Tóm tắt: Thảo luận về các chức năng của chất hoạt động bề mặt, chẳng hạn như làm ướt, phân tán, nhũ hóa, hòa tan, tạo bọt, khử bọt, rửa và khử nhiễm, v.v., giới thiệu việc phân loại chất hoạt động bề mặt và giới thiệu một số hoạt động bề mặt thường được sử dụng. Và vai trò trong mỹ phẩm, chất tẩy rửa, thuốc, thực phẩm. Xu hướng phát triển của chất hoạt động bề mặt được mô tả.

1. Phân loại chất hoạt động bề mặt

Có nhiều cách phân loại chất hoạt động bề mặt, người ta phân loại theo nguồn gốc của chất hoạt động bề mặt. Chất hoạt động bề mặt thường được chia thành ba loại: chất hoạt động bề mặt tổng hợp, chất hoạt động bề mặt tự nhiên và chất hoạt động bề mặt sinh học.

Chất hoạt động bề mặt có thể được chia thành bốn loại: anion, cation, zwitterionic và không ion tùy theo loại ion được tạo ra bởi nhóm ưa nước. Các chất hoạt động bề mặt thường được sử dụng, có gốc kỵ nước là một nhóm hydrocacbon, cũng có thể chứa các nguyên tố như oxy, nitơ, lưu huỳnh, clo, brom và iot trong phân tử và được gọi là chất hoạt động bề mặt hydrocacbon hoặc chất hoạt động bề mặt thông thường. Chất hoạt động bề mặt có chứa flo, silic, phốt pho và bo được gọi là chất hoạt động bề mặt đặc biệt. Sự ra đời của flo, silic, phốt pho, bo và các nguyên tố khác mang lại cho các chất hoạt động bề mặt độc đáo hơn và hiệu suất tuyệt vời hơn. Chất hoạt động bề mặt có chứa flo là một trong những loại chất hoạt động bề mặt đặc biệt quan trọng nhất.

2. Vai trò chính của chất hoạt động bề mặt

(1) Nhũ hóa: Do sức căng bề mặt của dầu trong nước cao, khi nhỏ dầu vào nước, khuấy mạnh, dầu sẽ bị nghiền thành hạt mịn và trộn thành nhũ tương, nhưng khi khuấy dầu sẽ dừng lại và tái các lớp. Nếu thêm chất hoạt động bề mặt và khuấy mạnh, để lâu sau khi dừng sẽ không dễ tách ra, đó là hiện tượng nhũ hóa. Nguyên nhân là do tính kỵ nước của dầu được bao quanh bởi nhóm ưa nước của tác nhân hoạt động, tạo thành lực hút có hướng, làm giảm công cần thiết cho sự phân tán dầu trong nước, và làm cho dầu được nhũ hóa tốt. Đến

(2) Hiệu ứng thấm ướt: Thường có một lớp sáp, dầu mỡ hoặc vật liệu có vảy bám trên bề mặt chi tiết, có tính chất kỵ nước. Do sự ô nhiễm của các chất này, bề mặt của các bộ phận không dễ bị nước làm ướt. Khi thêm chất hoạt động bề mặt vào dung dịch nước, các giọt nước trên các bộ phận dễ dàng phân tán, điều này làm giảm đáng kể sức căng bề mặt của các bộ phận và đạt được mục đích làm ướt. Đến

(3) Sự hòa tan: các chất dầu có thể được “hòa tan” sau khi thêm chất hoạt động bề mặt, nhưng sự hòa tan này chỉ có thể xảy ra khi nồng độ của chất hoạt động bề mặt đạt đến nồng độ tới hạn của chất keo. Độ hòa tan dựa trên đối tượng hòa tan và Nó phụ thuộc vào bản chất. Về khả năng hòa tan, chuỗi hydrocacbon dài kỵ nước mạnh hơn chuỗi hydrocacbon ngắn, chuỗi hydrocacbon no mạnh hơn chuỗi hydrocacbon không no, và hiệu ứng hòa tan của chất hoạt động bề mặt không chứa ion nói chung là đáng kể hơn. Đến

(4) Hiệu ứng phân tán: các hạt rắn như bụi và các hạt bẩn tương đối dễ kết tụ lại với nhau, và chúng dễ lắng trong nước. Các phân tử của chất hoạt động bề mặt có thể phân chia các tập hợp hạt rắn thành các hạt mịn, chúng phân tán và lơ lửng trong dung dịch. Đóng vai trò thúc đẩy sự phân tán đồng đều của các hạt rắn. (5) Hiệu ứng bọt: Sự tạo thành bọt chủ yếu là sự hấp phụ có hướng của tác nhân hoạt động, nguyên nhân là do sự giảm sức căng bề mặt giữa pha khí và pha lỏng. Nói chung, các chất hoạt động trọng lượng phân tử thấp dễ tạo bọt, chất hoạt động trọng lượng phân tử cao có ít bọt hơn, màu vàng của axit myristic có tính chất tạo bọt cao nhất và natri stearat có đặc tính tạo bọt kém nhất. Các chất hoạt động anion có đặc tính tạo bọt tốt hơn và ổn định bọt hơn các chất không ion. Ví dụ, natri alkylbenzen sulfonat có đặc tính tạo bọt mạnh. Chất ổn định bọt thường được sử dụng bao gồm amit rượu béo, cacboxymetyl xenluloza, v.v., và chất ức chế bọt bao gồm axit béo, este axit béo, polyether, v.v. và các chất hoạt động bề mặt không ion khác.

3 Ứng dụng của chất hoạt động bề mặt

Ứng dụng của chất hoạt động bề mặt có thể được chia thành các ứng dụng dân dụng và công nghiệp. Theo số liệu, 2/3 chất hoạt động bề mặt dân dụng được sử dụng trong các sản phẩm bảo vệ cá nhân; chất tẩy rửa tổng hợp là một trong những thị trường tiêu thụ chất hoạt động bề mặt lớn nhất. Các sản phẩm bao gồm bột giặt, nước giặt xả, nước rửa chén và các sản phẩm gia dụng khác nhau. Các sản phẩm tẩy rửa và các sản phẩm bảo vệ cá nhân như: dầu gội, dầu xả, kem ủ tóc, gel dưỡng tóc, kem dưỡng da, toner, sữa rửa mặt ... Chất hoạt động bề mặt công nghiệp là tổng hợp các chất hoạt động bề mặt được sử dụng trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau ngoài chất hoạt động bề mặt dân dụng. Các lĩnh vực ứng dụng của nó bao gồm công nghiệp dệt may, công nghiệp kim loại, sơn, sơn, công nghiệp bột màu, công nghiệp nhựa dẻo, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp giấy, công nghiệp da, thăm dò dầu khí, công nghiệp vật liệu xây dựng, công nghiệp khai thác mỏ, công nghiệp năng lượng, v.v. Một số khía cạnh được mô tả dưới đây .

3.1.1 Chất hoạt động bề mặt trong mỹ phẩm

Chất hoạt động bề mặt được sử dụng rộng rãi trong các loại mỹ phẩm khác nhau như chất nhũ hóa, chất thẩm thấu, chất tẩy rửa, chất làm mềm, chất làm ướt, chất diệt khuẩn, chất phân tán, chất hòa tan, chất chống tĩnh điện, thuốc nhuộm tóc, v.v. Chất hoạt động bề mặt không ion được sử dụng phổ biến nhất trong mỹ phẩm vì chúng không gây kích ứng và dễ dàng tương thích với các thành phần khác. Nói chung, chúng là các este và polyetan của axit béo.

3.1.2 Các yêu cầu của mỹ phẩm đối với chất hoạt động bề mặt

Thành phần của các công thức mỹ phẩm rất đa dạng và phức tạp. Ngoài nguyên liệu thô dầu và nước, còn có các chất hoạt động bề mặt chức năng, chất bảo quản, hương vị và chất màu,… thuộc hệ phân tán nhiều pha. Với ngày càng nhiều công thức mỹ phẩm và yêu cầu chức năng, sự đa dạng của các chất hoạt động bề mặt được sử dụng trong mỹ phẩm cũng ngày càng tăng. Chất hoạt động bề mặt được sử dụng trong mỹ phẩm nên không gây kích ứng da, không có tác dụng phụ độc hại, đồng thời đáp ứng yêu cầu không màu, không mùi khó chịu và độ ổn định cao.

3.2 Ứng dụng của chất hoạt động bề mặt trong chất tẩy rửa

Chất hoạt động bề mặt có chức năng làm sạch và khử trùng hiệu quả, từ lâu đã trở thành một phần quan trọng nhất của các sản phẩm tẩy rửa. Chất hoạt động bề mặt là thành phần chính của chất tẩy rửa. Nó tương tác với chất bẩn và giữa chất bẩn và bề mặt rắn (chẳng hạn như làm ướt, thấm, nhũ hóa, hòa tan, phân tán, tạo bọt, v.v.) và tận dụng cơ chế khuấy để đạt được hiệu quả rửa. Được sử dụng phổ biến và rộng rãi nhất là chất hoạt động bề mặt anion và không ion. Chất hoạt động bề mặt cation và lưỡng tính chỉ được sử dụng trong sản xuất một số loại và chức năng đặc biệt của chất tẩy rửa. Các giống chính là LAS (đề cập đến alkyl benzen sulfonat), AES (rượu béo polyoxyetylen ete sulfat), MES (muối axit béo α-sulfonic), AOS (α-alkenyl sulfonat), Alkyl polyoxyetylen ete, alkylphenol polyoxyetylen ete, chất béo axit diethanolamine, loại axit amin, loại betaine, v.v.

3.3 Ứng dụng của chất hoạt động bề mặt trong công nghiệp thực phẩm

3.3.1 Chất nhũ hóa và chất làm đặc thực phẩm Vai trò quan trọng nhất của chất hoạt động bề mặt trong ngành thực phẩm là hoạt động như chất nhũ hóa và chất làm đặc. Phospholipid là chất nhũ hóa và chất ổn định được sử dụng phổ biến nhất. Ngoài phospholipid, chất nhũ hóa thường được sử dụng là axit béo glyxerit S, chủ yếu là monoglycerid T, este sacaroza axit béo, este sorbitan axit béo, axit béo propylene glycol este, photpholipit đậu tương, gôm arabic, axit alginic, natri caseinat, Gelatin và lòng đỏ trứng. vv Chất làm đặc được chia thành hai loại: tổng hợp tự nhiên và hóa học. Chất làm đặc tự nhiên bao gồm tinh bột, gôm arabic, gôm guar, carrageenan, pectin, agar và axit alginic được làm từ thực vật và rong biển. Ngoài ra còn có gelatin, casein và natri caseinat được làm từ động vật và thực vật chứa protein. Và kẹo cao su xanthan làm từ vi sinh vật. Các chất làm đặc tổng hợp thường được sử dụng nhất là natri cacboxymetyl xenluloza: @ :, propylen glycol alginat, axit glycolic xenlulo và natri polyacrylat, natri tinh bột glycolat, natri tinh bột photphat, metyl xenluloza và axit polyacrylic natri, v.v.

3.3.2 Chất bảo quản thực phẩm Rhamnose ester có một số đặc tính kháng khuẩn, kháng virus và chống mycoplasma nhất định. Sucrose ester còn có tác dụng ức chế vi sinh vật nhiều hơn, đặc biệt là vi khuẩn Gram dương tạo bào tử.

3.3.3 Chất phân tán thực phẩm, chất tạo bọt, ... Ngoài việc được sử dụng làm chất nhũ hóa và chất làm đặc trong sản xuất thực phẩm, chất hoạt động bề mặt còn có thể được sử dụng làm chất phân tán, chất làm ướt, chất tạo bọt, chất khử bọt, chất kiểm soát kết tinh, Tiệt trùng và kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm . Ví dụ, thêm 0,2-0,3% phospholipid đậu nành khi tạo hạt sữa bột nguyên chất có thể cải thiện tính ưa nước và khả năng phân tán của nó, và nó có thể được hòa tan nhanh chóng mà không bị kết tụ trong quá trình chuẩn bị. Khi làm bánh và kem, việc thêm axit béo glycerol và chất béo sucrose có thể có tác dụng tạo bọt, có lợi cho việc tạo ra nhiều bong bóng. Trong sản xuất sữa đặc và các sản phẩm từ đậu nành, việc bổ sung axit béo glycerol có tác dụng khử bọt.

3.3.4 Ứng dụng trong chiết xuất và tách các chất màu, thành phần hương thơm, thành phần hoạt tính sinh học và các sản phẩm lên men

Trong những năm gần đây, chất hoạt động bề mặt cũng đã được sử dụng rộng rãi trong việc chiết xuất và tách các thành phần tự nhiên trong thực phẩm như chất màu, thành phần hương vị, hoạt chất sinh học và các sản phẩm lên men.

3.4 Ứng dụng của chất hoạt động bề mặt trong lĩnh vực y học

Các chất hoạt động bề mặt có các chức năng làm ướt, nhũ hóa, hòa tan… nên được sử dụng rộng rãi làm tá dược dược phẩm, đặc biệt trong công nghệ vi nhũ tương dược phẩm đã được phát triển trong những năm gần đây. Trong tổng hợp thuốc, chất hoạt động bề mặt có thể được sử dụng như chất xúc tác chuyển pha, có thể thay đổi mức độ solvat hóa của các ion, do đó làm tăng khả năng phản ứng của các ion, làm cho phản ứng tiến hành trong một hệ dị thể, và cải thiện đáng kể hiệu suất phản ứng. Chất hoạt động bề mặt thường được sử dụng làm chất hòa tan và chất nhạy cảm trong phân tích, đặc biệt là trong quang phổ huỳnh quang dược phẩm. Về mặt khử trùng da, khử trùng vết thương hoặc màng nhầy, khử trùng dụng cụ và khử trùng môi trường trước khi phẫu thuật trong ngành dược phẩm, chất hoạt động bề mặt có thể tương tác mạnh mẽ với protein màng sinh học của vi khuẩn để làm biến tính hoặc mất chức năng của chúng, và được sử dụng làm chất diệt khuẩn và khử trùng đang được sử dụng rộng rãi.

4. Xu hướng phát triển của chất hoạt động bề mặt

Hướng phát triển của chất hoạt động bề mặt sẽ được thể hiện ở các khía cạnh sau:

4.1 Trở về tự nhiên;

4.2 Thay thế các hóa chất độc hại;

4.3 Rửa và sử dụng ở nhiệt độ phòng;

4.4 Sử dụng trong nước cứng không có phụ gia;

4.5 Bảo vệ môi trường có thể xử lý hiệu quả chất thải lỏng, nước thải, bụi, vv Các chất hoạt động bề mặt;

4.6 Các chất hoạt động bề mặt có thể cải thiện hiệu quả việc sử dụng khoáng sản, nhiên liệu và sản xuất;

4.7 Chất hoạt động bề mặt đa chức năng;

4.8 Chất hoạt động bề mặt được chế biến từ chất thải công nghiệp hoặc đô thị dựa trên kỹ thuật sinh học;

4.9 Tái sử dụng Chất hoạt động bề mặt hiệu quả cao với tác dụng hiệp đồng được sản xuất bằng công nghệ pha chế.