Les tensioactifs

alicja_kapiszka
Auteur
mgr inż. Alicja Kapiszka
19.02.2024
Les tensioactifs
Résumé
Table des matières
  • Les tensioactifs sont utilisés dans de nombreux secteurs : cosmétiques, alimentation, métallurgie, produits pharmaceutiques, peintures et vernis et bien d’autres applications.
  • Ils se répartissent en quatre groupes principaux : les surfactants non ioniques, anioniques, cationiques et amphotères. Chacun d’entre eux se caractérise par des propriétés différentes.
  • Les principales applications des agents de surface sont les émulsifiants, les dispersants, les solubilisants, les détergents, les adoucisseurs, les détergents, les détergents pour le linge et les bactéricides.

 

Les surfactants (ZPC ou SPC) sont couramment présents dans notre environnement – ils entrent principalement dans la composition des produits de nettoyage et des cosmétiques. Quelles sont les caractéristiques de ce groupe de composés chimiques ? Quelle est leur classification et à quoi peuvent servir les différents types de tensioactifs ?

Qu’est-ce qu’un agent de surface ?

Les agents de surface, également appelés surfactants ou SAA (Surface Active Agents), sont des substances chimiques dont la principale caractéristique est de réduire la tension superficielle ou interfaciale à l’interface entre différentes substances. Cette action est due à la structure spécifique des molécules de surfactants : elles possèdent une partie polaire (tête hydrophile, soluble dans l’eau) et une partie non polaire (queue hydrophobe, insoluble dans l’eau). La partie polaire est généralement un résidu acide, tandis que la partie non polaire est un sel organique.

Les propriétés suivantes sont importantes dans le contexte des agents de surface et de leurs applications :

  • grande solubilité dans de nombreuses substances ou mélanges de substances,
  • capacité à former des émulsions et des micelles,
  • fortes propriétés adsorbantes,
  • toxicité pour les micro-organismes,
  • sensibilité à la chimiodégradation ou à la biodégradation, ce qui réduit leur nocivité pour
  • l’environnement.

Quel est le rôle des agents de surface ?

Les agents tensioactifs ont des fonctions variées en raison de leurs propriétés spécifiques. Ils peuvent être utilisés comme agents moussants, agents de lavage, émulsifiants, solubilisants, ainsi que comme agents mouillants et dispersants. Ils ont également des propriétés adsorbantes, antiagglomérantes, antistatiques et adoucissantes.

Dans le contexte de l’utilisation des agents de surface, le concept de l’indice d’équilibre hydrophile-lipophile (HLB), qui parle de l’équilibre hydrophile-hydrophobe, est important. Plus la valeur HLB est élevée, plus le composé est hydrophile et soluble dans l’eau, et plus la valeur HLB est faible, plus il est hydrophobe et soluble dans l’huile. Les composés ayant une valeur HLB élevée sont généralement utilisés comme solubilisants et agents de lavage, tandis que ceux ayant une valeur HLB plus faible sont utilisés comme agents de mouillage, d’enrobage et anti-mousse.

Les surfactants sont également utilisés pour produire des colloïdes, des mousses et des émulsions. Une émulsion est un système composé de deux liquides qui ne se mélangent pas. Ce mélange apparemment homogène est constitué de gouttelettes d’une substance en suspension dans l’autre. En fonction du milieu et du type d’émulsion souhaités, des agents de surface présentant différentes valeurs HLB peuvent être utilisés comme émulsifiants. La boutique Foodcom propose de nombreux types d’agents tensioactifs ayant des applications différentes.

Les agents de surface sont également présents dans la nature. Dans les poumons, ces composés, constitués de lipoprotéines, réduisent la tension dans les alvéoles, ce qui leur permet de fonctionner correctement.

Classification des agents tensioactifs

Les agents tensioactifs sont généralement classés en fonction de leur structure chimique. Une distinction peut également être faite entre les composés dérivés de sources renouvelables ou non renouvelables, les composés facilement dégradables ou difficiles/non dégradables, et ils peuvent également être divisés en fonction de leurs applications possibles. Parfois, une classification est également établie en fonction de la structure et du nombre de parties hydrophiles et de la structure des chaînes qui les relient.

La classification la plus couramment utilisée est celle de la structure chimique. Les surfactants sont divisés en ioniques et non ioniques, les ioniques étant eux-mêmes subdivisés en : anioniques, cationiques et amphotères. Cette classification permet de créer les quatre groupes de base d’agents de surface décrits ci-dessous.

Agents de surface anioniques

Les agents de surface anioniques ont une partie hydrophile anionique, c’est-à-dire une charge négative. En raison de leur bonne biodégradabilité, ce sont les agents de surface les plus couramment utilisés.

Il existe six sous-groupes, dont des composés comportant deux ou trois groupes hydrophiles dans la molécule. Selon le sous-groupe, les agents de surface anioniques peuvent avoir les propriétés suivantes : mouillage, moussage, lavage, dispersion.

Exemples de tensioactifs anioniques : sel de sodium du sulfate de 2-éthylhexanol, sel de sodium de l’alcool décylique sulfaté, sel de sodium de l’acide alkylbenzènesulfonique, laurylsulfate de sodium. Elles apparaissent dans la composition des cosmétiques sous des abréviations telles que SLS ou SLES.

Ces substances peuvent être utilisées comme ingrédients dans les savons, les poudres à laver et autres produits de nettoyage, de lavage et de blanchisserie. Elles peuvent présenter des propriétés irritantes et sont donc souvent associées à d’autres agents de surface pour en atténuer les effets.

Agents de surface cationiques

Les agents de surface cationiques ont une partie hydrophile cationique, c’est-à-dire une charge positive. Ils sont moins utilisés en raison de leur moins bonne biodégradabilité et donc de leur plus grande nocivité pour l’environnement.

Les plus courants sont les agents de surface cationiques à base de sels d’ammonium quaternaire. D’autres exemples sont les chlorures de benzalkonium et le bromure de cétyltriméthylammonium.

Les agents de surface cationiques ont de faibles propriétés moussantes et lavantes, mais peuvent être utilisés comme épaississants, émulsifiants, dispersants, ainsi que comme composés biocides et antistatiques. On les trouve souvent dans la formulation des produits capillaires, par exemple les après-shampooings et les shampooings, pour lutter contre l’électricité statique. Ils peuvent également avoir un effet lissant, conditionnant, désinfectant et bactéricide.

Agents de surface amphotères

Les agents de surface amphotères possèdent un groupe hydrophile avec une charge positive et négative. La forme que prend le composé dépend du pH de la solution dans laquelle il se trouve.

Parmi les agents de surface amphotères, on peut citer les dérivés de la bétaïne (une substance aux multiples usages, dont l’augmentation de la production d’acide chlorhydrique gastrique) : les alkylbétaïnes, les sulfanbétaïnes et les alkylamidobétaïnes, qui ont des propriétés désodorisantes et bactéricides.

Parmi les groupes susmentionnés, les agents de surface amphotères sont les moins nocifs et ils réduisent également l’effet irritant des autres agents de surface. Ils moussent bien et ont d’excellentes propriétés épaississantes et une grande solubilité dans l’eau. Ils entrent dans la composition des shampooings pour bébés, des préparations d’hygiène intime et des produits d’entretien automobile.

Agents de surface non ioniques

Les agents de surface non ioniques ont une partie hydrophile non ionique. Ils se caractérisent par une bonne biodégradabilité. Ils peuvent avoir différentes propriétés et sont donc utilisés dans un large éventail d’industries – chimique, textile, métallurgique et cosmétique.

Ils ont généralement de bonnes propriétés émulsifiantes et mouillantes et constituent également de bons détergents. En cosmétologie, ils sont utilisés dans la fabrication de shampooings et de nettoyants et sont souvent associés à des agents de surface anioniques pour réduire leur effet irritant.

Un exemple d’un tel composé est le polysorbate 20, qui est utilisé comme émulsifiant dans l’industrie cosmétique et pharmaceutique. Son but est d’améliorer la texture et la stabilité des produits cosmétiques tels que les crèmes, les déodorants, les huiles pour bébés et les produits de soins capillaires.

Production d’agents de surface

Historiquement, les agents tensioactifs ont toujours été produits à partir de matières premières pétrochimiques. Les préoccupations environnementales croissantes et les initiatives mondiales visant à réduire les émissions de CO2 ont fait qu’ils sont désormais principalement dérivés d’hydrocarbures et d’acides gras d’origine végétale. Il est également possible de produire des biosurfactants, c’est-à-dire des surfactants produits par des micro-organismes grâce à des procédés biotechnologiques.

Les liquides vaisselle et les additifs herbicides à base d’huile de colza sont des exemples d’utilisation d’agents tensioactifs d’origine végétale.

Applications des agents de surface

Les agents de surface ont trouvé leur place dans de nombreuses applications industrielles et domestiques. Les utilisations les plus courantes des agents de surface sont décrites ci-dessous.

Industrie cosmétique

Les propriétés moussantes, dispersantes et émulsifiantes des agents de surface revêtent une grande importance dans l’industrie cosmétique. Ils sont utilisés dans les shampooings et les nettoyants, ce qui permet d’éliminer efficacement diverses impuretés de la surface du corps ou des cheveux. Ils sont également utilisés comme émulsifiants dans les cosmétiques. Grâce à leurs propriétés biostatiques et biocides, ils sont également utilisés pour protéger les préparations cosmétiques des micro-organismes. Les tensioactifs pour cosmétiques sont disponibles dans la boutique Foodcom.

Produits chimiques ménagers

Dans l’industrie des produits chimiques ménagers, les agents de surface jouent le rôle de détergents. Ils sont utilisés comme agents de lavage, de détergence et de nettoyage, ainsi que comme agents épaississants et adoucissants. Ils protègent également contre les micro-organismes.

Industries métallurgique et pétrolière

Les tensioactifs sont également utilisés dans l’industrie pétrolière – dans les opérations sur les champs pétrolifères et le dessalement du pétrole, en tant qu’agent désémulsifiant. Ils sont également des additifs aux produits pétroliers. Dans la métallurgie, en revanche, ils sont utilisés pour nettoyer les surfaces métalliques.

Autres applications

Outre ces applications, les agents de surface ont un certain nombre d’autres applications industrielles. Dans l’industrie textile, ils sont utilisés comme agents mouillants, lavants, émulsifiants et dispersants, ainsi que comme agents auxiliaires pour l’assouplissement et la teinture des tissus. Dans l’industrie alimentaire, ils sont utilisés comme émulsifiants, stabilisateurs et agents moussants. En microélectronique, ils sont utilisés dans la production de matériaux semi-conducteurs et de particules magnétiques, et dans l’industrie automobile pour la fabrication de shampooings et de formulations anti-évaporation. Ils sont également utilisés dans la production de peintures, de vernis, de conservateurs de bois antimicrobiens et comme ingrédients dans les pesticides.

Les agents de surface adoucissent-ils l’eau dure ?

Les agents de surface ont un effet adoucissant. Ils adoucissent l’eau dure en adsorbant les particules qu’elle contient, ce qui rend la surface lavée plus humide et les particules de saleté plus facilement dissoutes dans l’eau. L’eau dure entraîne toutefois une consommation plus élevée d’agents de surface utilisés comme détergents – la quantité d’agents de surface nécessaire pour obtenir une mousse et un effet de lavage adéquats est plus importante qu’en cas d’utilisation d’une eau douce. C’est pourquoi les fabricants de poudres à laver, de détergents et de lessives utilisent souvent des additifs sous forme d’adoucisseurs d’eau, tels qu’une solution de sel de sodium de copolymères d’acrylate-maléate ou des zéolithes.

La nocivité des agents de surface

En raison des propriétés des agents de surface et de leur grande solubilité dans différents milieux, les composés qui n’ont pas été complètement dégradés peuvent circuler librement dans la nature. Ils sont détectés à la fois dans les eaux usées et les eaux traitées, les eaux souterraines et les eaux de surface, ainsi que dans les sols, d’où ils aboutissent dans les plantes et les organismes vivants. Les agents tensioactifs s’accumulent facilement dans les organismes, ce qui peut entraîner le dangereux phénomène de bioconcentration.

Les agents tensioactifs peuvent également avoir un effet irritant sur la peau humaine. Cela est particulièrement vrai pour les préparations qui contiennent des quantités importantes de tensioactifs, telles que les produits chimiques ménagers. L’exposition à ces composés peut entraîner des irritations et des réactions allergiques. Les tensioactifs contenus dans les cosmétiques et les nettoyants corporels appartiennent au groupe des tensioactifs doux pour la peau.

Les tensioactifs sont utilisés dans de nombreuses industries. Pour choisir le bon composé, il est important de tenir compte de ses propriétés, du pH du produit, de l’indice HLB et de la CMC, qui indique la capacité de l’agent de surface à former des micelles. Il est également important de tenir compte des effets secondaires du composé, de ses effets irritants et des additifs possibles pour atténuer ces effets négatifs. De nos jours, il est également crucial de prendre soin de l’environnement, il est donc préférable de choisir des composés d’origine végétale ou microbienne et facilement biodégradables pour la production.

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