YÜZEY AKTİF MADDELER

Dr.Emin BALCI

YAĞ ALKOLLERİ

YÜZEY AKTİF MADDELER  Yüzey aktif maddeler, bulunduğu ortamın, yüzey gerilimini etkileyen suyu seven (hidrofilik) ve suyu iten (hidrofobik) kısımlardan oluşan maddelerdir.

Hidrofobik ( suyu iten ) Hidrofilik ( suyu seven )

YÜZEY AKTİF MADDELER

YÜZEY GERİLİMİ

Oksijen ve hidrojen atomları arasındaki hidrojen bağı nedeniyle yüzeyde tutunarak su moleküllerini yönlendirir.Yüzey gerilimi kuvveti belirler.Su için yaklaşık 72 Mn/m.

•İş gücü daha fazla yüzey alanı oluşturmak için gerekli•Daha fazla enerji ve yüksek yüzey gerilimi için güçlü bağlar gereklidir.

YÜZEY GERİLİMİ

Su molekülleri aralarında kendilerine yönelmiş yüzey aktif maddeleri karıştırarak tutulur.Kuvvet düşürülür.Bazı yüzey aktif maddelerin yüzey gerilimi yaklaşık 30 mN/m veya daha düşük olarak indirgenebilir.

FONKSİYONLARI • Emülgatör• Dispersiyon• Islatma• Çözünme• Temizleme• Nemlendirme• Yağlama• Köpük yapma• Köpük engelleme

YÜZEY AKTİF MADDELERYÜZEY AKTİF MADDELER

YÜZEY AKTİF MADDELERİN ÇEŞİTLERİ• Anyonik yüzey aktif maddeler• Katyonik yüzey aktif maddeler• Non-iyonik yüzey aktif maddeler• Amfoterik yüzey aktif maddeler

YÜZEY AKTİF MADDELER

• ANYONIK TENSIT

• KATYONIK TENSIT

• AMFOTERIK TENSIT

• NONIYONIK TENSIT

YÜZEY AKTİF MADDELER

ANYONIK TENSITLER•Labsa•DBS•Yağ alkolü sülfat• Yağ alkolü eter sülfatR-OH + SO3 R-SO3H R-SO3

- K+OH -

ANYONİK YÜZEY AKTİF MADDELER

•Sabun R-COO - Na+

ANYONİK YÜZEY AKTİF MADDELER

ANYONİK YÜZEY AKTİF MADDELERİN KULLANIMITEMİZLEME FORMÜLASYONLARI

• Şampuan• El yıkama• Banyo jelleri• Diş macunu• Sabun ve deterjan

ANYONİK YÜZEY AKTİF MADDELER

KATYONIK YÜZEY AKTİF MADDELER

R(1-4) : Alkil radikalleri( örnek;Stearil- , Palmitil - ,Metil - ,Benzil - ,Bütil- )X : Karşı iyonları,genellikle halojenürler

KATYONİK YÜZEY AKTİF MADDELER

KATYONIK YÜZEY AKTİF MADDELER DSDMAC ( Distearildimetilamonyumklorit)

ESTERQUAT

Cetiltrimetilamonyumklorit

KATYONİK YÜZEY AKTİF MADDELERKATYONİK YÜZEY AKTİF MADDELER

ETKİLEŞİME GİREREK AŞAĞIDAKİ İŞLEVLER GERÇEKLEŞİR:• Yumuşatma• Anti-statik özellik• Yağlama• Korozyon inhibitörü• Yapışma

AMFOTERIK YUZEY AKTIF MADDELER• Çözelti içinde aynı molekülün aktif grubu hem pozitif hemde negatif yükünü ihtiva eder.Yapılarına ve ortam şartlarına göre anyonik veya katyonik özelliklere sahip olabililen bileşiklerdir.

AMFOTERİK YÜZEY AKTİF MADDELER

AMFOTERİK YÜZEY AKTİF MADDELER KULLANIMI

• Betainler kişisel bakım ürünlerinde kullanılır.Örneğin, sac şampuanları,sıvı sabunlar ve temizleyici losyonlar.• Çok amaçlı temizlik ajanları,bulaşık deterjanı ajanı ve özel tekstil deterjanları…

AMFOTERİK YÜZEY AKTİF MADDELER

NONIYONIK YUZEY AKTİF MADDELERİyonik olmayan bu moleküller hidrofilik ve hidrofobik grubular ihtiva eden bileşiklerdir.• Etanol ( CH3CH2-OH )• Yağ alkolü etoksilat

NON-İYONİK YÜZEY AKTİF MADDELER

EO - PO

EO DAĞILIMI

NONIYONIK YUZEY AKTİF MADDELERPolialkolenglikol eter ( Yağ alkolü etoksilatları ) CH3-(CH2)10-16-(O-C2H4)1-x OHYağ alkolü propilen oksilatları CH3-(CH2)10-16-(O-C3H6)1-x-OHAlkil glikositlerAlkil poliglikositler CH3-(CH2)10-16-(O-Glikosit)1-3-OHoktilfenoletoksilatlar C8H17-(C6H4)-(O-C2H4)1-x-OHNonifenoletoksilatlar C9H19-(C6H4)-(O-C2H4)1-x-OH

NON-İYONİK YÜZEY AKTİF MADDELER

Iso- C 13 Alkol etoksilatlarıC16,18 Yağ alkolü etoksilatlarıC 13,15 Oxo-alkol etoksilatlarıAlkil fenol eter sülfat sodyum tuzuAlkil poliglikozit

NON-İYONİK YÜZEY AKTİF MADDELER

NON-İYONİK YÜZEY AKTİF MADDELERNON-İYONİK YÜZEY AKTİF MADDELERÖZELLİKLERİ• Köpük ayarlayıcısı• İyi emülgatör özelliği• İyi dispersiyon özelliği• Diğer yüzey aktif maddeler ile uyumluluk

NON-İYONİK YÜZEY AKTİF MADDELERUYGULAMA • Deterjanlar için temizleyici ajanlar• Genel temizlik ajanları• Tekstil işleme,zirai ilaç formülasyonların da ıslatma ajanı

NON-İYONİK YÜZEY AKTİF MADDELER

NONIYONIK YUZEY AKTİF MADDELER

• EO-PO-EO• PO-EO-PO• EO-PO-EO-PO• R-O-(EO)X-(PO)Y-OH • R-O-(EO)X-(PO)Y-O-R1 R1= n-butil- , CH3- , benzil-

NON-İYONİK YÜZEY AKTİF MADDELER

NONIYONIK YÜZEY AKTİF MADDELERİN GENEL ÖZELLİKLERİ

Hidrofil kısımlar su molekülleri tarafından çevrilir.Yüzey aktif madde çözünür hale gelir. Belirli bir temparatür de yukarıdaki sistemi bozularak yüzey aktif madde ortamda serbest hale gelir ve ortamı bulandırır.Buna yüzey aktif maddenin bulanma noktası denir.Tensitin hidrofob ve hidrofil dengesine göre çözücü seçilmelidir. ( Bütildiglikol + su, Su , Sodyum klorür çözeltisi.)

NON-İYONİK YÜZEY AKTİF MADDELER

EO (MOL) ,BULANMA NOKTASI ÜZERİNDEKİ ETKİSİ

NON-İYONİK YÜZEY AKTİF MADDELER

BULANMA NOKTASI , ° C

EO mol

Küçük Misel

Fazlasıyla seyreltilmiş çözeltiSeyreltilmiş çözelti Çözeltideki kritik misel konsantrasyonu

Kritik misel konsantrasyonunun üzerindeki çözelti

MİSELLERİN ÖNEMLİ ÖZELLİĞİ

KRİTİK MİSEL KONSANTRASYONU KRİTİK MİSEL KONSANTRASYONUKritik misel konsantrasyonu

Kritik misel konsantrasyonu altında sadece mevcut unimersKritik misel konsantrasyonu üzerinde unimers ile denge içinde miseller vardır.

Yüzey aktif maddeler fonksiyonlarını yerine getirmek için bulunduğu ortamlarda misel hücreleri oluşturmalıdırlar.Bu hücrelerin oluşumu için minimum konsantrasyona ihtiyaç duyulur.Bunada kritik misel konsantrasyonu denir.Bu konsantrasyonların miktarları yüzey aktif maddelerin tiplerine göre değişir.

MİSEL OLUŞUMUMİSEL OLUŞUMU

HLB ( HIDROFILIK LIOFILIK DENGE )Bu değer kullanılan yüzey aktif maddenin hangi özelliğe sahip olduğunu gösterir.

HLB

Düşük HLB değerliğinde Hidrofobik bölüm baskınYüksek HLB değerliğinde Hidrofilik bölüm baskın

HESAPLAMALARI HLB=20 * Mh / M Mh = Hidrofılık kısmın molekül ağırlığı M = Toplam molekül ağırlığı HLB= %E/5 %E= Hidrofil kısmın molekül içindeki yüzdesi

HLB-HESAPLAMALAR

Griffin göre ,HLB (sadece PEG türleri için) HLB

% Etilen oksit molekülünün 5 ‘e bölünmesiyleÖRNEK;C11-alkol + 7 EO Moleküler ağırlığı ( g/mol ):C11H23-OH =172EO = 44

HLB= 0-20HLB UYGULAMA SUDA DAĞILMASI0-3 Köpük kesici ajan Çözünmez4-6 Su / Yağ Zayıf7-9 Islatıcı Çalkalama ile sütsü görünüm8-18 Yağ /Su Dayanıklı sütsü görünüm13-15 Yıkayıcı Yarısaydam-berrak görünüm10-18 Ara çözücü Berrak çözelti

HLB DEĞERLERİ

HLB DEĞERLERİ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

KULLANIMI

SU / YAĞ YAĞ / SU 

ISLATMA AJANI YIKAYICI 

 ARA ÇÖZÜCÜ

HLB DEĞERLERİ

• W/O emülsiyonu Yüzey aktif maddelerde yağı seven gruplar daha baskın ise HLB düşüktür.

• O/W emülsiyonu Suyu seven gruplar daha baskın ise W/O emülsiyonları için HLB yüksek yüzey aktifler kullanılır.

Yağı ve suyu seven gruplar oldukça dengelendiğinde HLB ara değerdedir.( 10 )

HLB ( O / W , W / O )

Düşük HLB Yüksek HLB

SU

YAĞ

YAĞ

SU

HLB ( O / W , W / O )

• süt • Gündüz kremi

• Margarin• Gece kremi

HLB ( O / W , W / O )

EMÜLSİYON• İki karışmayan sıvılar (faz A ve B) emülsiyon değildir.

•  Bu aşamada  B'nin bir emülsiyon fazının A. içerisinde dağılması

•Kararsız emülsiyon giderek ayrışır.

•Yüzey aktif maddeler  (mor anahat) Faz A ve B fazı arasındaki ara yüzeyler kendini konumlandırır, emülsiyon stabilleştirilir.

Kir

Çözünmüş yüzey aktiflerIslatma

Yüzey aktif maddelerin çözünmesiYüzey aktif maddelerin kiri çevirerek absorbe edilmesiYüzeyden kirin çözünmesi Çözünme

ÇözünmeKirin stabilize olarak,atılması

Kirli yüzey YIKAMA PROSESİ

ISLATMAISLATMA

ARA ÇÖZÜCÜ ( HYDROTROP )

HLB;10-18Örnek;alkilpoliglikozit( kısa zincirli)Toluen sülfonatKsilen sülfonat

ARA ÇÖZÜCÜ

BULANMA NOKTASI

KRITIK MISEL KONSANTRASYONU

DİNAMİK YÜZEY

GERİLİMİ

KÖPÜRME ISLATMA (SERT YÜZEY )

ISLATMA(TEKSTIL)

JELLEŞME

ZİNCİR UZUNLUĞU

C 13

DALLANMA DERECESİ

EO

HLB BAĞLI 5 -10 EO

YÜZEY AKTİF MADDELERİN DEĞİŞEN ÖZELLİKLERİ

TEMİZLEME EMULSİFİKASYON DİSPERSİYON ÇÖZÜNME BİYOLOJİK PARÇALANMA

CİLT İÇİN UYGUNLUK

ZİNCİR UZUNLUĞU

C12 - C 15 C12 - C 15

DALLANMA DERECESİ

EO

5 -10 EO

YÜZEY AKTİF MADDELERİN DEĞİŞEN ÖZELLİKLERİ

UYGULAMA MİKTAR 10 3 t %Yıkama ve temizlik 1900 42Tekstil 750 17Maden,Petrol 300 7Kozmetik ,İlaç 300 7Boya,Plastik 200 4,5Gıda 200 4,5Metal 130 3Kağıt 100 2Ziraat 100 2İnşaat 50 1Deri 50 1Diğer 400 9

YÜZEY AKTİF MADDE KULLANIMI - 2006

YÜZEY AKTİF MADDE TÜKETİMİ - 2003

YÜZEY AKTİF MADDELER ÜRETİMİ