مواد فعال سطحی

دو خصلتی یا آمفوتری

چنانچه با تغییر PH,بار الکتریکی گروه آبگیر در ماده ای شیمیایی تغییر کند به این ماده صفت دو خصلتی(amphoteric)اطلاق می شود.مواد فعال سطحی که در محیط به شدت اسیدی دارای بارمثبت,در محیط به شدت قلیایی دارای بار منفی و در PHبینابینی تواما دارای بار مثبت و منفی هستند درزمره مواد دو خصلتی هستند.

توزیع بار الکتریکی درphاندک,آبگریز کاتیونی                                          ⁺X^-RNH₂CH₂CH₂COOH]]

توزیع بار الکتریکی در ph حد وسط,آبگریزدوقطبی                                       RN⁺H₂CH₂CH₂COO^- -]

توزیع بار الکتریکی در phبالا,آبگریز آنیونی    [RNHCH₂CH₂COO]^-B⁺                                                       

در فرمولهای بالا x- نمایانگر یک آنیون نامشخص(مانند- cp)وB⁺ نشان دهنده یک کاتیون نامشخص(مانند k⁺)است.

به موجب تعریف تعداد مواد فعال سطحی دو خصلتی واقعی که در فرمولاسیون فرآورده های آرایشی به کار می روند,بسیار اندک است,مواد فعال سطحی دو خصلتی به دو رده عمده تقسیم می شوند：

الف_آسیل/دی آلکیل اتیل دی آمین ها و مشتقات آنها

ب_N_آلکی آمینو اسیدها

1_الف_آسیل/دی آلکیل اتیلن دی آمین ها و مشتقات آنها

خواص شیمیایی：ترکیبات دو خصلتی مورد  بررسی در این گروه را می توان مشتقات هتروسیکلیک ایمیدازولین ها در نظر گرفت.مطالعات شیمیایی که متعاقبا در این زمینه صورت گرفتند,نشان دادند که ایمیازولین ها در حین سنتز این مواد از اسید کربوکسیلیک زنجیره بلند(یا مشتق آن)و آمینواتیل_اتانول آمین              NH₂-CH₂-CH₂-NH-CH₂-CH₂OH))تشکیل می شوند.

ترکیب ٢_آلکیل هیدروکسی اتیل ایمیدازولین سپس در خلال مرحله آلکیلاسیون(که معمولا با اسید کلرواستیک یا اتیل اکریلات صورت می گیرد)هیدرولیز می شود.طی واکنش الکیلاسیون,یک یا دو گروه کربوکسی آلکیل با یکدیگر واکنش کرده و یک آمین سه گانه و یک پیوند اتر را تشکیل می دهند.با به کارگیری  عوامل آلکیل ساز مختلف,می توان آمین های سه گانه مختلف (مانند هیدروکسی پروپیل سولفونات ها)را به دست آورد.

سیستم نامگذاری این مواد در پی اصلاحاتی که بازنگری اسامی انها ایجاب کرده است,پیچیده تر شده ,ترکیبات این گروه ارتباط و همبستگی نزدیکی با یکدیگر دارند و به صورت نمک یا اسید های ازاد در بازار عرضه می شوند.این مواد از دیدگاه شیمیایی کاملا خالص نبوده و حاوی ترکیباتی هستند که در حین تولید انها تشکیل می شوند.ساختارهای شیمیایی اجزای اصلی این گونه مواد فعال سطحی در بخش های بعدی نشان داده خواهند شد.کاتیونی که معمولا همراه ترکیبات دو خصلتی است,یون سدیم است.

این ترکیبات به رغم در بر داشتن ناخالصی در حین استفاده به صورت مواد دو خصلتی یا امفوتر عمل میکنند و در PH خنثی به شکلzwitterions(دو یونی)وجود دارند.در زمره عمده ناخالصی های این مواد می توان به نمک های آمین,ترکیبات برگرفته از آلکیلاسیون آمین اولیه و کمپلکس های آمین های دو گانه اشاره کرد.به عنوان یک قاعده کلی,کلیه اعضای این رده در اب انحلال پذیر هستند.

خواص فیزیکی：این مواد فعال سطحی معمولا به شکل محلول آبکی یا خمیر موجود هستند.

موارد کاربرد：مواد فعال سطحیدو خصلتی این گروه از خاصیت شویندگی ملایم و قابلیت امولسیون سازی نسبتا ضعیف برخوردارند این مواد با کلیه انواع دیگر مواد فعال سطحی سازگارند و مب توانند سختی اب را تحمل کنند.آنها با مواد فعال سطحی آنیونی تولید کمپلکس(نمک)کرده و میزان تحرکات مواد آنیونی بر چشم (سوزش)را کاهش می دهند امامانع تولید کف نمی شوند.در نتیجه,این مواددر سطحی گسترده در فرمولاسیون شامپو هایی که به گونه ای طراحی شده اند که در چشم ایجاد تحریک و سوزش نمی کنند به کار می روند.افزون بر این,مواد یادشده موجب نرمی شانه خوری گیسو شده و از پیدایش الکتیریسته ساکن در ان جلوگیری می کنند.این خواص مطلوب به میزانPHشامپو که اصولا باید بین۶/۵تا٧/۵ اتخاذ شود,بستگی دارند.

پایداری： مواد فعال سطحی دو خصلتی این رده جملگی دارای یک گروه إمیدو هستند که تحتPH بسیار پایین هیدرولیز می شود.نظر به اینکه چنین شرایطی معمولا در رابطه با فراورده هایآرایشی پدید نمی آیند,میتوان این قبیل مواد فعال سطحی را پایدار قلمداد کرد.

ایمنی：تاثیر ملایم این مواد فعال سطحی به غلظت آنها بستگی دارد.چنانچه غلظت این مواد از ٢٠درصد تجاوز کند,موجب تحریک چشم می شوند.در غلظت های عادی این مواد به خوبی باپوست و مخاط دهان و بینی سازگارند.

١_ب_N_آلکیل آمینو اسید ها

این رده از مواد فعال سطحی دو خصلتی از امینو اسید ها مشتق شده و فاقد گروه هیدروکسی اتیل هستند.آلکیلاسیون گروه های آمینوی اولیه یک آمینو اسید به آمین های دو گانه و سه گانه می انجامد که دارای خاصیت بازی بیشتری از آمین اولیه مورد نظر هستند.افزون بر این,برخی از مشتقات آلکیله می توانند دارای گروه آمینوی دیگری نیز باشند که این امر کانون بازی دیگری را نیز ایجاد می کند.

بسیاری ازN_الکیل آمینو اسید ها مشتقات الکیله ساده ایB_یاN_B. ( ٢-کربوکسی اتیل )- آلانین هستند. دیگرN- الکیل آمینو اسید ها از ساختاری مشاهبه a- آمینو اسید های طبیعی برخوردارند.

ترکیبات این گروه به صورت اسید های کربوکسیلیک ازاد یا به شکل ملح سدیم اسید های یاد شده در دسترس هستند که شکل اخیر رایج تر است.هنگامی که این ترکیبات با مواد قلیلیی کاملا خنثی شوند مانند آمین ها عمل می کنند.تنها زمانی کهPHدر حدود ۶تنظیم شود آنها خاصیت دو قطبی خود را ظاهر می سازند.

املاح سدیم آلکیل آمینو اسید ها به خوبی در اب انحلال پذیرند,حال انکه میزان انحلال پذیری اشکال دو قطبی,به ویژه در رابطه با اسید های آمینو پروپیونیک به اندازه انحلال پذیری ایمینوپروپیونات ها نیستند.

خواص فیزیکی：گرچه این گونه آمینو اسید ها و نمک های آنها به صورت جامد در دسترس هستند اما به صورت مایع نیز عرضه می شوند.

مواد کاربرد：آلکیل آمینو اسید ها در محدودPH قلیایی یا خنثی کف فراوان تولید می کنند.درPH پایین,این ترکیبات مانند مواد فعال سطحی کاتیونی عمل کرده و از قدرت کف کنندگی آنها کاسته می شود.

آلکیل آمینو اسید ها در حالت دو قطبی میل ترکیبی فراوانی با تار های مو دارند و بدین مناسبت در کلیه انواع فراورده های بهداشتی و ارایشی گیسو مورد استفاده قرار می گیرند.افزون بر این می توان آنها را به عنوان عوامل امولسیونساز به کار برد.

پایداری：N_آلکیل آمینو اسید ها به سهولت توسط اسید ها یا باز ها هیدرولیز نمی شوند و در شرایط عادی استفاده در فراورده های آرایشی از پایداری عالی برخوردارند.

ایمنی：با توجه به کاربرد گسترده N_آلکیل آمینو اسید ها می توان چنین نتیجه گرفت که استفاده از این مواد در فرمولاسیون فرآورده های آرایشی کاملا بی ضرر است.