Моющее средство
Моющее средство представляет собой поверхностно-активное вещество или смесь поверхностно-активных веществ, обладающих очищающими свойствами в разбавленном растворе . [1] Существует большое разнообразие моющих средств, общее семейство которых — алкилбензолсульфонаты , которые представляют собой мылоподобные соединения, которые лучше растворяются в жесткой воде , поскольку полярный сульфонат (моющих средств) менее склонен, чем полярный карбоксилат (мыла), к связываются с кальцием и другими ионами, содержащимися в жесткой воде.
Определения
[ редактировать ]
Слово «моющее средство» происходит от латинского прилагательного «моющие средства» и глагола «detergere» , означающего «вытирать» или «полировать». Моющее средство можно определить как поверхностно-активное вещество или смесь поверхностно-активных веществ с очищающими свойствами в разбавленном растворе . [1] Однако традиционно под моющим средством подразумевают синтетические чистящие составы, а не мыло (соль натуральной жирной кислоты ), хотя мыло также является моющим средством в истинном смысле этого слова. [2] В бытовом контексте термин «моющее средство» относится к бытовым чистящим средствам, таким как стиральный порошок или средство для мытья посуды , которые на самом деле представляют собой сложные смеси различных соединений, не все из которых сами по себе являются моющими средствами.
Моющие свойства – это способность удалять нежелательные вещества, называемые «загрязнениями», с подложки (например, одежды). [3]
Структура и свойства
[ редактировать ]Моющие средства представляют собой группу соединений с амфифильной структурой, где каждая молекула имеет гидрофильную (полярную) головку и длинный гидрофобный (неполярный) хвост. Гидрофобная часть этих молекул может представлять собой углеводороды с прямой или разветвленной цепью или может иметь стероидную структуру. Гидрофильные части более разнообразны, они могут быть ионными или неионогенными и могут иметь как простую, так и относительно сложную структуру. [4] Моющие средства являются поверхностно-активными веществами, поскольку они могут уменьшить поверхностное натяжение воды. Их двойная природа облегчает смешивание гидрофобных соединений (таких как масло и жир) с водой. Поскольку воздух не гидрофильен, моющие средства также являются пенообразователями в различной степени .
Молекулы моющего средства объединяются, образуя мицеллы , что делает их растворимыми в воде. Гидрофобная группа моющего средства является основной движущей силой мицеллообразования, ее агрегация образует гидрофобное ядро мицелл. Мицелла может удалять жир, белок или частицы загрязнений. Концентрация, при которой начинают образовываться мицеллы, является критической концентрацией мицелл (ККМ), а температура, при которой мицеллы далее объединяются, разделяя раствор на две фазы, является точкой помутнения, когда раствор становится мутным и моющая способность становится оптимальной. [4]
Моющие средства работают лучше при щелочном pH. Свойства моющих средств зависят от молекулярной структуры мономера . Способность к пенообразованию может определяться головной группой, например, анионные поверхностно-активные вещества являются высокопенящимися, тогда как неионогенные поверхностно-активные вещества могут быть непенящимися или низкопенящимися. [5]
Химические классификации моющих средств
[ редактировать ]Моющие средства подразделяются на четыре большие группы в зависимости от электрического заряда поверхностно-активных веществ. [6]
Анионные моющие средства
[ редактировать ]Типичными анионными моющими средствами являются алкилбензолсульфонаты . Алкилбензольная липофильна часть этих анионов , а сульфонат - гидрофильна. Были популяризированы две разновидности: с разветвленными алкильными группами и с линейными алкильными группами. Первые были в значительной степени прекращены в экономически развитых обществах, поскольку они плохо поддаются биологическому разложению. [7]
Анионные моющие средства являются наиболее распространенной формой моющих средств, и, по оценкам, ежегодно для внутреннего рынка производится около 6 миллиардов килограммов анионных моющих средств.
Желчные кислоты , такие как дезоксихолевая кислота (DOC), представляют собой анионные детергенты, вырабатываемые печенью и способствующие перевариванию и усвоению жиров и масел.
Катионные моющие средства
[ редактировать ]Катионные моющие средства аналогичны анионным, но четвертичным аммонием гидрофильная анионная сульфонатная группа заменяется . Центр сульфата аммония заряжен положительно. [7] Катионные поверхностно-активные вещества обычно обладают плохой моющей способностью.
Неионные моющие средства
[ редактировать ]Неионогенные моющие средства характеризуются незаряженными гидрофильными головными группами. Типичные неионные моющие средства основаны на полиоксиэтилене или гликозиде . Типичные примеры первых включают Tween , Triton и серию Brij. Эти материалы также известны как этоксилаты или ПЭГилаты и их метаболиты, нонилфенол . Гликозиды имеют сахар в качестве незаряженной гидрофильной головной группы. Примеры включают октилтиоглюкозид и мальтозиды . Моющие средства серий HEGA и MEGA схожи, в них в качестве головной группы содержится сахарный спирт.
Амфотерные моющие средства
[ редактировать ]Амфотерные или цвиттер-ионные моющие средства имеют цвиттер-ионы в определенном диапазоне pH и обладают нулевым зарядом, возникающим из-за присутствия равного количества заряженных +1 и -1 химических групп. Примеры включают CHAPS .
История
[ редактировать ]Известно, что мыло использовалось в качестве поверхностно-активного вещества для стирки одежды еще в шумерские времена, в 2500 году до нашей эры. [8] В Древнем Египте соду использовали в качестве моющей добавки. В 19 веке стали создавать синтетические ПАВ, например, из оливкового масла. [9] Силикат натрия (жидкое стекло) использовался в мыловарении в США в 1860-х годах. [10] а в 1876 году Henkel продала продукт на основе силиката натрия, который можно использовать с мылом, и продавала как «универсальное моющее средство» ( Universalwaschmittel в Германии ). Затем соду смешали с силикатом натрия, чтобы получить первое в Германии моющее средство под торговой маркой Bleichsoda. [11] В 1907 году Henkel также добавила в отбеливатель перборат натрия , чтобы выпустить первый «самодействующий» стиральный порошок Persil , позволяющий исключить трудоемкое трение белья вручную. [12]
Во время Первой мировой войны ощущался дефицит масел и жиров, необходимых для изготовления мыла. Чтобы найти альтернативу мылу, в Германии химики производили синтетические моющие средства, используя сырье, полученное из каменноугольной смолы. [13] [14] [9] Однако эти ранние продукты не обладали достаточной моющей способностью. В 1928 году эффективное моющее средство было получено путем сульфатирования жирных спиртов , но крупномасштабное производство было невозможно до тех пор, пока в начале 1930-х годов не стали доступны недорогие жирные спирты. [15] Созданное синтетическое моющее средство оказалось более эффективным и с меньшей вероятностью образовывало накипь, чем мыло, в жесткой воде, а также могло устранять кислотные и щелочные реакции и разлагать грязь. Коммерческие моющие средства с сульфатами жирных спиртов начали продаваться первоначально в 1932 году в Германии компанией Henkel . [15] В США моющие средства продавались в 1933 году компанией Procter & Gamble ( Dreft ) преимущественно в районах с жесткой водой. [14] появились «встроенные» моющие средства с добавлением эффективного фосфатного модификатора . Однако продажи в США росли медленно, пока в начале 1940-х годов не [14] Модификатор улучшает эффективность поверхностно-активных веществ, смягчая воду за счет хелатирования ионов кальция и магния, помогая поддерживать щелочной уровень pH, а также диспергируя и удерживая частицы загрязнения в растворе. [16] Развитие нефтехимической промышленности после Второй мировой войны также дало материал для производства ряда синтетических поверхностно-активных веществ, а алкилбензолсульфонаты стали наиболее важными используемыми моющими поверхностно-активными веществами. [17] К 1950-м годам стиральные порошки получили широкое распространение и в значительной степени заменили мыло для чистки одежды в развитых странах. [15]
За прошедшие годы было разработано множество типов моющих средств для самых разных целей, например, моющие средства с низким пенообразованием для использования в стиральных машинах с фронтальной загрузкой, моющие средства для тяжелых условий эксплуатации, эффективные для удаления жира и грязи, универсальные моющие средства и специальные моющие средства. моющие средства. [14] [18] Они включаются в различные продукты, не предназначенные для стирки, например, в моющие средства для посудомоечных машин , шампуни, зубные пасты, промышленные чистящие средства, а также в смазочные материалы и топливо для уменьшения или предотвращения образования шлама или отложений. [19] В состав моющих средств могут входить отбеливатели , ароматизаторы, красители и другие добавки. Однако использование фосфатов в моющих средствах вызвало опасения по поводу загрязнения питательными веществами и потребовало внесения изменений в рецептуру моющих средств. [20] Также были высказаны опасения по поводу использования поверхностно-активных веществ, таких как разветвленный алкилбензолсульфонат (тетрапропиленбензолсульфонат), который задерживается в окружающей среде, что привело к их замене поверхностно-активными веществами, которые более биоразлагаемы, такими как линейный алкилбензолсульфонат. [15] [17] Разработки на протяжении многих лет включали использование ферментов , заменителей фосфатов, таких как цеолит А и NTA , TAED в качестве активатора отбеливания , поверхностно-активных веществ на основе сахара, которые являются биоразлагаемыми и более мягкими для кожи, и других экологически чистых продуктов, а также изменения в форма доставки, такая как таблетки, гели и капсулы . [21] [22]
Основные области применения моющих средств
[ редактировать ]
Бытовая уборка
[ редактировать ]Одним из наиболее распространенных применений моющих средств является уборка дома и магазинов, включая мытье посуды и стирку белья . Эти моющие средства обычно доступны в виде порошков или концентрированных растворов, а составы этих моющих средств часто представляют собой сложные смеси различных химикатов, помимо поверхностно-активных веществ, что отражает разнообразные требования применения и высококонкурентного потребительского рынка. Эти моющие средства могут содержать следующие компоненты: [21]
- поверхностно-активные вещества
- регуляторы пены
- строители
- отбеливать
- активаторы отбеливания
- ферменты
- красители
- ароматы
- другие добавки
Топливные присадки
[ редактировать ]И карбюраторы, и компоненты топливных форсунок двигателей внутреннего сгорания выигрывают от наличия в топливе моющих присадок для предотвращения загрязнения . Концентрации составляют около 300 ppm . с длинной цепью, Типичными детергентами являются амины и амиды такие как полиизобутенамин и полиизобутенамид/ сукцинимид . [23]
Биологический реагент
[ редактировать ]Моющие средства реактивного класса используются для выделения и очистки интегральных мембранных белков, обнаруженных в биологических клетках . [24] Для солюбилизации бислоев клеточной мембраны требуется детергент, который может проникать во внутренний монослой мембраны . [25] Достижения в области чистоты и сложности моющих средств облегчили структурные и биофизические характеристики важных мембранных белков, таких как ионные каналы, а также разрушают мембраны путем связывания липополисахаридов . [26] транспортеры , сигнальные рецепторы и фотосистема II . [27]
См. также
[ редактировать ]- Расщепляемое моющее средство
- Жидкость для мытья посуды
- диспергатор
- Зеленая уборка
- Очиститель твердых поверхностей
- Стиральный порошок
- Список чистящих средств
- Тритон Х-100
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) « Моющее средство ». два : 10.1351/goldbook.D01643
- ^ Совет инженеров-консультантов НИИР (2013). Полная технологическая книга по моющим средствам (2-е исправленное издание). Консультационные услуги проекта Ниир. п. 1. ISBN 9789381039199 – через Google Книги.
- ^ Арно Кан, изд. (2003). 5-я Всемирная конференция по моющим средствам . Американское общество нефтехимиков. п. 154. ИСБН 9781893997400 – через Google Книги.
- ^ Jump up to: а б Нойгебауэр, Джудит М. (1990). «[18] Моющие средства: обзор». Моющие средства: обзор . Методы энзимологии. Том. 182. стр. 239–253. дои : 10.1016/0076-6879(90)82020-3 . ISBN 9780121820831 . ПМИД 2314239 .
- ^ Ниир Борд (1999). Справочник по мылу, моющим средствам и кислотным суспензиям (3-е исправленное издание). Азиатско-Тихоокеанская деловая пресса. п. 270. ИСБН 9788178330938 – через Google Книги.
- ^ Мехретеаб, Аммануэль (1999). Гай Брозе (ред.). Справочник моющих средств, часть А. Тейлор и Фрэнсис. стр. 133–134. ISBN 9781439833322 – через Google Книги.
- ^ Jump up to: а б Эдуард Смолдерс, Вольфганг Рыбински, Эрик Сунг, Вильфрид Рэзе, Йозеф Стебер, Фредерика Вибель, Анетт Нордског, «Средства для стирки» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана, 2002, Wiley-VCH, Вайнхайм. два : 10.1002/14356007.a08_315.pub2
- ^ Юрген Фальбе, изд. (2012). Поверхностно-активные вещества в потребительских товарах . Спрингер-Верлаг. стр. 1–2. ISBN 9783642715457 – через Google Книги.
- ^ Jump up to: а б Пол Сосис, Ури Золлер, изд. (2008). Справочник моющих средств, часть F. ЦРК Пресс. п. 5. ISBN 9781420014655 .
- ^ Афталион, Фред (2001). История международной химической промышленности . Химическое наследие Press. п. 82. ИСБН 9780941901291 .
- ^ Уорд, Джеймс; Лёр (2020). Совершенство скрепки . Книги Атрии. п. 190. ИСБН 9781476799872 .
- ^ Якоби, Гюнтер; Лёр, Альбрехт (2012). Моющие средства и стирка текстиля . Издательство Спрингер. стр. 3–4. ISBN 9780895736864 .
- ^ «Мыло и моющие средства: история (с 1900-х годов по настоящее время)» . Американский институт очистки. Проверено 6 января 2015 г.
- ^ Jump up to: а б с д Дэвид О. Уиттен; Бесси Эмрик Уиттен (1 января 1997 г.). Справочник по истории американского бизнеса: Добыча полезных ископаемых, производство и услуги . Издательская группа Гринвуд. стр. 221–222. ISBN 978-0-313-25199-3 – через Google Книги.
- ^ Jump up to: а б с д Юрген Фальбе, изд. (2012). Поверхностно-активные вещества в потребительских товарах . Спрингер-Верлаг. стр. 3–5. ISBN 9783642715457 – через Google Книги.
- ^ Урбан, Дэвид Г. (2003). Как разработать и смешать промышленные моющие средства . Дэвид Дж. Урбан. стр. 4–5. ISBN 9781588988683 .
- ^ Jump up to: а б Пол Сосис, Ури Золлер, изд. (2008). Справочник моющих средств, часть F. ЦРК Пресс. п. 6. ISBN 9781420014655 .
- ^ Пол Сосис, Ури Золлер, изд. (2008). Справочник моющих средств, часть F. п. 497. ИСБН 9781420014655 .
- ^ Ури Золлер, изд. (2008). Справочник по моющим средствам, Часть E: Применение . Тейлор и Фрэнсис. п. 331. ИСБН 9781574447576 .
- ^ Дэвид О. Уиттен; Бесси Эмрик Уиттен (1999). Справочник моющих средств, часть А. Тейлор и Фрэнсис. п. 3. ISBN 9781439833322 – через Google Книги.
- ^ Jump up to: а б Миддельхауве, Биргит (2003). Арно Кан (ред.). 5-я Всемирная конференция по моющим средствам . Американское общество нефтехимиков. стр. 64–67. ISBN 9781893997400 .
- ^ Долго, Хизер. «История стиральных порошков» . Люблю знать .
- ^ Вернер Дабельштейн, Арно Реглицки, Андреа Шютце, Клаус Редерс «Автомобильное топливо» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана 2002, Wiley-VCH, Вайнхайм два : 10.1002/14356007.a16_719.pub2
- ^ Коли Д., Бард Эй.Дж. (2010). «Влияние концентрации тритона X-100 на проницаемость мембраны одной клетки HeLa с помощью сканирующей электрохимической микроскопии (SECM)» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 107 (39): 16783–7. Бибкод : 2010PNAS..10716783K . дои : 10.1073/pnas.1011614107 . ПМЦ 2947864 . ПМИД 20837548 .
- ^ Лихтенберг Д., Ахьяяуч Х., Гоньи FM (2013). «Механизм детергентной солюбилизации липидных бислоев» . Биофизический журнал . 105 (2): 289–299. Бибкод : 2013BpJ...105..289L . дои : 10.1016/j.bpj.2013.06.007 . ПМЦ 3714928 . ПМИД 23870250 .
- ^ Дойл, округ Колумбия; Мораис Кабрал, судья; Пфюцнер, РА; Куо, А; Гулбис, Дж. М.; Коэн, СЛ; Чеит, БТ; Маккиннон, Р. (1998). «Строение калиевого канала: молекулярные основы K+-проводимости и селективности». Наука . 280 (5360): 69–77. Бибкод : 1998Sci...280...69D . дои : 10.1126/science.280.5360.69 . ПМИД 9525859 .
- ^ Умена, Ясуфуми; Каваками, Кейсуке; Шен, Цзянь-Рен; Камия, Нобуо (2011). «Кристаллическая структура фотосистемы II, выделяющей кислород, с разрешением 1,9 А» (PDF) . Природа . 473 (7345): 55–60. Бибкод : 2011Природа.473...55У . дои : 10.1038/nature09913 . ПМИД 21499260 . S2CID 205224374 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- About.com: Как очищают моющие средства. Архивировано 6 января 2011 г. в Wayback Machine.
- Советы Кэмпбелла о химии моющих средств, поверхностно-активных веществах и истории стирки белья, методах удаления пятен и загрязнениях .
- Состав моющего средства
