2016-09-08 / Autor: Diana Mańko, Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie
Surfaktanty stanowią niezwykle ważną grupę surowców chemicznych, które charakteryzują się szerokim wachlarzem zastosowań.
Jednak samo wprowadzenie wodnych/wodno-alkoholowych roztworów związków powierzchniowo czynnych do użytku w przemyśle i w składzie produktów stosowanych na co dzień w gospodarstwach domowych musi być poprzedzone dokładną analizą ich właściwości adsorpcyjnych i agregacyjnych. Taka analiza pozwala na odpowiedni dobór składu mieszanin surfaktantowych, przy którym otrzymane układy będą charakteryzowały się największą efektywnością i skutecznością działania, a jednocześnie minimalnym zużyciem związków stanowiących obecnie jedno z poważniejszych źródeł zanieczyszczeń środowiska naturalnego.
Badania właściwości adsorpcyjnych i agregacyjnych surfaktantów realizowane są najczęściej poprzez pomiary napięcia powierzchniowego serii roztworów o znanych stężeniach, a uzyskane wyniki pozwalają na opis procesu adsorpcji, wyznaczenie krytycznego stężenia micelizacji, określenie zarówno tendencji do gromadzenia się na granicy faz, jak i tendencji do tworzenia agregatów w objętości roztworów oraz na wyjaśnienie zjawiska synergetyzmu („wzmacniania”) właściwości w układach mieszanych.
Parametr HLB
W dzisiejszych czasach surfaktanty, a konkretniej ich wodne i wodno-alkoholowe roztwory, są wszechobecne. Tak powszechne stosowanie surfaktantów wynika z ich licznych właściwości użytkowych. Surfaktanty mogą pełnić rolę środków myjących, piorących i czyszczących, emulgatorów, deemulgatorów i stabilizatorów emulsji, dyspergatorów, solubilizatorów, substancji o działaniu pianotwórczym lub antypianotwórczym, a także czynników zwilżających. Zazwyczaj roztwory surfaktantów posiadają jednocześnie różne właściwości technologiczne, a użytecznym sposobem na określenie, które z nich są dominujące w przypadku konkretnego związku jest obliczenie wartości parametru HLB (hydrophilic-lipophilic balance), tzw. równowagi hydrofilowo-lipofilowej. System HLB został opracowany w 1949 roku przez Williama C. Griffina i bazuje na wykorzystaniu znajomości budowy cząsteczki badanego związku do określenia, w jakim stopniu jest on hydrofilowy/lipofilowy.
Projektowanie składu układów surfaktantowych
Znajomość parametru HLB różnych związków powierzchniowo czynnych jest bardzo pomocna przy projektowaniu składu mieszanych układów surfaktantowych, które w praktyce stosowane są znacznie częściej niż układy pojedyncze. Wyższa efektywność i wzajemne „wzmacnianie” właściwości poszczególnych składników w takich kompozycjach określane jest mianem synergetyzmu. Ze względu na fakt, iż skala HLB jest jednak tylko umowna, to dobór odpowiedniego składu jakościowego i ilościowego mieszanin stosowanych zarówno w przemyśle, jak i w gospodarstwach domowych wymaga przede wszystkim przeprowadzenia badań ich zdolności adsorpcyjnych i agregacyjnych determinujących właściwości użytkowe.
Zdolności adsorpcyjne i agregacyjne surfaktantów wynikają z ich amfifilowej, tzn. hydrofilowo-hydrofobowej budowy cząsteczki. To właśnie taki dwubiegunowy (asymetryczny) charakter budowy odpowiada za samorzutne gromadzenie się cząsteczek surfaktantów na różnych granicach faz (m.in. ciecz-ciecz, ciecz-gaz, czy ciało stałe-ciecz) oraz tworzenie w objętości roztworów agregatów koloidalnych rozmiarów zwanych micelami. Zarówno typ budowy, jak i tendencja związków powierzchniowo czynnych do adsorpcji i micelizacji bezpośrednio warunkują nie tylko samo występowanie, ale także i charakter ich właściwości użytkowych.
Surfaktanty adsorbują się na granicy dwóch faz, obniżając tym samym napięcie międzyfazowe (lub powierzchniowe w przypadku układu ciecz-gaz). Dzięki temu wodne roztwory związków powierzchniowo czynnych mają większą możliwość „penetracji” powierzchni stałych, a w konsekwencji także i efektywniejszego usuwania z niej zanieczyszczeń, niż czyste ciecze. Takie zdolności surfaktantów wykorzystywane są m.in. w procesie prania.
Wyznaczanie napięcia powierzchniowego
Najczęściej stosowany w praktyce rozpuszczalnik polarny – woda charakteryzuje się bardzo wysokim napięciem powierzchniowym (γ = 72,8 mN/m), co ogranicza jej stosowalność w wielu procesach technologicznych, przede wszystkim tych wymagających zwilżania powierzchni materiałów hydrofobowych. Z tego względu pierwszym krokiem w analizie właściwości powierzchniowych związków powierzchniowo czynnych jest opis zmian napięcia powierzchniowego wody w funkcji stężenia dodawanego surfaktantu. Napięcie powierzchniowe wodnych roztworów surfaktantów można wyznaczyć za pomocą jednej z poniższych metod:
CAŁY ARTYKUŁ ZNAJDĄ PAŃSTWO W NR 2/2016 KWARTALNIKA "CHEMIA I BIZNES. RYNEK KOSMETYCZNY I CHEMII GOSPODARCZEJ". ZAPRASZAMY.
WięcejSklep
Książka: Surfaktanty i ich zastosowanie w produktach kosmetycznych
95.00 zł
“Chemia i Biznes” nr 1/2024
20.00 zł
"Kosmetyki i Detergenty" nr 1/2024
30.00 zł
Bilety - XIII Międzynarodowa Konferencja Przemysłu Chemii Gospodarczej
553.50 zł
Wpis zaawansowany w Katalogu Firm
861.00 zł
Książka: Zagęstniki (modyfikatory reologii) w produktach kosmetycznych
78.00 zł
WięcejNajnowsze
WięcejNajpopularniejsze
WięcejPolecane
WięcejW obiektywie
Targi Kompozyt – Expo atrakcyjne dla branży
W Krakowie odbyła się 12 edycja Międzynarodowych Targów Materiałów, Technologii i...
Nowości na Taropaku w Poznaniu
Ponad 10 tys. zwiedzających, 100 wystawców, liczne nowości i premiery – tak wyglądały Targi...
XII Międzynarodowa Konferencja Przemysłu Chemii Gospodarczej dla ponad 190 osób
6 czerwca 2023 r. w Warszawie odbyła się 12 edycja Międzynarodowej Konferencji Przemysłu Chemii...
Bogactwo nowości na in-cosmetics Global w Barcelonie
W Barcelonie odbyły się kosmetyczne targi in-cosmetics Global. To jedna z najważniejszych europejskich wystaw...