Синтетические моющие средства

По  назначению моющие средства делят на хозяйственные, туалетные, специальные (медицинские, технические и др.).

По  консистенции различают моющие средства твердые (кусковые, гранулированные, порошковые), мазеобразные (пасты) и жидкие.

Наиболее  широкое применение нашли порошковые средства. Удобны моющие средства в  виде гранул и паст. Жидкие средства легко растворяются, хорошо дозируются. Они эффективны для стирки текстильных  изделий и мытья посуды, автомашин, стекла и т. д. Выпуск жидких средств  будет увеличиваться. Их изготовление проще и дешевле (отпадает процесс  сушки), они не пылят, подобно порошкам, легче дозируются.

В зависимости от вида моющего вещества моющие средства разделяют на мыла и синтетические моющие средства. Содержание моющего вещества в средстве колеблется от 5 до 85 /о. Большинство моющих средств хозяйственного назначения содержат 10--75% моющего вещества.

2.1 Ассортимент хозяйственного  мыла

     Мыло  хозяйственное представляет собой моющее средство, основной (активной) частью которого являются натриевые и калиевые соли жирных кислот. Мыло хозяйственное подразделяют по виду исходного материала, способу производства и обработки, консистенции, содержанию моющего вещества.

     По  виду исходного материала различают мыла на основе жиров, жирных кислот и смешанной жировой основы. В производстве мыл используют твердые жиры животные (говяжий, бараний, свиной и др.), жидкие растительные жиры (масло подсолнечное, хлопковое и др.), саломас (сало из масла) -- твердый жир, полученный гидрогенизацией (насыщением водородом по месту двойных связей) растительных жидких масел.

     Твердые животные жиры содержат большее количество насыщенных жирных кислот и образуют при варке твердые мыла, хорошо растворимые при повышенной температуре. Добавление твердых жиров растительного  происхождения (пальмовое, кокосовое  и другие масла) повышает растворимость  мыл при комнатной температуре. Жидкие растительные жиры образуют мазеобразные мыла. Широкое применение жирных кислот позволяет легче и полнее провести мыловарение. Жирные кислоты получают расщеплением жиров или синтетическим  путем при окислении парафинов  и других нефтепродуктов. Смешанная  жировая основа может включать жиры, жировые отходы (кухонные, сточные), соапсток, смоляные и нафтеновые кислоты. Смоляные кислоты (в виде канифоли или  канифольного мыла) улучшают ценообразование  и задерживают прогоркание мыл. Нафтеновые кислоты понижают устойчивость пены и твердость мыл, делают его  более растворимым.

     По  способу производства различают мыла, полученные омылением (варкой) жировой основы и нейтрализацией жирных кислот. Омыление проводят действием водного раствора едкой щелочи на жировую основу при температуре 100--105°. Жировые вещества распадаются на глицерин и жирную кислоту, которая образует со щелочью соль жирной кислоты (мыло) по реакции. Нейтрализация жирных кислот (карбонатное омыление) -- экономически более выгодный способ получения мыла, так как ускоряется и упрощается процесс образования мыла, а в качестве щелочи используют соду, как более дешевую.

     По  способу обработки различают мыла клеевые, высоленные, шлифованные и пилированные. Клеевое мыло получают охлаждением продукта мыловарения. Оно содержит 40--47% жирных кислот, остатки непрореагировавших жиров и щелочей, глицерин. Высаливают мыло для удаления примесей и увеличения содержания моющего вещества. Для этого в кипящий мыльный клей вводят поваренную, соль или каустическую соду. Растворяясь в воде, эти вещества понижают растворимость мыла. Мыло отделяется и, как более легкое, всплывает, образуя слой более концентрированного, так называемого ядрового мыла. При повторном высаливании получают более чистое и светлое шлифованное мыло. Пилированное мыло содержит 70--85% жирных кислот и имеет более однородную структуру. Для его получения мыло измельчают, перетирают на вальцах, подсушивают и прессуют в куски. По консистенции различают мыло твердое и жидкое. Твердое мыло подразделяют на кусковое, порошковое и в виде стружки. По содержанию моющего вещества (натриевых или калиевых солей жирных, смоляных и нафтеновых кислот) мыло делят на сорта. Твердое хозяйственное кусковое мыло бывает 60, 66, 70 и 72%-ное, жидкое--40%-ное (1-й сорт) и 60%-ное (высший сорт). Порошковые мыла представляют собой измельченное и высушенное мыло (68--82%) или составы, содержащие 10--25% жирных кислот в смеси со щелочными солями содой кальцинированной, тринатрийфосфатом, силикатом натрия/ 
 

2.2 Особенности применения  и недостатки мыла

     Жировое мыло широко применяют как моющее и очищающее средство. Наилучший  моющий эффект достигается при концентрации мыла в смягченной воде в количестве около 0,2--0,3% (в 10 л воды должно быть растворено 30 г мыла в пересчете на безводное). Сильно разбавленный раствор мыла вследствие высокой степени гидролиза обладает невысоким моющим действием. Жировое  мыло проявляет моющее действие только в щелочной среде. В кислой среде  оно легко разлагается с выделением свободной жирной кислоты, не обладающей моющей способностью. В моющем растворе жировое мыло частично разлагается  водой на щелочь и жирные кислоты, в результате чего создается слабая щелочная среда, действующая на шерсть, шелк, а также ткани из искусственных  и синтетических волокон. При  наличии в мыле повышенного содержания свободной (т. е. не вступившей в реакцию  с жиром) щелочи ткани разрушаются  быстрее, поэтому при стирке таких  тканей не рекомендуется пользоваться обычным хозяйственным мылом. Применение жирового мыла наиболее эффективно при  нагревании моющего раствора до 50--70°  С. Повышенная температура также  отрицательно влияет на прочность изделий  из шерсти, шелка, искусственных и  синтетических волокон. Кроме того, значительная часть (около 60%) мыла при  стирке расходуется непроизводительно. Небольшая часть мыла поглощается  волокнами и расходуется на нейтрализацию  кислотности белья, более 30% мыла расходуется  на умягчение воды, т. е. связывание кальциевых и магниевых солей, содержащихся в воде, особенно жесткой. Образующиеся при этом нерастворимые соединения (известковые мыла) вследствие липкости осаждаются на ткани и придают  ей буровато-серый оттенок, особенно заметный после сушки и глажения. Высохшее на ткани известковое мыло делает ее более жесткой и хрупкой, заметно понижается гигроскопичность и воздухопроницаемость, значительно быстрее и интенсивнее ткань загрязняется. Кроме того, эти соединения ускоряют окислительное разрушение волокна и красителя, вызывая понижение прочности ткани и сочности окрасок. Отмыть известковое мыло труднее, чем обычное загрязнение, поэтому при стирке в жесткой воде часть мыла тратится на удаление известкового мыла с поверхности отстирываемого материала. Практически расход жирового мыла при стирке в жесткой воде увеличивается примерно в 3 раза по сравнению со стиркой в мягкой воде, а в морской воде жировое мыло почти не обладает моющими свойствами. Таким образом, применение жирового мыла в жесткой воде приводит к непроизводительным затратам и может вызвать ухудшение качества отстирываемых материалов.

     Эффективность моющего действия жирового мыла можно  повысить, если предварительно умягчить воду специальными водоумягчителями (содой, силикатами натрия или калия, тринатрийфосфатом  и др.) или использовать мыло.

2.3 Состав синтетических  моющих средств

1. ПАВ - поверхностно-активные вещества - изменяют поверхностное натяжение, например, натрий-сульфоновый эфир этилового спирта.

2. Комплексообразователи (полифосфаты) - повышают активность ПАВ, снижают жесткость воды за счет образования прочных, но растворимых в воде соединений с ионами магния и кальция, например, натрий-трифосфат.

OOO

Na - O - P - O - P - O - P - O - Na

ONaONaONa

3. Отбеливающие вещества, например пербонат натрия NaBO₂ H₂O₂ 3H₂O, оптические отбеливатели - главным образом производные пиразолана, кумарина, бензимидазола.

4. Отдушки

5. Ферменты - протеаза или протеаза в сочетании с амилазой

Проведем  несколько опытов.

В 3-х пробирках  находится дистиллированная, водопроводная  и минеральная вода, раствор хлорида  кальция. В каждую пробирку по каплям добавляем мыльный раствор. После  каждой капли встряхиваем пробирку и следим не появилась ли пена. Как  только пена станет пышной и устойчивой, прекращаем капать. Записываем число  капель в каждом опыте. Мы видим, что  водопроводной воде для образования  пены требуется больше мыла, чем  дистиллированной, а минеральной - еще  больше. Таким образом, мы можем сравнивать жесткость воды из различных источников: колодца, пруда, речки, сравнить кипяченую  воду с сырой.

Запишем все, что мы знаем о мыле в таблицу. (Заполняем левую часть таблицы).

     Если  эти же опыты повторить с синтетическими моющими средствами (СМС) или детергентами, то мы увидим, что пена одинаково  хорошо образуется в воде любой жесткости. 
 

     Строение:

Мыла-это  соли высших карбоновых солей.В состав СМС входят молекулы сульфоэфиров цетилового спирта.

     Таким образом, CMC лишены недостатков мыла. (Записываем достоинства CMC в правой части таблицы).

2.4 Ассортимент синтетических  моющих средств

     Синтетические моющие средства представляют собой  составы на основе синтетических  моющих веществ. Обычно они содержат 10--40% синтетических моющих веществ  и добавки, повышающие моющую способность  средства, обеспечивающие их выпуск с  учетом свойств отстирываемых материалов.

     Синтетические моющие средства подразделяют по назначению, видам синтетического моющего вещества, консистенции.

     По  назначению синтетические моющие средства делят на 6 подгрупп. Средства для стирки изделий из хлопковых и льняных волокон содержат 20--40% моющего вещества (обычно сульфонола) -- до 55% щелочных солей (триполифосфата, соды кальцинированной, силиката натрия), 10--15% сульфата натрия, небольшое количество душистых веществ (отдушки), отбеливающих веществ и карбоксиметилцеллюлозы. Эти средства образуют сильнощелочные моющие растворы (рН 10--11); могут быть порошковые, жидкие и в виде паст различных наименований. Разработаны рецептуры трех типов средств для стирки изделий из хлопковых и льняных волокон: цветных, отбельных (содержат 10--12% перекисного отбеливателя), для стирки в стиральных машинах (содержат повышенное количество моющего вещества).

     Средства  для стирки изделий  из шерстяных и  шелковых волокон содержат 35% алкилсульфата, до 55% нейтральных солей (сульфата натрия), небольшое количество щелочных электролитов, отбеливатели, отдушку. В моющем растворе эти средства создают среду, близкую к нейтральной (рН 7,3--8,5).

     Средства  для стирки изделий  из синтетических  волокон также образуют среду, близкую к нейтральной. По составу они напоминают средства, предназначенные для стирки шерстяных и шелковых тканей, но содержат повышенное количество карбоксиметилцеллюлозы и электролитов.

     Средства  для стирки изделий  из шерсти, шелка  и синтетических  волокон обычно не содержат активных щелочей типа карбонатов и силикатов натрия. Умеренно щелочные соли (триполифосфат, динатрийфосфат) при невысокой температуре стирки не оказывают вредного воздействия на изделия.

     Универсальные средства рекомендуют для стирки изделий из растительных, животных и химических волокон. Эти средства не содержат сильнощелочных солей (соды кальцинированной), в результате чего моющий раствор имеет умеренно щелочную реакцию (рН 8--9,5). Универсальные средства бывают без отбеливателя (обычного типа) и с перекисным отбеливателем.

     Средства  для замачивания  и предварительной  стирки содержат небольшое количество моющего вещества (до 15%) и примерно 45% щелочных электролитов. Отбеливатели и отдушки в них не вводят.

     Средства  для мытья посуды, раковин, ванн и других предметов домашнего обихода представляют собой составы, которые должны хорошо смачивать поверхности, обладать высокой эмульгирующей, растворяющей и пенообразующей способностью. Эти средства обычно взаимодействуют с загрязнениями на очищаемой поверхности. В состав средств входят моющие вещества (синтетические и мыла), органические растворители, щелочные и другие химические соединения.

     Средства  для мытья стекол (оконных, зеркал, хрусталя) содержат дополнительно восстановитель блеска (красители типа метилен голубой и др.).

     Средства  для мытья (очистки) ковров, обивки мебели, искусственного меха, кожи содержат компоненты, способствующие образованию обильной пены, которая обволакивает и размягчает загрязнение, при удалении пены удаляется и загрязнение, а изделие не успевает промокнуть. Средства для мытья посуды, ванн и раковин могут содержать также антисептики, обладающие бактерицидными свойствами. По консистенции различают синтетические моющие средства: порошковые, жидкие и пасты. Наиболее распространены порошковые средства.

     Виды (наименования) синтетических моющих средств, как правило, не определяют их назначения и свойств, а являются произвольными. Обилие названий не всегда оправдано. Многие средства, несмотря на разные наименования, незначительно  отличаются по составу и моющей способности. В связи с этим разработаны  типовые рецептуры для средств  различного назначения, сокращен перечень наименований. 

2.5 Особенности применения  и недостатки синтетических  моющих средств

     По  сравнению с жировым мылом  производство синтетических моющих веществ основано на дешевом сырье -- продуктах переработки парафина, нефти и газов. Выпуск широкого ассортимента синтетических моющих веществ позволяет  получить средства с учетом свойств  отстирываемых изделий и характера  жесткости воды.