La Industria de los agentes tensoactivos

Tema 10. La Industria de los Agentes Tensoactivos 1
1.- Anfifílicos.
El interés de los compuestos tensoactivos radica en su carácter anfifílico: es decir, en la presencia en una misma
molécula de dos o más grupos con propiedades antagónicas respecto de un mismo disolvente. Todas las sustancias
anfifílicas tienen una estructura molecular común que tiene dos partes: un grupo polar que contiene heteroátomos
como O, S, P ó N que se encuentran en grupos alcohol, ácido, sulfato, sulfonato, fosfato, amina, amida, etc, y un
grupo apolar o poco polar que es en general un grupo hidrocarbonado de tipo alquil o alquil benceno, y que puede
contener eventualmente átomos de halógeno u oxígeno.
2.- Sustancias tensoactivas. Clasificación.
Agregados anfifílicos
Orientación de las moléculas de un tensoactivo en una interfase aire (o aceite)-agua
aire o aceite
agua micela
Clasificación de las moléculas tensoactivas según la naturaleza polar del extremo hidrófilo
O
n
SO 3 Na
COO Na
Me
N
Me
NH 3
OH
COO
Aniónicos
Br Catiónicos
No iónico
Anfótero

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Poder espumógeno:
3.- Proceso de detergencia.
Efecto “solubilizador” de los agentes tensoactivos: a) La mugre grasienta entra en contacto con la solución de tensoactivo; b) Los
extremos hidrofóbicos de las moléculas de tensoactivo se disuelven en la grasa; c)El tensoactivo modifica en ángulo de contacto θ
entre la suciedad y el sustrato. Si θ < 90º es imposible que haya una eliminación total de la grasa; d) Más agitación desplaza la
suciedad en forma de partículas macroscópicas. Estas forman una emulsión cuando hay agitación suficiente.
4.- Tensoactivos aniónicos.
4.1.- Detergentes sulfonados y sulfúricos.
En cuanto a los derivado sulfonados actualmente se fabrican cinco tipos de detergentes sulfonados y
sulfúricos:
• Alquilsulfonatos (SAS): R-(CH 2)n-SO 3 - Na +
• Alquilbencenosulfonatos (LAS): R-(CH 2)n-C 6H 4-SO 3 - Na +
• Alquensulfonatos (AOS): R-(CH 2)n-CH 2-CH=CH-SO 3 - Na +
• Alquilsulfatos (AS): R-(CH2)n-OSO 3 - Na +
• Alquilpolioxietilensulfatos (AES): C 14H 29-(O-CH 2-CH 2)n-OSO 3 - Na +

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4.2. Obtención de la cadena y sulfonación
♣ SAS
♣ LAS
♣ AOS
Et
HCl
Et Et
Al
300 C
40 atm
CH 2=CH 2
100 C
100 atm
H 2
SO 3H
SO 3
Na
Et Et
Al
+ SO 2 + O2
+ Cl 2
UV
AlCl 3
NaOH/agua
CH 2-CH 2-C 2H 5
CH 2=CH-(CH 2-CH 2)n-CH 2CH 3
muy puras
La sulfonacion se realiza con SO 3 gaseoso.
R-CH2-CH CH2 + SO3 RCH2-CH CH-SO3H +
RCH 2-CH CH-SO 3H RCH 2-CH CH-SO 3 Na
♣ AS
Et Et
Al
Et
1. oxidación
2. H 2O/H +
CH 2=CH 2
100 C
100 atm
+
n CH 2=CH 2
Al(Et) 3
1. UV
2. H 2O
R
O S
O
O
sultama
H 2O
H
Cl
Et Et
Al
SO 3/aire
CH 2-CH 2-(CH 2-CH 2)n-C 2H 5
R-CH CH2-CH2-SO3H OH
calor
SO 3H
4% C4
48% C5-C10
20% C12-C14
13% C16-C18
14% > C20
Et Et
Al
n CH2=CH2 Et Et
Al
CH2-CH2-C2H5 CH2-CH2-(CH2-CH2)n-C2H5 CH 3CH 2-(CH 2-CH 2)n-CH 2CH 3
OH
+
Al(Et) 3
R-CH=CH-CH 2-SO 3H

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♣ AES
R-CH 2OH +
O
3 R-CH 2-O-(CH 2-CH 2-O) 2-CH 2-CH 2OH R-CH 2-O-(CH 2-CH 2-O) 2-CH 2-CH 2OSO 3 Na
4.3.- Detergentes domésticos.
Los productos detergentes domésticos sólo contienen de un 15 a un 20% de sulfonatos; el resto son
sustancias auxiliares y de relleno. Los compuestos auxiliares añadidos son (Tabla 10.1):
♥ Secuestradores de los iones Ca y Mg de las aguas duras
♥ Estabilizadores de la espuma.
♥ Blanqueantes químicos.
♥ Blanqueantes ópticos.
♥ Estabilizadores de la suspensión de la suciedad
♥ Enzimas proteolíticas.
♥ Rellenos.
Tabla 10.1.- Formulación de un detergente doméstico
5.- Tensoactivos no iónicos.
Tensoactivo aniónico 15-20 %
Secuestrador 30-40 %
Estabilizador de espuma 2 %
Perborato de sodio 12-20 %
Blanqueante óptico 0,1 %
Carboximetilcelulosa 1 %
Silicato de sodio 6-8 %
Sulfato de sodio Hasta 100 %
Los compuestos de polioxietileno son los más utilizados como tensoactivos no iónicos (representan un 80 % del
total de no iónicos). Estos se obtienen, fundamentalmente por reacción de óxido de etileno con:
- alcoholes de cadena larga sintetizados por el proceso Alfol desde etileno o por reducción de ácidos
grasos (40%),
- alquilfenoles (20%),
- ácidos grasos (20%),
- azucares naturales como el sorbitol o el glicerol (10%) y
- derivados de aminas y amidas (10%).
CH 3-(CH 2) 10-CH 2OH + (n+2) OE H 3C(CH 2) 10-CH 2-O-CH 2CH 2-O-(CH 2CH 2-O) n-CH 2CH 2-OH
H3C(CH 2) 8-Ph-O-(CH 2CH 2-O) n-CH 2CH 2-OH
Parte lipófila Parte hidrófila
H 3C(CH 2) 14-COO-(CH 2CH 2-O)nCH 2CH 2-OH
Parte lipófila Parte hidrófila
Aminas etoxiladas:
Parte lipófila Parte hidrófila
CH2-O-(CH2-CH2-O) 9-CH2-OH CH-O-(CH2-CH2-O) 9-CH2-OH CHOH
CHOH
CHOH
CH2OH H 3C-(CH 2) n-CH 2-NH 2 + 2 O.E. H 3C-(CH 2) n-CH 2-N(CH 2CH 2OH) 2

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6.- Tensoactivos catiónicos.
Cloruro de benzalconio (desinfectante):
Sal de amina grasa:
CH3 N CH2 CH3 NH 3
OCOCH 3
Tensoactivo para suavizante:
H3C-(CH 2) n-CH 2-NH 2 + 2 O.E. H 3C-(CH 2) n-CH 2-N(CH 2CH 2OH) 2
Obtención de la cadena
La cadena hidrocarbonada de los tensoactivos catiónicos se obtiene a partir de los ácidos grasos. Estos se
transforman en nitrilos por tratamiento con amoniaco a 200-300 °, y posteriormente se hidrogenan a las aminas
primarias correspondientes. Estas se someten a metilación con cloruro de metilo en exceso.
CH 3-(CH 2) n-COOH + NH 3 CH 3-(CH 2) n-CN
CH 3-(CH 2) n-CN + H 2 CH 3-(CH 2) n-CH 2-NH 2
CH 3-(CH 2) n-NH 2 + 3 CH 3Cl CH 3-(CH 2) n-CH 2-N(CH 3) ⊕ Cl -
Otro proceso parte de alquenos terminales que se tratan con HBr en un proceso radicalario y, posterior
tratamiento con trimetilamina.
CH 3-(CH 2) n-CH=CH 2 + HBr peróxidos CH 3-(CH 2) n-CH 2-CH 2Br
CH 3-(CH 2) n-CH 2-CH 2Br + N(CH 3) 3 [CH 3-(CH 2) n-CH 2-CH 2-N(CH 3) 3] ⊕ Br −
7.- Tensoactivos anfóteros.
Derivados de aminoácidos:
R-CH-COO
N(Me) 3
OH
OH R-CH-COO
N(Me) 3
Na H3O Derivados del ácido 3-aminopropiónico: CH3-(CH 2) 11-NH-CH 2-CH 2-COO -
8.- Otros tensoactivos
8.1.- Tensoactivos siliconados.
Me 3Si
Cl
O
CH3 Si O SiMe3 CH3 n
Cl
H2C N CH2-COO CH3 R-CH-COOH
N(Me) 3

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8.2.- Tensoactivos fluorados.
8.3.- Tensoactivos poliméricos.
Copolímeros OP-OE
O
CH CH2 H +
CH3-CH-CH2OH OH CH3 F
F
F
F F
F F
F F
F F
CH3-CH-CH2-O-CH-CH2OH OH CH3 n
FF
O
O
CH2 CH2 CH3-CH-CH2-O-CH-CH2-O-CH2-CH2O CH-CH2-O-CH2-CH2OH OH
Carboximetilcelulosa
CH3 CH3 n
O
HO
CH2OH O
O
O
CH2 COO
8.4.- Tensoactivos acetilénicos
H3C H2C n'
OH
CH3 CH3 C C C C CH2-CH3 OH OH
CH3-CH-CH2-O-CH-CH2-O-CH2-CH2OH OH CH3