Yüzey aktif madde türleri nelerdir? Sürfaktanlar nasıl çalışır?

Yüzey Aktif Madde ince kimya endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Hedef çözeltinin yüzey gerilimini önemli ölçüde azaltabilen bir maddeyi ifade eder. Sabit hidrofilik ve lipofilik gruplara sahiptir ve çözeltinin yüzeyine yönlendirilebilir. Yaygın yüzey aktif maddeler anyonik yüzey aktif maddeler, katyonik yüzey aktif maddeler, zwitteriyonik yüzey aktif maddeler ve noniyonik yüzey aktif maddelerdir.

Katyonik Yüzey Aktif Madde

Katyonik yüzey aktif maddeler esas olarak azot içeren organik amin türevleridir. Moleküldeki azot atomu yalnız çift elektronlar içerdiğinden, asit molekülündeki hidrojenle hidrojen bağı ile birleşebilir, böylece amino grubu pozitif yüklü olur.

Katyonik Yüzey Aktif Madde Sınıflandırma

Katyonik yüzey aktif maddelerin kimyasal yapısına göre, esas olarak dört türe ayrılabilir: amin tuzu tipi, kuaterner amonyum tuzu tipi, heterosiklik tip ve loksan tuzu tipi.
1. Amin tuzu tipi: Birincil amin tuzu, ikincil amin tuzu ve üçüncül amin tuzu yüzey aktif maddesinin genel adıdır. Özellikleri çok benzerdir, esas olarak alifatik amin ve inorganik asit tarafından oluşturulan tuz, sadece asidik çözeltide çözünür. Alkali koşullar altında, amin tuzları serbest aminler oluşturmak ve çözünürlüklerini azaltmak için bazlarla kolayca reaksiyona girer, bu nedenle kullanım kapsamı sınırlıdır.
2. Kuaterner amonyum tuzu tipi: En önemli katyonik yüzey aktif madde çeşididir ve özellikleri ve hazırlama yöntemleri amin tuzu tipinden farklıdır. Bu tür yüzey aktif maddeler hem asidik hem de alkali çözeltilerde çözünür, bir dizi mükemmel özelliğe sahiptir ve diğer yüzey aktif madde türleriyle uyumludur, bu nedenle yaygın olarak kullanılırlar.
3. Heterosiklik tip: Katyonik yüzey aktif madde molekülünde bulunan heterosiklik halkalar esas olarak azot içeren morfolin halkaları, piridin halkaları, imidazol halkaları, piperazin halkaları ve kinolin halkalarıdır.
4. Helal tuz tipi: Katyonik yüzey aktif maddeler, heteroatomların farklılığına göre N, P, As, S, I ve diğer elementleri içeren yüzey aktif maddeler olarak sınıflandırılabilir, ancak bu sınıflandırma yöntemi nadiren kullanılır. Pozitif yük taşıyan atomlara göre, katyonik yüzey aktif maddeler ayrıca tuzları, sülfonyum tuzlarını, iyot tuzlarını ve tuz bileşiklerini içerir.

Katyonik Yüzey Aktif Madde kullanımı

Katyonik yüzey aktif maddeler iyi sterilizasyon, yumuşatma, antistatik ve korozyon önleyici etkilere ve belirli emülsifiye edici ve ıslatıcı özelliklere sahiptir ve genellikle fungisitler, elyaf yumuşatıcılar ve antistatik ajanlar gibi özel amaçlar için kullanılır.

Anyonik yüzey aktif madde

Anyonik yüzey aktif maddeler, en uzun geliştirme geçmişine, en büyük çıktıya ve en geniş yüzey aktif madde çeşitliliğine sahip bir ürün sınıfıdır. Anyonik yüzey aktif maddeler, şu anda anyonik yüzey aktif maddelerin ana kategorileri olan hidrofilik gruplarının yapısına göre sülfonatlara ve sülfatlara ayrılır. Yüzey aktif maddelerin çeşitli işlevleri esas olarak sıvı yüzeyinin, sıvı-sıvı arayüzünün ve sıvı-katı arayüzünün özelliklerinin değiştirilmesinde kendini gösterir; bunlar arasında sıvı yüzeyi (arayüz) en önemlisidir.

Anyonik yüzey aktif madde Türleri

1. Karboksilat: yüksek yağ asitlerinin potasyum, sodyum, amonyum ve trietanolamonyum tuzları dahil olmak üzere hidrofilik grubu bir karboksil grubu olan anyonik bir yüzey aktif maddedir. Suda iyonizasyondan sonra yüzey-aktif kısım yağ asidi anyonudur.
2. Sülfürik asit ester tuzu: Sülfürik asit, alkollerle esterleşme gerçekleştiğinde sülfürik asit monoester ve sülfürik diester oluşturabilen dibazik bir asittir. Sülfürik asit monoesteri ve alkalinin nötralizasyonu ile oluşan tuza sülfat tuzu denir.
3. Fosfat ester tuzları: Alkil fosfat ester tuzları, alkil fosforik asit mono- ve diester tuzlarının yanı sıra yağlı alkol polioksietilen eterlerin fosforik asit mono- ve diester tuzlarını ve alkilfenol polioksietilen eterlerin fosforik asit mono- ve diester tuzlarını içerir. En yaygın olanları alkil fosfatların mono- ve diester tuzlarıdır.
4. Sülfonat: Suda iyonlaştıktan sonra sülfonat (R-S03) olarak yüzey aktivitesi oluşturan anyona sülfonat tipi anyonik yüzey aktif madde denir. Yaygın olarak kullanılan ürünler sodyum dioktil süksinat sülfonat (Aloso-OT), sodyum dodesilbenzen sülfonat ve sodyum glikokolattır. Suda çözünürlüğü ve asit direnci, kalsiyum ve magnezyum tuzu direnci sülfattan biraz daha kötüdür, ancak asidik çözeltide hidrolize olması kolay değildir.

Zwitteriyonik Yüzey Aktif Madde

Amfoterik yüzey aktif maddeler, aynı anda iki iyonik özelliğe sahip olan yüzey aktif maddeleri ifade eder. Bununla birlikte, çift taraflı yüzey aktif maddeler olarak adlandırılanlar, anyon ve katyonlardan oluşan yüzey aktif maddeleri ifade eder, yani hidrofilik grubun bir ucunda bir katyon vardır. Ve anyon, ikisini bir araya getiren bir yüzey aktif maddedir.

Zwitteriyonik Yüzey Aktif Madde kullanım

1. Musluk suyu endüstrisinde su arıtma, yüksek bulanıklıkta su arıtma, sedimantasyon, kömür yıkama, mineral işleme, metalurji, demir çelik endüstrisi, çinko, alüminyum işleme endüstrisi, elektronik endüstrisi vb.
2. Petrol endüstrisinde, petrol üretiminde, sondaj çamurunda, atık çamur arıtımında, su kanalizasyonunu önlemede, sürtünmeyi azaltmada, petrol geri kazanımını artırmada ve üçüncül petrol geri kazanımında yaygın olarak kullanılmaktadır.
3. İstikrarlı haşıl performansı, daha az haşıl, düşük kumaş kırılma oranı ve pürüzsüz kumaş yüzeyi ile tekstiller için haşıl maddesi olarak kullanılır.
4. Kağıt endüstrisinde kullanılanlardan biri, dolgu maddelerinin ve pigmentlerin tutma oranını artırmaktır. Hammadde kaybını ve çevre kirliliğini azaltmak için; ikincisi, kağıdın mukavemetini (kuru mukavemet ve ıslak mukavemet dahil) iyileştirmektir, ayrıca PAM kullanımı, görsel ve baskı özelliklerini iyileştirmek için kağıdın yırtılma direncini ve gözenekliliğini de artırabilir
5. Gıda ve çay ambalaj kağıdı, diğer endüstriler, gıda endüstrisi, şeker kamışı ve pancar şekeri üretiminde kamış suyu arıtma ve şurup fosfor şamandıra ekstraksiyonu için kullanılır.

Noniyonik yüzey aktif madde

İyonik olmayan yüzey aktif maddeler, moleküldeki ana hidrofilik gruplar olarak eter gruplarına sahip, sulu çözeltilerde ayrışmayan ve yüzey aktivitesi nötr moleküller tarafından yansıtılan molekülleri ifade eder. Noniyonik yüzey aktif maddeler yüksek yüzey aktivitesine, iyi çözünürleştirme, yıkama, antistatik, kalsiyum sabun dispersiyonu ve diğer özelliklere, daha az tahrişe ve mükemmel ıslatma ve yıkama işlevlerine sahiptir.

Noniyonik yüzey aktif madde kullanım

Noniyonik yüzey aktif maddeler esas olarak deterjan, kozmetik, ilaç vb. günlük endüstriyel ürünlerin üretiminde kullanılmaktadır. Sabun ve deterjanlardaki ana bileşenler, yıkama işlemi sırasında iyi ıslatma, çözündürme ve emülsifiye etme etkileri sayesinde katı yüzeylerden kiri uzaklaştıran iyonik olmayan yüzey aktif maddelerdir.

Kozmetikte yüzey aktif maddeler

1. Emülsifikasyon
Yüzey aktif madde, karışmayan yağ fazı ile su fazının nispeten kararlı bir dispersiyon sistemi, yani emülsiyon oluşturmak üzere birbirine karışmasını sağlayabilir. Yüzey aktif maddelerin emülsiyonda oynadığı role emülsifikasyon denir. Emülsifiye edici rol oynayan yüzey aktif maddeleri emülgatör olarak adlandırıyoruz. Dolayısıyla her gün kullandığımız krem ve losyonların içerisinde yüzey aktif maddeler bulunmaktadır.
Emülsifikasyon denilen şey, cilt bakım ürünlerinde en yaygın kremlerin ve nemlendirici losyonların hem yağda çözünen bileşenler hem de bol miktarda su içerdiği anlamına gelir. Bunlar iki tür kimyasal madde tarafından üretilen bileşiklerdir: yağda çözünen bileşenler ve su. Peki neden insan gözünün altında ne içindeki damlacıkları ne de dışarı sızan suyu görmüyoruz? Bunun nedeni, zaten iyi orantılı bir dağılım yönetim sistemi üretmiş olmalarıdır, yani yağda çözünen bileşenler ince sıvılar şeklinde su içinde eşit olarak dağılır veya su, ince sıvılar şeklinde yağda çözünen bileşenler içinde eşit olarak dağılır. İlkine su içinde yağ, ikincisine ise yağ içinde su denir. Bu tür cilt bakım ürünlerine solvent bazlı cilt bakım ürünleri denir ve bunlar en yaygın cilt bakım ürünleri türüdür. Herkesin bildiği gibi, tüm normal koşullar altında, yağ ve su birbiriyle karışabilir. Karıştırma sonlandırıldıktan sonra, yağ ve su seviye durumuna geri getirilir ve istikrarlı ve tek tip bir merkezi olmayan yönetim sistemi elde edilemez. Yağda çözünen bileşenler ve su genellikle iyi karıştırılmış dağınık bir yönetim sistemi üretebilir. Sürfaktanların eklenmesi nedeniyle, sürfaktanların benzersiz yapısı, karışabilen iki tür kimyasal maddeyi, yağ ve suyu eşit olarak dağıtabilir. Birlikte karıştırılır ve nispeten kararlı bir dispersiyon yönetim sistemi, yani çözücü üretir, yüzey aktif maddenin çözücü içinde tamamen uyguladığı etkiye emülsifikasyon denir. Emülsifikasyon etkisini tam olarak uygulayan yüzey aktif madde diyoruz. Bu bir demülgatördür. Dolayısıyla herkesin genellikle kullandığı kremlerin ve nemlendirici losyonların içerisinde yüzey aktif maddeler vardır.

2. Çözünürleştirme
Yüzey aktif maddeler, bazı çözünmeyen veya çözünemeyen maddelerin sudaki çözünürlüğünü artırabilir, böylece suda tamamen çözülebilir ve sonunda şeffaf bir durum oluşturabilirler. Bu etkiye çözünürleştirme denir. Ajanlara çözünürleştirici de denir.

Yüzey aktif maddeler, suda çözünmeyen veya çözünmeyen bazı kimyasalların sudaki çözünürlüğünü artırabilir, böylece suda tamamen çözülebilir ve sonunda tamamen şeffaf bir durum ortaya çıkarabilir. Çözünürleştirici yüzey aktif maddelere çözünürleştiriciler de denir. Örneğin, tamamen şeffaf tonere çok iyi cilt bakım özelliklerine sahip yağda çözünen bir bileşen eklemek istiyorsunuz, ancak yağ suda çözülemiyor ve sadece küçük damlacıklar şeklinde tonerin yüzeyinde yüzüyor. Şu anda, herkes Yüzey aktif maddelerin çözünürleştirme etkisi kullanılabilir. Yüzey aktif maddelerin eklenmesine göre, yağda çözünen bileşenler yumuşatıcı suda çok iyi çözülür ve ürün sonunda mükemmel bir şeffaf görünüm gösterir. Bununla birlikte, çözünürleştirme ile çözünen yağda çözünen bileşenlerin miktarının nispeten sınırlı olduğu ve birçok yağda çözünen bileşenin çözünürleştirme yöntemine göre suda tamamen çözünemediği unutulmamalıdır. Bu nedenle, yağda çözünen bileşenlerin artmasıyla, yüzey aktif madde miktarı da artırılmalıdır ve yağda çözünen bileşenler ve su bir emülsiyon haline getirilir, bu nedenle bazı tonerler tamamen şeffaf ve süt beyazı değildir, çünkü içindeki cilt bakım bitkileri Birçok yağ bileşeni vardır ve yüzey aktif madde su emülsiyonunun nedeni olacaktır.

3. Temizlik etkisi
Yüzey aktif maddelerin en kapsamlı ve pratik temel özelliği yıkama ve dekontaminasyon etkisidir. Sodyum lauril sülfat, kozmetiklerin temizlik serilerinde yaygın olarak kullanılan bir hammaddedir ve cildin iyi bir temizleme etkisi elde etmesini sağlayabilir. Amfoterik yüzey aktif maddeler imidazolin, kokamidopropil betain ve amino asitler hafif temizleme yüzey aktif maddeleridir ve üst düzey yüz yıkama ürünlerinin, saç bakım şampuanlarının ve bebek şampuanlarının hazırlanması için vazgeçilmez bileşenlerdir.

4. Dağılım
Yüzey aktif maddelerin suda çözünmeyen maddelerin suda partiküller oluşturmasını ve homojen bir şekilde dağılmasını sağlaması olgusuna dispersiyon denir, bu da toz beyazlatıcı, kapatıcı ve güneş koruyucunun etkilerini en üst düzeye çıkarır.

5. Islatma etkisi
Kozmetikler, yüzey aktif maddelerin ıslatma etkisinden ayrılamaz ve biyosürfaktanlar bu konuda dikkate değer sonuçlar elde etmiştir. Biyolojik hücrelerin önemli bir bileşeni olan fosfolipidler, hücre metabolizmasında ve hücre zarı geçirgenliğinde önemli bir rol oynar ve insan cildi için iyi bir nemlendirme ve geçirgenliğe sahiptir. Sophorolipid biyosürfaktanların cilde özel bir afinitesi vardır ve bu da cildin yumuşak ve nemli hissetmesini sağlayabilir.

6. Köpük etkisi
Köpük oluşumu esas olarak gaz ve sıvı fazlar arasındaki yüzey geriliminin azalmasından kaynaklanan aktif maddenin yönlü adsorpsiyonundan kaynaklanmaktadır. Genel olarak, düşük molekül ağırlıklı aktif maddelerin köpürmesi kolaydır, yüksek molekül ağırlıklı aktif maddeler daha az köpürür, sarı miristat en yüksek köpüklenebilirliğe sahiptir ve sodyum stearat en kötü köpüklenebilirliğe sahiptir. Örneğin, sodyum alkil benzen sülfonat güçlü köpürme özelliklerine sahiptir. Yaygın olarak kullanılan köpük stabilizatörleri arasında yağlı alkol amidleri, karboksimetil selüloz vb. bulunur ve köpük inhibitörleri arasında yağ asitleri, yağ asidi esterleri, polieterler vb. ve diğer noniyonik yüzey aktif maddeler bulunur.

Bazı yüzey aktif maddelerin çok iyi temizleme ve poliüretan köpürtme etkileri vardır. Herkesin çok iyi bildiği sabunlar çok yaygın bir yüzey aktif madde türüdür. Temizleme ve poliüretan köpürme etkisini elde etmek için aktifleştirici madde). Bazı temizleyiciler de içindeki sabun bileşenlerine göre temizleme etkisini tam olarak uygular, ancak sabun bileşenleri güçlü temizleme gücüne sahiptir, bu da cildin yağdan arındırılmasına neden olmak çok kolaydır ve tahriş biraz daha güçlüdür. Bu nedenle kuru ciltler ve hassas ciltler bu tür temizlik ürünlerinin uygulanması için uygun değildir. Buna ek olarak, vücut yıkama, şampuan, el dezenfektanı ve beyazlatıcı diş macunu gibi ürünlerin tümü, temizleme ve poliüretan köpürme etkilerini tam olarak ortaya koyan yüzey aktif maddelerdir.