CC BY
122
УДК 675. 043
Г. Г Лутфуллина, К. Е Мартынова, К. С Гусева
ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ АНИОНАКТИВНОГО ПАВ
НА ОСНОВЕ ЖИРНЫХ КИСЛОТ ПАЛЬМОВОГО МАСЛА И МЕТАНОЛА (Mizulan FL-80)
Ключевые слова: анионактивное поверхностно- активное вещество (аПАВ), пенообразование, эмульгирование, моющая
способность, гидрофильно-липофильный баланс (ГЛБ).
Проведены исследования по определению ГЛБ, пенообразующей, эмульгирующей и моющей способности Mizulan FL-80.
Key words: anion surfactants, foaming, emulsification, detergency abilitys. Research was carried out on definition of a foaming, emulsification, and detergency abilitys in Mizulan FL-80.
ПАВ в кожевенной и меховой промышленности применяют для самых различных целей: как моющие, смачивающие средства, а также в качестве эмульгаторов, стабилизаторов пен и эмульсий, выравнивателей, антистатиков, диспергаторов, гидрофобизаторов и т. д. Благодаря способности повышать эффективность рабочих растворов, ПАВ включены в такие химические процессы, как отмока, мойка, обезжиривание, дубление, мягчение, жирование, крашение и другие [1].
Как правило, определяющим фактором применения ПАВ в кожевенной и меховой промышленности является не только поверхностно-активные свойства веществ, но и удешевление за счет подбора менее дорого-стоящего сырья, а также ресурсосбережение посредством использования в качестве исходного продукта экологичного сырья [2].
На сегодняшний день пальмовое масло -это наиболее легкодоступный и дешевый вид растительного жира в мире. Область применения его довольно широка и разнообразна и охватывает различные сферы деятельности от кулинарии и бытовой химии до косметологии, медицины и производства нового вида топлива. Исследуемый аПАВ является продуктом этерификации жирных кислот пальмового масла с метиловым спиртом с последующим сульфированием олеумом и омылением щелочью, в условиях ОАО «Нэфис-Косметикс», (г. Казань).
Целью работы являлось исследование коллоидно-химических свойств водных растворов метилового эфира сульфоната натрия из пальмового масла (торговое название М17и1аи БЬ- 80): пенообразующей, эмульгирующей и моющей способностей.
Обязательным условием использования ПАВ в качестве моющих средств является наличие в них свойств, предотвращающих повторное прилипание частиц загрязнений к обрабатываемой поверхности. Это достигается благодаря образованию адсорбционных пленок на поверхности частиц загрязнений, придающих им высокую агрегативную устойчивость [3-4].
Эти свойства ПАВ определяются стойкостью образовавшейся эмульсии и
возможностью удерживания капелек жира и загрязнений в эмульгированном состоянии.
Стабильность эмульсии оценивалась по времени отслаивания определенного объема гидрофобной фазы раствора ПАВ (0,25-5,0 г/дм3). Результаты представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Влияние концентрации М1:ш1ап FL-80 на стабильность эмульсии
а Стабильность, мин
Концентрац ПАВ, г/дм3 Животный жир Бытовое масло Моторное масло
5,0 0,5 4720 77
3,0 0,5 27 1
2,0 * 26 *
1,0 * 5 *
0,5 * 4 *
0,25 * 2 *
*- эмульсия не стабильна.
Растворы исследуемого аПАВ начинают образовывать стабильные эмульсии с животным жиром при концентрации 3,0 г/дм3. Устойчивость эмульсии повышается при дальнейшем увеличении концентрации растворов. Наилучшие результаты по стабильности эмульсии исследуемого аПАВ получены с участием бытового масла: уже при концентрации 2,0 г/дм3 эмульсия не расслаивается в течение 26 минут.
Обнаружено, что М1ш1аи БЬ- 80 отличается сравнительно низкой эмульгирующей
способностью. Стабильность эмульсии может быть достигнута составлением композиций, включающих нПАВ.
При изучении пенообразующей способности учитывалось, что она характеризуется кратностью пены. Определены кратность пены, ее стабильность, а также проведена органолептическая оценка дисперсности пены, образуемой водными растворами М1ш1аи БЬ- 80.
Концентрации растворов варьировались от 0,5 до 4,0 г/дм3. Максимальная кратность пены растворов образуется при встряхивании растворов с
концентрацией 4,0 г/дм . Минимальное - с концентрацией 0,5 г/дм3. Результаты представлены в таблице 2. Обнаружено что образуемая пена отличается неоднородностью по дисперсности: в верхнем слое она более грубодисперсная. Однако, устойчивость пены относительно высокая: в течение 10 минут объем пены не уменьшается.
Таблица 2 - Кратность пены Mizulan FL- 80
Концентрация исследуемого аПАВ, г/дм3 Кратность пены
0,5 1,667
1,0 1,857
2,0 2,143
3,0 2,489
4,0 2,980
Проведена сравнительная оценка моющей способности исследуемого аПАВ. Моющее действие оценивалось непосредственно при стирке искусственно загрязненной ткани. Для изучения влияния концентрации аПАВ на моющее действие растворов, определялась моющая способность растворов ПАВ следующих концентрации: 0,125; 0,25; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 5,0; 8,0 г/дм3.
В качестве загрязнителей использовались: моторное масло, ланолин.
Проведена органолептическая оценка качества стирки. Максимальная моющая способность по отношению к ланолину наблюдается уже при концентрации 2,0 г/дм3 в случае хлопчатобумажной (х/б) ткани, 4,0 г/дм3 при использовании шерстяной ткани. При использовании в качестве загрязнителя моторного масла, для достижения желаемого эффекта, концентрацию М1тп1ап БЬ-80 повышали до 6,0 г/дм3. Причем, шерстяная ткань при этом отстиралась полностью, а ткань х/б показала отличные результаты стирки при концентрации аПАВ 4,0 г/дм3.
Степень адсорбции ПАВ на поверхности зависит от строения их молекул. Количественной характеристикой, обусловливающей области
применения ПАВ, является соотношение между гидрофильной и гидрофобной частями, или гидрофильно--липофильный баланс (ГЛБ).
ГЛБ ПАВ рассчитан по формуле [2]:
ГЛБ=Х(значений гидрофильных групп) -^(значений гидрофобных групп)+7.
Структурная формула метилового эфира сульфоната натрия из пальмового масла:
СИ3(СИ2)7 - СН2 - СН - (СН2)7 - СООН |
О8О2О№
Следовательно,
ГЛБ= (11+2.1+1.3) - (0,475* 10) +7= 13,3.
Рассчитано значение ГЛБ для исследуемого аПАВ, которое составило = 13,33.
Таким образом, установлено, что М17и1ап БЬ- 80 относится к группе моющих средств и является эффективным пенообразователем. Исследуемый ПАВ имеет кратность пены 2,9- 3,0 (при концентрации 4,0 г/дм3). Следовательно, исследуемый аПАВ может быть использован в качестве пенообразующего, моющего средства в производстве кожи и меха.
Литература
1. Левенко П. И. Поверхностно-активные вещества в кожевенной и меховой промышленности. -М.: Легкая индустрия, 1974.- 160 с.
2. Ланге, К.Р. Поверхностно-активные вещества: синтез, свойства, анализ, применение / К. Р. Ланге; под науч. Ред. Л. П. Зайченко. - Спб.: Профессия, 2004. - 240 с.
3. Лутфуллина Г.Г. Разработка моющего состава на основе ПАВ различной природы и исследование влияния на подготовительные процессы одежной кожи из сырья шубной овчины/ Г.Г. Лутфуллина // Вестник Казан. технол. ун-та. 2010. № 11. -С 573- 575
4. Лутфуллина Г.Г. Исследование влияния ПАВ на основе побочного продукта производства олеиновой кислоты на обезжиривание мехового сырья/ Г.Г. Лутфуллина, Л.М. Хайдарова, А.В. Островская, И.Ш. Абдуллин // Вестник Казан. технол. ун-та. 2010. № 1. -С 268- 272.
© Г. Г. Лутфуллина - д.т.н., проф. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, [email protected]; К. Е. Мартынова - магистр той же кафедры; К. С. Гусева - магистр той же кафедры.
© G. G. Lutfullina - doctor of technical science, professor of chair of plasmochemical and nanotechnologies of high-molecular materials KNRTU, [email protected]; K Е. Martynova - magister of chair of plasmochemical and nanotechnologies of high-molecular materials KNRTU; K. S. Guseva - magister of chair of plasmochemical and nanotechnologies of high-molecular materials KNRTU.
