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Tenside - Waschmittel und Emulgatoren

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by

Daniela Burkhardt

on 29 April 2014

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Transcript of Tenside - Waschmittel und Emulgatoren

Tenside - Waschmittel und Emulgatoren
Gliederung:
Emulgatoren:
verhindern die Entmischung der Emulsion
Emulsionstyp (W/O oder O/W) wird durch den Emulgator bestimmt
Emulgatoren, bei denen die wasserfreundlichen Gruppen überwiegen O/W-Emulsion
Überwiegen die fettfreundlichen Gruppen W/O-Emulsion

Die verschiedenen Tensideklassen
polarer Teil = bestimmt die Zuordnung zu einer der folgenden Tensideklassen

Anionische Tenside ( Aniontenside)

Kationische Tenside (Kationtenside)

Amphotere Tenside (Amphotenside)

Nichtionische Tenside (Niotenside)
Aufbau der Tenside
Amphotere Tenside (Amphotenside)
besitzen sowohl eine positive als auch eine negativ geladene Gruppe am Kopf
zwitterionische Tenside
als unpolarer Teil = Alkylgruppe
als polarer Teil = Carboxylat-Gruppe (R–COO−) zusammen mit einer quartären Ammonium-Gruppe (R4N+)

Wichtiger Vertreter:
-> Alkylbetaine (Betaine)

R1 = H3C(-CH2)n
R2 = CH3
Anwendungsbeispiele für Emulgatoren:
in der Kosmetik
pharmazeutischen Industrie
Herstellung von Lebensmitteln (Margarine und Majonnaise, Speiseeis)
Herstellung von Recyclingpapier
Emulsionen:
System aus zwei nicht miteinander mischbaren Flüssigkeiten
eine Flüssigkeit ist in der anderen fein verteilt
bei festflüssigen Systemen = Suspension

Man unterscheidet in:
Wasser-in-Öl-Emulsionen (W/O)
Öl-in-Wasser-Emulsionen (O/W)
1) Aufbau der Tenside und Mizellen

2) Die verschiedenen Tensideklassen

3) Zusammensetzung von Waschmitteln

4) Tenside als Emulgatoren
Anionische Tenside (Aniontenside):
besitzen eine negative geladene funktionelle Gruppe
als unpolarer Teil dient ein Alkylrest
die polare, funktionelle Gruppe ist z.B. –COO−(Carboxylat-), −SO3−(Sulfonat-) oder SO4²- (Sulfatgruppe)

Wichtige Vertreter:
-> Seifen H3C(-CH2)n-COO-Na+
-> Lineare Alkylbenzolsulfonate (LAS)
-> Fettalkoholsulfate (FAS)

Nichtionische Tenside (Niotenside):
die Köpfe tragen keine Ladung
als unpolarer Teil dient ein langkettiger Kohlenwasserstoffrest → Fettalkohol (C12–C18)
die polaren Gruppen sind hier die Hydroxylgruppe und die Ethergruppe, welche die Wasserlöslichkeit bewirken

Wichtige Vertreter:
-> Fettalkoholethoxylate (FAEO)





->Alkylpolyglucoside (APG)



Zusammensetzung von Waschmitteln
Waschmittel enthalten:
Gerüststoffe (Builder)
Zeolithe
Bleichmittel
Bleichmittelstabilisatoren
Enzyme (Protease, Amylase)
Optische Aufheller (Weißtöner)
Vergrauungsinhibitoren und Verfärbungsinhibitoren
Schaumregulatoren
Waschhilfsmittel (Duftstoffe, Farbstoffe)
W/O-Emulgatoren Cetylalkohol =
ist ein langkettiger, einwertiger Alkohol,
der zur Gruppe der Fettalkohole gezählt wird
Cetylalkohol wird in der Kosmetikindustrie
als Tensid in Shampoos eingesetzt
Zur Herstellung von Gesichtscremes wird es entweder als Emulgator oder als Verdickungsmittel eingesetzt
Summenformel:
C16H31OH



O/W-Emulgatoren Alkaliseifen =
am längsten bekannten synthetischen Emulgatoren
sind die Seifen
Summenformel:
CH3(-CH2)16-COO-NA+
Kationische Tenside (Kationtenside):
haben eine positiv geladene funktionelle Gruppe
als unpolarer Teil dienen verschiedene Alkylgruppen
polare Gruppe ist meistens eine quartäre Ammonium-Einheit
Struktur:



R(1-4): Alkylreste (typisch Stearyl-, Palmityl-, Methyl-, Benzyl-, Butyl-)
X: Halogenid-Ionen (z.B. F-,Cl-,Br-,I-)

Wichtiger Vertreter:
-> Quartäre Dialkylammoniumester (Esterquats)

machen heute den Hauptteil
der in Wasch- und Geschirrspül-
mitteln enthaltenen Tenside
aus

-> Sie lassen sich gut mit anderen Tensiden kombinieren, sind aber sehr teuer. Hauptanwendungsgebiet ist in der Herstellung kosmetischer Produkte
Struktur:
Gerüststoffe (Builder):
zur Enthärtung des Wassers, da anionische Tenside wasserhärteempfindlich sind
durch Komplexbildung wird verhindert, dass sich gelöster Schmutz wieder an der Wäsche festsetzt
möglich durch anorganische Ionentauscher wie Zeolith (Natriumaluminiumsilicat)

Zeolithe:
dienen als Enthärter und sind umweltverträglich
bestehen wie alle Minerale aus Anionen und Kationen
Für die Enthärtung = Polycarboxylate (=Carrier)


Bleichmittel:
oxidative Zerstörung in farblose Stoffe unter der Verwendung von Natriumperborat.
Dieses zerfällt im Waschprozess zu Natriumdihydrogenborat und Wasserstoffperoxid.
Reaktionsgleichung:

Bleichmittelstabilisatoren:
zu starke Bleichwirkung = Faserschädigungen
Silicate verwenden -> binden die Schwermetallionen

Tetraedisches Silicatanion ------>

Enzyme:
Eiweiß abbauende Proteasen
Stärke abbauende Amylasen
Fett abbauende Lipasen
katalysieren die Makromoleküle zu kleinen, wasserlöslichen Bausteinen

Optische Aufheller:
kompliziert gebaute, organische Verbindungen als optische Aufheller verwendet, die ultraviolettes Licht
(UV-Licht) absorbieren können
und dafür blaues Licht
aussenden
Dispergieren
= sich verteilen,
zerstreuen
Vergrauungsinhibitoren:
heften sich an die Faser und verhindern das Wiederansetzten des Schmutzes
Cellulosederivate wie Carboxymethylcellulose werden verwendet

Verfärbungsinhibitoren:
verhindern das Wiederaufziehen eines bereits abgelösten Farbstoffes
wesentlicher Inhaltsstoff in Colorwaschmittel

Schaumregulatoren:
Bildung von Kalkseife -> verhindert den Schaum
in weichem Wasser wirkt Seife nicht mehr als Schauminhibitor -> Verwendung von Siliconöle oder Paraffinöle

Waschhilfsmittel:
Duft- und Farbstoffe, Stellmittel, Korrosionsinhibitoren
disperse Phase =
innere Phase
Kontinuierliche Phase=
äußere Phase
Moleküle der Emulgatoren:
besitzen einen polaren bzw. hydrophilen und einen unpolaren bzw. hydrophoben Molekülteil
polar
unpolar
Aufbau der Tenside:
besitzen einen hydrophoben Kohlenwasserstoffrest und einen hydrophilen Molekülteil -> sind amphiphil (beides liebend)
bewirken, dass zwei eigentlich nicht miteinander mischbare Flüßigkeiten vermischt werden können
sind grenzflächenaktive, d.h. die Grenzflächenspannung verringernde Verbindungen

Mizellen:
sind Teilchenverbände verschiedenster Form
amphiphile Moleküle, die sich spontan zusammenlagern

Kugelmizelle
Stäbchenmizelle
Scheibchenmizelle
Tyndall-Effekt:
wird Lichtstrahl durch eine Tensidlösung gestrahlt, so ist er sichtbar, da das Licht an den gelösten Teilchen gestreut wird
tritt auf, wenn Teilchen der Größe der Wellenlänge des Lichtes entsprechen
Teilchen in diesem System = kolloidale Teilchen
in der Tensidlösung sind das Mizellen
Größe: 1 bis 1000 nm
Waschvorgang (Ablösen von Schmutz):
Cl-
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