¿Cuáles son los tipos de tensioactivos? ¿Cómo funcionan los tensioactivos?
Los tensioactivos se utilizan ampliamente en la industria química fina. Se refieren a sustancias que pueden reducir significativamente la tensión superficial de la solución objetivo. Tienen grupos hidrófilos y lipófilos fijos y pueden orientarse en la superficie de la solución. Los tensioactivos comunes son los tensioactivos aniónicos, los tensioactivos catiónicos, los tensioactivos zwitteriónicos y los tensioactivos no iónicos.
Tensioactivos catiónicos
Los tensioactivos catiónicos son principalmente derivados orgánicos de aminas que contienen nitrógeno. Dado que el átomo de nitrógeno de la molécula contiene electrones de par solitario, puede combinarse con el hidrógeno de la molécula de ácido mediante un enlace de hidrógeno, de modo que el grupo amino se carga positivamente.
Clasificación de los tensioactivos catiónicos
Según la estructura química de los tensioactivos catiónicos, se pueden dividir principalmente en cuatro tipos: tipo sal de amina, tipo sal de amonio cuaternario, tipo heterocíclico y tipo sal de loxano.
1. Tipo de sal de amina: es el nombre general de los tensioactivos de sal de amina primaria, sal de amina secundaria y sal de amina terciaria. Sus propiedades son muy similares, principalmente la sal formada por amina alifática y ácido inorgánico, que solo es soluble en solución ácida. En condiciones alcalinas, las sales de amina reaccionan fácilmente con las bases para generar aminas libres y reducir su solubilidad, por lo que su ámbito de uso es limitado.
2. Tipo de sal de amonio cuaternario: es la variedad más importante de tensioactivos catiónicos, y sus propiedades y métodos de preparación son diferentes de los del tipo de sal de amina. Estos tensioactivos son solubles tanto en soluciones ácidas como alcalinas, tienen una serie de propiedades excelentes y son compatibles con otros tipos de tensioactivos, por lo que se utilizan ampliamente.
3. Tipo heterocíclico: Los anillos heterocíclicos contenidos en la molécula del tensioactivo catiónico son principalmente anillos de morfolina que contienen nitrógeno, anillos de piridina, anillos de imidazol, anillos de piperazina y anillos de quinolina.
4. Tipo sal halal: Los tensioactivos catiónicos pueden clasificarse en tensioactivos que contienen N, P, As, S, I y otros elementos según la diferencia de heteroátomos, pero este método de clasificación rara vez se utiliza. Según los átomos que llevan cargas positivas, los tensioactivos catiónicos también incluyen sales, sales de sulfonio, sales de yodo y compuestos salinos.
Uso de tensioactivos catiónicos
Los tensioactivos catiónicos tienen buenos efectos esterilizantes, suavizantes, antiestáticos y anticorrosivos, así como ciertas propiedades emulsionantes y humectantes, y se utilizan a menudo para fines especiales, como fungicidas, suavizantes de fibras y agentes antiestáticos.
Tensioactivos aniónicos
Los tensioactivos aniónicos son una clase de productos con la historia de desarrollo más larga, la mayor producción y la mayor variedad de tensioactivos. Los tensioactivos aniónicos se dividen en sulfonatos y sulfatos según la estructura de sus grupos hidrófilos, que son las principales categorías de tensioactivos aniónicos en la actualidad. Las diversas funciones de los tensioactivos se manifiestan principalmente en el cambio de las propiedades de la superficie del líquido, la interfaz líquido-líquido y la interfaz líquido-sólido, entre las cuales la superficie (interfaz) del líquido es la más importante.
Tipos de tensioactivos aniónicos
1. Carboxilatos: tensioactivos aniónicos cuyo grupo hidrófilo es un grupo carboxilo, incluyendo sales de potasio, sodio, amonio y trietanolamonio de ácidos grasos superiores. La parte tensioactiva tras la ionización en agua es el anión del ácido graso.
2. Sal de éster de ácido sulfúrico: el ácido sulfúrico es un ácido dibásico que puede generar monoéster de ácido sulfúrico y diéster de ácido sulfúrico cuando se produce la esterificación con alcoholes. La sal formada por la neutralización del monoéster de ácido sulfúrico y un álcali se denomina sal de sulfato.
3. Sales de ésteres de fosfato: Las sales de ésteres de alquilfosfato incluyen sales de monoésteres y diésteres de ácido alquilfosfórico, así como sales de monoésteres y diésteres de ácido fosfórico de éteres de polioxietileno y alcoholes grasos y sales de monoésteres y diésteres de ácido fosfórico de éteres de polioxietileno y alquilfenoles. Las más comunes son las sales de monoésteres y diésteres de alquilfosfatos.
4. Sulfonato: Tras la ionización en agua, el anión que genera actividad superficial como sulfonato (R-S03) se denomina tensioactivo aniónico de tipo sulfonato. Los productos más utilizados son el succinato de dioctilo sódico sulfonato (Aloso-OT), el dodecilbencenosulfonato sódico y el glicocolato sódico. Su solubilidad en agua y su resistencia a los ácidos, al calcio y al magnesio son ligeramente inferiores a las del sulfato, pero no se hidrolizan fácilmente en soluciones ácidas.
Tensioactivos zwitteriónicos
Los tensioactivos anfóteros son tensioactivos que tienen dos propiedades iónicas al mismo tiempo. Sin embargo, los denominados tensioactivos de doble cara se refieren a tensioactivos compuestos por aniones y cationes, es decir, hay un catión en un extremo del grupo hidrófilo. Y el anión es un tensioactivo que combina los dos juntos.
Uso de tensioactivos zwitteriónicos
1. Tratamiento del agua en la industria del agua corriente, purificación de agua con alta turbidez, sedimentación, lavado de carbón, procesamiento de minerales, metalurgia, industria siderúrgica, zinc, industria de procesamiento de aluminio, industria electrónica, etc.
2. Se utiliza ampliamente en la industria petrolera, la producción de petróleo, los lodos de perforación, el tratamiento de lodos residuales, la prevención de la canalización del agua, la reducción de la fricción, la mejora de la recuperación de petróleo y la recuperación terciaria de petróleo.
3. Se utiliza como agente de encolado para textiles, con un rendimiento de encolado estable, menos encolado, baja tasa de rotura del tejido y superficie lisa de la tela.
4. Se utiliza en la industria del papel, entre otras cosas, para mejorar la tasa de retención de los rellenos y pigmentos. Con el fin de reducir la pérdida de materias primas y la contaminación del medio ambiente; el segundo es mejorar la resistencia del papel (incluida la resistencia en seco y en húmedo), además, el uso de PAM también puede mejorar la resistencia al desgarro y la porosidad del papel para mejorar las propiedades visuales y de impresión.
5. Se utiliza en papel de envoltorio para alimentos y té, otras industrias, industria alimentaria, se utiliza para la clarificación del jugo de caña y la extracción por flotación de fósforo del jarabe en la producción de azúcar de caña y azúcar de remolacha.
Tensioactivo no iónico
Los tensioactivos no iónicos son moléculas con grupos éter como principales grupos hidrófilos en la molécula, que no se disocian en soluciones acuosas y cuya actividad superficial se refleja en moléculas neutras. Los tensioactivos no iónicos tienen una alta actividad superficial, buena solubilización, lavado, antiestática, dispersión de jabón de calcio y otras propiedades, menos irritación y excelentes funciones de humectación y lavado.
Uso de tensioactivos no iónicos
Los tensioactivos no iónicos se utilizan principalmente en la producción de productos industriales de uso diario para la fabricación de detergentes, cosméticos, medicamentos, etc. Los componentes principales de los jabones y detergentes son los tensioactivos no iónicos, que eliminan la suciedad de las superficies sólidas gracias a sus buenos efectos humectantes, solubilizantes y emulsionantes durante el proceso de lavado.
Tensioactivos en cosméticos
1. Emulsificación
Los tensioactivos pueden hacer que la fase oleosa y la fase acuosa, que son inmiscibles, se mezclen para formar un sistema de dispersión relativamente estable, es decir, una emulsión. El papel que desempeñan los tensioactivos en la emulsión se denomina emulsificación. Los tensioactivos que desempeñan una función emulsionante se denominan emulsionantes. Por lo tanto, hay tensioactivos en las cremas y lociones que utilizamos a diario.
La denominada emulsificación significa que las cremas y lociones hidratantes más comunes en los productos para el cuidado de la piel contienen tanto ingredientes solubles en aceite como mucha agua. Son compuestos producidos por dos tipos de sustancias químicas: ingredientes solubles en aceite y agua. Pero, ¿por qué no vemos las gotitas en el interior ni el agua que se filtra bajo el ojo humano? Esto se debe a que ya han producido un sistema de gestión de la dispersión bien proporcionado, es decir, los componentes solubles en aceite se dispersan uniformemente en el agua en forma de líquidos finos, o el agua se dispersa uniformemente en los componentes solubles en aceite en forma de líquidos finos. El primero se denomina aceite en agua y el segundo, agua en aceite. Este tipo de productos para el cuidado de la piel se denominan productos para el cuidado de la piel a base de disolventes, que son los más comunes. Como todo el mundo sabe, en condiciones normales, el aceite y el agua son miscibles entre sí. Una vez finalizada la mezcla, el aceite y el agua vuelven a su estado inicial y no se puede lograr un sistema de gestión descentralizado estable y uniforme. Los componentes solubles en aceite y el agua a menudo pueden producir un sistema de gestión disperso bien mezclado. Debido a la adición de tensioactivos, la estructura única de estos últimos puede hacer que los dos tipos de sustancias químicas, el aceite y el agua, que son miscibles, se distribuyan uniformemente. Al mezclarse, producen un sistema de gestión de dispersión relativamente estable, es decir, el disolvente, el efecto que el tensioactivo ejerce plenamente en el disolvente se denomina emulsificación. Llamamos tensioactivo al agente que ejerce plenamente el efecto de emulsificación. Es un desemulsionante. Por lo tanto, hay tensioactivos en las cremas y lociones hidratantes que todo el mundo utiliza habitualmente.
2. Solubilización
Los tensioactivos pueden aumentar la solubilidad de algunas sustancias insolubles o poco solubles en agua, de modo que puedan disolverse completamente en agua y, finalmente, formar un estado transparente. Este efecto se denomina solubilización. Los agentes también se denominan solubilizantes.
Los tensioactivos pueden ampliar la solubilidad de algunos productos químicos insolubles o poco solubles en agua, de modo que puedan disolverse completamente en agua y, finalmente, producir una situación completamente transparente. Los tensioactivos solubilizantes también se denominan solubilizantes. Por ejemplo, se desea añadir un ingrediente soluble en aceite con muy buenas propiedades para el cuidado de la piel a un tónico totalmente transparente, pero el aceite no se disuelve en agua y solo flota en la superficie del tónico en forma de pequeñas gotas. En este caso, se puede utilizar el efecto solubilizante de los tensioactivos. Según la adición de tensioactivos, los ingredientes solubles en aceite se disuelven muy bien en el agua suavizante y el producto presenta finalmente un aspecto transparente excelente. Sin embargo, hay que tener en cuenta que la cantidad de componentes solubles en aceite que se disuelven mediante solubilización es relativamente limitada y que muchos componentes solubles en aceite no pueden disolverse completamente en agua según el método de solubilización. Por lo tanto, con el aumento de los ingredientes solubles en aceite, también debe aumentarse la cantidad de tensioactivos, y los ingredientes solubles en aceite y el agua se convierten en una emulsión, por lo que algunos tónicos no son completamente transparentes y son de color blanco lechoso, ya que las plantas para el cuidado de la piel contienen muchos componentes oleosos y el tensioactivo es el responsable de la emulsión en agua.
3. Efecto limpiador
La característica básica más extendida y práctica de los tensioactivos es su efecto limpiador y descontaminante. El lauril sulfato de sodio es una materia prima muy utilizada en la serie de productos de limpieza cosméticos, que permite conseguir un buen efecto limpiador de la piel. Los tensioactivos anfóteros imidazolina, cocamidopropil betaína y aminoácidos son tensioactivos limpiadores suaves, y son componentes indispensables para la preparación de productos de alta gama para el lavado facial, champús para el cuidado del cabello y champús para bebés.
4. Dispersión
El fenómeno por el cual los tensioactivos hacen que las sustancias insolubles en agua formen partículas en el agua y se dispersen uniformemente se denomina dispersión, lo que maximiza los efectos de los blanqueadores en polvo, los correctores y los protectores solares.
5. Efecto humectante
Los cosméticos son inseparables del efecto humectante de los tensioactivos, y los biosurfactantes han logrado resultados notables en este sentido. Como componente importante de las células biológicas, los fosfolípidos desempeñan un papel importante en el metabolismo celular y la permeabilidad de la membrana celular | biorregulación, y tienen una buena hidratación y permeabilidad para la piel humana. Los biosurfactantes sophorolipídicos tienen una afinidad peculiar por la piel, que puede hacer que la piel se sienta suave y húmeda.
6. Efecto espumante
La formación de espuma se debe principalmente a la adsorción direccional del agente activo, que es causada por la reducción de la tensión superficial entre las fases gaseosa y líquida. En general, los agentes activos de bajo peso molecular son fáciles de espumar, los agentes activos de alto peso molecular tienen menos espuma, el miristato amarillo tiene la mayor capacidad de espumación y el estearato de sodio tiene la peor capacidad de espumación. Por ejemplo, el alquilbencenosulfonato de sodio tiene fuertes propiedades espumantes. Los estabilizadores de espuma más utilizados son las amidas de alcoholes grasos, la carboximetilcelulosa, etc., y los inhibidores de espuma son los ácidos grasos, los ésteres de ácidos grasos, los poliéteres, etc. y otros tensioactivos no iónicos.
Algunos tensioactivos tienen muy buenos efectos limpiadores y espumantes de poliuretano. Los jabones, que todo el mundo conoce muy bien, son un tipo muy común de tensioactivos. Agente activador) para lograr el efecto de limpieza y espumación del poliuretano. Algunos limpiadores también ejercen plenamente el efecto limpiador según los ingredientes del jabón que contienen, pero los ingredientes del jabón tienen un fuerte poder limpiador, lo que hace que la piel se reseque con facilidad y la irritación sea ligeramente más fuerte. Por lo tanto, la piel seca y sensible no es adecuada para la aplicación de este tipo de productos de limpieza. Además, productos como el gel de baño, el champú, el desinfectante de manos y la pasta de dientes blanqueadora son tensioactivos que aprovechan al máximo sus efectos limpiadores y espumantes de poliuretano.