиэтиленовой (EO) цепи в молекуле ПАВ. Более длинные цепи EO приводят к более высоким температурам помутнения, поскольку увеличивают гидрофильность молекулы ПАВ.

Температура застывания

Означает температуру, при которой вещество переходит из жидкого состояния в твердое. В случае неионогенных поверхностно-активных веществ температура застывания определяет их текучесть и удобство использования при низких температурах. Как правило, неионогенные поверхностно-активные вещества с меньшим числом оксидов этилена (EO) или структурой разветвленных спиртов имеют более низкие температуры текучести, обычно ниже -10 °C. Это позволяет им сохранять хорошую текучесть при низких температурах, облегчая переработку в холодных условиях.

Неионогенные поверхностно-активные вещества на фоне других поверхностно-активных соединений

Действие поверхностно-активных веществ очень широко. Они различаются между собой химическим строением, а значит, и свойствами, а также областью применения.

Неионогенные поверхностно-активные вещества — это вещества, которые не образуют ионов в водных растворах. В этом они отличаются от катионных, анионных и амфотерных, которые обладают положительным или отрицательным зарядом. Они демонстрируют высокую стабильность и устойчивость к жесткой воде — не вспениваются бурно. Они предназначены в основном для продуктов с мягким действием, а в рецептурах демонстрируют хорошую совместимость с другими поверхностно-активными веществами.

Анионные детергенты, в свою очередь, относительно дешевы в производстве и биоразлагаемы. Они характеризуются сильной пенообразующей способностью и хорошими моющими свойствами. В то же время они могут вызывать раздражение, поэтому их избегают, например, в детской косметике.

Катионные поверхностно-активные вещества имеют меньшее значение в промышленности, но по-прежнему являются ценными компонентами, в частности, косметических средств по уходу за кожей или средств для стирки. Их главным преимуществом являются дезинфицирующие свойства и сильное сродство к поверхности. Однако они более мягкие для кожи, чем их анионные аналоги.

Амфотерные поверхностно-активные вещества, ввиду высокой стоимости производства, находят применение в основном в специализированных продуктах. Они очень мягко воздействуют на кожу, а в составах с другими поверхностно-активными веществами способны смягчить их раздражающее действие.

Стандарты безопасности в технологии поверхностно-активных веществ

Введение химических веществ, таких как неионогенные поверхностно-активные вещества, в оборот или их использование в промышленных и лабораторных процессах требует строгого соблюдения всех норм и правил.

Регламенты REACH и CLP являются основой обеспечения химической безопасности. Они регулируют вопросы регистрации, распространения и маркировки производимых неионогенных поверхностно-активных веществ. В них строго определены сведения, которые должны быть включены в паспорт безопасности вещества, в том числе о токсичности, разложении и риске воздействия. Кроме того, регламент CLP вводит обязательное использование пиктограмм. Это важно, поскольку применение некоторых неионогенных поверхностно-активных веществ ограничивается из-за их воздействия, например, на эндокринную систему.

Использование неионогенных поверхностно-активных веществ в косметике или пищевых продуктах требует, кроме того, обеспечения высокой чистоты продуктов — они не должны содержать остатков, например, оксида этилена. Каждый ингредиент должен иметь название, соответствующее международной системе INCI, а поверхностно-активные вещества, используемые в качестве эмульгаторов в пищевых продуктах, должны входить в список разрешенных добавок.

Ключевые области применения неионогенных поверхностно-активных веществ

Косметические продукты

Неионогенные поверхностно-активные вещества нашли широкое применение в косметической промышленности для производства готовых рецептур. Они обладают хорошими моющими свойствами и одновременно мягко воздействуют на кожу. Являются важными компонентами для производства косметических средств по уходу и моющих средств. Чаще всего они выполняют функцию эмульгаторов. Они помогают смешивать нерастворимые в воде вещества, такие как масла и жиры. Это позволяет получить гладкую, однородную консистенцию конечного продукта. Некоторые неионогенные поверхностно-активные вещества действуют как кондиционеры и эмольянты в моющих и уходовых косметических средствах.

Парфюмерия

Солюбилизаторы, такие как неионогенные поверхностно-активные вещества, могут быть компонентами парфюмерии. Солюбилизация позволяет вводить в водный раствор вещества, нерастворимые или труднорастворимые в воде, например, ароматические композиции, растительные экстракты, витамины и другие масляные вещества в водных и водно-спиртовых растворах. Солюбилизирующие свойства неионогенных поверхностно-активных веществ используются не только в парфюмерии, но и в некоторых косметических средствах.

Горная промышленность

Эта группа поверхностных соединений может входить в состав трудновоспламеняющихся гидравлических жидкостей типа HFA. Они также находят применение в обрабатывающих жидкостях и выполняют функцию средств, улучшающих смазывающие свойства.

Средства защиты растений

Очень хорошие эмульгирующие свойства неионогенных поверхностно-активных веществ определяют их применение в рецептурах пестицидов. Они способствуют их образованию, а также поддерживают стабильность готового продукта. Добавление неионогенных поверхностно-активных веществ в средства защиты растений улучшает их прикладные свойства — адгезию и смачиваемость поверхности растения.

Кожевенная промышленность

Некоторые неионогенные поверхностно-активные вещества являются добавками в процессах дубления. Они обеспечивают смягчающий эффект, а также улучшают перерабатываемые характеристики и прочность сырья. Они отлично подходят в качестве моющих средств. Кроме того, они обладают высокой способностью проникать в различные волокна.

Производство красок

Неионогенные поверхностно-активные вещества используются в производстве красок и лаков благодаря своим очень хорошим эмульгирующим свойствам. Они способствуют образованию стабильных эмульсий и диспергированию красителей. Часть неионогенных поверхностно-активных веществ обладает способностью продлевать время открытия красок. Они также влияют на поведение краски во время нанесения, облегчая ее нанесение и улучшая растекаемость.

Химическая промышленность

Неионогенные поверхностно-активные вещества могут использоваться в качестве полупродукта для химических синтезов. Благодаря щелочной природе некоторых соединений, они используются для нейтрализации кислых веществ и в качестве регулятора pH. Эта свойство используется, в частности, в производстве жидкостей для обработки металлов, моющих средств, чистящих средств и автомобильной химии.