Tensioattivi non ionici: caratteristiche e classificazione
I tensioattivi non ionici sono caratterizzati dalla mancanza di cariche quando vengono sciolti in acqua. La parte idrofila della molecola, che agisce come solubilizzante, è comunemente rappresentata dall’ossigeno dell’ossido di etilene, il quale mostra affinità verso l’acqua attraverso la formazione di ponti di idrogeno.
L’ossido di etilene, il più semplice composto eterociclico contenente ossigeno, è il principale costituente dei tensioattivi non ionici. Questa classe include anche gli esteri degli zuccheri e gli alchilo-ammidi di acidi grassi. In genere, il contenuto di ossido di etilene nella molecola del tensioattivo varia dal 50% all’80% in peso per ottenere prodotti solubili in acqua a temperatura ambiente con buone proprietà tensioattive.
La reazione di etossilazione con sostanze contenenti atomi di idrogeno attivi avviene in presenza di basi, a temperature comprese tra 100 e 200 °C. Questa reazione comporta l’attacco del nucleofilo all’ossido di etilene, dando luogo alla sostituzione nucleofila SN2. In seguito, l’anione ossietilenico può proseguire la reazione con RXH, generando prodotti a diverso grado di etossilazione a seconda dei composti di partenza e delle condizioni di reazione.
I tensioattivi non ionici vengono suddivisi in quattro sottoclassi, che si riferiscono a condensati con ossido di etilene differenziati in base al tipo di legame con la parte idrofoba.
Etossilati eterei
Questa sottoclasse comprende i tensioattivi non ionici in cui la parte idrofila poliossietilenica della molecola è legata alla parte idrofoba con un legame ossigeno etereo. Essi rappresentano il tipo quantitativamente più importante dei tensioattivi non ionici e possono essere distinti in diversi tipi in base alla natura della parte idrofoba R.
1) Alchilfenoli etossilati: Questi composti presentano una catena alchilica lineare o ramificata nel campo C8-C12, ottenuti per reazione tra alchilfenolo e ossido di etilene. Le proprietà fisiche e tensioattive variano a seconda del contenuto di ossido di etilene nella molecola, influenzando la solubilità in acqua e in solventi non polari, così come le caratteristiche tensioattive.
2) Alcoli etossilati: Anche nel caso di alcoli etossilati, i diversi tipi di alcoli di partenza hanno un modesto influsso sulle proprietà fisiche e tensioattive.
3) Copolimeri di polialchilenossidi: Si tratta in genere di condensati di ossido di propilene e ossido di etilene con un composto a idrogeno attivo come alcoli mono-, di- e trifunzionali. I copolimeri possono essere a blocchi, misti o intermedi tra i due.
Etossilati esterei
Questa sottoclasse comprende i composti in cui la parte idrofila della molecola è legata alla parte idrofoba attraverso un gruppo carbossilico con la formazione di un estere.
Acidi etossilati
La preparazione di acidi etossilati avviene a partire dagli acidi grassi, trattandoli con ossido di etilene in presenza di basi o con polietilenglicole in presenza di acidi. Le proprietà di tali composti sono tipiche dei non ionici e la solubilità in acqua è buona per un contenuto di almeno il 60% di ossido di etilene.
Esteri di polialcoli etossilati
Questi prodotti sono ottenuti a partire da esteri di un polialcol come il glicerolo e di acidi grassi tramite una condensazione con ossido di etilene in presenza di un catalizzatore basico.
In conclusione, i tensioattivi non ionici mostrano una grande varietà di strutture e proprietà, determinate dalle diverse classi e sottoclassi in cui possono essere suddivisi, offrendo una vasta gamma di applicazioni in numerosi settori industriali.Gli etossilati sono composti non ionici caratterizzati dalla presenza di gruppi ammidici, classificabili in due categorie principali: gli alchiloammidi e le ammidi etossilate. La solubilità in acqua di queste sostanze dipende dal tipo di estere e dal contenuto di ossido di etilene. Le etanolammidi, ad esempio, vengono ottenute a partire da acidi grassi o dai loro esteri di alcoli bassobollenti, tramite reazione con etanolammina. Questi composti possiedono proprietà tensioattive che consentono di stabilizzare la schiuma di tensioattivi anionici e non ionici e hanno funzioni di imbibimento, emulsionamento e dispersione dei saponi calcarei. Le ammidi etossilate, invece, si ottengono per addizione di ossido di etilene alle mono- o alle dietanolammidi e presentano una maggiore solubilità rispetto alle etanolammidi.
Le ammine etossilate appartengono alla classe degli etossilati amminici e possono essere considerate cationiche per il basso contenuto di ossido di etilene. Tuttavia, con l’aumentare di questo componente, acquisiscono progressivamente le proprietà dei non ionici. La produzione avviene in due fasi per addizione di 2 o 1 mole di ossido di etilene ad ammine primarie o secondarie, rispettivamente. La reazione di addizione avviene in presenza di catalizzatori alcalini e dà luogo a miscele di ammine primarie, secondarie e terziarie. L’efficienza di queste sostanze è legata alla loro capacità di progressivamente acquisire proprietà dei composti non ionici all’aumentare del contenuto di ossido di etilene.