الکل 7 مول اتوکسیله

ويژگی­‌های شيميايی و خواص عمومی الکل 7 مول اتوکسیله

لوریل الکل اتوکسیله، Lauryl Alcohol Ethoxylate (LAE) یک خانواده‌ مهم از سورفکتانت‌های غیریونی است. همان طور که در شکل1 نشان داده می‌شود، ساختار این ماده شامل یک بخش چربی‌دوست که حاصل از زنجیره آلکیلی لوریل (مخلوط الکل‌های چربC12-C14) و يك زنجیره پلی‌اتیلن‌اکساید که بخش آب‌دوست مولکول است. همین ساختار باعث می‌شود LAE بتواند کشش سطحی را کاهش دهد، ترشوندگی سطح را بهتر کند، چربی و آلودگی‌های روغنی را کاهش داده و پایداری فرمولاسیون‌های آب‌پایه را افزایش دهد.

عدد n نشان‌دهنده میانگین تعداد واحدهای اتیلن اکساید در ساختار است که تفاوت اصلی گریدهای مختلف لوریل الکل اتوکسیلات به تعداد همین واحدهای EO مربوط می‌شود. وقتی از LAE7 یا الکل 7 مول اتوکسیله صحبت می‌شود، منظور این است که به‌طور متوسط حدود 7 واحد اتیلن اکساید به هر مول الکل چرب اضافه شده است. همین توزیع مولکولی روی خواصی مانند نقطه ابری شدن (cloud point)، HLB، ویسکوزیته، حلالیت، رفتار کف، قدرت شویندگی و پایداری فرمولاسیون تأثیر می‌گذارد.

برای الکل 7 مول اتوکسیله يا LAE7 ، فرمول مولکولی آن C₂₆H₅₄O₈ و جرم مولکولی حدود 494.7 گرم بر مول گزارش شده است. با این حال، LAE7 تجاری معمولاً از الکل‌های چرب C12-C14 تولید می‌شود و به‌دلیل وجود توزیع زنجیره کربنی و توزیع درجه اتوکسیلاسیون، جرم مولکولی آن می‌تواند کمی متفاوت باشد. به همین دلیل  برای این محصولات، معمولا محدوده جرم مولکولی (500 تا 510 گرم بر مول) بیان می‌شود.

از نظر ظاهری، گریدهای مختلف LAE می‌توانند به‌صورت مایع شفاف، مایع کدر، خمیر یا ماده مومی شکل عرضه شوند. این موضوع به تعداد واحدهای اتیلن اکساید، طول زنجیره الکل چرب، دمای نگهداری و خلوص محصول بستگی دارد. الکل 7 مول اتوکسیله در دمای 20 درجه سانتی‌گراد به‌صورت مایع کدر مشاهده می‌شود.

حلالیت لوریل الکل اتوکسیله به‌شدت به عدد اتوکسیلاسیون وابسته است. گریدهای با EO پایین‌تر، مانند LAE2 و LAE3، چربی‌دوست‌تر هستند و حلالیت محدودتری در آب دارند، در حالی‌که گریدهای LAE7، LAE9  و بالاتر، آب‌دوست‌تر بوده و برای فرمولاسیون‌های شوینده آب‌پایه مناسب‌ترند. LAE7 دارای HLB حدود 12.2 تا 12.4 است که محدوده مناسبی برای امولسیون‌سازی روغن در آب بوده و تعادل خوبی بین خواصی مانند ترکنندگی، شویندگی و دیسپرس‌کنندگی ایجاد می‌کند.

الکل 7 مول اتوکسیله معمولاً در کنار سورفکتانت‌های آنیونی مانند SLES، نونیل فنول اتوکسیله (صابون مول6 و صابون مول10) و LABSA اثربخشی بیشتری نشان می دهد و در عین حال با سورفکتانت‌هایی مانند آلکیل سولفات‌ها، سورفکتانت‌های آمفوتری (بتائین‌ها) و بسیاری از سورفکتانت‌های غیریونی دیگر سازگار است. غیریونی بودن LAE7 باعث شده نسبت به برخی سورفکتانت‌های آنیونی حساسیت کمتری در برابر سختی آب و حضور یون‌های کلسیم و منیزیم داشته باشد. به همین دلیل، این ماده در فرمولاسیون‌های شوینده خانگی، صنعتی و نساجی جایگاه مهمی دارد.

از آن‌جایی که LAE دارای پیوندهای اتری و یک گروه هیدروکسیل انتهایی است می‌تواند در سیستم‌های پلی‌یورتانی با ایزوسیانات‌ها واکنش دهد. بنابراین در پوشش‌های پلی‌یورتانی، چسب‌های واکنش‌پذیر یا رزین‌های حساس باید مقدار مصرف و سازگاری آن با دقت بررسی شود.

روش تولید الکل 7 مول اتوکسیله

تولید صنعتی لوریل الکل اتوکسیله، از روش اتوکسیلاسیون مستقیم لوریل الکل با گاز اتیلن اکساید است. در این واکنش، الکل چرب با اتیلن اکساید واکنش داده و زنجیره پلی‌اکسی‌اتیلن روی گروه هیدروکسیل الکل رشد می‌کند. برای تولید الکل 7 مول اتوکسیله، نسبت خوراک اتیلن اکساید به الکل چرب به‌گونه‌ای تنظیم می‌شود که میانگین تعداد واحدهای EO در محصول نهایی حدود 7 باشد. اصلی‌ترین پارامتر ایجاد گریدهای مختلف لوریل الکل اتوکسیلات، نسبت مولی اتیلن اکساید به الکل چرب است. افزایش این نسبت باعث افزایش طول زنجیره پلی‌اکسی‌اتیلن، افزایش HLB، افزایش آب‌دوستی و بهبود حلالیت در آب می‌شود. با این حال، نوع الکل چرب پایه، نوع کاتالیست، دمای واکنش، فشار، نسبت خوراک‌دهی اتیلن اکساید، مقدار رطوبت و شرایط خنثی‌سازی نیز بر توزیع مولکولی، نقطه ابری شدن، میزان HLB، رنگ، ویسکوزیته و کیفیت نهایی محصول تأثیر دارند.

ویژگی‌های فنی الکل 7 مول اتوکسیله

ویژگی‌های فیزیکی لوریل الکل اتوکسیله به تعداد واحدهای EO و نوع الکل چرب پایه بستگی دارد. دانسیته الکل 7 مول اتوکسیله در 25 درجه سانتی‌گراد برابر 0.98±0.02 گرم بر میلی‌لیتر و ویسکوزیته آن در 25 درجه سانتی‌گراد برابر 51±5 cP گزارش شده است. این مقادیر نشان می‌دهد که LAE-7 معمولاً با پمپ‌ها و تجهیزات معمول انتقال مایعات قابل جابه‌جایی و مصرف است.

HLB مخفف Hydrophilic-Lipophilic Balance به معنای تعادل آب‌دوستی و چربی‌دوستی، یکی از شاخص‌های کلیدی انتخاب گرید LAE است. با افزایش تعداد واحدهای EO، مقدار HLB افزایش می‌یابد و ماده آب‌دوست‌تر می‌شود. LAE-7 با HLB حدود 12.2 تا 12.4 برای امولسیون‌های روغن در آب، شوینده‌ها، ترکننده‌ها و پاک‌کننده‌های صنعتی مناسب است. این گرید به‌دلیل تعادل مناسب میان بخش آب‌دوست و چربی‌دوست، در فرمول‌هایی که هم ترکنندگی و هم حذف آلودگی‌های روغنی اهمیت دارد، کاربرد گسترده‌ای دارد.

نقطه ابری شدن یکی از مهم‌ترین شاخص‌های فنی در الکل اتوکسیلات‌ها است. این پارامتر نشان می‌دهد که زنجیره پلی‌اکسی‌اتیلن در یک شرایط آزمون مشخص، در چه دمایی آب‌پوشی خود را از دست داده و سیستم شروع به کدر شدن یا جدایش فازی می‌کند. برای LAE-7، نقطه ابری شدن معمولاً در محدوده حدود 56 تا 64 درجه سانتی‌گراد گزارش می‌شود. این ویژگی در پیش‌بینی پایداری فرمولاسیون، عملکرد شویندگی در دماهای مختلف، تحمل نمک‌ها و رفتار محصول در سیستم‌های آب‌پایه اهمیت دارد.

باتوجه به این‌که الکل 7 مول اتوکسیله یک سورفکتانت غیریونی است، برخلاف بسیاری از سورفکتانت‌های یونی، در آب به یون‌های باردار تفکیک نمی‌شود. این ویژگی باعث می‌شود در حضور سختی آب، الکترولیت‌ها و یون‌های فلزی، پایداری عملکردی بهتری نسبت به برخی مواد آنیونی داشته باشد. LAE می‌تواند با سورفکتانت‌های آنیونی، غیریونی و آمفوتری ترکیب شود و در بسیاری از فرمولاسیون‌ها باعث بهبود شویندگی، امولسیون‌کنندگی، ترکنندگی، پخش‌شوندگی و کنترل کف شود.

این ماده در شرایط معمول نگهداری، پایداری مناسبی دارد، با این حال باید در ظروف بسته، در محیط خشک و دارای تهویه، دور از حرارت شدید، شعله، جرقه و مواد اکسیدکننده نگهداری شود.

گریدهای مختلف لوریل الکل اتوکسیلات از نظر تعداد متوسط واحدهای اتیلن اکساید، وزن مولکولی، HLB، حلالیت در آب، نقطه ابری شدن، عدد هیدروکسیل، ویسکوزیته، رفتار کف، قدرت ترکنندگی و توان امولسیون‌کنندگی با یکدیگر تفاوت دارند.

کاربردهای الکل 7 مول اتوکسیله

LAE-7 بر اساس تعداد واحدهای اتیلن اکساید، مقدار HLB، نقطه ابری شدن، حلالیت در آب و قدرت شویندگی انتخاب می‌شود. تعادل میان آب‌دوستی و چربی‌دوستی در این گرید، آن را برای شویندگی، ترکنندگی، امولسیون‌سازی و چربی‌زدایی مناسب می‌کند.

صنعت شوینده و پاک‌کننده‌های خانگی و صنعتی

صنعت شوینده مهم‌ترین حوزه کاربرد LAE است. الکل 7 مول اتوکسیله به عنوان سورفکتانت در فرمولاسیون محصولات شوینده و بهداشتی مانند صابون‌ها، مایع لباسشویی، پودر شوینده، مایع ظرفشویی، چربی‌بر، شوینده سطوح سخت، شامپو خودرو، محصولات پاک‌کننده خانگی و صنعتی از جمله صنایع نفت و گاز و صنایع پتروشیمی، استفاده می‌شود. زیرا استفاده از LAE در این فرمولاسیون‌ها، منجر به افزایش ترکنندگی، کمک به جدا کردن چربی از سطح و بهبود عملکرد شویندگی در آب‌های با سختی بالا، می‌شود.

در شوینده‌های خانگی و صنعتی، ترکیبی از سورفکتانت‌های غیر یونی (LAE) و سورفکتانت‌های آنیونی (مانند SLES یا LABSA ) استفاده می‌شود. سورفکتانت آنیونی به افزایش قدرت کف‌کنندگی و شویندگی کمک می‌کند درحالی که LAE باعث بهبود چربی‌زدایی، پایداری فرمولاسیون و بهبود عملکرد شوینده در آب سخت می‌شود. بنابراین الکل 7 مول اتوکسیله، گزینه‌ای مناسب برای پاک‌کننده‌های صنعتی و شوینده‌های عمومی است زیرا تعادل مناسبی میان چربی‌دوستی و آب‌دوستی ایجاد می‌کند.

در شوینده‌های خودرو، شامپو خودرو، چربی‌بر موتور، پاک‌کننده‌های کارگاهی، شوینده کف کارخانه و سیستم‌های چربی‌زدایی صنعتی از LAE استفاده می‌شود. به‌دلیل قدرت مناسب LAE-7 در امولسیون‌سازی، گزینه‌ای مناسب برای حذف گریس، روغن معدنی، آلودگی جاده‌ای و ذرات چسبیده به سطح است. این گرید به‌ویژه زمانی انتخاب می‌شود که قدرت ترکنندگی و چربی‌زدایی در کنار قابلیت پخش شدن در فاز آبی مورد نیاز باشد.

صنعت آرایشی‌بهداشتی و مراقبت شخصی

در صنعت آرایشی‌بهداشتی و مراقبت شخصی، لوریل الکل‌های اتوکسیله می‌توانند به‌عنوان سورفکتانت، امولسیون‌کننده، کمک‌حلال و عامل پاک‌کننده در شامپو، شوینده بدن، ژل شست‌وشو، کرم، لوسیون و محصولات امولسیونی استفاده شوند. الکل 7 مول اتوکسیله می‌تواند در سیستم‌های شوینده و امولسیونی به ترکنندگی، پاک‌کنندگی و توزیع بهتر اجزای روغنی در فاز آبی کمک کند.

با این حال، باید بین گرید صنعتی و گرید آرایشی تفاوت قائل شد. استفاده از LAE7 در محصولات مراقبت شخصی، به‌ویژه محصولات پوست حساس یا کودکان، تنها در صورت استفاده از گرید دارای مشخصات آرایشی، ارزیابی تحریک‌پذیری و رعایت مقررات مربوط به محصول نهایی قابل توصیه است.

صنعت نساجی و کاغذ

در صنعت نساجی و کاغذ، الکل اتوکسیلات‌ها به‌عنوان ترکننده، شوینده، عامل شست‌وشوی اولیه و کمک‌فرآیند در سفیدگری و حذف روغن و واکس از الیاف استفاده می‌شوند. به دلیل قابلیت الکل 7 مول اتوکسیله در جداسازی روغن‌های ریسندگی، واکس‌ها و آلودگی‌های هیدروفوب از سطح الیاف و امولسیون‌سازی آن‌ها در فاز آبی، برای عملیات شست‌وشو و چربی‌زدایی نساجی مناسب است. در فرایند آماده‌سازی پنبه، پلی‌استر و الیاف مخلوط، کنترل کف و سازگاری با سایر افزودنی‌ها اهمیت دارد.

صنعت چسب، رنگ، رزین و پوشش‌های صنعتی

در صنعت رنگ و رزین و چسب، LAE می‌تواند به‌عنوان ترکننده، امولسیفایر یا کمک‌دیسپرس‌کننده در سیستم‌های آب‌پایه استفاده شود. این ماده می‌تواند به خیس شدن بهتر رنگدانه‌ها، فیلرها و سطوح هیدروفوب کمک کند. الکل اتوکسیلات‌ها می‌توانند در پایداری کلوئیدی و کنترل اندازه ذرات رزین‌های امولسیونی و چسب‌های لاتکسی نقش داشته باشند.

الکل 7 مول اتوکسیله به‌دلیل آب‌دوستی متوسط و تمایل مناسب به فاز روغنی، بیش‌تر به‌عنوان کمک‌ترکننده و کمک‌امولسیفایر در سیستم‌هایی مناسب است که تماس با رنگدانه‌ها، رزین‌ها یا سطوح نسبتاً آب‌گریز اهمیت دارد.

صنعت پلاستیک و لاستیک

در صنعت پلاستیک و لاستیک، LAE معمولاً به‌عنوان ماده کمکی کاربرد دارد. می‌توان از این ماده در امولسیون‌های پلیمری، دیسپرس کردن پیگمنت و فیلر، پاک‌سازی قالب، اصلاح سطح یا برخی فرمولاسیون‌های آنتی‌استاتیک استفاده کرد. با این حال، به‌دلیل جرم مولکولی نسبتاً پایین و ماهیت سورفکتانتی، احتمال مهاجرت، افزایش حساسیت به آب یا ناسازگاری با ماتریس پلیمری باید بررسی شود.

در سیستم‌های پلیمری واکنش‌پذیر، گروه هیدروکسیل انتهایی الکل 7 مول اتوکسیله نیز باید در محاسبات استوکیومتری و سازگاری با رزین یا عامل پخت در نظر گرفته شود.

صنعت کشاورزی

در صنعت کشاورزی، LAE  و سایر الکل اتوکسیلات‌ها می‌توانند به‌عنوان ترکننده، امولسیون‌کننده و اجزای کمکی در فرمولاسیون سموم، علف‌کش‌ها، محلول‌های دفع آفات و کودهای مایع استفاده شوند. نقش آن‌ها بهبود پخش شدن قطرات روی سطح برگ، افزایش تماس ماده فعال با سطح هیدروفوب گیاه و پایداری امولسیون‌های کشاورزی است.

از آن‌جایی که الکل 7 مول اتوکسیله تعادل مناسبی بین آب‌دوستی و چربی‌دوستی دارد، می‌تواند در امولسیون‌کردن مواد مؤثره روغنی و بهبود ترشوندگی سطح برگ موثر باشد. با توجه به این‌که ترکنندگی بیش از حد ممکن است ریسک گیاه‌سوزی را افزایش دهد و ترکنندگی ناکافی نیز کارایی مزرعه‌ای را کاهش می‌دهد، انتخاب عدد EO  لوریل الکل اتوکسیله در این حوزه اهمیت زیادی دارد.

صنعت چرم

برای عملیات چربی‌زدایی، ترکنندگی، شست‌وشو و فرآیندهای کمکی در صنعت چرم‌سازی می‌توان از LAE استفاده کرد. چرم‌سازی نیازمند حذف کنترل‌شده چربی‌ها و آلودگی‌ها بدون آسیب به ساختار چرم است. LAE7 می‌تواند در فرمولاسیون‌های چربی‌زدای متوسط تا قوی استفاده شود، اما باید با سایر سورفکتانت‌ها متعادل گردد تا از چربی‌زدایی بیش از حد، ناهمگونی سطح یا آسیب به کیفیت نهایی جلوگیری شود.