سویامید

ويژگی‌­های شيميايی و خواص عمومی سویامید

سویامید که با نام‌های Soyamide DEA  یا Soya Fatty Acid Diethanolamide نیز شناخته می‌شود، مخلوطی از دی‌اتانول‌آمیدهای اسیدهای چرب روغن سویا است. فرمول شیمیایی سویامید به‌صورت R–C(O)–N(CH₂CH₂OH)₂ بوده و ساختار آن  در شکل1 نمایش داده می‌شود. در این ساختار، R  نمایانگر زنجیره‌های هیدروکربنی اشباع یا غیراشباع حاصل از اسیدهای چرب روغن سویا و اتم نیتروژن بخشی از یک گروه آمیدی نوع سوم است که دو گروه هیدروکسی‌اتیل نیز به آن متصل هستند.

ساختار سویامید شامل یک آمید نوع سوم، دو گروه هیدروکسیل اولیه و در یک یا چند پیوند دوگانه کربن–کربن است. گروه آمیدی نسبت به استر چرب متناظر پایداری هیدرولیتیکی بیشتری دارد، اما تماس طولانی با اسیدهای قوی، بازهای قوی، آب و دمای بالا می‌تواند موجب هیدرولیز یا تغییر ترکیب شود. وجود زنجیره چرب آب‌گریز در کنار گروه آمیدی و دو گروه هیدروکسی‌اتیل آب‌دوست، به سویامید ماهیت آمفی‌فیلیک می‌دهد. این ماده بسته به ترکیب، غلظت و دما می‌تواند در آب پراکنده شود، محلول کلوئیدی تشکیل دهد یا همراه با سایر سورفکتانت‌ها وارد ساختار مایسلی شود.

سویامید تجاری معمولاً به شکل مایع ویسکوز زرد رنگ عرضه می‌شود. حالت فیزیکی آن در دمای محیط به میزان زنجیره‌های اسید چرب، مقدار ماده فعال، آب، دی‌اتانول‌آمین آزاد و ترکیبات استری باقی‌مانده بستگی دارد. افزایش سهم اسیدهای چرب اشباع می‌تواند نقطه کدورت و تمایل به جامدشدن را افزایش دهد، درحالی‌که زنجیره‌های غیراشباع باعث افزایش سیالیت و درعین حال کاهش پایداری اکسیداتیو می‌شوند.

برخی از گریدهای سویامید قابلیت پراکندگی در آب دارند و برخی گریدها برای رسیدن به فرمولاسیون یکنواخت، به گرمایش ملایم، هم‌زدن یا حضور سورفکتانت اصلی و هیدروتروپ نیاز دارند. حلالیت و سازگاری آن با الکل‌های سبک، گلایکول‌ها، روغن‌ها و حلال‌های قطبی نیز به ترکیب گرید وابسته است.

سویامید معمولاً در فرمولاسیون با سورفکتانت‌های آنیونی مانند آلکیل سولفات‌ها، آلکیل اتر سولفات‌ها و سولفونات‌ها و همچنین با بسیاری از سورفکتانت‌های غیریونی و آمفوتری استفاده می‌شود. با این‌حال، سازگاری با سورفکتانت‌های کاتیونی، الکترولیت‌های غلیظ و نمک‌های چندظرفیتی باید به‌صورت آزمایشگاهی بررسی شود، زیرا امکان تغییر ویسکوزیته، ایجاد کدورت یا جدایش فازی وجود دارد. سویامید نسبت به لورامید ویسکوزیته را بیشتر افزایش می‌دهد. لازم به ذکر است که چنانچه در فرمولاسیون درست استفاده نشود موجب کدورت محصول شده و در صورت استفاده از گرید با خلوص پاینن بوی نامطبوعی در محصول ایجاد خواهد کرد. 

روش­ توليد سویامید

سویامید از سه روش مختلف قابل تولید است:

1. روش صنعتی بر پایه استرهای متیلی اسیدهای چرب سویا

   یکی از مهم‌ترین روش‌های تولید سویامید، واکنش استر متیلی اسید چرب با دی‌اتانول‌آمین است،  در این روش متیل‌استرهای اسیدهای چرب سویا (حاصل از ترانس‌استریفیکاسیون روغن سویا با متانول) با دی‌اتانول‌آمین وارد واکنش آمینولیز می‌شوند و DEA را تشکیل می‌دهند. متانول نیز به‌عنوان محصول جانبی از محیط واکنش خارج می‌شود.

2. تولید از اسیدهای چرب آزاد سویا

   در این روش، اسیدهای چرب آزاد سویا مستقیماً با دی‌اتانول‌آمین واکنش می‌دهند که در مرحله نخست، نمک آمونیوم کربوکسیلات تشکیل می‌شود. سپس با افزایش دما و خروج آب، واکنش به سمت تشکیل آمید پیش می‌رود. راکتور باید به سیستم تقطیر یا جداسازی آب، کندانسور، خلأ و همزن مناسب برای مواد ویسکوز مجهز باشد.

3. آمینولیز مستقیم روغن سویا

   روش سوم، واکنش مستقیم تری‌گلیسریدهای روغن سویا با دی‌اتانول‌آمین است که در عمل، مونوگلیسریدها، دی‌گلیسریدها، استرهای آمینوالکلی و روغن واکنش‌نداده نیز ممکن است در محصول وجود داشته باشند.

ويژگی­‌های فنی سویامید

مهم‌ترین عوامل فنی سویامید شامل درصد ماده فعال، مقدار دی‌اتانول‌آمین آزاد، میزان آب، ویسکوزیته، pH، عدد اسیدی، مقدار استر باقی‌مانده و ترکیب اسیدهای چرب هستند.

افزایش ماده فعال معمولاً باعث تقویت بهتر کف، افزایش ویسکوزیته و عملکرد سورفکتانتی بیش‌تر می‌شود. درحالی‌که بالا بودن DEA آزاد می‌تواند pH، بو، تحریک‌پذیری و احتمال تشکیل نیتروزآمین را افزایش دهد.

مقدار آب، بر غلظت ماده فعال، شفافیت و ویسکوزیته اثر مستقیم دارد. عدد اسیدی یا استر باقی‌مانده بالا می‌تواند نشان‌دهنده کامل‌نشدن واکنش و کاهش کیفیت عملکردی باشد. علاوه براین، ترکیب اسیدهای چرب نیز اهمیت زیادی دارد. بخش‌های اشباع تمایل به افزایش غلظت و جامدشدن در سرما دارند، درحالی‌که بخش‌های غیراشباع سیالیت را بیش‌تر کرده اما حساسیت به اکسیداسیون را افزایش می‌دهند.

اکسیداسیون سویامید می‌تواند منجر به افزایش رنگ، ایجاد بو، تشکیل پراکسید، تغییر ویسکوزیته و کاهش پایداری شود. هم‌چنین رنگ، بو، پایداری در دمای پایین و سازگاری با سورفکتانت‌ها، نمک و سایر اجزای فرمولاسیون، مستقیماً بر شفافیت، پایداری کف، فرآیندپذیری و کیفیت نهایی محصول اثر می‌گذارند.

از نظر عملکردی، سویامید عمدتاً به‌عنوان سورفکتانت کمکی، تقویت‌کننده و پایدارکننده کف، بهبود ‌دهنده ویسکوزیته، کمک‌امولسیفایر و عامل ترکننده عمل می‌کند. این ماده در کنار سورفکتانت‌های آنیونی و آمفوتری می‌تواند ساختار مایسلی فرمولاسیون را تقویت کرده و باعث افزایش قوام، یکنواختی و ماندگاری کف شود. هم‌چنین به پخش بهتر ترکیبات روغنی، عطرها و آلودگی‌های چرب در محیط آبی کمک می‌کند. شدت این عملکردها به درصد ماده فعال، مقدار DEA آزاد، ترکیب اسیدهای چرب، نوع سورفکتانت اصلی، مقدار نمک، pH، دما و سختی آب وابسته است.

معمولاً سویامید در مرحله اختلاط سورفکتانت‌ها و قبل از تنظیم نهایی ویسکوزیته، به همراه نمک اضافه می‌شود. به دلیل ویسکوزیته نسبتاً بالا، ممکن است برای پمپاژ و اختلاط یکنواخت، به گرمایش ملایم نیاز داشته باشد. با این حال باید توجه داشت که دمای بیش‌ازحد و زمان ماند طولانی می‌تواند باعث تیره شدن، ایجاد بو و اکسیداسیون شود. هم‌چنین در سامانه‌های واکنش‌پذیر مانند پلی‌یورتان، گروه‌های هیدروکسیل سویامید می‌توانند با ایزوسیانات واکنش دهند. بنابراین مقدار آب، گروه‌های OH و آمین آزاد باید در محاسبات فرایندی و استوکیومتری لحاظ شوند.

سویامید در ظروف بسته و تحت شرایط مناسب پایدار است، اما باید از گرمای بیش‌ازحد، نور مستقیم، عوامل اکسیدکننده قوی، آلودگی فلزی و تماس طولانی با هوا محافظت شود.

كاربردهای سویامید

سویامید به دلیل خواص سورفکتانتی، تقویت کف، افزایش ویسکوزیته و امولسیون‌کنندگی، علاوه بر فرمولاسیون‌های شوینده و آرایشی، در برخی کاربردهای صنعتی نیز استفاده می‌شود.

صنعت شوینده و مراقبت شخصی

درشوینده ها، سویامید به‌عنوان سورفکتانت ثانویه، تقویت‌کننده و پایدارکننده کف، افزایش‌دهنده ویسکوزیته، امولسیفایر و کمک‌ترکننده به کار می‌رود. کاربردهای آن در محصولاتی همچون مایع ظرف‌شویی، صابون مایع، شامپو، شوینده بدن، شوینده سطوح سخت و برخی پاک‌کننده‌های مایع است . مزیت اصلی آن کمک به ایجاد قوام، بهبود پایداری کف و امولسیون‌کردن آلودگی‌های چرب است.

در صنایع مراقبت شخصی و آرایشی، نیز سویامید در کرم و لوسیون به کار می‌رود. ساختار آمفی‌فیلیک این ماده به سازگاری بهتر اجزای چرب و آبی، ایجاد بافت یکنواخت‌تر، افزایش قوام محصول و ماندگاری بیشتر کف کمک می‌کند. با این‌حال، به دلیل احتمال وجود دی‌اتانول‌آمین آزاد و امکان تشکیل نیتروزآمین در حضور عوامل نیتروزکننده، استفاده از آن در محصولات آرایشی باید با گرید مناسب، کنترل دقیق ناخالصی‌ها و رعایت مقررات بازار مقصد انجام شود.

صنعت رنگ و رزین­

در صنعت رنگ و پوشش، دی‌اتانول‌آمیدهای اسیدهای چرب سویا می‌توانند به‌عنوان دی‌ال‌های زیست‌پایه و مواد اولیه واکنش‌پذیر در سنتز برخی رزین‌ها و دیسپرسیون‌های پلی‌یورتان پایه آب یا هواخشک استفاده شوند. در این سامانه‌ها، گروه‌های هیدروکسیل در تشکیل زنجیره پلیمری مشارکت کرده و زنجیره‌های غیراشباع سویا به خشک‌شدن اکسیداتیو و ایجاد خواصی مانند انعطاف‌پذیری، چسبندگی و دوام پوشش کمک می‌کنند.

صنعت کشاورزی

در کشاورزی، سویامید می‌تواند به‌عنوان سورفکتانت، عامل ترکننده، امولسیفایر و کمک‌پخش‌کننده در فرمولاسیون سموم یا علف­کش‌های کشاورزی به کار رود.