سورفکتانت چیست
سورفکتانت ها دارای دم آبگریز (چربیدوست) و سر آب دوست هستند. دم آبگریز هر سورفاکتانت خاکها را احاطه کرده است. سر آبدوست توسط آب احاطه شده است.
پیشنهاد میکنیم مقاله : سورفکتانت چیست و انواع سورفکتانت کدام اند را مطالعه کنید
سورفکتانت ها چگونه کار میکنند؟
وقتی مقدار کافی مولکول سورفاکتانت در محلول وجود داشته باشد، آنها با هم ترکیب شده و ساختارهایی به نام میسل ایجاد میکنند. با تشکیل میسل، سر سورفکتانت ها خود را در موقعیتی قرار میدهند که در معرض آب قرار میگیرند، در حالی که دمها در مرکز ساختار محافظت شده از آب در کنار هم قرار میگیرند.
میسلها به عنوان یک واحد برای حذف خاک عمل میکنند. دمهای آبگریز جذب خاک میشوند و آنها را احاطه میکنند، در حالی که سرهای آب دوست خاکهای احاطه شده را از سطح خارج کرده و به محلول پاککننده میرسانند. سپس میسلها با دمهای معلق خاک در مرکز ساختار اصلاح میشوند.
انواع سورفکتانت ها
سر آب دوست هر سورفاکتانت دارای بار الکتریکی است. بار میتواند منفی، مثبت یا خنثی باشد. بسته به بار سر آب دوست، سورفاکتانت به دو دسته آنیونی، غیر یونی، کاتیونی یا آمفوتریک طبقهبندی میشود.
سورفکتانت های آنیونی
سورفکتانت های آنیونی دارای بار منفی در انتهای آب دوست خود هستند. بار منفی به مولکول های سورفاکتانت کمک میکند تا خاکها را در میسلها بلند کرده و معلق کنند. از آنجا که آنها قادر به حمله به طیف وسیعی از خاکها هستند، سورفکتانت های آنیونی اغلب در صابونها و شوینده ها استفاده میشوند. سورفکتانت های آنیونی هنگام مخلوط کردن کف زیادی ایجاد میکنند. در حالی که سورفکتانت های آنیونی برای بلند کردن و تعلیق خاکهای ریز بسیار عالی هستند، اما در امولسیون خاکهای روغنی به خوبی عمل نمیکنند.سولفاتها، سولفوناتها و گلوکوناتها نمونه هایی از سورفاکتانت های آنیونی هستند.
سورفکتانت های غیر یونی
سورفکتانت های غیر یونی خنثی هستند، هیچگونه بار در انتهای آب دوست ندارند. سورفکتانت های غیر یونی در امولسیون روغنها بسیار خوب عمل میکنند و در حذف خاکهای آلی بهتر از سورفاکتانت های آنیونی هستند. این دو غالباً برای ایجاد پاککنندههای چند منظوره استفاده میشوند که نه تنها میتوانند ذرات خاک را بلند کرده و معلق کنند ، بلکه خاکهای روغنی را امولسیون میکنند.
سورفکتانت های غیر یونی خاص می توانند غیر کفکننده یا کم کف کنند. این باعث میشود آنها به عنوان عنصری در شویندههای کم کفکننده انتخاب خوبی شوند.پلی اکسی اتیلن دارای زنجیره بلند و توزیع وزن مولکولی یکنواخت است. گروه لیپوفیلیک دارای زنجیره بلند و همچنین دارای زنجیره شاخهای است. وجود کوپلیمر پلی اکسی اتیلن –پلی اکسی پروپیلن هر دو تأثیر بسزایی در کف شدن سورفاکتانت های غیر یونی دارد.
انواع سورفکتانت های غیر یونی
به دلیل وجود بخش قطبی و قسمتهای غیر قطبی موجود در ساختار مولکولی آنها. فعالیت سطحی زیادی دارند. اینگونه عوامل فعال را می توان به انواع زیر تقسیم کرد:
- نوع استر (به عنوان مثال استرهای اسید چرب پلی اکسی اتیلن. انیدریدهای اسید چرب سوربیتان)
- نوع اتر (به عنوان مثال. پلی اکسی اتیلن آلکیل اتر. پلی اکسی اتیلن آلکیل فنل اتر)
- نوع آمین (مانند آمین چرب پلی اکسی اتیلن) تقسیمبندی کرد.
- نوع آمید (مانند پلی اکسی اتیلن آلکیل آمید)
- نوع مخلوط (مانند استرهای اسید چرب سوربیتول انیدرید. پلی اکسی اتیلن اتر).
در زمینه روغنکاری. سورفکتانت های غیر یونی عمدتاً در کفسازی. امولسیفایر. ضد موم. ضد خوردگی. تأخیری. افزایش تولید چاههای نفت. تزریق شدید چاههای تزریق و همچنین بهبود بازیابی روغن و غیره استفاده میشود.
نقطه ابر چیست؟
نقطه ابر دمایی است که در آن محلول سورفکتانت غیر یونی کدر میشود. هرچه مقدار HLB بیشتر باشد، نقطه ابر بیشتر است. بنابراین نقطه ابر یک ویژگی مهم سورفکتانت خاص و منطقه کاربرد آن است.
بسته به روش مورد استفاده، نقطه ابر در آب، محلول 1٪ سدیم کلراید یا محلول 25٪ بوتیل دی گلیکول تعیین میشود. نقطه ابر نیز به غلظت سورفکتانت بستگی دارد.
این دما برای شوینده بهینه در نظر گرفته میشود. برای پاککنندههای کم کف، شوینده مطلوب در نقطه ابر است. برای پاککنندههای فوم شوینده مطلوب یا دقیقاً زیر نقطه ابر یا در ابتدای نقطه ابر است. همزدن شویندههای کم کفکننده برای جلوگیری از جداسازی فاز کافی است.
دمای نقطه ابر به نسبت قسمتهای آبگریز و آب دوست از سورفاکتانت غیر یونی بستگی دارد. برخی از نقاط ابر در دمای اتاق و برخی دیگر بسیار بالا هستند. برخی از غیر یونیک ها نقطه ابر ندارند زیرا نسبت بسیار بالایی از گروه های آب دوست به آبگریز دارند.
سورفکتانت های غیر یونی متداول
اگر سورفکتانت های آنیونی بیشترین محبوبیت را داشته باشند. سورفکتانت های غیر یونی در رتبه دوم قرار دارند و به طور گسترده در طیف وسیعی از محصولات نظافت. مراقبت شخصی و محصولات ضدعفونیکننده و همچنین فرآیندهای صنعتی مورد استفاده قرار میگیرند.
متداولترین سورفکتانت های آنیونی عبارتند از: کوکامید مونو اتانول آمین (Cocamide MEA). کوکامید دی اتانول آمین (Cocamide DEA). اتوکسیلاتهای الکل چرب. اکسیدهای آمین. سولفوکسیدها.
گروه سورفکتانت های غیر یونی نشان دهنده دومین گروه از نظر حجم. سورفکتانت های مورد استفاده در محصولات تمیز کننده است. مهمترین نمایندگان آن تا حد زیادی الکل اتوکسیلات (AE) هستند در حالی که سایر گروهها مانند الکل اکسیلاتهای الکل (افزودنیهای EO/PO). آلکانول امیدهای اسیدهای چرب. اکسیدهای آلکیل امین و آلکیل پلی گلوکوزیدها (APG) نقش کمتری در همه جا ایفا میکنند.
سورفکتانت های غیر یونی در کجا استفاده میشوند؟
سورفکتانت های غیر یونی دارای مولکول هایی هستند که بار الکتریکی ندارند، که این امر آنها را در برابر غیر فعال شدن سختی آب مقاوم میکند. این باعث میشود آنها را در شویندههای لباسشویی، تمیزکننده کاسه توالت و شویندههای ظرفشویی استفاده کنید.
در زمینه مواد شوینده و پاککنندهها، سورفکتانت های غیر یونی اغلب به عنوان حلال چربی در پاککنندههای خانگی و شویندههای ظرفشویی استفاده میشوند. در شویندههای نساجی، آنها معمولاً در ترکیب با سورفکتانت های آنیونی استفاده میشوند. سورفکتانت های غیر یونی در صنایع آرایشی و بهداشتی، رنگ و روکش و مواد شیمیایی ساختمانی نیز استفاده میشوند.نمونههایی از برخی سورفکتانت های غیر یونی رایج شامل اتوکسیلاتها، آلکوکسیلاتها و کوکامیدها است.
نقش سورفکتانت های غیریونی در سیستم های تحویل دارو
لیپوزومها وزیکولهایی هستند که از فسفولیپیدهای طبیعی یا مصنوعی ساخته شدهاند در حالی که آنهایی که از سورفاکتانت های غیر یونی (مانند آلکیل اترها و آلکیل استرها) و کلسترول تشکیل شدهاند. یک سیستم وزیکول سورفکتانت غیر یونی به نام نیوزوم تشکیل میدهند.سورفکتانت های غیر یونی می توانند حلالیت برخی از داروهای نامحلول را بهبود بخشند و فرمولاسیون در نیوزوم ها می تواند فراهمی زیستی این داروها را بهبود بخشد.
سورفکتانت های غیر یونی. متشکل از یک گروه سر آب دوست و یک دم آبگریز. که در تهیه نیوزوم ها استفاده میشود . هیچ باری حمل نمیکند و نسبتاً غیر سمی است. بخشی از آبگریز سورفاکتانت غیر یونی ممکن است ماهیتی آلکیل. فلورآلکیل یا استروئیدی داشته باشد. سورفکتانت های غیر یونی با توجه به ویژگیهای آنها میتوانند ساختارهایی را در محلول بدون بار در سر قطبی خود ایجاد کنند.
آمفیفیلیکهای غیر یونی مورد استفاده در نیوزوم ها در چهار دسته طبقه بندی میشوند: آلکیل استرها. آلکیل آمیدها. آلکیل اترها و استرهای اسیدهای چرب.تعداد گروه های آبگریز در حال حاضر محدود است. اما انواع مختلفی از سرهای آب دوست در سورفاکتانت های وزیکول ساز وجود دارد.
انواع مختلف سورفکتانت های غیر یونی. مانند پلی گلیسرول آلکیل اترها. گلوکوزیل دی الکیل اترها. سورفاکتانت های مرتبط با استرها. پلی اکسی اتیلن آلکیل اترها. بریج. اسپن ها (استرهای سوربیتان) و پلیسورباتها (توئینها). که برای تهیه نیوزومها استفاده میشوند در GRAS قرار میگیرند. دسته بندی شده و برای استفاده ملایم هستند. نیوزوم ها عموماً از سورفاکتانت های غیر یونی. کلسترول و/یا دی استیل فسفات (DCP) تشکیل شدهاند.
استفاده از سورفکتانت های غیر یونی در کامپوزیتها
گروه های آبدوست و گروه های چربی دوست سورفکتانت های غیر یونی به ترتیب ممکن است با مواد پرکننده معدنی و ماتریس پلیمری تعامل داشته باشند تا پیوندهای بین این دو را تقویت کنند. بنابراین سازگاری بین این دو را بهبود بخشیده و بر پلاستیک شدن و روانکاری کربن انعطافپذیر بین دو قطبی تأثیر میگذارد.
گروهها. در عین حال. میتواند انعطافپذیری و تحرکی به سیستم ببخشد. ویسکوزیته سیستم را کاهش داده و در نتیجه خواص پردازش کامپوزیتها را بهبود بخشد. به عنوان مثال. سورفکتانت های غیر یونی مانند BYK-110 (محلول کوپلیمر با گروههای اسیدی) پلی سوربات 80 ( توئین 80) و (Nonidet-P40) به عنوان تعدیلکنندهای در پراکندگی نانولولههای کربنی چند جداره (MWCNTs) در اپو اکسید آزمایش شدند. ماتریس عملکرد Nonidet-P40 در بهبود خواص ترمومکانیکی رزین اپوکسی نهایی و دستیابی به پراکندگی کلی MWCNT ها بهترین بود.
نانوکامپوزیتهای پلیمری در بخش فناوری نانو با استفاده از پلیمرهای طبیعی. بیوسنتتیک. مصنوعی یا مصنوعی تجزیهپذیر با نانو پرکنندهها ساخته شدهاند. این نانو پرکنندههای نانوکامپوزیتهای پلیمری به طور معمول با سورفکتانت غیر یونی. سورفاکتانت آنیونی و سورفکتانت های کاتیونی برای افزایش خواص مکانیکی-حرارتی نانو کامپوزیتها برای کاربردهای مختلف اصلاح میشوند.
سورفکتانت های کاتیونی
سورفکتانت های کاتیونی دارای بار مثبت در انتهای آب دوستی خود هستند. بار مثبت آنها را در محصولات ضد استاتیک مانند نرمکنندههای پارچه مفید میکند. سورفکتانت های کاتیونی همچنین میتوانند به عنوان عوامل ضد میکروبی عمل کنند، بنابراین اغلب در ضدعفونیکنندهها استفاده میشوند.
سورفکتانت های کاتیونی را نمیتوان با سورفکتانت های آنیونی استفاده کرد. اگر سورفکتانت های کاتیونی با بار مثبت با سورفکتانت های آنیونی با بار منفی مخلوط شوند، از محلول خارج شده و دیگر مؤثر نیستند. سورفکتانت های کاتیونی و غیر یونی، با این حال، سازگار هستند.نمونههایی از برخی سورفکتانت های کاتیونی رایج شامل کلریدهای آلکیل آمونیوم است.
سورفکتانت های آمفوتریک
سورفکتانت های آمفوتریک دارای دو بار مثبت در انتهای آب دوست خود هستند ، هم مثبت و هم منفی. بارهای دوگانه یکدیگر را خنثی میکنند و بار خالص صفر را ایجاد میکنند که به آن زویترونیک گفته میشود.pH هر محلول معین نحوه واکنش سورفکتانت های آمفوتریک را تعیین میکند. در محلولهای اسیدی، سورفکتانت های آمفوتریک دارای بار مثبت میشوند و مشابه سورفکتانت های کاتیونی رفتار میکنند. در محلولهای قلیایی، بار منفی ایجاد میکنند، شبیه سورفکتانت های آنیونی.
سورفکتانت آمفوتریک اغلب در محصولات مراقبت شخصی مانند شامپوها و لوازم آرایشی استفاده میشود. نمونههایی از برخی سورفکتانت های آمفوتریککه اغلب مورد استفاده قرار می گیرند شامل بتائینها و آمینو اکسیدها هستند.
نحوه استفاده از سورفکتانت ها در پاککنندهها
سورفکتانت ها جزء کلیدی محصولات پاککننده هستند. چیزی که محصولات تمیز کننده را متمایز میکند نحوه ساخت آنهاست.پاککنندههای ساخته شده از یک ماده شیمیایی، که نوع خاصی از خاک را هدف قرار میدهند، تمیزکننده کالا نامیده میشوند. پاککنندههایی که ترکیبی از مواد شیمیایی مختلف هستند که برای از بین بردن انواع خاکها با یکدیگر کار میکنند، پاککنندههای فرموله شده نامیده میشوند.
پاککنندههای فرموله شده معمولاً دارای چهار عنصر اساسی هستند: سورفاکتانت، هیدروتروپ، سازنده و حامل. هیدروتروپها مواد شیمیایی هستند که سطوح فعال سازنده و سازندهها را در محلول ثابت نگه میدارند.
حامل یا آب است یا حلال. این عناصر با هم کار میکنند تا اقدامات مکانیکی را برای حذف خاک ایجاد کنند. نتیجه نهایی محصولی است که میتواند با انواع مکانیسمهای تمیز کننده از جمله امولسیون، بلند کردن، پراکندگی، تفکیک، تعلیق و تجزیه خاکهای مختلف به خاک روی سطوح حمله کند.نوع سورفکتانت هایی که در یک محصول تمیز کننده استفاده میشود تا حد زیادی تعیین میکند که کدام خاکها در برداشتن آنها بهتر خواهد بود.
