ALCOHOL ETHOXYLATES và ỨNG DỤNG TRONG LĨNH vực tẩy rửa(1)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM - - BÁO CÁO MÔN HỌC HOẠT CHẤT BỀ MẶT Đề tài: ALCOHOL ETHOXYLATES VÀ ỨNG DỤNG TRONG LĨNH VỰC TẨY RỬA GVHD: TS PHAN NGUYỄN QUỲNH ANH SVTH: LÊ HỒNG THÁI Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng năm 2022 18139168 Alcohol ethoxylates ứng dụng lĩnh vực tẩy rửa LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tri ân sâu sắc đến thầy cô trường Đại học Nông Lâm TP.HCM, đặc biệt thầy khoa Cơng nghệ hóa học thực phẩm trường tạo điều kiện cho em có hội học tập, chia sẻ kiến thức, kinh nghiệm liên quan đến ngành sống Em xin chân thành cảm ơn đến cô TS Phan Nguyễn Quỳnh Anh tận tình hướng dẫn, bổ sung vấn đề thiết thực môn học mà em cần biết áp dụng sau này, cảm ơn cô tạo buổi học thú vị giúp đỡ em hoàn thành báo cáo Vì kiến thức thân cịn hạn hẹp, chưa sâu rộng q trình học tập thời gian hoàn thành báo cáo khó tránh khỏi sai sót, em mong nhận đóng góp ý kiến từ để học hỏi, trang bị thêm nhiều kinh nghiệm hoàn thành tốt báo cáo sau, đặc biệt luận văn tốt nghiệp tới Em xin chân thành cảm ơn! ii Alcohol ethoxylates ứng dụng lĩnh vực tẩy rửa MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH VẼ .v DANH MỤC BẢNG BIỂU vi LỜI MỞ ĐẦU vii CHƯƠNG 1: TỔNG QUÁT VỀ ALCOHOL ETHOXYLATES 1.1 Giới thiệu tổng quát alcohol ethoxylates 1.2 Nguồn gốc phương pháp tổng hợp 1.3 Cấu trúc hóa học 1.4 Tên mã đăng ký C.A.S 1.5 Tác động đến sức khỏe conn người[1] .3 1.6 Tác động đến môi trường sinh vật nước[4] CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT CỦA ALCOHOL ETHOXYLATES 2.1 Độ tan nước 2.2 Nhiệt độ nóng chảy 2.3 Nhiệt độ sôi 2.4 Áp suất định luật Herry 2.5 Hệ số Kow alcohol ethoxylates 2.6 Giá trị HLB alcohol ethoxylates 2.7 Khả phân hủy sinh học[4] CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA ALCOHOL ETHOXYLATES TRONG LĨNH VỰC TẨY RỬA 10 3.1 Tổng quát ứng dụng Alcohol ethoxylates .10 3.2 Nước giặt[6] 10 iii Alcohol ethoxylates ứng dụng lĩnh vực tẩy rửa 3.3 Nước xả vải[6] 11 3.4 Nước rửa chén[6] 12 3.5 Chất tẩy rửa bề mặt[6] 12 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 14 TÀI LIỆU THAM KHẢO 15 iv Alcohol ethoxylates ứng dụng lĩnh vực tẩy rửa DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Phản ứng tổng hợp alcohol ethoxylates[4] .1 Hình 1.2: Alcohol ethoxylates dạng rắn Hình 1.3: Cấu trúc hóa học alcohol ethoxylates[2] Hình 1.4: Alcohol ethoxylate mạch thẳng (C8EO3) [1] .3 Hình 3.1: Sản phẩm nước giặt .11 Hình 3.2: Sản phẩm nước rửa chén .12 Hình 3.3: Sản phẩm tẩy rửa bề mặt .13 v Alcohol ethoxylates ứng dụng lĩnh vực tẩy rửa DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Tên mã số C.A.S số alcohol ethoxylates phổ biến[2] Bảng 2.1: Khả hòa tan nước rượu mạch dài, từ Alcohol SIAR (2006), liệu1 CMC cho số đồng phân AE[1] Bảng 2.2: Nhiệt độ nóng chảy (oC) số đồng đẳng AE[1] Bảng 2.3: Dữ liệu nhiệt độ sôi cho đồng đẳng alcohol ethoxylates[1] .7 Bảng 2.4: Dữ liệu áp suất cho alcohol mạch dài (SIAR 2006) [1] .7 Bảng 2.5: Giá trị Kow tương đối đo cho alcohol mạch dài[1] Bảng 3.1: Các ứng dụng tẩy rửa gia dụng nồng độ thành phẩm Alcohol ethoxylat khác (AE) [1] 10 vi Alcohol ethoxylates ứng dụng lĩnh vực tẩy rửa LỜI MỞ ĐẦU Chất tẩy rửa mang lại tiện lợi sống hàng ngày chúng ta, từ chăm sóc cá nhân làm tay thể, làm dưỡng tóc đến chăm sóc gia đình việc rửa chén làm bề mặt gia dụng khác chăm sóc vải giặt làm mềm vải Trong phát triển xã hội nay, người tiêu dùng có nhiều chọn lựa Đối với sản phẩm tẩy rửa, họ tâm vào sản phẩm khơng gây kích ứng cho da, khơng gây độc dễ chịu, phải có hoạt tính tức sử dụng Chính mà chất hoạt động trọng để phát huy tính chất đó, đáp ứng u cầu người tiêu dùng Và Alcohol ethoxylates nhóm chất hoạt động bề mặt sử dụng phổ biến cho dòng chất tẩy rửa có ưu điểm vượt trội so với chất hoạt động bề mặt khác Chính lẽ mà em chọn đề tài “Alcohol ethoxylates ứng dụng lĩnh vực tẩy rửa” để tìm hiểu sâu vii Alcohol ethoxylates ứng dụng lĩnh vực tẩy rửa CHƯƠNG 1: TỔNG QUÁT VỀ ALCOHOL ETHOXYLATES 1.1 Giới thiệu tổng quát alcohol ethoxylates Alcohol ethoxylates (AE, AEs) nhóm loại chất hoạt động bề mặt không ion sử dụng rộng rãi Một lượng đáng kể AE chuyển đổi thành alcohol ethoxysulphates (AES) với lượng AE lại sử dụng chủ yếu bột giặt gia dụng AE có nhiều đặc tính phân hủy sinh học nhanh chóng, khả tạo bọt từ thấp đến trung bình, khả làm sợi nhân tạo vượt trội khả chịu độ cứng nước AE sử dụng với số lượng chất tẩy rửa gia dụng, chất tẩy rửa công nghiệp, mỹ phẩm, nông nghiệp, ngành công nghiệp dệt, giấy, dầu quy trình khác[1],[2],[5] 1.2 Nguồn gốc phương pháp tổng hợp AE sử dụng với số lượng đáng kể sản phẩm công nghiệp từ năm 1930 Việc sử dụng tăng lên sau Thế chiến thứ hai chất tẩy rửa gia đình từ năm 1960 sản phẩm giặt Và sử dụng rộng rãi năm 1970 1980, đặc biệt sản phẩm tiêu dùng[4] AE tổng hợp thơng qua loạt phản ứng hóa học, rượu béo kỵ nước có độ dài chuỗi khác liên kết với đơn vị etylen oxit ưa nước (tức etoxyl hóa) liên kết ete điều kiện với có mặt kiềm, axit loại chất xúc tác khác để tạo chất hoạt động bề hồn chỉnh[4] Q trình etoxyl hóa rượu thường thực lị phản ứng mẻ áp suất 1-2 bar nhiệt độ 180oC sử dụng chất xúc tác bản, thường kali natri hydroxit (hình 1.1) Hình 1.1: Phản ứng tổng hợp alcohol ethoxylates[4] Alcohol ethoxylates ứng dụng lĩnh vực tẩy rửa Các rượu cao phân tử thường mạch thẳng có chuỗi alkyl mạch thẳng Rượu mạch thẳng bao gồm rượu có nguồn gốc từ thực vật động vật rượu có nguồn gốc từ ethylene từ hóa học Ziegler Cũng bao gồm phần rượu có nguồn gốc từ olefin mạch thẳng khí tổng hợp (CO/H2) thơng qua tổng hợp oxo Các olefin có nguồn gốc từ etylen parafin[4] Alcohol ethoxylates có nhiều dạng vật lý từ chất lỏng suốt đến bột nhão đến chất rắn tùy thuộc vào trọng lượng phân tử rượu ban đầu mức độ etoxyl hóa Hình 1.2: Alcohol ethoxylates dạng rắn 1.3 Cấu trúc hóa học AE có nguồn gốc từ rượu mạch thẳng nhánh, từ rượu mạch thẳng thứ cấp ngẫu nhiên Các rượu thường chứa chuỗi alkyl với đến 18 nguyên tử cacbon, với C12 đến C16 phổ biến Chuỗi ethoxylate thường có trung bình từ đến 12 đơn vị oxyetylen[1],[2] (hình 1.3) R= C8 – C18 n= số đơn vị chuỗi ethoxylate Hình 1.3: Cấu trúc hóa học alcohol ethoxylates[2] AE thường biểu diễn cách sử dụng ký hiệu viết tắt “CxEOn” “CxAEn”, x chiều dài chuỗi alkyl n mức độ etoxyl hóa (hình 1.4 ) Độ dài chuỗi rượu béo khác số lượng nguyên tử cacbon chiều dài chuỗi Ngồi ra, mức độ etoxyl hóa khác ảnh hưởng đến khả hoạt động chất hoạt động bề mặt này[2], [4] Alcohol ethoxylates ứng dụng lĩnh vực tẩy rửa Hình 1.4: Alcohol ethoxylate mạch thẳng (C8EO3) [1] 1.4 Tên mã đăng ký C.A.S Có nhiều mã C.A.S mơ tả AE Dưới tám AE sử dụng nhiều lĩnh vực chủ yếu tìm thấy sản phẩm cho người tiêu dùng, sản phẩm chất tẩy rửa Và tám AE coi không gây hại cho môi trường Bảng 1.1: Tên mã số C.A.S số alcohol ethoxylates phổ biến[2] Mã C.A.S 9002-92-0 Tên C.A.S Poly(oxy-1,2-ethanediyl), α-dodecyl-ω-hydroxy(i.e C12 ethoxy homologue) 1.5 66455-14-9 Alcohols, C12-13, ethoxylated 68002-97-1 Alcohols, C10-16, ethoxylated 68131-39-5 Alcohols, C12-15, ethoxylated 68439-45-2 Alcohols, C6-12, ethoxylated 68439-46-3 Alcohols, C6-11, ethoxylated 68439-50-9 Alcohols, C12-14, ethoxylated 68951-67-7 Alcohols, C14-15, ethoxylated Tác động đến sức khỏe conn người[1] Sự diện AE chất tẩy rửa gia dụng làm phát sinh nhiều trường hợp tiếp xúc với người tiêu dùng xảy bao gồm tiếp xúc trực tiếp gián tiếp qua da sử dụng chất tẩy rửa quần áo, hít phải sử dụng chất tẩy rửa dạng xịt nuốt phải chất cặn bã đọng lại bát đĩa Mức độ tiếp xúc tổng thể người tiêu dùng với AE ước tính tối đa 6,48 µg/kg bw/ngày Alcohol ethoxylates ứng dụng lĩnh vực tẩy rửa Các thông tin độc tính AE thể sống ống nghiệm chứng minh khơng có chứng cho thấy AE chất độc di truyền, gây đột biến gây ung thư Khơng có tác động bất lợi đến sinh sản phát triển phát AE dễ gây kích ứng cho mắt da Khả gây kích ứng dung dịch AE phụ thuộc vào nồng độ Các tác động cục da tiếp xúc trực tiếp gián tiếp với da số trường hợp sử dụng định mà sản phẩm pha lỗng khơng đáng lo ngại AE khơng gây kích ứng da nồng độ sử dụng Khả kích ứng đường hô hấp vấn đề đáng lo ngại mức độ AE khơng khí thấp từ bình xịt làm phun bụi bột giặt Tóm lại, đánh giá độc tính cho sức khỏe người chứng minh việc sử dụng AE chất tẩy rửa gia dụng giặt tẩy an tồn khơng gây lo ngại việc sử dụng người tiêu dùng 1.6 Tác động đến môi trường sinh vật nước[4] Có liệu nồng độ AE môi trường Ở vùng nước bề mặt toàn giới, chất hoạt động bề mặt không ion, đo phương pháp khác nhau, dao động đến mg/L, với hầu hết nồng độ 20 đơn vị Những đặc điểm làm chậm trình phân hủy sinh học khơng có loại AE sử dụng phổ biến công thức chất tẩy rửa tiêu dùng Sự phân hủy sinh học hoạt động vi khuẩn Cơ chế suy thối AE sơ cấp tuyến tính dường thủy phân liên kết ete bên cạnh chuỗi alkyl, sau q trình oxy hóa nhanh chuỗi alkyl với giải phóng hai đơn vị carbon dạng nhóm acetyl (oxy hóa β ) q trình oxy hóa chậm chuỗi polyoxyetylen, đơn vị hai cacbon Cả hai chuỗi sau phân hủy sinh học thành carbon dioxide nước Các đầu tận rượu béo (oxy hóa ω theo oxy hóa β) chuỗi polyoxyetylen điểm ban đầu công vi khuẩn Đối với chuỗi alkyl phân nhánh cao, trình oxy hóa báo cáo bắt đầu đầu cuối chuỗi polyoxyetylen với khơng có q trình oxy hóa rượu béo phân nhánh Alcohol ethoxylates ứng dụng lĩnh vực tẩy rửa CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA ALCOHOL ETHOXYLATES TRONG LĨNH VỰC TẨY RỬA 3.1 Tổng quát ứng dụng Alcohol ethoxylates Alcohol ethoxylates nhóm chất hoạt động bề mặt khơng ion nói chung sử dụng nhiều ứng dụng nhiều lĩnh vực hóa học AE sử dụng chủ yếu chất tẩy rửa giặt rửa chén chất tẩy rửa gia dụng, chất tẩy rửa xí nghiệp quan Chúng tìm thấy sản phẩm chăm sóc cá nhân, chẳng hạn dầu gội đầu, sữa tắm, xà phòng rửa tay dạng lỏng nước rửa chén rửa tay Số lượng tìm thấy lĩnh vực giấy bột giấy, dầu khí, mỹ phẩm, dệt may nông nghiệp (HERA 2009) Một lượng lớn chất nhóm AE sử dụng làm nguyên liệu thô sản xuất chất hoạt động bề mặt ethoxysulfat (AES) rượu trình sulfon hóa[1],[2] Bảng 3.1: Các ứng dụng tẩy rửa gia dụng nồng độ thành phẩm Alcohol ethoxylat khác (AE) [1] Các sản phẩm chứa Phần trăm Alcohol ethoxylates Alcohol ethoxylates sản phẩm Bột/nước giặt thông thường 0.0 - 15.0% Bột/nước giặt compact 0.0 - 24.0% Nước xả vải 0.0 - 2.0% Phụ gia giặt 0.0 - 11.5% Nước rửa chén ( tay) 0.0 - 6.0% Nước rửa chén (bằng máy) 0.0 - 14.5% Chất tẩy rửa Chất tẩy rửa bề mặt 0.0 - 22.0% Chất tẩy rửa bồn cầu 0.0 - 16% 3.2 Nước giặt[6] Nước giặt dễ dàng hòa tan nước ấm nước lạnh, không để lại cặn bột giặt loại vải sẫm màu, sử dụng để đổ trực tiếp lên vết bẩn, mang đến cách thuận tiện để loại bỏ vết bẩn khó tẩy rửa trước giặt Nước giặt thường 10 Alcohol ethoxylates ứng dụng lĩnh vực tẩy rửa bao gồm tất số thành phần sau: chất hoạt động bề mặt, chất định hình, enzym, polyme, chất làm sáng quang học hương thơm Ngồi ra, chứa thành phần đặc biệt khác bổ xung cho nhu cầu cụ thể khác Alcohol ethoxylates sử dụng công thức nước giặt chất hoạt động bề mặt chịu trách nhiệm việc làm ướt bề mặt vải vết bẩn (giảm sức căng bề mặt bề mặt), giúp loại bỏ vết bẩn khỏi bề mặt vải ổn định hạt bụi bẩn nhũ hóa giọt dầu mỡ Hình 3.1: Sản phẩm nước giặt 3.3 Nước xả vải[6] Nước xả vải làm mềm vải, tạo cảm giác dễ chịu sử dụng quần áo, trì cách thường xuyên xử lý đồ giặt với sản phẩm thích hợp Tuy nhiên, chất làm mềm vải mang lại nhiều cảm giác mềm mại, mịn màng, sang trọng cho hầu hết loại vải Chúng làm giảm bám tĩnh điện tích tụ tĩnh điện tạo Chúng làm giảm độ nhăn vải giúp ủi dễ dàng thời gian sấy khô ngắn Hơn nữa, hương thơm chúng, chúng mang lại mùi dễ chịu cho vải giặt Chúng cung cấp hoạt chất khác chất loại bỏ vết bẩn, chất làm trắng chất chống nhăn cho vải Alcohol ethoxylates có lực tốt với nước, tất hợp chất chất chống tĩnh điện hiệu Chúng thể tính ổn định tốt nhiệt Lớp phủ alcohol ethoxylates chống lại tác hại điều kiện giặt mạnh gây Lớp phủ áp dụng cho quần áo trình giặt, q trình làm khơ, q trình giặt Kết mềm mại tốt có cách sử dụng chất làm mềm lần xả cuối 11 Alcohol ethoxylates ứng dụng lĩnh vực tẩy rửa 3.4 Nước rửa chén[6] Được sử dụng chủ yếu để rửa chén, ly, xoong, chảo tay dụng cụ nấu nướng phục vụ khác.Chất hoạt động bề mặt thành phần hoạt động chức chúng thâm nhập làm lỏng vết bẩn, tăng cường khả hấp thụ nước làm ướt bề mặt, lơ lửng, phân tán nhũ hóa chất bẩn nước, đồng thời tạo ổn định bọt Alcohol ethoxylates sử dụng khả tạo bọt thấp giá thành cao Tuy nhiên, sử dụng kết hợp với chất hoạt động bề mặt anion, chúng mang lại lợi ích cho công thức tổng thể, chẳng hạn độ dịu nhẹ, cải thiện độ thấm ướt, tăng bọt ổn định bọt Một số alcohol ethoxylates sử dụng cụ thể chuỗi 11 cacbon với mol etoxyl hóa (ví dụ, Neodol 1-9 từ Shell) Hình 3.2: Sản phẩm nước rửa chén 3.5 Chất tẩy rửa bề mặt[6] Chất tẩy rửa bề nói đến chất tẩy rửa sử dụng để làm bề mặt nhà ( kính, sàn nhà,…), khơng bao gồm bát đĩa Những chất tẩy rửa đa phụ thuộc nhiều vào chất hoạt động bề mặt không ion Chất hoạt động bề mặt khơng ion nhạy cảm với nước cứng, tổng hợp để nhắm mục tiêu cân ưa nước / ưa béo (HLB), dẫn đến tạo bọt Một chất hoạt động bề mặt ý đến alcohol ethoxylates Trong trường hợp, chất không ion không sử dụng để làm sạch, mà sử dụng cho đặc tính tạo lớp màng Tuy nhiên, thực tiễn chung sử dụng kết hợp thành phần anion khơng ion Một phần, điều chất hoạt động bề mặt khơng ion có xu hướng tạo bọt thấp hơn, 12 Alcohol ethoxylates ứng dụng lĩnh vực tẩy rửa người tiêu dùng muốn bọt dấu hiệu cho thấy chất “đang hoạt động” Do đó, bao gồm lượng định chất hoạt động bề mặt anion giúp báo hiệu cho người tiêu dùng biết chất tẩy rửa có tác dụng Hình 3.3: Sản phẩm tẩy rửa bề mặt 13 Alcohol ethoxylates ứng dụng lĩnh vực tẩy rửa CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN Alcohol ethoxylates chất hoạt động bề mặt không ion sử dụng phổ biến rộng rãi chất tẩy rửa gia dụng, chất tẩy rửa quan, xí nghiệp, ngồi sử dụng làm chất nhũ hóa sản phẩm mỹ phẩm chất làm ướt, chất hòa tan chất hoạt động bề mặt nông nghiệp, ngành công nghiệp dệt, giấy, dầu ngành khác Và sức khỏe cho người tiêu dùng chứng minh việc sử dụng AE chất tẩy rửa gia dụng giặt tẩy an tồn khơng gây lo ngại việc sử dụng người tiêu dùng Hiện tại, alcohol ethoxylates tiếp tục nghiên cứu để khắc phục đặc tính khơng mong muốn q trình sản xuất để nâng cao suất hiệu mục tiêu hướng đến sản xuất sản phẩm xanh thân thiện với môi trường 14 Alcohol ethoxylates ứng dụng lĩnh vực tẩy rửa TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Human & Environmental Risk Assessment on ingredients of European household cleaning products ‐ Alcohol Ethoxylates (Version 2.0, September 2009) [2] Draft Screening Assessment - Poly(alkoxylates/ethers) Group, Environment and Climate Change Canada, Health Canada, Ottawa, 2019 [3] Steven R Sims, Arthur G Appel, “Linear Alcohol Ethoxylates: Insecticidal and Synergistic Effects on German Cockroaches (Blattodea: Blattellidae) and Other Insects”, Journal of Economic Entomology,100(3), 871-879, 2007 [4] Sylvia S Talmage, “ Environmental And Human Safety Of Major Surfactants Alcohol Ethoxylates And Alkylphenol Ethoxylates”, The Soap and Detergent Association, CRC press, 1994 [5] Yingxue Li, Jingjie Zhou, Yong Zhang, Huibin Liang, Jinyuan Sun, Yuqi Liu, Gerardino D’Errico, Yongqiang Sun, Martino Di Serio, “Synthesis and Properties of Primary Alcohol Ethoxylates Using Different Catalytic Systems”, ACS Omega, 6, 29774−29780, 2021 [6] Martin J Schick, Arthur T Hubbard, “Liquid Detergents Second Edition”, Surfactant Science Series, Taylor & Francis Group, LLC, 2006 15 ... béo phân nhánh Alcohol ethoxylates ứng dụng lĩnh vực tẩy rửa CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA ALCOHOL ETHOXYLATES TRONG LĨNH VỰC TẨY RỬA 3.1 Tổng quát ứng dụng Alcohol ethoxylates Alcohol ethoxylates nhóm... ? ?Alcohol ethoxylates ứng dụng lĩnh vực tẩy rửa” để tìm hiểu sâu vii Alcohol ethoxylates ứng dụng lĩnh vực tẩy rửa CHƯƠNG 1: TỔNG QUÁT VỀ ALCOHOL ETHOXYLATES 1.1 Giới thiệu tổng quát alcohol ethoxylates. .. trị HLB alcohol ethoxylates 2.7 Khả phân hủy sinh học[4] CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA ALCOHOL ETHOXYLATES TRONG LĨNH VỰC TẨY RỬA 10 3.1 Tổng quát ứng dụng Alcohol ethoxylates