Пав и его свойства и противопоказания

Пав и его свойства и противопоказания thumbnail

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 6 марта 2020;
проверки требуют 4 правки.

Пове́рхностно-акти́вные вещества́ (ПАВ) — химические соединения, которые, концентрируясь на поверхности раздела термодинамических фаз, вызывают снижение поверхностного натяжения.

Сопутствующие пове́рхностно-акти́вные вещества́ (со-ПАВ) — химические соединения, которые обладают свойством ПАВ, но предназначены для поддержания, усиления, активации и т. п. свойств основного ПАВ. Например, для повышения растворимости малорастворимых компонентов или поддержания пенообразующей способности.

Поверхностная активность[править | править код]

Основной количественной характеристикой ПАВ является поверхностная активность[1] — способность вещества снижать поверхностное натяжение на границе раздела фаз — это производная поверхностного натяжения по концентрации ПАВ при стремлении С к нулю. Однако, ПАВ имеет предел растворимости (так называемую критическую концентрацию мицеллообразования, или ККМ), с достижением которого при дальнейшем добавлении ПАВ в раствор его концентрация на границе раздела фаз остаётся постоянной, но при этом происходит самоорганизация молекул ПАВ в объёмном растворе (мицеллообразование или агрегация). В результате такой агрегации образуются так называемые мицеллы. Отличительным признаком мицеллообразования служит помутнение раствора ПАВ. Водные растворы ПАВ при этом также приобретают голубоватый (студенистый) оттенок за счёт преломления света мицеллами (см. опалесценция).

Методы определения ККМ:

  • Метод поверхностного натяжения
  • Метод измерения краевого угла (угла смачивания) с твёрдой или жидкой поверхностью (contact angle)
  • Метод вращающейся капли (spindrop, spinning drop)

Строение ПАВ[править | править код]

Как правило, ПАВ — органические соединения, имеющие амфифильное строение, то есть их молекулы имеют в своём составе полярную часть, гидрофильный компонент (функциональные группы -ОН, -СООН, -SOOOH, -O- и т. п., или, чаще, их соли -ОNa, -СООNa, -SOOONa и т. п.) и неполярную (углеводородную) часть, гидрофобный компонент. ПАВ могут служить обычное мыло (смесь натриевых солей жирных карбоновых кислот — олеата, стеарата натрия и т. п.) и СМС (синтетические моющие средства), а также спирты, карбоновые кислоты, амины и т. п.

Классификация ПАВ[править | править код]

  • Ионогенные ПАВ
    • Катионные ПАВ
    • Анионные ПАВ
    • Амфотерные ПАВ
  • Неионогенные ПАВ
    • Алкилполиглюкозиды
    • Алкилполиэтоксилаты

Производство ПАВ из высших жирных спиртов[править | править код]

Важнейшим сырьём в производстве современных поверхностно-активных веществ для синтетических моющих средств являются высшие жирные спирты, которые в зависимости от реагента дают неионогенные или анионные ПАВ, что иллюстрирует приведённая ниже схема[2]:[стр. 5].

Мировой объём использования высших жирных спиртов в производстве ПАВ в 2000 году составил 1,68 млн тонн[2]:[стр. 6]. В 2003 году около 2,5 млн тонн ПАВ было произведено на основе высших жирных спиртов[3].

Применение высших жирных спиртов для производства поверхностно-активных веществ[править | править код]

Также в производстве ПАВ используются и некоторые другие спирты: глицерин (сложные эфиры с жирными кислотами — эмульгаторы), сорбитол (сорбитаны), моноэтаноламин и диэтаноламин (алканоламиды).

Влияние ПАВ на компоненты окружающей среды[править | править код]

ПАВ делятся на те, которые быстро разрушаются в окружающей среде, и те, которые не разрушаются и могут накапливаться в организмах в недопустимых концентрациях. Один из основных негативных эффектов ПАВ в окружающей среде — понижение поверхностного натяжения. Например в океане изменение поверхностного натяжения приводит к снижению показателя удерживания CO2 и кислорода в массе воды. Только немногие ПАВ считаются безопасными (алкилполиглюкозиды), так как продуктами их деградации являются углеводы. Однако при адсорбировании ПАВ на поверхности частичек земли/песка степень/скорость их деградации снижаются многократно. Так как почти все ПАВ, используемые в промышленности и домашнем хозяйстве, имеют положительную адсорбцию на частичках земли, песка, глины, при нормальных условиях они могут высвобождать (десорбировать) ионы тяжёлых металлов, удерживаемые этими частичками, и тем самым повышать риск попадания данных веществ в организм человека.

Области применения[править | править код]

  • Моющие средства. Основное применение ПАВ — в качестве активного компонента моющих и чистящих средств (в том числе, применяемых для дезактивации), мыла, для ухода за помещениями, посудой, одеждой, вещами, автомобилями и пр. В 2007 году в России было произведено более 1 млн тонн синтетических моющих средств, главным образом — стиральных порошков. В настоящее время самым распространенным ПАВ в синтетических моющих средствах является алкилбензосульфонат. К группе анионных ПАВ также принадлежат алкансульфонат (SAS), алкилсульфат (FAS) и летучий алкилсульфат (FAES). FAS может быть получен из растительного сырья, например, рапсового масла или масла кокоса. В катионных ПАВ гидрофильная группа представлена положительно заряженной азотосодержащей группой. В качестве отрицательно заряженного противовеса выступает ион хлора или метилсульфат. Эти ПАВ особенно активно используются в синтетических средствах для «щадящей» стирки, так как играют роль смазки. Неионогенные ПАВ не создают ионы в водных растворах и, следовательно, обладают важными преимуществами: они абсолютно невосприимчивы к жесткости воды, демонстрируют высокую эффективность даже при низких концентрациях и низких температурах стирки, не образуют много пены и препятствуют потемнению белья. Сапонин, полученный из мыльнянки или стиральных орешков (Waschnussen), принадлежит к неионогенным ПАВ. Другим примером неионогенного ПАВ является сахарный алкилполиглюкозид (APG), добываемый из возобновляемого сырья: кукурузы, сахарного тростника и кокосового ореха. APG является биологически разлагаемым и имеет отличную совместимость с кожей. Именно эти ПАВ используются в натуральных стиральных порошках
  • Наука. ПАВ широко применяются в исследованиях, например, в биологии для разрушения клеточных мембран в целях выделения компонентов клеток (белки, хроматин, РНК) для непосредственного их анализа (вестерн-блот, количественная ПЦР) или использования в других экспериментах (иммунопреципитация белковых комплексов (Co-IP, хроматина (ChIP)[en], РНК (RIP) и пр.).
  • Косметика. Основное использование ПАВ в косметике — шампуни, где содержание ПАВ может достигать десятков процентов от общего объёма. Также ПАВ используются в небольших количествах в зубной пасте, лосьонах, тониках и других продуктах.
  • Текстильная промышленность. ПАВ используются в основном для снятия статического электричества с волокон синтетической ткани.
  • Кожевенная промышленность. Защита кожаных изделий от лёгких повреждений и слипания.
  • Лакокрасочная промышленность. ПАВ используются для снижения поверхностного натяжения, что обеспечивает лёгкое проникновение красочного материала в маленькие углубления на обрабатываемой поверхности и их заполнение с вытеснением при этом оттуда другого вещества (например, воды).
  • Бумажная промышленность. ПАВ используются для отделения чернил от целлюлозы при переработке макулатуры. Молекулы ПАВ, адсорбируясь на пигменте чернил, делает его гидрофобным. Далее воздух пропускается через раствор пигмента и целлюлозы. Пузырьки воздуха адсорбируются на гидрофобной части ПАВ и частички пигмента всплывают на поверхность (см. флотация).
  • Металлургия. Эмульсии ПАВ используются для смазки прокатных станов и снижения трения. Выдерживают высокие температуры, при которых сгорает масло.
  • Защита растений. ПАВ широко используются в агрономии и сельском хозяйстве для образования эмульсий пестицидов. Используются также для повышения эффективности транспортировки питательных компонентов к растениям через мембранные стенки их клеток (см. внекорневая подкормка).
  • Пищевая промышленность. ПАВ в виде эмульгаторов (например, лецитина[источник не указан 3053 дня]) добавляют для улучшения качества мороженого, шоколада, взбитых сливок, соусов, печенья и других блюд.
  • Нефтедобыча. ПАВ применяются для гидрофобизации призабойной зоны пласта (ПЗП) с целью увеличения нефтеотдачи.
  • Строительство. ПАВ[источник не указан 3053 дня], называемые пластификаторами, добавляют к цементно-песчаным смесям и бетонам для уменьшения их водопотребности при сохранении подвижности. Это увеличивает конечную прочность (марку) затвердевшего материала, его плотность, морозостойкость, водонепроницаемость.
  • Медицина. Катионные и анионные ПАВ применяют в хирургии в качестве антисептиков. Например, четвертичные аммониевые основания приблизительно в 300 раз эффективнее фенола по губительному действию в отношении микроорганизмов. Антимикробное действие ПАВ связывают с их влиянием на проницаемость клеточных мембран, а также ингибирующим действием на ферментативные системы микроорганизмов. Неионогенные ПАВ практически не обладают противомикробным действием.
  • Теплоэнергетика. ПАВ применяются для обработки функциональных поверхностей систем теплоснабжения, а также рабочих поверхностей теплообменного оборудования с целью повышения гидрофобности и увеличения краевого угла смачиваемости, что приводит к ряду положительных эффектов, таких как: многократное снижение скорости протекания коррозионных процессов; уменьшение гидравлического сопротивления; удаление накопившихся отложений с поверхностей оборудования и трубопроводов и предотвращение образования новых отложений.[6]
Читайте также:  Гиалуроновая кислота в таблетках побочные эффекты и противопоказания

Объём производства[править | править код]

В 2008 году годовой объём производства ПАВ составил 13 миллионов тонн[7]. В 2012 году объём рынка ПАВ составлял 26,8 миллиарда долларов, к 2016 году ожидается рост до 31 миллиарда, а к 2020 — до 36 миллиардов[8].

Сопутствующие ПАВ[править | править код]

Со-ПАВ не применяются без основного ПАВ. Могут иметь такие дополнительные функции, как солюбилизирующее действие, снижение статического электрического заряда (волос, ткани), стабилизирующее действие на гелеобразующие компоненты, усиление или, наоборот, подавление пенообразования, стабилизация пены и т. д. Пример со-ПАВ: каприлглюкозид.

Комментарии[править | править код]

  1. ↑ Приведена схема для этиленоксида, как наиболее распространённого реагента для синтеза алкоксилатов.
  2. ↑ Вместо оксида фосфора также используются полифосфорные кислоты, а в качестве исходных продуктов — этоксилаты спиртов.
  3. ↑ Обычно используют не сами сульфоновые кислоты, а аммониевые или натриевые соли, например: лаурилсульфат натрия.

Библиография[править | править код]

  • Абрамзон А. А., Гаевой Г. М. (ред.) Поверхностно-активные вещества. — Л.: Химия, 1979. — 376 с.
  • Плетнев М. Ю. (ред.) Поверхностно-активные вещества и композиции. Справочник. — М.: ИД «Косметика и медицина», 2002. — 752 с.
  • Паршикова Т. В. Поверхностно-активные вещества как фактор регуляции развития водорослей. — Киев: Фитосоциоцентр, 2004. — 276 с. (на укр. яз.) ISBN 966-306-083-8 (ошибоч.).
  • Остроумов С. А. Биологические эффекты при воздействии поверхностно-активных веществ на организмы. — М.: МАКС-Пресс, 2001. — 334 с. ISBN 5-317-00323-7.
  • Ставская С. С., Удод В. М., Таранова Л. А., Кривец И. А. Микробиологическая очистка воды от поверхностно-активных веществ. — Киев: Наук. думка, 1988. — 184 с. ISBN 5-12-000245-5.
  • Пищевые эмульгаторы и их применение: [пер с англ. В. Д. Широкова] / Под ред. Дж. Хазенхюттля, Р. Гартела. — СПб.: Профессия, 2008. — 288 с.

См. также[править | править код]

  • Мыло
  • Сурфактант
  • Амфотерный сурфактант
  • Диспергаторы кальциевых мыл
  • Неонол
  • Синтанол
  • Сульфонол
  • Катапин
  • Кокамидопропилбетаин
Читайте также:  Шлифовка рубцов лазером противопоказания

Примечания[править | править код]

  1. ↑ Не следует путать с Поверхностной (радио)активностью.
  2. 1 2 3 4 5 6 Chemistry and Technology of Surfactants / Edited by Richard J. Farn. — Blackwell Publishing Ltd, 2006. — 315 p. — ISBN 978-14051-2696-0.
  3. Dierker M., Schäfer H. J. Surfactants from oleic, erucic and petroselinic acid: Synthesis and properties (англ.) // European Journal of Lipid Science and Technology. — 2010. — Vol. 112, no. 1. — P. 122.
  4. 1 2 3 4 5 6 Ланге К. Р. Поверхностно-активные вещества: синтез, свойства, анализ, применение = Surfactants. A Practical Handbook / Пер. с англ. — СПб.: «Профессия», 2004. — 240 с. — ISBN 5-93913-068-2.
  5. 1 2 Плетнев М. Ю. Косметико-гигиенические моющие средства // . — «Химия». — М., 1990. — С. 17—20. — ISBN 5-7245-0275-5.
  6. ↑ [www.src-w.ru Научный центр «Износостойкость» НИУ «МЭИ»].
  7. Kosaric,Naim; Sukan,Fazilet Vardar. Biosurfactants: Production and Utilization—Processes, Technologies, and Economics (англ.). — CRC Press, 2014. — P. 153. — ISBN 9781466596702.
  8. ↑ Global Surfactant Market — Acmite Market Intelligence. Дата обращения 2 декабря 2015.

Источник

О том, что ПАВ- страшное зло, знают наверное даже те, кто абсолютно не интересуется косметикой. Но мало кто задумывается о том, что косметики без ПАВ практически не бывает. И еще меньше людей отдают себе отчет, что они, сами того не ведая, употребляют ПАВ практически каждый день без вреда для здоровья…

Что такое ПАВ ? И зачем они нужны ?

Поверхностно-активные вещества, или ПАВ, также называемые эмульгаторами, позволяют стабилизировать эмульсии и прочие дисперсные системы, то есть делают их однородными. Попробуйте смешать воду и масло. Как бы вы ни взбалтывали эту смесь, она будет разделяться на воду и масло. Добавьте туда эмульгатор ПАВ и получите однородную смесь.

Около 90% косметических продуктов являются эмульсиями, а значит, содержат ПАВ. Среди них молочко, гели, кремы, маски, гоммажи, сыворотки, флюиды, лосьоны, тональные кремы, зубные пасты… Без ПАВ эти средства сделать будет просто невозможно.

Без ПАВ можно изготовить только :
— средства, состоящие исключительно из жирной фазы : масла, бальзамы, помада…
— средства в форме пудры : компактная пудра, тени.

Но без ПАВ нельзя обойтись и в других областях нашей жизни. Например, в пище. Самый простой пример- соус майонез, который является эмульсией-смесью жирной фазы (растительного масла) и водной фазы (уксуса и горчицы). А роль ПАВ выполняет яичный желток, который содержит естественный эмульгатор лецитин. ПАВ также присутствуют в маргарине, соусах, шоколаде, хлебе, халве…

Под названием ПАВ скрывается целый набор веществ и компонентов. И отнюдь не все они опасны для нас.

Одно из заблуждений состоит в том, что ПАВ, входящие в косметику, вредны в силу своего ненатурального происхождения. На самом деле, большинство из них имеет растительное происхождение, но это не мешает им оказывать раздражающее действие на кожу. Среди них sodium lauryl sulfate (SLS, лаурилсульфат натрия), sodium laureth sulfate (SLES, лауретсульфат натрия) и ammonium lauryl sulfate. SLES является менее агрессивным, чем SLS и именно он был тем компонентом, который в свое время позволил Johnson & Johnson создать шампунь для детей без слез. Но несмотря на это все три вышеупомянутых компонента способны раздражать кожу.

ПАВ, какие они бывают и как действуют ?

Основные свойства ПАВ :

— моющие
— пенообразующие
— увлажняющие
— эмульгирующие
— кондиционирующие (разглаживающие)

Разобраться, как действуют ПАВ достаточно просто. Надо учесть, что наша кожа и волосы заряжены отрицательно. Именно это и определяет, как на них будут действовать те или иные ПАВ. Существует 4 типа ПАВ :

Читайте также:  Магнитотерапия показания и противопоказания шейного отдела

— анионные : гидрофильный (водорастворимый) конец ПАВ заряжен негативно. Эти ПАВ обладают очень сильными моющими свойствами.
Липофильная (жирорастворимая) часть молекулы ПАВ захватывает частицы грязи и кожного жира. Водорастворимая часть в свою очередь отталкивается от кожи и волос, поскольку она также, как и кожа, имеет отрицательный заряд. В результате, грязь в соединении с ПАВ, смывается водой и удаляется. Это свойство анионных ПАВ и приводит к тому, что они агрессивно влияют на кожу, разрушая ее липидную пленку.

Примеры : сульфаты, в том числе печально известный лаурилсульфат натрия SLS…

— катионные ПАВ : гидрофильный водорастворимый конец заряжен положительно.
Этот вид ПАВ обладает слабым моющим действием и используется в основном в качестве эмульгатора и смягчающего агента. За счет своего положительного заряда, эти ПАВ притягиваются к волосам и коже, которые обладают отрицательным зарядом. Они входят в состав кондиционеров и масок для волос и помогают фиксировать добавки на волосах, а также оказывают на них антистатический эффект.

Примеры : benzalkonium chloride, BTMS, амины

— амфотерные ПАВ : могут нести как негативный, так и позитивный заряд, в зависимости от pH среды, в которую они попадают.
Они используются в сочетании с анионными ПАВ для смягчения моющих средств и уменьшения их агрессивного воздействия на кожу.

Примеры : производные аминокислот, cocamidopropyl betaine…

— неионные  ПАВ :  молекула не имеет никакого заряда.
Эти ПАВ не раздражают кожу и являются биологически разлагаемыми. Они образуют малое количество пены, но обладают довольно-таки сносными моющими свойствами.

Примеры : алкилфенолы, этоксилированные спирты, сапонины, decyl glucoside, cetyl alcohol, глутаматы, лецитин…

Но не все потеряно. Помимо опасных сульфатов среди ПАВ есть и те, которые не раздражают кожу :

— lauryl glucoside
Производное жирных спиртов кокосового или пальмового масла и глюкозы

Неионное ПАВ, очень мягкое, используется в моющих средствах, в том числе и для интимной гигиены. Подходит для чувствительной кожи. Обладает густой и вязкой структурой и очень слабо пенится. Поэтому, требует добавок для повышения своих пенных качеств. Либо используется для придания густоты в сочетании с другими ПАВ.

Используется в гелях для душа, жидком мыле, очищающих гелях для лица, рук и интимной гигиены, в шампунях и средствах для детей.

— babassuamidopropyl betaine
Производное жирных кислот масла бабассу.

Амфотерное ПАВ, обладающее хорошими пенящими свойствами и позволяющее улучшать эти свойства в сочетании с другими ПАВ, делает пену более мелкой, придает ей кремовую текстуру. Оно оказывает кондиционирующее и антистатическое действие на волосы, делает их более мягкими и послушными.

Babassuamidopropyl betaine с успехом заменяет cocoamidopropyl betaine, поскольку является более мягким и производится без использования раздражающих компонентов.

Используется в гелях для душа, жидком мыле, очищающих гелях для лица, рук и интимной гигиены, в шампунях и средствах для детей. В малых дозах (2-3%), это ПАВ может быть использован в мицеллярной воде.

— coco glucoside
Производное жирных спиртов кокосового или пальмового масла и глюкозы

Мягкий неионный ПАВ, применяемый как со-ПАВ. Обладает увлажняющим действием и позволяет восстанавливать водно-жировую пленку на коже. Используется для повышения вязкости и мягкости в сочетании с другими ПАВ, а также для улучшения переносимости анионных ПАВ.

— decyl glucoside
Производное жирных спиртов кокосового или пальмового масла и глюкозы

Неионный ПАВ с отличными пенящими свойствами, даже при малом содержании. Его получают из сахара и он подходит для всех типов кожи и волос, включая детские. Отлично дополняет lauryl glucoside для создания мягких моющих средств.

При содержании менее 3%, может использоваться в мицеллярной воде или лосьонах для снятия макияжа.

Таким образом, без ПАВ в косметике никуда. В принципе не так страшны ПАВ, как их малюют. Достаточно обращать внимание на состав средств и выбирать мягкие ПАВ. А также на то, какова пропорция ПАВ в средстве. Чем ближе к началу списка INCI стоит ПАВ, тем более агрессивно оно будет действовать на кожу. И конечно же, стараться тщательно смывать средства, содержащие агрессивные ПАВ, в частности сульфиты.

Источник