la industria de los agentes tensoactivos

8/12/2019 La Industria de Los Agentes Tensoactivos

http://slidepdf.com/reader/full/la-industria-de-los-agentes-tensoactivos 1/6

Tema 10. La Industria de los Agentes Tensoactivos 1

1.- Anfifílicos.

El interés de los compuestos tensoactivos radica en su carácter anfifílico: es decir, en la presencia en una misma

molécula de dos o más grupos con propiedades antagónicas respecto de un mismo disolvente. Todas las sustancias

anfifílicas tienen una estructura molecular común que tiene dos partes: un grupo polar que contiene heteroátomos

como O, S, P ó N que se encuentran en grupos alcohol, ácido, sulfato, sulfonato, fosfato, amina, amida, etc, y ungrupo apolar o poco polar que es en general un grupo hidrocarbonado de tipo alquil o alquil benceno, y que puede

contener eventualmente átomos de halógeno u oxígeno.

Agregados anfifílicos

2.- Sustancias tensoactivas. Clasificación.

Orientación de las moléculas de un tensoactivo en una interfase aire (o aceite)-agua

aire o aceite

agua micela

Clasificación de las moléculas tensoactivas según la naturaleza polar del extremo hidrófilo

SO3 Na

COO Na

Aniónicos

N

Me

MeBr Catiónicos

OOH

n

No iónico

COO

NH3

Anfótero




Poder espumógeno:

3.- Proceso de detergencia.

Efecto “solubilizador” de los agentes tensoactivos: a) La mugre grasienta entra en contacto con la solución de tensoactivo; b) Losextremos hidrofóbicos de las moléculas de tensoactivo se disuelven en la grasa; c)El tensoactivo modifica en ángulo de contacto θ

entre la suciedad y el sustrato. Si θ < 90º es imposible que haya una eliminación total de la grasa; d) Más agitación desplaza lasuciedad en forma de partículas macroscópicas. Estas forman una emulsión cuando hay agitación suficiente.

4.- Tensoactivos aniónicos.

4.1.- Detergentes sulfonados y sulfúricos.

En cuanto a los derivado sulfonados actualmente se fabrican cinco tipos de detergentes sulfonados ysulfúricos:• Alquilsulfonatos (SAS): R-(CH2)n-SO3

- Na+ • Alquilbencenosulfonatos (LAS): R-(CH2)n-C6H4-SO3

- Na+ • Alquensulfonatos (AOS): R-(CH2)n-CH2-CH=CH-SO3

- Na+ • Alquilsulfatos (AS): R-(CH2)n-OSO3

- Na+ • Alquilpolioxietilensulfatos (AES): C14H29-(O-CH2-CH2)n-OSO3

- Na+




4.2. Obtención de la cadena y sulfonación

SAS

+ SO2 + O2

SO3H1. UV

2. H2O

LAS

+ Cl2

UV

HCl

H2

AlCl3

SO3H

SO3/aire

SO3 Na

NaOH/agua

Cl

H

AOS

Et

Et Et

CH2-CH2-C2H5

Et Et

Al

CH2-CH2-(CH2-CH2)n-C2H5

Et Et

CH2=CH2

100 atm

100 C Al

n CH2=CH2

300 C

40 atmCH2=CH-(CH2-CH2)n-CH2CH3

Al

Al(Et)3+

muy puras

4% C448% C5-C1020% C12-C1413% C16-C1814% > C20

La sulfonacion se realiza con SO3 gaseoso.

+ SO3

O S

OO

RR-CH2-CH CH2 RCH2-CH CH-SO3H +

sultama

H2O

R-CH

OH

CH2-CH2-SO3Hcalor

R-CH=CH-CH2-SO3H

RCH2-CH CH-SO3H RCH2-CH CH-SO3 Na

AS

Et

Et Et

CH2-CH2-C2H5

Et Et

Al

CH2-CH2-(CH2-CH2)n-C2H5

Et Et

CH2=CH2

100 atm

100 C Al

n CH2=CH2

CH3CH2-(CH2-CH2)n-CH2CH3

Al

Al(Et)3+

1. oxidación

2. H2O/H+

OH




AES

R-CH2OH +

O

3 R-CH2-O-(CH2-CH2-O)2-CH2-CH2OH R-CH2-O-(CH2-CH2-O)2-CH2-CH2OSO3 Na

4.3.- Detergentes domésticos.

Los productos detergentes domésticos sólo contienen de un 15 a un 20% de sulfonatos; el resto sonsustancias auxiliares y de relleno. Los compuestos auxiliares añadidos son (Tabla 10.1):Secuestradores de los iones Ca y Mg de las aguas durasEstabilizadores de la espuma. Blanqueantes químicos.Blanqueantes ópticos.Estabilizadores de la suspensión de la suciedadEnzimas proteolíticas.Rellenos.

Tabla 10.1.- Formulación de un detergente doméstico

Tensoactivo aniónico 15-20 %

Secuestrador 30-40 %

Estabilizador de espuma 2 %

Perborato de sodio 12-20 %

Blanqueante óptico 0,1 %

Carboximetilcelulosa 1 %

Silicato de sodio 6-8 %

Sulfato de sodio Hasta 100 %

5.- Tensoactivos no iónicos.

Los compuestos de polioxietileno son los más utilizados como tensoactivos no iónicos (representan un 80 % del

total de no iónicos). Estos se obtienen, fundamentalmente por reacción de óxido de etileno con:- alcoholes de cadena larga sintetizados por el proceso Alfol desde etileno o por reducción de ácidosgrasos (40%),

- alquilfenoles (20%),- ácidos grasos (20%),- azucares naturales como el sorbitol o el glicerol (10%) y- derivados de aminas y amidas (10%).

CH3-(CH2)10-CH2OH + (n+2) OE H3C(CH2)10-CH2-O-CH2CH2-O-(CH2CH2-O)n-CH2CH2-OH

CH2-O-(CH2-CH2-O)9-CH2-OH

CH-O-(CH2-CH2-O)9-CH2-OH

CHOH

CHOH

CHOH

CH2OH

Parte lipófila Parte hidrófila

H3C(CH2)8-Ph-O-(CH2CH2-O)n-CH2CH2-OH


H3C(CH2)14-COO-(CH2CH2-O)nCH2CH2-OH


Aminas etoxiladas:

H3C-(CH2)n-CH2-NH2 + 2 O.E. H3C-(CH2)n-CH2-N(CH2CH2OH)2




6.- Tensoactivos catiónicos.

Cloruro de benzalconio (desinfectante):

N CH2

CH3

CH3

Cl

Sal de amina grasa:

NH3 OCOCH3

Tensoactivo para suavizante:

H3C-(CH2)n-CH2-NH2 + 2 O.E. H3C-(CH2)n-CH2-N(CH2CH2OH)2

Obtención de la cadena

La cadena hidrocarbonada de los tensoactivos catiónicos se obtiene a partir de los ácidos grasos. Estos setransforman en nitrilos por tratamiento con amoniaco a 200-300 °, y posteriormente se hidrogenan a las aminasprimarias correspondientes. Estas se someten a metilación con cloruro de metilo en exceso.

CH3-(CH2)n-COOH + NH3 CH3-(CH2)n-CN

CH3-(CH2)n-CN + H2 CH3-(CH2)n-CH2-NH2

CH3-(CH2)n-NH2 + 3 CH3Cl CH3-(CH2)n-CH2-N(CH3)⊕ Cl-

Otro proceso parte de alquenos terminales que se tratan con HBr en un proceso radicalario y, posteriortratamiento con trimetilamina.

CH3-(CH2)n-CH=CH2 + HBr peróxidos CH3-(CH2)n-CH2-CH2Br

CH3-(CH2)n-CH2-CH2Br + N(CH3)3 [CH3-(CH2)n-CH2-CH2-N(CH3)3]⊕ Br−

7.- Tensoactivos anfóteros.

Derivados de aminoácidos:

R-CH-COO

N(Me)3

R-CH-COOH

N(Me)3

R-CH-COO

N(Me)3

Na

Cl

OH H3O

OH

Derivados del ácido 3-aminopropiónico: CH3-(CH2)11-NH-CH2-CH2-COO-

N

CH3

H2C

CH2-COO

8.- Otros tensoactivos

8.1.- Tensoactivos siliconados.

Si

CH3

CH3

O O SiM 3Me3Si

n

e




8.2.- Tensoactivos fluorados.

FO

F

F F

F F

F F

F

n

F F

F F

OH

n'

8.3.- Tensoactivos poliméricos.

Copolímeros OP-OE

CH CH2

O H+

CH3-CH-CH2-O-CH-CH2OH

OH

CH3-CH-CH2OH

OH CH3 CH3

CH2 CH2

O

CH3-CH-CH2-O-CH-CH2-O-CH2-CH2OH

OH CH3

CH3-CH-CH2-O-CH-CH2-O-CH2-CH2O

OH CH3

CH-CH2-O-CH2-CH2OH

CH3

n Carboximetilcelulosa

OOO

CH2OH

HOO

CH2

COO

8.4.- Tensoactivos acetilénicos

C C CC CH2-CH3

OH

CH3

OH

CH3

H2CH3C

la industria de los agentes tensoactivos

Documents