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Le glutamate de monosodium industriel, également connu sous le nom de surfactants, est un type de substance qui, lorsqu'il est ajouté en petites quantités, peut réduire considérablement la tension de surface du solvant (généralement l'eau) et changer l'état interfacial du système; Lorsqu'il atteint une certaine concentration, il forme des micelles dans la solution. Par conséquent, il produit des mouillages ou des anti-mouillages, l'émulsification et la démulsification, la mousse ou l'aboaming, la solubilisation, le lavage et d'autres effets pour répondre aux exigences des applications pratiques. Le glutamate monosodium, en tant que substance umami, est omniprésent dans notre alimentation et notre vie quotidienne. Dans la production industrielle, les tensioactifs sont des substances similaires au glutamate de monosodium, qui ne nécessitent pas une grande quantité et peuvent avoir des effets miraculeux. Ces substances sont communément appelées tensioactifs.

 

Introduction aux tensioactifs

 

Les tensioactifs ont une structure moléculaire zwitterionique: une extrémité est un groupe hydrophile, abrégé en groupe hydrophile, également connu sous le nom de groupe oléophobe ou oléophobe, qui peut dissoudre les tensioactifs dans l'eau sous forme de monomères. Les groupes hydrophiles sont souvent des groupes polaires, qui peuvent être des groupes carboxyle (- COOH), des groupes d'acide sulfonique (- SO3H), des groupes amino (- NH2) ou des groupes amino et leurs sels. Les groupes hydroxyle (- OH), les groupes amide, les liaisons éther (- o -), etc. peuvent également être des groupes hydrophiles polaires; L'autre extrémité est un groupe hydrophobe, abrégé sous forme de groupe oléophile, également connu sous le nom de groupe hydrophobe ou hydrophobe. Les groupes hydrophobes sont généralement des chaînes d'hydrocarbures non polaires, telles que les chaînes alkyle hydrophobes R - (alkyle), AR - (aryle), etc.
Les tensioactifs sont divisés en tensioactifs ioniques (y compris les tensioactifs cationiques et anioniques), les tensioactifs non ioniques, les tensioactifs amphotériques, les tensioactifs composites et d'autres tensioactifs.

Dans une solution de tensioactif, lorsque la concentration du tensioactif atteint une certaine valeur, les molécules de surfactant formeront diverses combinaisons ordonnées appelées micelles. La micellisation ou la formation de micelles est une propriété fondamentale des solutions de surfactant, et certains phénomènes interfaciaux importants sont liés à la formation de micelles. La concentration à laquelle les tensioactifs forment des micelles en solution sont appelés la concentration critique de micelles (CMC). Les micelles ne sont pas des formes sphériques fixes, mais plutôt des formes extrêmement irrégulières et changeantes dynamiquement. Dans certaines conditions, les tensioactifs peuvent également présenter un état de micelle inversé.

 

Les principaux facteurs affectant la concentration critique de micelle

 

Structure des tensioactifs
Ajout et types d'additifs
L'influence de la température

 

Interaction entre les tensioactifs et les protéines

 

Les protéines contiennent des groupes non polaires, polaires et chargés, et de nombreuses molécules amphiphiles peuvent interagir avec les protéines de diverses manières. Les tensioactifs peuvent former des combinaisons ordonnées moléculaires avec différentes structures dans différentes conditions, telles que les micelles, les micelles inversées, etc., et leurs interactions avec les protéines sont également différentes. Il existe principalement des interactions électrostatiques et hydrophobes entre les protéines et les tensioactifs (PS), tandis que l'interaction entre les tensioactifs ioniques et les protéines est principalement due à l'interaction électrostatique des groupes polaires et à l'interaction hydrophobe des chaînes d'hydrogène carbone hydrophobe, qui se lient respectivement aux parties polaires et hydrophobes des protéines, en formant des complexes PS. Les tensioactifs non ioniques interagissent principalement avec les protéines par le biais de forces hydrophobes, et l'interaction entre leurs chaînes hydrophobes et les groupes hydrophobes de protéines peut avoir un certain impact sur la structure et la fonction des tensioactifs et des protéines. Par conséquent, le type, la concentration et l'environnement système des tensioactifs déterminent s'ils stabilisent ou déstabilisent les protéines, agrégent ou se dispersent.

 

Valeur HLB du surfactant

 

Pour présenter une activité interfaciale unique, les tensioactifs doivent maintenir un certain équilibre entre les groupes hydrophobes et hydrophiles. Le HLB (équilibre lipophile hydrophile) est la valeur d'équilibre oléophile hydrophile des tensioactifs, qui est un indicateur des propriétés hydrophiles et hydrophobes des tensioactifs.

La valeur HLB est une valeur relative (entre 0 et 40), comme la cire de paraffine avec une valeur HLB = 0 (pas de groupe hydrophile), le polyoxyéthylène avec une valeur HLB de 20 et SDS avec une forte hydrophilie avec une valeur HLB de 40. La valeur HLB peut être utilisée comme référence pour sélectionner des tensioactifs. Plus la valeur HLB est élevée, meilleure est l'hydrophilie du surfactant; Plus la valeur HLB est petite, plus l'hydrophilie du surfactant est pauvre.
La fonction principale des tensioactifs

 

Effet d'émulsification

En raison de la forte tension surface de l'huile dans l'eau, lorsque l'huile est tombée dans l'eau et remuée vigoureusement, l'huile est écrasée en perles fines et mélangées les unes avec les autres pour former une émulsion, mais l'agitation s'arrête et les couches sont recouchées. Si un tensioactif est ajouté et remué vigoureusement, mais qu'il n'est pas facile de se séparer pendant longtemps après l'arrêt, c'est l'émulsification. La raison en est que l'hydrophobicité de l'huile est entourée des groupes hydrophiles de l'agent actif, formant une attraction directionnelle et réduisant le travail requis pour la dispersion de l'huile dans l'eau, entraînant une bonne émulsification de l'huile.

 

Effet de mouillage

Il y a souvent une couche de cire, de graisse ou d'échelle comme une substance adhérée à la surface des pièces, qui sont hydrophobes. En raison de la pollution de ces substances, la surface des pièces n'est pas facilement mouillée par l'eau. Lorsque des tensioactifs sont ajoutés à la solution aqueuse, les gouttelettes d'eau sur les pièces sont facilement dispersées, réduisant considérablement la tension de surface des pièces et atteignant le but du mouillage

 

Effet de solubilisation

Après avoir ajouté des tensioactifs aux substances pétrolières, ils ne peuvent que "se dissoudre", mais cette dissolution ne peut se produire que lorsque la concentration de tensioactifs atteint la concentration critique des colloïdes, et la solubilité est déterminée par l'objet et les propriétés solubilisant. En termes d'effet de solubilisation, les longues chaînes de gènes hydrophobes sont plus fortes que les chaînes courtes, les chaînes saturées sont plus fortes que les chaînes insaturées et l'effet de solubilisation des tensioactifs non ioniques est généralement plus significatif.

 

Effet de dispersion

Les particules solides telles que la poussière et les particules de saleté ont tendance à se rassembler et à se déposer facilement dans l'eau. Les molécules de tensioactifs peuvent diviser les agrégats de particules solides en petites particules, ce qui leur permet de se disperser et de suspendre en solution, favorisant une dispersion uniforme de particules solides.

 

Action en mousse

La formation de mousse est principalement due à l'adsorption directionnelle de l'agent actif et à la réduction de la tension de surface entre les phases du gaz et du liquide. Généralement, l'agent actif moléculaire faible est facile à mousser, l'agent actif moléculaire élevé a moins de mousse, le jaune myristate a une propriété moussante plus élevée et le stéarate de sodium a la pire propriété moussante. L'agent actif anionique a une meilleure propriété moussante et une stabilité en mousse que l'agent actif non ionique, comme le sulfonate d'alkylbenzène de sodium a une forte propriété moussante. Les stabilisateurs de mousse couramment utilisés comprennent l'amide d'alcool aliphatique, la carboxyméthyl-cellulose, etc.

 

Classification des tensioactifs

 

Les tensioactifs peuvent être divisés en tensioactifs anioniques, surfactants non ioniques, surfactants zwitterioniques et surfactants cationiques basés sur leurs caractéristiques de structure moléculaire.

 

Tensioactif anionique

Sulfonate
Les agents actifs courants de ce type comprennent des alkylbenzènesulfonate de sodium et un sulfonate d'oléfine alpha de sodium. L'alkylbenzènesulfonate linéaire de sodium, également connu sous le nom de Las ou ABS, est une poudre blanc ou jaune pâle ou un solide de flocon avec une bonne solubilité dans des systèmes de surfactant complexes. Il est relativement stable pour l'alcali, l'acide dilué et l'eau dure. Couramment utilisé dans le liquide de lave-vaisselle (détergent à lave-vaisselle) et le détergent à lessive liquide, il n'est généralement pas utilisé dans le shampooing et est rarement utilisé dans le gel de douche. Dans le détergent à lave-vaisselle, son dosage peut représenter environ la moitié de la quantité totale de surfactants, et la plage de réglage réelle de sa proportion dans les détergents à linge liquide est relativement large. Un système composé typique utilisé dans le détergent à lave-vaisselle est le système ternaire "Las (alkylbenzènesulfonate de sodium) - AE (alcool éther sulfate de sodium) - FFA (alcool alkyle amide)". Les avantages importants de l'alkylbenzénesulfonate de sodium sont une bonne stabilité, un fort pouvoir de nettoyage, un dommage environnemental minimal et la capacité d'être biodégradé en substances inoffensives à un prix bas. L'inconvénient proéminent est qu'il est très stimulant. Le sulfonate d'oléfine alpha de sodium, également appelé AOS, est très soluble dans l'eau et a une bonne stabilité sur une large gamme de valeurs de pH. Parmi les variétés de sel d'acide sulfonique, les performances sont meilleures. Les avantages exceptionnels sont une bonne stabilité, une bonne solubilité dans l'eau, une bonne compatibilité, une faible irritation et une dégradation microbienne idéale. C'est l'un des principaux tensioactifs couramment utilisés dans le gel de shampooing et de douche. Son inconvénient est qu'il est relativement cher.

 

Sulfate
Les agents actifs courants de ce type comprennent le polyoxyéthylène éther du polyoxyéthylène et du dodécyl sulfate de sodium.

Sodium Sodium Fatty Alcool Polyoxyéthylène éther sulfate, également connu sous le nom d'EI ou d'éther sulfate d'alcool de sodium.

Facile à dissoudre dans l'eau, il peut être utilisé dans le shampooing, le gel de douche, le détergent liquide à lave-vaisselle (détergent à lave-vaisselle) et le détergent liquide à lessive. La solubilité dans l'eau est meilleure que le dodécyl sulfate de sodium, et elle peut être préparée dans toute proportion de solution aqueuse transparente à température ambiante. L'application d'alkylbenzènesulfonate de sodium dans les détergents liquides est plus étendue et a une meilleure compatibilité que celle des alkylbenzènesulfonate de la chaîne droite; Il peut être complexé avec de nombreux tensioactifs sous des formes binaires ou multiples pour former des solutions aqueuses transparentes. Les avantages exceptionnels sont une faible irritation, une bonne solubilité dans l'eau, une bonne compatibilité et de bonnes performances pour prévenir la sécheresse cutanée, la fissuration et la rugosité. L'inconvénient est que la stabilité dans les milieux acides est légèrement médiocre et que la puissance de nettoyage est inférieure à l'alkylbenzènesulfonate de sodium et au dodécyl sulfate de sodium.

Le dodécyl sulfate de sodium, également connu sous le nom de K12, le sulfate de cocoyl de sodium et l'agent moussant de sulfate de lauryle de sodium, est insensible à l'alcali et à l'eau dure. Sa stabilité dans des conditions acides est inférieure à celle des sulfates généraux et à proximité de celle du sulfate d'éther polyoxyéthylène d'alcool gras. Il est facilement dégradable et subit un dommage environnemental minimal. Lorsqu'il est utilisé dans les détergents liquides, l'acidité ne doit pas être trop élevée; L'utilisation de sels d'éthanolamine ou d'ammonium dans le shampooing et le lavage corporel peut non seulement augmenter la stabilité de l'acide, mais également réduire l'irritation. À l'exception de sa bonne capacité de moussage et de sa puissance de nettoyage, ses performances dans d'autres aspects ne sont pas aussi bonnes que celles du sulfate d'éther d'alcool de sodium. Le prix des tensioactifs anioniques courants est généralement plus élevé.

 

Tensioactif cationique

Par rapport à divers types de tensioactifs, les tensioactifs cationiques ont l'effet d'ajustement le plus important et l'effet bactéricide le plus fort, bien qu'ils aient des inconvénients tels que un mauvais pouvoir de nettoyage, une mauvaise capacité de moussage, une mauvaise compatibilité, une irritabilité élevée et un prix élevé. Les tensioactifs cationiques ne sont pas directement compatibles avec les tensioactifs anioniques et ne peuvent être utilisés que comme agents de conditionnement ou fongicides. Les tensioactifs cationiques sont couramment utilisés comme tensioactifs auxiliaires dans les détergents liquides (comme composant de conditionnement mineur dans les formulations) pour les produits de qualité supérieure, principalement pour le shampooing. En tant que composant d'agent de réglage, il ne peut pas être remplacé par d'autres types de tensioactifs dans le shampooing de détergent liquide haut de gamme.

Les types courants de surfactants cationiques comprennent le chlorure hexadécyltriméthylammonium (1631), le chlorure d'octadécyltriméthylammonium (1831), la gomme de guar cationique (C-14 S), le Panthénol cationique, l'huile de silicone cationique, l'oxyde de dodiméthyl-aminé (OB-2), etc.

 

Surfactant zwitterionic

Les tensioactifs bipolaires se réfèrent à des tensioactifs qui ont des groupes hydrophiles anioniques et cationiques. Par conséquent, ces tensioactifs présentent des propriétés cationiques dans les solutions acides, les propriétés anioniques dans les solutions alcalines et les propriétés non ioniques dans les solutions neutres. Les tensioactifs bipolaires sont facilement solubles dans l'eau, l'acide concentré et les solutions alcalines, et même dans des solutions concentrées de sels inorganiques. Ils ont une bonne résistance à l'eau dure, une faible irritation de la peau, une bonne douceur en tissu, de bonnes propriétés antistatiques, un bon effet bactéricide et une bonne compatibilité avec divers tensioactifs. Les types importants de tensioactifs amphotériques incluent le dodéthyl bétaïne de diméthyl et l'imidazoline carboxylate.

 

Surfactant non ionique

Les tensioactifs non ioniques ont de bonnes propriétés telles que la solubilisation, le lavage, l'antistatique, la faible irritation et la dispersion du savon en calcium; La plage de pH applicable est plus large que celle des tensioactifs ioniques généraux; À l'exception des propriétés d'encrassement et de moussage, d'autres propriétés sont souvent supérieures aux tensioactifs anioniques généraux. L'ajout d'une petite quantité de tensioactif non ionique au tensioactif ionique peut augmenter l'activité de surface du système (comparé entre la même teneur en substances actives). Les principales variétés comprennent les amides d'alcool alkyle (FFA), les éthers en polyoxyéthylène (AE) et les éthers en polyoxyéthylène alkylphénol (APE ou OP).

Les amides d'alcool alkyle (FFA) sont une classe de tensioactifs non ioniques avec des performances supérieures, de larges applications et une fréquence élevée d'utilisation, couramment utilisée dans divers détergents liquides. Dans les détergents liquides, il est souvent utilisé en combinaison avec les amides, avec un rapport de "2: 1" et "1,5: 1" (alcool alkyle amide: amide). Les amides d'alcool alkyle peuvent être utilisés dans des détergents généralement légèrement acides et alcalins, et sont la variété la moins chère de surfactants non ioniques.

 

Application des tensioactifs

Avec le développement de la science et de la technologie, en particulier les progrès de l'industrie chimique et la pénétration des disciplines connexes, le rôle et l'application des tensioactifs sont devenus de plus en plus répandus et approfondis. De l'extraction des minéraux et du développement de l'énergie aux effets des cellules et des enzymes, les traces de tensioactifs peuvent être trouvées. De nos jours, l'application de tensioactifs ne se limite pas aux agents de nettoyage des détergents, aux agents de nettoyage de dentifrice, aux émulsifiants cosmétiques et à d'autres industries chimiques quotidiennes, mais s'est propagée à d'autres domaines de production tels que la pétrochimie, le développement de l'énergie et l'industrie pharmaceutique.

 

Extraction à l'huile
Dans l'extraction d'huile, l'utilisation de solutions d'eau diluées de surfactants ou de solutions mixtes concentrées de surfactants avec de l'huile et de l'eau peut augmenter la récupération du pétrole brut de 15% à 20%. En raison de la capacité des tensioactifs à réduire la viscosité des solutions, ils sont utilisés pendant le forage pour réduire la viscosité du pétrole brut et réduire ou prévenir les accidents de forage. Il peut également faire de vieux puits qui ne pulvérisent plus d'huile de réchauffement.

Développement énergétique
Les tensioactifs peuvent également contribuer au développement de l'énergie. Dans la situation actuelle de la hausse des prix mondiaux du pétrole et des sources de pétrole étroites, le développement de carburants mélangés au charbon de pétrole a une importance profonde. L'ajout de tensioactifs au processus peut produire un nouveau type de carburant avec une flux élevée, qui peut remplacer l'essence en tant que source d'alimentation. L'ajout d'émulsifiants à l'essence, au diesel et à l'huile lourde économise non seulement des sources d'huile, mais améliore également l'efficacité thermique et réduit la pollution de l'environnement. Par conséquent, les tensioactifs ont une importance profonde pour le développement de l'énergie.

Industrie textile
L'application des tensioactifs dans l'industrie textile a une longue histoire. Les fibres synthétiques présentent des inconvénients tels que la rugosité, l'insuffisance du peluche, la sensibilité à l'adsorption électrostatique de la poussière et une mauvaise absorption de l'humidité et une sensation de la main par rapport aux fibres naturelles. S'ils sont traités avec des tensioactifs spécialisés, ces défauts dans les fibres synthétiques peuvent être considérablement améliorés. Les tensioactifs sont également utilisés comme adoucisseurs, agents antistatiques, agents mouillants et pénétrants et émulsifiants dans l'industrie de l'impression textile et de la teinture. L'application de tensioactifs dans l'industrie de l'impression textile et de la teinture est très étendue.

Nettoyage des métaux
En termes de nettoyage des métaux, les solvants traditionnels comprennent des solvants organiques tels que l'essence, le kérosène et le tétrachlorure de carbone. Selon les statistiques pertinentes, la quantité d'essence utilisée pour nettoyer les pièces métalliques en Chine atteint 500000 tonnes par an. Les agents de nettoyage en métal à base d'eau formulés avec des tensioactifs peuvent économiser de l'énergie. Selon les calculs, une tonne d'agent de nettoyage en métal peut remplacer 20 tonnes d'essence, et une tonne de matière première de pétrole peut être utilisée pour produire 4 tonnes d'agent de nettoyage des métaux, ce qui indique que les tensioactifs ont une profonde signification de la conservation de l'énergie. Les agents de nettoyage en métal avec des tensioactifs externes ont également des caractéristiques d'être non toxiques, non inflammables, non polluants pour l'environnement et d'assurer la sécurité des travailleurs. Ce type d'agent de nettoyage en métal a été largement utilisé pour nettoyer différents types de composants métalliques tels que les moteurs aérospatiaux, les avions, les roulements, etc.

Industrie alimentaire
Dans l'industrie alimentaire, les tensioactifs sont des additifs multifonctionnels utilisés dans la production de nourriture. Les surfactants alimentaires ont d'excellents effets émulsifiants, mouillés, anti-collants, de conservation et de floculation. En raison de l'effet additif spécial, il peut rendre les pâtisseries croustillantes, les aliments en mousse mousse, le pain doux et disperser uniformément et émulsifier les matières premières telles que le beurre artificiel, la mayonnaise et la crème glacée, qui a des effets uniques sur l'amélioration du processus de production et de la qualité interne des produits.

Les pesticides agricoles sont des liquides d'émulsion qui, en raison de la tension de surface du liquide, ont l'inconvénient d'être difficile à étaler lorsqu'ils sont pulvérisés sur les feuilles de plantes. Si un tensioactif est ajouté à la solution de pesticides, le tensioactif peut réduire la tension de surface du liquide, c'est-à-dire que la lotion perd son activité de surface, et la lotion de pesticide sera facilement répartie à la surface de la feuille, de sorte que son effet insecticide sera meilleur.