Анионные поверхностно активные вещества апав. Поверхностно

Химически это совершенно разнообразная группа веществ, но общим является следующее: если хотя бы два вещества не растворяются друг в друге как, например, масло с водой, то добавление ПАВ их смешивает и образует однородную жидкость. Это очень ярко видно в случае мытья посуды: жир на поверхности тарелок очень виден и ощутим, но вода, особенно холодная, стекает по жиру, практически не смывая его. Стоит налить хоть немного моющего средства на тарелку, содержащего поверхностно-активные вещества и равномерно нанести его - как тут же вода будет стекать, унося за собой остатки жира. Жир, как и масло не растворяются в воде и нанесение ПАВ просто помогло маслу смешаться с водой, создавая эффект «растворения». На самом деле масло с тарелки превратилось из равномерного слоя на поверхности в тысячи мельчайших капелле масла, окруженных слоем ПАВ, которые вода легко унесла с собой с поверхности тарелки.

У молекулы поверхностно-активного вещества есть две отличительные части: голова и хвост. Голова молекулы ПАВ - является гидрофильной - любящей воду, а хвост - липофильным (любящим масло) и гидрофобным (боящимся воды). Когда такая молекула попадает в воду с каплями масла, то хвост поверхностно-активного вещества старается уйти из воды и расположится либо в масле, либо в воздухе, а голова напротив располагается в воде. Таким образом молекула рас полается так раз на границе воды и масла и создает эмульсию .

Типы поверхностно-активных веществ

В зависимости от химической природы различают: анионные, катионные, амфотерные и неионные (неионогенные) поверхностно-активные вещества (ПАВ).

Анионные поверхностно-активные вещества

Анионные поверхностно-активные вещества (с отрицательно заряженной - головкой) - наиболее широко используемые моющие компоненты в косметике. Они недорогие, легки в приготовлении, и хорошо очищают. Кроме этого они легко смываются от волос , не образуя пленок и налета. Их моющий эффект одинаков как в холодной так и в горячей воде. Основной недостаток анионных ПАВ - в том, что они могут раздражать кожу. Для снижения раздражения в составы зачастую добавляют другие группы поверхностно-активных веществ.
Анионные ПАВ — это основные моющие компоненты шампуней, для получения эффекта эмульгирования их добавляют в красители .

Катионные поверхностно-активные вещества

Катионные поверхностно-активные вещества (с положительно заряженной головкой) - более слабые, как моющие вещества, чем анионные, и плохо вспениваются. Однако катионные ПАВ хорошо проявляют себя как кондиционирующие вещества для волос, придавая мягкость и послушность волосам. Они могут снимать отрицательный заряд с волос, чем обеспечивают антистатический эффект. Катионные ПАВ «утяжеляют» волос, делая его более послушным, облегчая расчесывание и укладку.

Так как катионные ПАВ имеют заряд противоположный анионным ПАВ, то ранее они не смешивались. Сейчас есть возможность компоновать их в одном флаконе, благодаря этому катионные ПАВ смягчают агрессивное действие шампуней, а в применении в качестве кондиционера могут нейтрализовать агрессивный эффект.
Катионные поверхностно-активные вещества наиболее часто встречаются в кондиционерах и масках для волос, так же шампунях для окрашенных волос и шампунях 2-в-1 . Так же их можно встретить в детских шампунях «без слез», так как они не вызывают раздражения глаз.

Амфотерные поверхностно-активные вещества

Амфотерные поверхностно-активные вещества могут содержать положительную или отрицательную группу в зависимости от рН . При этом они могут вести себя как катионные ПАВ при более низких значениях рН и анионные - при более высоких значениях рН. Пена этих поверхностно-активных веществ умеренная и придает управляемость волосам. Кроме этого группа амфотерных ПАВ минимально раздражает кожу головы и способна снимать уже имеющееся раздражение. Амфотерные ПАВ в сочетании с анионными улучшают пенообразующую способность и повышают безвредность рецептур, а при соединении с катионными полимерами усиливают положительное воздействие кондиционирующих добавок , таких как силиконы и полимеры, на волосы и кожу. Анионные ПАВ получают из натурального сырья, поэтому это достаточно дорогие компоненты.
Амфотерные ПАВ можно встретить в шампунях для детей (не раздражают глаза), специальных шампунях для поврежденных и тонких волос, шампунях 2-в-1, красках для волос, окислителях, а так же масках и кондиционерах.

Неионные поверхностно-активные вещества

Неионные поверхностно-активные вещества , вторая самая популярная группа ПАВ после анионных поверхностно-активных веществ, обладают полярными головками. Они являются самыми мягкими из всех поверхностно-активных веществ и используются в комбинации с анионными поверхностно-активными веществами как вторичный очиститель, а так же загуститель и стабилизатор пены.
Неионные ПАВ встречаются практически во всей косметике для волос, так как хорошо компонуются со многими веществами.

До изобретения мыла жир и грязь с кожи удаляли золой и мелким речным песком. Египтяне умывались смешанной с водой пастой на основе пчелиного воска. В Древнем Риме при мытье пользовались мелко истолченным мелом, пемзой, золой. Видимо, римлян не смущало, что при таких омовениях вместе с грязью можно было «соскоблить» и часть самой кожи. Заслуга в изобретении мыла принадлежит, вероятно, галльским племенам. По свидетельству Плиния Старшего, из сала и золы букового дерева галлы делали мазь, которую применяли для окрашивания волос и лечения кожных заболеваний. А во II веке ее стали использовать в качестве моющего средства.

Христианская религия считала мытье тела делом «греховодным». Многие «святые» были известны только тем, что всю свою жизнь не умывались. Но люди давно заметили вред и опасность для здоровья загрязнения кожи. Уже в 18 веке на Руси было налажено мыловарение, а в ряде европейских стран еще раньше.

Технология изготовления мыла из животных жиров складывалась на протяжении многих веков. Сначала составляется жировая смесь, которую расплавляют и омыляют – варят со щелочью. Для гидролиза жира в щелочной среде берется немного топленого свиного сала, около 10 мл этилового спирта и 10 мл раствора щелочи. Сюда же добавляют поваренную соль и нагревают полученную смесь. При этом образуются мыло и глицерин. Соль добавляют для осаждения глицерина и загрязнений. В мыльной массе образуется два слоя – ядро (чистое мыло) и подмыленный щелок.

Также получают мыло в промышленности.

Омыление жиров может протекать и в присутствии серной кислоты (кислотное омыление). При этом получаются глицерин и высшие карбоновые кислоты. Последние действием щелочи или соды переводят в мыла. Исходным сырьем для получения мыла служат растительные масла (подсолнечное, хлопковое и др.), животные жиры, а также гидроксид натрия или кальцинированная сода. Растительные масла предварительно подвергаются гидрогенизации, т. е. их превращают в твердые жиры. Применяются также заменители жиров — синтетические карбоновые жирные кислоты с большой молекулярной массой. Производство мыла требует больших количеств сырья, поэтому поставлена задача получения мыла из не пищевых продуктов. Необходимые для производства мыла карбоновые кислоты получают окислением парафина. Нейтрализацией кислот, содержащих от 9 до 15 углеродных атомов в молекуле, получают туалетное мыло, а из кислот, содержащих от 16 до 20 атома углерода, — хозяйственное мыло и мыло для технических целей.

Состав мыла

Обычные мыла состоят главным образом из смеси солей пальмитиновой, стеариновой и олеиновой кислот. Натриевые соли образуют твердые мыла, калиевые соли — жидкие мыла.

Мыло – натриевые или калиевые соли высших карбоновых кислот,
полученные в результате гидролиза жиров в щелочной среде

Строение мыла можно описать общей формулой:

R – COOМ

где R – углеводородный радикал, M – металл.

Преимущества мыла:

а) простота и удобство в использовании;

Б) хорошо удаляет кожное сало

В) обладает антисептическими свойствами

Недостатки мыла и их устранение:

недостатки

способы устранения

1. Плохая моющая способность в жесткой воде, содержащей растворимые соли кальция и магния. Так как при этом выпадают в осадок нерастворимые в воде соли высших карбоновых кислот кальция и магния. Т.е. при этом требуется большой расход мыла.

1. В состав мыла вводят вещества-комплексообразователи, способствующие смягчению воды (натриевые соли этилендиамин-тетрауксусной кислоты - ЭДТК, ЭДТА, ДТПА).

2. В водных растворах мыло частично гидролизуется, т.е. взаимодействует с водой.

При этом образуется определенное количество щелочи, которая способствует расщеплению кожного сала и его удалению.

Калиевые соли высших карбоновых кислот (т.е. жидкое мыло) лучше растворяются в воде и поэтому обладают более сильным моющим действием.

Но при этом оказывает вредное воздействие на кожу рук и тела. Это связано с тем, что верхний тончайший слой кожи имеет слабокислую реакцию (рН =5,5) и за счет этого препятствует проникновению болезнетворных бактерий в более глубокие слои кожи. Умывание мылом приводит к нарушению рН, (реакция становится слабощелочная), раскрываются поры кожи, что приводит к понижению естественной защитной реакции. При слишком частом использовании мыла кожа сохнет, иногда воспаляется.

2. Для уменьшения данного негативного воздействия в современные сорта мыла добавляют:

- слабые кислоты (лимонная кислота, борная кислота, бензойная кислота и др.), которые нормализуют рН

- крема, глицерин, вазелиновое масло, пальмовое масло, кокосовое масло, диэтаноламиды кокосового и пальмового масел и т.д. для смягчения кожи и предотвращения попадания бактерий в поры кожи.

Строение мыла - стеарата натрия.

Молекула стеарата натрия имеет длинный неполярный углеводородный радикал (обозначен волнистой линией) и небольшую полярную часть:

Молекулы ПАВ на пограничной поверхности располагаются так, что гидрофильные группы карбоксильных анионов направлены в воду, а углеводородные гидрофобные выталкиваются из нее. В результате поверхность воды покрывается частоколом из молекул ПАВ. Такая водная поверхность имеет меньшее поверхностное натяжение, что способствует быстрому и полному смачиванию загрязненных поверхностей. Уменьшая поверхность натяжения воды, мы увеличиваем ее смачивающую способность.

| 15.02.2009

Поверхностно-активные вещества ПАВ — это вещества, адсорбирующиеся на поверхности раздела двух фаз и образующие на ней слой повышенной концентрации. Однако в понятие «поверхностно-активные вещества » (ПАВ) обычно вкладывают более узкий смысл, относя его лишь к группе органических соединений, адсорбция которых из их растворов даже очень малой концентрации приводит к резкому снижению поверхностного (межфазного) натяжения на поверхности раздела р-ра с газом (паром), др. жидкостью или твердым телом. Термин «поверхностное натяжение» принято употреблять по отношению к поверхности раздела конденсированной фазы с газом, а термин «межфазное натяжение» — по отношению к поверхности раздела двух конденсированных фаз. Накопление и ориентация в адсорбционном слое молекул или ионов ПАВ — следствие их дифильности (двойственности свойств). Каждая молекула типичных ПАВ имеет олеофильную, или липофильную, часть (один или несколько углеводородных радикалов) и гидрофильную часть (одну или несколько полярных групп). Т.е. поверхностная активность ПАВ, растворенных в углеводородных жидкостях, обусловлена гидрофильными группами, а растворенных в воде — олеофильными (гидрофобными) радикалами.

Классификация ПАВ

По типу гидрофильных групп ПАВ делят на ионные , или ионогенные , и неионные , или неионогенные . Ионогенные ПАВ диссоциируют в растворе на ионы, одни из которых обладают адсорбционной активностью, другие (противоионы) — адсорбционно не активны. Если адсорбционно активны анионы, ПАВ наз. анионными, или анионоактивными, в противоположном случае — катионными, или катионо-активными. Некоторые ПАВ содержат как кислотные, так и основные группы; такие ПАВ обладают амфотерными свойствами, Их наз. амфотерными, или анфолитными, ПАВ. Неионогенные ПАВ не диссоциируют при растворении на ноны; носителями гидрофильности в них обычно яаляются гидроксильные группы и полигликолевые цепи различяой длины.

Существуют также ПАВ , в которых наряду с неионогенными гидрофильными атомными группами присутствуют ионогенные.
В отдельный класс выделяют фторуглеродные ПАВ — соединения с полным или частичным замещением атомов водорода в гидрофобных радикалах на атомы фтора. Кр. того, как отдельную группу следует рассматривать высокомолекулярные ПАВ — адсорбционно активные водорастворимые полимеры ионогенного (полиэлектролиты) и неионогенного типов.
Все ПАВ можно разделить на две категории по типу систем, образуеных ими при взаимодействии с растворителем. К одной категории относятся мицеллообразующие (полуколлоидные, мылоподобные) ПАВ, к другой — не образующие мицелл. ПАВ первой категории в р-ре выше нек-рой (определенной для каждого вещества) «критической» концентрации образуют мицеллы, т. е. молекулярные или ионные ассоциаты с числом молекул (ионов) от нескольких десятков до нескольких сотен. Ниже критической концентрации мицеллообразования (ККМ) вещество находится в истинно растворенном состоянии, а выше ККМ — как в истинно растворенном, так и в мицеллярном.
Мицеллы ПАВ находятся в обратимом термодинамич. равновесии с молекулами; при разбавлении р-ра они распадаются, а при увеличении концентрации вновь возникают. Обычно такие р-ры обладают моющей способностью. ПАП второй категории не образуют мицелл ни в р-рах, ни в адсорбционных слоях. При любой концентрации они находятся в истинно растворенном состоянии.

Молекулярное строение и получение поверхностно-активных веществ (ПАВ)

Ионогенные ПАВ

Анионоактивные вещества составляют большую часть мирового производства ПАВ. Промышленные ПАВ этого типа можно разделить на след. основные группы: карбоновые кислоты и их соли (мыла), алкилсульфаты (сульфоэфиры), алкилсульфонаты и алкиларилсульфонаты, прочие продукты.
В производстве мыл и многих ионов и неионогенных мылоподобных ПАВ используют карбоновые кислоты, получаемые гидролизом из растительных и животных жиров, и синтетические жирные к-ты. Промышленное значение имеют также смоляные и жирные к-ты таллового масла — побочного продукта целлюлозного производства — смоляные к-ты канифоли, среди которых преобладает абиетиновая.
Наибольшее значение как ПАВ из солей монокарбоновых к-т имеют мыла (натриевые, калиевые и аммонийные) жирных к-т RСООН, где R — насыщенный или ненасыщенный нормальный алифатический радикал с числом атомов углерода 12-18, и мыла (натриевые, реже калиевые) смоляных к-т. Практическое значение имеют также дикарбоновые к-ты, напр. алкенилянтарные, получаемые в промышленности конденсацией непредельных углеводородов с малеиновым ангидридом.
Алкилсульфаты синтезируют обычно сульфоэтерификацией высших жирных спиртов или — олефинов с последующей нейтрализацией соответственно первичных или вторичных алкилсерных кислот.
Алкиларилсульфонаты, гл. обр. моно- и диалкилбензолсульфонаты, а также моно- и диалкилнафталинсульфонаты составляют большую часть синтетических анионоактивных ПАВ.
Алкилсульфонаты обычно получают из насыщенных углеводородов С12 — С18 нормального строения, которые сульфохлорируют или сульфоокисляют с последующим омылением или нейтрализацией продукта.

Катионоактивные ПАВ

Катионоактивные ПАВ можно разделить на следующие основные группы: амины различной степени замещения и четвертичные аммониевые основания, др. азотсодержащие основания (гуанидиню, гидрозины, гетероциклические соединении и т. д.), четвертичные фосфониевые и третичные сульфониевые основания.
Сырьем для катионоактвных ПАВ, имеющих хозяйственное значение, служат амины, получаемые из жирных кислот и спиртов, алкгалогенидов, а также алкилфенолов. Четвертичные аммониевые соли синтезируют из соответствующих длинноцепочечных галоидных алкилов реакцией с третичными аминами, из аминов хлоралкилированием или др. путями из синтетических спиртов, фенолов и фенольных смесей.
Большее значение как катионоактивные ПАВ и как исходные продукты в синтезе неионогенных ПАВ (см. ниже) имеют не только моно- , но и диамины, полиамины и их производные.

Амфотерные ПАВ

Амфотерные ПАВ могут быть получены из анионоактивных введением в них аминогрупп или из катионоактивных введением кислотных промышленностью амфотерные ПАВ выпускаются в небольшом количестве, и их потребление расширяется медленно.

Неионогенные ПАВ

Это наиболее перспективный и быстро развивающийся класс ПАВ. Не менее 80-90% таких ПАВ получают присоединением окиси этилена к спиртам, алкилфенолам, карбоновым кислотам, аминам и другим соединениям с реакционноспособными атомами водорода. Полиоксиатиленовые эфиры алкилфенолов — самая многочисленная и распространенная группа неионогенных ПАВ, включающая более сотни торговых названий наиболее известны препараты ОП-4, ОП-7 и ОП-10. Типичное сырье — октил-, ионил- и додецилфенолы; кр. того, используют крезолы, крезоловую кислоту, -нафтол и др. Если в реакцию взят индивидуальный алкилфенол, готовый продукт представляет собой смесь ПАВ общей формулы RC6H4O(CH2O)mH, где т — степень оксиэтилирования, зависящая от молярного соотношения исходных компонентов.
Полиоксиэтиленовые эфиры жирных к-т RСОО(СН2СН2О)mН сиyтезируют прямым оксиэтилированием к-т или этерификацией к-т предварительно полученным полиэтиленгликолем.
Полиоксиэтиленовые эфиры спиртов RО(СН2СН2О)mН приобрели важное промышленное значение, т. к. они легко поддаются биохимич. разложению в природных условиях. Их получают оксиэтилированием высших жирных спиртов, реакцией алкилбромида с мононатриевой солью полиэтиленгликоля и др. путями.
Полиоксиэтиленовые эфиры меркаптанов, как и спиртов, получают обычно оксиэтилированием третичных алкилмеркаптанов, а также первичных н-алкилмеркаптанов и нек-рых алкилбензолмеркаптанов.
Полиоксиэтиленовые производные алкиламинов составляют весьма разнообразную группу ПАВ, многие из к-рых выпускают в промышленности. Эти ПАВ, будучи по своей природе катионоактивными, с увеличением длины полиоксиэтиленовой цепи приобретают ярко выраженные свойства неионогенных веществ. Наиболее важны в практическом отношении продукты оксиэтилирования первичных н-алкиламинов, трет-алкиламинов и дегидроабиетиламинов.
Выпускают также продукты на основе полиэтиленполиаминов, напр. диэтилентриамина, но они не имеют широкого применения. В промышленном или полупромышленном масштабе производят ПАВ с третичным алифатич. радикалом RС(СН3)2NН (СН2СН2О)mН, содержащим 12-22 атома углерода, и т = 1 — 25; полиоксиэтилендегидроабиетиламины (на основе к-т канифоли и таллового масла); полиоксипропиленовые производные аминов — «пропомины».
Полиоксиэтиленалкиламиды обычно получают оксиэтилированием амидов или предварительно полученных моно- или днэтилоламидов жирвых к-т (лауриновой, пальмитиновой, олеиновой).
Ряд неионогенных ПАВ получают на основе полиатомных спиртов, частично этерифицированных жирными к-тами. Используют спирты, содержащие от 2 до 6 гидроксильных групп, пентаэритрит, полиглицерины, углеводы. При оксиэтилировании к свободным гидроксильным группам исходного продукта присоединяются полиоксиэтиленовые цепи разной длины.
Другой путь получения ПАВ из полиатомных спиртов — сначала оксиэтилирование, а затем этерификация.
Практич. значение блоксополимеров окиси этилена и окиси пропилена как ПАВ постоянно возрастает. Их получают ступенчатой полимеризацией, используя в качестве «затравки» соединения, содержащие реакционноспособные атомы водорода.
Монофункциональные исходные соединения для синтеза таких ПАВ — одноатомные спирты, кислоты, меркаптаны, вторичные амины, N-замещенные амиды и др. Гидрофобной частью молекулы служит остаток исходного вещества, если оно имеет достаточно длинный алифатич. радикал, и полипропиленоксидный блок
Помимо плюроников на основе функционального исходного соединения известны другие ПАВ, такие как плюродаты.
Исходными веществами с тремя функциональными группами в синтезе блоксополимерных неионогенных ПАВ могут быть глицерин и др.
Из тетрафункциональных соединений для синтеза блоксополимерных ПАВ чаще всего используют алифатич. первичные диамины. Наиболее известны тетроники.
Получают также блоксополимеры окисей алкилена на основе пентаэритрита, диатилентриамина, гекситов (сорбита и маннита), сахарозы и др.
Неионогенные ПАВ различных типа используют как исходные продукты для получения ряда ионогенных ПАВ. На основе оксиэтилированных алифатич. спиртов, алкилфенолов и др. рассмотренных выше веществ синтезируют поверхностно-активные сульфаты, фосфаты, карбоксилаты и четвертичные аммониевые соединения.
К большинству оксиэтилированньгх продуктов можно присоединить акрилонитрил с последующим переводом полученного амина в четвертичное аммониевое основание обычными методами.
Фторзамещенные ПАВ составляют обширный класс соединений. Многие фторзамещенные ПАВ разных типов получают на основе фторангидридов перфторкарбоновых и перфторсульфоновых к-т.
Высокомолекулярные ПАВ — растворимые карбо- или гетроцепные полимеры ионогенного или неионогеного типа с мол. массой от нескольких тысяч до нескольких сотен тысяч. Среди них есть природные соединения (белки, альгенаты, пектиновые вещества и т. д.), продукты химич. обработки природных полимеров (напр., производные целлюлозы) и синтетич. полимеры.
В структуре типичных высокомолекулярных ПАВ должно быть четкое разграничение гидрофильных и гидрофобных участков. ПАВ являются сополимеры или гомополимеры, в к-рых вдоль длинной гидрофобной основной цепи расположены через определенные интервалы гидрофильные боковые цепи или группы. Типичные представители анионоактивных ПАВ этой группы — полиакриловая и полиметакриловая к-ты, их соли и нек-рые производные, а также карбоксилсодержащие полимеры на основе поливинилового спирта, полиакриламида, сополимеров малеинового ангидрида с др. непредельными соединениями. Поверхностной активностью обладают сульфированные и сульфоэтерифицированные полимеры (полистирол, поливиниловый спирт, оксиэтилированный поликонденсат п-алкилфенола с формальдегидом и др.).
Катионоактивные полимерные ПАВ получают хлорметилированием, а затем аминированием полистирола, поливинилтолуола и др. виниловых полимеров. Особенно высока поверхностная активность солей полимерных четвертичных аммониевых оснований, в том числе солей поливинилпиридиния. для получения высокомолекулярных ионогенных ПАВ — растворимых полиэлектролитов — пригодно большинство методов и исходных продуктов, к-рые применяют при синтезе ионообменных смол.
Неиноногенные высокомолекулярные ПАВ можно получить оксиэтвлированием практически из любого полимера, содержащего гидроксильные или др. функциональные группы с реакционноспособными атомами водорода.

Свойства поверхностно-активных веществ (ПАВ)

Поверхностную активность удобно оценивать по наибольшему понижению поверхностного натяжения деленному на соответствующую концентрацию — ККМ в случае мицеллообразующих ПАВ. Поверхностная активность обратно пропорциональна ККМ:
Образование мицелл происходит в узком интервале концентраций, который становится уже и определенней по мере удлинения гидрофобных радикалов.
Простейшие мицеллы типичных полуколлоидпых ПАВ, напр. солей жирных к-т, при концентрациях, не слишком превышающих ККМ, имеют сфероидальную форму.
С ростом концентрации ПАВ анизометричных мицелл сопровождается резким возрастанием структурной вязкости, приводящей в нек-рых случаях к гелеебреаованию, т.е. полной потере текучести.
ККМ — важный технологяч. показатель. Его можно определять раз-личными методами, т.к. в области ККМ более или менее резко меняются многие физикохимич. свойства системы ККМ находят по характерным изменениям поверхностного натяжения, светорассеяния, электропроводности, вязкости, диффузии, солюбилизации, спектральных характеристик р-ра и т.д.
ГЛБ — условная и чисто эмпирич. характеристика, не претендующая на универсальность.
Очень специфичны по свойствам фтортензиды, неполярная часть молекулы к-рых образована фторуглеродными цепями. Вследствие слабого межмолекулярного взаимодействия низкомолекулярные фторуглероды обладают чрезвычайно малой поверхностной энергией.
Особенность фторуглеводородных ПАВ — соединений с фторуглеродными и углеводородными радикалами — высокая поверхностная активность в неполярных органич. жидкостях с низкой поверхностной энергией. Адсорбционный слой перфторированных ПАВ на твердой поверхности, ориентированный фторуглеродными радикалами наружу, снижает критическое поверхностное натяжение смачивания до значений меньших, чем поверхностное натяжение углеводородных жидкостей. Это значит, что такая поверхность становится не только гидрофобной, но и олеофобной, тоесть не смачиваемой маслами и другими жидкими углеводородами. Фторуглеродные цепи, вследствие высокой энергии межатомной (внутримолекулярной) связи, химически инертны и термостойки.

Применение поверхностно-активных веществ (ПАВ)

ПАВ находят широкое применение в промышленности, в сельском хозяйстве, медицине и быту. Мировое производство ПАВ растет с каждым годом, причем в общем выпуске продукции постоянно возрастает доля неионогенных веществ. Широко используют все виды ПАВ при получении и применении синтетич. полимеров. Важнейшая область потребления мицеллообразующих ПАВ — производство полимеров методом эмульсионной полимеризации. От типа и концентрации выбранных ПАВ (эвульгаторов) во многом зависят технологич. и физико-химич. свойства получаемых латексов. ПАВ используют также при суспензионной иолимеризации. Обычно применяют высокомолекулярные ПАВ — водорастворимые полимеры (воливиниловый спирт, производные целлюлозы, растительные клеи и т.п.). Смешиванием лаков или жидких масляносмоляных композиций с водой в присутствии эмульгаторов получают эмульсии, применяемые при изготовлении пластмасс, кожзаменителей, нетканых материалов, импрегированных тканей, водоразбавляемых красок и т.д.
В производстве лакокрасочных материалов и пластмасс. ПАВ добавляют для регулирования их реологич. характеристик.
Разнообразные ПАВ применяют для поверхностной обработки волокнистых (тканых и нетканых) и пленочных материалов (как антистатики, модификаторы прядильных р-ров, моющие средства. Среди ПАВ, применяемых как гидрофобизаторы, наиболее перспективны кремнийорганические и фторуглеродные соединения. Последние при соответствующей ориентации молекул в поверхностном слое способны предотвратить смачивание материала не только водой, но и углеводородными жидкостями.
В производстве губчатых резин и пенопластов ПАВ применяют как стабилизаторы пен.
Высокомолекулярные водорастворимые ПАВ, помимо использования в указанных выше технологич. процессах, применяют как флокулянты в различных видах водоочистки. С их помощью из сточных и технологич. вод, а также из питьевой воды удаляют загрязнения, находящиеся во взвешенном состоянии.

Приветствую, друзья! ПАВ — это вещество, помогающее избавляться от загрязнений. Согласно легенде, впервые его стали использовать древнеримские прачки.

На холме Сапо было место для жертвоприношений. Животные там сжигались и превращались в золу. Дожди смывали останки, и все это попадало в воды Тибра. И вот женщины, стиравшие вещи, заметили, что ниже по течению реки ткань отстирывается лучше. Конечно, ведь в воде содержалась специальная добавка — ПАВ. Самая натуральная и безопасная.

Раньше не то что вещи, даже голову мыли золой, разведенной в воде. И даже зубы ею чистили. Мне рассказывала об этом моя бабушка. Так что получается зола — прародитель современных моющих веществ.

Но в наше время очень большое количество различных ПАВ — поверхностно-активных веществ. Они бывают как из нефтесырья, так и растительного и животного происхождения.

И сейчас мы с вами будем разбираться во всем этом многообразии и выяснять, что безопасно для нас и природы, а что нет.

Виды ПАВ

Молекулы ПАВ состоят из двух частей. Одна из них водонерастворимая гидрофобная, другая водорастворимая гидрофильная. Именно вторая часть определяет свойства ПАВ. Различают 4 вида: анионные, катионные, амфотерные и неионогенные ПАВ.

Анионные молекулы заряжены отрицательно, катионные положительно, амфотерные — биполярны, то есть могут иметь разный заряд в зависимости от pH среды. Неионогенные ПАВ не имеют заряда.

Анионные ПАВ

Анионные ПАВ являются прекрасными очистителями. Они эффективны в жесткой воде, образуют много пены и легко устраняют грязь. Кроме того, это самый дешевый вид ПАВ. Все это обуславливает широкое распространение этого (70% среди всей продукции).

Действие этого вещества происходит следующим образом: один полюс молекулы легко связывается с водой, другой с частицей жира. И при взаимодействии с большим количеством воды грязь вымывается.

Это очень эффективно при устранении загрязнений. Но при взаимодействии с кожей защитный слой также смывается с нашего тела. Это вызывает чрезмерное испарение влаги, и происходит обезвоживание. Кроме того, кожа теряет свою защиту, и в организм без труда могут проникнуть бактерии и токсины.

Самые распространенные и самые агрессивные ПАВ — это натрия лаурил сульфат (sodium lauryl sulfate) и натрия лаурет сульфат (sodium laureth sulfate), по-другому SLS.

Организация по проверке безопасности косметических ингредиентов CIR (Cosmetic Ingredients Revie) выяснила, что вышеуказанные два компонента в концентрации всего 2% уже вызывают раздражение кожи у животных и многих людей. А при повышении этой концентрации и длительном контакте с кожей раздражающий эффект многократно увеличивается.

Кроме того, при постоянном применении продуктов с этими веществами, они накапливаются в организме и коже. Это вызывает различные болезни, особенно страдает мозг, печень, почки и нервная система. Кожа теряет свой защитный барьер, шелушится, становится сухой. Начинают выпадать волосы, появляются дерматиты и комедоны.

Кроме лаурилсульфат натрия и аммония и лаурет сульфат натрия, есть и множество других анионных ПАВ. Например: лауроил саркозинат натрия, алкилбензолсульфонаты, сульфоэтоксилаты спиртов, сульфаты жирных спиртов, алкансульфонаты, альфа-олеинсульфонаты.

Катионные ПАВ

Обычно применяются совместно с другими видами поверхностно-активных веществ. Они имеют положительный заряд, поэтому часто используются для нейтрализации агрессивного воздействия анионных ПАВ.

Кроме того, положительно заряженные частицы катионных ПАВ оседают на отрицательно заряженных частицах, таких как кожа, волосы, волокна, поэтому выступают в роли смягчителей.

Часто их используют, чтобы придать многофункциональность продукту, например, при создании шампуня-кондиционера.

Примеры катионных ПАВ: Laurdimonium Hydroxypropyl Hydrolyzed Collagen, Laurdimonium Hydroxypropyl Hydrolyzed Wheat Protein.

Амфотерные ПАВ

Они ведут себя по-разному в зависимости от pH среды, в которую попадают. Это обуславливает их мягкое воздействие на кожу. Кроме того, амфотерные ПАВ обладают бактерицидными, моющими и пенорегулирующими функциями.

При взаимодействии с анионными ПАВ они улучшают пенообразование и обеспечивают безвредность. А когда они соединяются с катионными полимерами, то повышают благоприятное воздействие на кожу и волосы.

Амфотерные ПАВ получают из природных продуктов, например, кокосового масла, поэтому являются достаточно дорогостоящими.

Примеры амфотерных ПАВ: кокаминопропил бетаин, имидазолин, циклимид, амидобетаин, алкилдиметилкарбоксибетаин, алкилсульфобетаин.

Неионогенные ПАВ

Эти вещества оказывают благоприятное влияние на кожу и полностью разлагаются. Пены они образуют мало, поэтому входят в состав средств вместе с анионными ПАВ.

Примеры неионогенных ПАВ: этоксилаты спиртов, алканоламиды жирных кислот, глицерил лаурат, оксиэтилированные спирты .

Эффект “без слез”

В результате исследований было выяснено, что ПАВы, в название которых входит слово “лаурет”, не вызывают раздражение глаз. В процессе производства проводится процесс этоксилирования, и молекулы таких поверхностно-активных веществ становятся более разветвленными, в результате чего на них перестают реагировать глаза и кожа.

На первый взгляд, ничего страшного. Но дело в том, что в процессе этоксилирования выделяется сильнейший канцероген 1,4-диоксан. Он с легкостью проникает через кожу и негативно воздействует на организм. Особенно от него страдают почки, печень, нервная система. Возможно даже возникновение и развитие злокачественных образований.

Кроме того, 1,4-диоксан вступает в реакцию с другими и гелей, и образуется еще больше опасных и токсичных нитратов.

Вред для человека и природы

ПАВы — прекрасные очистители. Они легко удаляют грязь и жир. Но ведь чистят они не только наши вещи, полы, окна и прочее. Они и взаимодействуют с нашей кожей, удаляя ее защитный слой. Ведь наше тело покрыто слоем жира, и поверхностно-активные вещества удаляют и его тоже.

По ГОСТу кожа через 4 часа после взаимодействия с моющими веществами должна восстановиться хотя бы на 60%. Подавляющее большинство средств не соответствует этому стандарту. Мы наносим своей коже огромный урон, используя средства с агрессивной нефтяной химией.

В результате, кожа остается без защиты, через нее без труда проникают бактерии. Появляются аллергии, дерматиты, раздражение. Влага быстро испаряется, так как ее ничто не задерживает, кожа обезвоживается, становится сухой и быстро стареет.

ПАВы легко попадают в организм через кожу. Они из него не выводятся со временем, а только накапливаются. В основном они оседают в печени, почках, сердце, мозгу, оказывают крайне негативное влияние на нервную систему.

От них выпадают волосы, возникает перхоть. А у мужчин может нарушиться половая функция.

С каждым применением средств с поверхностно-активными веществами в природе концентрируется все больше и больше этих вредных токсинов. Ведь они не растворяются в воде. И когда использованная вода попадает в сток, очищается и возвращается обратно к нам в квартиры по трубам, то концентрация ПАВ там точно такая же, какая и была до очищения. Это один из поводов не пить водопроводную воду.

Попадая в природу, эти вещества наносят и ей непоправимый урон.

С ПАВами растительного происхождения всё иначе. Они полностью биоразлагаемы, нетоксичны. Очень мягко взаимодействуют с кожей, не причиняя ей вреда и для природы безопасны, так как они полностью распадаются после использования и не образуют токсичных соединений.

Где используется ПАВ

В наши дни поверхностно-активные вещества получили широкое распространение. Косметика и средства гигиены — лишь малая часть спектра их применения.

ПАВ применяют во многих областях промышленности, даже в сельском хозяйстве и фармакологии. Но ос ановимся на тех видах продукции, с которыми мы сталкиваемся каждый день.

Итак, в состав каких средств входят ПАВ:

шампуни, бальзамы;
гели для душа;
пены для ванны;
скрабы;
туалетное мыло;
стиральные порошки, гели для стирки;
средства для мытья посуды;
средства для мытья полов, окон, кафеля, сантехники, мебели;
средства для мытья автомобилей.

Так как ПАВ, а особенно анионные их разновидности, очень дешевые, то многие производители используют их при изготовлении своей продукции. Кроме того, эти вещества хорошо пенятся и очищают. Производители хотят вложить минимум средств, а получить как можно больше прибыли. И то, что это вредно и для человека, и для природы, их мало интересует. Большинство гонится только за деньгами, забывая о своей ответственности о сохранении здоровья населения и чистоты окружающей среды.

Растительные ПАВ

В настоящее время 80% продукции делается на основе нефтехимических ПАВ. Несмотря на то, что гораздо экологичнее и безопаснее использовать эти вещества растительного происхождения. Ведь они полностью разлагаются и не приносят вреда ни человеку, ни природе.

Для их получения используются масла, жиры, сахара, добываемые из возобновляемых источников, например, кукуруза, сахарный тростник, кокос. Именно из таких веществ делают безопасные биосредства.

Наиболее безопасными ПАВ , которые входят в состав «натуральной» (органической) косметики, являются:

Decyl Glucoside - неионогенный ПАВ растительного происхождения, является загустителем.
Lauryl Glucoside - этот ПАВ получают из натурального сырья, например, из кокосового масла и глюкозы. Это вещество повышает вязкость, образует пену. Из-за его мягких свойств используют при изготовлении детских шампуней, гелей, пены для ванны.
Sodium Palmate - пальмат натрия. Его получают из пальмового масла.
Cocamidopropyl Hydroxysultaine - эту жирную кислоту добывают из кокосового масла.
Sodium Cocoamphoacetate - выделяют из жирных кислот кокосового масла. Это ПАВ является амфотерным и служит для усиления пенообразования.
Decyl Polyglucose — получают из кукурузного крахмала, пшеничного зерна и кокоса.
Zea Mays (CORN) - кукурузные рыльца.
Vegetable Decyl Glucoside - это комбинация ПАВ, получаемая из жирных кислот кокосового масла и углеводов сахарного тростника.
Olivoyl Hydrolyzed Wheat Protein - добывают из оливкового масла и пшеницы

Условно безопасные ПАВ (исследователи выяснили, что эти вещества в высокой концентрации негативно влияют печень, репродуктивную функцию, нервную систему и кожные покровы животных), которые содержатся в «натуральной» (органической) косметике:

Cocos Nucifera (COCONUT) oil - масло кокоса;
Disodium Cocoamphodiacetate - амфотерный щадящий ПАВ на основе кокосового масла;
Sodium Stearate - натриевая соль жирной кислоты;
Palmitic Acid - пальмитиновая кислота.

Выбирайте здоровье!

На полках магазинов обычно в широком ассортименте представлены продукты с токсичными и ядовитыми нефтяными ПАВ. Это 80%, а то и 95% всей представленной продукции. Обратите внимание на маленькую полочку с эко товарами. Она поможет вам сохранить здоровье и планету.

В настоящее время несколько десятков компаний предлагают нам безопасную продукцию, не содержащую токсичных и ядовитых веществ. Среди них есть и отечественные производители.

Первая группа таких производителей выпускает только натуральные средства с исключительно природными компонентами. Для человека и экологии они совершенно безвредны.

Вторая группа — это экопроизводители. В их продукции встречаются некоторые вещества из синтетики. Но они так же безопасны для природы и человека, как и натуральные компоненты.

Самый полезный совет, который можно дать — читайте внимательно состав продуктов, которые покупаете. Следите, чтобы на упаковке было указано, что производитель , входящих в состав. Выберите для себя одну-две марки, товары которых максимально безопасны и подходят вам и пользуйтесь ими.

(с) Жанна Чедаль

б/ф “Цветок Жизни”

Копирование а также публикация материалов на сторонних ресурсах возможна только с указанием ссылки на источник.

Поверхностно-активные вещества - ПАВ - являются основой всех моющих средств: шампуней, жидкого мыла, гелей для душа, пенок для умывания, муссов и т.п.

Прямое назначение ПАВ - растворять жиры при умывании. Встраиваясь в обширные жировые отложения, ПАВ дробят их на мелкие капли, которые легко смываются водой. Обычно они используются для усиления действия других эмульгаторов. Также благодаря ПАВ, очищающие средства типа пенок и гелей для умывания так хорошо пенятся.

ПАВ делятся на группы:

1. анионные - в водном растворе распадаются с образованием отрицательно заряженных ионов; (SLS, SLES, ammonium laureth sulfate, sodium lauryl sarcosinate, potassium laurate, disodium oleate...)

2. катионные - в водном растворе распадаются с образованием положительно заряженных ионов (benzalkonium chloride, cetrimonium chloride, cetrimonium bromide...)

3. неионогенные - в водном растворе не образуют ионов (peg-7 gluceryl cocoate, lauryl glucoside, cocoglycerides, cocamid DEA, peg-3 distearate, оксиэтиллированные спирты...)

4. амфотерные - в водном растворе, в зависимости от рН среды могут проявлять катионные (в кислой среде рН<7) или анионные свойства (в щелочной среде рН>7), (производные бетаина - cocamidopropyl betain, кокоамфо(ди)ацетат).

Анионные ПАВ наиболее распространённые - они недорогие, хорошо пенятся, но достаточно жёсткие, моющие средства только на их основе сушат кожу. Чтобы смягчить состав, к ним в смесь нужны амфотерные и неионогенные ПАВ.

Молекула анионных ПАВ содержит водорастворимую (гидрофильную) часть, заряженную отрицательно и жирорастворимую (гидрофобную), нейтральную. Жирорастворимая часть молекулы связывает и обволакивает частицы грязи и секрет сальных желез. Водорастворимая часть молекулы ориентируется в сторону от волоса, который несет отрицательный заряд, в результате чего частицы грязи, соединенные с поверхностно-активным веществом, отторгаются волосом, растворяются в воде и удаляются.

Неионогенные ПАВ используют в составе для улучшения консистенции, характеристик, придания волосам шелковистости и мягкости . Чаще других применяют оксиэтилированные спирты, оксиэтилированное касторовое масло, эфиры пропиленгликоля высокомолекулярных жирных кислот. Типичным представителем оксиалкиламидов является нередко встречающийся в шампунях диэтаноламид лауриновой кислоты. Неионогенные ПАВ вызывают менее выраженный денатурирующий эффект, чем анионные, однако обладают большей проникающей способностью в кожу.

Амфотерные ПАВ - мягкие и дорогие - но только на одних этих ПАВ косметическое средство плохо пенится, точнее хуже, чем только на анионных. Именно поэтому производители делают смесь из ПАВ. Амфотерные ПАВ используются в комбинации с анионными ПАВ для получения мягкой моющей субстанции.

Катионные ПАВ обладают слабым моющим эффектом, используются как добавки. Имея различный заряд с анионными ПАВ, они нейтрализуют их агрессивное воздействие. Такая смесь особенно нужна в шампунях. Анионные и катионные плохо соединяются, поэтому в качестве нейтрализатора (кондиционера) в шампуни часто добавляют силиконы, гуаровые смолы, поликватерниум. Они снимают с волос отрицательный заряд, обеспечивают антистатический эффект.

При нанесении на кожу ПАВ действуют на липидный барьер кожи так же, как на все другие жировые образования, — встраиваются в него, нарушают его упорядоченную структуру и разбивают на отдельные капельки. ПАВ могут проникнуть довольно глубоко в кожу, вплоть до клеток зародышевого слоя эпидермиса, что, конечно, не полезно кожи. ПАВ часто являются причиной аллергических реакций раздражения кожи. Токсический и раздражающий потенциал у всех ПАВ разный. Ha более токсичны катионные и анионные ПАВ, неионогенные ПАВ более мягкие. Классическим раздражителем кожи считается лаурилсульфат натрия. А вот его аналог - лауретсульфат натрия - существенно мягче.

И все же из способности ПАВ разрушать липидный барьер кожи можно извлечь пользу. Дело в том, что многие активные добавки водорастворимы и не могут самостоятельно проникнуть через эпидермальный барьер. Разрушая липидные пласты между роговыми чешуйками, ПАВ повышают проницаемость эпидермального барьера, позволяя другим веществам пройти сквозь него до более глубоких слоев кожи.

ПАВ удаляют с очищаемых поверхностей грязь и жир, что иссушает кожу и приводит к снижению защитных функций. В результате нарушения целостности эпидермальных липидов понижается содержание НУФ - натурального увлажняющего фактора в роговом слое. Кожа становится сухой, ее эластичность снижается. Проникновение ПАВ в более глубокие слои кожи вызывает ее сенсибилизацию (с нижение барьерных функций ), что впоследствии может привести к возникновению аллергического процесса.

А.Марголина , Е.Эрнандес "Новая косметология