¿Qué es un detergente neutro en química? Por ejemplo, es necesario disolverlo al medir la celulosa.

Detergente neutro se refiere a tensioactivos no iónicos.

Definición

Tensioactivo que no produce iones en solución acuosa. La solubilidad de los tensioactivos no iónicos en agua se debe a los grupos funcionales fuertemente hidrófilos de las moléculas.

Los tensioactivos no iónicos ocupan el segundo lugar en cantidad después de los tensioactivos aniónicos y son una especie importante que se utiliza en grandes cantidades. Con el desarrollo de la industria petrolera, el costo de la materia prima óxido de etileno continúa disminuyendo. seguir aumentando.

Usos

Los tensioactivos no iónicos no se ionizan en agua. Son moléculas estructurales anfifílicas con enlace hidroxilo (un OH) o éter ( ) ya que los enlaces hidroxilo y éter son débiles. hidrofílico, por lo que la molécula debe contener múltiples grupos de este tipo para mostrar un cierto grado de hidrofilicidad. Esto es diferente del hecho de que solo un grupo hidrofílico puede ejercer actividad superficial aniónica y catiónica hidrofílica. Los agentes son muy diferentes. La característica de los tensioactivos no iónicos es que no se ionizan en agua, lo que determina que sean superiores a los tensioactivos iónicos en algunos aspectos, como una mejor solubilidad en agua y disolventes orgánicos, y una alta estabilidad en soluciones. Sales inorgánicas de electrolitos fuertes, ácidos y álcalis. Debido a que tiene buena compatibilidad con otros tipos de tensioactivos, a menudo se puede mezclar y utilizar bien. Los tensioactivos no iónicos tienen buena resistencia al agua dura y propiedades de baja formación de espuma, por lo que son adecuados para su uso como detergentes especiales. Debido a que tiene múltiples propiedades de dispersión, emulsionante, espumante, humectante y solubilizante, se utiliza en muchos campos.

Clasificación

Los tensioactivos no iónicos se dividen en las siguientes categorías según sus grupos hidrófilos.

1. Tensioactivo no iónico de polioxietileno

Este tipo de tensioactivo, también conocido como tipo polietilenglicol, es el producto de la reacción de adición de óxido de etileno y compuestos que contienen hidrógeno activo

(1) Alquilfenol polioxietileno; éter (APEO) Los principales productos incluyen éter de octilfenol polioxietileno ( ) y éter de nonilfenol polioxietileno. Como detergente, la cantidad de óxido de etileno agregado a la molécula es n = 9 a 12. Dado que el grupo hidrófilo está compuesto por un grupo hidroxilo y un enlace éter, y solo hay un grupo hidroxilo en el grupo final de la molécula, la hidrofilicidad es muy pequeña para que la molécula sea suficientemente hidrófila, es necesario aumentar el número. de moléculas adicionadas con óxido de etileno. El número n significa que cuantos más enlaces éter contenga, mejor será la hidrofilicidad. Por lo tanto, la hidrofilicidad se puede ajustar combinando diferentes números de moléculas de óxido de etileno. Generalmente, los productos de adición de óxido de etileno obtenidos son mezclas con diferentes números moleculares (n), normalmente n es un valor promedio.

El valor HLB del producto de la adición de éter de nonilfenol polioxietileno al óxido de etileno. Cuanto mayor sea el valor HLB, mejor será la hidrofilicidad.

Para los tensioactivos no iónicos de polietilenglicol, una propiedad destacada es el punto de turbidez, que está determinado por sus características estructurales. En estado anhidro, la cadena de polioxietileno en el tensioactivo no iónico de polietilenglicol está en estado de zigzag. Después de disolverse en agua, los átomos de oxígeno en los enlaces éter forman enlaces de hidrógeno débiles con los átomos de hidrógeno en el agua y las moléculas. tiene forma de zigzag, con los átomos de oxígeno hidrofílicos ubicados en el exterior de la cadena, y el grupo etilideno (—CH2CH2—) ubicado en el interior de la cadena, por lo que la cadena está rodeada por un todo hidrofílico.

La reacción para formar enlaces de hidrógeno es exotérmica y la fuerza de los enlaces de hidrógeno es débil. Por lo tanto, cuando la temperatura de la solución acuosa del tensioactivo no iónico de polioxietileno aumenta, los enlaces de hidrógeno combinados se destruyen, su hidrofilicidad se debilita y. la solución transparente original se convierte en una emulsión blanca y turbia. Este cambio es reversible y la solución vuelve a ser transparente cuando la temperatura disminuye. Cuando una solución acuosa transparente de tensioactivo no iónico de polioxietileno se calienta lentamente, la temperatura a la que la solución comienza a aparecer blanca y turbia se denomina "punto de turbidez". El punto de enturbiamiento refleja la hidrofilicidad del tensioactivo no iónico. Cuanto mayor es la hidrofilicidad, mayor es el punto de enturbiamiento. Para garantizar que el tensioactivo no iónico esté en un buen estado disuelto, el punto de enturbiamiento generalmente debe controlarse por debajo de su punto de enturbiamiento. El valor HLB y su rendimiento están relacionados con la cantidad de moléculas de óxido de etileno agregadas al no iónico. moléculas de tensioactivo ( n) Existe una cierta relación.

Por ejemplo, el aducto de reacción de nonilfenol y óxido de etileno con n=9 tiene un punto de turbidez de 53°C y un valor de HLB de 12 cuando su fracción de masa es de 0,2% a 10%. La penetración y descontaminación de este producto son. muy buen poder emulsionante, por lo que se utilizan ampliamente y son el componente principal de los detergentes cuando el número de adición de óxido de etileno alcanza 12, el valor HLB aumenta a 14 y el punto de enturbiamiento aumenta a 70 °C. El producto ha sido mejorado, la penetración es ligeramente pobre; cuando se agrega óxido de etileno n>15, el punto de turbidez excede los i00 °C, la penetración y la detergencia son muy pobres y solo se puede usar en aplicaciones especiales como agente emulsionante y dispersante. para su uso. Por lo tanto, la cantidad de adición de óxido de etileno debe controlarse según las necesidades reales.

Después de la hidratación (combinación relajada con agua), se convierte en un tensioactivo no iónico con una cadena de polioxietileno en zigzag (estado en solución acuosa)

Al añadir sales inorgánicas o tensioactivos aniónicos con tensioactivos no iónicos se agravan, su punto de enturbiamiento se verá afectado. Dado que la presencia de sales inorgánicas no favorece la formación de enlaces de hidrógeno entre la cadena de polioxietileno y el agua en el tensioactivo no iónico, lo que provoca deshidratación, reducirá la solubilidad y el punto de enturbiamiento i del tensioactivo no iónico en agua y agregará tensioactivos aniónicos. Combinado con él, el punto de turbidez del tensioactivo no iónico aumentará debido al efecto sinérgico, ampliando su rango de temperatura de funcionamiento. A estos se les debe prestar atención en aplicaciones prácticas.

Para medir el punto de turbidez, pesar 1g de la muestra, disolverla y preparar una solución acuosa al 1%, verterla en un tubo de ensayo grande (diámetro 26mm, altura 200mm), de modo que el nivel del líquido en El tubo de ensayo mide 8 mm y luego se coloca el tubo grande. Se calienta lentamente en un baño de glicerina y se observa cuidadosamente el cambio de transparencia. Mientras se calienta, se agita el tubo de ensayo hacia arriba y hacia abajo con un agitador. turbio, la lectura del termómetro en el tubo en este momento es el punto de turbidez. Luego saque el tubo de ensayo grande, enfríelo y registre la temperatura cuando vuelva a ser transparente para comparar. Si el punto de turbidez es superior a 100 °C, se debe medir en un tubo cerrado. Para puntos de turbidez muy bajos, se puede medir en butil dietilenglicol o etanol líquido. Para productos con puntos de enturbiamiento particularmente bajos, se puede medir el valor de titulación del punto de enturbiamiento, es decir, se coloca 1 g de solución tensioactiva en aproximadamente 10 ml de propanol y se agrega lentamente agua destilada gota a gota a (30 ± 1) °C hasta aparece turbidez.

Los productos de éter de alquilfenol polioxietileno utilizados en la industria incluyen principalmente productos de las series OP y TX. Por ejemplo, la estructura molecular de OP-10 es: Es un agente humectante de difusión, nivelación y emulsificación de uso común en la industria textil. La estructura molecular de TX-10 es uno de los éteres de octilfenol polioxietileno. El número después de TX cambia con el número de adición de óxido de etileno. Porque el número de adición de óxido de etileno se puede ajustar según las condiciones del proceso al sintetizar dichos compuestos. A medida que aumenta el número de adiciones de óxido de etileno en la molécula, el tensioactivo cambia gradualmente de lipófilo a hidrófilo. A medida que cambia el valor de HLB, se puede convertir en emulsionantes, agentes humectantes, detergentes, solubilizantes, etc., para diferentes usos. El producto obtenido añadiendo nueve moléculas de óxido de etileno a un alquilfenol con una cadena de carbono alquilo que contiene de 8 a 12 átomos de carbono tiene un buen rendimiento de lavado y es un producto detergente de uso común.

(2) Éter de polioxietileno de alcohol graso con alto contenido de carbono (AEO) El éter de alquilfenol polioxietileno presentado anteriormente es un tensioactivo no iónico ampliamente utilizado, pero debido a su escasa biodegradabilidad. , existe una tendencia a reducir su uso y utilizar principalmente éteres de polioxietileno de alcoholes grasos de carbono con buena biodegradabilidad.

La solubilidad en agua del éter de polioxietileno de alcohol graso con alto contenido de carbono se ve muy afectada por el número de átomos de carbono en la estructura del alcohol y el número de moléculas de óxido de etileno añadidas. El número de átomos de carbono en los alcoholes grasos de uso común está entre 12 y 18. Si el número de átomos de carbono en el alcohol decahídrico saturado es tres más que el número de moléculas de óxido de etileno añadidas, generalmente es soluble en alcohol permanente a temperatura ambiente. Por ejemplo, el producto de agregar 9 moléculas de óxido de etileno al alcohol laurílico (alcohol dodecílico) y el producto de agregar 13 moléculas de óxido de etileno al alcohol cetílico (alcohol cetílico) son ambos muy solubles en agua a temperatura ambiente. Está bien, pero el producto. El alcohol cetílico añadido con 11 moléculas de óxido de etileno tiene poca solubilidad en agua y debe calentarse a una temperatura más alta para tener una mejor capacidad de limpieza.

En cuanto al alcohol insaturado alto en carbono con 18 átomos de carbono, el octadecil-9-enol (alcohol oleílico) se ve afectado por el grupo insaturado y es producto de la adición de 12 óxidos de etileno. Solubilidad en agua y buena capacidad de limpieza. Aunque sus 15 a 20 aductos de óxido de etileno, su detergencia y penetración son deficientes, es adecuado para su uso como emulsionante, dispersante y detergente alcalino.

Dado que el éter de polioxietileno de alcohol graso con alto contenido de carbono tiene una buena capacidad de lavado y descontaminación a una temperatura inferior a su punto de enturbiamiento, el detergente preparado con él puede cumplir con los requisitos de baja temperatura, baja espuma y resistencia al agua dura. . Requerir.

La característica más importante de los productos OEA es que tienen buena estabilidad química y son estables en álcalis, ácidos y agentes oxidantes diluidos en caliente. Los nombres comerciales de dichos productos utilizados en la industria son Pingpingjia O (C18H35O (CH2CH2O)15H), agente nivelador O (C12H250 (CH2CH20)22H), agente penetrante JFC (C7～9H15～19O (CH2CH20)5H), etc. El producto de una cadena alquílica de alcohol graso que contiene de 12 a 14 átomos de carbono y aproximadamente 10 adiciones de óxido de etileno tiene la mejor capacidad de limpieza y eliminación de manchas y es un ingrediente detergente comúnmente utilizado.

(3) Éster de polioxietileno de ácido graso (AE) El ácido graso se puede agregar al óxido de etileno bajo la acción de un catalizador para formar un tipo de polioxietileno en el que el grupo hidrofílico I y el grupo hidrofóbico están conectados por un éster. Enlaces. Tensioactivos no iónicos. Sin embargo, a diferencia de los dos tipos anteriores de tensioactivos no iónicos que se combinan con enlaces éter, dado que los enlaces éter son fáciles de hidrolizar, este tipo de compuesto se hidrolizará formando jabón cuando se use en una solución alcalina fuerte. En comparación con los aductos de óxido de etileno de alcoholes superiores o alquilfenoles, estos compuestos generalmente tienen peor penetración y detergencia, por lo que no son adecuados para su uso como detergentes. Se utilizan principalmente como emulsionantes, dispersantes y agentes auxiliares de teñido, etc. Compuestos utilizados en la industria como suavizantes

(4) Polioxietilenamina Es el producto de reacción de la adición de aminas alifáticas superiores y óxido de etileno. Como aminas grasas superiores se pueden utilizar aminas primarias, secundarias o terciarias.

Por ejemplo, el proceso de reacción de adición de aminas primarias grasas de alto grado como amina de coco, amina de soja, amina de sebo, estearilamina y óxido de etileno es:

Polímero de baja adición Número Las aminas grasas de oxietileno exhiben características catiónicas y son insolubles en agua en condiciones moderadas y alcalinas. Son alcalinas en condiciones ácidas con un valor de pH bajo. es un buen surfactante. Este tipo de tensioactivo tiene las características de resistencia a ácidos y álcalis y poder bactericida. La amina grasa de polioxietileno con alto número de adición tiene propiedades no iónicas y es soluble en agua en condiciones medias y alcalinas. A medida que aumenta la longitud de la cadena del óxido de etileno, también aumenta la capacidad de humectación y puede usarse como tensioactivo no iónico. Dado que se reduce la incompatibilidad con los tensioactivos aniónicos, ambos pueden mezclarse entre sí.

(5) La polioxietilenamida es generalmente un producto obtenido mediante la adición de amida grasa y óxido de etileno en condiciones alcalinas. Dado que se pueden añadir uno o dos hidrógenos activos al óxido de etileno en el grupo amida, se pueden obtener varios productos con diferentes estructuras, como por ejemplo:

El nuevo agente tensioactivo no iónico polioxietileno desarrollado. Dependiendo de la estructura y el número de adición de óxido de etileno, se puede utilizar como detergente, agente lubricante, agente humectante, desemulsionante, agente antiestático, lubricante y dispersante, etc., y tiene una amplia gama de usos.

Además, también se pueden añadir aceites y grasas como el aceite de ricino que contienen grupos hidroxilo al óxido de etileno para formar tensioactivos no iónicos de polioxietileno.

(6) Aducto de óxido de etileno de polipropilenglicol (tensioactivo no iónico de poliéter), que se genera a partir de óxido de propileno mediante la reacción de polimerización por adición de polipropilenglicol. Es una molécula relativa con una masa de 1000-. 2500 tienen muy poca solubilidad en agua debido a la obstrucción estérica del grupo metilo en la molécula y son adecuados para su uso como materias primas lipófilas para tensioactivos. Cuando se agrega polipropilenglicol al óxido de etileno o se polimeriza con óxido de etileno y óxido de propileno, se forma un tensioactivo de polímero incrustado de polioxietileno y polioxipropileno. Este tipo de producto se denomina tensioactivo no iónico de poliéter y su fórmula general es RO (C3H60) m (. C2H4O)nH.

La lipofilicidad (hidrofobicidad) e hidrofilicidad de este tensioactivo se pueden controlar ajustando la proporción de polioxietileno y polioxipropileno. Diferentes proporciones y diferentes métodos de polimerización producen diversos tensioactivos con diferentes propiedades. Los tensioactivos no iónicos de poliéter tienen la capacidad de reducir la tensión interfacial en concentraciones muy bajas y pueden usarse como emulsionantes para emulsiones W/O y O/W. Tienen un efecto dispersante sobre los jabones de calcio en agua dura y tienen buenas propiedades de crecimiento. efecto disolvente, y algunos pueden usarse como antiespumantes y supresores de espuma.

El tensioactivo no iónico de poliéter es un nuevo tipo de tensioactivo no iónico que es inodoro, no tóxico, no irritante y tiene buena estabilidad frente a reactivos químicos.

(7) El grupo hidroxilo en el grupo terminal de la molécula de éter de polioxietileno de alcohol graso del tensioactivo iónico de polioxietileno o de la molécula de éter de polioxietileno de alquilfeno puede sufrir una reacción de esterificación con ácido sulfúrico o ácido fosfórico. Por lo tanto, se utilizan tensioactivos mixtos no iónicos-aniónicos. como el alcohol éter sulfato o el alcohol éter fosfato;

El alcohol éter sulfato (AES) es mejor que el tensioactivo aniónico tipo sal de éster de sulfato (AS). Tiene mejor solubilidad en agua a temperatura ambiente y, a diferencia de él, se puede producir. Éter de polioxietileno (AE) de alcohol graso, que tiene un punto de turbidez y precipitará en el agua a altas temperaturas, tiene buena solubilidad en agua y es bueno para el jabón de calcio. Es un excelente tensioactivo con buena capacidad de dispersión, buena capacidad de formación de espuma y resistencia. al agua dura y resistencia a las sales inorgánicas.

La capacidad de limpieza y descontaminación del alcohol éter fosfato es significativamente mejor que la del tensioactivo aniónico de sal de éster de fosfato y tiene las características de alta capacidad de limpieza, baja formación de espuma, resistencia a los álcalis, resistencia al agua dura y electrolitos. y resistencia a altas temperaturas. Al sulfonar y neutralizar los éteres de polioxietileno de alcoholes grasos, se pueden obtener tensioactivos mixtos no iónicos-aniónicos de tipo sulfonato de éter de alcohol,

SO2Cl2 Na2SO3

R(OCH2CH2)nOH————>R( 0CH2CH2)nC1————>R(OCH2CH2)nSO3Na

80～86℃ 155℃, 1MPa

El producto es resistente a ácidos, álcalis y sales inorgánicas. La estabilidad de las sales es muy buena. .

La cuaternización de aductos de óxido de etileno de aminas alifáticas superiores puede producir tensioactivos mixtos no iónicos-catiónicos. Su estructura es la siguiente. Este producto tiene características tensioactivas catiónicas y no iónicas, puede usarse como agente antiestático, emulsionante. dispersante, etc

2. Tipo poliol

El tensioactivo no iónico tipo poliol es un éster formado a partir de sustancias orgánicas que contienen múltiples grupos hidroxilo y ácidos grasos superiores como etilenglicol, glicerol pentaeritritol, sorbitol y sacarosa. El grupo hidrófilo en su molécula es el grupo hidroxilo. Debido a que el grupo hidroxilo es débilmente hidrófilo, a menudo se usa como emulsionante. Este tipo de producto se deriva de productos naturales y tiene las características de fácil biodegradación y baja toxicidad. Por lo tanto, se usa principalmente en medicina aviar y otros departamentos, entre ellos, el éster de sorbitán es el más utilizado.

(1) Éster de sorbitán El sorbitol es un poliol producido por hidrogenación de glucosa y tiene seis grupos hidroxilo en la molécula. El sorbitol se puede deshidratar en condiciones apropiadas para producir sorbitol y sorbitol deshidratado.

Los grupos hidroxilo restantes en la molécula de sorbitol sufren una reacción de esterificación con ácidos grasos superiores para obtener éster de sorbitán, que es un tensioactivo multifuncional. El producto es en realidad una mezcla de monoésteres, diésteres y triésteres; los ácidos grasos pueden ser ácido láurico, ácido palmítico y ácido oleico. Los códigos de producto de sus monoésteres son Span-20, 40, 60 y 80, mientras que los códigos de éster de ácido esteárico y ácido oleico son Span-65 y Span-85 respectivamente.

Si se hace reaccionar el tensioactivo poliol Span con óxido de etileno se obtendrá el correspondiente agente rayante no superficial Tween. La introducción de cadenas de polioxietileno puede mejorar su solubilidad en agua, como el Tween-60, que se obtiene añadiendo una molécula de Span-60 y 20 laureles de óxido de etileno.

La serie Tween de tensioactivos no iónicos de Span son emulsionantes comúnmente utilizados en la producción industrial. Tabla 7 - La Tabla 2 enumera los nombres comerciales, las composiciones químicas y los valores de HLB de los emulsionantes Spanhua

y Tween.

(2) Éster de sacarosa El éster de sacarosa es la abreviatura de éster de ácido graso de sacarosa.

La sacarosa (C12H22011) es el producto de la condensación de una molécula de glucosa y una molécula de fructosa. Hay múltiples grupos hidroxilo libres en la molécula, por lo que tiene buena solubilidad en agua y puede sufrir reacciones de esterificación con ácidos grasos superiores:

K2CO3

RCOOCH3+C12H22011=========RCOOC12H21O1CH3OH

Presión reducida, 90~100 ℃

(Metilácido de ácido graso éster) (sacarosa) (monoéster de ácido graso de sacarosa)

Dado que el éster de sacarosa es fácil de biodegradar, puede ser absorbido por el cuerpo humano, es inofensivo para el cuerpo humano y no irrita la piel, es ampliamente utilizado como emulsionante y otros aditivos en cristales alimentarios y cosméticos, también se puede utilizar como ingrediente detergente de baja espuma.

3. Tipo amida de alcohol alquílico

La amida de alcohol alquílico es el producto de condensación de ácidos grasos y etanolamina. El ácido graso suele ser ácido oleico de coco, ácido graso o ácido láurico, y la etanolamina es monoetanolamina o dietanolamina.

Etanolamina es el nombre general de di- y trietanolamina. Cuando el amoníaco reacciona con el óxido de etileno, los tres hidrógenos activos en la molécula de amoníaco serán reemplazados por grupos hidroxietilo para formar monoetanolamina, dietanolamina y trietanolamina. p>

Entre ellos, los más importantes son los productos de la reacción entre el ácido láurico, el ácido oleico de coco, el ácido oleico y el ácido esteárico y -a, alcoholamina. Hay dos productos con una relación molecular de ácido graso a dietanolamina de 1:1 y 1:2. Cuando reaccionan 1 mol de ácido graso y 2 moles de dietanolamina, se obtiene un producto de amida de alcohol alquílico soluble en agua, con el nombre comercial. Nin01. 6501, alcanolamida tipo 2:1.