فهرست
عنوان صفحه
تاریخچه شرکت پاکشو.......................................................................................... 3
مو و لزوم استفاده از شامپوها............................................................................. 4
شامپو و انواع آن................................................................................................... 7
دترجنت‌ها (سورفکتانت‌ها) و انواع آن................................................................... 9
تری اتانول آمین لوریل سولفات............................................................................ 17
سولفوساکسیناتها.................................................................................................. 17
فتی اسید آلکانول آمید........................................................................................... 18
ایمیدازولین‌ها......................................................................................................... 19
بتائین‌ها.................................................................................................................. 20
محافظت کننده‌ها.................................................................................................... 22
عوامل شفاف کننده................................................................................................ 23
عوامل غلظت دهنده................................................................................................ 24
افزودینهای که به پایداری شامپو کمک می‌کنند..................................................... 25
کف......................................................................................................................... 25
مواد اولیة شامپو و کنترل کیفیت آنها................................................................... 26
آب و کنترل کیفیت آن............................................................................................ 37
فرمولاسیون دو نوع شامپو و مایع دستشویی...................................................... 41
مراحل ساخت شامپو............................................................................................. 43
کنترل کیفیت محصول............................................................................................ 45
روشهای اصلاح محصول...................................................................................... 49
نرم کننده‌های لباس............................................................................................... 50
سفیدکننده‌ها ......................................................................................................... 52
مایع ظرفشویی....................................................................................................... 55
جرم گیر................................................................................................................ 58
شیشه شوی........................................................................................................... 60
نرم کنندة موی سر................................................................................................ 62
میکروبیولوژی....................................................................................................... 63
مقالات
ساختار، عملکرد و تأثیرات محیطی الکیل بنزن سولفونات خطی:
مقدمه:
زمانی که دنیا در حال جنگ بود پیشرفت صنعت پتروشیمی بر روی تولید سوخت به خصوص سوخت هوانوردی متمرکز شده بود.
در نتیجه بهبود ساختار پروین به وسیلة تولید تریمر و تترامر آن منجر به تولید اولفین‌ها و پارافین‌ها با شاخه‌های زیاد شد و همچنین ترکیبات اکتان مورد توجه قرار گرفت. از طرفی سولفوناسیون آلکیل‌ها منجر به تولید یک شویندة سنتزی با خواص عالی شد. هر قدر تعداد شاخه‌های بیشتری به آن متصل می‌شد پایداری شیمیایی آن در چرخة تولید بیشتر می‌شد ولی کف آن در پسابها باقی می‌ماند.
آنها به زودی از روی مطالعات اخیر بر روی تجزیه زیستی آن دریافتند که اگر چه این ساختار خواص پاک کنندگی خوبی دارد ولی قادر نیست به سرعت در طبیعت تجزیه شود. پس از آزمایشاتی که محققان انجام دادند، مشخص شد الکیل‌های خطی مانند فتی اسیدها قادرند به راحتی تجزیه شوند. از آن پس LABS را به عنوان یک مادة فعال در سطح وارد عرضه تجاری شد. به طوریکه تولید سالانه آمریکا، ژاپن و اروپای غربی تقریباً 7/1 میلیون تن است و تولیدات چند کشور در سال 1989 در جدول 1 آمده است. مطالعات کسترده‌ای بر رویLAS و رفتار تجزیه پذیری آن انجام شده و مشخص شد با مصرف امروزه در دنیا تأثیرات اکولوژیکی آن قابل کنترل است. تخمین زده می‌شود غلظت آن در فاضلاب کمتر از 35 درصد از مقدار کل استفاده آن می‌باشد. جابجایی LAS در فاضلابها 99- 95 درصد انجام می‌شود و در رسوب فاضلابها تقریباً 30 درصد از LAS تحت شرایط بی‌هوازی تجربه نشده باقی می‌ماند. به هر حال مقداری از LAS که در خاکها رسوب می‌کند با نیم عمری حدود 3 تا 35 روز تجزیه می‌شود. شواهد نشان می‌دهد LAS در شرایط هوازی به طور کامل تجزیه می‌شود.
شیمی LAS و LAB:
تفاوتهای LAB در طول زنجیره کربن در فرآورده نهایی و موقعیت حلقه بنزن نسبت به زنجیره کربن است.
جدول 2 پراکندگی زنجیر کربن در دو نوع ساختار مخلوط LAB را نشان می‌دهد. یکی از آنها دارای زنجیر کوتاه شامل 10- 9 کربن و دیگری دارای زنجیر بلند با 13- 12 کربن است. در حالی که LAS به طور متوسط زنجیر کربن آن 14- 10 کربن دارد.
در شکل 1 پیک اصلی در کروماتوگرام LAB مربوط به ایزومرفنیل است. توجه شود که ایزومر 1-فنیل وجود ندارد کمترین پیک در کروماتورگرام که توسط طیف سنجی GC و MS انجام شده مربوط به شاخة الکیل بنزن است. البته مطالب گفته شده به ریشة اصلی که درتولید استفاده شد. بستگی دارد که قابل جداسازی توسط تقطیر نیست بنابراین در فرآیند تولید LAB باید دقت کافی به عمل آید.
تولید آلکیل بنزن خطی:
LAB با آلکیلاسیون بنزن توسط کاتالیزور فریدل- کرافتس در حضور کلرید آلومینیوم و یا HF انجام می‌شود. آلکن‌های خطی از دهیدروژناسیون آلکانها به دست می‌آیند. شکل 2 نشان دهندة سه فرآیند تولید LAB است. همانطور که در شکل می‌بینید دو فرآیند آلکیلاسیون توسط HF انجام شده ولی اکثر آلکیلاسیون‌ها در فرآورده‌های مایع به روش فریدل- کرافتس در حضور ALCL3 انجام می‌شود.
LAB که تولید می‌شود یکسان نخواهد بود بلکه ایزومرهای مختلفی خواهد داشت. اگر از ALCL3 به عنوان کاتالیزور استفاده کنیم مقدار 30- 25 درصد ایزومر 2-فنیل و مقدار 22- 15 درصد ایزومرهای 3، 4، 5، 6- فنیل تولید می‌شود.
جدول 3 آنالیز ایزومرهای مختلفی که از الکیلاسیون بنزن با دو نوع کاتالیزور مختلف به دست آمده را نشان می‌دهد. که تفاوت در ترکیبات آنها تحت تأثیر خواص فرمولاسیون ALS در شوینده های مایع به خصوص حلالیت و وسکیوزیتة آنها است.
شیمی سولفوناسیون:
در سولفوناسیون یک ترکیب آلی که حاوی حلقة آروماتیک است اتم هیدروژن اسید سولفونیک در حلقه جانشین می‌شود. این واکنش در موقعیت اورتوو پارا اتقاق می‌افتد ولی درصد محصول پارا بیشتر خواهد بود.
به علت واکنشهای جانبی که منجر به تولید محصولات فرعی نظیر سولفون‌ها و غیره می‌شود، هرگز راندمان 100 درصد در این فرآیند نخواهیم داشت. البته تحت شرایط کنترل شده راندمان 98 درصد قابل دسترسی است.
در سولفوناسیون از سه ماده زیر می‌توان استفاده کرد:
1- سولفوتری اکساید
2-اولئوم
3-اسیدسولفوریک 98%
سولفاناسیون می‌تواند به صورت فرآیند Batch یا continuous انجام می‌شود.
عوامل زیر می تواند به روی فرآیند تأثیر گذار باشد:
-درجة سولفوناسیون
-دمای سولفوناسیون
-در فرآیند Batch زمان واکنش وزمان تماس مواد مهم است.
-زمان و دما درمرحلة جداسازی اسید.
همانطور که در واکنش نشان داده شده وقتی از اسید سولفوریک برای سولفوناسیون استفاده می‌شود آب تولید می‌شود که باعث رقیق شدن محیط واکنش می‌شود و ممکن است باعث متوقف شدن واکنش قبل از کامل شدن آن شود. برای رفع این مشکل لازم است که مواد را از مقدار تئوری آنها بیشتر استفاده کنیم بنابراین افزایش شدت شرایط سولفوناسیون باعث افزایش راندمان می‌شود ولی رنگ و بوی محصول تغییر خواهد کرد.
برای دستیابی به محتوای سولفات کمتر لازم است از مقدار اسیدسولفوریک کمتری استفاده شود. این موضوع هنگامی که از سولفات در تولید پودرهای شوینده استفاده می‌شود اهمیت کمتری دارد زیرا سولفات سدیم تأثیر زیادی بر روی حلالیت دارد و پایداری حرارتی آن کم است. جدول 4 خلاصه‌ای از شرایط پیشنهادی برای سولفوناسیون ALB با تری اکسید سولفور، اولئوم و اسید سولفوریک را بیان می‌کند.
محصولات جانبی سولفوناسیون، پیروسولفونیک اسید و سولفونیک انیدرید می‌باشد. این مواد در دمای زیر oC35 با آلکیل اضافی تجزیه می‌شوند و به فرم اسیدسولفونیک که رنگ محصول را تغییر خواهد داد، تبدیل می‌شود.
الکیل بنزن سولفونیک اسید در طی نگهداری کم کم پایداری خود ار از دست می‌دهد. تغییر رنگ، کاهش مواد آلی واکنش نداده و اسید سولفوریک آزاد نشانه‌ای از این ناپایداری است. بعضی از این واکنشها طی 24 ساعت انجام شده و بعضی تا 14 روز ادامه می‌یابد.
استفاده از ترکیبی از طیف سنجی جرمی و SO2 fluorometry یک گروه دیگری از محصولات فرعی را مشخص کرد در فرآیند سولفوناسیون. این محصول فرعی سولفون است. این ماده بر اثر واکنش پیروسولفوریک اسید با آلکیل بنزن تولید می‌شود. آنها دریافتند که مقدار زیاد سولفون تأثیر منفی بر روی حلالیت سولفونات سدیم دارد.
این ترکیبات در عصارة پنتان حل شده در متانول قرار گرفته و به وسیله استفاده از HPLC و UV آنالیز شده‌اند که نتایج آن در شکل 4 نشان داده شده است. شکل 5 نحوة تشکیل ایندرید وسولفون را نشان می‌دهد.
خواص فیزیکی LABS :
محتوای روغن آزاد در LABS تأثیر قابل توجهی بر خواص فیزیکی مانند ویسکوزیته و نقطة کدورت این ماده دارد. همچنین دریافتند که فاکتور مشخص در این مورد مقدار سولفون در روغن آزاد است.
هر چه تعداد شاخه‌های آلیکل کمتر باشد در سولفوناسیون ویسکوزیته با افزایش نسبت SO3 بهLAB افزایش می‌یابد. زیرا وجود این شاخهها ویسکوزیته محصول را کاهش می‌دهد.
خنثی سازی:
اسید سولفونیک موجود درمحصول باید قبل از مصرف در شوینده‌های پودری و یامایع خنثی شود. اگر چه سولفونات سدیم و یا کلسیم، منیزیم و آمونیوم در بعضی از محصولات خاص استفاده می‌شود. ابتدا مقدار خنثی سازی محاسبه می‌شود و سپس ماده داخل ستون خنثی سازی قرار می‌گیرد. اسید سولفونیک با سرعت هر چه بیشتر اضافه می‌شود هنگامی که محلول سرد است عمل هم زدن را انجام می‌دهید در این مدت نباید اجازه دهید دما به oC55 برسد. خنثی سازی ممکن است 4 ساعت طول بکشد که این زمان بستگی به مقدار اسید سولفوریک باقی مانده دارد.
طول زنجیر الکیل در خنثی سازی و وجود چهار شاخهها تأثیر بسزایی در حلالیت، وسیکوزیته و کشش سطحی دارد. هنگامی که خواص سولفونات سدیم و آلکانول آمین سولفانات ها را به هم مقایسه می‌کنیم هر چند وزن مولکولی آنها متفاوت است و با وجود این، 30 درصد مادة محلول سولفونات سدیم و 41 درصد ماده مؤثر محلول آلکانول آمین سولفونات بر اثر اسید سولفونیک موجود در LAB است که زنجیر الکیل آن 13- 8 کربن دارد.
تأثیر مواد آلی و معدنی بر روی خوص فیزیکی LABS مطالعه شده است. آنها دریافتند که hydration بیشترین تأثیر را روی حلالیت، وسیکوزیته و کشش سطحی و CMC دارد. مواد آنیونی باعث کاهش حلالیت نیز می‌شوند.
رابطة وسیکوزیته و دما:
وسیکوزیته LABS به طور قابل توجهی با تغییر دما، تغییر می‌کند. شکل 5 منحنی این تغییرات را نشان می‌دهد. زیر دمای oC20 وسیکوزیته خیلی تغییر نمی‌کند اما تا oC40 وسیکوزیته به شدت کاهش می‌یابد.
مهمترین خصوصیتی که از این شوینده انتظار می‌رود کف کنندگی و پایداری کف ایجاد شده است.
اسیدهای سولفونیک با وزن مولکولی متوسط که زنجیر آن 12- 11 کربن دارد برای استفاده در مایع ظرفشویی که حلالیت زیاد مورد انتظاراست توصیه می‌شود.
وجود یونها در آب سخت باعث کاهش قدرت شویندگی دترجنت می‌شود. یکی از یونها کلسیم است.
شکل 7 عملکرد LAS را در آب نرم و آب سخت نشان می‌دهد.
خواص سم‌شناسی و محیطی LABS و نمک‌های آن :
تحقیقات آزمایشگاهی بر روی LABS و سولفونات سدیم نشان می‌دهد که تأثیر سمی حتی در مقادیر کم بر روی ماهیها دارد. بسیاری از محققان دریافتند که اثر اسمیت این ماده با کوتاه شدن زنجیر اکیل کاهش می یابد. تجربه نشان می دهد در زیر آب‌ها، گنداب‌ها، آبراهه‌ها و فاضلابها قبل از اینکه این ماده با ماهیها برخورد کند، تجزیه می‌شود. نکتة جالب توجه سمیت این ماده پس از تجزیه شدن بر روی ماهیها است که مطالعات نشان می دهد این مسمومیت 5-3 روز پس از تجزیه شدن LABS از بین می‌رود.
قدرت تجزیه پذیری زیستی:
مطالعات گسترده‌ای بر روی رفتار تجزیه پذیری LAS انجام شده است. شواهد نشان می‌دهد LAS تحت شرایط هوازی به طور کامل تجزیه می‌شود. در ابتدا زنجیره آلکیلی سپس سولفوکربوکسیلیک اسید با 5- 4 اتم کربن و بعد حلقه بنزن تجزیه می‌شود.
99- 95 درصد LAS داخل فاضلابها جابجا می‌شود و 30 درصد آن در رسوبات فاضلاب باقی می‌ماند. اگر چه LAS در شرایط بی‌هوازی به خوبی تجزیه نمی‌شود ولی به طور کلی LAS با نیم عمر حدود 35- 3 روز در طبیعت تجزیه می‌شود. در اروپای غربی به طور متوسط 5/2 گرم در روز از LAS استفاده می‌شود که این مقدار 35% کمتر از مقدار تخمین استفاده کلی این محصول است با جمعیتی حدود 377 میلیون نفر. در رودخانه‌ها غلظت این ماده کمتر از 05/0 میلی‌گرم در لیتر است اگر چه در برخی از کشورها میزان 2-1 میلی‌گرم در لیتر نیز گزارش شده است. در دهانة رودها و آبهای ساحلی غلظت این ماده بسیار کمتر حدود 008/0 میلی‌گرم در لیتر است اما نزدیک مخرج فاضلابها غلظت حدود 03/0 میلی‌گرم در لیتر است.
به نام خدا
شیمی، علم ترکیبات و ساختار ماده است. شناخت خواص و نیروهای موجود در یک ماده باعث انتخاب صحیح و دقیق ما در برهمکنش مواد به منظور تولید فرآورده موردنظر می‌باشد. بدین منظور وجود شیمیست در مراحل مختلف تولید ضروری به نظر می رسد. برای تولید هر ماده لازم است، مواد اولیه آن به درستی انتخاب و سپس شرایط واکنش تعیین وبهینه سازی شود. در واحد R & D شرکت پاکشو متخصصان دراین زمینه فعالیت می کنند. آنان برای جلب رضایت مصرف کنندگان معایب محصول را برطرف وتغییرات لازم را ایجاد می‌کنند. یکی از مهمترین قسمتها در روند تولید، تهیة مواد اولیة مورد نیاز کارخانه است. چرا که کیفیت این مواد تأثیر مستقیم در کیفیت محصول خواهد داشت. بهتر است یک شیمیست افرادی را که در این زمینه فعالیت دارند همراهی کند تا مواد خریداری شده ویژگیهای مورد نظر را داشته باشد. کلیة مواد اولیه و محصول نهایی تولید شده، درآزمایشگاه کنترل کیفیت مورد آزمایش قرار می‌گیرد. تمام این مواد باید خواص فیزیکی و شیمیایی ویژه ای که برای آنها تعریف شده است را دارا باشند. بنابراین لازم است در این قسمت افراد کاملاً متخصص فعالیت کنند. همچنین آنان باید به انواع روشهای آزمایشگاه خصوصاً به اصول شیمی تجزیه تسلط کافی داشته باشند. در هنگام ساخت نیز نظارت یک کارشناس شیمی بر نحوة تولید، مقدار مواد و احیاناً مشکلات به وجود آمده در حین تولید لازم است. همچنین در نگهداری مواداولیه در انبارها باید دقت کافی به عمل آید زیرا برخی از مواد شرایط و زمان نگهداری خاصی دارند.
موارد ذکر شده کلیاتی را در فرآیند تولید بیان کرد اما در این مسیر جزئیات بیشتری وجود دارد که هر یک به تنهایی اهمیت دارد و مسلماً وجود تجربة کاری تکمیل آن را هموار خواهد کرد.