Gliceryna i oksypropylenowana gliceryna jako efektywne rozpuszczalniki organiczne

• Strona główna
• Artykuły
• Gliceryna i oksypropylenowana gliceryna jako efektywne rozpuszczalniki organiczne

2014-07-24

Opracowywanie przez firmy nowoczesnych produktów chemii gospodarczej ma swoje podłoże także w nieustannie zmieniających się preferencjach konsumentów. Producenci, chcąc być konkurencyjnymi na rynku, poszukują rozwiązań, które w zdecydowany sposób wyróżnią ich produkt spośród szeregu podobnych preparatów, obecnych na półkach sklepowych. Przykładem tego typu rozwiązań mogą być wysokiej jakości preparaty, charakteryzujące się względnie dużą skutecznością działania, i co zazwyczaj za tym idzie, wysoką wydajnością. W tego typu produktach zachodzi najczęściej konieczność zastosowania wysokiego stężenia substancji aktywnych powierzchniowo.

Opracowanie receptur produktów zawierających kilkadziesiąt procent związków powierzchniowo czynnych jest dość trudne, ze względu na możliwość tworzenia się w fazie objętościowej preparatu uporządkowanych struktur krystalicznych. Układy te charakteryzują się zazwyczaj bardzo wysoką lepkością. Parametr ten wpływa niestety na zdecydowane ograniczenie roztwarzalności produktów w wodzie, co utrudnia ich użytkowanie. Aby temu zapobiec stosowane jest w takich przypadkach jedno z dwóch rozwiązań:

• związki powierzchniowo czynne, będące solami sodowymi zastępowane są całkowicie lub częściowo związkami powierzchniowo czynnymi będącymi solami potasowymi, amonowymi lub trójetanoloamoniowymi – posiadają one zdecydowanie niższe temperatury krystalizacji, przez co w mniejszym stopniu wykazują działanie zagęszczające (zwiększające lepkość produktu) oraz dość łatwo ulegają roztwarzaniu,
• do preparatów zawierających związki powierzchniowo czynne będące solami sodowymi dodaje się odpowiednie rozpuszczalniki organiczne, najczęściej etanol, izopropanol, glicerynę, glikol propylenowy, etery glikoli. Substancje tego typu (na przykład gliceryna) mogą skutecznie utrudniać tworzenie struktur krystalicznych w fazie objętościowej preparatów. Ponadto, zastosowanie rozpuszczalników wykazujących powinowactwo zarówno do substancji hydrofobowych, jak i hydrofilowych (na przykład alkohol etylowy) powoduje, że w układach obserwowane jest tworzenie micel o zdecydowanie mniejszych rozmiarach, niż ma to miejsce w wodzie. Efektem jest zdecydowane obniżenie lepkości kompozycji

Obydwa z wymienionych rozwiązań posiadają jednak olbrzymią wadę. Zastosowanie soli potasowych czy trójetanoloamoniowych lub wprowadzenie do receptury rozpuszczalnika organicznego w zdecydowany sposób wpływa na podwyższenie ceny wkładu surowcowego. Niemniej, uzyskanie wysokiej funkcjonalności skoncentrowanego produktu wymaga zastosowania jednego z wyżej wymienionych rozwiązań.

Przy analizie tego typu rozwiązań warto brać pod uwagę także inne aspekty związane z funkcjonalnością i bezpieczeństwem stosowania produktów. Produkty otrzymywane na bazie soli potasowych, amonowych czy trójetanoloamoniowych, oprócz tego, że są łatwo roztwarzalne w wodzie, posiadają zdecydowanie niższy potencjał drażniący względem skóry. Jest to szczególnie ważne w przypadku produkowania preparatów, które w trakcie użytkowania pozostają w kontakcie ze skórą rąk. Z kolei obecność w preparatach rozpuszczalników organicznych (alkoholi, glikoli czy eterów glikoli) w zdecydowany sposób wpływa na zwiększenie ich działania detergencyjnego.

W niniejszym artykule przeanalizowano wpływ rozpuszczalników organicznych o różnym stopniu hydrofilowości na lepkość wysokoskoncentrowanych produktów chemii gospodarczej. Szczególną uwagę zwrócono na dwa rodzaje surowców: glicerynę (rozpuszczalnik hydrofilowy), a także na oksypropylenowaną glicerynę (rozpuszczalnik amfifilowy).

Gliceryna jako komponent produktów chemii gospodarczej
W preparatach przeznaczonych do mycia, czyszczenia i prania podstawowymi składnikami są związki powierzchniowo czynne (surfaktanty), zwłaszcza anionowe (mydła, alkiloarylosulfoniany, alkilosiarczany, alkilosulfobursztyniany). Odpowiadają one za zwilżanie zanieczyszczeń, wypieranie ich z mytych powierzchni, emulgowanie lub solubilizowanie w kąpieli płuczącej oraz zabezpieczają przed ich ponownym osadzaniem. Obecność anionowych związków powierzchniowo czynnych w preparatach pozwala także na uzyskiwanie żądanych właściwości reologicznych i pianotwórczych.

W produktach najtańszych, o niskiej zawartości substancji aktywnej, stosuje się powszechnie związki powierzchniowo czynne będące solami sodowymi. Umożliwiają one, już przy względnie niskiej zawartości, uzyskiwanie produktów o odpowiednio wysokiej lepkości. Powodem takiego zachowania się tych związków jest ich duża zdolność do tworzenia struktur uporządkowanych oraz wysoka temperatura krystalizacji. Przykładowo, powszechnie stosowane mydła sodowe, w temperaturze pokojowej występują w postaci bardzo twardego ciała stałego. Przygotowane w gorącej wodzie roztwory tego typu mydeł (na przykład stearynianu sodu), już przy stężeniach 4-5% wag. dają po wystudzeniu układ w postaci ciała stałego (tego typu kompozycje wykorzystywane są często jako baza sztyftów, past). Natomiast mydła potasowe (tzw. szare mydło), w temperaturze pokojowej występują w postaci względnie miękkiego ciała stałego, a roztwory tego typu mydeł przy stężeniach poniżej 10% wag. pozostają w temperaturze pokojowej cieczami.

O ile w przypadku tańszych preparatów silne działanie zagęszczające soli sodowych jest zaletą, to w przypadku wytwarzania produktów o wysokiej zawartości substancji aktywnych, takie zachowanie się tego typu związków stanowi poważny problem. Aby zapobiec tworzeniu układów o bardzo wysokiej lepkości konieczne jest wprowadzanie do ich składu substancji ograniczających krystalizację. Do tego celu może być z powodzeniem wykorzystywana gliceryna.

Jak wspomniano wcześniej, gliceryna posiada zdolność destrukcji powstających przy wysokich stężeniach związków powierzchniowo czynnych, struktur ciekłokrystalicznych oraz obniża temperaturę ich krystalizacji. W efekcie taki zabieg umożliwia wprowadzenie do receptury znacznej zawartości związków aktywnych powierzchniowo, przy zachowaniu płynności produktu. Gliceryna bardzo dobrze rozpuszcza się w wodzie. Jej obecność w preparatach użytkowych może być wykorzystana głównie do regulowania właściwości reologicznych. Jednakże, z racji dużej zdolności do wiązania się z wodą, może być także wykorzystywana jako substancja działająca ochronnie na skórę rąk oraz może stanowić skuteczne zabezpieczenie preparatów przed wysychaniem (np. w pastach czyszczących na bazie mydła sodowego i karboksymetylocelulozy). Ograniczeniem stosowania wysokich stężeń gliceryny w produktach jest jej względnie wysoka cena. Jednakże interesującym rozwiązaniem może być zastosowanie, jako rozpuszczalnika organicznego, tak zwanej gliceryny odpadowej, stanowiącej odpad przy produkcji estrów metylowych z oleju rzepakowego. Cena takiej gliceryny może być nawet 3-krotnie niższa niż gliceryny technicznej.

CAŁY ARTYKUŁ ZNAJDĄ PAŃSTWO W NR 2/2014 KWARTALNIKA "CHEMIA I BIZNES. RYNEK KOSMETYCZNY I CHEMII GOSPODARCZEJ". ZAPRASZAMY.

Aby otrzymywać w 2014 roku czasopismo, należy zamówić prenumeratę. Kontakt: redakcja@chemiaibiznes.com.pl

detergentychemia gospodarczaglicerynarozpuszczalnikisurfaktantyśrodki powierzchniowo czynne