فرمولاسیون شامپو مو در حد کیفیت گلرنگ و میامی

طرز ساخت شامپو طفل

مواد شوینده

دترجنت یک سورفاکتانت یا مخلوطی از سورفکتانت ها با خاصیت پاک کنندگی در محلول های رقیق است . ^[ 1 ] انواع زیادی از مواد شوینده وجود دارد، یک خانواده معمولی آلکیل بنزن سولفونات ها هستند که ترکیبات صابون مانندی هستند که در آب سخت حل می شوند، زیرا احتمال وجود سولفونات قطبی (مواد شوینده) کمتر از کربوکسیلات قطبی است . صابون) برای اتصال به کلسیم و سایر یون های موجود در آب سخت.

کلمه شوینده از صفت لاتین detergens از فعل detergere به معنای پاک کردن یا جلا دادن گرفته شده است. شوینده را می توان به عنوان یک سورفکتانت یا مخلوطی از سورفکتانت ها با خاصیت پاک کنندگی در محلول های رقیق تعریف کرد . ^[ 1 ] با این حال، به طور معمول، مواد شوینده به معنای ترکیبات پاک کننده مصنوعی به جای صابون (نمکی از اسید چرب طبیعی ) استفاده می شود، حتی اگر صابون نیز به معنای واقعی یک شوینده است. ^[ 2 ] در زمینه‌های خانگی، اصطلاح شوینده به محصولات تمیزکننده خانگی مانند مواد شوینده لباس‌شویی یا شوینده ظرف اطلاق می‌شود که در واقع مخلوط پیچیده‌ای از ترکیبات مختلف هستند، که همه آنها به خودی خود مواد شوینده نیستند.

شوینده توانایی حذف مواد ناخواسته به نام “خاک” از یک بستر (مانند لباس) است. ^[ 3 ]

ساختار و خواص

ویرایش کنید

مواد شوینده گروهی از ترکیبات با ساختار آمفی دوست هستند که هر مولکول دارای سر آبدوست (قطبی) و دم آبگریز (غیر قطبی) بلند است. بخش آبگریز این مولکول ها ممکن است هیدروکربن های زنجیره ای راست یا شاخه دار باشد یا ممکن است ساختار استروئیدی داشته باشد . بخش آبدوست متنوع تر است، آنها ممکن است یونی یا غیر یونی باشند و می توانند از ساختاری ساده یا نسبتاً پیچیده متغیر باشند. ^[ 4 ] مواد شوینده سورفکتانت هستند زیرا می توانند کشش سطحی آب را کاهش دهند. ماهیت دوگانه آنها مخلوط شدن ترکیبات آبگریز (مانند روغن و گریس) با آب را تسهیل می کند. از آنجایی که هوا آبدوست نیست، مواد شوینده نیز به درجات مختلف عامل کف کننده هستند.

ساختار یک میسل

مولکول های مواد شوینده برای تشکیل میسل ها تجمع می یابند که آنها را در آب محلول می کند. گروه آبگریز مواد شوینده نیروی محرکه اصلی تشکیل میسل است، تجمع آن هسته آبگریز میسل ها را تشکیل می دهد. میسل می تواند چربی، پروتئین یا ذرات کثیف را حذف کند. غلظتی که در آن میسل ها شروع به تشکیل می کنند، غلظت بحرانی میسل (CMC) است، و دمایی که در آن میسل ها بیشتر تجمع می کنند تا محلول را به دو فاز جدا کنند، نقطه ابری است که محلول کدر می شود و مواد شوینده بهینه است. ^[ 4 ]

مواد شوینده در pH قلیایی بهتر عمل می کنند. خواص شوینده ها به ساختار مولکولی مونومر بستگی دارد . توانایی کف کردن ممکن است توسط گروه سر تعیین شود، برای مثال سورفکتانت های آنیونی دارای کف زیاد هستند، در حالی که سورفکتانت های غیریونی ممکن است بدون کف یا کم کف باشند. ^[ 5 ]

طبقه بندی شیمیایی مواد شوینده

ویرایش کنید

مواد شوینده بسته به بار الکتریکی سورفکتانت ها به چهار گروه بزرگ تقسیم می شوند. ^[ 6 ]

شوینده های آنیونی

ویرایش کنید

شوینده های آنیونی معمولی آلکیل بنزن سولفونات ها هستند . بخش آلکیل بنزن این آنیون ها چربی دوست و سولفونات آبدوست است. دو گونه رایج شده است، آنهایی که دارای گروههای آلکیل شاخه دار و آنهایی که دارای گروههای آلکیل خطی هستند. اولی تا حد زیادی در جوامع پیشرفته اقتصادی حذف شدند زیرا تجزیه پذیر نیستند. ^[ 7 ]

شوینده‌های آنیونی رایج‌ترین نوع شوینده‌ها هستند و تخمین زده می‌شود سالانه ۶ میلیارد کیلوگرم شوینده آنیونی برای بازارهای داخلی تولید شود.

اسیدهای صفراوی مانند اسید دئوکسی کولیک (DOC)، مواد شوینده آنیونی هستند که توسط کبد تولید می شوند تا به هضم و جذب چربی ها و روغن ها کمک کنند.

سه نوع شوینده آنیونی: دودسیل بنزن سولفونات سدیم شاخه دار، دودسیل بنزن سولفونات سدیم خطی و صابون.

شوینده های کاتیونی

ویرایش کنید

شوینده های کاتیونی مشابه شوینده های آنیونی هستند، اما آمونیوم چهارتایی جایگزین گروه سولفونات آنیونی آبدوست می شود. مرکز سولفات آمونیوم دارای بار مثبت است. ^[ 7 ] سورفکتانت های کاتیونی به طور کلی قابلیت شویندگی ضعیفی دارند.

شوینده های غیر یونی

ویرایش کنید

شوینده های غیر یونی با سرگروه های آبدوست بدون شارژ مشخص می شوند. شوینده های غیر یونی معمولی بر پایه پلی اکسی اتیلن یا گلیکوزید هستند . نمونه‌های رایج اولی عبارتند از Tween ، Triton ، و سری Brij. این مواد با نام های اتوکسیلات یا PEGylates و متابولیت های آنها نونیل فنل نیز شناخته می شوند . گلیکوزیدها دارای یک قند به عنوان گروه سرگروه آبدوست بدون بار خود هستند. به عنوان مثال می توان به اکتیل تیوگلوکوزید و مالتوزیدها اشاره کرد . شوینده های سری HEGA و MEGA مشابه هستند و دارای الکل قند به عنوان گروه سر هستند.

شوینده های آمفوتریک

ویرایش کنید

اطلاعات بیشتر: سورفکتانت § کاربردها و منابع

شوینده‌های آمفوتریک یا زوئیتریونی دارای زوئیتریون‌هایی در محدوده pH خاصی هستند و دارای بار خالص صفر هستند که از حضور تعداد مساوی از گروه‌های شیمیایی باردار +1 و -1 ناشی می‌شود. به عنوان مثال می توان به CHAPS اشاره کرد .

تاریخچه

ویرایش کنید

همچنین ببینید: صابون § تاریخچه

شناخته شده است که صابون از زمان سومریان در 2500 سال قبل از میلاد به عنوان سورفکتانت برای شستن لباس ها استفاده می شد ^[ 8 ] در مصر باستان ، سودا به عنوان افزودنی شستشو استفاده می شد. در قرن نوزدهم، سورفکتانت های مصنوعی شروع به تولید کردند، به عنوان مثال از روغن زیتون. ^[ 9 ] سیلیکات سدیم (شیشه آب) در دهه 1860 در ایالات متحده در صابون سازی استفاده شد، ^[ 10 ] و در سال 1876، هنکل یک محصول مبتنی بر سیلیکات سدیم را فروخت که می تواند با صابون استفاده شود و به عنوان یک “جهانی” به بازار عرضه شود. مواد شوینده” ( Universalwaschmittel ) در آلمان. سپس سودا با سیلیکات سدیم مخلوط شد تا اولین شوینده با نام تجاری آلمانی Bleichsoda تولید شود. ^[ 11 ] در سال 1907، هنکل همچنین یک عامل سفید کننده سدیم پربورات را برای راه اندازی اولین ماده شوینده لباسشویی “خودکار” Persil برای از بین بردن مالش پر زحمت لباس ها با دست اضافه کرد. ^[ 12 ]

در طول جنگ جهانی اول ، کمبود روغن و چربی مورد نیاز برای ساخت صابون وجود داشت. به منظور یافتن جایگزینی برای صابون، مواد شوینده مصنوعی در آلمان توسط شیمیدانان با استفاده از مواد خام به دست آمده از قطران زغال سنگ ساخته شد. ^{[ 13 ] [ 14 ] [ 9 ]} با این حال، این محصولات اولیه، شوینده کافی را ارائه نکردند. در سال 1928، شوینده موثر از طریق سولفاته کردن الکل چرب ساخته شد ، اما تولید در مقیاس بزرگ امکان پذیر نبود تا زمانی که الکل های چرب ارزان قیمت در اوایل دهه 1930 در دسترس قرار گرفتند. ^[ 15 ] شوینده مصنوعی ایجاد شده مؤثرتر و کمتر احتمال تشکیل کف را نسبت به صابون در آب سخت داشت و همچنین می‌تواند واکنش‌های اسیدی و قلیایی را از بین ببرد و کثیفی را تجزیه کند. محصولات شوینده تجاری با سولفات های الکل چرب در ابتدا در سال 1932 در آلمان توسط هنکل به فروش رسید . ^[ 15 ] در ایالات متحده، مواد شوینده در سال 1933 توسط Procter & Gamble ( Dreft ) عمدتاً در مناطق دارای آب سخت فروخته شد. ^[ 14 ] با این حال، فروش در ایالات متحده به آرامی رشد کرد تا زمانی که مواد شوینده ساخته شده با افزودن سازنده فسفات موثر که در اوایل دهه 1940 توسعه یافت، به بازار آمد. ^[ 14 ] سازنده عملکرد سورفکتانت‌ها را با نرم کردن آب از طریق کیلاسیون یون‌های کلسیم و منیزیم، کمک به حفظ pH قلیایی، و همچنین پراکندگی و نگه داشتن ذرات کثیف در محلول، بهبود می‌بخشد. ^[ 16 ] توسعه صنعت پتروشیمی پس از جنگ جهانی دوم همچنین موادی را برای تولید طیف وسیعی از سورفکتانت های مصنوعی به همراه داشت و آلکیل بنزن سولفونات ها به مهم ترین سورفکتانت های شوینده مورد استفاده تبدیل شدند. ^[ 17 ] در دهه 1950، مواد شوینده لباسشویی به طور گسترده ای گسترش یافتند و تا حد زیادی جایگزین صابون برای تمیز کردن لباس در کشورهای توسعه یافته شدند. ^[ 15 ]

در طول سال ها، انواع مختلفی از شوینده ها برای اهداف مختلف ساخته شده اند، به عنوان مثال، شوینده های کم کف برای استفاده در ماشین های لباسشویی درب جلو، شوینده های سنگین موثر در از بین بردن چربی و کثیفی، شوینده های همه منظوره و تخصصی. مواد شوینده ^{[ 14 ] [ 18 ]} آنها در محصولات مختلف خارج از استفاده از لباس های شسته شده، به عنوان مثال در مواد شوینده ماشین ظرفشویی ، شامپو، خمیر دندان، پاک کننده های صنعتی، و در روان کننده ها و سوخت ها برای کاهش یا جلوگیری از تشکیل لجن یا رسوب استفاده می شوند. ^[ 19 ] فرمول محصولات شوینده ممکن است شامل سفید کننده ، عطر، رنگ و سایر افزودنی ها باشد. استفاده از فسفات در مواد شوینده ، با این حال، منجر به نگرانی در مورد آلودگی مواد مغذی و تقاضا برای تغییر در فرمول مواد شوینده شد. ^[ 20 ] همچنین نگرانی‌هایی در مورد استفاده از سورفکتانت‌هایی مانند آلکیل بنزن سولفونات شاخه‌دار (تتراپروپیلن بنزن سولفونات) که در محیط باقی می‌ماند، مطرح شد که منجر به جایگزینی آنها با سورفکتانت‌هایی شد که زیست تخریب‌پذیرتر هستند، مانند آلکیل بنزن سولفونات خطی. ^{[ 15 ] [ 17 ]} پیشرفت‌ها در طول سال‌ها شامل استفاده از آنزیم‌ها ، جایگزین‌های فسفات‌ها مانند زئولیت A و NTA ، TAED به‌عنوان فعال‌کننده سفیدکننده ، سورفکتانت‌های مبتنی بر قند که زیست‌تخریب‌پذیر و ملایم‌تر برای پوست هستند، و سایر محصولات سبز دوست بوده است . و همچنین تغییرات در شکل زایمان مانند قرص، ژل و غلاف . ^{[ 21 ] [ 22 ]}

کاربردهای عمده مواد شوینده

ویرایش کنید

غلاف مواد شوینده لباسشویی .

نظافت منزل

ویرایش کنید

مقالات اصلی: مواد شوینده لباسشویی و شوینده ماشین ظرفشویی

یکی از بزرگترین کاربردهای مواد شوینده برای نظافت خانگی و مغازه ها از جمله شستن ظروف و شستن لباسشویی است . این شوینده ها معمولاً به صورت پودر یا محلول های غلیظ در دسترس هستند و فرمولاسیون این شوینده ها اغلب مخلوط های پیچیده ای از انواع مواد شیمیایی به غیر از سورفکتانت ها هستند که منعکس کننده تقاضاهای متنوع کاربرد و بازار مصرف کننده بسیار رقابتی است. این شوینده ها ممکن است حاوی اجزای زیر باشند: ^[ 21 ]

• سورفکتانت ها
• تنظیم کننده های فوم
• سازندگان
• سفید کننده
• فعال کننده های سفید کننده
• آنزیم ها
• رنگ ها
• عطرها
• سایر مواد افزودنی

افزودنی های سوخت

ویرایش کنید

هم کاربراتورها و هم اجزای انژکتور سوخت موتورهای احتراق داخلی از مواد شوینده در سوخت برای جلوگیری از رسوب بهره می برند . غلظت حدود 300 ppm است . شوینده های معمولی آمین ها و آمیدهای با زنجیره بلند مانند پلی ایزوبوتن آمین و پلی ایزوبوتن آمید/ سوکسینیمید هستند . ^[ 23 ]

معرف بیولوژیکی

ویرایش کنید

شوینده‌های با درجه معرف برای جداسازی و خالص‌سازی پروتئین‌های غشایی یکپارچه موجود در سلول‌های بیولوژیکی استفاده می‌شوند . ^[ 24 ] حل شدن دو لایه غشای سلولی به مواد شوینده ای نیاز دارد که بتواند به تک لایه غشای داخلی وارد شود . ^[ 25 ] پیشرفت‌ها در خلوص و پیچیدگی مواد شوینده، خصوصیات ساختاری و بیوفیزیکی پروتئین‌های غشایی مهم مانند کانال‌های یونی را تسهیل کرده است، همچنین با اتصال لیپوپلی‌ساکارید ، ^[ 26 ] انتقال‌دهنده‌ها ، گیرنده‌های سیگنال و فتوسیستم II ، غشا را مختل می‌کند . ^[ 27 ]

ظرفشویی و شستن لباس از کاربردهای اصلی شوینده هایی است که حمام مایع آن آب است . مواد شوینده همچنین به عنوان امولسیفایر در بسیاری از کاربردها استفاده می شوند. مواد شوینده ای که در محیط های غیر آبی عمل می کنند عبارتند ازمواد پراکنده اضافه شده به روغن های روان کننده مورد استفاده در موتورهای خودرو برای جلوگیری از تجمع رسوبات لاک مانند بر روی دیواره سیلندر، به بنزین برای جلوگیری از تجمع باقی مانده های صمغی در کاربراتور و به حلال های خشک شویی برای تسهیل حذف خاک از لباس ها.