Tải bản đầy đủ

Đề tài chất hoạt động bề mặt

Mục Lục

Đề tài:
ỨNG DỤNG I. Giới thiệu chung:
Nước, chất lỏng phổ biến nhất để làm sạch, có đặc
CÁC CHẤT -tính sức
căng bề mặt. Trong nước, mỗi phân tử được bao
quanh và hút bởi các phân tử nước khác. Tuy nhiên, trên bề
HOẠT
ĐỘNG
mặt, các phân tử nước chỉ bị các phân tử nước khác bao quanh ở phía trong. Sức căng
được tạo nên do các phân tử nước tại bề mặt bị kéo vào phía trong.
Sức căng này làm cho nước tạo thành giọt trên bề mặt (kính, vải) do đó làm giảm
độ ngấm thấu và hạn chế quá trình làm sạch. Có thể nhìn thấy sức căng bề mặt bằng cách
cho một giọt nước lên mặt bàn nằm ngang. Giọt nước sẽ giữ nguyên dạng và không bị
loang ra.
Trong quá trình làm sạch, cần giảm sức căng bề mặt xuống để nước có thể loang ra
và làm ướt bề mặt. Các hoá chất có thể làm được việc này một cách có hiệu quả được
gọi là các chất hoạt động bề mặt. Chúng còn được gọi là các chất làm cho nước “ngấm
hơn”.
Các chất hoạt động bề mặt thực hiện các chức năng quan trọng của chúng trong

quá trình làm sạch như làm lỏng ra, làm nhũ hóa (phân tán trong nước), và giữ các chất
bẩn ở dạng huyền phù cho tới khi chúng bị giữ đi. Chất hoạt động bề mặt còn có thể tạo
ra độ kiềm để loại bỏ các chất bẩn axit.

I.1. Các chất hoạt động bề mặt là gì?
Là chất có khả năng làm giảm sức căng bề mặt của dung môi chứa nó, có khả
năng hấp phụ lên lớp bề mặt, có độ tan tương đối nhỏ.
Nhóm không ưa nước

Nhóm ưa nước
Dạng phân tử của chất hoạt động bề mặt
Hiện tượng cơ bản của chất hoạt động bề mặt là hấp phụ, nó có thể dẫn đến hai
hiệu ứng hoàn toàn khác nhau:
+ Làm giảm một hay nhiều sức căng bề mặt ở các mặt phân giới trong hệ thống.


Nhóm 1

+ Bền hóa một hay nhiều mặt phân giới bằng sự tạo thành các lớp bị hập phụ.
Một tác nhân hoạt động bề mặt là một vật liệu có tính chất làm thay đổi năng
lượng bề mặt mà nó tiếp xúc. Sự giảm năng lượng bề mặt có thể dễ quan sát thấy trong sự
tạo bọt, sự lan rộng một chất lỏng trên một chất rắn, sự phân tán các hạt rắn trong môi
trường lỏng và sự tạo huyền phù.
Việc sử dụng hoạt động bề mặt trong mỹ phẩm có 5 lĩnh vực chính tùy thuộc vào
tính chất của chúng:
+ Tẩy rửa.
+ Làm ướt khi cần có sự tiếp xúc tốt giữa dung dịch và đối tượng.
+ Tạo bọt.
+ Nhũ hóa trong các sản phẩm, sự tạo thành và độ bền của nhũ tương là quyết định, ví dụ
trong kem da và tóc.
+ Làm tan khi cần đưa vào sản phẩm cấu tử không tan, ví dụ như dưa hương
liệu.

I.2. Các loại chất hoạt động bề mặt
Tất cả các chất hoạt động bề mặt thông thường có một điểm chung về cấu trúc:
phân tử có hai phần, một phần kỵ nước và một phần ưa nước.
Phần kỵ nước thường gồm các mạch hay vòng hydrocarbon hay hỗn hợp cả hai,
phần ưa nước thường là các nhóm phân cực như các nhóm carboxylic, sulface, sulfonate,
hay các chất hoạt động bề mặt không ion, nó là một số nhóm hydroxyl hay ether. Tính
chất kép này của các phân tử cho phép nó hấp thụ ở mặt phân cách và điều này giải thích

cho tính chất của chúng.
Có thể phân loại chất hoạt động bề mặt theo nhiều cách, nhưng có lẽ hợp lý nhất
là phân loại theo tính chất ion, khi đó sẽ có 4 loại:
+ Chất hoạt động bề mặt mang điện tích âm (Anionic surfactants).
+ Chất hoạt động bề mặt mang điện tích dương (Cationic surfactants).
+ Chất hoạt động bề mặt không mang điện tích (Non-ionic surfactants).
+ Chất hoạt động bề mặt lưỡng tính (Amphoteric/zwitterionic surphactants).

2


Nhóm 1

I.3. Các chất hoạt động bề mặt mang điện tích âm:
Nếu nhóm hữu cơ được liên kết bằng hóa trị cộng với phần kỵ nước của chất hoạt
động bề mặt mang điện tích âm (-COO- , -SO3 -,-SO4-), thì chất hoạt động bề mặt được
gọi là anionic: các xà bông, các alkyibenzen sulfonat, các sulfat rượu béo... là những tác
nhân bề mặt anioni.
Các phản ứng hoá học với hydrocarbon xuất phát từ dầu mỏ hoặc các chất béo và
chất dầu tạo ra các axit mới giống như các axit béo. Trong dung dịch, phần đầu của chất
hoạt động bề mặt sẽ được mang điện tích âm.
Chất hoạt động bề mặt mang điện tích âm đặc biệt có hiệu quả cho làm sạch chất
bẩn dầu và chuyển thành thể vẩn chất bẩn đất, dầu. Trong nước chúng có thể phản ứng
với các ion của nước cứng (calcium và magenesium) mang điện tích dương dẫn đến việc
mất tác dụng từng phần.
Các chất hoạt động bề mặt mang điện tích âm được sử dụng phổ biến nhất là các
alkyl sulphate.

Các chất khác được biết đến nói chung như chất hoạt động bề mặt là alkyl benzen
sulphonates

I.4. Các chất hoạt động bề mặt mang điên tích dương:
Ngược lại nếu nhóm hữu cơ mang một điện tích dương (-NR 1R2R3+), sản phẩm này
được gọi là cationic: clorua dimetyl di-stearyl amoni là một ví dụ của nhóm này.

3


Nhóm 1

- Trong các chất tẩy rửa dân dụng, các chất hoạt động bề mặt cationic (mang điện tích
dương) cải tiến việc bao bọc của các phân tử chất hoạt động bề mặt anionic (mang điện
tích âm) tại giao diện của nước và chất bẩn. Điều này giúp làm giảm sức căng tại giao
diện của nước và chất bẩn một cách hiệu quả dẫn tới việc loại bỏ được nhiều hơn các chất
bẩn. Chúng đặc biệt có hiệu quả trong việc loại bỏ các vết bẩn dầu mỡ.
Một ví dụ của chất hoạt động bề mặt ứng dụng trong loại này là hệ Mono alkyl bậc 4

Cấu tạo phân tử của hệ mono alkyl bậc 4
Hầu hết các chất tẩy rửa là chất dẫn xuất của ammonium còn có thêm tính năng
sát trùng, là tính năng đặc biệt có ích trong bệnh viện.

I.5. Chất hoạt động bề mặt không mang điên tích (non-ionic):
Các chất hoạt động bề mặt NI có những nhóm hữu cực hóa trong dung dịch nước.
Phần kỵ nước gồm những dây chất béo. Phần thích nước chứa những nguyên tử oxy, nitơ,
hoặc lưu huỳnh không ion hóa, sự hòa tan là do cấu tạo những liên kết hydro giữa các
phân tử nước và một số chức năng của phần thích nước, chẳng hạn như chức năng ete của
nhóm polyoxyetylen (hiện tượng hydrat hóa). Trong loại này người ta thấy chủ yếu các
dẫn xuất của polyoxyetylen hoặc polyoxypropylen, nhưng cũng cần phải thêm vào đây
các este của đường, các alkanolamit.
Ứng dụng phổ biến nhất của các chất hoạt động bề mặt không chứa điện tích là các ête
của các rượu béo.

Cấu tạo phân tử của chất hoạt động bề mặt không mang điện tích

I.6. Chất hoạt động bề mặt lưỡng tính:
Các chất lưỡng tính là những hợp chất có một phân tử tạo nên một ion lưỡng cực.
Axit xetylamino-axetic, chẳng hạn trong môi trường nước cho hai thể sau đây:
C16H33-NH2-CH2-COOH chất cationic trong môi trường axit.
C16H33-NH-CH2-COO- chất anionic trong môi trường kiềm.
-

Trong tất cả các phân tử ấy, phầm kỵ nươc gồm một dây alkyl hay dây béo.

4


Nhóm 1

Các chất hoạt động bề mặt này rất nhẹ nhàng, do đó chúng đặc biệt phù hợp cho
việc sử dụng trong các sản phẩm chăm sóc cá nhân và làm sạch trong gia đình. Chúng có
thể là anionic (mang điện tích âm) hoặc cationic (mang điện tích dương) hoặc không
mang điện tích trong dung dịch phụ thuộc vào độ pH của nước.
Chúng tương thích với tất cả các loại chất hoạt động bề mặt khác, có thể hoà tan
và có tác dụng trong dung dịch có nồng độ cao các chất điện phân, axít, kiềm.
-

Các chất hoạt động bề mặt này có thể chứa 2 nhóm điện tích khác dấu. Trong khi

điện tích dương luôn là ammonium thì nguồn của điện tích âm có thể thay đổi
(carboxylate, sulphate, sulphonate). Các chất hoạt động bề mặt này rất tốt cho da. Chúng
thường được sử dụng làm dầu gội đầu và các loại mỹ phẩm khác, chúng còn được sử
dụng làm nước rửa bát (rửa bằng tay) do có đặc tính tạo bọt cao.
Một ví dụ cho chất hoạt động bề mặt amphoteric/zwitterionic là alkil betaine.

Cấu tạo phân tử của Alkil betaine

II. Chọn lựa và sử dụng chất hoạt động bề mặt trong mỹ phẩm.
II.1. Tẩy rửa:
Là một quá trình phức tạp liên quan đến việc thấm ướt đối tường (tóc hay da).Nếu
các chất cần loại là dạng rắn dính mỡ, quá trình tẩy rửa liên quan đến sự nhũ tương hóa
các chất dầu được loại đi và bền hóa nhũ tương.
Với nhu cầu làm sạch da, xà phòng vốn là một chất tẩy rửa rất tốt.Theo thói quen,
người ta thường đòi hỏi có nhiều bọt dù nó không có chức năng gì, khả năng tạo bọt của
xà phòng có thể tăng dễ dàng bằng cách thêm vào các acid béo mạch dài.
Việc làm sạch tóc phức tạp hơn và trong quá trình làm sạch tóc, thể tích bọt có
đóng một vai trò nào đó. Sodium lauryl ether sulphate(SLES)là một cấu tử thông dụng
của xà phòng gội đầu và sự tạo bọt thường được tăng thêm bằng cách cho thêm các
alkanolamide. Các chất hoạt động bề mặt lưỡng tính được dung cho các xà phòng gội đầu
chuyên biệt.

II.2. Thấm ướt:
Tất cả các tác nhân hoạt động bề mặt đều có một số tính chất làm ướt. Trong mỹ
phẩm, người ta thường sử dụng các alkyl sulphat mạch ngắn (C12) hoặc alkyl ether
sulphat.
5


Nhóm 1

II.3. Tạo bọt:
Như đã nói ở trên, để tạo thể tích bọt lớn và bền, người ta thường sử dụng SLES
tăng cường với các alkanolamide.

II.4. Nhũ hóa:
- Một tác nhân nhũ hóa tốt thường đòi hỏi phần kỵ nước hơi dài hơn tác nhân thấm ướt.
Hiện nay xà phòng vẫn còn được sử dụng làm tác nhân nhũ hóa trong mỹ phẩm do dễ
điều chế. Nếu một acid béo được đưa vào pha dầu và kiền đưa vào pha nước, khi đó các
nhũ tương bền dầu trong nước dễ dàng hình thành khi trộn lẫn. Nhũ tương nước trong
dầu như trong một số kem tóc thường được bền hóa bằng xà phòng chứa kali. Các chất
hoạt động bề mặt không ion cũng có giá trị trong nhũ tương.

II.5. Làm tan:
-

Tất cả các chất hoạt động bề mặt trên nồng độ CMC đều có tính chất làm tan.

Điều này quan trọng khi cần phải kết hợp hương liệu hữu cơ hay một chất hữu cơ không
tan vào sản phẩm, ví dụ như xà phòng gội đầu. Xà phòng, alkyl ether sulfate và phần lớn
là các chất hoạt động bề mặt được sử dụng cho mục đích này, tuy nhiên cần sử dụng ở
nồng độ cao để cho quá trình làm tan tốt.
Ngoài những tính chất đã nói trên, một số chất hoạt động bề mặt có những tính chất riêng
biệt như sau:
Tất cả các chất hoạt động bề mặt cation hấp thụ mạnh trên protein và các đối
tượng khác tích điện âm, vì thế chúng được dùng để cải thiện tính chất bề mặt của các đối
tượng, ví dụ như làm tăng cảm giác bóng và mượt của tóc. Các hợp chất cation có khả
năng diệt khuẩn và có thể được sử dụng trong các xà phòng, gội đầu đặc biệt và nước súc
miệng.
Sodium N- lauroyl sarcosinat có khả năng ức chế enzyme hexokinasc (enzyme có
liên quan đến quá trình phân hủy đường trong miệng) được sử dụng trong kem đánh răng.
Không nên sử dụng hỗn hợp các chất hoạt động bề mặt cation và anion do chúng
có thể tạo thành các muối cation-anion không tan, ngay cả các chất hoạt động bề mặt
anion cũng có ảnh hưởng lẫn nhau. Ví dụ: bọt sinh ra bởi SLES có thể dễ dàng bị phá vỡ
bởi xà phòng, tính chất này được ứng dụng trong các công thức chất tẩy rửa tạo bọt thấp.

6


Nhóm 1

III. Các đặc điểm của da trẻ em:

Da của em bé là da mỏng hơn, dễ vỡ hơn và ít dầu hơn một người lớn. Nó cũng
sản xuất melanin ít hơn, các chất giúp các vùng da giảm cháy nắng. Da trẻ cũng ít khả
năng kháng khuẩn và các chất có hại trong môi trường, đặc biệt là nếu nó bị kích thích.
Mồ hôi em bé ít hiệu quả để duy trì nhiệt độ bên trong cơ thể so với người lớn. Mặt khác,
hầu hết trẻ ít có khả năng phản ứng với chất gây dị ứng. Chính vì vậy mà sản phẩm dành
cho bé sơ sinh: đặc tính chủ yếu là nhẹ nhàng với tóc, da và nhất là mắt. Người ta sử
dụng các chất có hoạt động bề mặt ít hơn và tỉ lệ chất hoạt động bề mặt đồng hoạt động
do đó cũng bị thay đổi. Mặt khác người ta có thể sử dụng các chất hoạt động bề mặt dịu
hơn nữa như các este béo của axit sulfosuccinic, các este sorbitan polyoxyetylen hóa. Đó
là những chất làm nhẹ dịu cho da, không làm cay mắt, không gây dị ứng da làm cho trẻ
có cảm giác thoải mái dễ chịu.
Một số mỹ phẩm dành cho baby.

Mỹ phẩm dành cho baby có nhiều loại sữa tắm, nước hoa, phấn thơm, kem chống
muỗi, kem đánh răng nhưng loại sản phẩm được chú ý nhất là sữa tắm và nước hoa dành
cho baby. Trong dòng sản phẩm dành cho baby nhãn hàng được yêu thích và tin dùng là
Johnson’sbaby.
 Thành phần trong nước hoa Johnson’s baby:
− Alcohol Denat: là dung môi có tác dụng chống bọt,giảm độ nhớt, kháng khuẩn.
7


Nhóm 1














Water: làm dung môi hoặc pha loãng thành phần cần thiết.
Fragrnance: làm sạch da.
PEG - 40 Hydrogenated Castor Oil: hương liệu
Thành phần trong sữa tắm Johnson’s baby:
Water.: làm dung môi hoặc pha loãng thành phần cần thiết. Sodium Laureth
Sulfate: loai bỏ dầu từ da.
Sodium Chloride:
Sodium Lauroamphoacetate: chất tẩy rửa.
Lauryl Betaine: tạo bọt.
Fragrance: làm sạch da
Citric Axit
Methylchloroisothiazolinone
Methylisothiazolinone
Cl 42092

IV. Các chât hoạt động bê mặt trong mỹ phâm dành cho trẻ em.
IV.1. Sodium Laureth Sulfate:

-

Công thức hóa học của nó là CH3(CH2)10CH2(OCH2CH2)nOSO3Na.

Là chất hoạt động bề mặt anionic,bắt nguồn từ dầu dừa Sodium Laureth Sulfate
loại bỏ các loại dầu từ da được sử dụng để làm mềm nước, an toàn và nhẹ nhàng.

IV.2. Sodium Lauroamphoacetate:
-

Có nguồn gốc từ dầu dừa và được sử dụng như một chất tẩy rửa.

IV.3.Lauryl Betaine:

Tạo bọt tốt được sử dụng trong mỹ phẩm và vệ sinh đặc biệt trong dầu gội với tác
dụng nhẹ dịu.

IV.4.Fragrance:
-

Làm sạch da mà không làm mất các chất nhờn sinh lý tự nhiên trên da.

8


Nhóm 1

IV.5.PEG-80 Sorbitan Laurate:
Đây là một chất tẩy rửa có chức năng như một chất hoạt động bề mặt. Ve cơ bản
đó có nghĩa là nó phục vụ như một tác nhân để giúp làm giảm sức căng bề mặt trong
nước và thúc đẩy việc lan rộng của các dầu gội. Đây là một chất hoạt động bề mặt tốt so
với các chất hóa học được sử dụng trong nhiều dầu gội đầu như natri lauryl sulfat. Nó
giúp loại bỏ mỡ và làm sạch tóc nhẹ nhàng thích hợp dùng cho trẻ em.

IV.6.Sulfosuccinat:

Ưu điểm: các đặc tính tẩy rửa tốt, khả năng tạo bọt tốt, rất nhẹ đối với da, không
làm cay(mắt).
Khuyết điểm: xu hướng để thủy phân nhóm ester của chúng. Do đó tốt hơn nên
dùng chúng trong khu vực độ pH từ 6-8 (lý tưởng là 6,5).
-

Tổng hợp nhờ phản ứng sau:

IV.7.A
x
y
l

isethionat:
Các đặc tính có thể sánh với Sulfosuccinat. Cùng các vấn đề về tính ổn định. Ít hòa
tan trong nước lạnh: ưu tiên được sử dụng trong dầu gội đầu đục.

9


Nhóm 1

-

Tổng hợp nhờ phản ứng sau:

IV.8.Alkyl amidobetain:
Khả năng tác động trực tiếp mạnh (được dùng trong dầu gội tóc bạc và tóc
nhuộm). Các chất lưỡng tính và ion lưỡng tính ít độc hại và ít làm rát da hơn các chất
cationic đồng đẳng của chúng. Chúng thường kết hợp với chất hoạt động bề mặt khác
(chất anionic và NI) để làm dầu gội đầu dịu nhẹ (dành cho các bé sơ sinh)
-

Ví dụ: Alkyl amido propyl betain

-

Sự tổng hợp được thưc hiện theo các phản ứng sau đây:

IV.9.Các este polyol:
Các este béo polyetoxy hóa là chất thành phần căn bản của dầu gội đầu dành cho
bé sơ sinh (rất dịu). Chúng giảm đến mức tối thiểu khả năng làm rát da vì các anionic
được dùng kết hợp với các ete sulfat và betain. Rất tương hợp với da, khả năng tạo bọt
đặc biệt tốt.

V. Cocamidopropyl Betaine (CAPB):
Là một chất tổng hợp có nguồn gốc từ dầu dừa và dimethylaminopropylamine. Nó
là một hợp chất hóa học với một cation amoni. Nó là một chất lỏng màu vàng nhạt trong
suốt nhớt và được sử dụng như là một chất hoạt động bề mặt trong các sản phẩm tắm như
dầu gội và xà phòng tay, và trong mỹ phẩm nó như là một tác nhân tạo nhũ và để làm
giảm kích ứng bề mặt hoàn toàn ion sẽ gây ra.

10


Nhóm 1

Cocamidopropyl Betaine là một chất hoạt động bề mặt sử dụng thường xuyên nhất
mà không gây kích ứng da hoặc màng nhầy. Nó cũng có tính sát khuẩn, làm cho nó thích
hợp cho các sản phẩm vệ sinh cá nhân.. Nó tương thích với các bề mặt khác Cationic,
anionic, và nonionic.
Axit citric: là tự nhiên xuất phát từ trái cây và được sử dụng như một chất chống
oxy hoá để bảo quản các loại dầu trong sản phẩm. Điều chỉnh độ pH của dầu gội đầu để
giúp tóc mượt, có kiểu dáng đẹp và sáng bóng. Axit citric có khoảng pH từ 5,5, là một
axit khá yếu làm cho việc điều chỉnh dễ dàng. Nó cũng là một chất bảo quản ngăn ngừa
sự phát triển của vi khuẩn.
Stearic Acid: Là một Acid béo, có nguồn gốc chủ yếu từ tự nhiên nên rất dịu nhẹ
thích hợp sư dụng trong sản phẩm baby.
 Công thức cấu tạo:

Hay:

-

Công thức phân tử: C18H36O2 hay CH3(CH2)16COOH Polysorbate:

Polysorbate là chất hoạt động bề mặt nonionic và là chất nhũ hóa, có tác dụng tạo
dạng gel cho sản phẩm.
 Công thức cấu tạo:

 Công thức phân tử: C64H26O124

11



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×