Неионогенные ПАВ

Неионогенные поверхностно-активные вещества (ПАВ) — химические соединения, обладающие поверхностно-активными свойствами, не диссоциирующие в водных растворах на ионы.

Общие сведения

Производство неионогенных ПАВ было начато в 1930 году в Германии. Сегодня неионогенные ПАВ по объёму выработки занимают второе место после анионных. В США на их долю приходится 25 % общего выпуска ПАВ. Объясняется это в первую очередь их ценными свойствами:

• высокие моющие свойства и способность удерживать загрязнения в растворе даже без дополнительных добавок;
• химическая стойкость в жесткой воде;
• хорошая совместимость со вспомогательными компонентами моющей смеси;
• высокая скорость биоразлагаемости в сточных водах.

Помимо прочего широкое распространение неионогенных ПАВ обусловлено тем, что сырьем для их производства могут служить самые разные органические соединения, имеющие длинноцепочечные алкильные или алкиларильные радикалы и функциональные группы с подвижным атомом водорода. Варьирование свойств неионогенных ПАВ осуществляется изменением длины гидрофобной или гидрофильной части молекулы без существенного изменения технологии.

В последнее время из-за низкой бактерицидной способности, в частности у оксиэтилированных алкилфенолов, производство неионогенных ПАВ несколько сокращается. Однако в ближайшие годы можно ожидать резкое увеличение их выпуска благодаря расширению их применения в области процессов увеличения нефтеотдачи пласта.

Классификация

1. Алифатические

• Полиоксиэтилированные
  • жирные кислоты
  • аминоспирты
  • жирные спирты
  • жирные меркаптаны
  • полиэтиленгликоль
  • полипропиленгликоль

2. Циклические

• Полиоксиэтилированные алкилфенолы
• Алккиполигликозиды

Получение

Неионогенные ПАВ представляют собой соединения, содержащие гидрофобный углеводородный радикал, с одной стороны и гидрофильную часть молекулы, которой обычно является цепь полиэтоксидированного характера. Поэтому неионогенные ПАВ получают на основе веществ, содержащих жирный и жирноароматический радикал, связанный с функциональной группой, и окиси этилена. Известны следующие способы получения неионогенных ПАВ:

1. Жирные кислоты RCOOH + nC₂H₄O → RСOO [C₂H₄O]n H

2. Аминоспирты HOC₂H₄NH₂ + nC₂H₄O → HOC₂H₄NH[C₂H₄O]n H

3. Жирные спирты ROH + nC₂H₄O → RO [C₂H₄O]n H

4. Жирные меркаптаны RSH + nC₂H₄O → RS [C₂H₄O]n H

5. Полиоксиэтилированные алкилфенолы RC₆H₄OH + nC₂H₄O → RC₆H₄O[C₂H₄O]n H

В промышленности наибольшее распространение получил периодический метод оксиэтилирования, хотя имеются установки работающие по непрерывной схеме. Производство неионогенных ПАВ при периодическом процессе осуществляется при 130—180 °C и 0,15—0,5 МПа в присутствии щелочных катализаторов. В качестве катализаторов применяют порошкообразный едкий натр, метилат натрия металлический калий или твердый едкий калий. При непрерывном процессе применяют кислотные катализаторы BF₃.

Свойства

Неионогенные ПАВ не диссоциируют в воде на ионы, однако растворяются в ней. Растворимость в воде обусловлена образованием водородных связей между атомами водорода молекул воды и атомами кислорода полиоксиэтиленовой цепочки:

При повышении температуры растворимость неионогенных ПАВ снижается вследствие ослабления водородных связей и дегидратации молекул. Это вызывает помутнение раствора, причем температура, при которой наблюдается помутнение, зависит от числа этиленоксидных групп. Если неионогенный ПАВ содержит более 15 этиленоксидных групп, его способность к гидратации настолько велика, что его водные растворы не мутнеют даже при кипячении. При понижении температуры неионогенные ПАВ способны вновь гидратироваться и растворяться в воде. Неионогенные ПАВ с 3—4 этиленоксидными группами в воде практически не растворяются, но хорошо растворяются в неполярных средах, например, в маслах.

Применение

Неионогенные ПАВ находят самое широкое применение в первую очередь как хорошие моющие средства, Кроме того, в текстильной промышленности они применяются в качестве добавок, предотвращающих статическую электризацию синтетических волокон. Неионогенные ПАВ с 3—4 оксиэтильными группами применяются в качестве эффективных эмульгаторов для приготовления эмульсий минеральных масел. Неионогенные ПАВ с 20—22 этиленоксидными группами применяются в качестве выравнивателей при крашении тканей. В нефтяной промышленности применяются в качестве гидрофобизаторов пластовых пород и в качестве деэмульгаторов водонефтяных эмульсий.

Примеры неионогенных ПАВ

Неонол

Ноноксинол-9

Полоксамеры (Плюроники)

Полисорбаты Tween-20, Tween-80 и др.

Синтанол (ОС-20, Brij 35, Ukanil)

Triton X-100

Литература

• Адельсон С. В. Технология нефте-химического синтеза. — М.: Химия, 1985. — 509 стр.
• Паушкин Я. М. Нефтехимический синтезв промышленности. — М.: Наука, 1966. — 257 с.
• Неволин Ф. Н. Химия и технология синтетических моющих средств. — М.: Журнал ВХО им. Д. И. Менделеева № 4, 438 (1966 г.)