Неионогенные поверхностно-активные вещества типа полиэтиленгликоля (ПЭ) можно классифицировать по типу гидрофобной группы, включая длинноцепочечные полиоксиэтиленовые эфиры жирных спиртов, полиоксиэтиленовые эфиры алкилфенолов, полиоксиэтиленовые эфиры жирных кислот, полиоксиэтиленалкиламины, полиоксиэтиленалкиламиды и простые полиэфиры.
Длинноцепочечные-эфиры полиоксиэтиленовых спиртов жирных кислот
Атом водорода в гидроксильной группе в молекулах длинноцепочечных жирных спиртов представляет собой активный атом водорода, а оксид этилена — активное соединение, способное заменять атом водорода. Они легко реагируют и полимеризуются в простые эфиры.
Фактически присоединение оксида этилена происходит постепенно, сначала добавляется одна молекула оксида этилена, затем добавляется вторая, третья и так далее. Оптимальная моющая способность наблюдается после добавления 10-15 молекул. Обычно используемые длинноцепочечные жирные спирты включают лаурилолеиловый спирт, пальмитол, стеариловый спирт, циклогексанол и терпеновые спирты. Эти поверхностно-активные вещества обладают высокой стабильностью, хорошей биоразлагаемостью и растворимостью в воде, а также превосходными эмульгирующими, смачивающими, проникающими, диспергирующими и солюбилизирующими способностями. Они обычно используются в стиральных порошках и шампунях. Простые эфиры полиоксиэтилена алкилфенолов получают реакцией присоединения алкилфенолов с оксидом этилена. Обычно используемые фенолы включают октилфенол и нонилфенол. При использовании нонилфенола продукт, образующийся при присоединении 4 молекул оксида этилена, нерастворим в воде; продукт, образующийся при добавлении 6 или 7 молекул этиленоксида, полностью растворим в воде при комнатной температуре; продукт, образованный добавлением 8-12 молекул этиленоксида, обладает хорошими смачивающими, проникающими и моющими свойствами, а также обладает хорошей эмульгирующей способностью, что делает его пригодным для использования в качестве моющего средства и пенетранта; продукт, образованный добавлением более 15 молекул этиленоксида, не обладает проникающими или моющими свойствами, но обладает хорошей эмульгирующей и диспергирующей способностью, что делает его пригодным для использования в качестве эмульгирующего диспергатора, выравнивающего агента и замедляющего агента. Алкилфенол-полиоксиэтиленовые эфиры обладают высокой химической стабильностью и плохо разрушаются сильными кислотами или щелочами даже при высоких температурах, а их биоразлагаемость плохая. Поэтому спрос на них постепенно снижается, и в основном они используются в кислотных и щелочных моющих средствах для металлов, реже в бытовых моющих средствах.
Эфиры полиоксиэтилена жирных кислот
Жирные кислоты реагируют с оксидом этилена в присутствии катализатора с образованием полиоксиэтиленовых эфиров жирных кислот. Чем больше атомов углерода в жирной кислоте, тем ниже ее растворимость и выше температура помутнения, за исключением жирных кислот, содержащих гидроксильные группы, или ненасыщенных жирных кислот. Влияние количества добавленных молекул этиленоксида на сложный эфир аналогично влиянию эфиров полиоксиэтиленовых спиртов жирных кислот. Например, жирные кислоты с 12-18 атомами углерода, связанными с 12–15 молекулами этиленоксида, обладают превосходной моющей способностью, тогда как жирные кислоты с меньшим числом, например 5–6 молекул этиленоксида, обладают маслорастворимой эмульгирующей способностью. Этот тип поверхностно-активного вещества имеет более низкую проникающую и моющую способность, чем полиоксиэтиленовые эфиры жирных спиртов и алкилфенолов, и в основном используется в качестве эмульгатора, диспергатора, промасливателя волокна и вспомогательного красящего вещества.
Полиоксиэтиленалкиламины
Алкиламины подвергаются реакции присоединения с оксидом этилена с образованием двух продуктов реакции. Подобно трем неионогенным поверхностно-активным веществам, упомянутым выше, когда количество добавок этиленоксида в молекуле полиоксиэтиленалкиламина невелико, он нерастворим в воде, но растворим в масле. Однако из-за своей структуры органического амина он растворим в кислых водных растворах. Таким образом, полиоксиэтиленалкиламины обладают некоторыми характеристиками как неионогенных, так и катионных поверхностно-активных веществ, такими как кислотостойкость, но плохая щелочестойкость, а также бактерицидные свойства. При большом количестве добавок этиленоксида увеличивается его неионность, он не выпадает в осадок в щелочных растворах, проявляя хорошую активность даже в щелочных растворах.
Благодаря повышенной неионности и относительно пониженной катионности он проявляет совместимость с анионными ПАВ и может использоваться в сочетании с ними. Поскольку это поверхностно-активное вещество сочетает в себе неионогенные и катионные свойства, его обычно используют в качестве вспомогательного красящего вещества и в производстве вискозы для повышения прочности регенерированных волокнистых нитей. Это также помогает поддерживать чистоту отверстий фильер и предотвращает осаждение грязи.
Полиоксиэтиленалкилоламиды
Алкилоламиды вступают в реакцию присоединения с оксидом этилена с образованием полиоксиэтиленалкилоламидов. Эти неионогенные поверхностно-активные вещества обладают сильными пенообразующими и стабилизирующими свойствами и поэтому широко используются в качестве усилителей и стабилизаторов пенообразования. Некоторые из них также обладают хорошими моющими, солюбилизирующими и загущающими свойствами. Ранним продуктом этого типа является лауроилдиэтаноламин, который синтезируют путем нагревания лауриновой кислоты и диэтаноламина под защитой азота. Лауроилдиэтаноламин нерастворим в воде; он проявляет хорошую растворимость в воде и моющие свойства только в том случае, если сочетается с одной молекулой диэтаноламина с образованием комплекса. Его можно использовать в качестве стабилизатора пены в моющих средствах, а также в качестве эмульгатора, средства для удаления ржавчины и мыла для химической чистки. Стабильность и устойчивость к гидролизу этого поверхностно-активного вещества превосходят таковые у полиоксиэтиленовых эфиров жирных кислот.
Полиэфиры
Полиэфирные продукты — это общий термин для ряда продуктов, сополимеризованных с пропиленгликолем в качестве исходного агента и различными полиоксипропилен-этиленоксидами с различной относительной молекулярной массой. Относительная молекулярная масса полиэфиров может достигать нескольких тысяч и более, что значительно выше, чем у обычных ПАВ, поэтому их также можно отнести к высокомолекулярным ПАВ. Полиэфиры обладают уникальными свойствами; они, как правило, не-гигроскопичны, лучше растворяются в холодной воде, чем в горячей, а концентрированные растворы имеют гелеобразную-подобную структуру. Они также растворимы в ароматических углеводородах и хлорированных органических растворителях. Полиэфиры обладают низкой токсичностью и низкой пенообразующей способностью; простые полиэфиры с относительной молекулярной массой 2000-3000 обладают хорошей моющей способностью; более высокие относительные молекулярные массы обладают лучшей диспергирующей способностью. Кроме того, полиэфиры обладают сильной эмульгирующей способностью, поэтому их можно использовать в малопенящихся моющих средствах, эмульгаторах, пеногасителях, а также в выравнивателях ткани, антистатиках, смазочно-охлаждающих смазках для резки металлов и связующих веществах. Они имеют еще более широкое применение в некоторых специализированных областях.
