Naše hlavní produkty: Aminový silikon, blokový silikon, hydrofilní silikon, všechny jejich silikonové emulze, zlepšovače tření, vodoodpudivé látky (bez fluoru, uhlík 6, uhlík 8), chemikálie pro dezinfekci (ABS, enzymy, ochrana spandexu, odstraňovač manganu), hlavní exportní země: Indie, Pákistán, Bangladéš, Turecko, Indonésie, Uzbekistán atd.

 

Průmyslový glutaman sodný, známý také jako povrchově aktivní látky, je typ látky, která po přidání v malém množství může výrazně snížit povrchové napětí rozpouštědla (obvykle vody) a změnit stav rozhraní systému. Když dosáhne určité koncentrace, tvoří v roztoku micely. Proto produkuje smáčecí nebo protismáčecí účinky, emulgační a deemulgační účinky, pěnění nebo odpěňování, solubilizaci, promývání a další účinky, které splňují požadavky praktických aplikací. Glutaman sodný, jako umami látka, je všudypřítomný v naší stravě a každodenním životě. V průmyslové výrobě jsou povrchově aktivní látky podobné glutamanu sodnému, které nevyžadují velké množství a mohou mít zázračné účinky. Tyto látky jsou běžně známé jako povrchově aktivní látky.

 

Úvod do povrchově aktivních látek

 

Povrchově aktivní látky mají zwitteriontovou molekulární strukturu: jeden konec je hydrofilní skupina, zkráceně hydrofilní skupina, známá také jako oleofobní nebo oleofobní skupina, která může rozpouštět povrchově aktivní látky ve vodě jako monomery. Hydrofilní skupiny jsou často polární skupiny, kterými mohou být karboxylové skupiny (-COOH), skupiny sulfonových kyselin (-SO3H), aminoskupiny (-NH2) nebo aminoskupiny a jejich soli. Hydroxylové skupiny (-OH), amidové skupiny, etherové vazby (-O-) atd. mohou být také polární hydrofilní skupiny; druhý konec je hydrofobní skupina, zkráceně oleofilní skupina, známá také jako hydrofobní nebo hydrofobní skupina. Hydrofobní skupiny jsou obvykle nepolární uhlovodíkové řetězce, jako jsou hydrofobní alkylové řetězce R-(alkyl), Ar-(aryl) atd.
Povrchově aktivní látky se dělí na iontové povrchově aktivní látky (včetně kationtových a aniontových povrchově aktivních látek), neiontové povrchově aktivní látky, amfoterní povrchově aktivní látky, kompozitní povrchově aktivní látky a další povrchově aktivní látky.

V roztoku povrchově aktivní látky, když koncentrace povrchově aktivní látky dosáhne určité hodnoty, molekuly povrchově aktivní látky vytvoří různé uspořádané kombinace zvané micely. Micelizace neboli tvorba micel je základní vlastností roztoků povrchově aktivních látek a s tvorbou micel souvisí některé důležité mezifázové jevy. Koncentrace, při které povrchově aktivní látky v roztoku tvoří micely, se nazývá kritická micelární koncentrace (CMC). Micely nejsou fixní kulovité tvary, ale spíše extrémně nepravidelné a dynamicky se měnící tvary. Za určitých podmínek mohou povrchově aktivní látky vykazovat také reverzní micelární stav.

 

Hlavní faktory ovlivňující kritickou koncentraci micel

 

Struktura povrchově aktivních látek
Přidávání a druhy přísad
Vliv teploty

 

Interakce mezi povrchově aktivními látkami a proteiny

 

Proteiny obsahují nepolární, polární a nabité skupiny a mnoho amfifilních molekul může s proteiny interagovat různými způsoby. Povrchově aktivní látky mohou za různých podmínek tvořit molekulárně uspořádané kombinace s různými strukturami, jako jsou micely, reverzní micely atd., a jejich interakce s proteiny se také liší. Mezi proteiny a povrchově aktivními látkami (PS) existují především elektrostatické a hydrofobní interakce, zatímco interakce mezi iontovými povrchově aktivními látkami a proteiny je způsobena především elektrostatickou interakcí polárních skupin a hydrofobní interakcí hydrofobních řetězců uhlík-vodík, které se vážou na polární a hydrofobní části proteinů a tvoří PS komplexy. Neiontové povrchově aktivní látky interagují s proteiny především prostřednictvím hydrofobních sil a interakce mezi jejich hydrofobními řetězci a hydrofobními skupinami proteinů může mít určitý vliv na strukturu a funkci povrchově aktivních látek a proteinů. Typ, koncentrace a systémové prostředí povrchově aktivních látek proto určují, zda proteiny stabilizují nebo destabilizují, agregují nebo dispergují.

 

Hodnota HLB povrchově aktivní látky

 

Aby povrchově aktivní látky vykazovaly jedinečnou mezifázovou aktivitu, musí udržovat určitou rovnováhu mezi hydrofobními a hydrofilními skupinami. HLB (Hydrophilic Lipophilic Balance) je hodnota hydrofilní oleofilní rovnováhy povrchově aktivních látek, která je indikátorem hydrofilních a hydrofobních vlastností povrchově aktivních látek.

Hodnota HLB je relativní hodnota (mezi 0 a 40), například parafín s hodnotou HLB = 0 (bez hydrofilní skupiny), polyoxyethylen s hodnotou HLB 20 a SDS se silnou hydrofilností s hodnotou HLB 40. Hodnotu HLB lze použít jako referenci pro výběr povrchově aktivních látek. Čím vyšší je hodnota HLB, tím lepší je hydrofilnost povrchově aktivní látky; čím menší je hodnota HLB, tím horší je hydrofilnost povrchově aktivní látky.
Hlavní funkce povrchově aktivních látek

 

Emulgační účinek

Vzhledem k vysokému povrchovému napětí oleje ve vodě se při kvapnutí oleje do vody a energickém míchání olej rozdrtí na jemné kuličky a smíchá se za vzniku emulze. Míchání se však zastaví a vrstvy se znovu navrství. Pokud se přidá povrchově aktivní látka a energicky se míchá, ale po zastavení není snadné ji po dlouhou dobu oddělit, jedná se o emulgaci. Důvodem je, že hydrofobní struktura oleje je obklopena hydrofilními skupinami účinné látky, čímž vzniká směrová přitažlivost a snižuje se práce potřebná k disperzi oleje ve vodě, což vede k dobré emulgaci oleje.

 

Smáčecí účinek

Na povrchu dílů je často ulpělá vrstva vosku, mastnoty nebo hydrofobní látky podobné vodnímu kameni. Kvůli znečištění těmito látkami není povrch dílů snadno smáčitelný vodou. Po přidání povrchově aktivních látek do vodného roztoku se kapičky vody na dílech snadno rozptýlí, čímž se výrazně sníží povrchové napětí dílů a dosáhne se účelu smáčení.

 

Solubilizační účinek

Po přidání povrchově aktivních látek do olejových látek se tyto mohou pouze „rozpustit“, ale k tomuto rozpuštění může dojít pouze tehdy, když koncentrace povrchově aktivních látek dosáhne kritické koncentrace koloidů, a rozpustnost je určena solubilizačním objektem a vlastnostmi. Z hlediska solubilizačního účinku jsou dlouhé hydrofobní genové řetězce silnější než krátké řetězce, nasycené řetězce jsou silnější než nenasycené řetězce a solubilizační účinek neiontových povrchově aktivních látek je obecně výraznější.

 

Disperzní efekt

Pevné částice, jako jsou prach a nečistoty, mají tendenci se ve vodě snadno shromažďovat a usazovat. Molekuly povrchově aktivních látek mohou rozdělit agregáty pevných částic na malé částice, což jim umožňuje dispergovat a suspendovat se v roztoku, čímž se podporuje rovnoměrné rozptýlení pevných částic.

 

Pěnivý účinek

Tvorba pěny je způsobena především směrovou adsorpcí účinné látky a snížením povrchového napětí mezi plynnou a kapalnou fází. Obecně platí, že nízkomolekulární účinná látka snadno pění, vysokomolekulární účinná látka méně pění, myristátová žluť má vyšší pěnivost a stearát sodný má nejhorší pěnivost. Aniontová účinná látka má lepší pěnivost a stabilitu pěny než neiontová účinná látka, například alkylbenzensulfonát sodný, který má silnou pěnivost. Mezi běžně používané stabilizátory pěny patří alifatické alkoholamidové sloučeniny, karboxymethylcelulóza atd. Mezi inhibitory pěny patří mastné kyseliny, estery mastných kyselin, polyethery atd. a další neiontové povrchově aktivní látky.

 

Klasifikace povrchově aktivních látek

 

Povrchově aktivní látky lze na základě charakteristik jejich molekulární struktury rozdělit na aniontové povrchově aktivní látky, neiontové povrchově aktivní látky, zwitteriontové povrchově aktivní látky a kationtové povrchově aktivní látky.

 

Aniontová povrchově aktivní látka

Sulfonát
Mezi běžné aktivní látky tohoto typu patří lineární alkylbenzensulfonát sodný a alfa-olefinsulfonát sodný. Lineární alkylbenzensulfonát sodný, známý také jako LAS nebo ABS, je bílý nebo světle žlutý prášek nebo vločková pevná látka s dobrou rozpustností v komplexních systémech povrchově aktivních látek. Je relativně stabilní vůči zásadám, zředěným kyselinám a tvrdé vodě. Běžně se používá v mycích prostředcích na nádobí (prostředcích na mytí nádobí) a tekutých pracích prostředcích, obecně se nepoužívá v šamponech a zřídka se používá ve sprchových gelech. V mycích prostředcích na nádobí může jeho dávkování tvořit přibližně polovinu celkového množství povrchově aktivních látek a skutečný rozsah nastavení jeho podílu v tekutých pracích prostředcích je relativně široký. Typickým složeným systémem používaným v mycích prostředcích na nádobí je ternární systém „LAS (lineární alkylbenzensulfonát sodný) - AES (alkoholethersulfát sodný) - FFA (alkylalkoholamid)“. Mezi hlavní výhody lineárního alkylbenzensulfonátu sodného patří dobrá stabilita, silná čisticí síla, minimální škodlivost pro životní prostředí a schopnost biologicky se rozkládat na neškodné látky za nízkou cenu. Hlavní nevýhodou je, že je vysoce stimulující. Alfa-olefinsulfonát sodný, známý také jako AOS, je vysoce rozpustný ve vodě a má dobrou stabilitu v širokém rozmezí hodnot pH. Mezi druhy solí sulfonových kyselin je účinnost lepší. Jeho vynikajícími výhodami jsou dobrá stabilita, dobrá rozpustnost ve vodě, dobrá kompatibilita, nízké podráždění a ideální mikrobiální odbouratelnost. Je to jeden z hlavních povrchově aktivních látek běžně používaných v šamponech a sprchových gelech. Jeho nevýhodou je jeho relativní cena.

 

Síran
Mezi běžné aktivní látky tohoto typu patří polyoxyethylenethersulfát mastných alkoholů sodný a dodecylsulfát sodný.

Polyoxyethylenethersulfát sodný s mastnými alkoholy, také známý jako AES nebo sodný alkoholethersulfát.

Snadno se rozpouští ve vodě, lze jej použít v šamponech, sprchových gelech, tekutých mycích prostředcích na nádobí a tekutých pracích prostředcích. Rozpustnost ve vodě je lepší než u dodecylsulfátu sodného a lze jej připravit v jakémkoli poměru do průhledného vodného roztoku při pokojové teplotě. Použití alkylbenzensulfonátu sodného v tekutých detergentech je rozsáhlejší a má lepší kompatibilitu než alkylbenzensulfonát s přímým řetězcem; může být komplexován s mnoha povrchově aktivními látkami v binárních nebo vícenásobných formách za vzniku průhledných vodných roztoků. Jeho vynikajícími výhodami jsou nízké podráždění, dobrá rozpustnost ve vodě, dobrá kompatibilita a dobrý účinek v prevenci vysušování, praskání a drsnosti pokožky. Nevýhodou je, že stabilita v kyselém prostředí je mírně nízká a čisticí síla je horší než u lineárního alkylbenzensulfonátu sodného a dodecylsulfátu sodného.

Dodecylsulfát sodný, známý také jako AS, K12, kokoylsulfát sodný a laurylsulfát sodný, je necitlivý na alkálie a tvrdou vodu. Jeho stabilita v kyselých podmínkách je horší než u běžných sulfátů a blízká stabilitě polyoxyethylenethersulfátu mastných alkoholů. Je snadno odbouratelný a má minimální negativní dopad na životní prostředí. Při použití v tekutých detergentech by kyselost neměla být příliš vysoká. Použití ethanolaminu nebo amonných solí v šamponech a sprchových gelech může nejen zvýšit stabilitu v kyselinách, ale také pomoci snížit podráždění. Kromě dobré pěnivosti a silné čisticí síly není jeho účinnost v jiných ohledech tak dobrá jako u alkoholethersulfátu sodného. Cena běžných aniontových povrchově aktivních látek je obecně vyšší.

 

Kationtové povrchově aktivní látky

Ve srovnání s různými typy povrchově aktivních látek mají kationtové povrchově aktivní látky nejvýraznější regulační účinek a nejsilnější baktericidní účinek, ačkoli mají nevýhody, jako je špatná čisticí síla, špatná pěnivost, špatná kompatibilita, vysoká dráždivost a vysoká cena. Kationtové povrchově aktivní látky nejsou přímo kompatibilní s aniontovými povrchově aktivními látkami a lze je použít pouze jako kondicionéry nebo fungicidy. Kationtové povrchově aktivní látky se běžně používají jako pomocné povrchově aktivní látky v tekutých detergentech (jako vedlejší kondicionační složka ve formulacích) pro produkty vyšší kvality, zejména pro šampony. Jako regulační složku je nelze nahradit jinými typy povrchově aktivních látek v vysoce kvalitních tekutých šamponech.

Mezi běžné typy kationtových povrchově aktivních látek patří hexadecyltrimethylamoniumchlorid (1631), oktadecyltrimethylamoniumchlorid (1831), kationtová guarová guma (C-14S), kationtový panthenol, kationtový silikonový olej, dodecyldimethylaminoxid (OB-2) atd.

 

Zwitterionický povrchově aktivní látka

Bipolární povrchově aktivní látky označují povrchově aktivní látky, které mají jak aniontové, tak kationtové hydrofilní skupiny. Tyto povrchově aktivní látky proto vykazují kationtové vlastnosti v kyselých roztocích, aniontové vlastnosti v alkalických roztocích a neiontové vlastnosti v neutrálních roztocích. Bipolární povrchově aktivní látky jsou snadno rozpustné ve vodě, koncentrovaných kyselých a alkalických roztocích a dokonce i v koncentrovaných roztocích anorganických solí. Mají dobrou odolnost vůči tvrdé vodě, nízké podráždění pokožky, dobrou měkkost tkanin, dobré antistatické vlastnosti, dobrý baktericidní účinek a dobrou kompatibilitu s různými povrchově aktivními látkami. Mezi důležité typy amfoterních povrchově aktivních látek patří dodecyldimethylbetain a karboxylát imidazolin.

 

Neiontové povrchově aktivní látky

Neiontové povrchově aktivní látky mají dobré vlastnosti, jako je solubilizace, praní, antistatické vlastnosti, nízká dráždivost a disperze vápenatého mýdla. Použitelný rozsah pH je širší než u běžných iontových povrchově aktivních látek. S výjimkou vlastností proti znečištění a pěnění jsou ostatní vlastnosti často lepší než u běžných aniontových povrchově aktivních látek. Přidání malého množství neiontové povrchově aktivní látky k iontové povrchově aktivní látce může zvýšit povrchovou aktivitu systému (ve srovnání se stejným obsahem účinné látky). Mezi hlavní druhy patří amidy alkylalkoholů (FFA), polyoxyethylenethery mastných alkoholů (AE) a alkylfenolpolyoxyethylenethery (APE nebo OP).

Alkylalkoholamidy (FFA) jsou třídou neiontových povrchově aktivních látek s vynikajícím výkonem, širokým využitím a vysokou frekvencí použití, běžně používané v různých tekutých detergentech. V tekutých detergentech se často používají v kombinaci s amidy v poměru „2:1“ a „1,5:1“ (alkylalkoholamid:amid). Alkylalkoholamidy lze použít v obecně mírně kyselých a alkalických detergentech a jsou nejlevnější variantou neiontových povrchově aktivních látek.

 

Aplikace povrchově aktivních látek

S rozvojem vědy a techniky, zejména s pokrokem chemického průmyslu a pronikáním souvisejících oborů, se role a použití povrchově aktivních látek stále více rozšiřují a prohlubují. Stopy povrchově aktivních látek lze nalézt od těžby nerostů a rozvoje energetiky až po účinky na buňky a enzymy. V dnešní době se použití povrchově aktivních látek neomezuje pouze na čisticí prostředky, čisticí prostředky na zubní pasty, kosmetické emulgátory a další běžná chemická odvětví, ale rozšířilo se i do dalších výrobních oblastí, jako je petrochemie, energetika a farmaceutický průmysl.

 

Těžba ropy
Při těžbě ropy může použití zředěných vodných roztoků povrchově aktivních látek nebo koncentrovaných směsných roztoků povrchově aktivních látek s ropou a vodou zvýšit výtěžnost ropy o 15 % až 20 %. Vzhledem ke schopnosti povrchově aktivních látek snižovat viskozitu roztoku se používají během vrtání ke snížení viskozity ropy a ke snížení počtu nebo prevenci vrtných nehod. Mohou také způsobit opětovné rozstřikování ropy ze starých vrtů, které již nestříkají ropu.

Rozvoj energetiky
Povrchově aktivní látky mohou také přispět k rozvoji energetiky. V současné situaci rostoucích světových cen ropy a nedostatečných zdrojů ropy má vývoj směsných paliv z ropy a uhlí zásadní význam. Přidáním povrchově aktivních látek do procesu lze vytvořit nový typ paliva s vysokou tekutostí, které může nahradit benzín jako zdroj energie. Přidání emulgátorů do benzínu, nafty a těžkého oleje nejen šetří zdroje ropy, ale také zlepšuje tepelnou účinnost a snižuje znečištění životního prostředí. Povrchově aktivní látky proto mají zásadní význam pro rozvoj energetiky.

Textilní průmysl
Použití povrchově aktivních látek v textilním průmyslu má dlouhou historii. Syntetická vlákna mají ve srovnání s přírodními vlákny nevýhody, jako je drsnost, nedostatečná nadýchanost, náchylnost k elektrostatické adsorpci prachu a špatná absorpce vlhkosti a omak. Pokud jsou ošetřena specializovanými povrchově aktivními látkami, lze tyto vady syntetických vláken výrazně zlepšit. Povrchově aktivní látky se také používají jako změkčovadla, antistatické látky, smáčecí a penetrační činidla a emulgátory v textilním tiskařském a barvicím průmyslu. Použití povrchově aktivních látek v textilním tiskařském a barvicím průmyslu je velmi rozsáhlé.

Čištění kovů
Pokud jde o čištění kovů, mezi tradiční rozpouštědla patří organická rozpouštědla, jako je benzín, petrolej a tetrachlormethan. Podle příslušných statistik se v Číně spotřebuje až 500 000 tun benzínu ročně. Čisticí prostředky na kovy na vodní bázi s obsahem povrchově aktivních látek mohou šetřit energii. Podle výpočtů může jedna tuna čisticího prostředku na kov nahradit 20 tun benzínu a jedna tuna ropné suroviny může být použita k výrobě 4 tun čisticího prostředku na kov, což naznačuje, že povrchově aktivní látky mají zásadní význam pro úsporu energie. Čisticí prostředky na kovy s vnějšími povrchově aktivními látkami se také vyznačují netoxickými, nehořlavými vlastnostmi, neznečišťujícími životní prostředí a zajišťujícími bezpečnost pracovníků. Tento typ čisticího prostředku na kov se široce používá k čištění různých typů kovových součástí, jako jsou letecké motory, letadla, ložiska atd.

Potravinářský průmysl
V potravinářském průmyslu jsou povrchově aktivní látky multifunkční přísady používané při výrobě potravin. Potravinářské povrchově aktivní látky mají vynikající emulgační, smáčecí, protislepivé, konzervační a flokulační účinky. Díky speciálnímu aditivnímu účinku mohou pečivo zkřupat, pěna zdobit pěnu, chléb změkčit a rovnoměrně dispergovat a emulgovat suroviny, jako je umělé máslo, majonéza a zmrzlina, což má jedinečný vliv na zlepšení výrobního procesu a vnitřní kvality výrobků.

Zemědělské pesticidy jsou emulzní kapaliny, které mají kvůli povrchovému napětí kapaliny tu nevýhodu, že se při postřiku na listy rostlin obtížně roztírají. Pokud se do pesticidního roztoku přidá povrchově aktivní látka, může tato látka snížit povrchové napětí kapaliny, to znamená, že roztok ztrácí svou povrchovou aktivitu a pesticidní roztok se snadno roztírá po povrchu listů, takže jeho insekticidní účinek bude lepší.