Классификация ПАВ и основы их действия в составе СМС

Лекция 24

Синтетические моющие средства

Синтетические моющие средства (СМС) – это высокоэффективные моющие препараты, содержащие в своей основе от 10 до 40% поверхностно-активных веществ, а также различные добавки, повышающие моющую способность средства. Моющие средства являются продуктами повседневного использования человеком. В условиях рыночной экономики требования к ним постоянно возрастают.

Моющие средства должны быть многофункциональны. Они должны обеспечивать не только чистоту, но и обладать отбеливающими, дезинфицирующими свойствами, оказывать мягкое воздействие на кожу человека, придавать красоту, аромат, оказывать лечебное действие и т.д. При этом они не должны нарушать экологических требований, важнейшим из которых является биоразлагаемость ПАВ, входящих в состав моющих средств.

Первым исторически известным моющим средством стало мыло, которое получали обработкой жиров водным экстрактом золы, содержащим корбонат калия. Это мыло было очень плохим из-за высокого содержания в нем нейтральных жиров. Значительно позднее его качество удалось повысить за счет обработки жиров гидроксидом калия, а затем высаливанием мыла хлоридом натрия и превращением мягких калиевых мыл в твердые натриевые.

Истощение ресурсов привело к тому, что потребовались вещества, которые выполняли бы функции мыла белее эффективно и в самых различных условиях. Развитие органического синтеза позволило к этому времени найти способы получения таких синтетических моющих средств.

Сырьем для производства синтетических моющих веществ в настоящее время являются продукты переработки нефти, газа и каменного угля. Из них получают основной компонент моющих средств – композиции поверхностно-активных веществ (ПАВ). Позднее было установлено, что полезные свойства ПАВ могут быть усилены за счет добавления к ним ряда других органических и неорганических соединений: комплексообразователей, регуляторов рН и т.д. Оптимальный выбор этих и поверхностно-активных веществ обусловил создание современных синтетических моющих средств (СМС), в которых как правило, наиболее рациональным является сочетание двух-трех ПАВ с различными целевыми добавками.

Сырье для производства ПАВ делится на 2 основных типа:

1) Природное (олеохимическое). К нему относят жирные кислоты, продукты гидрирования жирных кислот, непищевые растительные масла (таловое масло)

2) Нефтехимическое. К нему относят алканы, алкены, амины и др.

Преимущество природного сырья заключается прежде всего в том, что оно является возобновляемым ресурсом и гораздо более экологически безопасным. В западно-европейских странах и США, доля природного сырья в производстве ПАВ доходит до 70%. В России основу средств косметико-гигиенического назначения составляет нефтехимическое сырье.

Классификация ПАВ и основы их действия в составе СМС

Добавление различных по химическо природе веществ приводит к увеличению или уменьшению поверхностного натяжения водных растворов. Вещества, повышающие поверхностное натяжение, называются поверхностно-инактивными (ПИАВ), понижающие – поверхностно-активынми (ПАВ). К ПИАВ относят например, любые электролиты, щелочи, кислоты. ПАВ представляют собой чаще всего биполярные органические соединения, неполярная (гидрофобная) часть которых представлена длинноцепочечным углеводородным радикалом с С_>8, полярная (гидрофильная) – различными функциональными группами.

Способность ПАВ при адсорбции на поверхности раздела фаз радикально изменять ее свойства и тем самым влиять на многие важные показатели дисперсных систем широко используется в самых различных областях техники и многочисленных технологических процессах. При этом влияние ПАВ может быть различным в зависимости от химической природы и строения граничащих фаз и молекул ПАВ, а также от условий их применения. В связи с этим выделяют 4 группы ПАВ:

а) по физико-химическому механизму их воздействия на поверхность раздела фаз и дисперсную систему в целом:

· Вещества, поверхностно-активные только (или преимущественно) на границе раздела вода-воздух. ПАВ, относящиеся к этой группе, представляют собой умерено действующие смачиватели и пенообразователи. Некоторые представители могут действовать как пеногасители.

· Разнообразные по природе вещества, поверхностно-активные на различных границах раздела конденсированных фаз. ПАВ этой группы чаще всего выступают в качестве диспергаторов, кроме того, они позволяют управлять избирательным смачиванием;

· ПАВ, обладающие способностью к образованию гелеподобных структур в адсорбционных слоях и в объемах фаз. Как правило, это высокомолекулярные ПАВ (белки, гликозиды, производные целлюлозы и др.). такие ПАВ используют в качестве высокоэффективных стабилизаторов умеренно концентрированных дисперсных систем различной природы: пен, эмульсий, суспензий. ПАВ этой группы могут выступать как пластификаторы высококонцентрированных дисперсий.

· ПАВ, обладающие моющим действием. Они объединяют функции ПАВ остальных трех групп и, кроме того, способны к образованию в объеме жидкой фазы термодинамически стабильных коллоидных частиц – мицелл и включению отмываемых загрязнений в ядро мицелл – солюбилизации.

б) по химическому строению ПАВ делят на 2 больших класса. Это, с одной стороны, органические ПАВ с дифильными молекулами, универсально поверхностно-активные на большинстве межфазных границ, но обеспечивающие лишь небольшое понижение поверхностного натяжения. С другой стороны это самые разнообразные, прежде всего неорганические вещества, проявляющие избирательную, часто очень высокую поверхностную активность по отношению к данной конкретной границе раздела, способные вызывать весьма резкое понижение поверхностного натяжения (например фосфаты натрия в водных системах);

в) по типу сырья, применяемого для синтеза, ПАВ делят на природные и синтетические;

г) по химической природе и знаку заряда, приобретаемому поверхностью при адсорбции, ПАВ классифицируют на анионные, катионные, неионогенные и амфотерные.