محصولات اصلی ما: سیلیکون آمینو، سیلیکون بلوکی، سیلیکون آبدوست، امولسیون سیلیکونی تمام محصولات آنها، بهبود دهنده ثبات سایشی-ترشوندگی، دافع آب (بدون فلوئور، کربن ۶، کربن ۸)، مواد شیمیایی شستشوی دیمین (ABS، آنزیم، محافظ اسپندکس، حذف کننده منگنز)، کشورهای اصلی صادراتی: هند، پاکستان، بنگلادش، ترکیه، اندونزی، ازبکستان و غیره
مونوسدیم گلوتامات صنعتی، که به عنوان سورفکتانت نیز شناخته میشود، نوعی ماده است که وقتی به مقدار کم اضافه میشود، میتواند کشش سطحی حلال (معمولاً آب) را تا حد زیادی کاهش دهد و حالت بین سطحی سیستم را تغییر دهد. وقتی به غلظت خاصی میرسد، در محلول میسل تشکیل میدهد. بنابراین، باعث خیس شدن یا ضد خیس شدن، امولسیون و امولسیون زدایی، کف کردن یا کف زدایی، حل شدن، شستشو و سایر اثرات میشود تا الزامات کاربردهای عملی را برآورده کند. مونوسدیم گلوتامات، به عنوان یک ماده اومامی، در رژیم غذایی و زندگی روزمره ما همه جا وجود دارد. در تولید صنعتی، سورفکتانتها موادی مشابه مونوسدیم گلوتامات هستند که به مقدار زیادی نیاز ندارند و میتوانند اثرات معجزه آسایی داشته باشند. این مواد معمولاً به عنوان سورفکتانت شناخته میشوند.
مقدمهای بر سورفکتانتها
سورفکتانتها ساختار مولکولی زویتریونی دارند: یک سر آن یک گروه آبدوست است که به اختصار گروه آبدوست نامیده میشود و به عنوان گروه اولئوفوبیک یا اولئوفوبیک نیز شناخته میشود و میتواند سورفکتانتها را به عنوان مونومر در آب حل کند. گروههای آبدوست اغلب گروههای قطبی هستند که میتوانند گروههای کربوکسیل (-COOH)، گروههای اسید سولفونیک (-SO3H)، گروههای آمینو (-NH2) یا گروههای آمینو و نمکهای آنها باشند. گروههای هیدروکسیل (-OH)، گروههای آمید، پیوندهای اتر (-O-) و غیره نیز میتوانند گروههای آبدوست قطبی باشند. سر دیگر آن یک گروه آبگریز است که به اختصار گروه اولئوفیل نامیده میشود و به عنوان گروه آبگریز یا هیدروفوب نیز شناخته میشود. گروههای آبگریز معمولاً زنجیرههای هیدروکربنی غیرقطبی مانند زنجیرههای آلکیل آبگریز R- (آلکیل)، Ar- (آریل) و غیره هستند.
سورفکتانتها به سورفکتانتهای یونی (شامل سورفکتانتهای کاتیونی و آنیونی)، سورفکتانتهای غیر یونی، سورفکتانتهای آمفوتریک، سورفکتانتهای مرکب و سایر سورفکتانتها تقسیم میشوند.
در یک محلول سورفکتانت، وقتی غلظت سورفکتانت به مقدار خاصی میرسد، مولکولهای سورفکتانت ترکیبات منظم مختلفی به نام میسل تشکیل میدهند. میسلیزاسیون یا تشکیل میسل یک ویژگی اساسی محلولهای سورفکتانت است و برخی از پدیدههای مهم بین سطحی مربوط به تشکیل میسلها هستند. غلظتی که در آن سورفکتانتها در محلول میسل تشکیل میدهند، غلظت بحرانی میسل (CMC) نامیده میشود. میسلها شکل کروی ثابتی ندارند، بلکه شکلهای بسیار نامنظم و پویا دارند. تحت شرایط خاص، سورفکتانتها ممکن است حالت میسل معکوس را نیز نشان دهند.
عوامل اصلی مؤثر بر غلظت بحرانی میسل
ساختار سورفکتانتها
افزودنیها و انواع آنها
تأثیر دما
برهمکنش بین سورفکتانتها و پروتئینها
پروتئینها حاوی گروههای غیرقطبی، قطبی و باردار هستند و بسیاری از مولکولهای آمفیفیلیک میتوانند به روشهای مختلف با پروتئینها تعامل داشته باشند. سورفکتانتها میتوانند ترکیبات منظم مولکولی با ساختارهای مختلف را در شرایط مختلف، مانند میسلها، میسلهای معکوس و غیره، تشکیل دهند و تعامل آنها با پروتئینها نیز متفاوت است. عمدتاً برهمکنشهای الکترواستاتیک و آبگریز بین پروتئینها و سورفکتانتها (PS) وجود دارد، در حالی که برهمکنش بین سورفکتانتهای یونی و پروتئینها عمدتاً به دلیل برهمکنش الکترواستاتیک گروههای قطبی و برهمکنش آبگریز زنجیرههای هیدروژن کربن آبگریز است که به ترتیب به قسمتهای قطبی و آبگریز پروتئینها متصل میشوند و کمپلکسهای PS را تشکیل میدهند. سورفکتانتهای غیر یونی عمدتاً از طریق نیروهای آبگریز با پروتئینها تعامل دارند و برهمکنش بین زنجیرههای آبگریز آنها و گروههای آبگریز پروتئینها میتواند تأثیر خاصی بر ساختار و عملکرد سورفکتانتها و پروتئینها داشته باشد. بنابراین، نوع، غلظت و محیط سیستم سورفکتانتها تعیین میکند که آیا آنها پروتئینها را تثبیت یا بیثبات میکنند، تجمع یا پراکندگی میدهند.
مقدار HLB سورفکتانت
برای نشان دادن فعالیت بین سطحی منحصر به فرد، سورفکتانتها باید تعادل خاصی بین گروههای آبگریز و آبدوست حفظ کنند. HLB (تعادل آبدوست لیپوفیلیک) مقدار تعادل آبدوست اولئوفیلیک سورفکتانتها است که شاخصی از خواص آبدوست و آبگریز سورفکتانتها میباشد.
مقدار HLB یک مقدار نسبی (بین 0 تا 40) است، مانند پارافین واکس با مقدار HLB=0 (بدون گروه آبدوست)، پلیاکسیاتیلن با مقدار HLB 20 و SDS با آبدوستی قوی با مقدار HLB 40. مقدار HLB میتواند به عنوان مرجعی برای انتخاب سورفکتانتها استفاده شود. هرچه مقدار HLB بالاتر باشد، آبدوستی سورفکتانت بهتر است؛ هرچه مقدار HLB کوچکتر باشد، آبدوستی سورفکتانت ضعیفتر است.
عملکرد اصلی سورفکتانتها
اثر امولسیون سازی
به دلیل کشش سطحی بالای روغن در آب، وقتی روغن در آب ریخته شده و به شدت هم زده میشود، روغن به دانههای ریز خرد شده و با یکدیگر مخلوط میشوند تا امولسیون تشکیل دهند، اما هم زدن متوقف میشود و لایهها دوباره لایه لایه میشوند. اگر یک سورفکتانت اضافه شود و به شدت هم زده شود، اما جداسازی آن برای مدت طولانی پس از توقف آسان نباشد، این امولسیون است. دلیل آن این است که آبگریزی روغن توسط گروههای آبدوست عامل فعال احاطه شده است و یک جاذبه جهتدار تشکیل میدهد و کار مورد نیاز برای پراکندگی روغن در آب را کاهش میدهد و در نتیجه امولسیون خوبی از روغن حاصل میشود.
اثر خیس شدن
اغلب لایهای از موم، گریس یا مادهای شبیه به پوسته به سطح قطعات چسبیده است که آبگریز هستند. به دلیل آلودگی این مواد، سطح قطعات به راحتی توسط آب خیس نمیشود. هنگامی که سورفکتانتها به محلول آبی اضافه میشوند، قطرات آب روی قطعات به راحتی پراکنده میشوند و کشش سطحی قطعات را تا حد زیادی کاهش میدهند و به هدف خیس شدن دست مییابند.
اثر انحلالپذیری
پس از افزودن سورفکتانتها به مواد نفتی، آنها فقط میتوانند "حل شوند"، اما این انحلال تنها زمانی میتواند رخ دهد که غلظت سورفکتانتها به غلظت بحرانی کلوئیدها برسد و حلالیت توسط جسم و خواص حلکننده تعیین میشود. از نظر اثر حلکنندگی، زنجیرههای ژنی آبگریز بلند قویتر از زنجیرههای کوتاه هستند، زنجیرههای اشباع قویتر از زنجیرههای غیراشباع هستند و اثر حلکنندگی سورفکتانتهای غیر یونی عموماً قابل توجهتر است.
اثر پراکندگی
ذرات جامد مانند ذرات گرد و غبار و آلودگی تمایل دارند که به راحتی در آب جمع شده و ته نشین شوند. مولکولهای سورفکتانتها میتوانند تجمع ذرات جامد را به ذرات کوچک تقسیم کنند و به آنها اجازه دهند تا در محلول پراکنده و معلق شوند و پراکندگی یکنواخت ذرات جامد را افزایش دهند.
عمل فوم
تشکیل کف عمدتاً به دلیل جذب جهتدار عامل فعال و کاهش کشش سطحی بین فازهای گاز و مایع است. به طور کلی، عامل فعال مولکولی کم، به راحتی کف میکند، عامل فعال مولکولی بالا کف کمتری دارد، میریستات زرد خاصیت کفکنندگی بیشتری دارد و سدیم استئارات بدترین خاصیت کفکنندگی را دارد. عامل فعال آنیونی خاصیت کفکنندگی و پایداری کف بهتری نسبت به عامل فعال غیر یونی دارد، مانند سدیم آلکیل بنزن سولفونات که خاصیت کفکنندگی قوی دارد. تثبیتکنندههای کف رایج شامل الکل آمید آلیفاتیک، کربوکسی متیل سلولز و غیره هستند. مهارکنندههای کف شامل اسید چرب، استر اسید چرب، پلی اتر و غیره و سایر سورفکتانتهای غیر یونی هستند.
طبقه بندی سورفکتانت ها
سورفکتانتها را میتوان بر اساس ویژگیهای ساختار مولکولیشان به سورفکتانتهای آنیونی، سورفکتانتهای غیریونی، سورفکتانتهای زویتریونیک و سورفکتانتهای کاتیونی تقسیم کرد.
سورفکتانت آنیونی
سولفونات
عوامل فعال رایج از این نوع شامل آلکیل بنزن سولفونات خطی سدیم و سولفونات آلفا اولفین سدیم هستند. آلکیل بنزن سولفونات خطی سدیم، که با نام LAS یا ABS نیز شناخته میشود، یک پودر یا پوسته جامد سفید یا زرد کمرنگ با حلالیت خوب در سیستمهای سورفکتانت پیچیده است. این ماده در برابر قلیا، اسید رقیق و آب سخت نسبتاً پایدار است. این ماده که معمولاً در مایع ظرفشویی (شوینده ظرفشویی) و مایع لباسشویی استفاده میشود، عموماً در شامپو استفاده نمیشود و به ندرت در ژل دوش استفاده میشود. در شوینده ظرفشویی، دوز آن میتواند حدود نیمی از کل مقدار سورفکتانتها را تشکیل دهد و محدوده تنظیم واقعی نسبت آن در شویندههای مایع لباسشویی نسبتاً گسترده است. یک سیستم ترکیبی معمول که در شوینده ظرفشویی استفاده میشود، سیستم سهتایی "LAS (آلکیل بنزن سولفونات سدیم خطی) - AES (الکل اتر سولفات سدیم) - FFA (آلکیل الکل آمید)" است. مزایای برجسته سدیم آلکیل بنزن سولفونات خطی عبارتند از پایداری خوب، قدرت پاککنندگی قوی، حداقل آسیب به محیط زیست و قابلیت تجزیه بیولوژیکی به مواد بیضرر با قیمت پایین. عیب برجسته آن تحریکپذیری بالای آن است. سدیم آلفا اولفین سولفونات، که با نام AOS نیز شناخته میشود، در آب بسیار محلول است و در طیف وسیعی از مقادیر pH پایداری خوبی دارد. در میان انواع نمکهای اسید سولفونیک، عملکرد آن بهتر است. مزایای برجسته آن عبارتند از پایداری خوب، حلالیت خوب در آب، سازگاری خوب، تحریک کم و تجزیه میکروبی ایدهآل. این ماده یکی از سورفکتانتهای اصلی است که معمولاً در شامپو و ژل دوش استفاده میشود. عیب آن این است که نسبتاً گران است.
سولفات
عوامل فعال رایج از این نوع شامل الکل چرب سدیم، پلیاکسیاتیلن اتر سولفات و سدیم دودسیل سولفات هستند.
سدیم الکل چرب پلیاکسی اتیلن اتر سولفات، که با نام AES یا سدیم الکل اتر سولفات نیز شناخته میشود.
به راحتی در آب حل میشود و میتوان از آن در شامپو، ژل دوش، مایع ظرفشویی و مایع لباسشویی استفاده کرد. حلالیت در آب از سدیم دودسیل سولفات بهتر است و میتوان آن را در دمای اتاق به هر نسبتی از محلول آبی شفاف تهیه کرد. کاربرد سدیم آلکیل بنزن سولفونات در شویندههای مایع گستردهتر است و سازگاری بهتری نسبت به آلکیل بنزن سولفونات زنجیره مستقیم دارد. میتوان آن را با بسیاری از سورفکتانتها به شکل دوتایی یا چندتایی کمپلکس کرد تا محلولهای آبی شفاف تشکیل شود. مزایای برجسته آن عبارتند از تحریک کم، حلالیت خوب در آب، سازگاری خوب و عملکرد خوب در جلوگیری از خشکی، ترک خوردگی و زبری پوست. عیب آن این است که پایداری در محیطهای اسیدی کمی ضعیف است و قدرت پاککنندگی آن نسبت به سدیم آلکیل بنزن سولفونات خطی و سدیم دودسیل سولفات پایینتر است.
سدیم دودسیل سولفات که با نامهای AS، K12، سدیم کوکوئیل سولفات و سدیم لوریل سولفات نیز شناخته میشود، در برابر قلیا و آب سخت مقاوم است. پایداری آن در شرایط اسیدی کمتر از سولفاتهای معمولی و نزدیک به پلیاکسیاتیلن اتر سولفات الکل چرب است. به راحتی تجزیه میشود و حداقل آسیب زیستمحیطی را دارد. در صورت استفاده در مواد شوینده مایع، اسیدیته نباید خیلی بالا باشد. استفاده از اتانول آمین یا نمکهای آمونیوم در شامپو و شامپو بدن نه تنها میتواند پایداری اسید را افزایش دهد، بلکه به کاهش سوزش نیز کمک میکند. به جز توانایی کفکنندگی خوب و قدرت پاککنندگی قوی، عملکرد آن در سایر جنبهها به خوبی سدیم الکل اتر سولفات نیست. قیمت سورفکتانتهای آنیونی رایج عموماً بالاتر است.
سورفکتانت کاتیونی
در مقایسه با انواع مختلف سورفکتانتها، سورفکتانتهای کاتیونی برجستهترین اثر تنظیمی و قویترین اثر باکتریکشی را دارند، اگرچه معایبی مانند قدرت تمیزکنندگی ضعیف، توانایی کفکنندگی ضعیف، سازگاری ضعیف، تحریکپذیری بالا و قیمت بالا نیز دارند. سورفکتانتهای کاتیونی مستقیماً با سورفکتانتهای آنیونی سازگار نیستند و فقط میتوانند به عنوان عوامل حالتدهنده یا قارچکش استفاده شوند. سورفکتانتهای کاتیونی معمولاً به عنوان سورفکتانتهای کمکی در شویندههای مایع (به عنوان یک جزء حالتدهنده جزئی در فرمولاسیونها) برای محصولات درجه بالاتر، عمدتاً برای شامپو، استفاده میشوند. به عنوان یک جزء تنظیمکننده، نمیتوان آن را با انواع دیگر سورفکتانتها در شامپوهای مایع با کیفیت بالا جایگزین کرد.
انواع رایج سورفکتانتهای کاتیونی شامل هگزادسیل تری متیل آمونیوم کلرید (1631)، اکتادسیل تری متیل آمونیوم کلرید (1831)، صمغ گوار کاتیونی (C-14 S)، پانتنول کاتیونی، روغن سیلیکون کاتیونی، دودسیل دی متیل آمین اکسید (OB-2) و غیره است.
سورفکتانت زویتریونیک
سورفکتانتهای دوقطبی به سورفکتانتهایی اطلاق میشود که دارای هر دو گروه آبدوست آنیونی و کاتیونی هستند. بنابراین، این سورفکتانتها در محلولهای اسیدی خواص کاتیونی، در محلولهای قلیایی خواص آنیونی و در محلولهای خنثی خواص غیر یونی از خود نشان میدهند. سورفکتانتهای دوقطبی به راحتی در آب، محلولهای اسیدی و قلیایی غلیظ و حتی در محلولهای غلیظ نمکهای معدنی حل میشوند. آنها مقاومت خوبی در برابر آب سخت، تحریک کم پوست، نرمی خوب پارچه، خواص ضد الکتریسیته ساکن خوب، اثر باکتریکشی خوب و سازگاری خوب با سورفکتانتهای مختلف دارند. انواع مهم سورفکتانتهای آمفوتریک شامل دودسیل دی متیل بتائین و کربوکسیلات ایمیدازولین هستند.
سورفکتانت غیر یونی
سورفکتانتهای غیر یونی خواص خوبی مانند انحلالپذیری، شویندگی، ضد الکتریسیته ساکن، تحریک کم و پراکندگی صابون کلسیم دارند. محدوده pH قابل استفاده آنها وسیعتر از سورفکتانتهای یونی عمومی است. به جز خواص رسوبگذاری و کفکنندگی، سایر خواص آنها اغلب نسبت به سورفکتانتهای آنیونی عمومی برتر است. افزودن مقدار کمی سورفکتانت غیر یونی به سورفکتانت یونی میتواند فعالیت سطحی سیستم را (در مقایسه با محتوای ماده فعال یکسان) افزایش دهد. انواع اصلی شامل آلکیل الکل آمیدها (FFA)، پلیاکسیاتیلن اترهای الکل چرب (AE) و آلکیلفنول پلیاکسیاتیلن اترها (APE یا OP) هستند.
آلکیل الکل آمیدها (FFA) دستهای از سورفکتانتهای غیر یونی با عملکرد برتر، کاربردهای گسترده و فراوانی استفاده بالا هستند که معمولاً در شویندههای مایع مختلف استفاده میشوند. در شویندههای مایع، اغلب در ترکیب با آمیدها، با نسبت "2:1" و "1.5:1" (آلکیل الکل آمید: آمید) استفاده میشود. آلکیل الکل آمیدها را میتوان در شویندههای کمی اسیدی و قلیایی استفاده کرد و ارزانترین نوع سورفکتانتهای غیر یونی هستند.
کاربرد سورفکتانتها
با توسعه علم و فناوری، به ویژه پیشرفت صنایع شیمیایی و نفوذ رشتههای مرتبط، نقش و کاربرد سورفکتانتها به طور فزایندهای گسترده و عمیق شده است. از استخراج مواد معدنی و توسعه انرژی گرفته تا اثرات سلولها و آنزیمها، ردپای سورفکتانتها را میتوان یافت. امروزه، کاربرد سورفکتانتها محدود به مواد شوینده، مواد شوینده خمیردندان، امولسیفایرهای آرایشی و سایر صنایع شیمیایی روزمره نیست، بلکه به سایر زمینههای تولیدی مانند پتروشیمی، توسعه انرژی و صنعت داروسازی نیز گسترش یافته است.
استخراج نفت
در استخراج نفت، استفاده از محلولهای رقیق آب سورفکتانتها یا محلولهای غلیظ مخلوط سورفکتانتها با نفت و آب میتواند بازیابی نفت خام را ۱۵ تا ۲۰ درصد افزایش دهد. به دلیل توانایی سورفکتانتها در کاهش ویسکوزیته محلول، از آنها در حین حفاری برای کاهش ویسکوزیته نفت خام و کاهش یا جلوگیری از حوادث حفاری استفاده میشود. همچنین میتواند چاههای قدیمی که دیگر نفت را اسپری نمیکنند، دوباره اسپری کند.
توسعه انرژی
سورفکتانتها همچنین میتوانند به توسعه انرژی کمک کنند. در شرایط فعلی افزایش قیمت جهانی نفت و منابع نفت فشرده، توسعه سوختهای ترکیبی زغال سنگ و نفت از اهمیت بالایی برخوردار است. افزودن سورفکتانتها به این فرآیند میتواند نوع جدیدی از سوخت با جریانپذیری بالا تولید کند که میتواند جایگزین بنزین به عنوان منبع انرژی شود. افزودن امولسیفایرها به بنزین، گازوئیل و نفت سنگین نه تنها باعث صرفهجویی در منابع نفتی میشود، بلکه راندمان حرارتی را نیز بهبود میبخشد و آلودگی محیط زیست را کاهش میدهد. بنابراین، سورفکتانتها اهمیت زیادی برای توسعه انرژی دارند.
صنعت نساجی
کاربرد سورفکتانتها در صنعت نساجی سابقه طولانی دارد. الیاف مصنوعی در مقایسه با الیاف طبیعی دارای معایبی مانند زبری، پرز ناکافی، حساسیت به جذب الکترواستاتیک گرد و غبار و جذب رطوبت و حس زیر دست ضعیف هستند. در صورت فرآوری با سورفکتانتهای تخصصی، این نقایص در الیاف مصنوعی میتواند تا حد زیادی بهبود یابد. سورفکتانتها همچنین به عنوان نرمکننده، عوامل ضد الکتریسیته ساکن، عوامل خیسکننده و نفوذکننده و امولسیفایر در صنعت چاپ و رنگرزی پارچه استفاده میشوند. کاربرد سورفکتانتها در صنعت چاپ و رنگرزی پارچه بسیار گسترده است.
تمیز کردن فلز
در زمینه تمیز کردن فلزات، حلالهای سنتی شامل حلالهای آلی مانند بنزین، نفت سفید و تتراکلرید کربن هستند. طبق آمار مربوطه، میزان بنزین مورد استفاده برای تمیز کردن قطعات فلزی در چین به 500000 تن در سال میرسد. مواد تمیزکننده فلزی پایه آب که با سورفکتانتها فرموله شدهاند، میتوانند در مصرف انرژی صرفهجویی کنند. طبق محاسبات، یک تن ماده تمیزکننده فلزی میتواند جایگزین 20 تن بنزین شود و یک تن ماده خام نفتی میتواند برای تولید 4 تن ماده تمیزکننده فلزی استفاده شود که نشان میدهد سورفکتانتها اهمیت زیادی در صرفهجویی در مصرف انرژی دارند. مواد تمیزکننده فلزی با سورفکتانتهای خارجی همچنین دارای ویژگیهای غیرسمی، غیر قابل اشتعال، غیر آلاینده برای محیط زیست و تضمین ایمنی کارگران هستند. این نوع ماده تمیزکننده فلزی به طور گسترده برای تمیز کردن انواع مختلف قطعات فلزی مانند موتورهای هوافضا، هواپیما، یاتاقانها و غیره استفاده شده است.
صنایع غذایی
در صنایع غذایی، سورفکتانتها افزودنیهای چندمنظورهای هستند که در تولید مواد غذایی استفاده میشوند. سورفکتانتهای غذایی اثرات امولسیونکنندگی، مرطوبکنندگی، ضد چسبندگی، نگهدارنده و لختهسازی بسیار خوبی دارند. به دلیل اثر افزودنی ویژه، میتوانند شیرینیها را ترد، غذاهای کفآلود، نان را نرم و مواد اولیه مانند کره مصنوعی، سس مایونز و بستنی را به طور یکنواخت پراکنده و امولسیون کنند که این امر اثرات منحصر به فردی در بهبود فرآیند تولید و کیفیت داخلی محصولات دارد.
آفتکشهای کشاورزی مایعات امولسیونی هستند که به دلیل کشش سطحی مایع، این عیب را دارند که هنگام اسپری شدن روی برگ گیاهان، پخش آنها دشوار است. اگر یک سورفکتانت به محلول آفتکش اضافه شود، سورفکتانت میتواند کشش سطحی مایع را کاهش دهد، یعنی لوسیون فعالیت سطحی خود را از دست میدهد و لوسیون آفتکش به راحتی روی سطح برگ پخش میشود، بنابراین اثر حشرهکشی آن بهتر خواهد بود.
زمان ارسال: اکتبر-09-2024
