Dr. Derya DAVARCI
Bu yazıda deterjan ve kozmetik sektöründe sıkça kullanılan yüzey aktif maddelerin, kimyasal yapısı ile tanıtılması hedeflenmektedir. Zira anyonik, noniyonik vb. şeklinde isimlendirilen yüzey aktif maddelerle çalışılırken onların yapısal olarak da tanınması yapılan işlemlerin kalitesini artıracaktır.
Yüzey Aktif Maddeler
Konuya öncelikle yüzey aktif maddelerinlerin genel yapısı ile başlayalım. Yüzey aktifler maddeler, baş ve kuyruk kısmından oluşan uzun alkil zincirine sahip maddelerdir. Baş kısmı hidrofilik, kuyruk kısmı hidrofobik ya da lipofiliktir (Şekil1.1). Kuyruk kısımları genellikle uzun, düz zincirli ya da az dallanmış, hidrokarbon yapısındadır.
Şekil 1.1. Yüzey Aktif Maddelerin Genel Yapısı
Hidrofobik kısım yağa yapışarak kirli bölgeden yağı uzaklaştırır. Yüzey aktif maddeler misel yapılar oluşturur. Misel Yapı, hidrofobik kısmın su fazının dışına çıkmasını, hidrofilik kısmın ise hâlâ suda kalmasını sağlar (Şekil 1.2).
Şekil 1.2. Misel Oluşumu
(Hidrofilik kısımlar dışarı, hidrofobik kısımlar içeri doğru yönelir.)
Yüzey aktif maddelerin endüstrideki bir rolü de emülsiyon oluşturmalarıdır. Emülsiyon birbiri içerisinde çözünmeyen iki farklı sıvı fazın, birinin diğerinin içinde çok iyi bir şekilde dispers olması ile oluşan sistemlerdir (Su içinde yağ ve yağ içinde su). Emülsiyonlar tek fazmış gibi görünse de aslında çoklu faz sistemleridirler. Emülgatörler dispersiyonun uzun süreli stabil kalmasını sağlamak için kullanılan kimyasal maddelerdir. Yüzey aktif emülgatörler iki sıvı fazın sınırında tutunur. Yüzey gerilimini ve pıhtılaşma eğilimini azaltırlar. Emülsiyon stabilitesini artırırlar.
Yüzey Aktifler Maddelerden Beklenen Özellikler
Yüzey aktif maddeler aşağıda belirtilen nitelikleri bulundurmalıdır.
- Kir çıkarma kapasitesi
- Su sertliğine minimum hassasiyet
- “Dispers” etme ve ıslatma gücü
- “Anti-redeposition” özelliği
- Çözünürlük
- Arzu edilen köpük düzeyi
- Stok stabilitesi
- Uygun işlenebilirlik, proses kolaylığı, temin kolaylığı ve uygun maliyet
- Uygun ekoloji ve toksiloji
Yüzey Aktif Maddelerin Sınıflandırılması
Temizleme ürünleri ve kozmetikte kullanılan yüzey aktif maddeler dört sınıfa ayrılır. Bunlar anyonik yüzey aktif maddeler, noniyonik yüzey aktif maddeler, amfoterik yüzey aktif maddeler ve katyonik yüzey aktif maddelerdir (Şekil 1.3).
Şekil 1.3. Yüzey Aktifler
Anyonik Yüzey Aktif Maddeler:
Anyonik yüzey aktif maddeler hemen hemen bütün temizlik ürünlerinde bulunur. En etkin temizleme aktifidirler.
Anyonik yüzey aktif maddelerde hidrofilik kısım negatif yüklüdür. Bunlar karboksilat, sülfat, sülfonat ya da fosfat olabilir. Suda çözündüklerinde negatif yüklendiklerinden anyonik olarak isimlendirilirler.
Sol – Alkil Benzen Sülfonatlar (LABSA)
Sağ – Alkan Sülfonatlar (AS)
Sol – Yağ Alkolü Sülfatları (FAS)
Sağ – Yağ Alkolü Eter Sülfatları (FES)
Noniyonik Yüzey Aktif Maddeler:
Noniyonik yüzey aktif maddeler yüksüzdürler. Daha çok cilt bakım ürünlerinde ya da bazı türleri düşük köpüklü temizleme maddelerinin üretiminde kullanılırlar.
Sol – Alkil Poliglikozitler (APG)
Sağ – Yağ Alkolü Etoksilatları (FAEO)
Sol- Yağ Asidi Alkanolamidler (FSA)
Sağ – Alkil Fenol Etoksilatlar (APEO)
Sol – Yağ Alkolü Etoksilatı Polioksilatları
Sağ – Amin Oksitler
Amfoterik Yüzey Aktif Maddeler:
Amfoterik yüzey aktif maddeler, anyonik yüzey aktif maddelerle kullanıldığı zaman anyonik aktiflerin ve tuzun sebep olduğu ciltteki irritasyonu düşürür. Toksik değildirler ve biyolojik bozunmaya uğrayabilirler. Noniyonik, anyonik ve katyoniklerle birlikte kullanılabilirler. Sebum varlığında amfoterik yüzey aktif maddeler, tek başına ya da SLES (sodyum lauril eter sülfat) ile birlikte kullanıldığında bakteri atağına karşı köpük stabilitesi sağlarlar. Amfoterik yüzey aktif maddeler anyonik ve noniyonikler ile birlikte kıvam artırmada rol oynarlar. Saçta ve ciltte bakım etkisine sahiptir. Özellikle imidazolin türevleri nontoksiktir ve yüksek iritasyonlu sistemlerde kullanıldıklarında irritasyonu düşürürler. Bundan dolayı imidazolinler bebek şampuanlarında kullanılan temel hammaddelerdir.
Betainler
Katyonik Yüzey Aktif Maddeler:
Genellikle dört koordinasyonlu azot bileşikleri içerirler. Katyonik yüzey aktif olarak amonyum tuzları geliştirilmiştir. Pozitif yüklüdürler ve pH’ ya karşı hassastırlar. Eğer pH 10 – 11 gibi bazik değerlere çıkarılırsa aminler deprotonasyona uğrar. Bu sebeple kuarterner amonyum tuzları geliştirilmiştir.
Bu maddeler yüksek pH koşullarında bile yüklerini kaybetmezler. Bu yüzey aktifler saç bakım ürünlerinde ve çamaşır yumuşatıcılarında kullanılırlar.
Sol – Kuarterner Amonyum Bileşikleri
Sağ – Esterquat
Deterjanlarda Sinerjik Etki
Temizleme performansı yüzey aktif malzemelerin kombinasyonu ile artar. Bu sinerjik etki olarak adlandırılır. Toplamda belli bir yüzdede iki ya da üç çeşit yüzey aktifin kullanılması, aynı miktarda tek çeşit yüzey aktif kullanılması durumuna göre daha iyi temizleme performansına sahiptir. İşte bu sinerjik etki nedeni ile deterjan ve temizleme maddelerinde genellikle tek çeşit yüzey aktif kullanılmaz.
Kaynak:
- Kimyagerler Derneği Bülteni (Yıl: 2013 – Sayı: 10)
