Niejonowe środki powierzchniowo czynne typu glikolu polietylenowego (PE) można klasyfikować w zależności od rodzaju grupy hydrofobowej, obejmującej-etery polioksyetylenowe długołańcuchowych alkoholi tłuszczowych, etery alkilofenolowo-polioksyetylenowe, estry polioksyetylenowe kwasów tłuszczowych, alkiloaminy polioksyetylenowe, alkiloamidy polioksyetylenowe i polietery.
Etery polioksyetylenowe alkoholi tłuszczowych o długich-łańcuchach
Atom wodoru w grupie hydroksylowej w cząsteczkach-alkoholu tłuszczowego o długim łańcuchu jest aktywnym atomem wodoru, a tlenek etylenu jest związkiem aktywnym, który może zastąpić atom wodoru. Łatwo reagują i polimeryzują do eterów.
W rzeczywistości dodawanie tlenku etylenu przebiega stopniowo, najpierw dodając jedną cząsteczkę tlenku etylenu, następnie dodając drugą, trzecią i tak dalej. Optymalną skuteczność detergentu uzyskuje się po dodaniu 10-15 cząsteczek. Powszechnie stosowane długołańcuchowe alkohole tłuszczowe obejmują alkohol laurylooleilowy, palmitol, alkohol stearylowy, cykloheksanol i alkohole terpenowe. Te środki powierzchniowo czynne charakteryzują się wysoką stabilnością, dobrą biodegradowalnością i rozpuszczalnością w wodzie oraz doskonałymi zdolnościami emulgującymi, zwilżającymi, penetrującymi, dyspergującymi i solubilizującymi. Są powszechnie stosowane w detergentach do prania i szamponach. Etery alkilofenolowo-polioksyetylenowe powstają w wyniku reakcji addycji alkilofenoli z tlenkiem etylenu. Powszechnie stosowane fenole obejmują oktylofenol i nonylofenol. W przypadku stosowania nonylofenolu produkt powstający w wyniku dodania 4 cząsteczek tlenku etylenu jest nierozpuszczalny w wodzie; produkt powstały w wyniku dodania 6 lub 7 cząsteczek tlenku etylenu jest całkowicie rozpuszczalny w wodzie o temperaturze pokojowej; produkt powstały w wyniku dodatku 8-12 cząsteczek tlenku etylenu ma dobre właściwości zwilżające, penetrujące i piorące, a także ma dobre działanie emulgujące, dzięki czemu nadaje się do stosowania jako detergent i penetrant; produkt powstały w wyniku dodania więcej niż 15 cząsteczek tlenku etylenu nie ma właściwości penetrujących ani piorących, ale ma dobre właściwości emulgujące i dyspergujące, dzięki czemu nadaje się do stosowania jako emulgujący środek dyspergujący, środek wyrównujący i środek opóźniający. Etery alkilofenolowo-polioksyetylenowe mają wysoką stabilność chemiczną i nie ulegają łatwo zniszczeniu przez mocne kwasy lub zasady, nawet w wysokich temperaturach, a ich biodegradowalność jest słaba. W związku z tym ich zapotrzebowanie stopniowo maleje, a stosowane są głównie w kwaśnych i zasadowych detergentach do metali, rzadziej w detergentach gospodarstwa domowego.
Estry polioksyetylenowe kwasów tłuszczowych
Kwasy tłuszczowe reagują z tlenkiem etylenu w obecności katalizatora, tworząc estry polioksyetylenowe kwasów tłuszczowych. Im więcej atomów węgla w kwasie tłuszczowym, tym niższa jego rozpuszczalność i wyższa temperatura zmętnienia, z wyjątkiem kwasów tłuszczowych zawierających grupy hydroksylowe lub nienasyconych kwasów tłuszczowych. Wpływ liczby dodanych cząsteczek tlenku etylenu na ester jest podobny jak w przypadku eterów polioksyetylenowych alkoholi tłuszczowych. Na przykład kwasy tłuszczowe z 12-18 atomami węgla związanymi z 12-15 cząsteczkami tlenku etylenu mają doskonałą zdolność piorącą, podczas gdy te z mniejszą liczbą, np. 5-6 cząsteczek tlenku etylenu, wykazują rozpuszczalną w oleju siłę emulgującą. Ten rodzaj środka powierzchniowo czynnego ma niższą penetrację i zdolność piorącą niż etery polioksyetylenowe alkoholi tłuszczowych i alkilofenoli i jest stosowany głównie jako emulgator, środek dyspergujący, środek natłuszczający włókna i pomocniczy środek barwiący.
Polioksyetylenoalkiloaminy
Alkiloaminy ulegają reakcji addycji z tlenkiem etylenu, w wyniku której powstają dwa produkty reakcji. Podobnie jak w przypadku trzech wymienionych powyżej niejonowych środków powierzchniowo czynnych, gdy liczba addycji tlenku etylenu w cząsteczce polioksyetylenoalkiloaminy jest niewielka, jest on nierozpuszczalny w wodzie, ale rozpuszczalny w oleju. Jednakże ze względu na strukturę aminy organicznej jest rozpuszczalny w kwaśnych roztworach wodnych. Dlatego polioksyetylenoalkiloaminy posiadają pewne cechy zarówno niejonowych, jak i kationowych środków powierzchniowo czynnych, takie jak odporność na kwasy, ale słaba odporność na zasady i właściwości bakteriobójcze. Przy dużej liczbie dodatków tlenku etylenu wzrasta jego niejonowość, nie wytrąca się w roztworach alkalicznych, wykazując dobrą aktywność nawet w roztworach zasadowych.
Ze względu na zwiększoną niejonowość i stosunkowo zmniejszoną kationowość wykazuje kompatybilność z anionowymi środkami powierzchniowo czynnymi i może być stosowany w połączeniu z nimi. Ponieważ ten środek powierzchniowo czynny łączy właściwości niejonowe i kationowe, jest powszechnie stosowany jako pomocniczy środek barwiący oraz przy produkcji sztucznego jedwabiu w celu zwiększenia wytrzymałości przędz z włókien regenerowanych. Pomaga także utrzymać czystość otworów dyszy przędzalniczej i zapobiega osadzaniu się brudu.
Polioksyetylenoalkiloloamidy
Alkiloamidy ulegają reakcji addycji z tlenkiem etylenu, tworząc polioksyetylenoalkiloloamidy. Te niejonowe środki powierzchniowo czynne mają silne właściwości pieniące i stabilizujące i dlatego są powszechnie stosowane jako promotory pienienia i stabilizatory. Niektóre wykazują również dobre działanie piorące, solubilizujące i zagęszczające. Wczesnym produktem tego typu jest lauroilodietanoloamina, którą syntetyzuje się przez ogrzewanie kwasu laurynowego i dietanoloaminy w atmosferze azotu. Lauroilodietanoloamina jest nierozpuszczalna w wodzie; wykazuje dobrą rozpuszczalność w wodzie i działanie piorące jedynie w połączeniu z jedną cząsteczką dietanoloaminy w celu utworzenia kompleksu. Może być stosowany jako stabilizator piany w detergentach, a także emulgator, odrdzewiacz i mydło do czyszczenia na sucho. Stabilność i odporność na hydrolizę tego środka powierzchniowo czynnego są lepsze niż w przypadku estrów polioksyetylenowych kwasów tłuszczowych.
Polietery
Produkty polieterowe to ogólne określenie szeregu produktów kopolimeryzowanych z glikolem propylenowym jako środkiem wyjściowym i różnymi tlenkami polioksypropylenu-etylenu o różnych względnych masach cząsteczkowych. Względna masa cząsteczkowa polieterów może sięgać kilku tysięcy lub więcej, znacznie więcej niż zwykłych środków powierzchniowo czynnych, dlatego można je również zaliczyć do środków powierzchniowo czynnych o dużej masie cząsteczkowej. Polietery mają unikalne właściwości; są na ogół nie-higroskopijne, lepiej rozpuszczają się w zimnej wodzie niż w gorącej wodzie, a stężone roztwory mają-podobny do żelu. Są również rozpuszczalne w węglowodorach aromatycznych i chlorowanych rozpuszczalnikach organicznych. Polietery mają niską toksyczność i niską zdolność pienienia; polietery o względnej masie cząsteczkowej 2000-3000 mają dobrą zdolność piorącą; wyższe względne masy cząsteczkowe mają lepszą siłę dyspergowania. Ponadto polietery mają silne działanie emulgujące, dzięki czemu można je stosować w niskopieniących detergentach, emulgatorach, środkach przeciwpieniących, a także w środkach wyrównujących do tkanin, środkach antystatycznych, smarach do chłodziw do cięcia metali i spoiwach. Mają jeszcze szersze zastosowanie w niektórych wyspecjalizowanych dziedzinach.
