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[세탁약품] 계면활성제(Surface active agent, Surfactant)
작성자
화인Tnc
작성일
2019-01-30 17:24
조회
1071
계 면 활 성 제(Surface active agent, Surfactant)
● 정 의
○ 수용액 속에서 그 표면에 흡착하여 그 표면장력을 저하시키는 물질, 표면활성제라고도 한다.
(1% 농도에서 물의 표면장력 72mN/m를 30mN/m 이하로 감소시킨다. )
● 구 조
○ 친수성부분 + 소수성부분 두 부분으로 이루어짐.
● 성 질
○ 양친용매성 : 일반적으로 서로 반대 성질인 물과 기름에 대하여 친화성이 있다
○ 대표적인 예) 비누 - 대표적인 계면활성제
● 친수기의 종류
○ 카르복실산염 - COOM
○ 술폰산염 - SO3M
○ 황산에스테르염 - OSO3M
○ 아민염 - N+-HX-
○ 4치암모늄염 - N+-]X-
○ 피리디늄염 - +NN-
○ 수산기 - O H
○ 옥시에틸렌 - CH2CH2O-
● 친유기의 종류
○ 알킬기 - CnH2n+1 - (n : 8 ～ 20)
○ 알킬아릴기 - CnH2n+1 - (n : 8 ～ 15)
- CnH2n+1 - (n : 3 ～)
● 계면활성제의 분류
● 이온성에 대한 분류
○ 이온 계면활성제 : 수용액에서 이온화 하는 것.
○ 음이온 계면활성제(anion surface active agent) : 친유기가 음이온
○ 양이온 계면활성제(cation surface active agent) : 친유기가 양이온(아민계)
○ 양성 이온 계면활성제(amphoteric surface active agent) : pH가 높으면 계면활성을 나타내는 부분이 음이온, pH가 낮으면 계면활성을
나타내는 부분이 양이온
○ 비이온 계면활성제 : 수용액에서 이온화하지 않는다(ex - 알킬, 페놀 등)
● 공업기술별로 분류
○ 기초원료 제조기술 : 동,식물 유지나 화학공업, 석유화학공업을 이용한 fatty acid, fatty alcohol, linear alkylbenzene,
olefin, nonylphenol 등을 제조하는 기술
○ 중간체 제조기술 : 기초원료를 이용해 각종 반응공정을 거쳐 소량 다품종의 유도체를 제조하는 기술로 일반적으로
계면활성제 제조기술이라 하면 이와 같은 중간체 제조기술을 말한다. 국내 일부반응공정(sulfonation, sulfa-tion,
ethoxylation 등)은 국산화 되었으나 amidation 등 국산화시켜야 할 기술이 아직 남아있음.
○ 응용기술 : 제조된 각종 소량 다품종의 중간체를 적절히 배합해 용도별로 최종제품을 제조하는 배합기술로 많은
노하우를 포함하고 있어 국내에서는 가장 낙후된 부분이다.
● 계면활성제의 특성
○ 젖음 :계면활성제에 의해 물의 표면장력이 크게 되는 것은 계면활성제가 공기과 물의 계면에 흡착하여 표면을 넓히는 작용을 하기 때문이다.
ex) 플라스틱 표면은 보통 소수성으로 물에 젖지 않는다. 그러나 이것을 계면활성제 용액에 담그면 물에 쉽게 젖는다.
이것은 플라스틱 표면에 계면활성제의 소수성성분이 흡착하여 바깥쪽이 친수성기로 둘러싸기 때문이다. 반대로 계면 활성제가 친수성표면에
작용하여 소수성물질을 만드는 경우도 있다.
○ 미셀 :친수성기로 이온화한 부분이 바깥쪽을 향한 미셀 주위에는 강한 전기장이 형성된다. 수용액 중 미셀은 열역학적 으로 안정하며,
콜로이드 입자로써 취급된다. 미셀 안쪽은 소수성기가 밀집한 영역인데 이 미셀 수용액에 벤젠과 같은 난용성 물질이 첨가되면 벤젠은 안쪽의
소수성 부분으로 들어가게 된다. 이 때 용액은 투명하여 마치 벤젠이 용해한 것처럼 보이는데 이 현상을 가용화라고 한다. 가용화는 화학섬유를
물에 난용성인 염료로 염색하거나, 유용성인 비타민을 물에 분산시키는 경우에 이용된다.
○ 유화 :계면활성제에 의해 물속으로 기름을 분산시키면 에멀션이 생긴다. 이 현상을 유화 또는 에멀션화라고 한다.
기름방울 주위에 계면활성제가 흡착하여 기름방울을 안정화하는데 분산입자가 고체인 경우에는 현탁액(서스펜션)이라 한다. 이 현상은 화장품,
고분자, 마가린 등에 널리 이용된다. 유화가 쉽고 안정되도록 사용하는 계면활성제를 유화제 라고 한다.
○ 세척 :계면활성제의 중요한 성질로 섬유나 금속표면의 더러움을 세척하는 작용이다. 세척작용에는 흡착, 젖음, 가용화, 분산 등 여러 성질이
작용한다. 세제는 계면활성제의 세척작용을 효과적으로 높인 상품인데 가정용세제에는 세척력 이외에 양호한 용해성, 적당한 거품, 습윤성,
무취 무색인 것, 피부에 무자극이며 미생물에 의해 분해되며 어류에 독성이 적은 것 등이 필요하다. 세척력을 증가시키시 위해 인산염, 규산염
등의 무기염을 첨가한다.
○ 대전방지 : 합성섬유나 플라스틱은 정전기를 띠기 쉬우며, 겨울에 공기가 건조하면 옷감에 의한 정전기 장애가 발생하기 쉬운데 계면활성제를
화학섬유에 첨가하면 방지할 수 있다. 이것은 섬유표면에서 계면활성제가 공기 속에 있는 미량의 수분을 흡착하여 통전성을 증가시키기
때문이다.
○ 살균 :사차암모늄 화합물에 살균작용이 있다는 것은 20세기초에 발견되어 독일 화학자 G 도마크에 의하여 알려졌다.
양이온 계면활성제는 사차암모늄기를 함유하고 있으며, 수용액에서는 이 부분이 양전하를 띤다
● 정 의
○ 수용액 속에서 그 표면에 흡착하여 그 표면장력을 저하시키는 물질, 표면활성제라고도 한다.
(1% 농도에서 물의 표면장력 72mN/m를 30mN/m 이하로 감소시킨다. )
● 구 조
○ 친수성부분 + 소수성부분 두 부분으로 이루어짐.
● 성 질
○ 양친용매성 : 일반적으로 서로 반대 성질인 물과 기름에 대하여 친화성이 있다
○ 대표적인 예) 비누 - 대표적인 계면활성제
● 친수기의 종류
○ 카르복실산염 - COOM
○ 술폰산염 - SO3M
○ 황산에스테르염 - OSO3M
○ 아민염 - N+-HX-
○ 4치암모늄염 - N+-]X-
○ 피리디늄염 - +NN-
○ 수산기 - O H
○ 옥시에틸렌 - CH2CH2O-
● 친유기의 종류
○ 알킬기 - CnH2n+1 - (n : 8 ～ 20)
○ 알킬아릴기 - CnH2n+1 - (n : 8 ～ 15)
- CnH2n+1 - (n : 3 ～)
● 계면활성제의 분류
● 이온성에 대한 분류
○ 이온 계면활성제 : 수용액에서 이온화 하는 것.
○ 음이온 계면활성제(anion surface active agent) : 친유기가 음이온
○ 양이온 계면활성제(cation surface active agent) : 친유기가 양이온(아민계)
○ 양성 이온 계면활성제(amphoteric surface active agent) : pH가 높으면 계면활성을 나타내는 부분이 음이온, pH가 낮으면 계면활성을
나타내는 부분이 양이온
○ 비이온 계면활성제 : 수용액에서 이온화하지 않는다(ex - 알킬, 페놀 등)
● 공업기술별로 분류
○ 기초원료 제조기술 : 동,식물 유지나 화학공업, 석유화학공업을 이용한 fatty acid, fatty alcohol, linear alkylbenzene,
olefin, nonylphenol 등을 제조하는 기술
○ 중간체 제조기술 : 기초원료를 이용해 각종 반응공정을 거쳐 소량 다품종의 유도체를 제조하는 기술로 일반적으로
계면활성제 제조기술이라 하면 이와 같은 중간체 제조기술을 말한다. 국내 일부반응공정(sulfonation, sulfa-tion,
ethoxylation 등)은 국산화 되었으나 amidation 등 국산화시켜야 할 기술이 아직 남아있음.
○ 응용기술 : 제조된 각종 소량 다품종의 중간체를 적절히 배합해 용도별로 최종제품을 제조하는 배합기술로 많은
노하우를 포함하고 있어 국내에서는 가장 낙후된 부분이다.
● 계면활성제의 특성
○ 젖음 :계면활성제에 의해 물의 표면장력이 크게 되는 것은 계면활성제가 공기과 물의 계면에 흡착하여 표면을 넓히는 작용을 하기 때문이다.
ex) 플라스틱 표면은 보통 소수성으로 물에 젖지 않는다. 그러나 이것을 계면활성제 용액에 담그면 물에 쉽게 젖는다.
이것은 플라스틱 표면에 계면활성제의 소수성성분이 흡착하여 바깥쪽이 친수성기로 둘러싸기 때문이다. 반대로 계면 활성제가 친수성표면에
작용하여 소수성물질을 만드는 경우도 있다.
○ 미셀 :친수성기로 이온화한 부분이 바깥쪽을 향한 미셀 주위에는 강한 전기장이 형성된다. 수용액 중 미셀은 열역학적 으로 안정하며,
콜로이드 입자로써 취급된다. 미셀 안쪽은 소수성기가 밀집한 영역인데 이 미셀 수용액에 벤젠과 같은 난용성 물질이 첨가되면 벤젠은 안쪽의
소수성 부분으로 들어가게 된다. 이 때 용액은 투명하여 마치 벤젠이 용해한 것처럼 보이는데 이 현상을 가용화라고 한다. 가용화는 화학섬유를
물에 난용성인 염료로 염색하거나, 유용성인 비타민을 물에 분산시키는 경우에 이용된다.
○ 유화 :계면활성제에 의해 물속으로 기름을 분산시키면 에멀션이 생긴다. 이 현상을 유화 또는 에멀션화라고 한다.
기름방울 주위에 계면활성제가 흡착하여 기름방울을 안정화하는데 분산입자가 고체인 경우에는 현탁액(서스펜션)이라 한다. 이 현상은 화장품,
고분자, 마가린 등에 널리 이용된다. 유화가 쉽고 안정되도록 사용하는 계면활성제를 유화제 라고 한다.
○ 세척 :계면활성제의 중요한 성질로 섬유나 금속표면의 더러움을 세척하는 작용이다. 세척작용에는 흡착, 젖음, 가용화, 분산 등 여러 성질이
작용한다. 세제는 계면활성제의 세척작용을 효과적으로 높인 상품인데 가정용세제에는 세척력 이외에 양호한 용해성, 적당한 거품, 습윤성,
무취 무색인 것, 피부에 무자극이며 미생물에 의해 분해되며 어류에 독성이 적은 것 등이 필요하다. 세척력을 증가시키시 위해 인산염, 규산염
등의 무기염을 첨가한다.
○ 대전방지 : 합성섬유나 플라스틱은 정전기를 띠기 쉬우며, 겨울에 공기가 건조하면 옷감에 의한 정전기 장애가 발생하기 쉬운데 계면활성제를
화학섬유에 첨가하면 방지할 수 있다. 이것은 섬유표면에서 계면활성제가 공기 속에 있는 미량의 수분을 흡착하여 통전성을 증가시키기
때문이다.
○ 살균 :사차암모늄 화합물에 살균작용이 있다는 것은 20세기초에 발견되어 독일 화학자 G 도마크에 의하여 알려졌다.
양이온 계면활성제는 사차암모늄기를 함유하고 있으며, 수용액에서는 이 부분이 양전하를 띤다
