Đề tài chất hoạt động bề mặt

Trong quá trình làm sạch, cần giảm sức căng bề mặt xuống để nước có thể loang ra và làm ướt bề mặt. Các hoá chất có thể làm được việc này một cách có hiệu quả được gọi là các chất hoạt động bề mặt. Chúng còn được gọi là các chất làm cho nước “ngấm hơn”. Các chất hoạt động bề mặt thực hiện các chức năng quan trọng của chúng trong quá trình làm sạch như làm lỏng ra, làm nhũ hóa (phân tán trong nước), và giữ các chất bẩn ở dạng huyền phù cho tới khi chúng bị giữ đi. Chất hoạt động bề mặt còn có thể tạo ra độ kiềm để loại bỏ các chất bẩn axit.

Mục Lục Đề tài: ỨNG DỤNG I Giới thiệu chung: Nước, chất lỏng phổ biến để làm sạch, có đặc CÁC CHẤT -tính sức căng bề mặt Trong nước, phân tử bao quanh hút phân tử nước khác Tuy nhiên, bề HOẠT ĐỘNG mặt, phân tử nước bị phân tử nước khác bao quanh phía Sức căng tạo nên phân tử nước bề mặt bị kéo vào phía Sức căng làm cho nước tạo thành giọt bề mặt (kính, vải) làm giảm độ ngấm thấu hạn chế trình làm Có thể nhìn thấy sức căng bề mặt cách cho giọt nước lên mặt bàn nằm ngang Giọt nước giữ nguyên dạng không bị loang Trong trình làm sạch, cần giảm sức căng bề mặt xuống để nước loang làm ướt bề mặt Các hoá chất làm việc cách có hiệu gọi chất hoạt động bề mặt Chúng gọi chất làm cho nước “ngấm hơn” Các chất hoạt động bề mặt thực chức quan trọng chúng trình làm làm lỏng ra, làm nhũ hóa (phân tán nước), giữ chất bẩn dạng huyền phù chúng bị giữ Chất hoạt động bề mặt tạo độ kiềm để loại bỏ chất bẩn axit I.1 Các chất hoạt động bề mặt gì? Là chất có khả làm giảm sức căng bề mặt dung môi chứa nó, có khả hấp phụ lên lớp bề mặt, có độ tan tương đối nhỏ Nhóm không ưa nước Nhóm ưa nước Dạng phân tử chất hoạt động bề mặt Hiện tượng chất hoạt động bề mặt hấp phụ, dẫn đến hai hiệu ứng hoàn toàn khác nhau: + Làm giảm hay nhiều sức căng bề mặt mặt phân giới hệ thống Nhóm + Bền hóa hay nhiều mặt phân giới tạo thành lớp bị hập phụ Một tác nhân hoạt động bề mặt vật liệu có tính chất làm thay đổi lượng bề mặt mà tiếp xúc Sự giảm lượng bề mặt dễ quan sát thấy tạo bọt, lan rộng chất lỏng chất rắn, phân tán hạt rắn môi trường lỏng tạo huyền phù Việc sử dụng hoạt động bề mặt mỹ phẩm có lĩnh vực tùy thuộc vào tính chất chúng: + Tẩy rửa + Làm ướt cần có tiếp xúc tốt dung dịch đối tượng + Tạo bọt + Nhũ hóa sản phẩm, tạo thành độ bền nhũ tương định, ví dụ kem da tóc + Làm tan cần đưa vào sản phẩm cấu tử không tan, ví dụ dưa hương liệu I.2 Các loại chất hoạt động bề mặt Tất chất hoạt động bề mặt thông thường có điểm chung cấu trúc: phân tử có hai phần, phần kỵ nước phần ưa nước Phần kỵ nước thường gồm mạch hay vòng hydrocarbon hay hỗn hợp hai, phần ưa nước thường nhóm phân cực nhóm carboxylic, sulface, sulfonate, hay chất hoạt động bề mặt không ion, số nhóm hydroxyl hay ether Tính chất kép phân tử cho phép hấp thụ mặt phân cách điều giải thích cho tính chất chúng Có thể phân loại chất hoạt động bề mặt theo nhiều cách, có lẽ hợp lý phân loại theo tính chất ion, có loại: + Chất hoạt động bề mặt mang điện tích âm (Anionic surfactants) + Chất hoạt động bề mặt mang điện tích dương (Cationic surfactants) + Chất hoạt động bề mặt không mang điện tích (Non-ionic surfactants) + Chất hoạt động bề mặt lưỡng tính (Amphoteric/zwitterionic surphactants) Nhóm I.3 Các chất hoạt động bề mặt mang điện tích âm: Nếu nhóm hữu liên kết hóa trị cộng với phần kỵ nước chất hoạt động bề mặt mang điện tích âm (-COO- , -SO3 -,-SO4-), chất hoạt động bề mặt gọi anionic: xà bông, alkyibenzen sulfonat, sulfat rượu béo tác nhân bề mặt anioni Các phản ứng hoá học với hydrocarbon xuất phát từ dầu mỏ chất béo chất dầu tạo axit giống axit béo Trong dung dịch, phần đầu chất hoạt động bề mặt mang điện tích âm Chất hoạt động bề mặt mang điện tích âm đặc biệt có hiệu cho làm chất bẩn dầu chuyển thành thể vẩn chất bẩn đất, dầu Trong nước chúng phản ứng với ion nước cứng (calcium magenesium) mang điện tích dương dẫn đến việc tác dụng phần Các chất hoạt động bề mặt mang điện tích âm sử dụng phổ biến alkyl sulphate Các chất khác biết đến nói chung chất hoạt động bề mặt alkyl benzen sulphonates I.4 Các chất hoạt động bề mặt mang điên tích dương: Ngược lại nhóm hữu mang điện tích dương (-NR 1R2R3+), sản phẩm gọi cationic: clorua dimetyl di-stearyl amoni ví dụ nhóm Nhóm - Trong chất tẩy rửa dân dụng, chất hoạt động bề mặt cationic (mang điện tích dương) cải tiến việc bao bọc phân tử chất hoạt động bề mặt anionic (mang điện tích âm) giao diện nước chất bẩn Điều giúp làm giảm sức căng giao diện nước chất bẩn cách hiệu dẫn tới việc loại bỏ nhiều chất bẩn Chúng đặc biệt có hiệu việc loại bỏ vết bẩn dầu mỡ Một ví dụ chất hoạt động bề mặt ứng dụng loại hệ Mono alkyl bậc Cấu tạo phân tử hệ mono alkyl bậc Hầu hết chất tẩy rửa chất dẫn xuất ammonium có thêm tính sát trùng, tính đặc biệt có ích bệnh viện I.5 Chất hoạt động bề mặt không mang điên tích (non-ionic): Các chất hoạt động bề mặt NI có nhóm hữu cực hóa dung dịch nước Phần kỵ nước gồm dây chất béo Phần thích nước chứa nguyên tử oxy, nitơ, lưu huỳnh không ion hóa, hòa tan cấu tạo liên kết hydro phân tử nước số chức phần thích nước, chẳng hạn chức ete nhóm polyoxyetylen (hiện tượng hydrat hóa) Trong loại người ta thấy chủ yếu dẫn xuất polyoxyetylen polyoxypropylen, cần phải thêm vào este đường, alkanolamit Ứng dụng phổ biến chất hoạt động bề mặt không chứa điện tích ête rượu béo Cấu tạo phân tử chất hoạt động bề mặt không mang điện tích I.6 Chất hoạt động bề mặt lưỡng tính: Các chất lưỡng tính hợp chất có phân tử tạo nên ion lưỡng cực Axit xetylamino-axetic, chẳng hạn môi trường nước cho hai thể sau đây: C16H33-NH2-CH2-COOH chất cationic môi trường axit C16H33-NH-CH2-COO- chất anionic môi trường kiềm - Trong tất phân tử ấy, phầm kỵ nươc gồm dây alkyl hay dây béo Nhóm Các chất hoạt động bề mặt nhẹ nhàng, chúng đặc biệt phù hợp cho việc sử dụng sản phẩm chăm sóc cá nhân làm gia đình Chúng anionic (mang điện tích âm) cationic (mang điện tích dương) không mang điện tích dung dịch phụ thuộc vào độ pH nước Chúng tương thích với tất loại chất hoạt động bề mặt khác, hoà tan có tác dụng dung dịch có nồng độ cao chất điện phân, axít, kiềm - Các chất hoạt động bề mặt chứa nhóm điện tích khác dấu Trong điện tích dương ammonium nguồn điện tích âm thay đổi (carboxylate, sulphate, sulphonate) Các chất hoạt động bề mặt tốt cho da Chúng thường sử dụng làm dầu gội đầu loại mỹ phẩm khác, chúng sử dụng làm nước rửa bát (rửa tay) có đặc tính tạo bọt cao Một ví dụ cho chất hoạt động bề mặt amphoteric/zwitterionic alkil betaine Cấu tạo phân tử Alkil betaine II Chọn lựa sử dụng chất hoạt động bề mặt mỹ phẩm II.1 Tẩy rửa: Là trình phức tạp liên quan đến việc thấm ướt đối tường (tóc hay da).Nếu chất cần loại dạng rắn dính mỡ, trình tẩy rửa liên quan đến nhũ tương hóa chất dầu loại bền hóa nhũ tương Với nhu cầu làm da, xà phòng vốn chất tẩy rửa tốt.Theo thói quen, người ta thường đòi hỏi có nhiều bọt dù chức gì, khả tạo bọt xà phòng tăng dễ dàng cách thêm vào acid béo mạch dài Việc làm tóc phức tạp trình làm tóc, thể tích bọt có đóng vai trò Sodium lauryl ether sulphate(SLES)là cấu tử thông dụng xà phòng gội đầu tạo bọt thường tăng thêm cách cho thêm alkanolamide Các chất hoạt động bề mặt lưỡng tính dung cho xà phòng gội đầu chuyên biệt II.2 Thấm ướt: Tất tác nhân hoạt động bề mặt có số tính chất làm ướt Trong mỹ phẩm, người ta thường sử dụng alkyl sulphat mạch ngắn (C12) alkyl ether sulphat Nhóm II.3 Tạo bọt: Như nói trên, để tạo thể tích bọt lớn bền, người ta thường sử dụng SLES tăng cường với alkanolamide II.4 Nhũ hóa: - Một tác nhân nhũ hóa tốt thường đòi hỏi phần kỵ nước dài tác nhân thấm ướt Hiện xà phòng sử dụng làm tác nhân nhũ hóa mỹ phẩm dễ điều chế Nếu acid béo đưa vào pha dầu kiền đưa vào pha nước, nhũ tương bền dầu nước dễ dàng hình thành trộn lẫn Nhũ tương nước dầu số kem tóc thường bền hóa xà phòng chứa kali Các chất hoạt động bề mặt không ion có giá trị nhũ tương II.5 Làm tan: - Tất chất hoạt động bề mặt nồng độ CMC có tính chất làm tan Điều quan trọng cần phải kết hợp hương liệu hữu hay chất hữu không tan vào sản phẩm, ví dụ xà phòng gội đầu Xà phòng, alkyl ether sulfate phần lớn chất hoạt động bề mặt sử dụng cho mục đích này, nhiên cần sử dụng nồng độ cao trình làm tan tốt Ngoài tính chất nói trên, số chất hoạt động bề mặt có tính chất riêng biệt sau: Tất chất hoạt động bề mặt cation hấp thụ mạnh protein đối tượng khác tích điện âm, chúng dùng để cải thiện tính chất bề mặt đối tượng, ví dụ làm tăng cảm giác bóng mượt tóc Các hợp chất cation có khả diệt khuẩn sử dụng xà phòng, gội đầu đặc biệt nước súc miệng Sodium N- lauroyl sarcosinat có khả ức chế enzyme hexokinasc (enzyme có liên quan đến trình phân hủy đường miệng) sử dụng kem đánh Không nên sử dụng hỗn hợp chất hoạt động bề mặt cation anion chúng tạo thành muối cation-anion không tan, chất hoạt động bề mặt anion có ảnh hưởng lẫn Ví dụ: bọt sinh SLES dễ dàng bị phá vỡ xà phòng, tính chất ứng dụng công thức chất tẩy rửa tạo bọt thấp Nhóm III Các đặc điểm da trẻ em: Da em bé da mỏng hơn, dễ vỡ dầu người lớn Nó sản xuất melanin hơn, chất giúp vùng da giảm cháy nắng Da trẻ khả kháng khuẩn chất có hại môi trường, đặc biệt bị kích thích Mồ hôi em bé hiệu để trì nhiệt độ bên thể so với người lớn Mặt khác, hầu hết trẻ có khả phản ứng với chất gây dị ứng Chính mà sản phẩm dành cho bé sơ sinh: đặc tính chủ yếu nhẹ nhàng với tóc, da mắt Người ta sử dụng chất có hoạt động bề mặt tỉ lệ chất hoạt động bề mặt đồng hoạt động bị thay đổi Mặt khác người ta sử dụng chất hoạt động bề mặt dịu este béo axit sulfosuccinic, este sorbitan polyoxyetylen hóa Đó chất làm nhẹ dịu cho da, không làm cay mắt, không gây dị ứng da làm cho trẻ có cảm giác thoải mái dễ chịu Một số mỹ phẩm dành cho baby Mỹ phẩm dành cho baby có nhiều loại sữa tắm, nước hoa, phấn thơm, kem chống muỗi, kem đánh loại sản phẩm ý sữa tắm nước hoa dành cho baby Trong dòng sản phẩm dành cho baby nhãn hàng yêu thích tin dùng Johnson’sbaby  Thành phần nước hoa Johnson’s baby: − Alcohol Denat: dung môi có tác dụng chống bọt,giảm độ nhớt, kháng khuẩn Nhóm − − − − − − − − − − − − − Water: làm dung môi pha loãng thành phần cần thiết Fragrnance: làm da PEG - 40 Hydrogenated Castor Oil: hương liệu Thành phần sữa tắm Johnson’s baby: Water.: làm dung môi pha loãng thành phần cần thiết Sodium Laureth Sulfate: loai bỏ dầu từ da Sodium Chloride: Sodium Lauroamphoacetate: chất tẩy rửa Lauryl Betaine: tạo bọt Fragrance: làm da Citric Axit Methylchloroisothiazolinone Methylisothiazolinone Cl 42092 IV Các chât hoạt động bê mặt mỹ phâm dành cho trẻ em IV.1 Sodium Laureth Sulfate: - Công thức hóa học CH3(CH2)10CH2(OCH2CH2)nOSO3Na Là chất hoạt động bề mặt anionic,bắt nguồn từ dầu dừa Sodium Laureth Sulfate loại bỏ loại dầu từ da sử dụng để làm mềm nước, an toàn nhẹ nhàng IV.2 Sodium Lauroamphoacetate: - Có nguồn gốc từ dầu dừa sử dụng chất tẩy rửa IV.3.Lauryl Betaine: Tạo bọt tốt sử dụng mỹ phẩm vệ sinh đặc biệt dầu gội với tác dụng nhẹ dịu IV.4.Fragrance: - Làm da mà không làm chất nhờn sinh lý tự nhiên da Nhóm IV.5.PEG-80 Sorbitan Laurate: Đây chất tẩy rửa có chức chất hoạt động bề mặt Ve có nghĩa phục vụ tác nhân để giúp làm giảm sức căng bề mặt nước thúc đẩy việc lan rộng dầu gội Đây chất hoạt động bề mặt tốt so với chất hóa học sử dụng nhiều dầu gội đầu natri lauryl sulfat Nó giúp loại bỏ mỡ làm tóc nhẹ nhàng thích hợp dùng cho trẻ em IV.6.Sulfosuccinat: Ưu điểm: đặc tính tẩy rửa tốt, khả tạo bọt tốt, nhẹ da, không làm cay(mắt) Khuyết điểm: xu hướng để thủy phân nhóm ester chúng Do tốt nên dùng chúng khu vực độ pH từ 6-8 (lý tưởng 6,5) - Tổng hợp nhờ phản ứng sau: IV.7.A x y l isethionat: Các đặc tính sánh với Sulfosuccinat Cùng vấn đề tính ổn định Ít hòa tan nước lạnh: ưu tiên sử dụng dầu gội đầu đục Nhóm - Tổng hợp nhờ phản ứng sau: IV.8.Alkyl amidobetain: Khả tác động trực tiếp mạnh (được dùng dầu gội tóc bạc tóc nhuộm) Các chất lưỡng tính ion lưỡng tính độc hại làm rát da chất cationic đồng đẳng chúng Chúng thường kết hợp với chất hoạt động bề mặt khác (chất anionic NI) để làm dầu gội đầu dịu nhẹ (dành cho bé sơ sinh) - Ví dụ: Alkyl amido propyl betain - Sự tổng hợp thưc theo phản ứng sau đây: IV.9.Các este polyol: Các este béo polyetoxy hóa chất thành phần dầu gội đầu dành cho bé sơ sinh (rất dịu) Chúng giảm đến mức tối thiểu khả làm rát da anionic dùng kết hợp với ete sulfat betain Rất tương hợp với da, khả tạo bọt đặc biệt tốt V Cocamidopropyl Betaine (CAPB): Là chất tổng hợp có nguồn gốc từ dầu dừa dimethylaminopropylamine Nó hợp chất hóa học với cation amoni Nó chất lỏng màu vàng nhạt suốt nhớt sử dụng chất hoạt động bề mặt sản phẩm tắm dầu gội xà phòng tay, mỹ phẩm tác nhân tạo nhũ để làm giảm kích ứng bề mặt hoàn toàn ion gây 10 Nhóm Cocamidopropyl Betaine chất hoạt động bề mặt sử dụng thường xuyên mà không gây kích ứng da màng nhầy Nó có tính sát khuẩn, làm cho thích hợp cho sản phẩm vệ sinh cá nhân Nó tương thích với bề mặt khác Cationic, anionic, nonionic Axit citric: tự nhiên xuất phát từ trái sử dụng chất chống oxy hoá để bảo quản loại dầu sản phẩm Điều chỉnh độ pH dầu gội đầu để giúp tóc mượt, có kiểu dáng đẹp sáng bóng Axit citric có khoảng pH từ 5,5, axit yếu làm cho việc điều chỉnh dễ dàng Nó chất bảo quản ngăn ngừa phát triển vi khuẩn Stearic Acid: Là Acid béo, có nguồn gốc chủ yếu từ tự nhiên nên dịu nhẹ thích hợp sư dụng sản phẩm baby  Công thức cấu tạo: Hay: - Công thức phân tử: C18H36O2 hay CH3(CH2)16COOH Polysorbate: Polysorbate chất hoạt động bề mặt nonionic chất nhũ hóa, có tác dụng tạo dạng gel cho sản phẩm  Công thức cấu tạo:  Công thức phân tử: C64H26O124 11 ... phổ biến chất hoạt động bề mặt không chứa điện tích ête rượu béo Cấu tạo phân tử chất hoạt động bề mặt không mang điện tích I.6 Chất hoạt động bề mặt lưỡng tính: Các chất lưỡng tính hợp chất có... theo tính chất ion, có loại: + Chất hoạt động bề mặt mang điện tích âm (Anionic surfactants) + Chất hoạt động bề mặt mang điện tích dương (Cationic surfactants) + Chất hoạt động bề mặt không... chất hoạt động bề mặt sử dụng cho mục đích này, nhiên cần sử dụng nồng độ cao trình làm tan tốt Ngoài tính chất nói trên, số chất hoạt động bề mặt có tính chất riêng biệt sau: Tất chất hoạt động