سورفکتانت چیست و چه کاربردی دارد

سورفکتانت چیست و چه کاربردی دارد

سورفکتانت

 

سورفکتانت، ماده ای مانند مواد شوینده که وقتی به مایع اضافه می شود، کشش سطحی آن را کاهش می دهد و در نتیجه خاصیت پخش و مرطوب کنندگی آن را افزایش می دهد. سورفکتانت چیه؟ کلمه سورفکتانت به معنای عامل فعال سطحی است.

 

همانطور که از نام آن پیداست، سورفکتانت‌ها فعالیت را روی سطحی که در حال تمیز کردن آن هستید تحریک می‌کنند تا به به دام انداختن کثیفی و حذف آن از سطح کمک کنند. سورفکتانت ها جزء اصلی مواد شوینده پاک کننده هستند.

 

در رنگرزی منسوجات، سورفکتانت ها به نفوذ یکنواخت رنگ در پارچه کمک می کنند. از آنها برای پخش کردن سوسپانسیون های آبی رنگ های نامحلول و عطرها استفاده می شود.

 

مولکول فعال سطحی باید تا حدی آبدوست (محلول در آب) و تا حدی چربی دوست (محلول در لیپیدها یا روغن ها) باشد. در فصل مشترک بین اجسام یا قطرات آب و قطرات روغن یا لیپیدها متمرکز می شود تا به عنوان یک عامل امولسیون کننده یا عامل کف کننده عمل کند.

 

امولسیفایر چیست و چه کاربردی دارد
امولسیفایر چیست و چه کاربردی دارد

 

سورفکتانت ها دارای دم آبگریز (متنفر از آب) و سر آبدوست (آب دوست) هستند. دم آبگریز هر سورفاکتانت خاک را احاطه کرده است. سر آبدوست توسط آب احاطه شده است.

 

سایر سورفاکتانت‌ها که چربی دوست‌تر و کمتر آب‌دوست هستند، ممکن است به‌عنوان عوامل کف‌زدا یا به‌عنوان دمولسیفایر استفاده شوند. برخی از سورفاکتانت ها میکروب کش ها، قارچ کش ها و حشره کش ها هستند.

 

سورفاکتانت ها در مهار خوردگی، در شناورسازی سنگ معدن، برای افزایش جریان نفت در سنگ های متخلخل و تولید ذرات معلق در هوا استفاده می شوند(1).

 

سورفکتانت چیست و چه نقشی دارد

 

هنگامی که مقدار کافی مولکول سورفکتانت در محلول موجود باشد، با هم ترکیب می شوند و ساختارهایی به نام میسل را تشکیل می دهند. همانطور که میسل تشکیل می شود، سرهای سورفاکتانت خود را طوری قرار می دهند که در معرض آب قرار بگیرند، در حالی که دم ها در مرکز ساختار محافظت شده از آب در کنار هم قرار می گیرند.

 

میسل ها به عنوان یک واحد برای حذف خاک کار می کنند. دم های آبگریز به سمت خاک ها جذب می شوند و آنها را احاطه می کنند، در حالی که سرهای آبدوست خاک های احاطه شده را از سطح بیرون می کشند و به محلول تمیز کننده می کشند. سپس میسل ها اصلاح می شوند و دم ها خاک را در مرکز ساختار معلق می کنند.

 

انواع سورفکتانت

 

سر آبدوست هر سورفکتانت بار الکتریکی دارد. بار می تواند منفی، مثبت یا خنثی باشد. انواع سورفکتانت ها بسته به بار سر آبدوست، سورفکتانت به عنوان آنیونی، غیریونی، کاتیونی یا آمفوتریک طبقه بندی می شود.

 

انواع سورفکتانت ها
انواع سورفکتانت ها

 

یک سورفاکتانت غیر یونی هیچ گروه باری در سر خود ندارد. سر یک سورفکتانت یونی حامل بار خالص است. اگر بار منفی باشد، سورفکتانت به طور خاص آنیونی نامیده می شود. اگر بار مثبت باشد به آن کاتیونی می گویند. اگر یک سورفاکتانت حاوی سر با دو گروه دارای بار مخالف باشد، آن را زوئیتریونی یا آمفوتریک می نامند(3). در ادامه به تشریح و توضیح انواع سورفکتانت ها خواهیم پرداخت.

 

سورفکتانت آنیونی

 

سورفکتانت های آنیونی دارای بار منفی در انتهای آبدوست خود هستند. بار منفی به مولکول‌های سورفکتانت کمک می‌کند تا خاک‌ها را در میسل‌ها بلند کرده و معلق کنند. از آنجایی که آنها قادر به حمله به طیف وسیعی از خاک ها هستند، سورفکتانت آنیونی ملایم اغلب در صابون ها و مواد شوینده استفاده می شوند.

 

سورفاکتانت های آنیونی در هنگام مخلوط شدن کف زیادی ایجاد می کنند. در حالی که سورفکتانت های آنیونی برای بلند کردن و تعلیق خاک های ذرات بسیار عالی هستند، اما در امولسیون کردن خاک های روغنی خوب نیستند.

 

این بخش‌های دارای بار منفی مولکول‌ها معمولاً سولفونات‌ها، سولفات‌ها یا کربوکسیلات‌ها هستند که معمولاً توسط کاتیون‌های فلزی با بار مثبت مانند سدیم یا پتاسیم خنثی می‌شوند. به عنوان مثال می توان به سولفونات های سدیم آلکیل بنزن، استئارات سدیم (یک صابون) و سولفات های الکل پتاسیم اشاره کرد. سورفاکتانت های آنیونی یونی هستند و از دو یون با بار مثبت، معمولاً فلز، یون و یک یون آلی با بار منفی تشکیل شده اند.

 

سورفکتانت آنیونی ملایم حاوی گروه های عاملی آنیونی در سر خود هستند، مانند سولفونات، فسفات، سولفات و کربوکسیلات ها. آلکیل سولفات ها شامل آمونیوم لوریل سولفات، سدیم لوریل و سولفات های آلکیل اتر مربوطه، سدیم لورت سولفات، همچنین به عنوان سدیم لوریل اتر سولفات (SLES) شناخته می شود، و سدیم میرث سولفات.

 

سدیم لوریل سولفات
سدیم لوریل سولفات

 

اینها رایج ترین سورفاکتانت ها هستند و شامل آلکیل کربوکسیلات ها (صابون ها) مانند استئارات سدیم می باشند. استئارات ها بیش از 50 درصد از مصرف جهانی سورفاکتانت ها را تشکیل می دهند. بسیاری از اینها در پلیمریزاسیون امولسیونی کاربرد دارند.

 

سایر سورفاکتانت های آنیونی عبارتند از دیوکتیل سدیم سولفوسوکسینات (DOSS)، آلکیل بنزن سولفونات های خطی (LABs)، و همچنین آلکیل-آریل اتر فسفات.

نام تجاری ساختار / نام کاربردها
پنتکس 99 دیوکتیل سدیم سولفوسوکسینات (DOSS) عامل مرطوب کننده – پوشش ها، خمیر دندان
PFOS پرفلوئورواکتان سولفونات (PFOS) Scotchguard, Skydrol
Calsoft آلکیل بنزن سولفونات های خطی مواد شوینده لباسشویی، مواد شوینده ماشین ظرفشویی
تگزاپن سدیم لوریل اتر سولفات شامپو، محصولات حمام
Darvan لیگنوسولفونات نرم کننده بتن، گچ تخته، DMSO
N/A استئارات سدیم صابون دستی

 

سورفکتانت غیر یونی

 

سورفکتانت های غیر یونی خنثی هستند و در انتهای آبدوست خود هیچ باری ندارند. سورفکتانت های غیریونی در امولسیون کردن روغن ها بسیار خوب هستند و در حذف خاک های آلی بهتر از سورفاکتانت های آنیونی هستند.

 

این دو اغلب با هم برای ایجاد پاک کننده های چند منظوره با عملکرد دوگانه استفاده می شوند که نه تنها می توانند خاک های ذرات را بلند و معلق کنند، بلکه خاک های روغنی را نیز امولسیون می کنند.

 

سورفکتانت های غیر یونی – سورفاکتانت هایی هستند که هیچ یونی ندارند. آنها قطبیت خود را از داشتن یک بخش غنی از اکسیژن از مولکول در یک انتها و یک مولکول آلی بزرگ در انتهای دیگر به دست می آورند. جزء اکسیژن معمولاً از پلیمرهای کوتاه اتیلن اکسید یا پروپیلن اکسید به دست می آید.

 

همانطور که در شیمی آب، اکسیژن یک اتم متراکم غنی از الکترون است که به کل مولکول یک بار خالص منفی جزئی می دهد که کل مولکول را قطبی می کند و می تواند در پیوند هیدروژنی با آب شرکت کند (همانطور که در فصل اول بحث شد).

 

لیپید چیست و چه کاربردی دارد بیشتر بخوانید: لیپید چیست و چه کاربردی دارد

سورفاکتانت های غیریونی خاصی می توانند بدون کف یا کم کف باشند. این باعث می شود آنها به عنوان یک عنصر در مواد شوینده با کف کم انتخاب خوبی باشند.

 

سورفکتانت های غیر یونی دارای خاصیت منحصر به فردی به نام نقطه ابری هستند. نقطه ابری دمایی است که در آن سورفاکتانت غیریونی شروع به جدا شدن از محلول پاک کننده می کند که به آن جداسازی فاز می گویند. هنگامی که این اتفاق می افتد، محلول تمیز کننده کدر می شود.

 

این درجه حرارت برای مواد شوینده بهینه در نظر گرفته می شود. برای پاک کننده های کم کف، شوینده بهینه در نقطه ابری است. برای پاک کننده های کف کننده، شوینده بهینه یا درست زیر نقطه ابری یا در ابتدای نقطه ابری است. هم زدن پاک کننده های کم کف برای جلوگیری از جدا شدن فاز کافی است.

 

دمای نقطه ابری به نسبت بخش های آبگریز و آبدوست سورفاکتانت غیریونی بستگی دارد. برخی از نقاط ابری در دمای اتاق هستند در حالی که برخی دیگر بسیار بالا هستند. برخی از سورفاکتانت های غیریونی نقطه ابری ندارند زیرا نسبت بسیار بالایی از نیمه های آب دوست به آبگریز دارند.

 

نمونه‌هایی از سورفکتانت‌های غیریونی

  • اتوکسیلات‌های الکل
  • نونیل فنوکسی پلی‌اتیلنوکسی الکل‌ها
  • کوپلیمرهای بلوک اکسید اتیلن/اکسید پروپیلن.

 

چند نمونه از سورفکتانت های غیر یونی عبارتند از:

نام تجاری ساختار/نام کاربردها
Triton X-100 اترهای اکتیل فنل پلی اکسی اتیلن گلیکول: C8H17–(C6H4)–(O-C2H4)1–25–OH عامل مرطوب کننده – پوشش ها
Nonoxynol-9 پلی اکسی اتیلن گلیکول آلکیل فنل اترها: C9H19–(C6H4)–(O-C2H4)1–25–OH Spermacide
پلی سوربات آلکیل استرهای پلی اکسی اتیلن گلیکول سوربیتان ماده غذایی
اسپن آلکیل استرهای سوربیتان پولیش، پاک کننده، حامل عطر
Poloxamers, Tergitol, Antarox کوپلیمرهای بلوکی پلی اتیلن گلیکول و پلی پروپیلن گلیکول مختلف

 

سورفکتانت کاتیونی

 

سورفاکتانت های کاتیونی دارای بار مثبت در انتهای آبدوست خود هستند. بار مثبت آنها را در محصولات ضد الکتریسیته ساکن مانند نرم کننده های پارچه مفید می کند. سورفکتانت های کاتیونی می توانند به عنوان عوامل ضد میکروبی نیز عمل کنند، بنابراین اغلب در ضدعفونی کننده ها استفاده می شوند.

 

سورفاکتانت های کاتیونی – اینها مولکول هایی با بار مثبت هستند که معمولاً از ترکیبات نیتروژن به دست می آیند. به دلیل تمایل مولکول کاتیونی با بار مثبت به سطوح سخت (که معمولاً دارای بار منفی هستند) معمولاً به عنوان مواد پاک کننده در پاک کننده های سطوح سخت استفاده نمی شوند.

 

سورفاکتانت های کاتیونی را نمی توان با سورفاکتانت های آنیونی استفاده کرد. اگر سورفاکتانت های کاتیونی با بار مثبت با سورفاکتانت های آنیونی با بار منفی مخلوط شوند، از محلول خارج می شوند و دیگر موثر نیستند. با این حال، سورفاکتانت های کاتیونی و غیریونی سازگار هستند(4).

 

سورفکتانت ها
سورفکتانت ها

 

سورفاکتانت‌های کاتیونی معمولاً با سورفکتانت‌های آنیونی ناسازگار هستند، زیرا با سورفکتانت آنیونی با بار منفی واکنش می‌دهند و یک ترکیب نامحلول یا غیرموثر را تشکیل می‌دهند.

بیشتر سورفاکتانت های کاتیونی به عنوان ضد میکروبی، ضد قارچ و غیره در پاک کننده های خانگی، سازمانی و صنعتی (بنزالکونیوم کلرید (BAC)، ستیل پیریدینیم کلرید (CPC)، کلرید بنزتونیم (BZT)) استفاده می شوند.

 

ماهیت کاتیونی سورفکتانت ها معمولاً با دنیای بارهای غیر یونی و آنیونی سازگار نیست و غشای سلولی باکتری ها و ویروس ها را مختل می کنند.

نمونه هایی از برخی از سورفاکتانت های کاتیونی رایج عبارتند از کلریدهای آلکیل آمونیوم.

 

کاتیون های آمونیوم چهارتایی باردار دائمی عبارتند از:

  • نمک های آلکیل تری متیل آمونیوم
  • ستیل تری متیل آمونیوم برومید (CTAB)
  • ستیل تری متیل آمونیوم کلرید (CTAC).
  • سورفکتانت های آمفوتریک

 

سورفاکتانت های آمفوتریک دارای بار دوگانه در انتهای آبدوست خود هستند، هم مثبت و هم منفی. بارهای دوگانه یکدیگر را خنثی می کنند و بار خالص صفر را ایجاد می کنند که به آن زویتریونی می گویند.

 

pH هر محلول مشخص می کند که سورفکتانت های آمفوتریک چگونه واکنش نشان می دهند. در محلول های اسیدی، سورفاکتانت های آمفوتریک دارای بار مثبت می شوند و رفتاری مشابه سورفکتانت های کاتیونی دارند. در محلول های قلیایی، آنها یک بار منفی شبیه به سورفکتانت های آنیونی ایجاد می کنند.

 

سورفاکتانت های آمفوتریک اغلب در محصولات مراقبت شخصی مانند شامپوها و لوازم آرایشی استفاده می شود. نمونه هایی از برخی از سورفکتانت های آمفوتریک پرکاربرد بتائین ها و آمینو اکسیدها هستند.

 

کاربرد سورفکتانت ها

 

سورفکتانت ها یک عنصر کلیدی در محصولات پاک کننده هستند. یکی از مواردی که محصولات پاک کننده را متمایز می کند نحوه ساخت آنهاست. پاک کننده های ساخته شده از یک ماده شیمیایی، که نوع خاصی از خاک را هدف قرار می دهد، به عنوان پاک کننده کالا شناخته می شود.

 

پاک کننده هایی که ترکیبی از مواد شیمیایی مختلف هستند که برای از بین بردن انواع خاک ها با یکدیگر طراحی شده اند، به عنوان پاک کننده های فرموله شده نامیده می شوند.

 

پاک کننده های فرموله شده معمولاً شامل چهار عنصر اساسی هستند:

  • سورفکتانت ها
  • هیدروتروپ ها
  • سازنده ها
  • حامل ها

 

هیدروتروپ ها مواد شیمیایی هستند که سورفاکتانت ها و سازنده های ناسازگار را در یک محلول پایدار نگه می دارند. حامل یا آب یا حلال است. این عناصر با هم کار می کنند تا اقدامات مکانیکی برای حذف خاک ایجاد کنند.

 

حلال چیست
حلال چیست

 

نتیجه نهایی محصولی است که می‌تواند با مکانیسم‌های تمیزکننده متنوعی از جمله امولسیون‌کننده، بلند کردن، پراکنده‌سازی، جداسازی، تعلیق و تجزیه خاک‌ها از انواع مختلف به خاک حمله کند. نوع سورفاکتانت های مورد استفاده در یک محصول تمیز کننده تا حد زیادی تعیین می کند که کدام خاک ها در از بین بردن بهتر هستند.

 

IPC خط کاملی از پاک کننده های فرموله شده را ارائه می دهد که جزو ایمن ترین و در عین حال موثرترین راه حل های موجود در بازار هستند. یک نمونه رایگان برای آزمایش محصولات ما برای چالش برانگیزترین برنامه های تمیز کردن خود درخواست کنید.

 

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد سورفاکتانت ها با شرکت آرکا شیمی گستر سپیدار در ارتباط باشید.