Что такое тензиды?
Тензиды (поверхностно-активные вещества) — это химические соединения, которые значительно снижают поверхностное натяжение жидкостей и позволяют смешивать взаимно несмешивающиеся вещества — обычно воду и жиры.
Без тензидов ваш шампунь, моющее средство, промышленный очиститель или сельскохозяйственный распылитель не работали бы. Мировое производство тензидов превышает 17 миллионов тонн в год, при этом Европа потребляет около 4 миллионов тонн.
Ключевое определение
Тензид — это амфифильная молекула — у неё есть гидрофильная головка (любит воду) и гидрофобный хвост (любит жиры). Благодаря этому она располагается на границе раздела воды и масла и снижает поверхностное натяжение.
Как работают тензиды?
Молекула тензида ориентируется на границе раздела двух фаз — воды и воздуха или воды и масла. Гидрофильная часть направлена к воде, гидрофобная — к маслу или воздуху.
Образование мицелл
При определённой концентрации (так называемой CMC — критической концентрации мицеллообразования) молекулы тензида начинают образовывать мицеллы — сферические структуры с гидрофобным ядром и гидрофильной поверхностью. Ядро мицеллы солюбилизирует (растворяет) жир и загрязнения, которые затем смываются водой. Так работает очистка.
Снижение поверхностного натяжения
Чистая вода имеет поверхностное натяжение около 72 мН/м. Добавление тензида может снизить его до 25–35 мН/м — вода лучше смачивает поверхности, проникает в ткани и структуру почвы (в сельском хозяйстве) или поры материала.
Эмульгирование
Тензиды стабилизируют эмульсии — дисперсии капель масла в воде (М/В) или воды в масле (В/М). Эта функция ключевая в косметике (кремы, лосьоны), пищевой промышленности (майонез) и промышленности (смазочно-охлаждающие жидкости).
Типы тензидов
Тензиды делятся на четыре основные группы по электрическому заряду гидрофильной части. Каждая группа имеет свои свойства и области применения.
Анионные тензиды — отрицательный заряд
Самая распространённая группа. Отличная моющая способность и пенообразование. Чувствительны к жёсткости воды и несовместимы с катионными тензидами.
SLS (Sodium Lauryl Sulfate)
зубные пасты, техническая очистка
SLES (Sodium Laureth Sulfate)
шампуни, гели для душа, моющие средства
LAS (Lineární Alkylbenzensulfonát)
стиральные и чистящие средства
LABSA (Kyselina alkylbenzensulfonová)
промышленная основа для LAS
AOS (Alpha-Olefin Sulfonát)
мягкая очистка, совместим с жёсткой водой
Mýdla (sodná/draselná sůl MK)
натуральная очистка, кремы, шампуни
Неионогенные тензиды — без заряда
Совместимы практически со всем. Устойчивы к жёсткой воде, мягко воздействуют на кожу. Меньшее пенообразование, более высокая цена, чем анионные.
APG (Alkyl Polyglukosidy)
косметика, экологичная очистка, сельское хозяйство
Ethoxylované alkoholy (C12-14 EO7)
промышленная очистка, текстиль
Polysorbáty (Tween 20, 60, 80)
солюбилизация, косметика, фармацевтика
EO/PO blokové kopolymery (Pluronic)
промышленная очистка, низкопенные применения
Kokamid DEA/MEA
загущение, усилитель пены
PEG-40 hydrogenated castor oil
солюбилизатор эфирных масел
Катионные тензиды — положительный заряд
Сильное сродство к отрицательно заряженным поверхностям (волосы, текстиль, бактериальные мембраны). Ключевые для дезинфекции, кондиционеров для белья и волос. Несовместимы с анионными.
Benzalkonium Chloride (BAC/BTAC)
дезинфекция, консервация, глазные препараты
Cetrimonium Chloride (CDAC)
кондиционеры для волос, антистатики
Ester Quaty (DEEDMAC)
кондиционеры для белья, биоразлагаемые
DDAC (Didecyl dimethyl ammonium Cl)
промышленная дезинфекция
Амфотерные тензиды — заряд зависит от pH
При низком pH положительный заряд, при высоком — отрицательный. Совместимы как с анионными, так и с катионными. Мягкие, бережно воздействуют на кожу. Идеальны для детской косметики и комбинаций.
CAPB (Cocamidopropyl Betaine)
шампуни, гели для душа, детская косметика
Aminoxidy (Lauramine Oxide)
загущение, стабилизатор пены
Sultainy (CAPSO)
очень мягкие, для чувствительной кожи
Imidazolinové betainy
промышленная очистка, жёсткие условия
Значение HLB — ключ к выбору эмульгатора
HLB (гидрофильно-липофильный баланс) — это число по шкале 0–20, выражающее баланс между гидрофильной и липофильной частями молекулы тензида. Разработано Уильямом Гриффином в 1949 году и остаётся наиболее широко используемым инструментом выбора эмульгатора.
| Диапазон HLB | Функция | Примеры |
|---|---|---|
| 1–3 | Пеногасители | Span 85, silikonové odpěňovače |
| 4–6 | Эмульгаторы В/М | Span 80 (HLB 4,3), Arlacel 83 |
| 7–9 | Смачивающие вещества | Span 20, Brij 35 (nízký) |
| 8–16 | Эмульгаторы М/В | Tween 20 (HLB 16,7), Emulgade SE |
| 13–15 | Детергенты | SLES, APG, LAS |
| 15–18 | Солюбилизаторы | Tween 80 (HLB 15), PEG-40 HCO |
Как использовать HLB на практике?
У каждого масла есть требуемый HLB (required HLB). Например, минеральное масло требует HLB 10–12, IPM (изопропилмиристат) — HLB 12–14, соевое масло — HLB 6–8. Выбирайте эмульгатор (или комбинацию) с HLB, соответствующим вашему маслу.
Практический совет: комбинируйте два эмульгатора
HLB аддитивен. Комбинация Span 80 (HLB 4,3) + Tween 80 (HLB 15) в соотношении 20:80 даёт результирующий HLB = 0,2×4,3 + 0,8×15 = 12,9. Такая комбинация образует более стабильную эмульсию, чем один эмульгатор с таким же HLB.
CMC — критическая концентрация мицеллообразования
CMC (критическая концентрация мицеллообразования) — это концентрация тензида, при которой начинают образовываться мицеллы. Ниже CMC молекулы тензида распределены как мономеры — тензид снижает поверхностное натяжение, но не образует мицеллы и не очищает.
| Тензид | CMC (мМ) | CMC (%) |
|---|---|---|
| SDS / SLS | 8,1 | 0,23 |
| SLES 2EO | 0,5–1 | 0,015–0,03 |
| CAPB (Cocamidopropyl Betaine) | 1–4 | 0,03–0,12 |
| APG C8/C10 | 2–5 | 0,07–0,18 |
| Tween 80 (Polysorbát 80) | 0,012 | 0,001 |
| LAS | 1–3 | 0,03–0,09 |
Эффективная очистка требует концентрации 5–100× CMC. На практике это означает, что для SLES (CMC ≈ 0,02%) вам нужно как минимум 0,1–2% в продукте для очищающего эффекта — типичные шампуни содержат 8–15% SLES, то есть 400–750× CMC.
Тензиды в промышленных применениях
Косметика и личная гигиена
- →Шампуни и гели для душа: SLES 12–15% + CAPB 3–5% + кокамид DEA 2%
- →Кондиционеры: цетримония хлорид 0,5–3% (катионный)
- →Кремы и лосьоны: Emulgade SE, Olivem 1000, Tego Care PBS 6
- →Детская косметика: APG + амфоацетат — низкая раздражающая способность
Промышленная очистка
- →Щелочные промышленные чистящие средства: LAS + неионогенный тензид + NaOH
- →CIP (мойка на месте) в пищевой промышленности: низкопенные EO/PO тензиды
- →Обезжиривание металлов: этоксилированные спирты C12-18 EO7
- →Промышленные моечные машины: блок-сополимеры Pluronic L61, L64
Сельское хозяйство
- →Смачиватели для пестицидов: APG, этоксилированные спирты — улучшают покрытие листа
- →Эмульгаторы для препаратов EC: Soprophor BSU, Arkopal N-100
- →Пенетранты: алкилполигликозиды повышают усвоение активного вещества
- →Адъюванты: снижают угол контакта капли на листе ниже 30°
Покрытия и лаки
- →Диспергаторы пигментов: Disperbyk-190, Tego Dispers 740W
- →Смачиватели подложки: BYK-346, Tego Wet 240 — снижают угол контакта
- →Пеногасители: Tego Foamex 800 (силиконовый), Surfynol 104
- →Коалесцирующие добавки: Texanol, DPnB — способствуют плёнкообразованию
Обзор ключевых тензидов
SLES (Sodium Laureth Sulfate)
АнионныйHLB
~40 (vel. HMW)
CMC
0,5–1 mM
pH стабильность
6–8
Шампуни, гели для душа, моющие средства. Мягче, чем SLS, благодаря этоксилированию.
Смотреть продукты в каталоге →LAS / LABSA
АнионныйHLB
—
CMC
1–3 mM
pH стабильность
7–10
Стиральные и чистящие средства. LABSA — это кислотная форма, нейтрализуемая NaOH до LAS.
Смотреть продукты в каталоге →APG C8/C10/C12 (Alkyl Polyglukoside)
НеионогенныйHLB
12–14
CMC
2–5 mM
pH стабильность
3–11
Биотензид из возобновляемых источников. Косметика, экологичные чистящие средства.
Смотреть продукты в каталоге →CAPB (Cocamidopropyl Betaine)
АмфотерныйHLB
—
CMC
1–4 mM
pH стабильность
4–9
Шампуни, детская косметика. Синергически повышает пенообразование и вязкость SLES.
Смотреть продукты в каталоге →Benzalkonium Chloride (BAC)
КатионныйHLB
—
CMC
0,1–0,5 mM
pH стабильность
5–9
Дезинфекция, консервация. MIC для грам+ бактерий: 10–50 ppm.
Смотреть продукты в каталоге →Polysorbát 80 (Tween 80)
НеионогенныйHLB
15
CMC
0,012 mM
pH стабильность
4–8
Солюбилизатор эфирных масел и витаминов. Косметика, фармацевтика, пищевая промышленность.
Смотреть продукты в каталоге →Просмотреть всю категорию: Сурфактанты · Поверхностно-активные вещества
Законодательство и REACH
Тензиды подпадают под обширное законодательство ЕС. Ключевые регламенты, которые должен знать каждый закупщик и технолог:
REACH (ES 1907/2006)
Регистрация, оценка и авторизация химических веществ. Все тензиды объёмом свыше 1 т/год должны быть зарегистрированы. Как покупатель, вы являетесь нижестоящим пользователем и имеете право на актуальный SDS.
CLP (ES 1272/2008)
Классификация и маркировка. Тензиды обычно классифицируются как Aquatic Chronic 3 (вредны для водных организмов). Обеспечьте правильную маркировку продукта.
Nařízení o detergenty (ES 648/2004)
Тензиды в стиральных и чистящих средствах должны быть биоразлагаемыми (тест OECD 301 > 60% минерализации). APEO и NPEO запрещены.
Kosmetické nařízení (ES 1223/2009)
Тензиды в косметике должны соответствовать требованиям приложения II (запрещённые вещества) и III (ограниченные вещества). Следите за статусом SVHC для кокамида DEA.
Biocidní nařízení BPR (EU 528/2012)
Катионные тензиды (BAC, DDAC), используемые для дезинфекции, должны быть одобрены по BPR. Проверьте статус конкретного продукта.
Запрещено в ЕС
APEO (этоксилаты алкилфенолов) — нонилфенолэтоксилаты (NPE), октилфенолэтоксилаты — запрещены в чистящих средствах и ограничены в других применениях. Замените их на APG или линейные этоксилированные спирты.
Как выбрать правильный тензид для вашей формуляции
1. Определите применение
Косметика, промышленная очистка, сельское хозяйство, покрытия? Каждая область имеет свои требования к эффективности, pH, пенообразованию и законодательству.
2. Определите требуемые свойства
Пенообразование? Моющая способность? Мягкость к коже? Устойчивость к жёсткой воде? Биоразлагаемость? Низкий CMC?
3. Выберите тип тензида
Анионный для эффективности и пены. Неионогенный для жёсткой воды и мягкости. Катионный для дезинфекции или кондиционирования. Амфотерный для комбинаций.
4. Проверьте HLB для эмульгирования
Если вы формулируете эмульсию, определите требуемый HLB вашего масла и выберите эмульгатор или комбинацию.
5. Проверьте совместимость по pH
SLES стабилен при pH 5–8. APG стабилен при pH 3–11. Мыла разлагаются ниже pH 8.
6. Проведите скрининг и формуляцию
Подготовьте 3–5 образцов с разными тензидами или комбинациями. Протестируйте CMC, пенообразование, вязкость, стабильность.
7. Проверьте законодательство
Проверьте регистрацию REACH, SDS, статус SVHC и специфические ограничения для вашего применения.
Часто задаваемые вопросы
Что такое тензид?+
В чём разница между анионными и неионогенными тензидами?+
Что такое значение HLB?+
Что такое CMC тензида?+
Как выбрать правильный тензид для моей формуляции?+
Безопасны ли тензиды для окружающей среды?+
Ищете конкретный тензид?
GCG Group поставляет более 300 тензидов и сурфактантов — анионные, неионогенные, катионные и амфотерные. Образцы по запросу, техническая поддержка, индивидуальный прайс-лист.