Prací prostředek - Detergent

Čistící prostředky

Detergentu je povrchově aktivní látka nebo směs povrchově aktivních látek s čistící vlastnosti, když ve zředěných roztocích . Existuje velké množství detergentů, ale nejčastěji se vyskytují alkylbenzensulfonáty : skupina sloučenin podobných mýdlu, které jsou rozpustnější v tvrdé vodě , protože polární sulfonát (detergentů) je méně pravděpodobný než polární karboxylát (mýdla) ) vázat se na vápník a další ionty nacházející se v tvrdé vodě.

Etymologie

Slovo prací prostředek je odvozeno z latinského přídavného jména detergenty , od slovesa detergere . V domácích souvislostech termín detergent sám o sobě specificky odkazuje na syntetické čisticí sloučeniny, jako je prací prášek nebo prací prostředek , na rozdíl od mýdla na ruce nebo jiných typů čisticích prostředků odlišných od mýdla, přestože mýdlo je také detergentem v pravém slova smyslu.

Struktura a vlastnosti

Detergenty jsou skupina sloučenin s amfifilní strukturou, kde každá molekula má hydrofilní (polární) hlavu a dlouhý hydrofobní (nepolární) ocas. Hydrofobní částí těchto molekul mohou být uhlovodíky s přímým nebo rozvětveným řetězcem nebo mohou mít steroidní strukturu. Hydrofilní část je rozmanitější, může být iontová nebo neiontová a může se pohybovat od jednoduché nebo relativně komplikované struktury. Detergenty jsou povrchově aktivní látky, protože mohou snižovat povrchové napětí vody. Jejich dvojí povaha usnadňuje směs hydrofobních sloučenin (jako je olej a tuk) s vodou. Protože vzduch není hydrofilní, jsou detergenty v různé míře také pěnícími činidly .

Molekuly pracích prostředků agregují za vzniku micel , které je činí rozpustnými ve vodě. Hydrofobní skupina detergentu je hlavní hybnou silou tvorby micel, její agregace tvoří hydrofobní jádro micel. Micela dokáže odstranit mastnotu, bílkoviny nebo znečištění. Koncentrace, při které se micely začínají tvořit, je kritickou koncentrací micel (CMC) a teplota, při které se micely dále agregují, aby se roztok rozdělil na dvě fáze, je bod zákalu, když se roztok zakalí a detergent je optimální.

Detergence je schopnost odstraňovat nežádoucí látky nazývané „půdy“ ze substrátu (např. Z oděvu). Čisticí prostředky fungují lépe v zásaditém pH. Vlastnosti detergentů jsou závislé na molekulární struktuře monomeru . Schopnost pěnit může být určena hlavní skupinou, například aniontové povrchově aktivní látky jsou vysoce pěnivé, zatímco neiontové povrchově aktivní látky mohou být nepěnivé nebo málo pěnivé.

Chemické klasifikace detergentů

Detergenty jsou rozděleny do čtyř širokých skupin v závislosti na elektrickém náboji povrchově aktivních látek.

Aniontové detergenty

Typickými aniontovými detergenty jsou alkylbenzensulfonáty . Alkylbenzen část těchto aniontů je lipofilní a sulfonát je hydrofilní. Byly propagovány dvě odrůdy, ty s rozvětvenými alkylovými skupinami a ty s lineárními alkylovými skupinami. Ty první byly v ekonomicky vyspělých společnostech do značné míry vyřazeny, protože jsou špatně biologicky rozložitelné.

Aniontové detergenty jsou nejběžnější formou detergentů a odhadem 6 miliard kilogramů aniontových detergentů se ročně vyrobí pro domácí trhy.

Žlučové kyseliny , jako je kyselina deoxycholová (DOC), jsou aniontové detergenty produkované játry, které pomáhají při trávení a vstřebávání tuků a olejů.

Tři druhy aniontových detergentů: rozvětvený dodecylbenzensulfonát sodný, lineární dodecylbenzensulfonát sodný a mýdlo.

Kationtové detergenty

Kationtové detergenty jsou podobné aniontovým, ale kvartérní amonium nahrazuje hydrofilní aniontovou sulfonátovou skupinu. Centrum síranu amonného je kladně nabito. Kationtové povrchově aktivní látky mají obecně špatnou detergentnost.

Neiontové detergenty

Neiontové detergenty se vyznačují svými nenabitými, hydrofilními hlavovými skupinami. Typické neiontové detergenty jsou na bázi polyoxyethylenu nebo glykosidu . Mezi běžné příklady prvních patří Tween , Triton a série Brij. Tyto materiály jsou také známé jako ethoxyláty nebo PEGyláty a jejich metabolity, nonylfenol . Glykosidy mají jako nenabitou hydrofilní hlavní skupinu cukr. Příklady zahrnují oktylthioglukosid a maltosidy . Prací prostředky řady HEGA a MEGA jsou podobné a jako hlavní skupinu obsahují cukerný alkohol.

Amfoterní detergenty

Amfoterní nebo zwitteriontové detergenty mají zwitterionty v určitém rozmezí pH a mají čistý nulový náboj vyplývající z přítomnosti stejného počtu nabitých chemických skupin +1 a -1. Mezi příklady patří CHAPS .

Dějiny

Mýdlo je známo, že byly použity jako povrchově aktivní látky pro praní prádla od doby Sumerian čas v 2500 BC v starého Egypta , soda byla použita jako prací přísady. V 19. století se začaly vytvářet syntetické povrchově aktivní látky, například z olivového oleje. Křemičitan sodný (vodní sklo) byl ve Spojených státech používán k výrobě mýdla v 60. letech 19. století a v roce 1876 společnost Henkel prodala výrobek na bázi křemičitanu sodného, ​​který lze použít s mýdlem a uváděl na trh jako „univerzální prací prostředek“ ( Universalwaschmittel ). Německo. Soda byla poté smíchána se silikátem sodným za vzniku německého pracího prostředku Bleichsoda. V roce 1907 Henkel také přidal bělicí činidlo perboritan sodný, aby uvedl na trh první „samočinný“ prací prostředek Persil, který eliminuje namáhavé ruční tření prádla.

Během první světové války byl nedostatek olejů a tuků potřebných k výrobě mýdla. Aby bylo možné najít alternativy pro mýdlo, syntetické detergenty byly vyrobeny v Německu chemiky za použití surovin pocházejících z uhelného dehtu. Tyto rané výrobky však neposkytovaly dostatečnou detergentnost. V roce 1928, účinný čisticí prostředek byl vyroben prostřednictvím sulfatace z mastného alkoholu , ale výroba ve velkém měřítku nebylo možné, dokud nebudou k dispozici v časných 1930 nízkonákladový mastné alkoholy. Vytvořený syntetický prací prostředek byl účinnější a méně pravděpodobně tvořil špínu než mýdlo v tvrdé vodě a může také eliminovat kyselé a zásadité reakce a rozkládat nečistoty. Začaly se prodávat komerční prací prostředky se sírany mastných alkoholů, zpočátku v roce 1932 v Německu společností Henkel . Ve Spojených státech byly prací prostředky prodávány v roce 1933 společností Procter & Gamble ( Dreft ) především v oblastech s tvrdou vodou. Tržby v USA však rostly pomalu, dokud na počátku čtyřicátých let minulého století nebylo vyvinuto „stavěné“ detergenty s přídavkem účinné látky vytvářející fosfáty . Builder zlepšuje výkonnost povrchově aktivních látek změkčením vody chelatací iontů vápníku a hořčíku, pomáhá udržovat zásadité pH a také disperguje a udržuje znečišťující částice v roztoku. Rozvoj petrochemického průmyslu po druhé světové válce přinesl také materiál pro výrobu řady syntetických povrchově aktivních látek a nejvýznamnějšími používanými detergentními povrchově aktivními látkami se staly alkylbenzensulfonáty. V 50. letech 20. století se rozšířily prací prostředky a ve vyspělých zemích do značné míry nahradily mýdlo na čištění oděvů.

V průběhu let bylo vyvinuto mnoho typů pracích prostředků pro různé účely, například prací prostředky s nízkou pěnou pro použití v pračkách s předním plněním, prací prostředky s vysokou účinností účinné při odstraňování mastnoty a nečistot, univerzální prací prostředky a speciální čistící prostředky. Začleňují se do různých produktů mimo použití prádla, například do pracích prostředků pro myčky nádobí , šamponů, zubních past, průmyslových čisticích prostředků a do maziv a paliv ke snížení nebo zabránění tvorbě kalu nebo usazenin. Formulace detergentních produktů může zahrnovat bělidla , vůně, barviva a další přísady. Použití fosfátů v pracích prostředcích však vedlo k obavám ze znečištění živinami a poptávky po změnách ve složení pracích prostředků a k obavám z povrchově aktivních látek, jako je rozvětvený alkylbenzensulfonát (tetrapropylenbenzensulfonát), které přetrvávají v životním prostředí, což vedlo k použití povrchově aktivních látek, které jsou biologicky lépe rozložitelné, jako je lineární alkylbenzensulfonát. Vývoj v průběhu let zahrnoval použití enzymů , náhražky fosfátů, jako je zeolit A a NTA , TAED jako aktivátor bělení , povrchově aktivní látky na bázi cukru, které jsou biologicky rozložitelné a jemnější k pokožce, a další ekologicky šetrné produkty, jakož i změny forma dodání, jako jsou tablety, gely a lusky .

Hlavní aplikace detergentů

Úklid domácnosti

Jednou z největších aplikací detergentů je čištění domácností a obchodů, včetně mytí nádobí a praní prádla . Tyto detergenty jsou běžně dostupné jako prášky nebo koncentrované roztoky a formulace těchto detergentů jsou často složité směsi různých chemikálií kromě povrchově aktivních látek, což odráží různé požadavky aplikace a vysoce konkurenční spotřebitelský trh. Tyto prací prostředky mohou obsahovat následující složky:

  • regulátory pěny
  • stavitelé
  • bělidlo
  • aktivátory bělení
  • enzymy
  • barviva
  • vůně
  • další přísady

Palivová aditiva

Komponenty karburátorů a vstřikovačů paliva spalovacích motorů těží z detergentů v palivech, aby se zabránilo zanášení . Koncentrace jsou asi 300 ppm . Typickými detergenty jsou aminy a amidy s dlouhým řetězcem, jako je polyisobutenamin a polyisobuteneamid/ sukcinimid .

Biologické činidlo

Pro izolaci a čištění integrálních membránových proteinů nacházejících se v biologických buňkách se používají reagenční čisticí prostředky . Solubilizace dvojvrstev buněčných membrán vyžaduje detergent, který může vstoupit do monovrstvy vnitřní membrány . Pokroky v čistotě a propracovanosti detergentů usnadnily strukturální a biofyzikální charakterizaci důležitých membránových proteinů, jako jsou iontové kanály, a také narušují membránu vazbou lipopolysacharidu , transportérů , signálních receptorů a fotosystému II .

Viz také

Reference

externí odkazy