Состав СМС для человека, далёкого от химии, – это куча непонятных ингредиентов. Что это, и как влияет на моющие способности, – об этом речь пойдёт ниже.
ПАВ
ПАВ – основной компонент СМС. Думаю, что расшифровка «поверхностно-активные вещества» знакома всем. ПАВ накапливаются и действуют на границе разных по химической природе веществ, например, ПАВ способны соединить несмешивающиеся вещества, образуя эмульсию.
Молекула ПАВ состоит из двух частей – гидрофильной («любящей воду») и гидрофобной («боящейся воды») и больше напоминает шарик с длинным хвостом.
Молекулы жирового загрязнения отталкивают воду, поэтому просто взять и смыть его нельзя. Если же мы воспользуемся моющим средством, нам на помощь придут ПАВ. При попадании ПАВ в раствор их гидрофобные хвостики притягиваются к загрязнению, и окружают его наподобие оболочки. Гидрофильная часть молекулы при этом оказывается снаружи. В итоге получаются особые частицы, т.н. мицеллы. Гидрофильная часть в растворе соединяется с молекулой воды, поэтому загрязнение не оседает обратно на поверхности вещества, и теперь мы легко его можем смыть.
Существует 4 основных типа ПАВ.
У анионактивных ПАВ (АПАВ) поверхностной активностью обладают отрицательно заряженные ионы, которые образуются при попадании ПАВ в воду. Самое известное АПАВ – обыкновенное туалетное мыло, которое являет собой натриевые или калиевые соли жирных кислот. Другие представители этой группы – это также соли органических кислот. Они носят сложные имена –алкилсульфаты, алкилбензолсульфонаты и другие (печально известный лаурилсульфат натрия – тоже АПАВ). АПАВ – самые распространённые и самые эффективные в плане моющей способности (которая, однако, зависит от жёсткости воды и реакции среды), но могут оказывать раздражающее действие на кожу человека.
Катионактивные ПАВ (КПАВ) получают из азотсодержащих соединений, гидрофобная часть такой молекулы имеет положительный заряд. КПАВ обладают бактерицидными и антистатическими свойствами, но моющее действие у них слабое, они часто плохо совместимы с АПАВ, образуя с ними соли. КПАВ накапливаются на поверхностях, поэтому часто используются как умягчители и антистатики. Их можно встретить в составе таких товаров, как кондиционеры для белья, полироли, шампуни и ополаскиватели для волос.
Свойства амфотерных ПАВ зависят от реакции среды: в кислой они будут вести себя как анионактивные, в щелочной – как катионактивные. Это значит, что действовать они могут в разных растворах. Такая двойственность обусловлена строением молекулы, в которой имеются и кислотные, и основные группы. Комбинирование свойств молекул АПАВ и КПАВ в молекуле амфотерных ПАВ делает их более универсальным и эффективным моющим средством. Амфотерные ПАВ хорошо пенятся и хорошо растворимы в воде, их свойства не зависят от её жёсткости и температуры, они обладают бактерицидным действием и не раздражают кожу.
Неионогенные ПАВ (НПАВ) растворяются в воде без образования ионов. Их моющая способность не зависит ни от жёсткости воды, ни от реакции среды. Эти ПАВ плохо пенятся, что позволяет использовать их в качестве пеногасителей. Совместимы со всеми видами ПАВ, и в отличие от АПАВ и КПАВ обладают хорошей биоразлагаемостью.
Энзимы
Если ПАВ хорошо справляются с жировым загрязнением, то отмыть белковое загрязнение помогут энзимы, иначе – ферменты. Энзимы ускоряют распад белков и жиров, переводя их в водорастворимое состояние. Не рекомендуется стирать шерстяные и шёлковые вещи СМС с энзимами, т.к. они разрушают натуральные волокна белкового происхождения. Сами же энзимы не выносят высоких температур, при которых они просто-напросто разрушаются.
Умягчители
В жёсткой воде, т.е. с повышенным содержанием ионов кальция и магния, моющие свойства некоторых ПАВ ухудшаются. Ведь вместо того, чтобы вступать в реакцию с загрязнением, ПАВ реагируют с ионами кальция и магния, образуя нерастворимый осадок. И мыло, например, не будет мылиться и пениться до тех пор, пока все ионы кальция и магния не окажутся связанными. Поэтому, в состав СМС вводят вещества, которые вступают в реакцию с ионами жёсткости, переводя их в водорастворимую форму. Самыми распространёнными умягчителями являются фосфаты – соли фосфорных кислот (триполифосфат натрия) и фосфонаты – производные фосфорсодержащих органических кислот. Однако ввиду отрицательного их воздействия на водоёмы, фосфорные умягчители заменяют на другие вещества. К таковым относятся
Цеолиты – группа минералов, обладающих особым строением, благодаря которому они способны избирательно поглощать и отдавать ионы различных веществ. В обезвоженном состоянии в цеолитах на молекулярном уровне образуются полости, куда охотно встраиваются молекулы и ионы, в т.ч. и катионы жёсткости. Поэтому цеолиты широко применяются в качестве адсорбентов и не только в СМС.
Поликарбоксилаты – полимерные вещества, которые в СМС выполняют несколько функций: 1) умягчение воды – они связывают ионы жёсткости, препятствуя их отложению на ТЭНах стиральных и посудомоечных машин; 2) антиресорбция – предотвращение повторного осаждения на поверхность ткани загрязнения из раствора. Этим же свойством обладают карбоксиметилцеллюлоза и поливинилпирролидон, которые тоже встречаются в списке компонентов СМС.
ЭДТА (динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, трилон Б) также обладает хорошей способностью связывать ионы кальция и магния, позволяя ПАВ действовать по назначению.
Цитрат натрия используют в качестве умягчителя чаще в жидких СМС.
Кальцинированная сода (или карбонат натрия) помимо умягчения воды ещё создаёт щелочную среду, в которой наиболее хорошо проявляются моющие свойства АПАВ и НПАВ.
Отбеливатели
Отбеливатели в СМС, как правило, представлены двумя видами – кислородсодержащими и оптическими. И если с первыми более-менее понятно (выделяющийся в водной среде кислород окисляет загрязнение и тем самым его разрушает), то вторые требуют пояснения. Оптические отбеливатели вещи белыми делают лишь визуально. Их принцип действия основан на поглощении невидимого человеком УФ-излучения и преобразовании его в видимую голубую часть спектра. Поэтому при дневном свете вещи будут выглядеть белыми и яркими, хотя фактически цвет ткани не изменяется.
Про кислородсодержащие отбеливатели необходимо сказать, что активны они при температуре от 30°С, а наибольшее количество ионов, которые, собственно, и будут отбеливать, образуется вообще при 60°С. Т.е. стирка в прохладной или холодной воде окажется неэффективной. И для того, чтобы при низких температурах всё-таки можно было удалить пятна, в состав СМС вводят активатор отбеливания – тетраацетилэтилендиамин (ТАЭД).
Ароматизаторы
Для создания приятной отдушки в СМС применяются такие вещества, как лимонен, линалоол, гесилкоричный альдегид (гексилциннамаль), бутилфенил метилпропиональ, альфа-изометилионон, бензилсалицилат, амилциннамаль.
Прочие компоненты
Роль наполнителей – равномерное распределение активных компонентов и создание однородной структуры СМС. Это как бы основа, в которую добавляют остальные компоненты. В порошкообразных СМС наполнителем служат сульфат натрия, хлорид натрия, в жидких – вода. Кстати, именно сульфаты обеспечивают порошку рассыпчатость и отсутствие комков.
Силикаты в СМС помимо создания щелочной среды, выполняют функцию антиресорбентов, гранулообразователей (способствуя сохранению порошкообразной структуры) и антикоррозийных компонентов.
Пеногасители (антивспениватели) добавляют в средства для стирки в машинах-автоматах, где нежелательно сильное пенообразование.