Naši glavni izdelki: amino silikon, blok silikon, hidrofilni silikon, vse njihove silikonske emulzije, izboljševalec obstojnosti drgnjenja, vodoodbojna sredstva (brez fluora, ogljik 6, ogljik 8), kemikalije za pranje demineralnega materiala (ABS, encimi, zaščita za spandex, odstranjevalec mangana), glavne izvozne države: Indija, Pakistan, Bangladeš, Turčija, Indonezija, Uzbekistan itd.

 

Industrijski mononatrijev glutamat, znan tudi kot površinsko aktivna snov, je vrsta snovi, ki lahko, če jo dodamo v majhnih količinah, močno zmanjša površinsko napetost topila (običajno vode) in spremeni stanje na površini sistema. Ko doseže določeno koncentracijo, v raztopini tvori micele. Zato povzroča omočenje ali preprečevanje omočenja, emulgiranje in deemulgiranje, penjenje ali odstranjevanje pene, solubilizacijo, pranje in druge učinke, ki ustrezajo zahtevam praktične uporabe. Mononatrijev glutamat je kot umami snov vseprisoten v naši prehrani in vsakdanjem življenju. V industrijski proizvodnji so površinsko aktivne snovi snovi, podobne mononatrijevemu glutamatu, ki ne zahtevajo velike količine in imajo lahko čudežne učinke. Te snovi so splošno znane kot površinsko aktivne snovi.

 

Uvod v površinsko aktivne snovi

 

Površinsko aktivne snovi imajo zwitterionsko molekularno strukturo: en konec je hidrofilna skupina, okrajšano hidrofilna skupina, znana tudi kot oleofobna ali oleofobna skupina, ki lahko raztopi površinsko aktivne snovi v vodi kot monomere. Hidrofilne skupine so pogosto polarne skupine, ki so lahko karboksilne skupine (-COOH), sulfonske kislinske skupine (-SO3H), amino skupine (-NH2) ali amino skupine in njihove soli. Hidroksilne skupine (-OH), amidne skupine, etrske vezi (-O-) itd. so lahko tudi polarne hidrofilne skupine; drugi konec je hidrofobna skupina, okrajšano oleofilna skupina, znana tudi kot hidrofobna ali hidrofobna skupina. Hidrofobne skupine so običajno nepolarne ogljikovodikove verige, kot so hidrofobne alkilne verige R-(alkil), Ar-(aril) itd.
Površinsko aktivne snovi se delijo na ionske površinsko aktivne snovi (vključno s kationskimi in anionskimi površinsko aktivnimi snovmi), neionske površinsko aktivne snovi, amfoterne površinsko aktivne snovi, kompozitne površinsko aktivne snovi in ​​druge površinsko aktivne snovi.

V raztopini površinsko aktivne snovi, ko njena koncentracija doseže določeno vrednost, molekule površinsko aktivne snovi tvorijo različne urejene kombinacije, imenovane miceli. Micelizacija ali tvorba micelov je temeljna lastnost raztopin površinsko aktivnih snovi, nekateri pomembni medfazni pojavi pa so povezani z tvorbo micelov. Koncentracija, pri kateri površinsko aktivne snovi v raztopini tvorijo micele, se imenuje kritična micelna koncentracija (CMC). Miceli niso fiksne sferične oblike, temveč izjemno nepravilne in dinamično spreminjajoče se oblike. Pod določenimi pogoji lahko površinsko aktivne snovi kažejo tudi obratno micelno stanje.

 

Glavni dejavniki, ki vplivajo na kritično koncentracijo micelov

 

Struktura površinsko aktivnih snovi
Dodatek in vrste dodatkov
Vpliv temperature

 

Interakcija med površinsko aktivnimi snovmi in beljakovinami

 

Beljakovine vsebujejo nepolarne, polarne in nabite skupine, številne amfifilne molekule pa lahko na različne načine interagirajo z beljakovinami. Površinsko aktivne snovi lahko pod različnimi pogoji tvorijo molekularno urejene kombinacije z različnimi strukturami, kot so miceli, reverzni miceli itd., njihove interakcije z beljakovinami pa so prav tako različne. Med beljakovinami in površinsko aktivnimi snovmi (PS) obstajajo predvsem elektrostatične in hidrofobne interakcije, medtem ko je interakcija med ionskimi površinsko aktivnimi snovmi in beljakovinami predvsem posledica elektrostatične interakcije polarnih skupin in hidrofobne interakcije hidrofobnih verig ogljika in vodika, ki se vežejo na polarne oziroma hidrofobne dele beljakovin in tvorijo komplekse PS. Neionske površinsko aktivne snovi interagirajo z beljakovinami predvsem prek hidrofobnih sil, interakcija med njihovimi hidrofobnimi verigami in hidrofobnimi skupinami beljakovin pa lahko določno vpliva na strukturo in delovanje površinsko aktivnih snovi in ​​beljakovin. Zato vrsta, koncentracija in sistemsko okolje površinsko aktivnih snovi določajo, ali stabilizirajo ali destabilizirajo beljakovine, se agregirajo ali dispergirajo.

 

HLB vrednost površinsko aktivne snovi

 

Da bi površinsko aktivne snovi pokazale edinstveno medfazno aktivnost, morajo vzdrževati določeno ravnovesje med hidrofobnimi in hidrofilnimi skupinami. HLB (hidrofilno lipofilno ravnovesje) je vrednost hidrofilnega oleofilnega ravnovesja površinsko aktivnih snovi, ki je pokazatelj hidrofilnih in hidrofobnih lastnosti površinsko aktivnih snovi.

Vrednost HLB je relativna vrednost (med 0 in 40), kot na primer parafin z vrednostjo HLB = 0 (brez hidrofilne skupine), polioksietilen z vrednostjo HLB 20 in SDS z močno hidrofilnostjo z vrednostjo HLB 40. Vrednost HLB se lahko uporabi kot referenca za izbiro površinsko aktivnih snovi. Višja kot je vrednost HLB, boljša je hidrofilnost površinsko aktivne snovi; manjša kot je vrednost HLB, slabša je hidrofilnost površinsko aktivne snovi.
Glavna funkcija površinsko aktivnih snovi

 

Učinek emulgiranja

Zaradi visoke površinske napetosti olja v vodi se olje, ko ga spustimo v vodo in močno mešamo, zdrobi v drobne kroglice in se med seboj zmeša, da tvori emulzijo, vendar se mešanje ustavi in ​​plasti se ponovno nanesejo. Če dodamo površinsko aktivno snov in močno mešamo, vendar je po prenehanju ni mogoče ločiti dolgo časa, gre za emulgiranje. Razlog za to je, da hidrofobnost olja obdajajo hidrofilne skupine aktivne snovi, kar tvori usmerjeno privlačnost in zmanjšuje delo, potrebno za disperzijo olja v vodi, kar ima za posledico dobro emulgiranje olja.

 

Vlažilni učinek

Na površini delov se pogosto oprime plast voska, masti ali snovi, podobne vodnemu kamnu, ki je hidrofobna. Zaradi onesnaženja s temi snovmi se površina delov ne zlahka zmoči z vodo. Ko vodni raztopini dodamo površinsko aktivne snovi, se kapljice vode na delih zlahka razpršijo, kar močno zmanjša površinsko napetost delov in doseže namen omočenja.

 

Učinek solubilizacije

Po dodajanju površinsko aktivnih snovi oljnim snovem se te lahko le "raztopijo", vendar se to raztapljanje lahko zgodi le, ko koncentracija površinsko aktivnih snovi doseže kritično koncentracijo koloidov, topnost pa je določena s solubilizacijskim objektom in lastnostmi. Kar zadeva solubilizacijski učinek, so dolge hidrofobne genske verige močnejše od kratkih verig, nasičene verige so močnejše od nenasičenih verig, solubilizacijski učinek neionskih površinsko aktivnih snovi pa je na splošno pomembnejši.

 

Disperzijski učinek

Trdni delci, kot so prah in delci umazanije, se v vodi zlahka zbirajo in usedajo. Molekule površinsko aktivnih snovi lahko razdelijo agregate trdnih delcev na majhne delce, kar jim omogoča, da se dispergirajo in suspendirajo v raztopini, kar spodbuja enakomerno disperzijo trdnih delcev.

 

Pena

Nastanek pene je predvsem posledica usmerjene adsorpcije aktivne snovi in ​​zmanjšanja površinske napetosti med plinsko in tekočo fazo. Na splošno se nizkomolekularna aktivna snov zlahka peni, visokomolekularna aktivna snov ima manj pene, miristatno rumeno ima boljše penilne lastnosti, natrijev stearat pa ima najslabše penilne lastnosti. Anionska aktivna snov ima boljše penilne lastnosti in stabilnost pene kot neionske aktivne snovi, kot je natrijev alkilbenzen sulfonat, ki ima močne penilne lastnosti. Pogosto uporabljeni stabilizatorji pene vključujejo alifatski alkoholni amid, karboksimetil celulozo itd. Inhibitorji pene vključujejo maščobne kisline, estre maščobnih kislin, polietre itd. in druge neionske površinsko aktivne snovi.

 

Klasifikacija površinsko aktivnih snovi

 

Površinsko aktivne snovi lahko glede na značilnosti njihove molekularne strukture razdelimo na anionske površinsko aktivne snovi, neionske površinsko aktivne snovi, zwitterionske površinsko aktivne snovi in ​​kationske površinsko aktivne snovi.

 

Anionska površinsko aktivna snov

Sulfonat
Med pogostimi aktivnimi snovmi te vrste sta natrijev linearni alkilbenzensulfonat in natrijev alfa olefin sulfonat. Natrijev linearni alkilbenzensulfonat, znan tudi kot LAS ali ABS, je bel ali bledo rumen prah ali trdna snov v kosmičih z dobro topnostjo v kompleksnih sistemih površinsko aktivnih snovi. Je relativno stabilen na alkalije, razredčeno kislino in trdo vodo. Pogosto se uporablja v tekočinah za pomivanje posode (detergent za pomivanje posode) in tekočih detergentih za pranje perila, običajno se ne uporablja v šamponih in redko v gelih za prhanje. V detergentih za pomivanje posode lahko njegov odmerek predstavlja približno polovico celotne količine površinsko aktivnih snovi, dejansko območje prilagajanja njegovega deleža v tekočih detergentih za pranje perila pa je relativno široko. Tipičen sestavljeni sistem, ki se uporablja v detergentih za pomivanje posode, je ternarni sistem "LAS (linearni alkilbenzensulfonat natrij) - AES (alkoholni eter sulfat natrij) - FFA (alkil alkohol amid)". Pomembne prednosti natrijevega linearnega alkilbenzensulfonata so dobra stabilnost, močna čistilna moč, minimalna škodljivost za okolje in sposobnost biorazgradnje v neškodljive snovi po nizki ceni. Pomembna pomanjkljivost je, da je zelo stimulativen. Natrijev alfa olefin sulfonat, znan tudi kot AOS, je zelo topen v vodi in ima dobro stabilnost v širokem razponu pH vrednosti. Med različnimi vrstami soli sulfonske kisline je učinkovitost boljša. Izjemne prednosti so dobra stabilnost, dobra topnost v vodi, dobra združljivost, nizko draženje in idealna mikrobna razgradnja. Je ena glavnih površinsko aktivnih snovi, ki se pogosto uporablja v šamponih in gelih za prhanje. Njegova pomanjkljivost je, da je relativno drag.

 

Sulfat
Med pogostimi aktivnimi snovmi te vrste sta natrijev maščobni alkohol polioksietilen eter sulfat in natrijev dodecil sulfat.

Natrijev maščobni alkohol polioksietilen eter sulfat, znan tudi kot AES ali natrijev alkohol eter sulfat.

Enostavno se raztopi v vodi in se lahko uporablja v šamponih, gelih za prhanje, tekočih detergentih za pomivanje posode in tekočih detergentih za perilo. Topnost v vodi je boljša kot pri natrijevem dodecil sulfatu in ga je mogoče pripraviti v poljubnem razmerju v prozorni vodni raztopini pri sobni temperaturi. Uporaba natrijevega alkilbenzensulfonata v tekočih detergentih je obsežnejša in ima boljšo združljivost kot alkilbenzensulfonat z ravno verigo; lahko se kompleksira s številnimi površinsko aktivnimi snovmi v binarnih ali večkratnih oblikah, da tvori prozorne vodne raztopine. Izjemne prednosti so nizko draženje, dobra topnost v vodi, dobra združljivost in dobra učinkovitost pri preprečevanju izsušitve, razpok in hrapavosti kože. Pomanjkljivost je, da je stabilnost v kislih medijih nekoliko slabša, čistilna moč pa je slabša od natrijevega linearnega alkilbenzensulfonata in natrijevega dodecil sulfata.

Natrijev dodecil sulfat, znan tudi kot AS, K12, natrijev kokoil sulfat in natrijev lavril sulfat kot penilo, ni občutljiv na alkalije in trdo vodo. Njegova stabilnost v kislih pogojih je slabša od stabilnosti splošnih sulfatov in blizu stabilnosti maščobnega alkoholnega polioksietilen eter sulfata. Je zlahka razgradljiv in minimalno škoduje okolju. Pri uporabi v tekočih detergentih kislost ne sme biti previsoka; uporaba etanolamina ali amonijevih soli v šamponih in gelih za tuširanje ne le poveča stabilnost kislin, temveč tudi pomaga zmanjšati draženje. Razen dobre sposobnosti penjenja in močne čistilne moči njegova učinkovitost v drugih pogledih ni tako dobra kot pri natrijevem alkoholnem eter sulfatu. Cena običajnih anionskih površinsko aktivnih snovi je na splošno višja.

 

Kationski surfaktant

V primerjavi z različnimi vrstami površinsko aktivnih snovi imajo kationske površinsko aktivne snovi najizrazitejši prilagoditveni učinek in najmočnejši baktericidni učinek, čeprav imajo pomanjkljivosti, kot so slaba čistilna moč, slaba sposobnost penjenja, slaba združljivost, visoka dražilnost in visoka cena. Kationske površinsko aktivne snovi niso neposredno združljive z anionskimi površinsko aktivnimi snovmi in se lahko uporabljajo le kot kondicionerji ali fungicidi. Kationske površinsko aktivne snovi se pogosto uporabljajo kot pomožne površinsko aktivne snovi v tekočih detergentih (kot manjša sestavina kondicionerja v formulacijah) za izdelke višjega razreda, predvsem za šampone. Kot sestavine za prilagoditev jih ni mogoče nadomestiti z drugimi vrstami površinsko aktivnih snovi v tekočih detergentih in šamponih višjega cenovnega razreda.

Med pogoste vrste kationskih površinsko aktivnih snovi spadajo heksadeciltrimetilamonijev klorid (1631), oktadeciltrimetilamonijev klorid (1831), kationska guar guma (C-14S), kationski pantenol, kationsko silikonsko olje, dodecil dimetil amin oksid (OB-2) itd.

 

Zwitterionski surfaktant

Bipolarne površinsko aktivne snovi se nanašajo na površinsko aktivne snovi, ki imajo tako anionske kot kationske hidrofilne skupine. Zato te površinsko aktivne snovi kažejo kationske lastnosti v kislih raztopinah, anionske lastnosti v alkalnih raztopinah in neionske lastnosti v nevtralnih raztopinah. Bipolarne površinsko aktivne snovi so zlahka topne v vodi, koncentriranih kislih in alkalnih raztopinah ter celo v koncentriranih raztopinah anorganskih soli. Imajo dobro odpornost na trdo vodo, nizko draženje kože, dobro mehkobo tkanin, dobre antistatične lastnosti, dober baktericidni učinek in dobro združljivost z različnimi površinsko aktivnimi snovmi. Pomembne vrste amfoternih površinsko aktivnih snovi vključujejo dodecil dimetil betain in karboksilat imidazolin.

 

Neionska površinsko aktivna snov

Neionske površinsko aktivne snovi imajo dobre lastnosti, kot so solubilizacija, pranje, antistatičnost, nizko draženje in disperzija kalcijevega mila; uporabno območje pH je širše kot pri splošnih ionskih površinsko aktivnih snoveh; razen lastnosti obraščanja in penjenja so druge lastnosti pogosto boljše od splošnih anionskih površinsko aktivnih snovi. Dodajanje majhne količine neionske površinsko aktivne snovi ionski površinsko aktivni snovi lahko poveča površinsko aktivnost sistema (v primerjavi z enako vsebnostjo aktivne snovi). Glavne vrste vključujejo amidne alkil alkohole (FFA), polioksietilenske etre maščobnih alkoholov (AE) in alkilfenol polioksietilenske etre (APE ali OP).

Alkilni alkoholni amidi (FFA) so razred neionskih površinsko aktivnih snovi z vrhunsko učinkovitostjo, široko uporabo in pogostostjo uporabe, ki se pogosto uporabljajo v različnih tekočih detergentih. V tekočih detergentih se pogosto uporabljajo v kombinaciji z amidi, v razmerju "2:1" in "1,5:1" (alkilni alkoholni amid: amid). Alkilni alkoholni amidi se lahko uporabljajo v rahlo kislih in alkalnih detergentih ter so najcenejša vrsta neionskih površinsko aktivnih snovi.

 

Uporaba površinsko aktivnih snovi

Z razvojem znanosti in tehnologije, zlasti z napredkom kemične industrije in prodiranjem sorodnih disciplin, sta vloga in uporaba površinsko aktivnih snovi postali vse bolj razširjeni in poglobljeni. Sledi površinsko aktivnih snovi lahko najdemo od rudarjenja mineralov in razvoja energije do učinkov na celice in encime. Dandanes uporaba površinsko aktivnih snovi ni omejena le na detergente, čistila za zobne paste, kozmetične emulgatorje in druge vsakodnevne kemične industrije, temveč se je razširila tudi na druga proizvodna področja, kot so petrokemija, razvoj energetike in farmacevtska industrija.

 

Pridobivanje nafte
Pri ekstrakciji nafte lahko uporaba razredčenih vodnih raztopin površinsko aktivnih snovi ali koncentriranih mešanih raztopin površinsko aktivnih snovi z oljem in vodo poveča izkoristek surove nafte za 15 % do 20 %. Zaradi sposobnosti površinsko aktivnih snovi, da zmanjšajo viskoznost raztopine, se uporabljajo med vrtanjem za zmanjšanje viskoznosti surove nafte in zmanjšanje ali preprečevanje nesreč pri vrtanju. Prav tako lahko povzročijo ponovno škropljenje starih vrtin, ki ne brizgajo več nafte.

Razvoj energetike
Površinsko aktivne snovi lahko prispevajo tudi k razvoju energetike. V trenutnih razmerah naraščajočih svetovnih cen nafte in omejenih virov nafte ima razvoj mešanic goriv iz premoga in nafte velik pomen. Z dodajanjem površinsko aktivnih snovi v postopek lahko proizvedemo novo vrsto goriva z visoko pretočnostjo, ki lahko nadomesti bencin kot vir energije. Dodajanje emulgatorjev bencinu, dizlu in težkemu olju ne le prihrani vire nafte, temveč tudi izboljša toplotno učinkovitost in zmanjša onesnaževanje okolja. Zato imajo površinsko aktivne snovi velik pomen za razvoj energetike.

Tekstilna industrija
Uporaba površinsko aktivnih snovi v tekstilni industriji ima dolgo zgodovino. Sintetična vlakna imajo v primerjavi z naravnimi vlakni pomanjkljivosti, kot so hrapavost, nezadostna puhastost, dovzetnost za elektrostatično adsorpcijo prahu ter slabša absorpcija vlage in otip. Če jih obdelamo s specializiranimi površinsko aktivnimi snovmi, lahko te pomanjkljivosti v sintetičnih vlaknih močno izboljšamo. Površinsko aktivne snovi se v industriji tiskanja in barvanja tekstila uporabljajo tudi kot mehčala, antistatika, omočilna in penetrirajoča sredstva ter emulgatorji. Uporaba površinsko aktivnih snovi v industriji tiskanja in barvanja tekstila je zelo obsežna.

Čiščenje kovin
Kar zadeva čiščenje kovin, tradicionalna topila vključujejo organska topila, kot so bencin, kerozin in ogljikov tetraklorid. Glede na ustrezno statistiko se na Kitajskem za čiščenje kovinskih delov porabi kar 500.000 ton bencina na leto. Čistila za kovine na vodni osnovi, formulirana s površinsko aktivnimi snovmi, lahko prihranijo energijo. Po izračunih lahko ena tona čistila za kovine nadomesti 20 ton bencina, ena tona naftne surovine pa se lahko uporabi za proizvodnjo 4 ton čistila za kovine, kar kaže na velik pomen površinsko aktivnih snovi pri varčevanju z energijo. Čistila za kovine z zunanjimi površinsko aktivnimi snovmi imajo tudi značilnosti, da so nestrupena, negorljiva, ne onesnažujejo okolja in zagotavljajo varnost delavcev. Ta vrsta čistila za kovine se pogosto uporablja za čiščenje različnih vrst kovinskih komponent, kot so vesoljski motorji, letala, ležaji itd.

Živilska industrija
V živilski industriji so površinsko aktivne snovi večnamenski dodatki, ki se uporabljajo pri proizvodnji hrane. Živilske površinsko aktivne snovi imajo odlične emulgirne, omočilne, protisprijemljive, konzervacijske in flokulacijske učinke. Zaradi posebnega aditivnega učinka lahko naredijo pecivo hrustljavo, penasto hrano spenjeno, kruh mehak ter enakomerno razpršijo in emulgirajo surovine, kot so umetno maslo, majoneza in sladoled, kar ima edinstven učinek na izboljšanje proizvodnega procesa in notranje kakovosti izdelkov.

Kmetijski pesticidi so emulzijske tekočine, ki imajo zaradi površinske napetosti tekočine pomanjkljivost, da se pri škropljenju po listih rastlin težko razmažejo. Če raztopini pesticida dodamo površinsko aktivno snov, lahko ta zmanjša površinsko napetost tekočine, kar pomeni, da losjon izgubi svojo površinsko aktivnost in se bo pesticidni losjon lažje razmazal po površini listov, zato bo njegov insekticidni učinek boljši.