سورفکتانت ها

  • تاریخ انتشار : ۱۳۹۶/۱۲/۰۸

سورفکتانت ها یکی از ترکیبات مختلفی هستند که مواد شوینده را تشکیل می دهند. آنها برای حذف خاک از پوست، لباس و لوازم خانگی مخصوصا در آشپزخانه و حمام اضافه می شوند. آنها همچنین به طور گسترده در صنعت استفاده می شود. سورفکتانت ها با شکستن رابط بین آب و روغن و یا خاک عمل می کند. آنها همچنین این روغن ها و خاک را در تعلیق نگه می دارند و بنابراین اجازه می دهند آنها را حذف کنند. آنها قادر به انجام این کار هستند، زیرا آنها حاوی هر دو گروه هیدروفیلی (آب دوست داشتنی) مانند یک آنیون اسید (-CO2- یا SO3-) و یک گروه هیدروفوب (آب تنفر) مانند یک زنجیره آلکیل هستند. مولکول های آب در نزدیکی سابق و مولکول های ماده نامحلول در آب در نزدیکی دومی جمع می شوند.

صابون ها اولیه ترین سورفکتانت ها بوده و از چربی هایی که به عنوان گلیسیرید شناخته می شوند، به دست می آیند، زیرا استرها از طریق الکل سه گانه، پروپان ۱،۲،۳-تریول (گلیسرول)، با اسیدهای کربوکسیلیک زنجیره ای (اسیدهای چرب) تشکیل می شوند. گلیسیرید ها با حرارت دادن با محلول هیدروکسید سدیم برای ایجاد صابون، نمک های سدیم اسید و پروپان ۱،۲،۳-ترئول هیدرولیز می شوند. این فرآیند به عنوان صابون سازی شناخته می شود.

تولید

گلیسیریدهایی که برای ساخت سورفکتانت ها استفاده می شوند حاوی اسیدهای کربوکسیلیک اشباع و غیر اشباع هستند که دارای تعداد کمی از اتم های کربن هستند، به طور کلی در محدوده ۱۲-۲۰، به عنوان مثال، اکتادکانیک اسید (استریک اسید)، CH3 (CH2) 16CO2H.
سورفکتانت های مصنوعی دارای مزیت بسیار مهمی نسبت به صابون هستند. از آنجایی که صابون نمک های کلسیم و منیزیم نامحلول را با یون های کلسیم و منیزیم در آب سخت و در خاک هایی که در خاک وجود دارند، تشکیل می شود، بیشتر صابون از بین می رود. با این وجود، هنگام استفاده از سورفاکتانت مصنوعی از این اجتناب می شود. به عنوان مثال، در سورفکتانت های آنیونی، گروه کربوکسیلات در صابون به عنوان مولکول هیدروفیلی توسط یک گروه سولفونات یا سولفات جایگزین می شود. نمک های کلسیم و منیزیم در آب بیشتر از نمک های کلسیم و منیزیم اسید کربوکسیلیک محلول هستند.

سورفکتانت ها بر اساس ماهیت “سر گروه ها” هیدرولیکی طبقه بندی شده اند:

کاتيونيک آنيونيک
غیر انسانی
آمفوتری

سورفکتانت های آنیونی

در این سورفکتانت ها گروه هیدروفیلی شارژ منفی دارند. آنها نوعی از سورفکتانت ها برای شستن، شستن ظرف ها و شامپو هستند. آنها به ویژه در حفظ خاک، زمانی که از کار بیفتد، دور از پارچه ها هستند.

سورفکتانت های آنیونی:

a) آلکیل بنزن سولفونات
ب) آلکال سولفات

ج) سولفات آلکیل اتر (تگزاپن)

د) صابون

(a) آلکیل بنزن سولفونات

شایع ترین سورفکتانت های آنیونی مصنوعی بر پایه آلکیل بنزن سولفونات زنجیره ای مستقر است. بنزن با افزودن کمی آلکین یا کلروآلکان در حضور کاتالیزور اسیدی، معمولا یک زئولیت جامد (مبادله یون)، کلرید آلومینیوم (AlCl3) یا اسید هیدروفلوئوریک (HF)، برای تولید آلکیل بنزن (گاهی اوقات به عنوان مواد شوینده نامیده می شود) آلکالیت)

آلکیل بنزن در محدوده ی مولکولی به طور میانگین، بسته به مواد اولیه و کاتالیزور مورد استفاده، متفاوت است و اغلب مخلوطی است که طول زنجیره جانبی آلک در آن بین ۱۰ تا ۱۴ اتم کربن متغیر است. از لحاظ تاریخی این شاخه ها در زنجیرهای جانبی قرار داشتند و به همین ترتیب آنها بسیار آهسته تجزیه می شدند و باعث ایجاد فوم در رودخانه ها و گیاهان فاضلاب می شدند. طبق قانون، در اغلب کشورهای امروز، سورفاکتانت باید دارای زنجیرهای جانبی باشد که به طور جداگانه نباشد، بنابراین آنها سریع تر تخریب می شوند.

آلکالیت با استفاده از یک مخلوط هوا / گوگرد تری اکسید سولفونده می شود و سپس اسید سولفونیک با محلول آبی هیدروکسید سدیم (اغلب در محل) خنثی می شود.

آلکینهای زنجیره ای مستقیم برای فرآیند فوق می توانند از اتیل با استفاده از کاتالیزور Ziegler (تری ات ال آلومینیوم) تولید شوند. تری اتيلن آلومينيوم با اترن حدود ۴۰۰ کيلوگرم و ۱۰۰ اتمسفر به شکل آلومينيوم آلومينيوم واکنش نشان مي دهد.

هنگامی که در اکستنس بالا، آلکین های زنجیره ای مستقیم، با پیوند دوگانه در انتهای زنجیره (ال-آلکین) تولید می شود.

سپس مخلوط به تقطیر تقسیم می شود، کسر الکل های حاوی ۱۰ تا ۱۴ اتم کربن برای ساخت سورفکتانت ها استفاده می شود.

اینها همراه با ساینده های دیگر در مواد شوینده مایع و پودر مانند Ariel، Daz، Persil and Surf استفاده می شود.
(ب) آلکیل سولفات

بسیاری از مواد شوینده، به ویژه مایعات، شامل سایر سورفکتانت های آنیونی مصنوعی مانند آلکال سولفات، استرها از الکلهای خطی (C10-C18) و اسید سولفوریک هستند. سولفاتهای آلکیل نیز در محصولات مراقبت شخصی مانند خمیر دندان استفاده می شوند و از طریق درمان الکل با سولفور تری اکسید تولید می شوند. سپس محصول با محلول هیدروکسید سدیم خنثی می شود تا آلکال سولفات سدیم ایجاد شود.

الکل ها یا از اسید کربوکسیلیک به دست آمده از روغن ها تولید می شوند، به طور طبیعی به دست می آیند، از جمله روغن هسته نخل یا روغن نارگیل، یا به طور متناوب از آلکین های طولانی زنجیره ای، تولید شده از اتین.

دو روش برای ساختن الکل از اتیل وجود دارد. همانطور که در بالا توضیح داده شد، ترتیل آلومینیوم با اترن واکنش می دهد.

جایی که a، b، c حتی اعداد از ۲ تا ۱۲٫ به جای گرم شدن با اترن بیش از حد برای تولید a-alkenes، آلومینیوم آلومینیوم با اکسیژن و سپس آب برای تولید الکل های زنجیره ای درمان می شود

به طور متناوب، فرآیند دیگری برای تولید الکل از اتین استفاده می شود، به نام SHOP (Shell High Olefins Process) شناخته می شود. در مرحله اول، اتین تحت فشار حدود ۱۰۰ اتمسفر به یک حلال (معمولا یک دیول، مانند بوتان-۱،۴-دیول) که حاوی نمک نیکل در ۴۰۰ کولر است عبور می کند. این ترکیب یک آلکین که توسط تقطیر تقسیم جدا شده است. حدود ۳۰ درصد در محدوده C10-C14 قرار دارند.
اینها با مونوکسید کربن و هیدروژن (hydroformylation) واکنش میدهند تا آلدئید های زنجیره ای مستقیما تولید کنند، که بر روی فرم های کاهش کربن هستند.

ممکن است سایر آلیاژین (C4-C10 و C14-C40) را به C10-C14 بیشتر مطلوب تبدیل کنید.
(ج) سولفات آلکیل اتر

بیشتر از سولفاتهای آلکیل ساده استفاده می شود انواع مختلف سدیم آلکیله اتر (SLES) است.
در صنایع SLES الکل اولیه الکل (از یک منبع مصنوعی یا طبیعی و معمولا یک ترکیب در اطراف دودکانول) اولوکسلید شده با ۱ تا ۳ برابر مولی اپوکسیتان است (همانطور که در زیر برای تولید سورفکتانت های غیر آلی توضیح داده شده است). سپس محصول با استفاده از سولفات تری اکسید سولفات شده و با قلیایی خنثی می شود تا سدیم اتیل اتیل را تشکیل دهد.

این مواد توسط فرمولاسیون محصولات برای بسیاری از برنامه های کاربردی (مایعات شستشو، ژل دوش، شامپو و غیره) ترجیح داده می شود، زیرا آنها نسبت به آلکال سولفات های خفیف تر پوست هستند. آنها همچنین فوم کمتری تولید می کنند که یک مزیت در فرمول بندی محصولات ماشین لباسشویی است.
(د) صابون

صابون ها مواد شوینده آنیونی هستند.