¿Qué es un ejemplo de tensioactivo no iónico? Tipos, HLB y usos en el mundo real

Si desea el ejemplo más representativo, elija el etoxilato de alcohol graso. El alcohol graso C12-14 más un promedio de nueve unidades de óxido de etileno proporciona AEO-9, el grado que realiza la mayor parte del trabajo de limpieza en líquidos para lavandería, limpiadores de superficies duras y baños de fregado textil en todo el mundo. Si su punto de referencia son los alimentos, los cosméticos o los productos farmacéuticos, el ejemplo que encontrará con más frecuencia es el polisorbato 80, el monooleato de polioxietileno (20) sorbitán que figura en las declaraciones de ingredientes como polisorbato 80.

¿Por qué es importante el ejemplo específico? Porque "no iónico" no es un solo producto. Es una familia de varios cientos de grados comerciales construida a partir de diferentes hidrófobos y diferentes longitudes de cadena de óxido de etileno (EO). Dos bidones etiquetados como "tensioactivo no iónico" pueden diferir en HLB en diez puntos, en punto de turbidez en cuarenta grados y en el comportamiento de la emulsión por completo: uno empuja el agua hacia el petróleo, el otro dispersa el petróleo en el agua. Copiar el ejemplo equivocado cuesta un ciclo de formulación completo.

El resto de esta página analiza los ejemplos que realmente se especifican en plantas reales, los números detrás de ellos (HLB, punto de turbidez, valor de EO), en qué se diferencian los no iónicos de los productos aniónicos que a menudo se encuentran junto a ellos y las comprobaciones que recomendamos antes de comprometerse con una orden de compra.

Lo que realmente significa "no iónico"

Todo tensioactivo tiene dos extremos: una cola que evita el agua y una cabeza a la que le gusta. En los tensioactivos aniónicos la cabeza lleva una carga negativa; en catiónicos, uno positivo; en anfóteros cambia con el pH. Un tensioactivo no iónico no tiene carga alguna. Su cabeza hidrófila es una cadena de unidades de óxido de etileno, y los oxígenos de esa cadena retienen el agua únicamente a través de enlaces de hidrógeno.

Esa diferencia de diseño impulsa la mayor parte del comportamiento práctico:

• Tolerancia al agua dura. Sin carga, no hay nada que pueda precipitar los iones de calcio o magnesio, por lo que los no iónicos permanecen activos en agua dura sin aditivos adicionales.
• Compatibilidad. Los no iónicos se mezclan con ingredientes aniónicos y catiónicos por igual, por lo que aparecen como cotensioactivos en casi todas las fórmulas de limpieza.
• Baja espuma. La mayoría de los no iónicos forman mucha menos espuma que los sulfatos, lo que los convierte en la opción predeterminada para el lavado a máquina y la limpieza con spray.
• Solubilidad sensible a la temperatura. Los enlaces de hidrógeno se debilitan a medida que el agua se calienta, por lo que muchos no iónicos se vuelven turbios por encima de una temperatura característica, el punto de turbidez que se describe más adelante en este artículo.
• Amplio rango de pH. Como nada depende de la ionización, el rendimiento sobrevive a sistemas ácidos y fuertemente alcalinos.

El lado de la cola de la molécula es igualmente importante. Puede ser un alcohol graso C12-14, un alcohol C16-18, un alquilfenol, aceite de ricino, una amina grasa o un bloque de óxido de propileno. La química de la cola decide la afinidad y la biodegradabilidad del petróleo; la cadena EO decide la afinidad del agua. Juntos establecen el número HLB que los formuladores utilizan para preseleccionar las calificaciones.

Los ejemplos que importan, familia por familia

A continuación se muestran las nueve familias que cubren la inmensa mayoría del volumen de tensioactivos no iónicos y las consultas de los clientes. Para cada uno, tenga en cuenta el hidrófobo, el rango típico de EO y dónde generalmente se especifica el grado.

Etoxilatos de alcoholes grasos (Serie AEO)

Esta es la familia más numerosa por volumen y el primer ejemplo que dar a quien pregunta. Un alcohol graso C12-14, procedente de aceite de coco o de palmiste o de oxoalcoholes sintéticos, se hace reaccionar con tres a nueve moles de EO. AEO-3 permanece soluble en aceite (HLB alrededor de 8) y funciona como emulsionante de agua en aceite y base antiespumante. OEA-7 equilibra la humectación y la limpieza. AEO-9, con un HLB entre 13 y 14, es el detergente de uso general y el grado de fregado textil. Las versiones de alcohol C16-18, a menudo etiquetadas como "serie O" o grados tipo Peregal en las hojas de datos asiáticas, son líquidos más pesados ​​que se utilizan como agentes niveladores en teñidos y como emulsionantes cuando se desea una sensación más cerosa y sustantiva. Un detalle práctico: las fracciones naturales C16-18 suelen contener alcohol oleílico, que mantiene el producto vertible a temperaturas más bajas de almacén.

Etoxilatos de alquilfenol (series NP y OP)

NP-9 (nonilfenol más 9 EO) y OP-10 (octilfenol más aproximadamente 10 EO) fueron durante décadas el emulsionante industrial predeterminado: económico, fuerte en aceites de hidrocarburos, indiferente a los electrolitos. Todavía aparecen en limpiadores industriales, fluidos para trabajar metales y formulaciones agroquímicas. La advertencia es regulatoria. Los etoxilatos de nonilfenol están restringidos en la UE y en varios otros mercados porque se degradan a nonilfenol, que es persistente y tóxico para el agua. Siempre consulte las reglas del mercado de destino antes de estandarizar un grado NP; los etoxilatos de alcoholes grasos son la alternativa habitual cuando existen restricciones.

Polisorbatos (Serie Tween)

Los polisorbatos son los derivados EO(20) de los ésteres de sorbitán. entre 20 (polisorbato 20, monolaurato), Tween 40 (palmitato), Tween 60 (monoestearato) y entre 80 (monooleato) tienen un HLB de 14,9 a 16,7, lo que los convierte en fuertes emulsionantes y solubilizantes de aceite en agua. Esta es la familia que un comprador encuentra en alimentos (grados de polisorbato con número E), cosméticos y productos farmacéuticos: solubilización de vitaminas y aceites esenciales, solubilización de fragancias en productos acuosos y estabilización de emulsiones en cremas. El color ámbar y el olor característico del Polisorbato 80 provienen de la cola de oleato; Si su fórmula es blanca y no tiene fragancia, el polisorbato 20 o 60 suele ser la mejor opción.

Ésteres de sorbitán (serie Span)

Retire el AE y esterifique el sorbitán, la forma deshidratada del sorbitol, con un ácido graso, y obtendrá la familia Span: Span 20 (monolaurato, HLB 8,6), Span 40, Span 60 (monoestearato, HLB 4,7), Lapso 80 (monooleato, HLB 4,3) y Span 85 (trioleato, HLB 1,8). Se trata de emulsionantes y coemulsionantes de agua en aceite. El truco de combinación clásico: mezcle un Span con un Tween, por ejemplo Lapso 80 con Tween 80, para ajustar el HLB efectivo de la mezcla exactamente a lo que necesita su fase oleosa. Los grados aprobados de éster de sorbitán también sirven para formulaciones alimentarias en muchos mercados.

Aceite de ricino y etoxilatos de fenol estirenado (emulsionantes agroquímicos)

Los etoxilatos de aceite de ricino, la serie EL (EL-40 contiene alrededor de 40 moles de EO por mol de aceite, HLB alrededor de 13) y los etoxilatos de fenol estirenado, vendidos en muchas hojas de datos chinas como "emulsionante agrícola 600", son la columna vertebral de las formulaciones de pesticidas concentrados emulsionables (EC). En la práctica, el formulador mezcla un componente no iónico como estos con una sal de calcio aniónica para formar un par de emulsionantes, comúnmente dosificados entre el 5% y el 10% del concentrado terminado. Si obtiene componentes adyuvantes de agroquímicos, pídale a su proveedor que combine tanto la mitad no iónica como la aniónica; deben trabajar en equipo a la temperatura de dilución del aerosol, no solo en el vaso de laboratorio.

Copolímeros en bloque EO/PO (tipo poloxámero)

En lugar de una cola grasa, estos utilizan un bloque de óxido de polipropileno como hidrófobo, cubierto en ambos extremos con óxido de polietileno. Al ajustar los tamaños de los bloques, un fabricante puede colocar el punto de turbidez casi en cualquier lugar, desde debajo de la temperatura ambiente hasta por encima de 100 °C. Los grados de baja espuma son los agentes humectantes y antiespumantes estándar en el lavado de platos a máquina, la limpieza por aspersión de metales y otros sistemas donde la espuma es el enemigo. La misma lógica de poliéter especial se extiende a los poliéteres en bloque de propilenglicol y a los iniciadores a base de trimetilolpropano para una mayor funcionalidad.

Etoxilatos de aminas grasas

El coco etoxilado, el sebo o las oleilaminas son la familia sutil. Por encima de aproximadamente pH 7 se comportan como no iónicos; en sistemas ácidos el nitrógeno de la amina se protona y la molécula se comporta catiónicamente. Ese interruptor se utiliza deliberadamente en agentes antiestáticos, inhibidores de la corrosión, auxiliares textiles y adyuvantes herbicidas. Si el pH de su proceso oscila, pruebe el grado en todo el rango, porque su carga y, por lo tanto, su compatibilidad cambian con él.

Etoxilatos de ácidos grasos y ésteres de PEG

Agregue EO directamente al ácido láurico, esteárico u oleico, o esterifique el polietilenglicol con ácidos grasos, y obtendrá ésteres de PEG como el monooleato de PEG-400, el dioleato de PEG-400 y los estearatos etoxilados. El HLB suele tener entre 8 y 13 años. Sirven como emulsionantes, dispersantes y aditivos lubricantes, por ejemplo, en aceites de encolado textil y fluidos para trabajar metales, donde se desea un toque de carácter amante del aceite sin contaminación iónica del sistema.

Alquilpoliglucósidos (APG)

Los APG unen un alcohol graso a la glucosa, dando un grupo principal completamente derivado del azúcar. Son no iónicos en sentido estricto, estables en álcalis fuertes (una rareza, ya que la mayoría de los no iónicos se hidrolizan lentamente en cáusticos), se leen bien en plataformas de ingredientes de origen vegetal y hacen buena espuma para un no iónico. Los líquidos lavavajillas, los productos de limpieza alcalinos y los agentes humectantes agrícolas son su hogar. El HLB típico se sitúa entre 11 y 13, dependiendo de la longitud de la cadena.

Cómo leer el nombre del grado de un tensioactivo no iónico

La mayor parte de la confusión entre grados "similares" desaparece una vez que se puede analizar el nombre. Tome AEO-9 como ejemplo resuelto:

1. Identifica el hidrófobo. "AEO" significa etoxilato de alcohol graso y el alimento aquí es un alcohol graso C12-14. El nonilfenol, el aceite de ricino o la amina de sebo enviarían la molécula en una dirección completamente diferente.
2. Lea el número de EO. El "9" significa un promedio de nueve unidades de óxido de etileno por molécula de alcohol. Más EO significa más afición al agua: mayor HLB, mayor punto de turbidez, más detergencia y menos solubilidad en aceite.
3. Estimar el HLB a partir del contenido de EO. Para los no iónicos de tipo glicol, HLB ≈ porcentaje en peso de EO dividido por 5. AEO-9 produce aproximadamente entre 65 y 70 % de EO en peso, lo que sitúa su HLB en el rango de 13 a 14, lo que coincide con su función como tensioactivo de aceite en agua de grado detergente.
4. Tenga en cuenta la forma física. El líquido, la pasta o las escamas cambian su equipo de dosificación y sus requisitos de fusión; La misma química en una forma diferente no siempre es un intercambio directo.
5. Solicite los números de COA. El punto de turbidez, el valor de hidroxilo, el contenido de agua y el pH son la huella digital que separa un verdadero AEO-9 de un doble similar.

Un matiz que vale la pena recordar: para los principiantes que ya son moléculas grandes, el recuento de EO se comporta de manera diferente. El aceite de ricino es un triglicérido con un peso molecular cercano a 930, por lo que EL-40, a pesar de su nombre "40 EO", tiene aproximadamente un 65 % de EO en peso. Es por eso que su HLB se ubica cerca del 13, cerca de los grados a base de alcohol, en lugar de muy por encima de ellos.

Valores HLB de tensioactivos no iónicos comunes

HLB, el equilibrio hidrofílico-lipofílico, comprime el carácter agua versus aceite de una molécula en una escala del 1 al 20. La guía de lectura rápida que utilizan la mayoría de los formuladores: valores inferiores a 6 de agua pobre en aceite; 7 a 9 son agentes humectantes; 8–18 manejan la emulsificación de aceite en agua, 13–15 la banda de detergente clásica y 15–18 la banda solubilizante.

Dos advertencias desde el punto de vista de la producción. En primer lugar, el HLB es un número de detección, no una garantía: los sistemas de emulsionantes mixtos, la fase oleosa específica y la temperatura de formulación cambian el óptimo real. En segundo lugar, los valores HLB publicados varían un poco entre proveedores porque se calculan a partir del contenido de EO y el valor de hidroxilo medidos. Utilice el cuadro para preseleccionar dos o tres grados y luego confirme con pruebas en su propio sistema.

Punto de nube: el número que define los no iónicos

Calienta una solución transparente de AEO-9 y, en algún lugar entre 80 y 90 °C, de repente se vuelve lechosa. Déjalo enfriar y se aclara nuevamente. Esa temperatura es el punto de turbidez: el momento en que el movimiento térmico derrota los enlaces de hidrógeno que mantienen la cadena EO en el agua. Es la prueba más definitoria para esta clase de surfactante y aparece prácticamente en todos los COA no iónicos.

Por qué debería importarle a un comprador:

• Claridad del proceso. Si su producto debe permanecer limpio en los estantes en un clima cálido o trabajar en un baño de teñido caliente, elija un grado cuyo punto de turbidez se encuentre cómodamente, generalmente entre 10 y 20 °C, por encima de su temperatura máxima de servicio.
• Diseño con poca espuma. En la limpieza a máquina, los formuladores eligen deliberadamente grados cuyo punto de turbidez esté justo por debajo de la temperatura de lavado; cerca de su punto de turbidez, el tensioactivo deja de formar espuma y comienza a comportarse como un agente humectante y antiespumante.
• Control de identidad. La reproducibilidad del punto de turbidez es una de las huellas dactilares de control de calidad más rápidas para la materia prima entrante. Un grado que no cumple con su especificación de punto de enturbiamiento no es el grado que figura en la etiqueta.

Una consecuencia más del mecanismo del enlace de hidrógeno: la solubilidad en agua de un no iónico disminuye a medida que aumenta la temperatura, lo que es lo opuesto a los tensioactivos iónicos. Si una formulación funciona a 25 °C y falla a 45 °C, verifique el punto de turbidez antes de culpar al ingrediente activo.

Tensioactivos no iónicos versus aniónicos de un vistazo

Los tensioactivos aniónicos, los sulfatos de alcoholes grasos, los sulfonatos y los jabones siguen representando la mayor parte del volumen mundial de detergentes porque forman buena espuma y limpian agresivamente a bajo costo. Los no iónicos intercambian parte de esa detergencia bruta por robustez. La comparación que importa cuando decides qué clase lleva o co-porta tu fórmula:

En formulaciones reales, las dos clases suelen aparecer juntas. El aniónico proporciona espuma y detergencia primaria; el no iónico añade estabilidad al agua dura, emulsificación de grasas y tolerancia a electrolitos. Las proporciones van desde una modesta fracción no iónica en un limpiador a base de sulfato hasta sistemas sin aniónicos construidos completamente con grados AEO para aplicaciones de máquinas con baja espuma.

Dónde se ganan el sustento los tensioactivos no iónicos

Los ejemplos sólo resultan útiles cuando están vinculados al trabajo. Estos son los bloques de aplicaciones donde se concentran las consultas de nuestros clientes, especificándose con mayor frecuencia en cada uno de ellos las calidades.

Comprar un tensioactivo no iónico: verificaciones antes de realizar el pedido

Los nombres genéricos ocultan diferencias reales entre proveedores. Después de más de tres décadas de trabajo de etoxilación en nuestra planta de la bahía de Hangzhou en Zhejiang, estas son las comprobaciones que aconsejamos a todos los formuladores que realicen, tanto en nosotros como en cualquier otra fuente, antes del primer pedido al por mayor.

Elementos de la hoja de especificaciones que vale la pena verificar

• Contenido activo y la identidad del hidrófobo (número de carbonos, saturación): esto es por lo que realmente estás pagando.
• Número promedio de EO y, cuando esté disponible, ancho de distribución de EO: los cortes estrechos dan puntos de nube más nítidos y un HLB más predecible.
• Punto de turbidez en la concentración indicada (generalmente 1% acuoso): la huella digital de identidad del grado.
• Valor de hidroxilo: verifica de forma cruzada la afirmación del peso molecular.
• Contenido de agua, pH y color: los tres elementos que con mayor frecuencia causan quejas sobre los grados líquidos.
• Para objetivos alimentarios, cosméticos o farmacéuticos: la documentación de cumplimiento específica para ese grado, no la ficha técnica industrial.

Preguntas prácticas antes de comprometerse

• Envasado y vida útil: los bidones de 200 kg y los IBC de 1000 L son estándar para los líquidos no iónicos; Confirme los límites de temperatura de almacenamiento, porque algunas pastas y hojuelas necesitan calor para seguir siendo manejables.
• Pedido mínimo y plazo de entrega por grado, no por familia de productos: los grados de alto volumen como AEO-9 y los bloques especiales de bajo volumen rara vez comparten logística.
• Política de muestra y si el laboratorio del proveedor comparará su grado actual con una muestra de referencia: esta es la forma más rápida de eliminar el riesgo de un cambio de fuente.
• Sistemas de gestión: las certificaciones ISO 9001, ISO 14001 e ISO 45001 le indican que la planta se audita en términos de calidad, medio ambiente y seguridad ocupacional juntos, no solo con un certificado de calidad.

Cómo apoyamos a los formuladores

Contamos con un laboratorio dedicado al análisis de productos y comparación de grados, porque ayudar a un formulador a obtener el número de EO e hidrófobo correcto es el núcleo de nuestro negocio. Así ha sido desde la fundación de nuestro predecesor, Shaoxing Yuzhou Chemical, en 1987. Hoy en día, la gama SKYDREAM cubre las familias descritas en esta página, se produce con una capacidad de etoxilación flexible de 200.000 toneladas por año para tensioactivos especiales y 100.000 toneladas por año para auxiliares de teñido, y se envía a clientes en más de 50 países. Si una calificación en esta página se parece a lo que necesita, envíenos su muestra o especificación actual y la compararemos y cotizaremos.

Preguntas frecuentes

¿Tween 80 es no iónico o aniónico?

No iónico. El grupo hidrófilo del polisorbato 80 es una cadena de polioxietileno sin carga, por lo que tolera sales y se empareja con ambas clases cargadas. Su HLB de 15 lo coloca firmemente en la banda de emulsionantes de aceite en agua.

¿Cuál es el tensioactivo no iónico más común en los detergentes?

Los alcoholes grasos etoxilados, especialmente los cortes C12-14 en 7-9 EO, se venden como AEO-7 y AEO-9. Eliminan la grasa en agua fría y aparecen en la mayoría de los líquidos para lavandería y limpiadores de superficies duras, generalmente junto con un tensioactivo primario aniónico.

¿Por qué mi producto se vuelve turbio cuando se calienta?

Cruzaste el punto de nube. Los enlaces de hidrógeno entre la cadena de EO y el agua se debilitan a medida que aumenta la temperatura y el tensioactivo se separa en forma de finas gotas. El efecto es reversible en el enfriamiento y es una característica de diseño, no una contaminación: los limpiadores con baja espuma lo aprovechan deliberadamente.

¿Se pueden mezclar tensioactivos aniónicos y no iónicos?

Sí, y normalmente lo son. Las moléculas coexisten en las interfaces y a menudo funcionan mejor juntas que cada una de ellas por separado: las no iónicas protegen el sistema del agua dura y los electrolitos, mientras que las aniónicas proporcionan espuma y detergencia. Los catiónicos son la clase que entra en conflicto con los aniónicos, no con los no iónicos.

¿Qué significa el número en AEO-9 o NP-9?

Los moles promedio de óxido de etileno agregados por mol de molécula iniciadora. Nueve unidades de EO en un alcohol C12-14 producen aproximadamente entre 65 y 70% de EO en peso y un HLB cercano a 13-14; el mismo alcohol a 3 EO es un emulsionante soluble en aceite con un HLB cercano a 8.

¿Son seguros los tensioactivos no iónicos para los alimentos?

Sólo grados específicos. Los polisorbatos y algunos derivados del PEG tienen versiones alimentarias y de farmacopea con especificaciones y documentación propias. Un Tween 80 de grado industrial con la misma química no cumple automáticamente, por lo tanto, solicite los certificados específicos del grado en lugar de asumirlos por el apellido.

¿Qué tensioactivos no iónicos enfrentan restricciones?

Los etoxilatos de nonilfenol son los principales: restringidos en la UE y en varios otros mercados debido a la persistencia y toxicidad acuática de su producto de degradación, el nonilfenol. La mayoría de las demás familias siguen estando ampliamente permitidas. Verificar el mercado de destino antes de estandarizar y mantener calificada una alternativa de etoxilato de alcohol graso.

¿Cuál es la diferencia entre Span y Tween?

Tween es el aducto EO de Span. Span 80 es monooleato de sorbitán con HLB 4,3, el lado de agua en aceite. Tween 80 es el mismo monooleato de sorbitán que lleva 20 unidades de EO en HLB 15, el lado de petróleo en agua. Los formuladores los combinan para colocar el HLB eficaz de la mezcla exactamente donde lo necesita una fase oleosa determinada.

Un siguiente paso viable: escriba tres números de su aplicación actual: la banda HLB que cree que necesita, la temperatura máxima que verá su producto o proceso y la ventana de pH. Con esas tres limitaciones, la larga lista de ejemplos no iónicos se reduce a dos o tres grados candidatos, y el laboratorio de un proveedor puede compararlos y cotizarlos rápidamente. Nuestro propio laboratorio realiza exactamente este tipo de comparación cada semana para clientes de los sectores de agricultura, textiles, limpieza y construcción; Le invitamos a ponerlo a trabajar según sus especificaciones.