Активатор отбеливания - Bleach activator

тетраацетилэтилендиамин (ТАЭД)
нонаноилоксибензолсульфонат натрия (NOBS)

Активаторы отбеливания представляют собой соединения, которые допускают более низкую температуру стирки, чем требовалось бы в противном случае для достижения полной активности отбеливающих агентов в моющем растворе. Отбеливающие средства, обычно перекиси, обычно достаточно активны только с 60 ° C. С активаторами отбеливания эта активность может быть достигнута уже при более низких температурах. Активаторы отбеливания реагируют с пероксид водорода в водном растворе с образованием пероксикислоты, они являются составной частью большинства стиральные порошки. Пероксикислоты более активны отбеливает чем перекись водорода при более низких температурах (<60 ° C), но они слишком нестабильны для хранения в их активной форме и, следовательно, должны образовываться на месте.

Наиболее распространенными коммерчески используемыми активаторами отбеливания являются: тетраацетилэтилендиамин (ТАЭД) и нонаноилоксибензолсульфонат натрия (NOBS). NOBS - основной активатор, используемый в США и Японии,[1] ТАЭД - основной активатор, используемый в Европе.[2]

Структура и свойства

Активаторы отбеливания обычно состоят из двух частей: пероксикислоты предшественник и уходящая группа; и изменяются путем изменения этих частей. Предшественник пероксикислоты влияет на отбеливающие свойства пероксикислоты: определяет активность, селективность, гидрофобный / гидрофильный баланс и окислительный потенциал. Уходящая группа влияет на растворимость, скорость пергидролиза и стабильность активатора при хранении.[3]

Механизм активации

Активация отбеливания также известна как пергидролиз. Персоли - это неорганические соли, которые используются в качестве носителей перекиси водорода (примеры включают перкарбонат натрия и перборат натрия ). Персоли и активаторы отбеливания входят в состав порошковых стиральных порошков, содержащих отбеливатель. При стирке оба соединения растворяются в воде. При растворении в воде персоль выделяет перекись водорода (например из перкарбоната натрия):

2Na2CO3∙ 3H2О2 → 2Na2CO3 + 3H2О2

В базовый промывочный раствор, перекись водорода теряет протон и превращается в пергидроксильный анион:

ЧАС2О2 ⇌ H+ + HO2−

Затем пергидроксильный анион атакует активатор, образуя пероксикислоту:

HO2− + RC (O) X → X− + RC (O) O2ЧАС

Общая реакция ТАЭД (1) с 2 эквивалентами перекиси водорода дает диацетилэтилендиамин (2) и 2 эквивалента перуксусной кислоты (3):

Производство надуксусной кислоты из перекиси водорода и TAED.svg

Только пергидроксильный анион, а не молекула перекиси водорода, реагирует с активатором отбеливания.[4] В водных растворах гидроксид-ион также присутствует, но из-за большей нуклеофильность пергидроксильного аниона, он будет реагировать предпочтительно. После образования пероксикислота может действовать как отбеливать.

Экономика

Потребление активаторов отбеливания в 2002 году составило около 105 000 тонн.[5] Однако потребление остается неизменным или снижается из-за давления на моющие средства и развития жидких составов моющих средств (которые не содержат отбеливателей и активаторов отбеливания). Относительно высокая стоимость обычных систем отбеливания ограничивает их распространение на развивающихся рынках, где для стирки используется холодная вода и широко распространено фотообесцвечивание солнечным светом или использование гипохлорит натрия решение обычное (как в США).

В Европе остается значительный потенциал для более активных активаторов отбеливания из-за значительной потенциальной экономии энергии, достижимой при стирке при более низких температурах, но их более высокая активность не должна сопровождаться большим повреждением текстильных красителей и волокон. Помимо отбеливания пятен на белье, дезинфицирующее и дезодорирующее действие комбинаций отбеливателя / активатора также играет важную роль. Поэтому они также используются в средствах для мытья посуды и чистящих средствах для зубных протезов.[6]

Примеры

Типичные активаторы отбеливания по существу N- и О-ацильные соединения, которые образуют пероксикислоты при пергидролизе (имеется в виду гидролиз перекисью водорода из отбеливателя, персолей). Например, ТАЭД производит в моющем растворе отбеливающую пероксиуксусную кислоту или пероксидодекановую кислоту DOBA. Во всех случаях активатор вступает в химическую реакцию в зависимости от степени загрязнения белья и, таким образом, «расходуется».

В литературе описаны различные активные N-ацильные соединения, такие как тетраацетилгликольурил и другие ацилированные насыщенные азотсодержащие гетероциклы, Такие как гидантоины, гидротриазины, дикетопиперазины и др., а также ацилированные имиды и лактамы. Недостатком этих составов по сравнению со стандартным составом TAED являются их обычно более низкие экономические и экологические характеристики.

В дополнение к ацилированным производным фенола NOBS, LOBS и DOBA (отрицательно заряженным в водной среде) описаны другие отбеливающие O-ацильные соединения, например тетраацетилксилоза или пентаацетилглюкоза. DOBA, широко используемый в Японии, характеризуется хорошими биоразлагаемость и большее действие на ряд микроорганизмов по сравнению с ТАЭД. Оба работают вместе синергетически.[7] Кроме того, известные активаторы отбеливания представляют собой нитрилы, такие как цианопиридин и цианамиды, цианоморфолин и, в частности, соли цианометилтриалкил / ариламмония (последние, так называемые нитрильные четвертичные соединения,[8][9] присутствуют в водном растворе в виде катионов).

Четвертичные нитрилы активны при отбеливании даже при температуре около 20 ° C и действуют через пероксоиминокислоты, которые образуются промежуточно из пероксосоединения. Они разлагаются на соответствующие четвертичные амиды, которые реагируют с помощью перекиси водорода с соответствующими, легко биоразлагаемыми бетаинами.[10] Недостатком четвертичных нитрилов является плохая биоразлагаемость исходных веществ и их часто выраженная гигроскопичность, которая, однако, может быть уменьшена подходящими противоионами.

Были разработаны и другие новые системы отбеливания, особенно для стирки при более низких температурах и комнатной температуре, а также для использования в составах жидких моющих средств:

Структура PAP
  • Бустеры надкислот, которые образуют высокореактивные промежуточные соединения с надкислотами (такие как циклические сульфонимины в качестве предшественников реактивных оксазиридинов[12]) или кетоны на основе сахара, которые образуют с перекисью водорода активные отбеливающие диоксираны.[13]
  • Катализаторы отбеливания, которые образуют в виде стабильных комплексов переходных металлов (таких металлов, как марганец, железо, кобальт и т. Д.) С персолями, активными для отбеливания кислородом даже при температуре ниже 30 ° C. Они почти в 100 раз превышают активность стандартного соединения TAED.[14] Такие комплексы предлагают огромные экономические (меньший объем моющего средства, меньше упаковки, меньшие транспортные расходы) и экологические преимущества (низкая температура стирки, низкое загрязнение сточных вод). Особый интерес представляют катализаторы отбеливания второго поколения, которые уже образуют активные к отбеливанию частицы с кислородом воздуха, т.е. могут имитировать активные центры природных мононуклеоз- или же диоксигеназы. Однако в 1994 году запуск марганцевого комплекса первого поколения[15] («неудачный провал власти») Unilever в Великобритании потерпел катастрофу. В результате доверие потребителей к катализаторам отбеливания постоянно поколебалось.[16] Единственное использование комбинации катализатора отбеливания / персоли на сегодняшний день (2017 г.) - это средства для мытья посуды.

Рекомендации

  1. ^ Хиршен, М. (2005). Справочник моющих средств, часть C: Анализ. Марсель Деккер. С. 439–470.
  2. ^ Grime, K .; Клаусс, А. (1990). «Отбеливатели и активаторы для стирки». Chem. Ind. (647–649).
  3. ^ Reinhardt, G .; Борчерс, Г. (2009). Справочник моющих средств, часть E: Применение. Глава 16: Применение составов отбеливающих моющих средств: CRC Press. С. 376–412.CS1 maint: location (связь)
  4. ^ Hauthal, H.G .; Schmidt, H .; Scholz, H.J .; Hofmann, J .; Прицков, В. (1990). «Исследования механизма активации отбеливания». Tenside Surf. Det. 27 (3): 7.
  5. ^ Г. Рейнхардт, Отбеливать или не отбеливать - новая технология отбеливания на основе кислорода, в 5-й Всемирной конференции по моющим средствам: новое изобретение отрасли: возможности и проблемы, ред. А. Кан, Издательство AOCS, 2003 г., ISBN  978-1-893997-40-0.
  6. ^ Отделение поверхностно-активных веществ Clariant: Чистый и умный способ отбеливания, PERACTIVE® В архиве 2013-07-17 в Wayback Machine (PDF; 885 kB), август 1999 г.
  7. ^ М. Саджитц, Дж. Громанн: Гигиеническое воздействие систем отбеливания в моющих средствах для стирки[постоянная мертвая ссылка ] (PDF; 401 kB), SOFW Journal 10-2012.
  8. ^ G. Reinhardt et al., Neue reaktive Bleichaktivatoren - eine Gratwanderung zwischen Bleicheffizienz und Farb- / Faserschädigung, Tenside, прибой. Дет., 34 (6), 404-409 (1997).
  9. ^ EP 0790244, M. Löffler, "Ammoniumnitrile und deren Verwendung als Bleichaktivatoren", выданный 20 августа 1997 г., передан Hoechst AG 
  10. ^ Ларс Кайперс, Мартина Хиршен, Герд Рейнхардт (декабрь 2005 г.), «Разработка отбеливающих продуктов с учетом экологических аспектов», Tenside поверхностно-активные детергенты (на немецком), 42 (6), стр. 342–346, Дои:10.3139/113.100277CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  11. ^ EP 0349940, Hanspeter Gethöffer, Gerd Reinhardt, "Phthalimidoperoxihexansäure, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung", выдано 13 мая 1998 г., переуступлено Clariant GmbH 
  12. ^ EP 0923636, G.S. Miracle et al., "Безопасные для цвета усилители отбеливания, композиции и способы стирки, использующие их", опубликовано 20 января 1998 г., переуступлено Procter & Gamble Co. 
  13. ^ EP 1209221, G. Reinhardt, N. Reichardt, "Verwendung von cyclischen Zuckerketonen als Katalysator für Persauerstoffverbindungen", выдано 29 мая 2002 г., переуступлено Clariant GmbH 
  14. ^ EP 1225215, G. Reinhardt et al., "Verwendung von Übergangsmetallkomplexen mit Oxim-Liganden als Bleichkatalysatoren", выданный 24 июля 2002 г., передан Clariant GmbH 
  15. ^ США 5244594, T.L.F. Favre et al., "Многоядерные координационные комплексы на основе марганца, активирующие отбеливатель", выданный 14 сентября 1993 г., переуступленный Lever Brothers Co. 
  16. ^ М. Верралл, Unilever отправляет марганцевый катализатор на задний план, Nature, 373, (1995), 181 und Chemistry in action !, 45, "Мыльные войны: гиганты моющих средств борются грязно". Архивировано 12 декабря 2013 года.. Получено Одиннадцатое марта, 2018.CS1 maint: BOT: статус исходного URL-адреса неизвестен (связь), letzte Revision am 17. ноябрь 1996.