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O glutamato monossódico industrial, também conhecido como surfactantes, é um tipo de substância que, quando adicionado em pequenas quantidades, pode reduzir bastante a tensão superficial do solvente (geralmente água) e alterar o estado interfacial do sistema; Quando atinge uma certa concentração, forma micelas na solução. Portanto, produz umedecimento ou anti -molhamento, emulsificação e desulsificação, espuma ou infiltração, solubilização, lavagem e outros efeitos para atender aos requisitos de aplicações práticas. O glutamato monossódico, como substância umami, é onipresente em nossa dieta e vida diária. Na produção industrial, os surfactantes são substâncias semelhantes ao glutamato de monossódio, que não requerem uma quantidade grande e podem ter efeitos milagrosos. Essas substâncias são comumente conhecidas como surfactantes.

 

Introdução aos surfactantes

 

Os surfactantes têm uma estrutura molecular zwitteriônica: uma extremidade é um grupo hidrofílico, abreviado como grupo hidrofílico, também conhecido como grupo oleofóbico ou oleofóbico, que pode dissolver surfactantes na água como monômeros. Grupos hidrofílicos são frequentemente grupos polares, que podem ser grupos carboxil (- COOH), grupos de ácido sulfônico (- SO3H), grupos amino (- NH2) ou grupos amino e seus sais. Grupos hidroxila (- OH), grupos amidas, ligações éter (- o-), etc. também podem ser grupos hidrofílicos polares; A outra extremidade é um grupo hidrofóbico, abreviado como um grupo oleofílico, também conhecido como grupo hidrofóbico ou hidrofóbico. Grupos hidrofóbicos geralmente são cadeias de hidrocarbonetos não polares, como cadeias de alquil hidrofóbicas R - (alquil), AR - (aril), etc.
Os surfactantes são divididos em surfactantes iônicos (incluindo surfactantes catiônicos e aniônicos), surfactantes não iônicos, surfactantes anfotéricos, surfactantes compostos e outros surfactantes.

Em uma solução de surfactante, quando a concentração do surfactante atinge um determinado valor, as moléculas de surfactante formam várias combinações ordenadas chamadas micelas. A micelização ou a formação de micelas é uma propriedade fundamental de soluções de surfactantes, e alguns fenômenos interfaciais importantes estão relacionados à formação de micelas. A concentração na qual os surfactantes formam micelas em solução é chamada de concentração crítica de micelas (CMC). As micelas não são formas esféricas fixas, mas formas extremamente irregulares e alterações dinamicamente. Sob certas condições, os surfactantes também podem exibir um estado de micela reversa.

 

Os principais fatores que afetam a concentração crítica de micelas

 

Estrutura de surfactantes
Adição e tipos de aditivos
A influência da temperatura

 

Interação entre surfactantes e proteínas

 

As proteínas contêm grupos não polares, polares e carregados, e muitas moléculas anfifílicas podem interagir com proteínas de várias maneiras. Os surfactantes podem formar combinações ordenadas moleculares com diferentes estruturas sob diferentes condições, como micelas, micelas reversas, etc., e suas interações com proteínas também são diferentes. Existem principalmente interações eletrostáticas e hidrofóbicas entre proteínas e surfactantes (PS), enquanto a interação entre surfactantes iônicos e proteínas se deve principalmente à interação eletrostática dos grupos polares e à interação polar e à interação de proteínas hidrofóbicas de hidrogênio carbono, que se ligam às partes polares e hidrofóbicas das proteínas, respectivamente, formando -se, respectivamente, formando o PS complexão. Os surfactantes não iônicos interagem principalmente com proteínas através de forças hidrofóbicas, e a interação entre suas cadeias hidrofóbicas e os grupos hidrofóbicos de proteínas pode ter um certo impacto na estrutura e função de surfactantes e proteínas. Portanto, o ambiente do tipo, concentração e sistema dos surfactantes determinam se estabilizam ou desestabilizam proteínas, agregam ou dispersam.

 

Valor HLB do surfactante

 

Para exibir atividade interfacial única, os surfactantes devem manter um certo equilíbrio entre os grupos hidrofóbicos e hidrofílicos. O HLB (equilíbrio lipofílico hidrofílico) é o valor do equilíbrio oleofílico hidrofílico dos surfactantes, que é um indicador das propriedades hidrofílicas e hidrofóbicas dos surfactantes.

O valor HLB é um valor relativo (entre 0 e 40), como cera de parafina com valor de HLB = 0 (sem grupo hidrofílico), polioxietileno com valor de HLB de 20 e SDS com forte hidrofilicidade com valor HLB de 40. O valor do HLB pode ser usado como referência para selecionar surfactantes. Quanto maior o valor do HLB, melhor a hidrofilicidade do surfactante; Quanto menor o valor HLB, mais pobre a hidrofilicidade do surfactante.
A principal função dos surfactantes

 

Efeito da emulsificação

Devido à alta tensão superficial do óleo na água, quando o óleo é jogado na água e agitado vigorosamente, o óleo é esmagado em contas finas e misturado entre si para formar uma emulsão, mas as paradas de agitação e as camadas são em camadas. Se um surfactante for adicionado e agitado vigorosamente, mas não é fácil se separar por um longo tempo após a parada, isso é emulsificação. A razão é que a hidrofobicidade do óleo é cercada pelos grupos hidrofílicos do agente ativo, formando uma atração direcional e reduzindo o trabalho necessário para a dispersão do petróleo na água, resultando em boa emulsificação do óleo.

 

Efeito de umedecimento

Muitas vezes, há uma camada de cera, graxa ou escala como substância aderida à superfície das partes, que são hidrofóbicas. Devido à poluição dessas substâncias, a superfície das peças não é facilmente molhada pela água. Quando os surfactantes são adicionados à solução aquosa, as gotículas de água nas peças são facilmente dispersas, reduzindo bastante a tensão superficial das peças e alcançando o objetivo de molhar

 

Efeito de solubilização

Depois de adicionar surfactantes às substâncias petrolíferas, eles só podem "dissolver", mas essa dissolução só pode ocorrer quando a concentração de surfactantes atinge a concentração crítica de colóides, e a solubilidade é determinada pelo objeto solubilizante e propriedades. Em termos de efeito de solubilização, as cadeias genéticas hidrofóbicas longas são mais fortes que as cadeias curtas, as cadeias saturadas são mais fortes que as cadeias insaturadas, e o efeito de solubilização dos surfactantes não iônicos é geralmente mais significativo.

 

Efeito de dispersão

Partículas sólidas, como poeira e partículas de sujeira, tendem a se reunir e se estabelecer facilmente na água. As moléculas de surfactantes podem dividir os agregados de partículas sólidas em pequenas partículas, permitindo que eles se dispersem e suspenda em solução, promovendo dispersão uniforme de partículas sólidas.

 

Ação de espuma

A formação de espuma se deve principalmente à adsorção direcional do agente ativo e à redução da tensão superficial entre as fases de gás e líquido. Geralmente, é fácil espumada agente ativo molecular com baixo teor de espuma, o agente ativo molecular alto tem menos espuma, o amarelo miristato tem uma propriedade de espuma mais alta e o estearato de sódio tem a pior propriedade de espuma. O agente ativo aniônico possui uma melhor propriedade de espuma e estabilidade de espuma do que o agente ativo não iônico, como o alquilbenzeno sulfonato de sódio, possui fortes propriedades espumantes. Os estabilizadores de espuma comumente usados ​​incluem amida alifática de álcool, carboximetillelulose, etc. Os inibidores de espuma incluem ácidos graxos, éster de ácidos graxos, poliéter, etc. e outros surfactantes não iônicos.

 

Classificação de surfactantes

 

Os surfactantes podem ser divididos em surfactantes aniônicos, surfactantes não iônicos, surfactantes zwitteriônicos e surfactantes catiônicos com base em suas características da estrutura molecular.

 

Surfactante aniônico

Sulfonato
Os agentes ativos comuns desse tipo incluem alquilbenzenesulfonato linear de sódio e sulfonato de olefina alfa de sódio. O alquilbenzenesulfonato linear de sódio, também conhecido como LAS ou ABS, é um pó amarelo branco ou pálido ou sólido de flocos com boa solubilidade em sistemas de surfactantes complexos. É relativamente estável para álcalis, ácido diluído e água dura. Comumente usado em líquido para lavar louça (detergente para lavar louça) e detergente para lavanderia líquida, geralmente não é usado no shampoo e raramente é usado no gel de chuveiro. No detergente para lavar louça, sua dose pode representar cerca de metade da quantidade total de surfactantes, e a faixa de ajuste real de sua proporção em detergentes para lavanderia líquida é relativamente ampla. Um sistema de composto típico usado no detergente para lavagem de louça é o sistema ternário "LAS (linear alquilbenzenesulfonato de sódio) - AES (sódio por sulfato de álcool) - AGL (amida de álcool alquílico)". As vantagens proeminentes do alquilbenzenesulfonato linear de sódio são uma boa estabilidade, forte poder de limpeza, danos ambientais mínimos e a capacidade de ser biodegrada em substâncias inofensivas a um preço baixo. A desvantagem proeminente é que é altamente estimulante. O sulfonato de olefina alfa de sódio, também conhecida como AOS, é altamente solúvel em água e tem boa estabilidade em uma ampla gama de valores de pH. Entre as variedades de sal de ácido sulfônico, o desempenho é melhor. As vantagens pendentes são uma boa estabilidade, boa solubilidade em água, boa compatibilidade, baixa irritação e degradação microbiana ideal. É um dos principais surfactantes comumente usados ​​em shampoo e gel de chuveiro. Sua desvantagem é que é relativamente caro.

 

Sulfato
Os agentes ativos comuns desse tipo incluem sulfato de polioxietileno de álcool de álcool de sódio e dodecilsulfato de sódio.

Sulfato de éter de polioxietileno de álcool graxo de sódio, também conhecido como EAs ou sulfato de éter de álcool de sódio.

Fácil de dissolver na água, pode ser usado em xampu, gel de banho, detergente líquido para lavar louça (detergente para lavar louça) e detergente para líquidos líquidos. A solubilidade da água é melhor que o dodecilsulfato de sódio e pode ser preparado em qualquer proporção de solução aquosa transparente à temperatura ambiente. A aplicação de alquilbenzenesulfonato de sódio em detergentes líquidos é mais extensa e tem melhor compatibilidade do que a da cadeia reta alquilbenzenesulfonato; Pode ser complexado com muitos surfactantes em formas binárias ou múltiplas para formar soluções aquosas transparentes. As vantagens pendentes são baixa irritação, boa solubilidade em água, boa compatibilidade e bom desempenho na prevenção da secura da pele, rachaduras e rugosidade. A desvantagem é que a estabilidade no meio ácida é ligeiramente ruim e a potência de limpeza é inferior ao alquilbenzenesulfonato linear de sódio e dodecil sulfato de sódio.

O dodecilsulfato de sódio, também conhecido como K12, sulfato de coco -coco e agente espumante de sulfato de laiuril, é insensível a álcalis e água dura. Sua estabilidade em condições ácidas é inferior à dos sulfatos gerais e próxima à do sulfato de polioxietileno de álcool graxo. É facilmente degradável e tem danos ambientais mínimos. Quando usado em detergentes líquidos, a acidez não deve ser muito alta; O uso de sais de etanolamina ou amônio em shampoo e lavagem corporal pode não apenas aumentar a estabilidade do ácido, mas também ajudar a reduzir a irritação. Exceto por sua boa capacidade de espuma e forte potência de limpeza, seu desempenho em outros aspectos não é tão bom quanto o do sulfato de éter de álcool de sódio. O preço dos surfactantes aniônicos comuns é geralmente maior.

 

Surfactante catiônico

Comparados com vários tipos de surfactantes, os surfactantes catiônicos têm o efeito de ajuste mais proeminente e o efeito bactericida mais forte, embora tenham desvantagens, como mau poder de limpeza, baixa capacidade de espuma, baixa compatibilidade, alta irritabilidade e alto preço. Os surfactantes catiônicos não são diretamente compatíveis com surfactantes aniônicos e só podem ser usados ​​como agentes ou fungicidas condicionadores. Os surfactantes catiônicos são comumente usados ​​como surfactantes auxiliares em detergentes líquidos (como um componente de condicionamento menor nas formulações) para produtos de nível superior, principalmente para shampoo. Como componente de agente de ajuste, ele não pode ser substituído por outros tipos de surfactantes em shampoo de detergente líquido de ponta.

Tipos comuns de surfactantes catiônicos incluem cloreto de hexadeciltrimetilamônio (1631), cloreto de octadeciltrimetilamônio (1831), goma de guarda catiônica (c-14 s), pantenol catiônica, ilástica cáticne, óleo de silicona, oxidídeo-oxidídeo e oxidídeo de silicona cátmica, oxidídeo de silicona cátmica, oxidídeo-oxidado, o oxidídeo de silicona cátmica, o oxidídeo de silicona cátmica.

 

Surfactante zwitteriônico

Os surfactantes bipolares se referem a surfactantes que possuem grupos hidrofílicos aniônicos e catiônicos. Portanto, esses surfactantes exibem propriedades catiônicas em soluções ácidas, propriedades aniônicas em soluções alcalinas e propriedades não iônicas em soluções neutras. Os surfactantes bipolares são facilmente solúveis em água, soluções de ácido concentrado e álcalis, e mesmo em soluções concentradas de sais inorgânicos. Eles têm boa resistência à água dura, baixa irritação na pele, boa suavidade de tecido, boas propriedades antiestáticas, bom efeito bactericida e boa compatibilidade com vários surfactantes. Tipos importantes de surfactantes anfotéricos incluem dodecil dimetil betaína e imidazolina de carboxilato.

 

Surfactante não iônico

Os surfactantes não iônicos têm boas propriedades como solubilização, lavagem, antiestática, baixa irritação e dispersão de sabão de cálcio; A faixa de pH aplicável é mais ampla que a dos surfactantes iônicos gerais; Exceto por propriedades de incrustação e espuma, outras propriedades são frequentemente superiores aos surfactantes aniônicos gerais. A adição de uma pequena quantidade de surfactante não iônico ao surfactante iônico pode aumentar a atividade superficial do sistema (comparada entre o mesmo teor de substância ativa). As principais variedades incluem amidas com álcool alquílico (AGL), éteres de polioxietileno de álcool graxo (AE) e éteres de polioxietileno de alquilfenol (APE ou OP).

As amidas de álcool alquílico (AGL) são uma classe de surfactantes não iônicos com desempenho superior, aplicações amplas e alta frequência de uso, comumente usadas em vários detergentes líquidos. Em detergentes líquidos, é frequentemente usado em combinação com amidas, com uma proporção de "2: 1" e "1,5: 1" (amida de álcool alquílico: amida). As amidas de álcool alquílico podem ser usadas em detergentes geralmente levemente ácidos e alcalinos e são a variedade mais barata de surfactantes não iônicos.

 

Aplicação de surfactantes

Com o desenvolvimento da ciência e da tecnologia, especialmente o progresso da indústria química e a penetração de disciplinas relacionadas, o papel e a aplicação de surfactantes tornaram-se cada vez mais difundidos e profundos. Desde a mineração de minerais e o desenvolvimento de energia, até os efeitos das células e enzimas, os traços de surfactantes podem ser encontrados. Atualmente, a aplicação de surfactantes não se limita a agentes de limpeza de detergentes, agentes de limpeza de creme dental, emulsificantes cosméticos e outras indústrias químicas diárias, mas se espalhou para outros campos de produção, como petroquímicos, desenvolvimento de energia e indústria farmacêutica.

 

Extração de óleo
Na extração de petróleo, o uso de soluções de água diluída de surfactantes ou soluções mistas concentradas de surfactantes com óleo e água podem aumentar a recuperação do petróleo bruto em 15% a 20%. Devido à capacidade dos surfactantes de reduzir a viscosidade da solução, eles são usados ​​durante a perfuração para diminuir a viscosidade do petróleo bruto e reduzir ou impedir acidentes de perfuração. Também pode fazer poços antigos que não pulverizam mais o óleo de relevo.

Desenvolvimento energético
Os surfactantes também podem contribuir para o desenvolvimento de energia. Na situação atual do aumento dos preços mundiais do petróleo e das fontes de petróleo apertadas, o desenvolvimento de combustíveis misturados a carvão de petróleo tem profunda significado. A adição de surfactantes ao processo pode produzir um novo tipo de combustível com alta fluxo, que pode substituir a gasolina como fonte de energia. A adição de emulsificantes à gasolina, diesel e óleo pesado não apenas economiza fontes de petróleo, mas também melhora a eficiência térmica e reduz a poluição ambiental. Portanto, os surfactantes têm profunda significado para o desenvolvimento energético.

Indústria têxtil
A aplicação de surfactantes na indústria têxtil tem uma longa história. As fibras sintéticas têm desvantagens como rugosidade, fluffiness insuficiente, suscetibilidade à adsorção eletrostática de poeira e baixa absorção de umidade e sensação manual em comparação com as fibras naturais. Se tratados com surfactantes especializados, esses defeitos nas fibras sintéticos podem ser bastante aprimorados. Os surfactantes também são usados ​​como amaciadores, agentes antistáticos, agentes de umedecimento e penetração e emulsificantes na indústria de impressão e tingimento têxteis. A aplicação de surfactantes na indústria de impressão e tingimento têxtil é muito extensa.

Limpeza de metal
Em termos de limpeza de metais, os solventes tradicionais incluem solventes orgânicos, como gasolina, querosene e tetracloreto de carbono. De acordo com as estatísticas relevantes, a quantidade de gasolina usada para limpar peças de metal na China é de até 500000 toneladas por ano. Os agentes de limpeza de metal à base de água formulados com surfactantes podem economizar energia. De acordo com os cálculos, uma tonelada de agente de limpeza de metal pode substituir 20 toneladas de gasolina, e uma tonelada de matéria -prima de petróleo pode ser usada para produzir 4 toneladas de agente de limpeza de metal, indicando que os surfactantes têm profunda significado na conservação de energia. Os agentes de limpeza de metais com surfactantes externos também têm as características de serem tóxicas, não inflamáveis, não poluentes para o meio ambiente e garantir a segurança dos trabalhadores. Esse tipo de agente de limpeza de metal tem sido amplamente utilizado para limpar diferentes tipos de componentes de metal, como motores aeroespaciais, aeronaves, rolamentos, etc.

Indústria de alimentos
Na indústria de alimentos, os surfactantes são aditivos multifuncionais usados ​​na produção de alimentos. Os surfactantes alimentares têm excelentes efeitos emulsificantes, umedecidos, anti -aderência, preservação e floculação. Devido ao efeito aditivo especial, ele pode tornar os alimentos crocantes e espumos de espuma, pão macio e dispersar e emulsificar uniformemente matérias -primas, como manteiga artificial, maionese e sorvete, que têm efeitos únicos na melhoria do processo de produção e qualidade interna dos produtos.

Os pesticidas agrícolas são líquidos de emulsão que, devido à tensão superficial do líquido, têm a desvantagem de serem difíceis de espalhar quando pulverizados nas folhas da planta. Se um surfactante for adicionado à solução de pesticidas, o surfactante pode reduzir a tensão superficial do líquido, ou seja, a loção perde sua atividade superficial e a loção de pesticidas será facilmente espalhada na superfície foliar, de modo que seu efeito inseticida será melhor.