سری فرمولاسیون تولید مواد شوینده با شیمیچی

 در قمست دوم راجع به انواع سورفاکتانت ها، خواص و عملکرد آنها به طور مختصر صحبت شد. مروری شد بر رفتار سورفکتانت ها در محلول که متاثر از غلظت آنها به تنهایی است. در این قسمت از برهمکنش میان انواع سورفاکتانت ها با هم و همچنین با سایر اجزای بالقوه در یک فرمول شوینده خواهیم گفت. همچنین همانطور که قول داده بودم بحث سازنده ها (Builders) را آغاز میکنیم. پایداری فرمولاسیون و عملکرد نهایی آن در زمان مصرف، تابعی از همین برهمکنش ها میان سورفاکتانت ها و سایر اجزای فرمولاسیون است. بحث سازنده ها نیز به طور مستقیم و غیرمستقیم در این مساله پررنگ است.

اختلاط انواع سورفاکتانت ها

مطابق انتظار، کاتیون ها و آنیون ها جهت ایجاد پیوند یونی و تشکیل زوج یون، از خود تمایل زیادی نشان میدهند. همین امر در مورد سورفکتانت های کاتیونی و آنیونی نیز صادق است. یعنی استفاده همزمان از سورفکتانت های کاتیونی و آنیونی در یک سیستم شوینده به هیچ وجه توصیه نمی شود.

نظرات سطح بالاتر کارشناسان حالت های خاص و مهم دیگری رو هم مطرح میکنه که فعلا در بحث ما نمی گنجه. سیستم های پیشرفته، با نقاط بهینه غلظتی، که از مقادیر کم و کنترل شده سورفکتانت های کاتیونی برای بهبود عملکرد یک سیستم غالب سورفکتانت آنیونی بهره می برد. اما همانطور که اشاره شد فعلا این بحث را باز نمیکنیم.

پس تا اینجا؛ استفاده از سورفکتانت آنیونی با سورفکتانت کاتیونی ممنوع! مکانیسم این اتفاق نامطلوب چیست؟ سورفکتانت کاتیونی در محلول یون مخالف خود (آنیونی مثل کلراید) و سورفکتانت آنیونی به همین شکل (یون مخالف کاتیونی خود یعنی سدیم) را دارد ولی وقتی محلول می شوند کاتیون سخت یعنی سدیم به آنیون سخت یعنی کلراید تمایل بیشتری نسبت به سورفکتانت آنیونی نشان داده و نتیجه میشود زوج یون سدیم کلراید! کاتیون نرم یعنی سورفاکتانت کاتیونی نیز آنیون نرم یعنی سورفکتانت آنیونی موجود در محلول را به سایر آنیون ها ترجیح داده و زوج یون پایدارتر و فوق العاده تنبل سورفکتانت ها را شکل میدهد. تا اولا به شدت از فعالیت هر دو سورفکتانت کاسته شود و ثانیا در غالب موارد منجر به دو فاز شدن محصول گردد.

استفاده از سورفکتانت نانیونیک در کنار هر یک از سورفاکتانت های یونی دیگر بلامانع است. مهم ترین نکته قابل توجه در مورد سورفکتانت های غیریونی مراعاتpH محلول است. چرا که این سورفکتانت ها زنجیره هایی از پلی اتیلن گلایکول یا پلی پروپیلن گلایکول را در ساختار خود دارند که متاسفانه در محیط های اسیدی شکسته و به طور برگشت ناپذیر تجزیه و محلول را مات می کنند. در پی این اتفاق به شدت از خاصیت سورفکتانتی این مواد کاسته میشود.

 

برهمکنش سورفکتانت ها و الکترولیت ها

منظور از الکترولیت انواع نمک های معدنی است که با حل شدن آنها در محلول، زوج یون آنها آبپوشی شده و یون های تقریبا مستقل و منفرد کاتیون و آنیون را در محلول ایجاد می کنند.

یک تجمع مایسلی از سورفکتانت های آنیونی را در نظر بگیرید. سر چربی دوست آنها به سمت داخل مایسل جهت گیری کرده و سر قطبی آنها به سمت بیرون مایسل است. این سرقطبی در این مثال می تواند آنیون های سولفونات، سولفات یا کربوکسیلات باشد. در هر صورت این بارها نسبت به هم نیروی دافعه الکترواستاتیکی اعمال می کنند. اگر خاطرتان باشد عنوان شد که سرحد رشد مایسل را غلبه بر این دافعه تعیین میکند یعنی مایسل تا جایی بزرگ می شود که ممانعت دافعه بار به آن اجازه دهد. با اضافه شدن کاتیونهای حاصل از انحلال الکترولیت، این بارها در سرهای قطبی مایسل ها خنثی شده و امکان رشد بیشتر مایسل فراهم میشود!

باصرفه و غلیظ! افزایش نمک باعث افزایش غلظت مایعات شوینده می شود!

در پاراگراف قبل علت استفاده از نمک در فرمولهای شوینده را توضیح دادیم! نمک خوراکی یا همان سدیم کلرید یک الکترولیت معمول مورد استفاده در شوینده ها برای کمک به افزایش ویسکوزیته مایعات شوینده از طریق رشد مایسل ها است. پس استفاده از اشتباه مصطلح غلیظ درست نیست. در واقع در غلظتی ثابت ویسکوزیته ای بالاتر به دست می آید. که از نظر بعضی این نوعی تقلب به حساب می آید.

بحث طولانی شد ولی هنوز از سازنده ها صحبتی نکردیم. خواهشمند است این مطالب را با نام منبع شیمی چی مورد استفاده قرار دهید.

سازنده ها (Builders)

فعلا در این جلسه اشاره ای کوچک به اهمیت استفاده از سازنده ها در شوینده ها میکنم. همه شما تا بحال لکه های سفید روی ظروف استیل شسته شده رو دیدید. یا لکه های سفیدک روی سطح کاشی سرامیک که به تازگی آب روی اونها تبخیر شده رو دیدید. جدای از نمک های معدنی یون های سخت (کلسیم و منیزیم) شامل نمک های کربنات، سولفات، هیدروکسید و … منشا این رسوبات به طور مشترک نمک کم محلول سورفکتانت ها نیز می باشد. راه حل برای جلوگیری از این ترسیب نامطلوب چیست؟ با شیمیچی باشید تا از سازنده ها بیشتر براتون بگم.

پیروز باشید

شیمی چی

فروردین ۱۳۹۶