1.1.4. Неионогенные пав.

Неионогенные ПАВ (НПАВ) имеют общую формулу:

Здесь R—алкил, обычно С₈; Х может быть атомом кислорода, азота, серы или функциональной группой —СОО—, —CONH, —С₆Н₄O—; m – среднее число оксиэтильных групп.

Многие соединения, содержащие подвижный водород (кислоты, спирты, фенолы, амины), конденсируясь с оксидом эти­лена, приводят к получению НПАВ:

НПАВ – соединения, растворимые как в кислой, так и в щелочной среде, не диссоциирующие в воде.

1. Спирты - предельные и непредельные, первичные, вторичные, циклические RO(CH₂CH₂O)mH;

2. Карбоновые кислоты - RCOO(CH₂CH₂O)mH;

3. Алкилфенолы и алкилнафтолы – RС₆Н₄O(CH₂CH₂O)nH, RС₁₀Н₈O(CH₂CH₂O)mH;

4. Амины, амиды, имидазолины -

5. Меркаптаны и сульфамиды -

6. Блоксополимеры окиси этилена и окиси пропилена, так называемые плюроники или проксанолы - H(CH₂CH₂O)x(C₃H₆O)n(CH₂CH₂O)yH. Эти соединения имеют молекулярную массу от 1000 до 5000. Их растворимость и поверхностная активность определяются соотношением длины полиоксипропиленовой (носитель гидрофобности) и полиоксиэтиленовой (носитель гидрофильности) цепей.

7. Алкилацетиленгликоли -

8. Эфиры фосфорной кислоты -

9. Эфиры пентаэритрита -

10. Продукты конденсации глюкозидов с жирными спиртами, карбоновыми кислотами и оксидом этилена. К этому классу можно отнести группу твинов - продуктов присоединения оксида этилена к моноэфиру сорбитана и жирной кислоты.

Неионогенные ПАВ применяются в текстильной и других областях промышленности. Широкое использование оксиэтилированных ПАВ в настоящее время связано с увеличением добычи нефти: они вводятся в растворы, закачиваемые в скважины при так называемом законтурном заводнении, и способствуют оттеснению нефти из пласта к промысловой скважине.

В качестве компонентов моющих средств неионогенные ПАВ не уступают высококачественным мылам и с равным успехом применяются в мягких и в жестких водах. Они обладают обычно низкой пенообразующей способностью и могут использоваться как пеногасители. Возможность регулирования их свойств путем варьирования количества оксиэтиленовых звеньев наряду с низкой себестоимостью предопределяет их широкое производство и применение.

1.1.5. Фторуглеродные пав.

ПАВ, содержащие в гидрофобной части вместо атомов водорода атомы фтора заслуживают отдельного рассмотрения, т.к. они обладают рядом уникальных свойств, обусловленных строением перфторалкильных цепей. Поверхности фторированных углеводородов и, в частности, перфторалкильные цепи ПАВ имеют чрезвычайно низкий запас поверхностной энергии (в среднем на 10-20 мДж/м² ниже, чем у обычных углеводородов). Перфторалкильные цепи гораздо менее склонны к межмолекулярным взаимодействиям, чем алифатические цепи. Это обусловлено низкой поляризуемостью и большей степенью скомпенсированности связей С-F.Энергия этих связей по разным оценкам, в зависимости от окружения, составляет 451-583 кДж/моль против 356-431 кДж/моль для связей С-H. Атомы углерода и фтора близки по своим параметрам, поэтому образуемые ими ковалентные связи, хотя и поляризованы, характеризуются высокой симметрией и плотностью электронных облаков. В сравнении с атомами водорода, атомы фтора больше в диаметре и эффективнее экранируют углеродную цепь, что придает ей уникальную химическую, биологическую инертность и термостойкость. Эти качества наряду с высокой поверхностной активностью, являются наиболее ценными свойствами фторуглеродных ПАВ.

В малых концентрациях фторуглеродные ПАВ весьма эффективно понижают поверхностное натяжение водных и неводных жидкостей, хорошо “работают” в кислых, щелочных, высокотемпературных средах. Адсорбируясь на твердой поверхности, они способны придавать ей водо-, масло-, и грязеотталкивающие свойства. Понижая поверхностное натяжение водных растворов до 15-22 мН/м, фторуглеродные ПАВ способны обеспечивать самопроизвольное их растекание на низкоэнергетических поверхностях углеводородов , что важно в связи с проблемами пожаротушения и снижения испарения летучих, ядовитых жидкостей.

Синтез перфторалкильной цепи проводят путем электрохимического фторирования фтор, хлорангидридов карбоновых или алкилсульфоновых кислот в среде плавиковой кислоты (процесс Саймона).

СnH²ⁿ⁺¹COCl + (2n+2)HF → СnF²ⁿ⁺¹COF + HCl + (2n+1)H₂ + побочные продукты

Последующее модифицирование с целью получения фторПАВ различной природы уже не встречает проблем

Полярные группы, которые обеспечивают требуемую степень сродства к растворителю, как правило, не имеют особых отличий от полярных групп, придающих дифильность молекулам обычных ПАВ. Это могут быть карбоксильные, сульфонатные, сульфатные и фосфатные группы – в случае анионоактивных ПАВ; аминогруппы, группы четвертичного аммониевого основания, пиридиния – в случае катионоактивных ПАВ; полиалкиленоксидная или полиглицериновая цепь – в случае неиногенных ПАВ; аминокислотная или бетаиновая структуры – у амфолитных и цвиттер-ионных ПАВ.

ФторПАВ являются уникальными смачивателями, пенообразователями, диспергаторами, антистатиками, гидро- и олеофобизаторами. Однако их стоимость на два порядка выше стоимости углеродных ПАВ, что сдерживает их широкое применение, за исключением сферы высоких технологий.