Nonjoniska ytaktiva ämnen

Nonjoniska tensider – egenskaper och egenskaper

Nonjoniska tensider är en del av en stor grupp ytaktiva föreningar som kallas tensider. De kännetecknas av en unik amfifil struktur, som bestämmer alla deras egenskaper och tillämpningar. Nonjoniska tensider innefattar ett stort antal syntetiska kemikalier av olika typer och strukturer. De dissocierar inte när de löses i vatten och kännetecknas av det bredaste spektrumet av egenskaper, beroende på hydrofil-lipofil balansförhållandet (HLB).

Egenskaper hos nonjoniska tensider:

• Goda emulgerande egenskaper,
• Förmåga att modifiera reologi,
• Hög löslighet i vatten,
• Mestadels biologiskt nedbrytbar,
• Kompatibel med andra ytaktiva föreningar,
• Hög kemisk stabilitet.

Exempel på nonjoniska tensider – kemisk klassificering

Viktiga kemiska grupper av nonjoniska tensider inkluderar:

• Etoxylerade fettalkoholer

Dessa utgör den största gruppen av nonjoniska föreningar med ytaktiva egenskaper. De bildas genom etoxylering av fettalkoholer med etylenoxid. Den allmänna formeln för dessa föreningar är R-(OCH₂CH₂)_n-OH, där R betecknar fettsyrans alkylkedja och n betecknar antalet etylenoxidenheter. Längden på fettsyrans alkylkedja och graden av etoxylering bestämmer de specifika egenskaperna och tillämpningarna för varje fettalkoholetoxylat. Ett exempel på ett sådant ytaktivt ämne är till exempel ett poly(alkylenoxid)derivat av en syntetisk alkohol (ROKAnol NL8P4).

• Esterderivat

Esterderivat är en allmänt använd klass av biologiskt nedbrytbara, nonjoniska tensider, bestående av estrar av sockerarter, sorbitan och glycerol. De utvinns ofta från förnybara naturresurser, såsom vegetabiliska oljor. De fungerar som mångsidiga rengöringsmedel, främst inom kosmetiska tillämpningar. PCC-gruppens portfölj inkluderar bland annat ROKwinol 60, som är ett etoxylerat sorbitanmonostearat.

• Aminderivat

Vissa kemiska föreningar, som är aminderivat, förblir elektriskt neutrala över ett brett pH-område. Dessa inkluderar bland annat fettaminer och alkanolamider. Som ett resultat kan de användas vid syntes av nonjoniska tensider, oftast i en reaktion med etylenoxid. De kännetecknas av goda vätande egenskaper. De kan användas som stabilisatorer och emulgeringsmedel. Ett exempel på ett sådant ämne är etoxylerad C16-18 alkylamin (ROKAmin SR15).

• Blocksampolymerer

Blocksampolymerer innehåller långa segment i sin huvudkedja som består av monomerer av en given typ. När etylenoxid och propylenoxid polymeriseras tillsammans bildas så kallade EO/PO-blocksampolymerer. De uppvisar mycket goda yt-, emulgerande och solubiliserande egenskaper. När det gäller sampolymerer är förhållandet mellan EO och PO i molekylen viktigt, eftersom det avgör dess beteende i produkter. PCC-gruppens sortiment inkluderar även nonjoniska tensider som är blocksampolymerer, t.ex. EXOmer L64.

Hur väljer man ett nonjoniskt tensid?

Valet av ett nonjoniskt tensid baseras på kemisk kunskap och kraven för den specifika produkten. De viktigaste kriterierna för valet är:

HLB-värde

Hydrofil-lipofilbalansen (HLB) är en nyckelparameter för att mäta de relativa hydrofila och lipofila styrkorna hos nonjoniska tensider. De med ett HLB-värde på upp till 3 kännetecknas av skumdämpande egenskaper. Ett HLB-värde på 7 till 9 indikerar mycket goda vätegenskaper, medan värden nära 18 är karakteristiska för tvättmedel och lösningsmedel.

Molnpunkt

Detta hänvisar till den temperatur vid vilken en lösning av ett nonjoniskt tensid ändrar färg från klar till grumlig vid uppvärmning. Denna punkt är nära relaterad till längden på polyoxietylen (EO)-kedjan i tensidmolekylen. Längre EO-kedjor resulterar i högre grumlingspunkter, eftersom de ökar tensidmolekylens hydrofilicitet.

Fryspunkt

Detta avser den temperatur vid vilken ett ämne övergår från flytande till fast tillstånd. När det gäller nonjoniska tensider är det fryspunkten som avgör deras flytbarhet och användningsvänlighet vid låga temperaturer. Generellt sett uppvisar nonjoniska tensider med ett lägre etylenoxidtal (EO) eller en grenad alkoholstruktur lägre flytpunkter, vanligtvis under -10 °C. Detta gör att de kan bibehålla god flytbarhet vid låga temperaturer, vilket underlättar kallbearbetning.

Nonjoniska tensider jämfört med andra ytaktiva föreningar

Tensidens verkningsområde är mycket brett. De skiljer sig åt i sin kemiska struktur och följaktligen i sina egenskaper och användningsområden.

Nonjoniska tensider är ytaktiva ämnen som inte bildar joner i vattenlösningar. I detta avseende skiljer de sig från katjoniska, anjoniska och amfotära tensider, som har positiva eller negativa laddningar. De uppvisar hög stabilitet och resistens mot hårt vatten – de skummar inte överdrivet mycket. De är huvudsakligen avsedda för produkter med mild verkan och uppvisar god kompatibilitet med andra tensider i formuleringar.

Anjoniska rengöringsmedel är å andra sidan relativt billiga att producera och biologiskt nedbrytbara. De kännetecknas av starka skumningsegenskaper och god rengöringseffekt. Samtidigt kan de vara irriterande, vilket är anledningen till att de undviks, till exempel i barnkosmetika.

Katjoniska tensider är av mindre betydelse inom industrin, men de är fortfarande värdefulla ingredienser i till exempel hudvårdsprodukter och tvättmedel. Deras främsta fördelar är deras desinficerande egenskaper och starka affinitet för ytor. De är dock skonsammare mot huden än sina anjoniska motsvarigheter.

Amfotära tensider används, på grund av sina höga produktionskostnader, huvudsakligen i specialprodukter. De är mycket skonsamma mot huden och i formuleringar med andra tensider kan de mildra deras irriterande effekter.

Säkerhetsstandarder inom tensidteknologi

Marknadsföring av kemiska ämnen, såsom nonjoniska tensider, eller deras användning i industriella och laboratorieprocesser kräver strikt efterlevnad av alla lagar och förordningar.

REACH- och CLP-förordningarna utgör hörnstenen för kemikaliesäkerhet. De reglerar registrering, distribution och märkning av tillverkade nonjoniska tensider. De definierar strikt den information som måste inkluderas i säkerhetsdatabladet – inklusive detaljer om toxicitet, nedbrytning och exponeringsrisker. Dessutom inför CLP-förordningen en skyldighet att använda piktogram. Detta är viktigt eftersom användningen av vissa nonjoniska tensider är begränsad på grund av deras effekter, såsom hormonstörningar.

Användningen av nonjoniska tensider i kosmetika eller livsmedel kräver också att en hög nivå av produktrenhet säkerställs – de får inte innehålla rester av till exempel etylenoxid. Varje ingrediens måste ha ett namn som överensstämmer med det internationella INCI-systemet , och tensider som används som livsmedelsemulgeringsmedel måste finnas med på listan över godkända tillsatser.

Viktiga användningsområden för nonjoniska tensider

Kosmetiska produkter

Nonjoniska tensider används ofta inom kosmetikaindustrin för produktion av färdiga formuleringar. De har goda rengöringsegenskaper och är skonsamma mot huden. De är viktiga ingredienser i produktionen av hudvårds- och rengöringskosmetika. De fungerar oftast som emulgeringsmedel. De hjälper till att blanda ämnen som är olösliga i vatten, såsom oljor och fetter. Detta möjliggör en jämn, homogen konsistens hos slutprodukten. Utvalda nonjoniska tensider fungerar som vårdande och mjukgörande medel i rengörings- och hudvårdskosmetika.

Parfymer

Löslighetsmedel, såsom nonjoniska tensider, kan ingå i parfymer. Löslighet gör det möjligt att införliva ämnen som är olösliga eller svårlösliga i vatten, såsom dofter, växtextrakt, vitaminer och andra oljiga ämnen, i vattenlösningar och vatten-alkohollösningar. De löslighetsgivande egenskaperna hos nonjoniska tensider används inte bara i parfymer utan även i vissa kosmetika.

Gruvindustri

Denna grupp av ytföreningar kan ingå i sammansättningen av flamskyddade HFA-hydraulvätskor. De används också i bearbetningsvätskor och fungerar som smörjförbättrare.

Växtskyddsmedel

De utmärkta emulgeringsegenskaperna hos nonjoniska tensider avgör deras användning i bekämpningsmedelsformuleringar. De stöder deras bildning och bibehåller den färdiga produktens stabilitet. Tillsatsen av nonjoniska tensider till växtskyddsmedel förbättrar deras appliceringsegenskaper – vidhäftning och vätbarhet hos växtytor.

Garveriindustrin

Vissa nonjoniska tensider används som tillsatser i garvningsprocesser. De ger en mjukgörande effekt och förbättrar även bearbetningsvärdena och hållfastheten hos råmaterialet. De är idealiska som tvättmedel. Dessutom har de en hög förmåga att penetrera olika fibrer.

Färgproduktion

Nonjoniska tensider används inom färg- och lackindustrin på grund av deras mycket goda emulgerande egenskaper. De stöder bildandet av stabila emulsioner och hjälper till vid dispersion av färgämnen. Vissa nonjoniska tensider har förmågan att förlänga färgernas öppentid. De påverkar också färgens beteende under applicering, vilket underlättar appliceringen och förbättrar dess bredbarhet.

Kemisk industri

Råvaror i form av nonjoniska tensider kan användas som mellanprodukter för kemisk syntes. På grund av utvalda föreningars alkaliska natur används de för att neutralisera sura ämnen och som pH-regulator. Denna egenskap används bland annat vid produktion av metallbearbetningsvätskor, tvättmedel, rengöringsmedel och bilkemikalier.