Tenzidy, mýdla

Tenzidy
Druhy tenzidů a jejich využití
Anionaktivní tenzidy
Mýdla
Kationaktivní tenzidy
Neionogenní tenzidy
Amfotermní tenzidy
Vlastnosti tenzidů a ostatních přísad
Závěr

Použitá literatura:
Jaroslav Staněk, Lubor Jenšovský, Na každém kroku chemie, /Praha 1977/
M. Štěpán, Chemie v denním životě, /Praha 1966/
Technologie velkovýroby práce (bohužel zapomněl opsat, mám jen kopie kapitoly)
Antonín Pánek a kol, Průvodce chemickými výrobky, /Praha 1978/
Diplomová práce (bohužel zapomněl opsat, mám jen kopie kapitoly)

Tenzidy

Produkty potravinářského a chemického průmyslu zvané tenzidy jsou látky, které snižují povrchové napětí rozpouštědel, a tím usnadňují rozpouštění a odstranění nečistot. Podstatou této povrchové aktivity je asymetrická molekula tenzidů složená ze dvou částí. Jedna je hydrofilní (polární skupina), rozpustná ve vodě, druhá je hydrofobní (nepolární složka), ve vodě nerozpustná. Synteticky připravené tenzidy se v ČR také nazývají saponáty, nebo také povrchově aktivní látky. Termínem detergenty se označují čistící a prací prostředky, které kromě tenzidů obsahují ještě další přísady, jako aktivní plnidla, barviva a parfémy.

Druhy tenzidů a jejich využití

Podle polární části molekuly dělíme tenzidy na anionaktivní, kationaktivní, neionogenní a amfotermní.
Anionaktivní tenzidy
Mýdla

Z chemického hlediska jsou mýdla směsi solí vyšších mastných kyselin s alkalickými kovy. Mýdla disociují ve vodném roztoku na povrchově aktivní anionty mastných kyselin a povrchově neaktivní kationty. Pro výrobu toaletních mýdel se nejlépe hodí nasycené mastné kyseliny s nerozvětveným uhlíkatým řetězcem o délce C12-C18. Kyseliny s delším uhlíkatým řetězcem (více něž 20 uhlíků) jsou již nevhodné, protože jejich alkalické soli jsou ve vodě málo rozpustné. Obdobný princip platí i pro ostatní tenzidy.
Běžnou surovinou pro výrobu mýdel je živočišný lůj, obsahující hlavně směs kyseliny palmitové a stearové, Rostlinné oleje se používají jen jako přídavky podle stupně nenasycenosti mastných kyselin, nejvýše však do množství 20%.
Mýdlo se získává ALKALICKOU HYDROLÍZOU tuku. Následující schéma znázorňuje hydrolýzu glyceridu na 2 molekuly sodné soli a kyseliny palmitové, 1 molekulu sodné soli kyseliny stearové a glycerol.

První anionaktivní tenzidy, které nahradily mýdla, byly alkylbenzensulfonáty nazývané saponáty (alkylbenzensulfonová kyselina a její soli). Roztoky alkylbenzensulfonátů jsou téměř neutrální, s ionty způsobujícími tvrdost vody však tvoří nerozpustné soli, a tím jejich prácí schopnost klesá. Říkáme tedy, že jsou „citlivé na tvrdost vody“.
V posledních letech však byly vyvinuty nové anionaktivní tenzidy, např. sulfáty mastných alkoholů, olefinsulfonáty, které mají vynikající prací schopnosti nezávislé na tvrdosti vody i při relativně nízkých teplotách. Kromě toho jsou velmi šetrné k pokožce. Sulfáty proto slouží jako prací prostředek pro jemné prádlo a vlnu, jako šampóny a ruční mycí prostředky na nádobí, případně jako přísada do koupelnových pěn. Sulfonáty se hlavně používají jako prací prostředky textilií (pozn. sulfátem je míněn sulfát mastného alkoholu, sulfonátem alkansufonát nebo alkylbenzensulfonát.

Kationaktivní tenzidy

Tato skupina tenzidů se vyrábí v menším rozsahu a jejich význam spočívá především v dezinfekčních a antiseptických účincích. Kationaktivní tenzidy vytvářejí adsorpční vrstvy na mikroorganismech, a tím naruší jejich respirační a metabolické funkce, což vede postupně k zániku mikrobiálních látek. Přípravky nepoškozují pokožku a toxicita je velmi malá. Uplatňují se proto jako antiseptika, dezinfekční koupelové a kosmetické přípravky. Nejdůležitější kationaktivní prostředky jsou organické kvartérní amoniové soli, které se obvykle vyrábějí reakcí z vyšších jednosytných alkoholů a halogenkarboxylových kyselin nebo jejich esterů, vzniklý halogenester dále reaguje s terciálním aminem na kvartérní amoniovou sůl esteru vyšší alkanové kyseliny.

DRUHÁ PUBLIKACE UVÁDÍ O KATIONAKTIVNÍCH TENZIDECH :

Tyto látky nemají pro praní žádný praktický význam protože uvolňování částic špíny obklopené kationty je komplikováno záporně nabitým vláknem. Přesto se kationty tenzidů na vlákno zakotvují neboť se tak změní povrchové vlastnosti tkaniny. Prádlo změkčí a nemá nepřijemnou suchou tuhost. Tyto tzv. avivážní prostředky však mají své nevýhody. S anionaktivními tenzidy vytvářejí špatně rozpustné soli, nemohou se tedy míchat dohromady. Prádlo ošetřené dříve kationaktivním tenzidem jako aviváží, by spotřebovalo při dalším praní daleko větší množství anionaktivního tenzidu. Proto se aviváž přidává až do poslední vody na máchání. Savost tkaniny se aviváží snižuje asi o 20 % a v poslední době sílí podezření, že může být příčinou alergií, dráždění kůže i plísňových onemocnění pokožky.
Neionogenní tenzidy

Neionogenní tenzidy se rozpouštějí v povrchově aktivní roztoky, přičemž nedochází k disociaci a ke vzniku iontů. Tyto látky obsahují slabě polární skupiny jako aminoskupiny, etherové kyslíkové atomy a hydroxylové skupiny, které tvoří s molekulami vody vodíkové můstky, což umožňuje rozpustnost těchto látek ve vodném roztoku. Základními surovinami jsou vyšší alkanové – mastné kyseliny, vyšší alkoholy a alkylfenoly, které s oxiranem poskytují acylpolyglykolethery, alkylpolygykolethery a alkylfenylpolyglykolethery.
Tyto tenzidy slouží jako prací, mycí a čistící prostředky. Jejich prací síla nezávisí na pH roztoku a je výrazně lepší než prací schopnost alkylbenzensulfonátů, především při teplotách 30 až 60˚ C. Mají nižší sklon k pěnění. Proto se používají v pračkách a myčkách, většinou v kombinací s anionaktivními tenzidy, neboť jejich prací účinnost s rostoucí teplotou klesá. Širšímu nasazení neionogenních tenzidů v současné době brání jejich poměrně vysoká cena a problémy spojené s výrobou práškovitých pracích substancí.
Při výrobě neionogenních tenzidů se využívají také kondenzační reakce vyšších mastných kyselin s aminoalkoholy, při nichž vznikají alkylamidové deriváty alkanových kyselin. Tak kondenzací methylesteru kyseliny laurová s diethanolaminem vznikne rozpustný tenzid diethylamid kyseliny laurové.

Diethanolamidové tenzidy podstatně zvyšují viskozitu kapalných detergentů a jejich velmi dobré antikorozní účinky se využívají při výrobě mazacích olejů a tuků. Uplatňují se i v textilním průmyslu a v kosmetice, např. při výrobě šampónů a prostředků na chemické čištění.
Další významnější neionogenní tenzidy jsou kondenzační produkty vícesytných alkoholů a sacharidů s vyššími alkanovými kyselinami. Z vícesytných kyselin se nejvíce používá sorbitol, který s alkanovými kyselinami vytváří různou směs různých esterifikovaných sorbitanů, jejichž předností je netoxičnost a velmi dobré emulgační schopnosti.
Ze sacharidových surovin se využívá především sacharóza, ale také laktosa a škrob. Z vyšších alkanových kyselin se esterifikují kyselina laurová, palmitová, stearová a olejová nebo jejich chloridy, anhydrity i triglyceridy, a zejména jejich methylestery.
Například při reesterifikaci methylstearátu sacharosou vznikne 85 % sacharosomonoesteru kyseliny stearové.
Vzhledem k citlivosti k vyšším teplotám se v provoze udržuje reakční teplota mezi 90-95˚C.
Monoestery jsou žádanější, protože jsou rozpustné ve vodě. Diestery a vyšších estery jsou rozpustné pouze v méně polárních rozpouštědlech. K získání dobrých výtěžků je potřeba odestilovat vzniklý methanol. Vyrobený surový monoester sacharosy se přečistí rozpuštěním v acetonu a nerozpustná sacharóza se odstředí. Po oddestilování acetonu se produkt ještě rozpustí a pak předestiluje
Sacharidické estery vyšších karboxylových kyselin patří k malé skupině neionogenních tenzidů, jež jsou za normální teploty pevné a dají se proto vysoušet v rozprašovacích sušárnách jako běžné anionaktivní tenzidy. Odmašťovací schopnost sacharidových monoesterů se zvyšuje s rostoucí délkou řetězce alifatické kyseliny. Velkou výhodou těchto tenzidů je možnost jejich biologické degradace, což usnadňuje čištění odpadních vod a nepoškozuje životní prostředí Netoxičnost a biologická metabolizovanost těchto výrobků umožňuje jejich využité v potravinářském průmyslu. Přísada uvedených látek v množství 10% při výrobě pečiva příznivě ovlivňuje jeho jakost (sacharosové estery kys. palmitové a stearové vytvoří na pečivu, kolem škrobu jemnou adsorpční vrstvičku, která zabraňuje úbytku vlhkosti a tím udrží křehkost pečiva).
V zemědělství se sacharosových esterů užívá jako přísad zlepšující stravitelnost tukových složek v krmivech pro hospodářská zvířata, v kosmetickém průmyslu jako přísad v pleťových krémech, zubních pastách a šamponech, příznivě působících na pokožky a sliznice.
Amfotermní tenzidy

Amfotermní oxidy díky své velké cenně nejsou až tak používány. Tyto tenzidy sjednocují všechny dobré vlastnosti pracích prostředků, zvláště dobrou snášenlivost s pokožkou a se sliznicemi a rovněž mají antibakteriální účinek. Jejich hlavní oblastí využití je kosmetika. Výroba těchto tenzidů vychází z rostlinných produktů, zejména z kokosového nebo palmového oleje.

Vlastnosti tenzidů a ostatních přísad

Užitné vlastnosti čistících, mycích a leštících přípravků, ale také pracích přípravků (tj. detergentů), jsou funkčně zajišťovány jejich složením. Jednotlivé složky ovlivňují všechny vlastnosti, které od přípravků při aplikaci požadují. Jde zejména o tyto vlastnosti:
smáčivost – vlstnost umožnující rychlý a dokonalý styk mezi pranou látkou a přípravkem
emulgační schopnost – schopnost rozpouštěcí vzájemně nemísitelné látky nap. olej a vodu, důležitá při rozpouštění mastných nečistot v čistícím roztoku
pěnivost – je důležitá např. při vynášení nečistot z lázně nebo z čištěného materiálu nebo při stabilizaci účinné látky na čistém povrchu
bělící schopnost – zachování čistě bílého povrchu textilních materiálů chemickým nebo fyzikálním způsobem
snižování povrchového napětí – velké povrchové a mezi povrchové napětí na styčné ploše vzájemně se nemísících kapalin zabraňující často jejich mísitelnosti nebo vzájemné rozpustnosti

…a další (biologické vlastnosti – toxicita, filmotvornost – tvoření ochranného filmu, stabilita

Závěr

Postupující doba, civilizace a pokrok si vynucují stále nové způsoby praní, mají vše urychlit a usnadnit. Praní prádla mýdlem bylo skutečně značně namáhavé, vyžadovalo velmi dlouhou dobu smáčení, vyváření atd. Navíc se změnilo i složení povaha praných tkanin, nyní z velké míry umělých Praní v automatických pračkách vyžaduje rychlejší a energetičtější účinek pracího prostředku a takové prostředky se dnes označují jako saponáty, případně tenzidy, obsahující hlavně vesměs soli sulfonových kyselin alifatických a aromatických uhlovodíků. Ale jsou to látky velice stálé, a proto je těžké tyto látky odbourat v chemických čističkách.
Ovšem, tak jako jde dopředu věda a výzkum, tak také s ní se vyvíjejí nové druhy pracích prášků, méně škodlivé s věčí účinností. Jako dříve oblíbené prací mýdla (např. Jelen, Helada) byla nahrazena pracími prášky a také toaletní mýdla byla nahrazena tekutými mýdli.