Abstrakt: Omówiono funkcje środków powierzchniowo czynnych, takie jak zwilżanie, dyspergowanie, emulgowanie, solubilizowanie, spienianie, odpienianie, mycie i odkażanie itp., Wprowadzono klasyfikację środków powierzchniowo czynnych oraz kilka powszechnie stosowanych czynności powierzchniowych. I rola w kosmetykach, detergentach, medycynie, żywności. Opisano trend rozwoju środków powierzchniowo czynnych.

1. Klasyfikacja środków powierzchniowo czynnych

Istnieje wiele sposobów klasyfikacji środków powierzchniowo czynnych, które są klasyfikowane według źródła środków powierzchniowo czynnych. Środki powierzchniowo czynne są zwykle podzielone na trzy kategorie: syntetyczne środki powierzchniowo czynne, naturalne środki powierzchniowo czynne i biologiczne środki powierzchniowo czynne.

Surfaktanty można podzielić na cztery kategorie: anionowe, kationowe, obojniaczojonowe i niejonowe w zależności od rodzaju jonów generowanych przez grupę hydrofilową. Powszechnie stosowane środki powierzchniowo czynne, których hydrofobową zasadą jest grupa węglowodorowa, mogą również zawierać w cząsteczce takie pierwiastki jak tlen, azot, siarka, chlor, brom i jod i nazywane są surfaktantami węglowodorowymi lub zwykłymi środkami powierzchniowo czynnymi. Środki powierzchniowo czynne zawierające fluor, krzem, fosfor i bor nazywane są specjalnymi środkami powierzchniowo czynnymi. Wprowadzenie fluoru, krzemu, fosforu, boru i innych pierwiastków sprawia, że ​​środki powierzchniowo czynne są bardziej unikalne i doskonałe. Środki powierzchniowo czynne zawierające fluor są jedną z najważniejszych odmian specjalnych środków powierzchniowo czynnych.

2. Główna rola surfaktantów

(1) Emulgowanie: Ze względu na wysokie napięcie powierzchniowe oleju w wodzie, gdy olej kapie do wody, energicznie wymieszaj, olej jest kruszony na drobne kulki i mieszany w emulsję, ale mieszanie zatrzymuje się i ponownie warstwy. Jeśli dodasz środek powierzchniowo czynny i energicznie wymieszasz, nie będzie łatwo go oddzielić przez długi czas po zatrzymaniu, czyli emulgowaniu. Powodem jest to, że hydrofobowość oleju jest otoczona hydrofilową grupą substancji czynnej, tworząc przyciąganie kierunkowe, zmniejszając pracę wymaganą do zdyspergowania oleju w wodzie i sprawiając, że olej jest dobrze zemulgowany. Do

(2) Efekt zwilżania: Często na powierzchni części znajduje się warstwa wosku, tłuszczu lub łuskowatego materiału, który jest hydrofobowy. Ze względu na zanieczyszczenie tymi substancjami powierzchnia części nie jest łatwa do zwilżenia wodą. Po dodaniu środków powierzchniowo czynnych do roztworu wodnego krople wody na częściach są łatwo rozpraszane, co znacznie zmniejsza napięcie powierzchniowe części i zapewnia zwilżenie. Do

(3) Solubilizacja: substancje oleiste można „rozpuścić” po dodaniu środków powierzchniowo czynnych, ale rozpuszczenie to może nastąpić tylko wtedy, gdy stężenie środka powierzchniowo czynnego osiągnie krytyczne stężenie koloidu. Rozpuszczalność zależy od obiektu solubilizacji i zależy od natury. Jeśli chodzi o solubilizację, długi hydrofobowy łańcuch węglowodorowy jest silniejszy niż krótki łańcuch węglowodorowy, nasycony łańcuch węglowodorowy jest silniejszy niż nienasycony łańcuch węglowodorowy, a efekt solubilizacji niejonowych środków powierzchniowo czynnych jest generalnie bardziej znaczący. Do

(4) Efekt dyspersji: cząstki stałe, takie jak cząsteczki kurzu i brudu, są stosunkowo łatwe do agregacji razem i łatwo osadzają się w wodzie. Cząsteczki środków powierzchniowo czynnych mogą dzielić agregaty cząstek stałych na drobne cząstki, które są zdyspergowane i zawieszone w roztworze. Odgrywają rolę w promowaniu jednorodnej dyspersji cząstek stałych. (5) Efekt piany: Tworzenie piany jest głównie kierunkową adsorpcją substancji czynnej, która jest spowodowana spadkiem napięcia powierzchniowego między fazą gazową i ciekłą. Ogólnie rzecz biorąc, substancje czynne o małej masie cząsteczkowej są łatwe do spieniania, substancje czynne o dużej masie cząsteczkowej mają mniej piany, żółty kwas mirystynowy ma najwyższe właściwości pieniące, a stearynian sodu ma najgorsze właściwości pieniące. Anionowe substancje czynne mają lepsze właściwości pieniące i stabilność piany niż niejonowe. Na przykład alkilobenzenosulfonian sodu ma silne właściwości pieniące. Powszechnie stosowane stabilizatory piany obejmują amidy alkoholi tłuszczowych, karboksymetylocelulozę itp., A inhibitory piany obejmują kwasy tłuszczowe, estry kwasów tłuszczowych, polietery itp. Oraz inne niejonowe środki powierzchniowo czynne.

3 Zastosowanie środka powierzchniowo czynnego

Stosowanie środków powierzchniowo czynnych można podzielić na zastosowania cywilne i przemysłowe. Według danych dwie trzecie cywilnych środków powierzchniowo czynnych jest używanych w środkach ochrony osobistej; syntetyczne detergenty to jeden z największych rynków konsumenckich środków powierzchniowo czynnych. Produkty obejmują proszek do prania, detergenty w płynie, środki do zmywania naczyń i różne produkty gospodarstwa domowego. Środki czyszczące i środki ochrony osobistej, takie jak: szampony, odżywki, kremy do włosów, żel do włosów, balsamy, toniki, środki do mycia twarzy itp. Przemysłowe środki powierzchniowo czynne to suma środków powierzchniowo czynnych stosowanych w różnych dziedzinach przemysłu innych niż cywilne środki powierzchniowo czynne. Jego obszary zastosowań obejmują przemysł tekstylny, przemysł metalowy, przemysł farbiarski, farbiarski, przemysł pigmentowy, przemysł żywic tworzyw sztucznych, przemysł spożywczy, przemysł papierniczy, przemysł skórzany, poszukiwanie ropy naftowej, przemysł materiałów budowlanych, przemysł wydobywczy, przemysł energetyczny itp. Poniżej opisano kilka aspektów. .

3.1.1 Środek powierzchniowo czynny w kosmetykach

Surfaktanty są szeroko stosowane w różnych kosmetykach jako emulgatory, penetranty, detergenty, zmiękczacze, zwilżacze, środki bakteriobójcze, dyspergatory, solubilizatory, antystatyki, farby do włosów itp. Niejonowe środki powierzchniowo czynne są najczęściej stosowane w kosmetykach, ponieważ nie działają drażniąco i są łatwo kompatybilny z innymi komponentami. Na ogół są to estry kwasów tłuszczowych i polietery.

3.1.2 Wymagania kosmetyków do środków powierzchniowo czynnych

Skład preparatów kosmetycznych jest różnorodny i złożony. Oprócz surowców olejowych i wodnych istnieją również różne funkcjonalne środki powierzchniowo czynne, konserwanty, aromaty i pigmenty itp., Które należą do wielofazowego układu dyspersyjnego. Wraz z coraz większą liczbą formulacji kosmetycznych i wymaganiami funkcjonalnymi, rośnie również różnorodność środków powierzchniowo czynnych stosowanych w kosmetykach. Surfaktanty stosowane w kosmetykach nie powinny powodować podrażnień skóry, toksycznych skutków ubocznych, a także spełniać wymagania bezbarwności, nieprzyjemnego zapachu i wysokiej trwałości.

3.2 Stosowanie środków powierzchniowo czynnych w detergentach

Środki powierzchniowo czynne mają wydajne funkcje czyszczące i dezynfekujące i od dawna stanowią najważniejszą część produktów czyszczących. Środek powierzchniowo czynny jest głównym składnikiem detergentu. Oddziałuje z brudem oraz między brudem a twardą powierzchnią (np. Zwilżanie, przenikanie, emulgowanie, solubilizowanie, dyspergowanie, spienianie itp.), A dzięki mechanicznemu mieszaniu uzyskuje się efekt mycia. Najpowszechniej stosowanymi i najpowszechniej stosowanymi są anionowe i niejonowe środki powierzchniowo czynne. Kationowe i amfoteryczne środki powierzchniowo czynne są używane tylko do produkcji niektórych specjalnych typów i funkcji detergentów. Główne odmiany to LAS (odnoszące się do sulfonianu alkilobenzenu), AES (siarczan polioksyetylenoeteru alkoholu tłuszczowego), MES (sól kwasu tłuszczowego kwasu α-sulfonowego), AOS (sulfonian α-alkenylu), eter alkilofenolowo-polioksyetylenowy, eter polioksyetylenowo-alkilofenolowy kwaśna dietanoloamina, typ aminokwasu, typ betainy itp.

3.3 Zastosowanie surfaktantów w przemyśle spożywczym

3.3.1 Emulgatory i zagęszczacze spożywcze Najważniejszą rolą środków powierzchniowo czynnych w przemyśle spożywczym jest działanie jako emulgatory i zagęszczacze. Fosfolipidy to najczęściej stosowane emulgatory i stabilizatory. Oprócz fosfolipidów powszechnie stosowanymi emulgatorami są glicerydy kwasów tłuszczowych S, głównie monoglicerydy T, estry sacharozy kwasów tłuszczowych, estry sorbitanu kwasów tłuszczowych, estry glikolu propylenowego kwasów tłuszczowych, fosfolipidy z nasion soi, guma arabska, kwas alginowy, kazeinian sodu, żelatyna i żółtko jaja itp. Zagęszczacze dzielą się na dwie kategorie: naturalne i syntetyzowane chemicznie. Naturalne zagęszczacze obejmują skrobię, gumę arabską, gumę guar, karageninę, pektynę, agar i kwas alginowy wytwarzany z roślin i wodorostów. Istnieje również żelatyna, kazeina i kazeinian sodu wytwarzane ze zwierząt i roślin zawierających białko. I guma ksantanowa wykonana z mikroorganizmów. Najczęściej stosowanymi zagęszczaczami syntetycznymi są karboksymetyloceluloza sodowa: alginian glikolu propylenowego, kwas glikolowy celulozy i poliakrylan sodu, glikolan sodowy skrobi, fosforan sodowy skrobi, metyloceluloza i kwas poliakrylowy Sód itp.

3.3.2 Konserwanty żywności Estry ramnozy mają określone właściwości przeciwbakteryjne, przeciwwirusowe i przeciw mykoplazmom. Estry sacharozy mają również silniejsze działanie hamujące na mikroorganizmy, zwłaszcza bakterie Gram-dodatnie tworzące przetrwalniki.

3.3.3 Środki dyspergujące żywność, środki spieniające itp. Oprócz stosowania jako emulgatory i zagęszczacze w produkcji żywności, środki powierzchniowo czynne mogą być również stosowane jako środki dyspergujące, zwilżające, spieniające, odpieniające, kontrolujące krystalizację, Sterylizuj i przedłużaj okres przechowywania żywności . Na przykład dodanie 0,2-0,3% fosfolipidów sojowych podczas granulowania pełnego mleka w proszku może poprawić jego hydrofilowość i zdolność do dyspersji i można je szybko rozpuścić bez aglomeracji podczas przygotowywania. Podczas robienia ciast i lodów dodatek glicerolu i tłuszczu sacharozowego może mieć działanie pieniące, co sprzyja powstawaniu dużej liczby bąbelków. Przy produkcji mleka zagęszczonego i przetworów sojowych dodatek gliceryny kwasu tłuszczowego działa odpieniająco.

3.3.4 Zastosowanie do ekstrakcji i separacji pigmentów, składników zapachowych, składników biologicznie czynnych i produktów fermentowanych

W ostatnich latach środki powierzchniowo czynne były również szeroko stosowane do ekstrakcji i separacji naturalnych składników żywności, takich jak pigmenty, składniki smakowe, składniki biologicznie czynne i produkty fermentowane.

3.4 Zastosowanie środków powierzchniowo czynnych w medycynie

Środki powierzchniowo czynne pełnią funkcję zwilżającą, emulgującą, solubilizującą itp., Dlatego są szeroko stosowane jako farmaceutyczne substancje pomocnicze, zwłaszcza w opracowanej w ostatnich latach technologii mikroemulsji farmaceutycznej. W syntezie leków surfaktanty mogą być stosowane jako katalizatory przeniesienia fazowego, które mogą zmieniać stopień solwatacji jonów, zwiększając w ten sposób reaktywność jonów, powodując przebieg reakcji w układzie heterogenicznym i znacznie poprawiając wydajność reakcji. Surfaktanty są często stosowane jako solubilizatory i sensybilizatory w analizie, zwłaszcza w farmaceutycznej spektroskopii fluorescencyjnej. Pod względem dezynfekcji skóry, dezynfekcji ran lub błon śluzowych, dezynfekcji narzędzi i dezynfekcji środowiska przed operacją w przemyśle farmaceutycznym, środki powierzchniowo czynne mogą silnie oddziaływać z białkami biofilmu bakteryjnego, denaturując lub tracąc swoją funkcję i są szeroko stosowane jako środki bakteriobójcze i dezynfekujące.

4. Trend rozwoju surfaktantów

Kierunek rozwoju środków powierzchniowo czynnych przejawi się w następujących aspektach:

4.1 Powrót do natury;

4.2 Wymień szkodliwe chemikalia;

4.3 Umyć i używać w temperaturze pokojowej;

4.4 Stosowanie w twardej wodzie bez dodatków;

4.5 Ochrona środowiska, która może skutecznie oczyszczać ścieki, wodę, pył itp. Środki powierzchniowo czynne;

4.6 Środki powierzchniowo czynne, które mogą skutecznie poprawić wykorzystanie minerałów, paliw i produkcję;

4.7 Wielofunkcyjne środki powierzchniowo czynne;

4.8 Środki powierzchniowo czynne przygotowane z odpadów przemysłowych lub miejskich w oparciu o bioinżynierię;

4.9 Ponowne użycie Wysokowydajny środek powierzchniowo czynny o synergistycznym działaniu uzyskany dzięki technologii formulacji.