CC BY
65
УДК 661.185: 665.58
Л. А. Дерзаева, А. И. Курмаева, В. П. Барабанов, А. З. Гайнутдинова, Ю. А. Шигабиева
ЭМУЛЬГИРУЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ ПРОМЫШЛЕННЫХ АМФИФИЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
И ИХ БИНАРНЫХ СИСТЕМ
Ключевые слова: поверхностно-активные вещества, синтетические моющие средства, эмульгирующая способность, бинарные системы.
Исследована эмульгирующая способность промышленных анионных и неионогенных амфифильных соединений и их двойных смесей. Показано, что максимальной эмульгирующей способностью обладает алкилбензолсуль-фонат натрия. Получена оптимальная бинарная система АБС Na : Синтанол АЛМ 7, которая может быть рекомендована при производстве порошкообразных синтетических моющих средств.
Keywords: surfactants, synthetic detergents, emulsifying ability, binary system.
The foaming capacity of nonionic and anionic industrial amphiphilic compounds and their binary mixtures has been investigated. Maximum emulsifying capacity was shown for Sodium alkyl benzene sulfonate. The optimal dual system -ABS Na : Sintanol ALM 7 for powdered detergents was obtained and recommended for production.
Введение
В настоящее время к интенсивно развивающейся области прикладной химии относится производство синтетических моющих средств (СМС), основным назначением которых является удаление загрязнений с поверхности твердого тела. В загрязнениях обычно содержится большое количество жиров и минеральных веществ. Одним из путей их удаления является эмульгирование моющими средствами. Благодаря образованию эмульсий частицы загрязнений остаются в растворе и не осаждаются на ткань [1]. Для увеличения устойчивости эмульсий используют ПАВ, которые понижают межфазное поверхностное натяжение между частицами загрязнений и воды [2,3]. В состав моющей основы обычно входит двойная система ПАВ (анионные+неионогенные), которая расширяет спектр отстирываемых тканей (хлопок, синтетические ткани, ткани из смешанных волокон - хлопок + полиэфир) и уменьшает прилагаемые усилия при стирке [4]. В определенных соотношениях они могут оказывать синергетическое действие и усиливать эффективность композиции СМС, обеспечивая стабильность, реологические свойства, мицеллообразование, солюбилизацию и т. д., необходимых при практическом применении [5,6].
Цель работы заключается в исследовании эмульгирующей способности бинарных смесей ПАВ, наиболее эффективных для получения синтетических моющих средств.
Экспериментальная часть
Объектами исследований являлись промышленные поверхностно-активные вещества, наиболее часто применяемые при производстве синтетических моющих средств:
1) анионные (АПАВ):
- алкилбензолсульфонат натрия АБС-№, полученный путем нейтрализации алкилбензолсульфо-кислоты без дополнительной очистки (производитель ОАО «Нэфис Косметикс»);
- сульфоэтоксилат натрия СЭК Na (производитель ОАО «Нэфис Косметикс»);
- альфаолефинсульфонат натрия AOS Na (производитель ОАО «Нэфис Косметикс»).
2) неионогенные (НПАВ):
- оксиэтилированный моноалкилфенол на основе триммеров пропилена - Неонол со степенью окси-этилирования n=10 и n=12 (производитель ОАО «Нижнекамскнефтехим»);
- оксиэтилированный высший жирный спирт -Синтанол со степенью оксиэтилирования n=7 и n=10 (производитель ОАО «Казаньоргсинтез»);
- импортный аналог Neodol 457, представленный оксиэтилированными жирными спиртами фракций C14-C15 (степень оксиэтилирования n=7) (производитель Shell Chemicals).
Эмульгирующая способность растворов ПАВ и их бинарных систем определялась на основании изучения скорости самопроизвольного расслоения (разрушения) столба эмульсии по методике [7], модифицированной на ОАО «Нэфис Косметикс». Содержание исследуемого ПАВ в водно-масляной системе составляет 20 % масс.
Обсуждение результатов
Для оценки эмульгирующей способности бинарных мицеллярных смесей необходимо проанализировать таковую для индивидуальных поверхностно-активных веществ в зависимости от их природы (табл. 1).
Из табл. 1 видно, что через 30 минут после гомогенизации наибольшей эмульгирующей способностью обладает анионный ПАВ - алкилбензолсуль-фонат натрия АБС Na и неионогенный - Неонол АФ 9-12, а через 4 часа данная характеристика принимает практически одинаковые значения для всех представленных поверхностно-активных веществ.
На рис. 1-2 представлены кинетические зависимости скорости самопроизвольного расслоения столба эмульсий исследуемых амфифильных компонентов.
Таблица 1 - Эмульгирующая способность ПАВ
Наименование ПАВ Эмульгирующая способность, %
Через 30 Через
мин. от нача- 240 мин. от
ла экспери- начала экс-
мента перимента
Неонол АФ 9-12 80 61
Синтанол АЛМ-7 79 62
Синтанол АЛМ-10 70 58
Neodol457 70 59
АБС Na 84 62
СЭК Na 78 59
AOS Na 77 60
Таблица 2 - Эмульгирующая способность бинарных смесей ПАВ
Наименование би- Эмульгирующая способность, %
нарной смеси ПАВ Через 30 Через
мин. от нача- 240 мин. от
ла экспери- начала экс-
мента перимента
АБС № : Синтанол 77 59
АЛМ-10
АБС № : Синтанол 82 62
АЛМ-7
АБС № : Неодол 78 61
457
АБС № : Неонол 79 59
АФ 9-12
85
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
Время t, мин
Рис. 1 - Эмульгирующая способность неионоген-ных ПАВ: 1 - Синтанол АЛМ-7; 2 - Неонол АФ 912; 3 - Neodol 457; 4 - Синтанол АЛМ-10
На рис. 3 представлено изменение эмульгирующей способности смесей АБС № - НПАВ во времени.
Время t, мин
Рис. 2 - Эмульгирующая способность анионных ПАВ: 1 - АБС Na; 2 - AOS Na; 3 - СЭК Na
Поскольку в процессе стирки отделение основного количества загрязнений происходит в течение 60 минут, более целесообразным будет вести анализ эмульгирующей способности поверхностно-активных веществ за указанный период.
Таким образом, сравнивая данные рис. 1,2 за данный промежуток времени и учитывая ценовой критерий, очевидно, что наиболее устойчивые эмульсии образует анионный ПАВ производства ОАО «Нэфис-Косметикс» - алкилбензолсульфонат натрия АБС Na. На базе него далее были созданы двойные мицеллярные системы АПАВ - НПАВ (табл. 2).
Рис. 3 - Эмульгирующая способность смесей АБС Ка : НПАВ: 1 - Синтанол АЛМ-7; 2 - N60^1 457; 3 - Неонол АФ 9-12; 4 - Синтанол АЛМ-10
Сопоставляя эмульгирующую способность смесей ПАВ через 60 минут (рис. 3), видно, что максимальное значение имеет смесь АБС № : Синтанол АЛМ 7. Остальные бинарные системы образуют менее устойчивые эмульсии, скорость ее расслоения для остальных исследуемых систем АПАВ - НПАВ имеет близкие значения.
Таким образом, более предпочтительным является использование в рецептуре порошкообразных синтетических моющих средств бинарной мицел-лярной системы АБС № : Синтанол АЛМ 7.
Выводы
1) На основании изучения эмульгирующей способности индивидуальных промышленных амфи-фильных соединений показано, что более устойчивые эмульсии образует анионный ПАВ - алкилбен-золсульфонат натрия АБС №.
2) Проанализированы двойные мицеллярные смеси анионный ПАВ - неиногенный ПАВ. Максимальными эмульгирующими свойствами обладает бинарная система АБС № : Синтанол АЛМ 7, которая может быть рекомендована для применения в
рецептуре порошкообразных синтетических моющих средств.
Литература
1. Ковалев В.М., Петренко Д.С. Технология производства синтетических моющих средств : учебное пособие / В.М. Коваленко, Д.С. Петренко. - М.: Химия, 1992. -272 с.
2. Ланге К.Р. Поверхностно-активные вещества: синтез, свойства, анализ, применение / К.Р. Ланге. - С-Пб.: Профессия, 2007. - 240с.
3. Лутфуллина Г.Г., Зиннатуллина З.А. О возможности регулирования эмульгирующей способности композиций ПАВ / Г.Г. Лутфуллина, З.А. Зиннатуллина // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2015. - №15. - С. 197-200.
4. Плетнев М.Ю. Косметико-гигиенические моющие средства / М.Ю. Плетнев. - М.: Химия, 1990 . - 272 с.
5. Zini Р. Polymeric Additives for High Reforming Detergents, Technomic / P. Zini // Lancaster. - 1995. - Р. 179212.
6. Дерзаева Л.А., Курмаева А.И., Горелова Е.Г. и др. Оценка коллоидно-химических характеристик моющих композиций на основе бинарной смеси поверхностно-активных веществ / Л.А. Дерзаева, А.И. Курмаева, Е.Г. Горелова [и др] // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2011. -№6. - С. 24-30.
7. Нейман Ф.Э., Вережников В.Н., Кирдеева А.П. и др. Практикум по коллоидной химии латексов и поверхностно-активных веществ: учебное пособие / Ф.Э. Нейман, В.Н. Вережнилов, А.П. Кирдеева [и др.]. - М.: Высшая школа, 1971. - 176 с.
© Л. А. Дерзаева - асп. каф. физической и коллоидной химии КНИТУ, дир. по производству «Нэфис Косметикс»; А. И. Курмаева - кан. хим. наук, доц. той же кафедры; В. П. Барабанов - д-р хим. наук, доц. той же кафедры, barabanov@kstu.ru; А. З. Гайнутдинова - магистрант каф. технологии косметических средств КНИТУ; Ю. А. Шигабиева -доц. той же кафедры, romanovakstu@yandex.ru.
© L. A. Dersaeva - Postgraduate, Department of Physical and Colloid Chemistry, State Educational Institution of Higher Professional Education «Kazan National Research Technological University», "Nefis Cosmetics" Production Director; A. 1 Kurmaeva - Doctor of Chemistry, Assistant professor, Department of Physical and Colloid Chemistry, Federal State Educational Institution of Higher Professional Education «Kazan National Research Technological University»; V. P. Barabanov - Doctor of Chemistry, Associated professor, Department of Physical and Colloid Chemistry, Federal State Educational Institution of Higher Professional Education «Kazan National Research Technological University», barabanov@kstu.ru; A. Z. Gajnutdinova - Undergraduate, Department of Technology Cosmetics, Federal State Educational Institution of Higher Professional Education "Kazan National Research Technological University"; Yu. Shigabieva - Doctor of Chemistry, Assistant professor, Department of Technology Cosmetics, Federal State Educational Institution of Higher Professional Education "Kazan National Research Technological University", romanovakstu@yandex.ru.
