Como principais matérias-primas cosméticas nas áreas de produtos químicos diários, têxteis, limpeza industrial, etc., surfactantes, as duas categorias de ânions e cátions, com suas diferentes características de carga e estrutura molecular, formam uma distinção clara em cenários de desempenho e aplicação. Entre eles, os surfactantes catiônicos representados pelo cloreto de cetrimônio e os surfactantes aniônicos representados pelo OSMFACT ® MY CASD (álcool cetearílico e lauril sulfato de sódio) são produtos clássicos em seus respectivos campos. As características, leis de ação e direções de aplicação dos dois tornaram-se uma base importante para o design de fórmulas e seleção de matérias-primas na indústria.
Surfactante catiônico
A principal característica dos surfactantes catiônicos é que após a dissociação em solução aquosa, o grupo hidrofílico carrega uma carga positiva. O grupo hidrofílico é principalmente um grupo sal de amônio quaternário, enquanto o grupo hidrofóbico é principalmente um grupo alquil de cadeia longa. o cloreto de cetrimônio é um representante típico desta categoria. Com suas características únicas de carga positiva, tornou-se a principal matéria-prima dos agentes condicionadores da pele e desempenha um papel insubstituível nas áreas de cuidados, têxteis, desinfecção, etc.
A julgar pela interação entre a estrutura molecular e a carga elétrica, os grupos hidrofílicos carregados positivamente dos surfactantes catiônicos são o principal suporte de suas propriedades. Esses grupos podem facilmente adsorver eletrostáticamente com várias superfícies com cargas negativas, o que também é a principal razão para sua suavidade, antiestático, esterilização, fixação de cor e outras funções. Tomando o cloreto de cetrimônio como exemplo, sua estrutura de sal de amônio quaternário fornece um centro de carga positiva estável, e o grupo cetil de cadeia longa, como a parte hidrofóbica, pode ser firmemente ligado à interface de carga negativa. Quando utilizado na área têxtil, seu centro de carga positiva pode ser intimamente combinado com o grupo de carga negativa na superfície da fibra, formando uma camada de película protetora hidrofóbica na superfície da fibra, reduzindo bastante o coeficiente de atrito entre as fibras, permitindo que o tecido obtenha uma sensação macia e suave, ao mesmo tempo que neutraliza efetivamente a eletricidade estática na superfície da fibra e evita problemas como bolinhas e poeira pegajosa no processamento e uso do tecido. É o componente principal do amaciante catiônico.
Na área de lavagem e cuidado, as propriedades de adsorção dos surfactantes catiônicos também são excelentes. A superfície do cabelo carregará eletricidade negativa devido à fricção e limpeza diária. o cloreto de cetrimônio pode ser firmemente fixado à superfície do cabelo por meio de adsorção eletrostática, formando uma película condicionadora fina e fina, que pode não apenas reduzir o atrito entre as escamas do cabelo, tornar os cabelos secos e crespos macios e fáceis de pentear, mas também reter a umidade dentro do cabelo e aumentar o brilho do cabelo. Portanto, tornou-se uma importante matéria-prima para produtos de cuidado condicionante, como condicionadores e máscaras capilares. Além disso, suas propriedades elétricas positivas também podem atuar na membrana celular das bactérias, adsorver e destruir a estrutura da membrana celular carregada negativamente das bactérias, tornando-a inativa. Esse recurso faz com que os surfactantes catiônicos sejam amplamente utilizados em desinfetantes e produtos de cuidado antibacteriano.
A julgar pela estabilidade estrutural e características de compatibilidade, o grupo de sal de amônio quaternário de surfactantes catiônicos tem uma estrutura estável e pode manter boa atividade superficial em soluções ácidas e neutras, mas há uma forte interação eletrostática entre ele e os surfactantes aniônicos. Quando os dois são combinados diretamente, um complexo iônico insolúvel se formará rapidamente, resultando na perda completa da atividade superficial de ambas as partes. Portanto, no projeto de formulação convencional, os dois não serão misturados diretamente, o que é um importante princípio de compatibilidade para a aplicação de surfactantes catiônicos. Porém, sua compatibilidade com surfactantes não iônicos é boa, e a complementaridade de desempenho pode ser alcançada após a combinação dos dois, melhorando ainda mais a estabilidade e o efeito de uso do produto.
Em termos de subdivisão dos campos de aplicação, as principais vantagens dos surfactantes catiônicos concentram-se nas necessidades de “modificação funcional”. Além de lavagem e condicionamento, maciez têxtil, também desempenha um papel importante na impressão e tingimento, tratamento de água, fabricação de papel e outras áreas.
1. Na área de impressão e tingimento, pode ser utilizado como agente fixador de cores. Ao combinar o grupo carregado positivamente com o grupo carregado negativamente do corante, a solidez de adsorção do corante na fibra pode ser melhorada e o fenômeno de desbotamento do tecido pode ser reduzido.
2. No campo do tratamento de água, pode ser usado como floculante para adsorver impurezas e colóides com carga negativa na água, condensá-la e precipitá-la, e realizar a purificação da água.
3. Na área de fabricação de papel, pode ser utilizado como agente de colagem para melhorar a resistência à água e a resistência física do papel.
A atual tendência de pesquisa, desenvolvimento e aplicação de surfactantes catiônicos está se desenvolvendo em direção a alta eficiência, proteção ambiental e multifuncional. A indústria continua a desenvolver produtos de sal de amônio quaternário com baixa formação de espuma e facilmente biodegradáveis para reduzir sua carga sobre o meio ambiente.
Surfactante aniônico
Os surfactantes aniônicos são a categoria de surfactantes mais amplamente utilizada e mais utilizada. A sua principal característica é que os grupos hidrofílicos na solução aquosa carregam uma carga negativa após a dissociação. Os grupos hidrofílicos são principalmente sulfonato e carboxilato, e os grupos hidrofóbicos são grupos alquil de cadeia longa. MY CASD é um produto clássico representativo desta categoria. O produto é granulado branco a amarelado, com especificação convencional de 25kg/saco, correspondendo ao CAS No. Combina a forte atividade interfacial do lauril sulfato de sódio com as propriedades emulsionantes e espessantes do álcool cetearílico para se tornar a principal matéria-prima para produtos de limpeza e emulsificação. É amplamente utilizado em produtos químicos diários, limpeza industrial, mineração de campos petrolíferos e outros campos.
A julgar pela interação entre a estrutura molecular e a carga elétrica, os genes hidrofílicos carregados negativamente dos surfactantes aniônicos podem facilmente se ligar aos cátions na solução para formar pares de íons estáveis. Esta lei de interação determina diretamente sua formação de micelas, estado de agregação e propriedades centrais. Estudos químicos quânticos mostraram que as cabeças polares dos surfactantes aniônicos sulfonato e carboxilato formarão um par de íons estável 2:1 com dois átomos de oxigênio e um único cátion. Antes de se ligar ao cátion, o grupo α-metileno na molécula tem uma carga negativa significativa e pode ser classificado como parte da cabeça polar. Sob a indução da carga do cátion, o grupo α-metileno se transformará em uma carga positiva fraca, estreitando o escopo de ação da cabeça polar. Ao mesmo tempo, a cadeia caudal hidrofóbica dos surfactantes aniônicos terá uma carga positiva fraca, de modo que o núcleo da micela tem uma certa polaridade, e essa polaridade está entre a fase de óleo alcano e a fase aquosa. Esta característica permite formar micelas de forma estável no sistema de fase aquosa, o que fornece uma base estrutural para suas capacidades de emulsificação, solubilização e limpeza.
A formação estável de micelas permite que os surfactantes aniônicos tenham excelente atividade superficial e possam reduzir rapidamente a tensão superficial da água. Quando exposta a poluentes hidrofóbicos, como óleo e sujeira, a cadeia caudal hidrofóbica será inserida no poluente, enquanto a base hidrofílica permanece na fase aquosa. Através de agitação, fricção e outras forças externas, os poluentes são envolvidos em micelas e dispersos na água para obter um efeito de limpeza. O MY CASD utiliza este princípio. O grupo sulfonato do lauril sulfato de sódio se dissocia para trazer forte poder de limpeza e propriedades espumantes, que podem remover rapidamente manchas de óleo na superfície do objeto, enquanto o álcool cetearílico otimiza as propriedades emulsificantes e a estabilidade da espuma do produto. Ao mesmo tempo, reduz a irritação do lauril sulfato de sódio, permitindo a limpeza do produto levando em consideração a experiência de uso.
Em termos de desempenho, as principais vantagens dos surfactantes aniônicos estão concentradas nos três aspectos de limpeza, formação de espuma e emulsificação, e têm boa resistência à temperatura e resistência alcalina, e ainda podem manter a atividade superficial estável em sistemas alcalinos e de média e alta temperatura. Essa característica permite mostrar sua força no campo industrial.
1. No campo de produtos químicos diários, é a principal matéria-prima de produtos de limpeza, como xampu, gel de banho, limpador, detergente para lavar louça, sabão em pó, etc., contando com forte formação de espuma e poder de limpeza para atender às necessidades diárias de limpeza.
2. No campo da limpeza industrial, pode ser utilizado na limpeza de metais, desengorduramento de equipamentos e outros cenários para remover com eficácia manchas de óleo teimosas na produção industrial.
3. No campo da extração de campos petrolíferos, os surfactantes aniônicos sulfonatos podem efetivamente reduzir a tensão interfacial do óleo e da água, melhorar a taxa de recuperação do petróleo bruto e se tornar um aditivo importante para a recuperação terciária de petróleo.
A julgar pelas características de compatibilidade e aplicação, a compatibilidade dos surfactantes aniônicos é relativamente flexível e eles podem ser combinados livremente com surfactantes não iônicos. Após a combinação dos dois, as capacidades emulsionantes e solubilizantes do produto podem ser melhoradas ainda mais, e a estabilidade e suavidade da espuma podem ser melhoradas. Este também é um método de colocação comum em fórmulas químicas diárias.
A direção atual de pesquisa e desenvolvimento de surfactantes aniônicos gira principalmente em torno de “melhorar a suavidade, reduzir a irritação e otimizar o desempenho”. Os surfactantes aniônicos tradicionais, como o lauril sulfato de sódio puro, embora tenham forte poder de limpeza, são relativamente irritantes. Na indústria, eles são combinados com álcool cetearílico, polióis e outras substâncias, ou desenvolvem novos produtos, como álcool éter sulfonatos e sulfonatos de éster metílico de ácidos graxos, para manter a limpeza e, ao mesmo tempo, melhorar significativamente a suavidade e se adaptar às necessidades de cuidados de grupos especiais, como pele sensível e bebês.
Resumo
Embora os surfactantes catiônicos e aniônicos sejam iguais às categorias principais de surfactantes, devido às diferenças essenciais nas características de carga, eles formaram sistemas de desempenho e direções de aplicação muito diferentes. Os surfactantes catiônicos assumem carga positiva como núcleo, concentram-se principalmente na adsorção interfacial e modificação funcional, e têm bom desempenho no condicionamento, amaciamento, esterilização e fixação de cor. emulsificação e formação de espuma, tornando-se a principal força de produtos de limpeza em diversas áreas.
A lei de interação e o princípio de compatibilidade dos dois fornecem uma base importante para o projeto de formulação da indústria e, por meio do efeito de ponte dos surfactantes não iônicos ou do uso faseado, as propriedades complementares dos dois podem ser realizadas para atender às necessidades diversificadas de aplicação. Ao mesmo tempo, o estudo aprofundado da interação de carga e da estrutura molecular dos dois também fornece suporte teórico para a pesquisa e desenvolvimento de novos tipos de surfactantes zwitteriônicos.
Yichang Mingya New Material Technology Co., Ltd.
