Состав вода натрия гипохлорит пав силикат натрия

Состав синтетических моющих средств (СМС)

Состав СМС для человека, далёкого от химии, – это куча непонятных ингредиентов. Что это, и как влияет на моющие способности, – об этом речь пойдёт ниже.

ПАВ

ПАВ – основной компонент СМС. Думаю, что расшифровка «поверхностно-активные вещества» знакома всем. ПАВ накапливаются и действуют на границе разных по химической природе веществ, например, ПАВ способны соединить несмешивающиеся вещества, образуя эмульсию.

Молекула ПАВ состоит из двух частей – гидрофильной («любящей воду») и гидрофобной («боящейся воды») и больше напоминает шарик с длинным хвостом.

Молекулы жирового загрязнения отталкивают воду, поэтому просто взять и смыть его нельзя. Если же мы воспользуемся моющим средством, нам на помощь придут ПАВ. При попадании ПАВ в раствор их гидрофобные хвостики притягиваются к загрязнению, и окружают его наподобие оболочки. Гидрофильная часть молекулы при этом оказывается снаружи. В итоге получаются особые частицы, т.н. мицеллы. Гидрофильная часть в растворе соединяется с молекулой воды, поэтому загрязнение не оседает обратно на поверхности вещества, и теперь мы легко его можем смыть.

Схематичное изображение принципа действия ПАВ

Существует 4 основных типа ПАВ.

У анионактивных ПАВ (АПАВ) поверхностной активностью обладают отрицательно заряженные ионы, которые образуются при попадании ПАВ в воду. Самое известное АПАВ – обыкновенное туалетное мыло, которое являет собой натриевые или калиевые соли жирных кислот. Другие представители этой группы – это также соли органических кислот. Они носят сложные имена –алкилсульфаты, алкилбензолсульфонаты и другие (печально известный лаурилсульфат натрия – тоже АПАВ). АПАВ – самые распространённые и самые эффективные в плане моющей способности (которая, однако, зависит от жёсткости воды и реакции среды), но могут оказывать раздражающее действие на кожу человека.

Катионактивные ПАВ (КПАВ) получают из азотсодержащих соединений, гидрофобная часть такой молекулы имеет положительный заряд. КПАВ обладают бактерицидными и антистатическими свойствами, но моющее действие у них слабое, они часто плохо совместимы с АПАВ, образуя с ними соли. КПАВ накапливаются на поверхностях, поэтому часто используются как умягчители и антистатики. Их можно встретить в составе таких товаров, как кондиционеры для белья, полироли, шампуни и ополаскиватели для волос.

Свойства амфотерных ПАВ зависят от реакции среды: в кислой они будут вести себя как анионактивные, в щелочной – как катионактивные. Это значит, что действовать они могут в разных растворах. Такая двойственность обусловлена строением молекулы, в которой имеются и кислотные, и основные группы. Комбинирование свойств молекул АПАВ и КПАВ в молекуле амфотерных ПАВ делает их более универсальным и эффективным моющим средством. Амфотерные ПАВ хорошо пенятся и хорошо растворимы в воде, их свойства не зависят от её жёсткости и температуры, они обладают бактерицидным действием и не раздражают кожу.

Неионогенные ПАВ (НПАВ) растворяются в воде без образования ионов. Их моющая способность не зависит ни от жёсткости воды, ни от реакции среды. Эти ПАВ плохо пенятся, что позволяет использовать их в качестве пеногасителей. Совместимы со всеми видами ПАВ, и в отличие от АПАВ и КПАВ обладают хорошей биоразлагаемостью.

Энзимы

Если ПАВ хорошо справляются с жировым загрязнением, то отмыть белковое загрязнение помогут энзимы, иначе – ферменты. Энзимы ускоряют распад белков и жиров, переводя их в водорастворимое состояние. Не рекомендуется стирать шерстяные и шёлковые вещи СМС с энзимами, т.к. они разрушают натуральные волокна белкового происхождения. Сами же энзимы не выносят высоких температур, при которых они просто-напросто разрушаются.

Умягчители

В жёсткой воде, т.е. с повышенным содержанием ионов кальция и магния, моющие свойства некоторых ПАВ ухудшаются. Ведь вместо того, чтобы вступать в реакцию с загрязнением, ПАВ реагируют с ионами кальция и магния, образуя нерастворимый осадок. И мыло, например, не будет мылиться и пениться до тех пор, пока все ионы кальция и магния не окажутся связанными. Поэтому, в состав СМС вводят вещества, которые вступают в реакцию с ионами жёсткости, переводя их в водорастворимую форму. Самыми распространёнными умягчителями являются фосфаты – соли фосфорных кислот (триполифосфат натрия) и фосфонаты – производные фосфорсодержащих органических кислот. Однако ввиду отрицательного их воздействия на водоёмы, фосфорные умягчители заменяют на другие вещества. К таковым относятся

Цеолиты – группа минералов, обладающих особым строением, благодаря которому они способны избирательно поглощать и отдавать ионы различных веществ. В обезвоженном состоянии в цеолитах на молекулярном уровне образуются полости, куда охотно встраиваются молекулы и ионы, в т.ч. и катионы жёсткости. Поэтому цеолиты широко применяются в качестве адсорбентов и не только в СМС.

Поликарбоксилаты – полимерные вещества, которые в СМС выполняют несколько функций: 1) умягчение воды – они связывают ионы жёсткости, препятствуя их отложению на ТЭНах стиральных и посудомоечных машин; 2) антиресорбция – предотвращение повторного осаждения на поверхность ткани загрязнения из раствора. Этим же свойством обладают карбоксиметилцеллюлоза и поливинилпирролидон, которые тоже встречаются в списке компонентов СМС.

ЭДТА (динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, трилон Б) также обладает хорошей способностью связывать ионы кальция и магния, позволяя ПАВ действовать по назначению.

Цитрат натрия используют в качестве умягчителя чаще в жидких СМС.

Кальцинированная сода (или карбонат натрия) помимо умягчения воды ещё создаёт щелочную среду, в которой наиболее хорошо проявляются моющие свойства АПАВ и НПАВ.

Отбеливатели

Отбеливатели в СМС, как правило, представлены двумя видами – кислородсодержащими и оптическими. И если с первыми более-менее понятно (выделяющийся в водной среде кислород окисляет загрязнение и тем самым его разрушает), то вторые требуют пояснения. Оптические отбеливатели вещи белыми делают лишь визуально. Их принцип действия основан на поглощении невидимого человеком УФ-излучения и преобразовании его в видимую голубую часть спектра. Поэтому при дневном свете вещи будут выглядеть белыми и яркими, хотя фактически цвет ткани не изменяется.

Про кислородсодержащие отбеливатели необходимо сказать, что активны они при температуре от 30°С, а наибольшее количество ионов, которые, собственно, и будут отбеливать, образуется вообще при 60°С. Т.е. стирка в прохладной или холодной воде окажется неэффективной. И для того, чтобы при низких температурах всё-таки можно было удалить пятна, в состав СМС вводят активатор отбеливания – тетраацетилэтилендиамин (ТАЭД).

Ароматизаторы

Для создания приятной отдушки в СМС применяются такие вещества, как лимонен, линалоол, гесилкоричный альдегид (гексилциннамаль), бутилфенил метилпропиональ, альфа-изометилионон, бензилсалицилат, амилциннамаль.

Прочие компоненты

Роль наполнителей – равномерное распределение активных компонентов и создание однородной структуры СМС. Это как бы основа, в которую добавляют остальные компоненты. В порошкообразных СМС наполнителем служат сульфат натрия, хлорид натрия, в жидких – вода. Кстати, именно сульфаты обеспечивают порошку рассыпчатость и отсутствие комков.

Силикаты в СМС помимо создания щелочной среды, выполняют функцию антиресорбентов, гранулообразователей (способствуя сохранению порошкообразной структуры) и антикоррозийных компонентов.

Пеногасители (антивспениватели) добавляют в средства для стирки в машинах-автоматах, где нежелательно сильное пенообразование.

Источник

Способ получения гелеобразного чистящего средства

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения чистящего средства в форме геля и может быть использовано для чистки сантехнических изделий, котельного оборудования, бытовых и производственных помещений. Указанный способ заключается в том, что готовят водный раствор, содержащий гипохлорит натрия, н-алкилбензолсульфонат натрия, N-окись амина и силикат натрия, и затем добавляют к раствору соляную кислоту до значения рН 10,9-11,15, причем процесс ведут при 20-40 o С при следующем соотношении компонентов, мас. %: гипохлорит натрия 5-10, н-алкилбензолсульфонат натрия 10-26, N-окись амина 1-2, силикат натрия 4-8, вода до 100. Технический результат — повышение экономичности чистящего средства, содержащего в своем составе гипохлориты щелочных металлов, за счет придания ему гелеобразной формы. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения чистящего средства в форме геля и может быть использовано для чистки сантехнических изделий, котельного оборудования, бытовых и производственных помещений.

Известно, что в состав наиболее эффективных технических чистящих и дезинфицирующих средств входят гипохлориты щелочных металлов, представляющие собой сильные окислители. Известно также, что гелеобразные чистящие средства более экономичны по сравнению с жидкими чистящими средствами из-за их меньших производственных потерь. Наиболее распространенными загустителями для чистящих средств служат водорастворимые органические полимеры. При этом эти полимеры, в частности производные целлюлозы, служат и антиресорбционными добавками.

Особенностью чистящих средств на основе гипохлоритов щелочных металлов является их высокая величина рН, поскольку гипохлориты наиболее устойчивы в щелочных средах при рН11 [(1) Химическая энциклопедия, т.3, стр.355, М.: изд-во «БРЭ», 1992; (2) RU 2051958, 1996]. Это не позволяет использовать органические водорастворимые полимеры в качестве загустителей в композициях, содержащих гипохлориты щелочных металлов, так как их водные растворы теряют вязкость из-за разрушения высших структур полимеров в щелочной среде, а молекулы полимеров претерпевают щелочное элиминирование и окислительную деструкцию. Поэтому вязкость композиций, содержащих гипохлориты щелочных металлов, не превышает всего 50 сСт при комнатной температуре [(2) RU 2051958, 1996].

Известны моющие и чистящие средства, в которых щелочная среда обусловлена добавлением в состав силиката щелочных металлов. Так, известно жидкое моющее средство с рН 9,5-10,5, в состав которого входит метасиликат натрия в количестве 5,0-6,6% [(3) RU 2129591, 1999]. Известен способ получения загущенного чистящего средства добавлением в него аморфного силиката щелочного металла, который предварительно пропитывают водой, содержащей органические полимеры [(4) RU 2172769, 2001]. Однако компоненты этих моющих и чистящих средств не позволяют включать в них дополнительно гипохлорит натрия в первом случае из-за низкой величины рН раствора, во втором — из-за того, что в состав композиции входят органические полимеры.

Наиболее близким к заявленному способу является получение моющего средства, содержащего в качестве основных компонентов метасиликат натрия (20-30 мас. %) и гипохлорит натрия. Помимо этого, в состав указанного моющего средства входят гидроксид натрия, тетраборат натрия, бромид калия, фторид натрия, оксифос и вода [(5) SU 1325062 A1, 23.07.1987]. Благодаря включению в состав композиции гидроксида натрия в количестве 2-4%, ее рН составляет не ниже 13,5. Это обеспечивает достаточную стабильность гипохлорита натрия, однако низкая вязкость такой композиции делает ее использование не экономичным.

Целью изобретения является повышение экономичности чистящего средства, содержащего в своем составе гипохлориты щелочных металлов, за счет придания средству гелеобразной формы.

Указанная цель достигается тем, что готовят водный раствор, содержащий гипохлорит натрия, н-алкилбензосульфонат натрия, N-окись амина и силикат натрия, с последующим добавлением к нему соляной кислоты до рН чистящего средства 10,9-11,15. При этом компоненты берут в соотношении, мас.%: гипохлорит натрия 5-10, н-алкилбензосульфонат натрия 10-26, силикат натрия 4-10, N-окись амина 1-2, остальное — вода. Процесс ведут при 20-40 o С. При подкислении средства соляной кислотой до рН 10,9-11,4 чистящее средство из жидкого превращается в жесткий гель благодаря тому, что часть силиката натрия в результате нейтрализации переходит в кремниевую кислоту с ее последующей полимеризацией. Образовавшаяся кремниевая кислота служит не только структурирующим агентом, но также одновременно служит и ресорбционной добавкой, препятствующей обратному осаждению удаленных загрязнений. Для усиления чистящего эффекта к средству добавляют мелкодисперсные добавки, например двуокись кремния. Для ускорения процесса превращения чистящего средства из жидкого в гелеобразное целесообразно вести его при температуре 20-40 o С (таблица 1).

Как следует из таблицы 1, оптимальные значения рН технической композиции, содержащей силикат натрия, которые обеспечивают образование и стабильность геля при одновременной стабильности в ней гипохлорита натрия 11,15 — 10,9. Выше этих значений время образования геля при 20-40 o С слишком велико, что делает процесс приготовления чистящего средства экономически не выгодным.

Повышение же температуры до 60 o С приводит к быстрому разрушению гипохлорита натрия. Ниже рН 10,9 скорость разложения гипохлорита натрия в готовом средстве может составить до 0,1% в сутки, что ограничивает срок годности чистящего средства.

После установления рН композиции 10,9-11,15 в состав композиции помимо гипохлорита натрия могут быть включены разнообразные водорастворимые и водонерастворимые компоненты, обеспечивающие чистящему средству дополнительную эффективность. Общее требование к компонентам — их устойчивость при рН 11-11,5 и к действию гипохлорита натрия.

Необходимым компонентом чистящего средства служит поверхностно-активное вещество (ПАВ), которое адсорбируется на межфазных поверхностях. При получении гелеобразного технического средства, содержащего гипохлорит натрия, в качестве ПАВ использован н-алкилбензосульфонат натрия, поскольку это соединение устойчиво в щелочной среде, не окисляется гипохлоритами щелочных металлов и не требует дополнительных активных добавок. Оптимальное количество ПАВ алкилбензосульфоната натрия 10-26%. Количество ПАВ ниже 10% приводит к необходимости большего расхода средства на единицу загрязненной площади, больше 26% — экономически нецелесообразно.

В качестве усилителя пенообразования используют N-окись амина в количестве 1-2 мас.%.

Наиболее оптимальное количество гипохлорита натрия 5-10%. При этом количестве гипохлорита натрия его потери в составе чистящего средства в процессе длительного хранения минимальны, гарантийный срок хранения чистящего средства — не менее одного года.

Оптимальное количество силиката натрия в составе гелеобразного технического чистящего средства 4-8 мас.%. Ниже 4% резко снижается прочность геля, выше 8% — экономически не целесообразно.

В период времени между приготовлением технического чистящего средства в виде раствора с соответствующим рН и началом гелеобразования вязкость возрастает с 1,25 -1,50 сСт до 55-70 сСт (таблица 2). После образования геля система полностью теряет текучесть.

Плавное повышение вязкости композиции вплоть до наступления времени гелеобразования (таблица 2) позволяет дополнительно вводить в состав композиции в случае необходимости нерастворимые в воде мелкодисперсные добавки, позволяющие усилить чистящий эффект. К моменту гелеобразования такие добавки находятся во взвешенном состоянии и остаются равномерно распределенными по всему объему. К числу таких добавок относится мелкодисперсная двуокись кремния, которая может быть включена в количестве 25-60 г на 100 мл жидкости.

Техническое чистящее средство в форме геля, содержащее мелкодисперсную двуокись кремния, расчитано на очистку от жестких загрязнений, без двуокиси кремния — на очистку от полужидких веществ.

Способ получения технических чистящих средств в форме геля иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Готовят водный раствор, содержащий 5% гипохлорита натрия, 18% н-алкилбензосульфоната натрия, 1% N-окиси амина, 5% силиката натрия, титруют соляной кислотой до рН 10,9, перемешивают и оставляют до полного гелеобразования.

Пример 2. Аналогично примеру 1 водный раствор, содержащий 10% гипохлорита натрия, 26% н-алкилбензосульфоната натрия, 2% N-окиси амина, 10% силиката натрия, титруют соляной кислотой до рН 11,05, перемешивают и оставляют до полного гелеобразования.

Пример 3. Аналогично примеру 1 готовят 100 мл водного раствора, содержащего 7% гипохлорита натрия, 10% н-алкилбензосульфоната натрия, 4% силиката натрия, 2% N-окиси амина, раствор титруют соляной кислотой до рН 11,10, перемешивают, выдерживают 15 часов при 20 o С, добавляют 25 г мелкодисперсной двуокиси кремния, перемешивают и выдерживают до полного гелеобразования.

Пример 4. Аналогично примеру 3 100 мл водного раствора, содержащего 10% гипохлорита натрия, 15% н-алкилбензосульфоната натрия, 8% силиката натрия, 2% N-окиси амина, титруют соляной кислотой до рН 11,15, выдерживают 15 часов при 40 o С, добавляют 60 г мелкодисперсной двуокиси кремния, перемешивают и выдерживают до полного гелеобразования.

Сравнительная оценка экономичности технического чистящего средства в форме геля и жидкого чистящего средства того же состава, но не оттитрованного соляной кислотой до рН 10,9-11,15, показывает, что непроизводственные потери гелеобразующего средства на 1-1,5 порядка ниже, чем жидкого при использовании их в одних и тех же условиях. Кроме того, жидкое чистящее средство мало эффективно для борьбы с жесткими загрязнениями, в этом случае разница в технологической эффективности составляет уже несколько порядков.

1. Способ получения гелеобразного чистящего средства на основе гипохлорита натрия, заключающийся в том, что готовят водный раствор, содержащий гипохлорит натрия, н-алкилбензолсульфонат натрия, N-окись амина и силикат натрия, затем добавляют к раствору соляную кислоту до значения рН 10,9-11,15, причем процесс ведут при 20-40 при следующем соотношении компонентов, мас.%: гипохлорит натрия 5-10, н-алкилбензолсульфонат натрия 10-26, N-окись амина 1-2, силикат натрия 4-8, вода до 100.

2. Способ по п.1, заключающийся в том, что в состав чистящего средства до наступления времени гелеобразования вводят мелкодисперсную двуокись кремния.

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Источник