سورفکتانت ها: خیس کنندگی شوینده ها

سید مسیح میرمقتدایی
کارشناس ارشد تحقیق و توسعه شرکت گلتاش

هنگامی که یک قطره آب بر روی یک سطح قرار می گیرد، دو حالت ممکن است رخ دهد؛ این قطره می توانند بر روی سطح گسترده و آن را مرطوب کند و یا به فرم پایدار شکل قطره باقی بمان که در این حالت آن سطح را مرطوب نکرده است.
کاهش کشش سطحی آب در اثر افزودن یک ترکیب شویند، می تواند یک محلول غیرمرطوب کننده را به یک محلول مرطوب کننده تبدیل کند. توانایی مرطوب کنندگی بستگی به کشش سطحی محلول و کشش بحرانی ماده جامد (Critical Solid tension = CST) دارد.
CST کشش سطحی مایعی است که زاویه ایی تماسی، از صفر درجه (زاویه بین سطح قطره، مایع و سطح جامد) با جامدی که بر روی آن قرار گرفته است ایجاد می کند.
شیشه با CST بیش از 70 dyn/cm² می تواند با آب مرطوب شود. پلی پروپیلن با CST 28 نمی تواند با آب مرطوب شود ولی با محلول های آبکی شوینده ها این قابلیت را بدست می آورد. تفلون با CST 18 حتی با محلول شوینده های معمول نیز مرطوب نمی شود گرچه که امروزه شوینده های سیلیکونی و فلوتوره شده چنین کشش های سطحی اندکی را قابل دسترسی کرده اند.
عمل مرطوب کردن عموماً بوسیله ثابت های پخش شدگی (Spreading Coefficient) تشریح می شود، ولی چنین روابط ریاضیاتی فقط در یک تعادل صحت خواهند داشت. در بیشتر کاربردهای عملی مرطوب کنندگی مثلاً برای یک دترجنت و یا حذف آب از سطح یک فلز، فرآیند تنها در یک جهت بوده و این سینتیک های فرآیند مرطوب کنندگی است که بیشترین اهمیت را دارند. به علاوه تعداد کمی از مواد هستند که سطوحی نرم و لطیف دارند مثل پارچه ها، پودرها و گچ که دارای اثرات مویینگی قابل توجهی نیز می باشند. اکثر تست های عملی (مثلاً تست مرطوب کنندگی Draves برای پارچه ها) بیشتر تست هایی دینامیکی هستند تا تعادلی.
یک مفهوم در این رابطه، نرخ کاهش کشش سطحی است. تصور کنید یک قطره با زاویه تماس صفر درجه بر روی یک سطح قرار می گیرد. در طی عمل چهن شدن، سطح قطره و کشش سطحی افزایش ولی فشار پهن شدن کاهش می یابد.
در این شرایط مولکول های شینده از قسمت درونی به سطح منتشر خواهند شد تا کشش سطحی را کاهش دهند. بنابراین اگر سرعت انتشار کم باشد (شکل 1-3) سرعت مرطوب کنندگی هم ضعیف خواهد بود. این یک پدیده ساده و قابل درک است که هر چه مولکول های شوینده سریعتر به سطح جدید ایجاد شده برسند، مرطوب کنندگی نیز سریع تر رخ می دهد. در عمل به صورت یک قانون کلی مشاهده شده است که شوینده های کوچکتر مرطوب کننده های بهتری نسبت به انواع بزرگتر هستند.

ارتباط بین ساختار شیمیایی و مرطوب کنندگی (که عملاً اندازه گیری شده است؛ مثل تست Draves) را می توان به شکل زیر مشخص کرد:
• زنجیر هیدروکربنی کوتاهتر مرطوب کنندگی بیشتری ایجاد می کند.
• خصلت ایده آل مرطوب کنندگی، برای زنجیره هایی در حدود 12 کربن تأیید شده است.
• قرار گرفتن سر قطبی داخلی مولکل به صورت متقارن و استخلاف آلکیل بنزن سولفونات های استخلاف شده در موقعیت اورتو، مرطوب کننده های بهتری نسبت به حالت های زنجیره صاف و استخلاف شده های موقعیت پارا ایجاد می کنند.
• افزودن گروه های قطبی به مولکول ها (استر، آمید، اتوکسی) معمولا باعث از بین رفتن قدرت مرطوب کنندگی آن شوینده می شود.
• زمان مرطوب کنندگی Draves با افزوده شدن گروه EO در اترسولفات ها، افزایش می یابد.
• شوینده های غیرقطبی اتوکسیله شده در اثر افزایش تعداد EO ها از یک حداقل قابلیت مرطوب کنندگی عبور می کنند؛ این مقدار حداقل، جایی است که نقطه ابری شدن دقیقاً بالای دمای آزمون باشد.
• الکل های چرب اتوکسیله شده، مرطوب کننده های بهتری نسبت به اسیدهای چرب اتوکسیله شده مشابه می باشند. شرایطی که بر روی عمل مرطوب کردن اثر گذارند به شرح ذیل می باشد:
• افزایش دما، قدرت مرطوب کنندگی را کاهش می دهد. زیرا حلالیت افزایش یافته و جذب را کاهش می دهد. اما این مورد برای انواع غیرقطبی اتوکسیله شده صادق نیست.
• اضافه کردن یک الکترولیت در صورتی که باعث کاهش کشش سطحی شود، خصلت مرطوب کنندگی را افزایش می دهد.
• افزودن الکل های زنجیره بلند و شوینده های کمکی غیرقطبی، خصلت مرطوب کنندگی شوینده های آنیونی را افزایش می دهد.
• در صورت حضور یک اسید و یا باز ضعیف فاکتور pH حائز اهمیت است؛ سولفوکربوکسیلیک اسیدها در pH های پایین خصلت مرطوب کنندگی بهتری از خود نشان می دهند، البته در صورتی که گروه کربوکسیل یونیزه نشود.

1- قانون = Regulation قانون گذاری

downregulation = کاهش

osmoregulation = تنظیم تراوایی، اسمو رگولاسیون

natural regulation = تنظیم طبیعی

Seborrhea regulation = تنظیم ترشح چربی توسط غدد چربی

cosmetics regulations = قوانین و مقررات آرایشی بهداشتی

Scalp hyperseborrhea regulation = تنظیم فعالیت بیش از حد غدد چربی پوست سر

functions of the skin are protection, heat regulation, sensation, excretion, secretion and absorption = عملکردهای پوست عبارتند از محافظت، تنظیم دما، لامسه، ترشح چربی و تراوش عرق

2- آنیونی = Anionic آنیونی، دارای بار الکتریکی منفی

3- دترجنت = Detergent دترجنت، ماده شوینده

synthetic detergents = دترجت های صناعی، شوینده های سنتزی

4- حلالیت = Solubility
limited solubility = حلالیت محدود

5- سر قطبی = Polar Head سر قطبی 

6- اتوکسیله = Ethoxylated اتوکسیله، ترکیبی به آن مولکول اتیلن اکساید اضافه شده. 

7- کشش سطحی = Surface Tension
surface tension of water = کشش سطحی آب 

8- الکترولیت = Electrolite الکترولیت 

9- اسیدهای چرب = Fatty Acids اسیدهای چرب، مواد سازنده چربی ها و روغن ها

exogenous fatty acids = اسیدهای چرب منابع خارجی

non-esterified fatty acids, NEFA = اسیدهای چرب استری نشده

مطلب فوق را در شبکه های اجتماعی زیر با دوستانتان به اشتراک بگذارید