ما هي المنظفات الكاتيونية؟
مبدأ عمل المنظفات الكاتيونية:
لماذا المنظفات الكاتيونية غير فعاّلة في أنظمة التطهير؟
ما هي المنظفات الكاتيونية؟

 

بشكل عام المواد الخافضة للتوتر السطحي هي المواد التي تقلل من التوتر السطحي للسائل أو التوتر السطحي لمرحلتين. المواد الخافضة للتوتر السطحي الكاتيونية لها مجموعة وظيفية موجبة الشحنة، ومثل أي مادة خافضة للتوتر السطحي، تتكون المواد الخافضة للتوتر السطحي من جزء قطبي وجزء غير قطبي. المجموعة القطبية هي دائمًا وحدة رباعي الأمونيوم. يتكون الجزء غير القطبي من روابط ألكيل مختلفة.

المواد الخافضة للتوتر السطحي الكاتيونية أقل شيوعًا في المنظفات وغالبًا ما تكون غائبة عن منتجات السجاد. تحتوي الكاتيونات على نهايات موجبة الشحنة، ممّا يجعلها مثالية في الصيغ المضادة للكهرباء الساكنة مثل منعمات الأقمشة و”شمع الغشاش” للسيارات. أيضًا، تحتوي المواد الخافضة للتوتر السطحي الكاتيونية على خصائص مضادة للميكروبات، وتوجد في المطهرات والمنظفات ذات الأسطح الصلبة.

لقد ثبت أنّ المواد الخافضة للتوتر السطحي الموجبة تتلف المواد الواقية المطبقة في المطاحن على السجاد، وبالتالي يتم استخدامها بشكل صارم في منتجات السجاد. لا يمكن خلط الصيغ التي تحتوي على مواد خافضة للتوتر السطحي كاتيوني مع تلك التي تحتوي على مواد خافضة للتوتر السطحي مشحونة معاكسة. سوف تتفاعل الجزيئات مع بعضها البعض، ممّا ينتج عنه فوضى لزجة تسقط من المحلول.

 

مبدأ عمل المنظفات الكاتيونية:

 

في المنظفات، تعمل المواد الخافضة للتوتر السطحي الكاتيونية على تعزيز تأثير المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية عن طريق تقليل التوتر السطحي بين الأوساخ والماء، ممّا يجعلها مناسبة بشكل خاص لإزالة بقع الشحوم، وعلى عكس العوامل الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية، يمكن أيضًا استخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي الموجبة في البيئات الحمضية والمياه العسرة، لكن قدرتها على التنظيف أضعف. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدامها كعوامل مضادة للكهرباء الساكنة وكعوامل إنهاء في منعمات النسيج.

في المنظفات، توفر المواد الخافضة للتوتر السطحي الكاتيوني خصائص مطهرة ومبيدات بيولوجية. في معالجة المياه، تُستخدم المواد الخافضة للتوتر السطحي الموجبة كمبادلات أيونية للحصول على مياه منزوعة المعادن. توفر المواد الخافضة للتوتر السطحي الكاتيوني حماية جيدة من التآكل ويمكن أن تكون مزيلات استحلاب جيدة. تستخدم المواد الخافضة للتوتر السطحي الكاتيوني كمساعدات للتجفيف في مغاسل السيارات.

لماذا المنظفات الكاتيونية غير فعاّلة في أنظمة التطهير؟

 

المواد الخافضة للتوتر السطحي الموجبة الشحنة موجبة، وبالتالي فهي ليست فعالة كمنظفات في أنظمة التطهير. يصف الرايخ (Reich) أنّ السبب في ذلك هو أنّ الجلد وسطح الشعر مشحون سلبًا عند “استخدام” درجة الحموضة. نتيجةً لذلك، ترتبط الكاتيونات بشدة بألياف الشعر، ولا يتم إزالتها بشكل فعال في عملية الشطف. هذا يمكن أن يؤدي إلى تهيج الجلد المعزز والترطيب المفرط للشعر.

بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأنّ المواد الخافضة للتوتر السطحي الكاتيونية ترتبط بالكيراتين برؤوسها المحبة للماء على السطح وذيولها الكارهة للماء باتجاه الخارج، فإنّها تجعل سطح الكيراتين أكثر كارهة للماء. تزيد هذه المقاومة للماء الموجودة على سطح الشعر من جاذبية السطح للأوساخ الزيتية (الكارهة للماء)، ممّا يجعل من الصعب إزالتها وزيادة الميل إلى إعادة اللف. العديد من المواد الخافضة للتوتر السطحي الموجبة هي أيضًا مزعجة جدًا للجلد.

لا توجد مواد خافضة للتوتر السطحي الكاتيوني في منتجات التنظيف المعتادة، ولكنّها عوامل نشطة في منعمات الأقمشة التي تمثل مجموعة مهمة من منتجات المنظفات.حتى بداية التسعينيات، كان كلوريد الأمونيوم ثنائي ميثيل الشحوم (DTDMAC) يمثل أهم منقي الكاتيوني الذي أظهر قابلية تحلل بيولوجي ضعيفة مرتبطة بسمية بيئية عالية نسبيًا في الاختبارات القياسية. أدت هذه الحقائق إلى تطوير مواد خافضة للتوتر السطحي كاتيونية بديلة تظهر خصائص بيئية أكثر ملائمة.

اليوم، المكونات النشطة الرئيسية في الملينات هي (esterquats)، أي المركبات ذات مجموعة الأمونيوم الرباعية (المستبدلة رباعيًا) (مثل ميثيل ثلاثي إيثانول أمونيوم ، MTEA) والأحماض الدهنية التي تم استرتها مع مجموعات الهيدروكسي للجزء المحتوي على N من الجزيء. تتميز (Esterquats) بقابلية تحلل بيولوجي ممتازة وسمية مائية أقل بكثير مقارنة بـ(DTDMAC).

الأنواع المختلفة من الإستركوات المستخدمة في منعمات الأقمشة لها خصائص سمية بيئية متشابهة وتم فحصها مؤخرًا في تقييم المخاطر البيئية. نتيجة لمظهرها البيئي المواتي، من الواضح أنّ (RCR) لهذه المركبات أقل من واحد لجميع الأجزاء البيئية. وتجدر الإشارة إلى أنّ (DTDMAC) لم يثبت أنّه يمثل خطرًا على البيئة المائية في عملية تقييم المخاطر أيضًا، ولكن من الواضح أنّ كاتيونات الإستركوات توفر شروطًا أساسية أفضل لاستبعاد أي تأثير طويل المدى على الحياة المائية.