دانلود مقاله انواع دترجنت ها و کاربرد آن ها

انواع دترجنت ها و کاربرد آنها مقدمه ای بر سورفکتانتها سورفکتانت: کلمه Surfactant مخفف عبارت، AgeNT، ACTive، SURFace می باشد.

ملکول سورفکتانت شامل دو قسمت مجزای ساختمانی است، یک قسمت آبدوست (چربی گریز) و یک قسمت آبگریز (چربی دوست).

قسمت آب گریز (چربی دوست) اکثر سورفکتانتها شامل یک زنجیر هیدروکربنی است که معمولاً طول متوسط آن از 12 تا 18 اتم کربن است و ممکن است شامل یک حلقه آروماتیک باشد.

در شکل (1-3) چگونگی عمل سورفکتانت در یک محلول نشان داده شده است ملاحظه می شود که سر آبدوست به سمت آب جهت گیری کرده و سر آب گریز به سمت خارج آب جهت گیری نموده است.

به همین سبب است که سورفکتانها در سطح تجمع پیدا می کنند و آنرا تحت تاثیر خود قرار می دهند.

شکل (1-3): جهت گیری ملکولهای سورفکتانت در سطح تماس هوا با یک محلول در شکل (2-3) بصورت شماتیک گروه آبدوست و آب گریز نمایش داده شده است.

(گروه آبگریز در سمت چپ و گروه آبدوست در سمت راست).

در توده مایع ملکولهای سورفکتانت به فرم: micelle هایی جمع می شوند که نمایش دیاگرامی فرم کروی یک micelle در شکل (3-3) نشان داده شده است: استفاده اصلی سورفکتانتها برای ساخت دترجنت ها است، بدون اغراق هزاران ترکیب از آن بصورت، پودرها، ژلها، محلولها و خمیرها فرموله شده و فروخته می شوند.

برای اپتیمم کردن قدرت پاک کنندگی قسمت غیرآبدوست که همان ملکول هیدروکربن است باید در رنج ترکیبات بالای عموماً حلالیت کم دارند و ترکیبات زیر فرم Micelle موثر ندارند.

ویژگیهای سورفکتانتها: سورفکتانتها مواد شیمیایی هستند که شش ویژگی بنیادی زیر را دارا هستند: جذب بین سطحی: غلظت تعادلی یک ماده فعال سطحی در سطح تماس دو فاز بیشتر از غلظت آن در کل فضای هر یک از فازهاست.

به این دلیل است که مقادیر کم این مواد می‌تواند کشش سطحی را به مقدار زیادی کاهش دهد.

ساختار دو گونه خواه: ملکول هر ماده فعال سطحی حاوی گروه های دارای تمایل متضاد در انحلال پذیری است.

یعنی برخی گروهها به حل شدن در فاز قطبی متمایل هستند، و گروههای دیگر به انحلال در فازهای غیر قطبی تمایل دارند.

این ویژگی را با ضریب موازنه آبخواهی چربی خواهی (HLB) بیانی می کنند.

3-انحلال پذیری: یک ماده فعال سطحی باید حداقل در یک فاز مربوط به یک سیستم مایع انحلال پذیر باشد تا بتوان آنرا ماده فعال سطحی نامید.

4- توانایی تشکیل Micelle: ملکولها یا یونهای مواد فعال سطحی حل شده، وقتیکه غلظت آنها در محلول یک مایع به یک مقدار حداقل برسد، انبوهه های کوچکی بنام micelle بوجود می آورند.

5- جهت گیری در سطح تماس دو مایع: ملکولها یا یونهای فعال سطحی در سطح تماس دو فاز مایع و گاز لایه منظمی که در آن ملکولها بطور منظم جهت گیری کرده اند بوجود می آورند.

6- خواص اصلی: محلول مواد فعال سطحی باید چند نوع از اینگونه خواص را دارا باشد، این خواص عبارتند از: زدایش (شویندگی)، کف کنندگی خیس کنندگی، امولسیون کنندگی، حل‌کنندگی و پخش کنندگی.

دسته بندی سورفکتانتها: تعداد ملکولهای سورفکتانت مختلف که در زمانهای مختلف ساخته شده اند یا ساخته خواهند شد به صدها یا حتی ممکن است به هزارها برسد و این تعداد در تئوری ممکن است به میلیونها ملکول سورفکتانت برسد.

در فهرست و دسته بندی سورفکتانتها که در ادامه آورده می شود، R ممکن است بصورت 12 تا 18 اتم کربن درنظر گرفته شود.

زنجیرهای هیدروکربنی که از روغنهای گیاهی یا چربیهای حیوانی بدست می آیند شامل تعداد زوجی از اتمهای کربن می باشند ولی زنجیرهای هیدروکربنی از منابع پتروشیمیایی شامل تعداد زوج و فردی از کربن می باشند.

الف – دترجنت های آنیونی: دترجنت های آنیونی دسته ای از شوینده ها هستند که هنگامیکه در آب حل می شوند تولید یک آنیون بزرگ می کنند که آنیون دارای یکطرف آبدوست و یک طرف چربی دوست می باشد.

شکل (4-3) شماتیک یک دترجنت آنیونی را نشان می دهد.

طرف آبدوست این دترجنت ها عبارتند از: سولفاتها، هیدروکربنهای سولفونه شده، استرهای سولفونه شده، آمیدهای سولفونه شده، کربوکسیلاتها و فسفاتها و بخش غیرآبدوست آنیون می تواند آلیفاتیک، سیکلوآلیفاتیک یا آروماتیک باشد.

کاتیونهایی که استفاده خواهند شد شاید بیشتر و و تری اتانل آمونیوم می باشند اما یونهای و و دیگر آلکانول آمونیومها نیز وجود دارند.

سولفوناتهای پتروشیمیایی ممکن است حتی دارای یونهای و نیز باشند.

در ضمن مواد ویژه ای وجود دارند که دارای کمپلکسهای کاتیونی آلی دیگری نیز می‌باشند.

دترجنت آنیونی ارزان ترین گروه سورفکتانتها هستند و از نظر تجاری بیشترین فروش را دارا می باشند.

انوع دترجنت های آنیونی: آلکیل آریل سولفوناتها: اینها اولین و مهمترین و پرمصرف ترین پاک کننده های آنیونی می باشند و نزدیک به 65 درصد کل مواد که بعنوان پاک کننده مصرف می شوند در این طبقه قرار دارند.

البته این اهمیت تنها بدلیل خاصیت پاک کنندگی بسیار خوب آنها نبوده بلکه بیشتر مربوط به این است که مواد خام آنها آسانتر و ارزانتر بدست آمده و روش تولید آنها آسانتر است.

معروفترین ترکیبات این دسته دودسیل بنزل سولفونات یا پروپیلن تترامربنزن سولفونات یا دی دی باس و دو دسیل بنزن سولفونات زنجیری یا آلکیل سولفونات خطی (LABS) می باشند.

دلیل اینکه بعضی ممالک هنوز هم دودسیل بنزن را ترجیح می دهند و آنرا تولید می‌کنند، آسانی و ارزانی تولید آن و عدم احتیاج به کلریناسیون است.

هسته حلقوی فرمول در این گروه معمولاً بنزن و گاه نفتالن، گزیلن و یا تولوئن است.

وقتی نفتالن به این منظور مورد استفاده قرار می گیرد، ریشه آلیفاتیک می تواند تا حد پروپیل کوچک شود و هنوز ترکیب سولفوناته خاصیت مرطوب کنندگی و شویندگی ضعیف را دارا می باشد.

بدین ترتیب هرچه بنیان حلقوی بزرگتر باشد، ریشه آلیفاتیک کوچکتری را نیاز خواهیم داشت.

هنگامیکه صحبت از دو دسیل بنزن می شود، منظور ترکیبی است که در ریشه آلیفاتیک هیدروکربنهایی با تعداد کربنهای بین 10 تا 14 دارد که قسمت اعظم آن 12 کربنی و وزن ملکولی متوسط آن 246 است.

لازم به ذکر است که تری دسیل بنزن یا نونیل بنزن نیز در برخی کشورها بعنوان پایه مورد استفاده قرار می گیرد ولی هیچیک، از نظر خواص به حد دودسیل بنزن نمی‌رسند.

برای تبدیل دو دسیل بنزن (DDB) و آلکیل بنزن خطی (LAB) به محصول نهایی آماده مصرف برای سازندگان سه راه وجود دارد: اول: شروع از DDB – سولفوناته کردن و خنثی کردن و سپس ساخت پودر، خمیر و یا مایعات از آنها.

دوم: شروع از مرحله اسید سولفوریک با پایه دو دسیل نرم یا سخت و صرفه جویی در هزینه های نسبتاً سنگین بر پایی یک واحد سولفوناسیون.

سوم: شروع از خمیر خنثی اسید سولفوریک و تبدیل آن به محصول نهایی بصورت یک خمیر آبکی، و یا با استفاده از روشهای تولید اسپری درایر و درام درایر و تبدیل به پودر، که البته اجباراً بایستی از سایر مواد نیز در فرمول محصول استفاده نمود.

2- الکهای سولفاته با زنجیر بلند: اینها در سالهای قبل از جنگ جهانی دوم در حدود سال 1930 بنام تجاری Gradinol در آلمان وارد بازار شدند و به آمریکا و سایر کشورها راه پیدا کردند.

در آن زمان الکل چرب لازم از راه هیدروژنه کردن اسیدهای چرب طبیعی بدست می آوردند.

در سالهای اخیر این الکهای چرب را بجای منابع طبیعی از طریق فرآیند Ziegler با استفاده از اتیلن بعنوان ماده خام اولیه و آلومینیوم هیدرید بعنوان کاتالیست تولید می نمایند، که می توان الکلهایی با کربن زوج و با هر تعداد و هر بلندی زنجیری که مورد نظر باشد بدست آورد.

بعنوان مثال میریستیک الکل که در طبیعت منابع بسیار محدودی دارد با این روش بطور نامحدود قابل تهیه است.

3- الفین سولفوناتها و سولفاتها: اینها شامل موادی هستند با نامهای تجاری: Teepol و Comprox که مواد خام اولیه آنها از کراکینگ بدست می آید.

خاصیت مرطوب کنندگی بسیار خوبی دارند و شویندگی متوسطی را داشته و نقطه ضعفشان بوی بد و نیز محدودیت در بالا بردن غلظت بالای 40 درصد از آنها می‌باشد.

در سالهای اخیر سولفاته کردن الفینها و یا تولید الفین بنزن سولفوناتها مورد توجه قرار گرفته است.

معمولاً آنها را در راکتور فیلمی با جریان گازی که 3 درصد داشته باشد و در حرارتی بین 40-10 درجه تولید می نمایند در حال حاضر الفین سولفوناتها در محصول آرایشی و بهداشتی و نیز در صنعت پاک کننده ها مصرف می شوند و فقط بعلت گرانی قیمت و مشکل فراهم کردن الفینها مصرفشان محدود است.

4- اترسولفاتها (Sulphated Eters): اگر یک الکل چرب را اتوکسیله نموده و سپس OH انتهایی آنرا سولفاته نمائیم، اثر سولفات بدست می آید.

معمولاً الکلهای چرب را با مقدار کمی اکسید اتیلن (حدود 3 تا 4 ملکول) اتوکسیله کرده و قبل از اینکه به نقطه توازن آبدوستی – آبگریزی (HLB) رسیده و تشکیل دترجنت غیر یونی بدهند آنها را به کمک کلروسولفونیک اسید و یا انیدرید سولفوریک سولفاته نموده و با سود سوزآور خنثی می نمایند.

اثر سولفاتهای خنثی شده حاصل، خاصیت مرطوب کنندگی کمتری نسبت به سایر آنیونی ها داشته ولی قدرت کف کنندگی زیادتر دارند، به همین دلیل ماده مطلوب و ایده آلی برای مصرف در شامپوها هستند، البته نه بصورت کل ماده فعال بلکه برای کمک به ماده فعال اصلی که تا حدود 20 درصد در شامپوها و مایعات ظرفشویی مصرف می شوند.

5-سولفوسوکسیناتها: این مواد از خاصیت شویندگی فوق العاده ای برخوردارند و از کندانس کردن یک هیدروفوب دارای بنیان هیدروکسیل با مالئیک انیدرید و سپس اثر دادن سولفیت سدیم برروی آن تهیه می شوند.

برای شامپوها پاک کننده های بسیار خوبی هستنند.

6- الکین سولفوناتها: اینها جزء اولین گروه دترجنت ها می باشند که از طریق کلروسولفونه کردن نرمال پارافینهای حاصل از غربال ملکولی (Molecular sieve) در جریان تصفیه نفت بدست می آمدند.

یکی از روشهای تهیه پارافین سولفونات اینست که: نرمال پارافین و انیدرید سولفور و اکسیژن تحت تابش اشعه ماوراء بنفش با طول موج 3600-3300 و در حرارت و فشار معمولی ترکیب می شوند که آلکن سولفونات بدست می آید.

در این مرحله بایستی اسید سولفوریک از محیط خارج شود و بهمراه آن نرمال پارافینهای باقی مانده و گازهای حل شده در آب نیز زدوده شوند.

سپس پارافین سولفونات حاصل با سود سوزآور خنثی شده، بصورت 30 تا 60 درصد به بازار عرضه می شود، دترجنتی این مواد شبیه LABS است ولی پایداری آنها در مقابل سختی آب و نیز تجزیه پذیریشان بهتر است.

7- استرهای فسفاته: اگر را در اسید فسفریک حل کنیم، اسید پلی فسفریک حاصل می شود که می‌تواند الکلها را فسفاته نماید: این مواد خاصیت پاک کنندگی بسیار خوبی برروی فلزات داشته، مصارفشان در تمیز کردن فلزات و خشکشویی است.

8- آلکیل ایزوتیونات ها: این دسته از واکنش اکسید اتیلن با بیوسولفیت سدیم حاصل می شوند: عامل OH این ایزوتیونات بعد از خشک شدن با یک اسید چرب استریفیه می شود.

چون برروی پوست اثر ملایمی دارند در صابونهای توالت سنتزی و شامپوها مصرف می شوند.

از دیگر انواع دترجنت های آنیونی می توان سوکروز استرها و فلوئور و سورفکتانتها را نیز نام برد.

ب- دترجنت های کاتیونی دترجنت های کاتیونی سورفکتانتهایی می باشند که بخش آبدوست آنها حاوی بار مثبت می باشد یا بواقع بخش آبدوست یک کاتیون بزرگ می باشد، شکل (5-3)، لذا هنگامیکه وارد محلول شوند تولید بنیان مثبت می کنند.

دترجنتهای کاتیونی سورفکتانتهایی می باشند که بخش آبدوست آنها حاوی بار مثبت می باشد یا بواقع بخش آبدوست یک کاتیون بزرگ می باشد، شکل (5-3)، لذا هنگامیکه وارد محلول شوند تولید بنیان مثبت می کنند.

این سورفکتانتها نقش پاک کنندگی ضعیفی دارند و خیلی گرانقیمت می باشند.

تقسیم بندی آنها بطور خلاصه چنین است: ترکیبات آلکیل آمونیوم راست زنجیر.

ترکیبات آلکیل آمونیوم حلقوی.

دترجنت های کاتیونی بعنوان ضد الکتریسته ساکن، نرم کننده الیاف، در مواد بهداشتی جهت ضد عفونی کردن و گندزدایی بکار می روند و علاوه بر این دارای خواص مرطوب کنندگی، کف کنندگی و امولسیون کنندگی نیز می باشند.

انواع دترجنتهای کاتیونی و کاربرد آنها: 1- آمین استاتها: آمین استاتها توسط خنثی کردن آمینهای چرب با اسید استیک حاصل می‌شوند که در آب محلولند.

فرمول آنها بقرار زیر است: (اتم کربن R=8-18) [R.NH3]O2C.CH3 آمین استاتها برای حذف بار الکتریکی استاتیکی روی رزینها و پلاستیکها و نیز بعنوان جمع کننده (collector) و کف کننده برای انواع مواد مثل میکا، فسفاتها، سنگهای معدنی و … بکار می روند.

نیز بعنوان امولسیون کننده، ضد باکتری و سایر اهداف بکار می روند.

2-آلکیل تری متیل آمونیوم کلریدها: فرمول عمومی این مواد بقرار زیر می باشد: (اتم کربن R=8-18) [R.N(CH3)3] CL از این مواد بعنوان عامل آنتی استاتیک برای پلاستیکها، نرم کننده برای نساجی، میکروب کشی و غیره استفاده بعمل می آید.

مهمترین ماده این دسته، ستیل – تری متیل – آمونیوم بروماید (CETAB) می باشد، که بعنوان عاملی برای گندزدایی پوست، تمیز کردن زخمها و بعنوان یک ماده ضد‌عفونی کننده بیمارستانی بکار می رود.

این ماده تحت نام سترماید بعنوان یک ماده موثر در شامپوهای بهداشتی ضد شوره مصرف می شود.

3-دی آلکیل دی متیل آمونیوم کلریدها: فرمول عمومی این مواد بقرار زیر است: (اتم کربن R=8-18) [R.NH(CH3)2] CL عمده مصارف این مواد علاوه بر آنتی استاتیک برای پلاستیکها و نرم کننده برای نساجی و میکروب کشی دارای خاصیت های امولسیون کنندگی روغنها در آب، جلوگیری از خوردگی و نیز جلوگیری از کپک زدن می باشند.

4- آلکیل پیریدینیوم کلریدها و برمیدها: فرمول عمومی این مواد بقرار زیر است: Br یا X = CL اتم کربن R= 12-18 که در صنایع نساجی بعنوان آنتی استاتیک، کمک نرم کننده و میکروب کشی و جلوگیری از کپک زدن بکار می روند.

در صنایع چرم برای باکتری کشی و تثبیت رنگ و بعنوان گندزدا در واحدها و تجهیزات تولید و حمل و نقل مواد غذایی و صنایع تخمیری بکار می روند.

در صنایع دارویی و کاغذ برای کنترل کپکها و نیز لعاب و بعنوان کمک رنگ بکار می‌روند.

5- سایر دترجنت های کاتیونی: سایر سورفکتانتهای کاتیونی که دارای اهمیت کمتری از انواع ذکر شده قبلی هستند، عبارتند از: الف) مشتقات آمیدهای چرب مثل: RCONH CH2NHCH2 CH2OH ب) مشتقات آمینهای چرب مثل: C12H25 NHCH2 CH2 NHCH2 CH2NH2 ج) آمینهای چرب با زنجیر بلند مثل نرمال – آلکیل دی متیل آمین با فرمول زیر: CH3 RN CH3 د) اکسید آمینها مثل: CH3 R.N O CH3 که R یک الکیل زنجیری طویل می باشد.

هـ) مشتقات سولفوکسید مثل: O R.S CH2 CH2 OH O یا R S CH2 CH2 OH O که R یک زنجیر آلکیل C11-C15 می باشد.

ج- دترجنت های غیر یونی: سورفکتانتهای غیر یونی آندسته از سورفکتانتها هستند که در محلول یونیزه نمی‌شوند (شکل 6-3) غیریونی ها معمولاً ناشی از کندانس کردن اکسید اتیلن بر روی یک ریشه هیدروفوب می باشند.

بخش هیدروفوب سورفکتانت می تواند آلکیل فنول، الکل یا اسید چرب و آمین یا آمید باشد.

گروه آبدوست در سورفکتانت های غیر یونی یک زنجیر پلی اکسی اتیلن –(OCH2CH2O)n-CH2CH2OH می باشد.

این ترکیبات قدرت پاک کنندکی خوبی دارند و عامل امولسیون کننده ارزانی می باشند اما کف کم می کنند، لذا در لباسشویی اتوماتیک مفید می باشند.

سختی آب روی این نوع سورفکتانتها کمتر است چون در آب یونیزه نشده و رسوب نمی‌ کنند.

بعضی از آنها قابلیت این را دارند که سولفاته یا سولفوناته شوند و در این صورت بعلت اثر ملایمی که دارند در مایعات ظرفشویی مصرف می شود.

شکل (6-3) نمایش یک دترجنت غیر یونی انواع دترجنت های غیر یونی: آلکیل فنول اتوکسیلاتها (پلی اکسی اتیلن آلکیل فنول): معروفترین این دسته نونیل فنول اتوکسیلات است.

خواص فیزیکی و شیمیایی این دسته مواد مربوط است به هسته حلقوی و زنجیر کناری آن و تعداد اکسید اتیلن در این زنجیره.

فرضاً نویل فنل که الکیل آن در زنجیره خود 9 کربن دارد، با بالا رفتن تعداد اکسید اتیلن از 5/1 تا 30 افزایش ویسکوزیته پیدا می کند.

مصارف این دسته در فرآیندهای نساجی، فرآیندهایی که بر روی فلزات انجام می شود و دترجنت ها می باشد.

2- الکلهای چرب اتوکسیله شده (پلی اکسی اتیلن الکها): الکلهای چرب مورد نیاز را از طبیعت به طریق هیدروژنه کردن اسیدهای چرب حاصل از چربیهای گیاهی یا حیوانی و یا حیوانی و یا به روش صنعتی بدست می آورند، و یا از راه هیدراسیون آلفا الفینها و یا اکسیداسیون پارافین تهیه می کنند.

معروفترین و بهترین الکل، تری دسیل الکل با 13 اتم کربن است که وقتی مقدار اکسید اتیلن آن بین 1 تا 5 باشد حلالیت خوبی نداشته، و با 8 تا 10 ملکول قابلیت پخش شدن را یافته، با 10 تا 15 ملکول کاملاً محلول و دترجنت خوبی می شود.

کاربردهای این دسته در محصولات پاک کننده، تکمیل کننده های نساجی، بعلاوه در کشاورزی، کاغذسازی، لاستیک سازی، چرمسازی، رنگ سازی و پلاستیک سازی بکار می روند.

3- اسیدهای چرب اتوکسیله شده (پلی اکسی اتیلن الکها): در این دسته بهترین حلالیت و پاک کنندگی را آن ترکیباتی دارند که تعداد کربن اسید چرب بین 12 تا 16 و تعداد اکسید اتیلن آنها 15 تا 18 باشد.

نقطه ضعف این دسته حساسیت در مقابل اسیدها و قلیائیهاست.

گاه در فرمول پودرهای رختشوئی و مایعات شوینده به منظور افزایش قدرت پاک کنندگی، کف‌کردن در محصولات تمیزکننده دیوارها و فلزات و تمیزکننده های کف و صنایع نساجی، کشاورزی و کاغذسازی بکار می روند.

4- آلکانول آمیدها: آلکانول آمیدها یا آلکیلول آمیدها از ترکیب منویادی آلکیلول آمین با یک اسید چرب بوجود آمده و بر اساس اینکه اسید چرب آنها چگونه باشد و با چه آمینی ترکیب شود، خواص فیزیکی و شیمیایی و مصارف مختلفی خواهند داشت.

که معمولاً بعنوان تقویت کننده کف یا پایدارکننده آن در محصولات مختلفی مصرف می شوند.

CME یا منواتانل آمید اسید چرب نارگیل با نامهای تجاری مختلف مانند امپیلان – مونامید کامپرلان و غیره بعنوان تقویت کننده کف در پودرهای رختشویی مصرف می شود.

CDE یا لوریک اسید دی اتانل آمید با نامهای تجارتی مختلف مانند کامپلان، کامپرلان CD لورامید و غیره در شامپوها بعنوان غلظت دهنده، تقویت کننده کف با ماده پاک کننده مصرف می شود.

5- سایر دترجنتهای غیریونی: سایر سورفکتانتهای غیر یونی که دارای اهمیت کمتری از انواع ذکر شده قبلی هستند عبارتند از: الف) آلکیل آمین اتوکسیلاتها.

ب) آلکیل آمید اتوکسیلاتها.

ج) مرکپتان اتوکسیلاتها.

د) سورفکتانتهای پلی آل: این دسته از مواد از استریفیه کردن پلی الهایی مانند: اتیلن گلیکول، اریتریتول و غیره با اسیدهای چرب مانند لوریک، استئاریک و غیره تهیه می شوند و مصارفشان اکثراً در صنایع غذایی، آرایشی و بهداشتی و داروئی است.

هـ) مشتقات اکسید پروپیلن.

و) کوپلیرمرهای اکسیداتیلن و اکسید پروپیلن.

ز) اکسید آمینها.

د- دترجنتهای آمفوتری: این سورفکتانتها حاوی هر دو گروههای آبدوست اسیدی و بازی می باشند (شکل 7-3)، که عاملهای یونی شامل گروههای آنیونی و کاتیونی می باشند.

بعبارت دیگر می توان گفت ترکیباتی هستند که در فرمول خود یک رادیکال آنیونیک و یک ریشه کاتیونیک دارند.

سورفکتانتهای آمفوتریک برروی چشم و پوست ایجاد سوزش نمی کنند و در محدوده گسترده ای از PH، کاربرد دارند.

بطور کلی این گروه در PH برابر 7 بهترین دترجنسی را دارند.

برحسب PH محلول گاهی آنیونی و گاهی کاتیونی است در حالت اسید خاصیت کاتیونی و در حالت قلیایی حالت آنیونی دارند.

اگر بین قدرت آنیونیک و کاتیونیک آنها تعادلی برقرار باشد، فرمول در حالت بالانس یونیکی بهترین آمفوتر بوده و پوست و چشم را تحریک نمی کنند.

در شامپوها و کرمها مصرف می شوند.

شکل (7-3) نمایش یک دترجنت آمفوتری.

ساختمان ملکولی آنها و روش ساختشان پیچیده است.

فرمول عمومی آمفوتریکها بصورت زیر است.

CH3 R-N+-CH2- CH2-SO3 CH3 مصرف این سورفکتانتها بعنوان شوینده بسیار کم است، جدول زیر درصد مصرف انواع شوینده را نشان می دهد: نوع شوینده درصد مصرف آنیونی ها 65% غیریونی ها 29% کاتیونها 5% آمفوترها 1% پاک کننده ها (دترجنت ها) تانسیواکتیوها: تانسیو اکتیوها موادی هستند که اگر اندکی از آنها را در یک مایع حل نمایند سبب پایین آمدن کشش سطحی حلال خواهد گردید این ویژگی در صنعت تهیه مواد، به ویژه تهیه چسب ها و بیشتر مواد رنگین کاربرد دارد از همین رو برای جلوگیری از پدید آمدن کف، که مزاحم کار خواهد بود اندکی از یک ماده تانسیواکتیو مناسب به حلال می افزایند.

کشش سطحی: کشش سطحی مانند نیروی واندرووالس است که در راستا و به سوی درون مایع می‌باشد.

اندازه این کشش برای جیوه 485dyn/cm و برای بنزن برابر 28dyn/cm است.

سطح یک مایع در برابر عواملی مانند فرو بردن یا بیرون آوردن جسمی از همان مایع از خود نشان می دهد و هرگاه اندکی از مواد تانسیو اکتیو به مایع افزوده گردد اندازه استواری و مقاومت این لایه در برابر عوامل بیرونی کاسته می گردد.

برای نمونه، کشش سطحی آب که برابر 72.6 dyn/cm می باشد در برابر هر یک گرم از این مواد که در یک لیتر آن حل می گردد، اندازه کشش سطحی آن به 30dyn/cm کاهش می یابد این اثر کاهندگی کشش سطحی مواد تانسیو اکتیو حتی برای محلول هایی به رقیقی 10PP نیز دیده شده است.

ساختار مولکولی صابون ها بیشتر از ملح سدیم اسیدهای چرب و به فرمول CH3-(CH2)n_coona هستند که در آنها n>10 می باشد و بخشی از مولکول صابون، یک ریشه هیدروکربن CH3-(CH2)n_ است که در آب کمتر حل می گردد و آن را آبگریز (هیدروفوب) می‌نامند.

دنباله فرمول صابون که یک فونکسیون نمکی است دارای پلاریته (قطبی بودن) زیاد بوده و در آب قابل حل می باشد که بخش آبدوست نامیده می شود.

ویژگی پاک کنندگی مولکول صابون به علت گردهمآیی یون های این دو عامل است.

O CH3-CH2-CH2-CH2---CH2-CH2-C O-Na بخش آبدوست بخش آبگریز پس مولکولهای صابون از یک سو توانایی انحلال در آب را دارد و از سوی دیگر توانایی حل نمودن چربی ها را و در اثر این دو ویژگی است که هرگونه کثیفی و چرک هنگام شستشو از پارچه و لباسها جدا و به صورت ذراتی معلق در آب در می‌آیند همچنین چون فونکسیون نمکی قابلیت ترکیب با مواد قلیایی خاکی محلول در آب را دارد از این رو، برابر واکنش املاح کلسیم و منیزیم در آب تولید صابون کلسیم یا منیزیم نامحلول می نماید.

MY++ 2CH3 (CH2)n COONa + ---------- Ca++ Ca [CH3(CH2)n COO]2 +2Na mg از همین رو است که صابونها در آبهای سخت، کف نمی کنند و کم و بیش ویژگی پاک‌کنندگی ندارد.

برای جبران این عیب بخش فونکسیون نمکی را با عامل CONH2 – SO3NO6 و ریشه هیدروکربنه پارافینی را به وسیله یک الکیل انشعابی تعویض می نمایند.

1- دسته کاتیونی ها: به سبب فعالیت سنگین کاتیونی ها در برابر آنیونی ها، این نامگذاری برگزیده شده برای نمونه، اگر دترجنت از دسته آمینها یعنی کلریدرات دی متیل لورین آمین به فرمول زیر باشد CH3-(CH2)H-N-(CH3)2HCI چون هنگام دیسوسیاسیون به دو یون تبدیل شده و از این رو آن را کاتیونی می گویند: CH3 [CH3-(CH2)||-N-CH3], CL H دسته آمفوترها: در ساختمان مولکولی این مواد شارژی همگرا، واگرا (مثبت و منفی) با همدیگر وجود داشته و مواد نامبرده می توانند هم به صورت کاتیونی در محل اسیدی و یا آنیونی در محلولهای قلیایی غیریونی عمل می کنند.

دسته غیر یونی: این مواد در آب محلول هستند اما یونیزه نمی گردند انحلال آنها در آب به سبب وجود عوامل هیدروکربنه (OH) یا (CH2-CH2-O) متصل به یک رشته زنجیر هیدروکربنه می باشد برای نمونه، می توان R-OC2H4-(oc2H4)-OH را نام برد که همگی بخش آبدوست را می سازند.

روش تهیه دترجنت های آنیونی: در این دسته از ترکیبات شامل سه بخش می باشند: 1- صابونها 2- سولفوناتها 3- سولفوتها ولی بخش آبگریز، یک ریشه –R است که شمار اتمهای کربن در آنها از 8 تا 10 دگرگونی می یابد.

این ریشه ها با مواد نفتی قابل تهیه بوده اشباع یا غیر اشباع (آلیفاتیک)، آروماتیک، یا آلکیل آروماتیک باشد و کاتیون در آنها نیز یون سدیم، پتاسیم و یا آلومینیوم باشد و در این جا به سبب کارآیی و مهم بودن الکیل سولفاتها، به روش تهیه آنها اشاره می نماییم.

.Iالکیل سولفوناتها الکیل سولفوناتها به فرمول کلی R-SO3Na بوده و تهیه آنها برابر واکنش زیر انجام پذیر است: R-Br-SO3-Na2 RSO3 Na+Br Na این واکنش در محیط هیدروکسی در ظرف سربسته انجام می گیرد و به جای سولفیت سدیم می توان از سولفیت آمونیم بهره گرفت.

هرگاه ریشه R مربوط به اسیدهای چرب باشد.

روش کار آن است که نخست استراسید سولفوریکی آن را تهیه نموده، سپس از آن در شرایطی همانند که در هالوژنها آمده است آن را با سولفیت سدیم ترکیب می نمایم.

R – O – SO3 Na2 R – SO3 Na – SO4 Na2 از دیگر روشهای سولفانسیون به وسیله SO2 و CL2 است که این کار در نزدیکی پرتو UV انجام می گیرد.

UV CL2 2CL20 R + CL0 R0+HCL R0+SO2 RSO20 RSO2+CL2 RSO2CL+CL0 RSO2CL+2NaOH RSO3Na+H2O+NaCL از آنچه تا کنون گفته شد، ریشه R مستقیما به عامل SO3H متصل بوده ولی در اینجا به ترکیبهایی می پردازیم که اتصال ریشه و عامل SO3H بگونه مستقیم انجام نگرفته است.

باید دانست تهیه این مواد بر پایه دو فعل و انفعال زیرین امکان پذیر می‌باشد که در آنها X یک ریشه آلیفاتیک یا رشته زنجیر هیدروکربنه کوتاه می باشد.

R-COOH+HO-X-SO3H RCOO-X-SO3H+H2O R-OH+HO-CO-X-SO3H R – O – CO – X – SO3H + H2O شناخته ترین این ترکیبها SO3H، C2H4، R-COO که در آنR - یک رادیکال اسید چرب می باشد و برای تهیه آن از استریفکاسیون اسید چرب یا اسیدیزه تیونیگ (HO-C2H4-SO3H) بگونه مستقیم و غیر مستقیم و برابر واکنشهای زیر به کار می‌برند.

نمک سدیم اسیدیزه تیونیگ و یا کلرور اسید چرب: RCOCL+HO-C2H4-SO3 NA RCOO-C2H4-SO3Na+HCL 2- اسید چرب یا کاربیل سولفات (انیدرید استرسولفوریکی اسید ایزه تیونیک): CH2—CH2 R-COOH+ O SO2+H2O RCOO-C2H4-SO3H+SO4H2 SO2 O 3- نمک سدیم اسید چرب یا نمک سدیم اسید کلرواتان سولفونیک: RCONa+CL-C2Na NaCL+RCOO-C2H4 SO3Na+ NaCL 4- استرتیا کلرور اتیل یک اسید چرب با سولفونیک سدیم: RCOO-C2H4CL+SO3 NA RCOO-C2H4-SO3Na + NaCL II- الکیل سولفات ها یکی از ترکیبهای سولفات مونوگلسیرید یک اسید چرب به فرمول: R – C – CH2 – CHOH – CH2 – O – SO3 NA است که در آمریکا به اندازه فراوانی تولید و به نام سنتکس (SYNTWX) فروخته می شود برای تهیه این جسم دو راه وجود دارد: برای تهیه این دترجنت ها از سولفونه کردن در صنعت پتروشیمی از دستاورد عمل کراکینگ، سود می گیرند زیرا دارای شمار زیادی از هیدروکربن های اشباع نشده سنگین (C12 تاC18) می باشد هرگاه در این هیدروکربورها اتصال دو برابر در انتهای رشته هیدروکربنه قرار گرفته باشد از تأثیر اسید سولفوریک در سرما (در صفر درجه سانتیگراد یا پایین تر) برابر واکنش های زیر می توان مخلوطی از مونو و دی الکیل سولفات بدست آورد.

R-CH: CO2 + SO4H2 R-CH-CH3 O-SO3H R 2R-CH:CH2 + SO4H2 [ CH]2 SO4 CH3 ترکیب مهم این دسته تیپول (TYPOLE) است که یک مونو الکیل سولفات می باشد.

III الکیل آریل سولفوناتها: اسیدهای سولفونه هیدروکربورهای خوشبو هستند مانند: بنزن، نفتالین، آنتراسن، بی‌فنیل و ترفینل که شاخه انشعابی ندارند ویژگی تانسیواکتیو آنها ناچیز (یا برابر صفر) است.

ولی ترکیبهای سولفونه خوشبو دارای شاخه انشعابی برروی هسته یا حلقه آروماتیک می باشند و از پاک کننده‌های سنتزی بشمار می روند.

پس از تثبیت هیدروکربورهای آلیفاتیک با رشته هیدروکربنه بزرگتر از بوتان برروی حلقه بنزن می توان پاک کننده هایی مرغوب تهیه نمود نخستین ماده ای که از این دسته مواد ساخته شده از مشتقات نفتی است به فرمول زیر بنام تتراپروپیل بنزن: HF [CH3-CH=CH2]4+C6H6 CH3-CH2-CH2-[CH2-CH2]3-C6H5 برای تهیه این مواد نخست کروزن یا هیدروکربور پارافینی را در نمونه مایع، هنگامی کلره می نامند که بیشترین فرآورده بدست آمده از عمل کلراسیون مشتق مونوکلره باشد.

برای داشتن چنین پیامدی، کار کلراسیون را تا افزایش وزن به 20 درصد ادامه می دهند.

این افزایش وزن مربوط به یک اتم کلر جذب شده با یک مولکول گرم هیدروکربن می باشد کار کلراسیون در دمای 60 تا 70 درجه سانتیگراد در برابر نور انجام می گیرد.

R-H+cl2 R-CH+HCL مشتق مونوکلره بدست آمده را با بنزن در برابر کاتالیزور کلرور آلومینیوم در راکتیو کندانسه (متراکم) می نمایند این عمل ترکیب در 35 الی 50 درجه سانتیگراد انجام می گیرد در حالی که اندازه مواد در راکتور بر نسبت پنج مولکول بنزن، یکدهم مولکول کلرور آلومینیوم و برای نمونه یک مولکول کلرور کریل گزینش می گردد.

R – CL + CL3AL ALCL4+R0+ R+ + R- + H+ ALCL4- + H ALCL3+HCL ALCL3 R-CL + C6H6 R-C6H5+HCL ماده بدست آمده از این کار بگونه توده ای کلفت و گل آلود است که لایه بالایی آن را آلکیل بنزن (کریل بنزن) درست می نماید.

آلکیل بنزن بدست آمده نخست به دستگاه جداکننده فرستاده می شود و سپس بنزن و کلروکریل و سایر ناخالصیها را از هم جدا کرده (با تقطیر) و سرانجام آلکیلات بدست آمده را به سوی دستگاههای سولفانسیون گسیل می‌دهد.

بهتر است پیش از کار سولفانسیون، کریل بنزن را تحت تاثیر هیپوکلریت ها یا فسفات‌ها قرار داد.

آلکیلات بدست آمده برای کار سولفانسیون وارد راکتور کرده و آنگاه مقدار لازم اولئوم را به کمک پمپ ها وارد می کنند و در نتیجه مشتق سولفونه آلکیل آروماتیک بدست می آید.

هنگام کار سولفانسیون دما باید پایین تر از 60 درجه سانتیگراد باشد و برای نگهداشت درجه دما هنگام کار، مقداری از مخلوط را پی در پی از مسیر عبور می دهد پس از پایان کار سولفانسیون در راکتور مواد را به سوی قسمت خنثی کننده فرستاده و در آنجا مشتق سولفونه را به وسیله سود (NaOH) خنثی می کنند که واکنشهای آن به شکل زیرین است: R- C6H4 + H2SO4 R-C6H4 – SO3H + H2O R-C6H - SO3H + NAOH R – C6H4 – SO3Na + H2O مخلوطی که از دستگاه خنثی کننده بیرون می آید پس از خشک کردن کم و بیش دارای 60 درصد از نمکهای کانی به ویژه سولفات سدیم است.

آلکیل بنزن سولفات بدست آمده را با دستگاه پودر یا دانه نمونه به بازار روانه می گردد.

روش تهیه دترجنت های کاتیونی دانستیم دترجنت های آنیونی در آب همانند صابون به یک رادیکال آنیونی درشت و بزرگ و یک کاتیون فلزی کوچک یونیزه می شوند ولی دترجنت های کاتیونی در اثر یونیزاسیون به یک رشته کاتیونی بزرگ و یک آنیون کوچک تجزیه می گردد که بیشتر وقتها نیز بخش چتر یک هالوژن مانند (Br-ORCl-) می باشد.

باید دانست، که یونهای-HCOO، NO3، SO4-، CH3COO- می توانند به جای آنیون وجود داشته باشند.

از نخستین ترکیب این دسته، ستیل آمونیوم CH3-(CH2)15-N=(CH5)3 است که در سال 1913-م تهیه گردید.

از این ترکیبها کمتر به جای دترجنت به کار می روند.

از این رو با اشاره ای کوتاه از آنها می گذریم از این دسته می توان نمکهای آمین، نمکهای آمونیم چهار گنجایشی را نام برد.

روش تهیه ترکیبات آمفوتری در ساختمان مولکولی شماری از مواد تانسیواکتیو، عوامل اسیدی و بازی با همدیگر یافت می شوند این رشته از دترجنت آمفولیت نامیده می شوند و بسته به نوع عواملشان به دو دسته بخش می کنند.

دترجنت هایی که از ترکیب مشتقات هالوژنه هیدروکربورهای چرب یا اسیدهای آمینه بدست می آیند.

مانند اسید استئاریک اسیدهایی که زیرساخت آنها، R آلکیل باشد که به نام اسید چرب خوانده می شوند ولی این نام بیشتر برای اسیدهای زنجیری طبیعی سیر شده و یا سیر نشده که طول زنجیر آنها زیاد بوده و استر آنها نیز سازنده چربیها، مومها، روغنهای حیوانی و نباتی است به کار می رود.

فراوان ترین این اسیدهای چرب عبارتند از اسیدهای پالمیتیک، استئاریک اولئیک و لینولئیک که به صورت گلیسیرید یافت می شوند.

درنتیجه ئیدرونیو چربیها به وسیله اجسام قلیایی، نمکهای قلیایی اسیدهای چرب که بنام صابون شناخته شده اند تولید می گردد.