مزایای استفاده پلی اکریلیک اسید و کوپلیمر های آن در صنایع شوینده – بخش 2

کوپلیمر

در اواسط دهه 1980 ، برخی از کشورها محدودیت های قانونی در استفاده از فسفات در مواد شوینده لباس خانگی اعمال کردند. این عمل باعث توسعه گزینه های بدون فسفات شد. مواد شوینده فاقد فسفات از اروپا و آمریکای شمالی شروع به کار کرده و امروزه در بسیاری از کشورهای دیگر جزو هنر های پیشرفته ای به حساب می آیند. بیشتر این فرمولاسیون ها از سیستم سازنده زئولیت / پلیمر استفاده می کنند اما بعضی از آنها ، به خصوص در جنوب شرقی آسیا ، فقط از زئولیت استفاده می کنند. علاوه بر بیلدر های جدید ، تغییر قاطع و تعیین کننده عملکرد در این فرمولاسیون ایجاد شد که آن هم استفاده از سورفاکتانت های غیر یونی برای تکمیل آنیونیک ها بود.
اگرچه سیستم سورفاکتانت جدید در مقایسه با فرمولاسیون های قدیمی باعث افزایش قدرت شوینده اولیه می شود ، اما پلی کربوکسیلات ها خصوصاً در دمای بالا برای شستشو هنوز هم باعث بهبود شستشو می شوند. در دماهای پایین ، اثرات اضافی به شدت به نوع فرمولاسیون بستگی دارد مانند دستیابی به حذف ذرات خاک در هنگامی که اثر پراکندگی سیستم سورفاکتانت ناکافی باشد دشوار می شود. هموپلیمرهای اسید اکریلیک با جرم مولکولی پایین، عملکرد را بیش از هموپلیمرها یا کوپلیمر های با جرم مولکولی بالا بهبود می دهند.
اثرات پلی کربوکسیلاتها در بازنشینی و شستشوی ذرات خاک ، حتی در دمای اتاق، بسیار مناسب هستند. این اثر کمتر به نوع فرمولاسیون بستگی دارد. همانطور که در جدول1 نشان داده شده است ، کدر و زبر شدن پارچه با استفاده از کوپلیمرها ، به ویژه در ترکیب پلی استر / پنبه و پلی استر کاهش می یابد. اگرچه تأثیر مشخصی از جرم مولکولی پلی کربوکسیلات مشاهده نشده است اما پلیمرهای با جرم مولکولی پایین تر تمایل دارند که کمی موثرتر عمل کنند. این عملکرد در رزین Simacryl DM-40 شرکت سیماب رزین نیز مشاهده می شود.
جدول 1 نتایج باز تابش (REFLECTANCE) از روی پارچه های مختلف در حضور و عدم حضور پلی کربوکسیلات هارا نشان می دهد که هرچه بازتابش بیشتر پارچه کمتر کدر شده است.

یکی از مهمترین دلایلی که کوپلیمر ها در مواد شوینده اروپایی نقش مهمی دارند ، نیاز به جلوگیری از آسیب به پارچه و ماشین لباسشویی در اثر سختی زیاد آب است. سختی در آب آشامیدنی در اروپای مرکزی ممکن است تا 4 میلی مول در لیتر کلسیم باشددر حالی که در بیشتر مناطق دیگر جهان ، سختی آب به طور قابل توجهی کمتر از این مقدار می باشد. با این حال ، باید این نکته را در نظر گرفت که سختی از طریق لباس های آلوده به خاک نیز می تواند وارد محیط شستشو شود. این ممکن است منجر به سختی اضافی تا 1-2 میلی مول در لیتر کلسیم شود.
حتی در شستشو در دمای اتاق، رسوبات غیر آلی قابل اندازه گیری بر روی پارچه تجمع می یابند.
توجه شما را به آزمایشی جلب می نماید که در این آزمایش پس از 20 دوره شستشو با استفاده از پارچه آزمایش پنبه ، سختی آب 2.5 میلی مول در لیتر کلسیم و دمای 22 درجه سانتیگراد ، برتلف و همکاران با استفاده از فرمولاسیون حاوی 15٪ STTP ، یک لایه رسوبات معدنی 0.3٪ روی پارچه پیدا کردند. فرمولاسیون های ساخته شده از زئولیت بدون پلیمر عملکرد ضعیفی دارند. در همان گزارش ، 3.0٪ رسوبات معدنی بر روی پارچه شسته شده با فرمولاسیون حاوی 20٪ زئولیتA باقی مانده است. با این حال ، با افزودن پلی کربوکسیلات ها ، میزان رسوبات معدنی به طور کلی بسیار کاهش می یابد. در اینجا کوپلیمرها نسبت به هموپلیمر ها برتری داشتند. فقط 0.4٪ رسوبات معدنی بر روی پارچه شسته شده با فرمولاسیون حاوی زئولیت A (15٪) و AA / MS (2٪) باقی مانده است.
مقایسه دیگری از هموپلیمرها و کوپلیمرها با در نظر گرفتن جرم مولکولی آن ها گزارش شده است که جدول 2 نتایج بدست آمده در دمای شستشو 95 درجه سانتیگراد را خلاصه می کند. باز هم ، کوپلیمرهای AA / MA از هوموپلیمرهای اسید اکریلیک موثرتر هستند و جرم مولکولی های بالا از جرم مولکولی های کم بهتر هستند.
جدول 2 مقادیر جلوگیری از رسوب بلور های نمک معدی در آب سخت روی پاچه در هنگام شستشو برای پلی آکرلیک اسید و کو پلیمر آکریلیک مالئیک اسید در جرم مولکولی های مختلف.

جنبه های مکانیکی
بسیاری از مقالات به جنبه های مکانیکی نحوه عملکرد پلی کربوکسیلات ها در فرآیند شستشو می پردازد. عملکرد آنها با توانایی پراکندگی ذرات و نه با خواص جداسازی یون کلسیم در ارتباط است. بر اساس این یافته ها ، جلوگیری از رسوب بلور های کربنات به عنوان نتیجه مهار رشد کریستال توسط پلی کربوکسیلات های جذب شده روی صورت بلوری در حال رشد مشاهده شد. نتایج منتشر شده اخیر نشان می دهد که در نظر گرفتن این مدل به عنوان یک روند مستقیم خطی ممکن است بیش از حد ساده شده باشد ، زیرا مسیرهای مختلف به طور همزمان درگیر می شوند. سهم هر مسیر در کل فرآیند ممکن است به افزودنی نیز وابسته باشد. شرایط تجربی اجازه می دهد تا با وضوح بسیار بالا و همچنین تفکیک زمان در محدوده میلی ثانیه این فرآیند را مشاهده کرد. بر این اساس شواهدی بدست آمد که پلی کربوکسیلات ها، ذرات اولیه CaCO3 را بسیار سریع و کارآمد می پوشانند ، و باعث ایجاد دانه های میکروسکوپی شبیه فلوک به جای بلورها می شوند. این نشان می دهد که پلی کربوکسیلات ها به صورت مکانیکی هم در مرحله تجمع اولیه برای جلوگیری از تشکیل بلورها و هم در رشد بعدی آنها به بلورهای بزرگتر عمل می کنند.
خواص اکولوژیکی پلی کربوکسیلات های شوینده
مواد شوینده پلیمری مبتنی بر اسید اکریلیک طبق معیارهای OECD قابل تجزیه نیستند. آنها با بروش رسوب یا جذب به لجن از فاضلاب حذف می شوند.(میزان حذف با افزایش جرم مولکولی افزایش می یابد). کوپلیمر AA / MA با جرم مولکولی 70000 به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته و مشخص شده است که بیش از 90٪ در تصفیه خانه های فاضلاب حذف می شود که بقایای آن شامل مواد قابل تجزیه طبیعی با جرم مولکولی کمتر است. همچنین این پلیمر با جذب ذرات شناور یا تماس با رسوب از آبهای سطحی ایستاده یا با حرکت کند جدا می شود . این شوینده های پلیمری باعث ورود مجدد فلزات سنگین از رسوبات رودخانه به داخل آب نمی شوند و میل زیاد پلی کربوکسیلات ها برای مواد خاک منجر به بی حرکتی و جذب آنها در رسوبات یا خاک می شود. این به نوبه خود توضیح می دهد که چرا ، در مقایسه با مواد محلول ، آنها در برابر حمله میکروارگانیسم ها و در نتیجه در برابر تجزیه بیولوژیکی مقاومت بیشتری دارند.
علاوه بر سازگاری با محیط زیست ، ثابت شده است که پلی کربوکسیلات ها از نظر سم شناسی بی خطر هستند. هیچ اثر سمی از کوپلیمر با جرم مولکولی بالا در آزمایشات حاد و مزمن بر روی موجودات مختلف آبزی مشاهده نشده است. همچنین سمیت آنها برای پستانداران بسیار کم است. این مواد باعث تحریک پوست و غشاهای مخاطی نمی شود و حساسیت پوستی را تقویت نمی کند. علاوه بر این ، هیچ اثر جهش زایی در سیستم ژنتیکی ایجاد نمی کنند.
تحولات اخیر در بیلدر های پلیمری
در نیمه دوم دهه 1980 ، افزایش نگرانی های زیست محیطی ، به ویژه در اروپا باعث جستجوی بیلدر های پلیمری قابل تجزیه زیست شد. از آن زمان گزینه های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. اولین ماده که علاقه نسبتاً گسترده ای بین محقیقن پیدا کرد ، پلی گلیوکسیلات بودکه نشان داده شد این پلیمر با هیدرولیز بخشی از استات در زنجیره اصلی پلیمر در محیط تجزیه می شوند ، بنابراین تخریب کامل زیست محیطی را فراهم می کند. با این حال ، به دلایل هزینه و عملکرد ، توسعه آن دنبال نشد.
به طور خلاصه جستجو برای بیلدر های پلیمر قابل تجزیه تا به امروز ،باعث هیچ تغییر عمده ای نشده است ، چرا که پلیمرهای موجود از نظر معیار عملکرد-هزینه و خصوصیات اکولوژیکی نیازهای بازار را به طور مطلوبی برآورده می کنند.
جمع بندی
در نهایت برای جمع بندی باید به این نکته اشاره کرد که استفاده از پلیمر های شوینده که عمدتا از کوپلیمر های اکریلیک اسید و مالئیک هستند می تواند در کاهش مصرف تری فسفات ها که برای محیط زیست مضر هستند کمک بسزایی داشته باشند. همچنین استفاده از این مواد در شستشو با جلوگیری از رسوب زئولیت و کریستال های یون معدنی باعث لطافت پارچه می شود. اما این نکته نیز قابل اشاره است که این مواد گرچه در محیط زیست در زمان طولانی تری تجزیه می شوند اما هیچ گونه اثر سمی روی اکوسیستم ندارند.