کازمدیک

سورفکتانت‌ها یا مواد فعال سطحی موادی هستند که موجب کاهش کشش سطحی آب می شوند. کشش سطحی ویژگی‌ای در مایع‌ها است که باعث می‌شود لایه بیرونی مایع به صورت ورقه‌ای کشسان عمل کند و به شکل صاف و یکپارچه درآید. در واقع این خاصیت موجب می شود که سطح آب مانند یک سد عمل کرده و اجازه ورود و ترکیب شدن دیگر مواد با ملکول های آب را ندهد ازاینرو برای از بین بردن این سد باید از موادی به نام سورفکتانت ها استفاده شود. سورفکتانت ها معمولاً ترکیباتی آلی هستند که دارای گروه های آب گریز (هیدروفوبیک)  و گروه های آبدوست (هیدروفیلیک) می‌باشند.

سر آبدوست ملکول سورفکتانت ها حاوی ترکیبات قطبی و دم آبگریز آنها واجد ترکیبات غیر قطبی است. سر قطبی این ملکول به راحتی با ملکول های آب ترکیب شده و دم هیدروکربنی آن که غیر قطبی است , محلول در روغن و چربی ها است.

سورفکتانت ها با توجه به تمایل آنها برای حل شدن در آب و یا روغن به چند دسته تقسیم می شوند. میزان این علاقه برای حل شدن با عدد HLB نمایش داده می شود. HLB مخفف Hydrophilic Lipophilic Balance است یعنی نسبت آب دوستی به چربی دوستی.

عدد HLB بین صفر تا بیست است. به این ترتیب که عدد صفر مربوط به روغن و عدد بیست مربوط به آب است. هر ماده ای که آبدوست تر باشد عدد HLB بالاتر و هر ماده ای که چربی دوست تر باشد عدد HLB پایین تری خواهد داشت.

همانطور که گفته شد سورفکتانت ها با توجه به عدد HLB به چند دسته تقسیم می شوند که هر دسته یک عملکرد خاصی دارد.

• اگر عدد HLB سورفکتانت بین 1.5 الی 3 باشد این سورفکتانت خاصیت ضد کف خواهد داشت.
• اگر عدد HLB سورفکتانت بین 3 الی 6 باشد این سورفکتانت امولسیفایر آب در چربی (W/O) خواهد شد.
• اگر عدد HLB سورفکتانت بین 7 الی 9 باشد این سورفکتانت خاصیت پخش کنندگی خواهد داشت.
• اگر عدد HLB سورفکتانت بین 13 الی 15 باشد این سورفکتانت خاصیت دترجنتی پیدا خواهد کرد.
• اگر عدد HLB سورفکتانت بین 12 الی 16 باشد این سورفکتانت امولسیفایر چربی در آب  (O/W) خواهد شد.
• اگر عدد HLB سورفکتانت بین 15 الی 18 باشد این سورفکتانت خاصیت حل کننده خواهد داشت.

سورفکتانت ها از لحاظ ساختار نیز به چهار دسته تقسیم می شوند.

1. سورفکتانت های نانیونی
2. سورفکتانت های آنیونی
3. سورفکتانت های کاتیونی
4. سورفکتانت های آمفوتری

دم سورفکتانت ها معمولا شبیه یکدیگر است و از یک یا دو زنجیره هیدروکربنی تشکیل شده است که ممکن است خطی, شاخه ای و یا آرماتیک باشد. اما تفاوت اصلی سورفکتانت ها مربوط می شود به بارهای الکتریکی سر قطبی آنها.

سورفکتانت های آنیونی بار الکتریکی منفی دارند که به خاطر وجود گروه های سولفات, سولفونات, فسفات و یا کربوکسیلات است. این دسته از سورفکتانت ها به طور گسترده به عنوان شوينده و كف كننده در شامپوها به كار مي رود. از معروف ترين آنها مي توان آلكيل سولفات ها (AS)  و آلكيل اتر سولفات ها (AES)  را نام برد. اين مواد فعال سطحي داراي قدرت پاك كنندگي بالايي هستند، در آب سخت پايدارند و توانايي كف كنندگي رضايت بخشي دارند. معمولا نمك هاي آلكيل سولفات ها و  آلكيل اتر سولفات ها به صورت مخلوط به كار مي روند. آلكيل سولفات ها كف كنندگي بالا , قيمت پائين و حساسيت زايي بيشتري دارند در حالي كه آلكيل اتر سولفات ها آبدوست بهتري بوده و در دماي پائين در آب حل مي شوند و محرك كمتري مي باشند. كف كنندگي، سوزش(تحريك) و ماهيت آبدوستي با تغيير طول زنجيره آلكيل تنظيم مي شود. از انواع ديگر مواد فعال سطحي آنيوني  مي توان به سولفوسوكسينات ها ، ساركوسينات ها و … اشاره نمود.

مهمترین سورفکتانت های آنیونی عبارتند از :

آمونیوم لوریل سولفات

سدیم لوریل سولفات

سدیم لورت سولفات

سدیم میرت سولفات

دی اکتیل سدیم سولفوسوکسینات

دي سديم لورت سولفوسوكسينات

سدیم لاوریل سارکوزینات

سديم كوكوييل ساركوسينات

سورفکتانت های کاتیونی واجد بار الکتریکی مثبت می باشند که علت آن وجود گروه آمین در منطقه سر ملکول است. اين مواد هم كف كنندگي خوبي دارند وهم از قدرت پاك كنندگي برخوردار هستند. علاوه بر اين به موها حالت مناسبي مي بخشند، موها به آساني شانه زده مي شوند و مو فاقد الكتريسيته ساكن مي شود. ولي متاسفانه اين مواد اثرات حساسيت زايي روي پوست و چشم را داشته و نيز گرايش شديد به نشست روي مو دارند و لايه اي روي مو ايجاد مي كنند.

معروفترین آنها عبارتند از :

اکتنیدین دی هیدرو کلرید

ستریمونیوم بروماید

ستیل پیریدینیوم

بنزالکونیم کلرید

سورفکتانت های آمفوتریک واجد هر دو بار الکتریکی مثبت و منفی هستند. عامل ایجاد بار مثبت در این مواد گروه آمین است اما عامل ایجاد کننده بار منفی متفاوت بوده و می تواند یکی از گروه ها مانند سولفونات ها, کربوکسیلات و بتائین باشد. این گروه به مواد فعال سطحي آنيوني اضافه مي شود تا شامپو را ايمن تر سازد زيرا بسيار ملايم بوده، فاكتور خوبي از نظر كف كنندگي محسوب مي شوند و مي توانند تحريكات ناشي از مواد فعال سطحي ديگر را كاهش دهند. اين مواد در محلولهاي اسيدي رفتاري كاتيوني و در محلولهاي بازي رفتاري آنيوني دارند. در ضمن اين مواد به تنهايي هم كاربرد دارد.
مواد فعال سطحي آمفوتري به سه گروه تقسيم مي شوند:

1. بتائين هاي زنجيره بلند
این دسته رفتاري ملايم و شويندگي موثر با خواص كف كنندگي بالايي دارند. در ضمن تغييرات pH اثري بر رفتار كف آنها ندارد. در مقايسه با ديگر مواد فعال سطحي خواص غلظت دهندگي بهتري دارد.
كوكو آميد پروپيل بتائين كه نوعي آميدو بتائين ملايم بوده و بيشتر مورد مصرف قرار مي گيرد.

2. N – آلكيل آمينو اسيدهاي زنجيره بلند
بهترين خواص كف كنندگي اين مواد در محدوده بازي ظاهر مي شود. اين مواد داراي خاصيت حالت دهندگي مو در بازه اسيدي مي باشند.

3. مشتقات ايميدازولين زنجيره بلند
بتائين هاي ايميدازول داراي حلقه اي پنج عضوي مي باشند گرچه گسستگي حلقه ايميدازولين باعث حضور تركيبات پيچيده اي مي شود. هر چند اين مواد نسبت  به مواد فعال سطحي آنيوني توان كف كنندگي و تميز كنندگي كمتري دارد، با اين حال به علت حساسيت زايي كم خصوصا براي چشم ها، يكي از تركيبات اصلي شامپو بچه به شمار مي رود.

رایجترین سورفکتانت های آمفوتری عبارتند از :

کوکوآمیدو پروپیل هیدروکسی سولتین

کوکامیدوپروپیل بتائین

سورفکتانت های نانیونی فاقد بار الکتریکی می باشند. در واقع سورفکتانت های نانیونی همان ملکول های الکلی هستند که زنجیره بسیار طویل دارند و رفتاری مشابه رفتار سورفکتانت ها دارند یعنی هم در آب حل می شوند و هم در روغن. خاصيت تميزكنندگي را در شامپو بالا مي برد اما تعداد كمي از آنها خواص كف كنندگي مناسبي دارند. مواد فعال سطحي غير يوني به عنوان  مواد فعال سطحي كمكي به كار مي رود. برخي از اين مواد تقويت و تثبيت كننده كف محسوب مي شوند و برخي ديگر خواص امولسيون كنندگي دارند.

معروفترین سورفکتانت های نانیونی عبارتند از :

الکل های چرب مانند ستیل الکل و استئاریل الکل

پلی اتیلن گلیکول ها مانند اکتا اتیلن گلیکول منو دودسیل اتر

گلوکوزید ها مانند دسیل گلوکوزید, لوریل گلوکوزید و اکتیل گلوکوزید

گلیسرول ها مانند گلیسریل لائورات

پلی سوربات ها مانند پلی سوربات 20 , پلی سوربات 40 , پلی سوربات 60 , پلی سوربات 80

کوکامید ها مانند کوکامید دی اتانل آمین

وقتی سورفکتانت ها به داخل آب ریخته شوند این ترکیبات در سطح آب جمع می شوند و دلیل آن این است که سر قطبی آنها با آب ترکیب شده و دم آب گریز آنها در هوا می ماند و اگر چنانچه در این محیط یک ماده غیر قطبی مانند روغن باشد , دم هیدروکربنی سورفکتانت در آن قرار می گیرد. اما برخی از ملکول های سورفکتانت برای اینکه دم خود را از آب دور نگه دارند با یکدیگر تشکیل میسل می دهند. میسل گویچه هایی است که غشا آن را سر قطبی سورفکتانت ها و داخل آن را دم آبگریز آنها تشکیل می دهد.

همانطور که در شکل فوق پیدا است برخی از ملکول های سورفکتانت در سطح , برخی به شکل میسل و برخی دیگر بطور آزاد در آب قرار دارند که به محض فراهم شدن شرایط مناسب , تبدیل به میسل خواهند شد. در غلظت های پائین، سورفکتانت تمایل به قرار گیری در سطح دارد و هنگامیکه در سطح انبوهی از سورفکتانت قرار گرفت، مولکول ها به شکل میسل قرار می گیرند. در غلظتی خاص، سطح کاملاً با سورفکتانت پر شده است و افزودن هر مقدار سورفکتانت باعث تشکیل میسل می شود, این غلظت CMC یا غلظت بحرانی میسل نامیده می شود. از لحاظ کاربردی سورفکتانتی خوب است که عدد CMC آن پایین باشد یعنی در غلظت پایین تشکیل میسل می دهند و در نتیجه تعداد ملکول های آزاد سورفکتانت در محیط کم می شود. ملکول های آزاد سورفکتانت علت اصلی ایجاد خارش و حساسیت در پوست هستند.

سورفکتانت ها بر اساس میزان تحریک پذیری پوست به شرح ذیل می باشند

سورفکتانت کاتیونی > سورفکتانت آنیونی > سورفکتانت آمفوتریک > سورفکتانت غیر یونی

یعنی سورفکتانت کاتیونی بیشترین تحریک پذیری و خارش را در پوست ایجاد می کنند و سورفکتانت غیریونی کمترین حساسیت را در پوست ایجاد می کنند.