Аніонні ПАР

Характеристики та властивості аніонних поверхнево-активних речовин

Поверхнево-активні речовини є одними з найбільш універсальних хімічних сполук у промисловості. Вони являють собою амфіфільні молекули, що мають як гідрофільну, так і гідрофобну частини у своїй структурі. Ця унікальна структура надає їм виняткових поверхневих властивостей.

Амфіфіли з негативним зарядом на своїй полярній групі називаються аніонними поверхнево-активними речовинами. У розчинах і сумішах вони розташовані на межі розділу фаз різної полярності. Це дозволяє їм ефективно знижувати поверхневий та міжфазний натяг.

Основні властивості аніонних поверхнево-активних речовин:

• Емульгуюча здатність,
• Відмінні змочувальні властивості,
• Висока та стабільна піноутворююча здатність (у широкому діапазоні pH),
• Дуже хороші миючі та чистячі властивості,
• Гідротропний ефект,
• Добра біорозкладність.

Приклади аніонних поверхнево-активних речовин – хімічна класифікація

Основні хімічні групи аніонних поверхнево-активних речовин включають:

Карбоксилати: це солі та естери вищих карбонових кислот, які при дисоціації у воді утворюють негативно заряджений аніон. Вони утворюються шляхом карбоксиметилювання етоксилатів жирних спиртів. До цього типу поверхнево-активних речовин належать солі жирних кислот, N-ациламінокарбоксилати тощо.

Сульфонати: це похідні сульфонових кислот. Гідрофільна група в цих сполуках безпосередньо зв’язана з вуглецем (через зв’язок CS), що робить їх хімічно стабільними. Аніонні поверхнево-активні речовини у формі сульфонатів включають, наприклад, додецилбензолсульфонат натрію, алкілсульфонат натрію (SAS) тощо.

Сульфати: У цьому класі поверхнево-активних речовин аніонна група пов’язана з молекулою через киснево-сірчаний зв’язок. Вони характеризуються винятково хорошими мийними властивостями . До цієї групи належать такі сполуки, як лаурилсульфат натрію (SLS), лаурилсульфат амонію (ALS), а також ефірсульфат жирного спирту натрію (AES) тощо.

Фосфатні естери: це група сполук, де аніон пов’язаний з молекулою через киснево-фосфорний зв’язок. Вихідними матеріалами в процесі фосфонування можуть бути жирні спирти або етоксильовані проміжні продукти. До цього типу поверхнево-активних речовин належать алкілфосфати, естери на основі етоксильованих спиртів тощо.

Як вибрати ефективний аніонний поверхнево-активний речовина?

Вибір правильної поверхнево-активної речовини для рецептури має вирішальне значення для досягнення оптимальної ефективності очищення та стабільності продукту. Найважливішими критеріями вибору є:

• цільове використання продукту: аніонні поверхнево-активні речовини зазвичай є першим вибором для мийних засобів у сферах застосування, що вимагають високої мийної здатності, сильних піноутворюючих властивостей та гарної ефективності (наприклад, EXOsoft PC35),
• жорсткість води: аніонні поверхнево-активні речовини мають тенденцію утворювати нерозчинні солі з двовалентними іонами. Високі концентрації у складі призводять до утворення відкладень. Солі жирних кислот характеризуються меншою стійкістю. На противагу цьому, ефірні сульфати (наприклад, ROSULfan®L/PH MB) та сульфонати, через наявність етоксильованих груп ( ) або міцних сульфонових зв’язків, не так легко осідають у жорсткій воді.
• Вимоги до піноутворення: там, де потрібно утворювати велику кількість піни, аніонні поверхнево-активні речовини – не найкращий вибір. Фосфатні ефіри переважно мають низьке піноутворення (призначені, наприклад, для машинного прання, наприклад, EXOfos®PD-103LP). У продуктах, де бажане піноутворення (наприклад, шампуні), більше підходять сульфати та сульфосукцинати (наприклад, EXOsoft L3/40).
• стабільність у широкому діапазоні pH: у рецептурах з низьким діапазоном pH бажано використовувати, наприклад, алкілбензолсульфонати (наприклад, EXOcal 60). Такі сполуки, як SLS або SLES, можуть піддаватися гідролізу. Навпаки, в лужному середовищі більшість аніонних поверхнево-активних речовин є стабільними. Деякі продукти також демонструють високу стабільність як у лужному, так і в кислому середовищі (наприклад, ROSULfan E).

Аніонні поверхнево-активні речовини порівняно з іншими поверхнево-активними сполуками

Спектр дії поверхнево-активних речовин дуже широкий. Вони відрізняються своєю хімічною структурою, а отже, і властивостями та сферами застосування.

Аніонні поверхнево-активні речовини несуть негативний заряд на своїй гідрофільній поверхні. Вони дуже ефективно видаляють бруд і жир, що робить їх популярним вибором у мийних та чистячих засобах. Вони відомі своєю потужною дією. Іноді додавання неіонної поверхнево-активної речовини до рецептури може значно зменшити подразнюючу дію аніонної поверхнево-активної речовини, а для застосувань, що потребують м’якої дії (наприклад, у засобах для догляду за дітьми), варто розглянути м’якші, амфотерні поверхнево-активні речовини.

Аніонні поверхнево-активні речовини характеризуються чудовими миючими та змочувальними властивостями. Однак їхня ефективність може бути обмежена жорсткою водою. На відміну від неіонних поверхнево-активних речовин, вони демонструють помірні піноутворювальні властивості. Основною перевагою аніонних поверхнево-активних речовин є їхня добра сумісність з іншими аніонними, неіонними та амфотерними сполуками. Вони демонструють обмежену взаємодію з катіонними поверхнево-активними речовинами.

Стандарти безпеки в технології поверхнево-активних речовин

Розміщення на ринку хімічних речовин, таких як аніонні поверхнево-активні речовини, або їх використання в промислових та лабораторних процесах вимагає суворого дотримання трьох ключових законодавчих актів: REACH, CLP та Регламенту про миючі засоби.

Регламенти REACH та CLP формують основу для забезпечення хімічної безпеки. Вони регулюють такі питання, як реєстрація, розповсюдження та маркування вироблених поверхнево-активних речовин (особливо важливе використання відповідних піктограм та попереджень про небезпеку (H)). Вони чітко визначають інформацію, яка має бути включена до Паспорту безпеки, включаючи деталі щодо токсичності, ризиків розкладання та впливу. Вони приділяють велику увагу виявленню залишків аніонних поверхнево-активних речовин, які впливають на токсикологічний профіль речовини.

Правила щодо аніонних поверхнево-активних речовин у косметиці є особливо суворими. Кожна з них повинна пройти токсикологічну оцінку та мати так званий Звіт про безпеку. Не менш важливим є контроль вмісту забруднюючих речовин, які можуть утворюватися як побічні продукти у виробництві поверхнево-активних речовин.

Низка правових норм також охоплює аніонні поверхнево-активні речовини, що використовуються як допоміжні речовини в агрохімічній промисловості. Вони вимагають затвердження щодо безпеки контакту з рослинами та їхнього впливу на нецільові організми. Не менш важливо відповідати критеріям біорозкладності, викладеним у Регламенті (ЄС) № 648/2004 про мийні засоби, та дотримуватися стандартів біорозкладності відповідно до рекомендацій ОЕСР.

Ключові області, де використовуються аніонні поверхнево-активні речовини

Косметика та засоби особистої гігієни

Аніонні поверхнево-активні речовини є основними очищувальними інгредієнтами в косметичних продуктах. Вони містяться в таких продуктах, як шампуні для волосся, гелі для душу, рідке мило, кондиціонери для волосся, лаки для волосся тощо. Деякі сполуки цієї групи надзвичайно м’які для шкіри, що робить їх придатними для використання в дитячій косметиці та окремих засобах інтимної гігієни.

Мийні засоби та побутова хімія

Завдяки своїм чудовим мийним властивостям, аніонні поверхнево-активні речовини використовуються як основні активні інгредієнти в милі та хімічних мийних засобах, а також в інших мийних та чистячих складах. Більшість із них мають високу стійкість до жорсткої води, що робить їх ідеальними для використання в засобах для миття посуду. Крім того, вони утворюють велику кількість піни при змішуванні. Деякі аніонні поверхнево-активні речовини є гіпоалергенними, тому їх часто використовують у мийних засобах, призначених для чутливої ​​шкіри. Окрім побутової хімії, аніонні поверхнево-активні речовини часто використовуються в автомобільній промисловості, де вони є інгредієнтами засобів для чищення та догляду за автомобілями.

Виробництво фарб та лаків

Аніонні поверхнево-активні речовини є особливо важливими компонентами в рецептурах, що створюються під час змішування фарб та лаків. Поверхнева дія цих сполук забезпечує стабільність пігменту в суміші та його добру дисперсію. Важливо, що вони сумісні з більшістю компонентів, які зазвичай використовуються у виробництві фарб та лаків (неорганічні пігменти та мінеральні наповнювачі, диспергуючі та змочувальні агенти, модифікатори реології та антипінні агенти).

Агрохімічна промисловість

У складі агрохімічних препаратів аніонні поверхнево-активні речовини діють як диспергатори та емульгатори. Вони стабілізують отримані суміші та запобігають їх розшаруванню. Вони добре працюють з усіма типами емульсій, концентратів та дисперсій, що використовуються в агрохімічній промисловості. Однак найкращі показники застосування вони демонструють із суспензійними концентратами.

Будівництво

Деякі аніонні поверхнево-активні речовини діють як повітроуловлювальні агенти, що додаються до будівельних сумішей. Вони використовуються, наприклад, у виробництві гіпсокартону, що дозволяє виготовляти легкі та міцні матеріали.

Інші промислові застосування

• Емульсійна полімеризація – вони стабілізують дисперсію. Це дозволяє контролювати розмір частинок у різних системах.
• Вогнегасні речовини – це компоненти синтетичних вогнегасних речовин, де вони діють як основні піноутворювачі.
• Текстильна промисловість – вони відіграють ключову роль у таких процесах, як змочування, прання та фарбування тканин.
• Металургійна промисловість – їх включають до складу препаратів для металообробки. Використовуються для очищення твердих поверхонь, а також у процесах різання, шліфування та штампування металу.
• Харчова промисловість – деякі аніонні поверхнево-активні речовини були схвалені для використання як непрямі харчові добавки.