תקציר: דן בפונקציות של חומרים פעילי שטח, כגון הרטבה, פיזור, תחליב, סולוביליזציה, קצף, קצף, שטיפה וטיהור וכו ', הצגת הסיווג של חומרים פעילי שטח והצגת מספר סוכני פעילויות שטח נפוצים. והתפקיד בקוסמטיקה, חומרי ניקוי, תרופות, אוכל. מתוארת מגמת ההתפתחות של חומרים פעילי שטח.

1. סיווג פעילי שטח

ישנן דרכים רבות לסווג חומרים פעילי שטח, המסווגים לפי מקור חומרים פעילי שטח. חומרים פעילי שטח מחולקים בדרך כלל לשלוש קטגוריות: חומרים פעילי שטח סינתטיים, פעילי שטח טבעיים וחומרים פעילי שטח ביולוגיים.

ניתן לחלק חומרים פעילי שטח לארבע קטגוריות: אניוני, קטיוני, זוויטרוניוני ולא יוניוני על פי סוג היונים שנוצרת על ידי הקבוצה ההידרופילית. פעילי שטח פעילים נפוצים, שבסיסם ההידרופובי הם קבוצת פחמימנים, עשויים להכיל במולקולה גם אלמנטים כגון חמצן, חנקן, גופרית, כלור, ברום, ונקראים פעילי שטח פחמימנים או פעילי שטח רגילים. פעילי שטח המכילים פלואור, סיליקון, זרחן ו בורון נקראים פעילי שטח מיוחדים. החדרת פלואור, סיליקון, זרחן, בורון ואלמנטים אחרים מעניקה פעילי שטח יותר ביצועים ייחודיים ומצויינים. פעילי שטח פעילי שטח המכילים פלואור הם אחד הזנים החשובים ביותר של פעילי שטח מיוחדים.

2. התפקיד העיקרי של חומרים פעילי שטח

(1) תחליב: בגלל מתח פני השטח הגבוה של השמן במים, כאשר השמן נוטף למים, מערבבים נמרצות, השמן נמחץ לחרוזים עדינים ומעורבב לתחליב, אך הבחישה נעצרת ונמשכת מחדש שכבות. אם מוסיפים חומר פעילי שטח ומערבבים בעוצמה, לא יהיה קל להפריד זמן רב לאחר העצירה, וזה תחליב. הסיבה היא שההידרופוביות של השמן מוקפת בקבוצה ההידרופילית של החומר הפעיל, ויוצרת משיכה כיוונית, מפחיתה את העבודה הנדרשת לפיזור השמן במים והופכת את השמן לממולס היטב. ל

(2) אפקט הרטבה: לעתים קרובות יש שכבת שעווה, שומן או חומר קשקשי המוצמדת על פני החלק, שהיא הידרופובית. בשל זיהום חומרים אלה, לא קל להרטיב את פני השטח של החלקים במים. כאשר מוסיפים פעילי שטח לתמיסה המימית, טיפות המים על החלקים מתפזרות בקלות, מה שמפחית מאוד את מתח השטח של החלקים ומשיג את מטרת ההרטבה. ל

(3) מסיסות: ניתן "להמיס" חומרים שמנים לאחר הוספת חומרים פעילי שטח, אך פירוק זה יכול להתרחש רק כאשר ריכוז חומר השטח מגיע לריכוז הקריטי של הקולואיד. המסיסות מבוססת על אובייקט המסיס וזה תלוי באופי. מבחינת סולוביליזציה, שרשרת הפחמימנים הגן ההידרופובית הארוכה חזקה יותר משרשרת הפחמימנים הקצרה, שרשרת הפחמימנים הרוויה חזקה יותר משרשרת הפחמימנים הבלתי רוויים, ואפקט הסולוביליזציה של חומרים פעילי שטח לא-יוניים הוא בדרך כלל משמעותי יותר. ל

(4) אפקט פיזור: חלקיקים מוצקים כגון חלקיקי אבק ולכלוך קלים יחסית לצבירה קלה, והם קלים להתיישב במים. מולקולות של חומרים פעילי שטח יכולות לחלק את אגרגטי החלקיקים המוצקים לחלקיקים עדינים, המפוזרים ותלויים בתמיסה. מילאו תפקיד בקידום פיזור אחיד של חלקיקים מוצקים. (5) אפקט קצף: היווצרות קצף היא בעיקר ספיחה כיוונית של החומר הפעיל, הנגרמת על ידי ירידת מתח הפנים בין שלבי הגז לנוזל. באופן כללי, חומרים פעילים במשקל נמוך מולקולרי קלים לקצף, לחומרים פעילים במשקל גבוה יש פחות קצף, לצהוב חומצה מיריסטית יש תכונות הקצפה הגבוהות ביותר, ולנתרן סטיראט יש תכונות הקצפה הגרועות ביותר. לסוכנים פעילים אניוניים יש תכונות קצף ויציבות קצף טובים יותר מאלו שאינם יונייים. לדוגמה, נתרן אלקילבנזן סולפונאט בעל תכונות קצף חזקות. מייצבי קצף נפוצים כוללים אמידים של אלכוהול שומני, תאית קרבוקסימתיל וכו ', ומעכבי קצף כוללים חומצות שומן, אסטרים של חומצות שומן, פוליאתרים וכו' וחומרים פעילי שטח לא-יוניים אחרים.

3 יישום של חומר פעילי שטח

ניתן לחלק את היישום של חומרים פעילי שטח ליישומים אזרחיים ותעשייתיים. על פי הנתונים, שני שלישים מחומרים פעילי שטח אזרחיים משמשים במוצרי הגנה אישיים; חומרי ניקוי סינטטיים הם אחד משווקי הצרכנות הגדולים ביותר לחומרים פעילי שטח. המוצרים כוללים אבקת כביסה, חומרי ניקוי נוזליים, חומרי ניקוי לשטיפת כלים ומוצרים ביתיים שונים. מוצרי ניקוי ומוצרי הגנה אישיים כגון: שמפו, מרכך, קרם שיער, ג'ל לשיער, קרם, טונר, חומר ניקוי פנים וכו '. חומרים פעילי שטח תעשייתיים הם סכום פעילי השטח המשמשים בתחומי תעשייה שונים למעט פעילי שטח אזרחיים. תחומי היישום שלה כוללים תעשיית טקסטיל, תעשיית מתכת, צבע, צבע, תעשיית פיגמנט, תעשיית שרף פלסטיק, תעשיית מזון, תעשיית נייר, תעשיית עור, חיפושי נפט, תעשיית חומרי בניין, תעשיית כרייה, תעשיית אנרגיה וכו '. להלן כמה היבטים המתוארים .

3.1.1 חומר פעילי שטח בקוסמטיקה

חומרים פעילי שטח נמצאים בשימוש נרחב בקוסמטיקה השונה כחומרים מתחלבים, חומרי ניקוי, חומרי ניקוי, מרככים, חומרי הרטבה, חיידקים, מפיצים, מסיסים, חומרים אנטי-סטטיים, צבעי שיער וכו '. חומרים פעילי שטח לא-יוניים משמשים לרוב במוצרי קוסמטיקה מכיוון שהם אינם מרגיזים והם תואם בקלות לרכיבים אחרים. באופן כללי, הם אסטרים של חומצות שומן ופוליאתרים.

3.1.2 דרישות הקוסמטיקה לחומרים פעילי שטח

הרכב התכשירים הקוסמטיים הוא מגוון ומורכב. בנוסף לחומרי גלם של שמן ומים, ישנם גם חומרים פעילי שטח פעילים שונים, חומרים משמרים, טעמים ופיגמנטים וכו ', השייכים למערכת פיזור רב-פאזית. עם יותר ויותר ניסוחים קוסמטיים ודרישות פונקציונליות, מגוון חומרי השטח המשמשים קוסמטיקה גדל גם הוא. חומרים פעילי שטח המשמשים בתמרוקים לא צריכים להיות בעלי גירוי בעור, ללא תופעות לוואי רעילות, וכן לעמוד בדרישות של חוסר צבע, ללא ריח לא נעים ויציבות גבוהה.

3.2 יישום חומרים פעילי שטח בחומרי ניקוי

למשטחי שטח פעולות ניקוי וחיטוי יעילות, והפכו זה מכבר לחלק החשוב ביותר במוצרי הניקוי. חומר פעילי שטח הוא המרכיב העיקרי של חומר הניקוי. זה מתקשר עם לכלוך ובין לכלוך למשטח מוצק (כגון הרטבה, מחלחל, מתחלב, מסיס, פיזור, קצף וכו ') וניצול ערבוב מכני משיג את אפקט הכביסה. השימושים הנפוצים ביותר והנפוצים ביותר הם פעילי שטח אניוניים ולא-יוניוניים. פעילי שטח קטיוניים ואמפוטריים משמשים רק לייצור סוגים ופונקציות מיוחדים מסוימים של חומרי ניקוי. הזנים העיקריים הם LAS (הכוונה לאלקיל בנזן סולפונאט), AES (אלכוהול שומני פוליוקסיאתילן אתר סולפט), MES (מלח חומצות שומן חומצה סולפונית), AOS (α-alkenyl sulfonate), אתר אלקיל פולי-אוקסיאתילן, אתר פולי-אוקסיאתילן אלקילפנול, שומן חומצה דיאתנולמין, סוג חומצת אמינו, סוג בטאין וכו '.

3.3 יישום חומרים פעילי שטח בתעשיית המזון

3.3.1 מתחליבים ומעבים למזון תפקידם החשוב ביותר של חומרים פעילי שטח בתעשיית המזון הוא לפעול כמתחלים ומעבים. פוספוליפידים הם התחלבים והמייצבים הנפוצים ביותר. בנוסף לפוספוליפידים, מתחלבים נפוצים הם חומצות שומן גליצרידים S, בעיקר מונוגליצריד T, אסטרים של סוכרוז חומצה שומנית, אסטרים של חומצות שומן סורביטן, אסטרים של חומצת שומן פרופילן גליקול, פוספוליפידים של סויה, מסטיק ערבי, חומצה אלגינית, נתרן קזאינאט, ג'לטין וחלמון ביצה. וכו 'מעבים מתחלקים לשתי קטגוריות: טבעי ומסונתז כימי. מעבים טבעיים כוללים עמילן, מסטיק ערבי, מסטיק גואר, קרגינן, פקטין, אגר וחומצה אלגינית העשויים מצמחים ואצות ים. יש גם ג'לטין, קזאין ונתרן קזאינאט המיוצר מבעלי חיים וצמחים המכילים חלבון. ומסטיק קסנתן העשוי ממיקרואורגניזמים. המעבים הסינתטיים הנפוצים ביותר הם נתרן קרבוקסימתיל תאית: @ :, פרופילן גליקול אלגינאט, תאית חומצה גליקולית ונתרן פוליאקרילט, עמילן נתרן גליקולאט, נתרן עמילן פוספט, מתיל תאית וחומצה פוליאקרילית נתרן וכו '.

3.3.2 חומרים משמרים למזון לאסטרים של רמנוז יש מאפיינים אנטיבקטריאליים, אנטי-ויראליים ואנטי-מיקופלזמה מסוימים. לאסטרים של סוכרוז יש השפעה מעכבת יותר על מיקרואורגניזמים, במיוחד חיידקים חיוביים של גראם.

3.3.3 מפזרי מזון, חומרי הקצפה וכו '. בנוסף לשימוש בהם כמחליבים ומעבים בייצור מזון, ניתן להשתמש בחומרים פעילי שטח גם כמפיצים, חומרי הרטבה, חומרי קצף, חומר קצף, חומרי בקרת התגבשות, לעקר ולהאריך את תקופת שימור המזון. . לדוגמא, הוספת 0.2-0.3% פוספוליפידים סויה בעת גרגירי אבקת חלב מלא יכולה לשפר את הידרופיליות שלה ואת פיזורה, והיא ניתנת להמסה מהירה ללא צבירה במהלך ההכנה. בעת הכנת עוגות וגלידות, לתוספת של חומצת שומן גליצרול ושומן סוכרוז יכול להיות השפעה מקציפה, דבר המסייע לייצור מספר רב של בועות. בייצור חלב מרוכז ומוצרי סויה, להוספת חומצת שומן גליצרול יש השפעה מקפיצה.

3.3.4 יישום במיצוי והפרדה של פיגמנטים, רכיבי ניחוח, רכיבים פעילים ביולוגית ומוצרים מותססים

בשנים האחרונות נעשה שימוש נרחב בחומרים פעילי שטח במיצוי והפרדה של מרכיבים טבעיים במזון כמו פיגמנטים, מרכיבי טעם, רכיבים פעילים ביולוגית ומוצרים מותססים.

3.4 יישום חומרים פעילי שטח בתחום הרפואה

לחומרים פעילי שטח יש את הפונקציות של הרטבה, תחליב, סולוביליזציה וכו ', ולכן הם משמשים באופן נרחב כמרכיבים פרמצבטיים, במיוחד בטכנולוגיית המיקרו-אמולסיה התרופתית שפותחה בשנים האחרונות. בסינתזה של תרופות, חומרים פעילי שטח יכולים לשמש כזרזים להעברת פאזה, אשר יכולים לשנות את מידת ההתמוססות של היונים, ובכך להגביר את תגובתיותם של היונים, לגרום לתגובה להמשיך במערכת הטרוגנית ולשפר מאוד את יעילות התגובה. חומרים פעילי שטח משמשים לעיתים קרובות כממיסים ומרגישים רגישים בניתוח, במיוחד בספקטרוסקופיית פלואורסצנציה פרמצבטית. במונחים של חיטוי עור, חיטוי פצעים או קרום רירי, חיטוי מכשירים וחיטוי סביבתי לפני הניתוח בתעשיית התרופות, חומרים פעילי שטח יכולים לקיים אינטראקציה חזקה עם חלבוני ביופילם חיידקיים כדי לנטרל או לאבד את תפקודם, ומשמשים כקוטלי חיידקים וחיטוי הנמצאים בשימוש נרחב.

4. מגמת הפיתוח של חומרים פעילי שטח

כיוון הפיתוח של חומרים פעילי שטח יבוא לידי ביטוי בהיבטים הבאים:

4.1 חזרה לטבע;

4.2 החלף כימיקלים מזיקים;

4.3 שוטפים ומשתמשים בטמפרטורת החדר;

4.4 שימוש במים קשים ללא תוספים;

4.5 הגנה על הסביבה שיכולה לטפל ביעילות בפסולת נוזלים, פסולת מים, אבק וכו 'פעילי שטח;

4.6 פעילי שטח שיכולים לשפר ביעילות את השימוש במינרלים, דלקים וייצור;

4.7 חומרים פעילי שטח רב תכליתיים;

4.8 חומרים פעילי שטח שהוכנו מפסולת תעשייתית או עירונית על בסיס הנדסה ביולוגית;

4.9 שימוש חוזר בחומרים פעילי שטח יעילים במיוחד עם אפקט סינרגטי המיוצר על ידי טכנולוגיית ניסוח.