НЕИОНОГЕ́ННЫЕ ПОВЕ́РХНОСТНО-АКТИ́ВНЫЕ ВЕЩЕСТВА́

НЕИОНОГЕ́ННЫЕ ПОВЕ́РХНОСТНО-АК­ТИ́ВНЫЕ ВЕЩЕСТВА́ (НПАВ), од­на из клас­си­фи­ка­ци­он­ных групп по­верх­но­ст­но-ак­тив­ных ве­ществ (ПАВ), ха­рак­те­ри­зую­щих­ся тем, что в вод­ной сре­де они прак­ти­че­ски не об­ра­зу­ют ио­нов. Мо­ле­ку­лы НПАВ, по­доб­но мо­ле­ку­лам ио­но­ген­ных (ани­он­ных и ка­ти­он­ных) ПАВ, со­сто­ят из обо­соб­лен­ных гид­ро­фоб­ных (ал­киль­ных, ал­ки­ла­риль­ных и др.) ра­ди­ка­лов и гид­ро­филь­ных (обыч­но гид­ро­ксиль­ных и эток­силь­ных) атом­ных групп. НПАВ раз­ли­ча­ют­ся в осн. хи­мич. строе­ни­ем гид­ро­фоб­ной час­ти мо­ле­кул.

Наи­бо­лее прак­ти­че­ски важ­ные НПАВ – про­дук­ты при­сое­ди­не­ния эти­ле­нок­си­да к спир­там, ал­кил­фе­но­лам, кар­бо­но­вым ки­сло­там, ами­нам и др. со­еди­не­ни­ям с ре­ак­ци­он­но­спо­соб­ны­ми ато­ма­ми во­до­ро­да. Та­кой путь син­те­за НПАВ на­зы­ва­ют ок­си­эти­ли­ро­ва­ни­ем или эток­си­ли­ро­ва­ни­ем, а по­лу­чен­ные про­дук­ты – эток­си­ла­та­ми. Чис­ло мо­ле­кул эти­ле­нок­си­да, при­сое­ди­нён­ных к мо­ле­ку­ле ис­ход­но­го ве­ще­ст­ва (сте­пень ок­си­эти­ли­ро­ва­ния), варь­и­ру­ет в пре­де­лах от не­сколь­ких еди­ниц до не­сколь­ких де­сят­ков. Эти со­еди­не­ния, осо­бен­но с дос­та­точ­но вы­со­кой сте­пе­нью ок­си­эти­ли­ро­ва­ния, мож­но рас­смат­ри­вать как про­из­вод­ные по­ли­ок­сиэти­ле­но­вых (по­ли­эти­ленг­ли­ко­ле­вых) эфи­ров. Ино­гда НПАВ по­лу­ча­ют при­сое­ди­не­ни­ем к ис­ход­ным гид­ро­фоб­ным со­еди­не­ни­ям по­ли­эти­ленг­ли­ко­лей с оп­ре­де­лён­ной мо­ле­ку­ляр­ной мас­сой.

По­ли­ок­си­эти­ле­но­вые эфи­ры ал­кил­фе­но­лов – са­мая рас­про­стра­нён­ная груп­па НПАВ. Ти­пич­ное сы­рьё для их син­те­за – ок­тил-, но­нил-, до­де­цил­фе­но­лы и некото­рые др. со­еди­не­ния. Пром. про­дук­ты это­го ти­па (напр., не­оно­лы) – смесь эфи­ров с об­щей фор­му­лой $\ce{C}_n\ce{H_{2\!n +1}C6H4O(C2H4O)}_m\ce{H}$, где $n$ > 7, $m$ – сте­пень ок­си­эти­ли­ро­вания, за­ви­ся­щая от со­от­но­ше­ния ис­ход­ных ком­по­нен­тов. По­ли­ок­си­эти­ле­но­вые эфи­ры выс­ших жир­ных спир­тов $\ce{C}_n\ce{H}_{2n+1}\ce{CH2O(C2H4O)}_m\ce{H}$ (напр., ок­са­но­лы, син­та­но­лы) и жир­ных ки­слот $\ce{C}_n\ce{H}_{2n+1}\ce{COO(C2H4O)}_m\ce{H}$ (напр., оле­ок­сы, стеа­рок­сы), где $n$ = 11–17, так­же име­ют ши­ро­кое пром. при­ме­не­ние.

Слож­ные эфи­ры жир­ных ки­слот и мно­го­атом­ных спир­тов (сор­би­та, пен­таэрит­ри­та, гли­це­ри­на) и про­дук­ты их ок­сиэти­ли­ро­ва­ния ис­поль­зу­ют в тех­ни­ке, фар­ма­цев­ти­ке, про­из-ве то­ва­ров нар. по­треб­ле­ния. Сре­ди них, напр., сор­би­та­ны (спа­ны; фор­му­ла I, $n$ = 11–17) и сор­би­та­ли (тви­ны; II, $n$ = 11–17, $x+y+z$ = 20), пен­тол – смесь пен­та­эрит­рит мо­но-, ди-, три- и тет­рао­леа­тов $\ce{(HOCH2)}_{4–n}\ce{C(CH2OOCC17H33)}_n$ ($n$ = 1–4), мо­но-, диг­ли­це­ри­ды жир­ных ки­слот (ацилг­ли­це­ри­ны) и их по­ли­ок­си­эти­ле­но­вые про­из­вод­ные (III). К пром. про­дук­там разл. на­зна­че­ния от­но­сят­ся по­ли­ок­си­эти­ле­но­вые про­из­вод­ные али­фа­ти­че­ских ами­нов (ок­са­мин, син­та­мин; IV, $x+y$ = 5–20) и диа­ми­нов (V, $x+y+z$ = 3–10), слож­ные эфи­ры эта­но­ла­ми­нов и жир­ных ки­слот $\ce{RCOOC2H4N(C2H4OH)2, \;RCOOC2H4NHC2H4OH}$, ок­си­эти­ли­ро­ван­ные эта­но­ла­ми­ды жир­ных ки­слот $\ce{RCONH(C2H4O)}_m\ce{H}$ и VI (напр., син­та­ми­ды), ал­ки­ли­ми­да­зо­ли­ны и др. азот­со­дер­жа­щие со­еди­не­ния.

 

Боль­шую груп­пу НПАВ со­став­ля­ют блок­со­по­ли­ме­ры эти­ле­нок­си­да и про­пи­ле­нок­си­да. Их по­лу­ча­ют пу­тём по­сле­до­ва­тель­но­го при­сое­ди­не­ния к ис­ход­но­му со­еди­не­нию с ре­ак­ци­он­но­спо­соб­ны­ми ато­ма­ми во­до­ро­да сна­ча­ла оп­ре­де­лён­но­го ко­ли­че­ст­ва про­пи­ле­нок­си­да, за­тем – эти­ле­нок­си­да. Об­ра­зо­ван­ный в ре­зуль­та­те сту­пен­ча­той по­ли­ме­ри­за­ции по­ли­ок­си­про­пи­ле­но­вый блок вме­сте с ос­тат­ком ис­ход­но­го со­еди­не­ния (али­фа­ти­че­ско­го спир­та, ами­на и др.) со­став­ля­ют гид­ро­фоб­ную часть мо­ле­ку­лы НПАВ, по­ли­ок­си­эти­ле­но­вый блок – гид­ро­филь­ную часть. При­ме­ра­ми пром. НПАВ это­го ти­па мо­гут слу­жить ок­си­ал­ки­ли­ро­ван­ные али­фа­ти­че­ские спир­ты $\ce{RO(C3H6O)}_x\ce{(C2H4O)}_y\ce{H}$, про­кса­но­лы (плю­ро­ни­ки) состава $\ce{HO(C2H4O)}_x \ce{(C3H6O)}_y \ce{(C2H4O)}_z\ce{H}$, про­кса­ми­ны (те­тро­ни­ки, VII).

Вы­со­ко­мо­ле­ку­ляр­ные НПАВ – кар­бо- или ге­те­ро­цеп­ные по­ли­ме­ры с мо­ле­ку­ляр­ной мас­сой от не­сколь­ких ты­сяч до не­сколь­ких со­тен ты­сяч. Сре­ди них есть при­род­ные со­еди­не­ния и про­дук­ты их хи­мич. об­ра­бот­ки (напр., ме­тил­цел­лю­ло­за, гид­ро­кси­этил­цел­лю­ло­за, мо­ди­фи­ци­ро­ван­ные крах­ма­лы) и син­те­тич. по­ли­ме­ры (напр., раз­ные мо­ди­фи­ка­ции по­ли­ви­ни­ло­во­го спир­та, по­ли­ви­нил­пир­ро­ли­дон). Срав­ни­тель­но не­мно­го­числ. груп­па эле­мен­то­ор­га­нич. (крем­ний- и фто­рор­га­ни­че­ских) НПАВ вклю­ча­ет по­ли­ок­си­эти­ле­но­вые про­из­вод­ные ал­кил­си­лок­са­нов, фтор­за­ме­щён­ных али­фа­ти­че­ских спир­тов, суль­фа­ми­дов и др. со­еди­не­ний.

Бла­го­да­ря от­сут­ст­вию ио­но­ген­ных групп в мо­ле­ку­ляр­ной струк­ту­ре НПАВ элек­тро­ли­ты сла­бо влия­ют на свой­ст­ва их рас­тво­ров. Это рас­ши­ря­ет воз­мож­но­сти прак­тич. ис­поль­зо­ва­ния НПАВ в срав­не­нии с ио­но­ген­ны­ми ПАВ. Боль­шин­ст­во НПАВ – жид­ко­сти или пас­то­об­раз­ные (вяз­ко­пла­стич­ные) ве­ще­ст­ва. Сте­пень ок­си­эти­ли­ро­ва­ния НПАВ оп­ре­де­ля­ет их рас­тво­ри­мость в во­де и не­по­ляр­ных (уг­ле­во­до­род­ных) жид­ко­стях. Этот по­ка­за­тель у во­до­рас­тво­ри­мых НПАВ обыч­но не ни­же 7–10, у мас­ло­рас­тво­ри­мых – не вы­ше 6. Важ­ное по­тре­би­тель­ское ка­че­ст­во НПАВ, осо­бен­но ли­ней­но­го строе­ния, – низ­кий уро­вень ток­сич­но­сти и вы­со­кая сте­пень био­раз­ла­гае­мо­сти.

Тех­нич. сфе­ра при­ме­не­ния НПАВ очень ве­ли­ка: их ис­поль­зу­ют как эмуль­га­то­ры, сма­чи­ва­те­ли, фло­то­реа­ген­ты, за­гус­ти­те­ли, пе­но­га­си­те­ли в со­ста­ве мою­щих и очи­щаю­щих средств, тек­стиль­но-вспо­мо­гат. ве­ществ, при строи­тель­ст­ве и экс­плуа­та­ции неф­тя­ных и га­зо­вых сква­жин, обо­га­ще­нии по­лез­ных ис­ко­пае­мых (ка­мен­но­го уг­ля и руд), в про­из-ве бу­ма­ги, по­ли­мер­ных ма­те­риа­лов и др. Не­ко­то­рые НПАВ ис­поль­зу­ют как ис­ход­ные про­дук­ты в син­те­зе ио­но­ген­ных ПАВ ти­па по­ли­эфир­суль­фа­тов, фос­фа­тов, кар­бок­си­ла­тов, а так­же чет­вер­тич­ных ам­мо­ние­вых со­еди­не­ний. НПАВ на ос­но­ве рас­тит. и жи­вот­но­го сы­рья не­за­ме­ни­мы в про­из-ве кос­ме­тич. и бы­то­вых ги­гие­нич. средств, их ис­поль­зу­ют в фар­ма­цев­тич. и пи­ще­вой пром-сти.