Tensioactivii veschestvaPAV - o substanță adsorbită la interfața dintre cele două faze și care formează pe acestea un strat de concentrare a crescut. Cu toate acestea, termenul „agenți activi de suprafață“ (SAW) este de obicei pus într-un sens restrâns, în legătură ea numai la un grup de compuși organici, adsorbția care din soluțiile lor, chiar concentrații foarte scăzute conduce la o reducere drastică a tensiunii superficiale (interfaciale) la interfața de p-pa gaz (vapori), etc. lichide sau solide. Termenul „tensiunea de suprafață“ este acceptată de utilizat în ceea ce privește faza de interfață condensat cu gazul, iar termenul de „tensiune interfacială“ - în legătură cu interfața de două faze condensate de suprafață. Acumularea și orientarea în stratul adsorbția moleculelor de agent tensioactiv sau ioni - o consecință a amfifile (proprietăți) dualitatii lor. Fiecare moleculă este în mod tipic surfactant oleofilică, un lipofil sau o porțiune (unul sau mai mulți radicali de hidrocarburi) și porțiunea hidrofilă (una sau mai multe grupări polare). Ie suprafață surfactant activ dizolvat în fluidele de hidrocarburi, datorită grupărilor hidrofile și dizolvate în apă - radicalii oleofile (hidrofobi).
Clasificarea agenților tensioactivi
În funcție de tipul de grupe hidrofile de agenți activi de suprafață sunt împărțite în ioni. sau ionic. și neionic. sau neionic. ionici disociază în ioni în soluție, dintre care unele au o activitate de adsorbție, alții (ioni contra) - adsorbție nu este activ. Dacă anionilor activi de adsorbție, numit surfactanți. anionic, sau anion, în caz contrar - cationic sau cation activ. Anumiți agenți activi de suprafață conțin atât grupări acide și bazice; acești agenți tensioactivi amfoteri au proprietăți numite lor. amfoteri sau anfolitnymi,. surfactanți neionici nu se disociază atunci când este dizolvat în Nones; Purtătorii sunt în mod normal hidrofile în grupe hidroxil yaalyaetsya și lungimea lanțului de poliglicolic razlichyaoy.
Structura moleculară și prepararea compușilor activi de suprafață (surfactanți)
agenții anionice alcătuiesc cea mai mare parte din producția mondială de agent activ de suprafață. surfactanți industriale de acest tip pot fi împărțite în cele ce urmează. grupe majore: acizi carboxilici și sărurile lor (săpunuri), sulfați de alchil (ethersulfates), sulfonați de alchil și alchilaril sulfonați, și alte produse.
În producția de multe săpunuri și ioni de săpun și cum ar fi surfactanți neionici sunt utilizați acizi carboxilici care pot fi obținute prin hidroliză din grăsimi vegetale și animale și acizii grași sintetici la tine. importanță industrială ca rășină și gras la tine ulei de tal - un produs secundar de producție pastă - rășină la tine pe bază de colofoniu, inclusiv abietic prevalează.
Cea mai mare importanță ca săruri de surfactant ale monocarboxilici k-t sunt săpunuri (sodiu, potasiu și amoniu) de RSOON gras la-t, unde R - normale, saturate sau radical alifatic nesaturat cu 12-18 atomi de carbon, și săpunurile (sodiu, potasiu rar) rășină t. Importanța practică sunt dicarboxilici la tine, de exemplu. alchenil produs în industrie prin condensarea hidrocarburilor nesaturate, cu anhidrida maleică.
Alchil sulfații sunt de obicei sintetizați alcooli grași sau sulfoeterifikatsiey superioare - olefine, urmată de neutralizare acizilor alkylsulfuric respectiv primari sau secundari.
Alchilarilsulfonați, Ch. arr. mono- și dialkilbenzolsulfonaty și mono- și dialkilnaftalinsulfonaty constituie o mare parte de agent tensioactiv anionic sintetic.
Alchil sulfonații sunt în general derivați din hidrocarburi saturate C12 - C18 structură normală pe care sulfohloriruyut sau sulfookislyayut cu saponificare ulterioară sau produs de neutralizare.
surfactanți cationici pot fi împărțite în următoarele grupe: amine cu diferite grade de baze de substituție și de amoniu cuaternar, alte baze de azot (guanidină, hidrazină, compuși heterociclici, etc ...), fosfoniu sau baze terțiare de sulfoniu ..
Materia primă pentru kationoaktvnyh surfactant având o valoare economică, sunt aminele derivate din acizi grași și alcooli alkgalogenidov și alchilfenoli. Sărurile cuaternare de amoniu cu catenă lungă sintetizați din halogenuri de alchil corespunzătoare prin reacția cu amine terțiare sau de amine hloralkilirovaniem al. Moduri de alcooli sintetici, fenoli și compuși fenolici.
Valoarea mai mare ca agenții tensioactivi cationici și ca materii prime produse în sinteza tensioactivi neionici (vezi. De mai jos) sunt ambele mono. dar, de asemenea, diamine, poliamine, și derivații acestora.
amfoteri pot fi derivate din introducerea în ea a introducere aminoacizi amfoteri anionici sau cationici disponibili comercial în cantități mici, iar consumul lor este extins lent.
Aceasta este clasa cea mai promițătoare și cea mai rapidă creștere de agent activ de suprafață. Cel puțin 80-90% din agentul tensioactiv obținut prin adăugarea de oxid de etilenă la alcooli, alchilfenoli, acizi carboxilici, amine și alți compuși cu atomi de hidrogen reactivi. eteri Polioksiatilenovye ai alchilfenolilor - cele mai numeroase și pe scară largă grup de agenți activi de suprafață neionici, inclusiv mai mult de o sută de denumiri comerciale de medicamente mai cunoscute OP-4, OP 7 și OP-10. materii prime tipice - octil și dodecil ionil-; kr. dacă utilizează crezoli, acidul crezol, naftol, etc. Dacă reacția este luat alchilfenol separat, produsul finit este un amestec dintr-un agent tensioactiv cu formula generală RC6H4O (CH2O) mH, unde m -. grad de etoxilare, în funcție de raportul molar al componentelor inițiale.
Polioxietilena RSOO gras la-t (CH2CH2O) mH siyteziruyut directe etoxilare sau esterificarea-t la t preformat polietilenglicol.
Polioxietilenă alcooli RO (CH2CH2O) mH câștigat importanță industrială, și anume. K. ei cu ușurință biochimice. degradabil în condiții naturale. Ele sunt preparate prin etoxilare de alcooli grași superiori, bromura de alchil, prin reacția cu sarea de monosodiu de polietilenglicol și altele. Moduri.
Polioxietilen eteri ai mercaptanilor, precum alcooli, pot fi preparați oxyethylation alchil mercaptani terțiar și mercaptani n-alchil primar și a anumitor alkilbenzolmerkaptanov.
derivați de alchilamine polioxietilena reprezintă un grup foarte divers de agenți activi de suprafață, mulți dintre care este produsă în industrie. Acești agenți activi de suprafață, fiind de natură cationică, proprietățile devin substanțe neionice pronunțate cu creșterea lungimii lanțului de polioxietilena. Cel mai important din punct de vedere practic etoxilare produsele primare n-alchilamine, alchilamine terțiare și dehidroabietilamina.
Evacuate ca produse pe baza de poliamine de polietilenă, de ex. dietilentriamină, dar acestea nu sunt utilizate pe scară largă. La scară industrială sau semi-industrial, produce un surfactant alifatich terțiară. radical RC (CH3) 2NH (CH2CH2O) mH, conține 12-22 atomi de carbon și m = 1 - 25; polioksietilendegidroabietilaminy (bazat pe la-t, și colofoniu de ulei de tal); derivați de polioxipropilen ai aminelor - „propominy“.
Polioksietilenalkilamidy preparate în mod tipic amide oxyethylation sau preformat mono- sau dnetilolamidov zhirvyh k-m (lauric, palmitic, oleic).
Un număr de surfactanți neionici preparați din alcoolii polihidrici parțial esterificați cu un gras ter. alcooli utilizați conținând 2 până la 6 grupări hidroxil, pentaeritritol, Poliglicerol, hidrați de carbon. Când sorbitan grupele hidroxil libere ale materiei prime unit lungimea lanțului de polioxietilenă.
Un alt mod de a obține agenți tensioactivi din alcooli polihidroxilici - întâi oxyethylation și apoi eterificare.
Practic. copolimeri bloc valoare de oxid de etilenă și oxid de propilenă ca agenți activi de suprafață sunt în continuă creștere. Ele sunt preparate prin polimerizare în trepte, utilizând ca un compus „primer“, care conține atomi de hidrogen reactivi.
Compușii inițiali monofuncționali pentru sinteza acestor agenți activi de suprafață. - alcooli monohidrici, acizi, mercaptani, amine secundare, amide N-substituite și alte rest hidrofob este restul materiei prime, în cazul în care acesta are un alifatich suficient de lungă. radical, un bloc de oxid de polipropilenă și
Pe lângă Pluronics pe bază de compuși inițiali funcționali sunt cunoscuți alți agenți activi de suprafață, cum ar fi plyurodaty.
Materiile prime cu trei grupe funcționale în sinteza de copolimer bloc surfactanți neionici sunt glicerol și alții.
Din compușii tetrafuncționali pentru sinteza agenților tensioactivi copolimer bloc sunt cel mai frecvent utilizate alifatich. diamină primară. Cel mai cunoscut Tetronic.
Preparat ca copolimeri bloc ai alchilen oxizilor pe bază de pentaeritritol, diatilentriamina, hexite (manitol și sorbitol), zaharoză și altele.
agenți activi de suprafață neionici de diferite tipuri sunt utilizate ca materii prime pentru prepararea unui număr de agenți activi de suprafață neionici. Pe baza alifatich oxietilați. surfactanți alcooli, alchilfenoli etc. ale substanțelor de mai sus a fost sintetizat sunt sulfați, fosfați, carboxilați și compuși de amoniu cuaternar.
Pentru majoritatea produselor se pot atașa oksietilirovanngh urmat acrilonitril prin transferul aminei rezultate într-o bază de amoniu cuaternar prin metode convenționale.
surfactanți fluoroalifatic constituie o clasă largă de compuși. Multe tipuri diferite de fluorocarburi surfactanți derivate bazate pe fluoruri la perfluorocarboxilici și perfluorosulfonic-t.
surfactant macromoleculari - polimeri solubili sau carbociclu getrotsepnye ionic sau neionic tip mol. în greutate de la câteva mii la câteva sute de mii. Printre acestea sunt compuși naturali (proteine algenaty, pectina și t. D.), produse Chem. procesarea polimerilor naturali (de exemplu, derivați de celuloză.) și sintetice. polimeri.
Structura tipică de surfactant macromolecular trebuie să fie clară delimitare a regiunilor hidrofili și hidrofobi. Tensioactivii sunt homopolimeri sau copolimeri, în k-ryh de-a lungul catenei principale hidrofobe lungi sunt dispuse la intervale de catene laterale hidrofile regulate sau grupuri. reprezentanți tipici ai acestui grup de agenți activi de suprafață anionici - poliacrilici și polimetacrilici la voi, sărurile și derivații lor nek- și polimeri carboxilați pe bază de alcool polivinilic, poliacrilamidă, copolimeri de anhidridă maleică cu alți compuși nesaturați .. Activitatea de suprafață posedă sulfatat și polimeri sulfoeterifitsirovannye (polistiren, alcool polivinilic, policondensat de p-alchilfenol cu formaldehidă și altele oxietilați.).
Cationic surfactantul polimeric preparat prin clorometilarea, urmată de aminare din polistiren, poliviniltoluen și altele. Polimeri vinilici. Activitatea superficială deosebit de ridicată de săruri polimerice de amoniu cuaternar de baze, incluzând săruri ale polivinilpiridină. pentru prepararea surfactanților ionici mari - polyelectrolytes solubile - metode adecvate și materii prime, la- utilizate în sinteza rășinilor schimbătoare de ioni.
Neinonogennye surfactanți macromoleculari pot fi obținute din aproape orice polimer oksietvlirovaniem conținând hidroxil sau altele. Grupele funcționale cu atomi de hidrogen reactivi.
Proprietățile surfactanți (agenți tensioactivi)
Activitatea de suprafață care se măsoară la scăderea tensiunii de suprafață împărțită la concentrația corespunzătoare - CMC în cazul agenților activi de suprafață care formează micelii. Activitatea de suprafață este invers proporțională CMC:
Formarea micelelor are loc într-un interval îngust de concentrații, care devine mai îngustă și determinarea cel puțin lungirea radicalii hidrofobi.
Cel mai simplu micele polukolloidpyh tipic surfactanți, de exemplu. săruri de gras k-m, la concentrații care depășesc CMC nu este prea o formă sferoidală.
Odată cu creșterea concentrației micelare de surfactant anisometric însoțită de o creștere bruscă a viscozității structurale, rezultând în anumite cazuri, la geleebreaovaniyu, adică pierderea completă a rezistenței.
CMC - tehnologyach importantă. index. Este posibil să se determine metode de timp personal ca CMC în domeniu, mai mult sau mai puțin multe fizikohimich schimbat dramatic. Proprietățile sistemelor CMC sunt caracteristice modificari ale tensiunii superficiale, Difuzia luminii, conductivitatea, vâscozitatea, difuzia, solubilizarea, caracteristicile spectrale ale p-ra etc.
BHL - condiționate și pur empirică. caracteristic, nu este universal.
Sunt foarte specifice pentru proprietățile lor ftortenzidy, partea nepolară a lanțurilor fluorocarbonați formate molecula-ryh. Din cauza interacțiunii intermoleculare slabe a fluorocarburi cu greutate moleculară mică posedă energie de suprafață extrem de mică.
Caracteristică fluorocarbon surfactant - compuși cu radicali fluorcarburi și hidrocarburi - o activitate de suprafață ridicată în organic nepolar. Lichide cu energie de suprafață scăzută. Perfluorurat strat surfactant adsorbție pe o suprafață solidă orientată spre exterior radicali fluorocarburi, reduce tensiunea superficială critică umezirea la valori mai mici decât tensiunea de suprafață a hidrocarburilor lichide. Aceasta înseamnă că o astfel de suprafață nu este numai hidrofob, ci și oleophobic, adică nu umectat cu petrol și alte hidrocarburi lichide. lanțuri fluorcarbon, din cauza energetice ridicate a interatomică (intramoleculare) comunicațiile, sunt inerte chimic și rezistente la căldură.
Utilizarea substanțelor active de suprafață (surfactanți)
Surfactanții sunt utilizate pe scară largă în industrie, agricultură, medicină și viața de zi cu zi. Producția mondială de suprafață este în creștere în fiecare an, cu proporția de substanțe neionice este în continuă creștere în producția totală. Utilizate pe scară largă toate tipurile de agenți activi de suprafață în prepararea și aplicarea sintetice. polimeri. Cea mai importantă zonă a consumului de surfactant formează micele - producerea polimerilor prin polimerizare în emulsie. Tipul și concentrația de agent tensioactiv selectat (evulgatorov) tehnologich depind în mare măsură. și fizico-chim. Proprietățile latexul rezultat. Surfactant este, de asemenea, utilizat atunci când iolimerizatsii suspensie. polimeri solubili în apă (alcool volivinilovy, derivați de celuloză, mucilagii, etc.) - surfactanți macromoleculari utilizate de obicei. Amestecarea cu lac sau maslyanosmolyanyh lichid compoziții cu apă în prezența emulgatori obținute emulsie utilizat la fabricarea de mase plastice, piele, materiale nețesute, țesături impregirovannyh, vopsele pe bază de apă, etc.
În producția de vopsele și materiale plastice. Surfactanții sunt adăugate pentru a reglementa reologich lor. caracteristici.
Variați surfactanți sunt folosiți pentru tratarea suprafețelor fibroase (țesut sau nețesut) și materialul de film (cum ar fi agenți antistatici, modificatori de filare detergenți p-Moat. Printre agenții tensioactivi utilizați ca agenți hidrofuge, cele mai promițătoare din silicon și fluorocarburi compuși. Recent, cu orientare corespunzătoare a moleculelor în stratul de suprafață capabil de a preveni umezirea materialului nu este numai apă, ci și hidrocarburi lichide.
În producția de spume din cauciuc spongios și agenți activi de suprafață sunt utilizați ca stabilizatori de spumă.
Surfactant înalt molecular solubil în greutate apă, în plus față de utilizarea în tehnologich de mai sus. procese sunt folosite ca agenți de floculare în diferite tipuri de purificare a apei. Utilizarea acestora din deșeuri și tehnologich. apă, precum și apa potabilă îndepărtează impuritățile în suspensie.