7. Tenzidy.
U12118 – Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT v Praze
___________________________________________________________________________________________________
Podstata čistícího účinku Asymetrická molekula • Hydrofilní část – polární skupina, rozpustná ve vodě • Hydrofobní část – nepolární složka, ve vodě nerozpustná
Detergenty – čistící a prací prostředky obsahující kromě účinné složky (tenzidů) další přísady (aktivní plniva, barviva, parfémy)
• Anionaktivní • Kationaktivní • Neinogenní
1
Tenzidy – látky snižující povrchové napětí rozpouštědel ⇒ usnadnění rozpouštění a odstranění nečistot Rozdělení podle iontového charakteru
7. Tenzidy
Průmyslová chemie
7. Tenzidy.
U12118 – Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT v Praze
___________________________________________________________________________________________________
Nestabilita mýdla v tvrdé vodě (obsahující Ca2+, Mg2+) Proč? Hydrolýza – vznik ve vodě nerozpustných vápenatých a hořečnatých mýdel
• disociace mýdla ve vodě: povrchově aktivní anionty, povrchově neaktivní kationty
• výroba: alkalická hydrolýza tuků nasycené mastné kyseliny s nerozvětveným uhlíkovým řetězcem C12 – • surovina: C18 (toaletní mýdla) nenasycené mastné kyseliny (mazlavá draselná mýdla)
• směsi solí vyšších mastných kyselin s alkalickými kovy
7.1.1 Mýdla
7.1.1 Mýdla 7.1.2 Syntetické anionaktivní tenzidy
7.1 Anionaktivní tenzidy
Průmyslová chemie
2
7. Tenzidy.
Var v kotli s 20 % roztokem NaOH
Vysolení v 10 % roztoku NaCl
Bělení v 0,5 % roztoku NaHSO3 Vzniklý vodný roztok obsahuje soli a glycerol Rozprašovací vakuová sušárna Polotoaletní mýdla – 72 % mýdlové hmoty Toaletní mýdla – 78 % mýdlové hmoty
Alkalická hydrolýza
Vysolení mýdla
Bělení mýdla
Praní vodou
Snížení obsahu vody
U12118 – Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT v Praze
___________________________________________________________________________________________________
Směs kyseliny palmitové a stearové
Živočišný lůj
Postup výroby
Průmyslová chemie
3
U12118 – Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT v Praze
___________________________________________________________________________________________________
Řezání výlisku, ražba, balení
Adjustace
Odstranění vzduchu z mýdlové hmoty Lisovací šnek
Odstranění vzduchu Výlisek v podobě tyče Lisovací šnek
Vertikální válcovací stolice
Válcování
Lisování
Hnětení s přísadami (titanová běloba, parfém, barviva) Lisovací šnek
7. Tenzidy.
Hnětení
Průmyslová chemie
4
7. Tenzidy.
U12118 – Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT v Praze
___________________________________________________________________________________________________
5
• suroviny: jednosytné alkoholy s delším uhlíkatým řetězcem, kyseliny a nenasycené uhlovodíky s délkou uhlíkatým řetězcem C8 – C18, benzen, fenol, naftalen • činidla: koncentrovaná kyselina sírová, oleum, kyselina chlorsulfonová, oxid sírový • metody: A. sulfatační reakce B. sulfonační reakce
7.1.2 Syntetické anionaktivní tenzidy
Průmyslová chemie
7. Tenzidy.
dodecylalkohol
H3C – (CH2)10 – CH – O – SO3Na
→ dodecylsulfát sodný
U12118 – Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT v Praze
___________________________________________________________________________________________________
Příklad:
– CH2 – CH – CH2 OH
H2SO4 → CH2 – CH – CH2 – – H 2O O SO3H
• sulfatace hydroxylových skupin
A. Sulfatační reakce
Průmyslová chemie
6
7. Tenzidy.
dodecylbenzen
→
H3C – (CH2)11 – arom.jádro – SO3Na
dodecylbenzensulfonan sodný
U12118 – Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT v Praze
___________________________________________________________________________________________________
Příklad 2: oktadecenylsulfonan sodný – kapalný až pastovitý tenzid (složka Jaru)
Příklad 1:
• sulfonace na uhlíkatý atom sousedící s dvojnou vazbou nebo s dvojnou vazbou
B. Sulfonační reakce
Průmyslová chemie
7
7. Tenzidy.
Neutralizace pomocí 20 % NaOH Přívod alkylsulfátu do spodní části Odvod pastovitého dodecylsulfátu z horní části Přidání přísad: polyfosfáty, křemičitan sodný, síran sodný, karboxymetylcelulóza (antiredepoziční přísada – zabraňuje zpětnému usazení uvolněných nečistot)
sulfatace
neutralizátor
směšovací kotel
U12118 – Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT v Praze
8
Věžovitý míchaný reaktor Teplota 40 až 50°C Přívod alkoholu spodem Meziprodukt z horní části do dalšího reaktoru Počet reaktorů do úplné sulfatace alkoholu
___________________________________________________________________________________________________
Dodecylalkohol: SO3 (g) = 1 : 1,1 (mol.)
suroviny
Výroba práškového detergentu
Průmyslová chemie
filtrace
čerpadlo
7. Tenzidy.
280 až 320°C
Čerpání vysokotlakým pístovým čerpadlem
U12118 – Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT v Praze
___________________________________________________________________________________________________
adjustace
parfemace
rozprašovací sušárna
Průmyslová chemie
9
7. Tenzidy.
U12118 – Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT v Praze
___________________________________________________________________________________________________
Příklad: R1: tetradekanol + kyselina chloroctová = tetradecylester kyseliny chloroctové R2: tetradecylester kyseliny chloroctové + trimetylamin = trimetylamoniumchlorid tetradecylesteru kyseliny octové 10
R1: vyšší jednosytné alkoholy + halogenkarboxylové kyseliny nebo jejich estery = halogenester R2: halogenester + terciární amin = kvartérní amoniová sůl vyšší kyseliny
• příklad: organické kvartérní amoniové soli př.: Septonex – kvartérní amoniová sůl trimetylamoniumchlorid etylesteru kyseliny palmitové • výroba: dvoustupňová reakce
• výhoda: malá toxicita, nepoškozují pokožku
• z hlediska množství menší produkce • vlastnosti: dezinfekční a antiseptické účinky princip: vytvoření adsorpční vrstvy na mikroorganismech – narušení respirační a metabolické funkce mikroorganismů
7.2 Kationaktivní tenzidy
Průmyslová chemie
7. Tenzidy.
U12118 – Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT v Praze
___________________________________________________________________________________________________
1. Polyglykoletery vyšších mastných kyselin Příklad: polyglykoleter kyseliny palmitové nebo stearové • kosmetický emulgátor v pleťových krémech • deemulgátor při zpracování ropy
Pozn. vyšší mastné kyseliny: příklad k. laurová, palmitová, stearová
tvoří povrchově aktivní roztoky nedochází k disociaci a ke vzniku iontů • typy: 1. Polyglykoletery vyšších mastných kyselin 2. Alkylamidové deriváty vyšších mastných kyselin 3. Sacharidické estery vyšších mastných kyselin
• vlastnosti:
7.3 Neionogenní tenzidy
Průmyslová chemie
11
7. Tenzidy.
dietylamidové tenzidy – např. dietylamid kyseliny laurové • zvýšení viskosity kapalných detergentů • velmi dobré antikorozní vlastnosti textilní průmysl (čištění látek), • použití: kosmetický průmysl (výroba šamponů), výroba mazacích olejů a tuků
}⇒
U12118 – Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT v Praze
12
biologická degradovatelnost použití netoxičnost v potravinářském průmyslu za normálních teplot pevné ⇒ možno sušit v sušárnách a získat pevný produkt rozpustnost : ve vodě pouze monoestery, diestery a vyšší pouze v méně polárních rozpouštědlech
sacharosa, laktosa, škrob
___________________________________________________________________________________________________
• vlastnosti:
• suroviny:
3. Sacharidické estery vyšších mastných kyselin
Příklad:
2. Alkylamidové deriváty vyšších mastných kyselin
Průmyslová chemie
U12118 – Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT v Praze
13
Radek Šulc @ 2007
• kosmetický průmysl – přísady v pleťových krémech, zubních pastách, šamponech, příznivě působí na pokožky a sliznice
• potravinářský průmysl – výroba pečiva – přísada do 10 % vytvoření jemné adsorpční vrstvy kolem makromolekul škrobu, která zabraňuje úbytku vlhkosti a tím se udrží křehkost pečiva zlepšující stravitelnost tukových složek • zemědělství – přísady v krmivech pro hospodářská zvířata
sacharosové monoestery kyseliny palmitové nebo stearové
7. Tenzidy.
___________________________________________________________________________________________________
Příklad:
Průmyslová chemie
