Любой химический продукт ценится не только за свои собственные свойства - его значимость во многом определяется и теми продуктами, которые из него получают, или, иными словами, его "деревом".

 "Дерево" высших жирных спиртов исключительно мощное и "ветвистое". Объясняется это тем, что в их молекулах содержится легко "уязвимая" гидроксильная группа, которая либо вся целиком, либо атом водорода в ней могут быть сравнительно просто замещены разнообразными группировками. Любопытно, что подобные замены обычно проводятся для того, чтобы усилить свойства, уже присущие самим высшим спиртам, и в частности, повысить их поверхностную активность. Именно поверхностно-активные вещества и пластификаторы забирают львиную долю вырабатываемых высших спиртов и определяют их народнохозяйственное значение.

Основной недостаток высших жирных спиртов как поверхностно-активных веществ заключается в "слабости" гидроксильной группы, которая не в состоянии "одолеть" достточно длинные углеводородные радикалы. Поэтому ВЖС плохо растворимы в воде, и их концентрацию не удается повысить настолько, чтобы снизить поверхностное натяжение, скажем, в два или более раза. Лишь заменив "головку" спирта более "водолюбивой" группой, например, остатком серной кислоты, аммиака или аминов, можно получить вещества, хорошо растворимые в воде и обладающие высокой поверхностной активностью в малых концентрациях. К таким веществам и относятся всем известные синтетические моющие средства, получившие широкое распространение в быту и в промышленности.

Мыло, в течение многих веков исправно служившее человеку единственным эффективным средством для мытья и стирки, не лишено ряда недостатков. В воде оно частично распадается на щелочь и жирные кислоты, первая из которых может разрушать и обесцвечивать ткани, а вторые, взаимодействуя с содержащимися в воде солями, образуют осаждающиеся на волокнах тканей липкие и грязные хлопья нерастворимых кальциевых и магниевых солей. Кроме того, на "мылкость" мыла влияет содержание солей в воде - в жесткой воде его расход может повышаться подчас в полтора раза. Для эффективной стирки оно требует повышения температуры воды до 60-70 градусов, что отражается на прочности шелковых, шерстяных и синтетических тканей. Мыло плохо отмывает масляные и смоляные пятна. А главное, на его изготовление приходится тратить ценные пищевые жиры.

Моющие средства, приготовляемые на основе высших жирных спиртов, свободны от значительной части этих недостатков. Взаимодействуя с содержащимися в воде веществами, они образуют уже растворимые соли, что исключает влияние жесткости воды и соответственно образование хлопьев. Растворы синтетических моющих средств проявляют максимальную активность при сравнительно низких температурах - около 20-30 градусов, не разъедают тканей и не оказывают вредного действия на краски, что в итоге в 2-3 раза увеличивает срок службы вещей. Наконец, моющие средства на основе ВЖС нечувствительны к кислотности среды, что особенно важно в текстильной промышленности, где широко используются кислые растворы.

Процесс устранения загрязнения во время стирки с применением моющего средства можно представить состоящим из ряда последовательных этапов. Почти все загрязнения гидрофобны, ибо они, как правило, образованы жирами, маслами, восками, сажей или пылью. Поэтому вода, обладая высоким поверхностным натяжением, не смачивает загрязненные поверхности и стягивается на ней в отдельные капли (схема А). Если же в воде растворить моющее средство, то ее поверхностное натяжение резко уменьшится и она растечется по слою загрязнения, смачивая и заполняя его поры (схема Б). Благодаря этому не только уменьшаются силы сцепления частиц между собой и отмываемой поверхностью - сами молекулы моющего средства превращаются в своего рода нити, соединяющие частицы загрязнения с молекулами воды. Теперь достаточно небольшого механического воздействия - например, стоит только потереть отмываемую поверхность или интенсивно взболтать воду, - чтобы увлекаемые молекулами моющего средства грязевые частицы перешли в водный раствор (схема В).

При этом молекулы моющего средства одевают частицы загрязнения и отмытую поверхность в своеобразную "шубу", препятствующую укрупнению частиц и их оседанию обратно - подобно одноименным электрическим зарядам, они отталкиваются друг от друга (схема Г). В результате частицы загрязнения во взвешенном состоянии остаются в водном растворе и удаляются вместе с ним. Из этого описания нетрудно заметить, что обильная пена, которую мы привыкли считать показателем высоких качеств моющего средства, на самом деле совсем не нужна - частицы загрязнения и без нее удерживаются во взвешенном состоянии. К этому остается добавить, что выпускаемые сегодня моющие средства на основе ВЖС значительно превосходят заслуженного ветерана "Новость": эти средства обладают более высокими моющими качествами и в отличие от многих "старых" синтетических препаратов "съедобны" для бактерий, очищающих водоемы от загрязнений.

Примеры использования синтетических жирных спиртов

Помимо "моющего действия", поверхностно-активные вещества, получаемые на основе высших жирных спиртов, обладают и многими другими полезными свойствами. Среди таких веществ особый интерес представляют так называемые четвертичные аммонийные соли - к ним как нельзя более подходит пословица "мал золотник, да дорог". Малые, а точнее, микроскопические добавки этих солей вызывают самые разнообразные полезные эффекты. Прежде всего, они губительно действуют на многие микробы и бактерии: стоит добавить один грамм этих солей на бочку воды, как вода, не меняя ни вкуса, ни цвета, ни запаха, приобретает новые свойства. Если это была вода из болота или лужи, то теперь ее можно будет смело пить, не боясь инфекции. Если это была водопроводная вода, то теперь ею можно будет обеззараживать белье и посуду, овощи и фрукты, бутылки и кастрюли. Такая вода незаменима и для хирургов - достаточно окунуть в нее руки и инструменты, чтобы они становились стерильными. В пищевой промышленности - при выпечке хлеба, переработке молока, рыбы и мясных продуктов - можно легко избавиться от нежелательных микроорганизмов, промыв аппаратуру и тару такой водой. Четвертичные аммонийные соли надежно консервируют сырые кожи, предохраняя их от гниения куда лучше, чем обычная соль. Словом, высокая эффективность, малый расход и безвредность открывают перед четвертичными аммонийными солями самые различные области применения...

Если основной путь переработки высших жирных спиртов группы C13-C20 - это производство поверхностно-активных веществ, то спирты группы C6-C12 идут главным образом на изготовление пластификаторов. Пластификаторы - это своеобразные растворители замедленного действия. Без них не могут быть переработаны в высококачественные изделия многие смолы и прежде всего самая ходовая и многотоннажная - поливинилхлорид. Объясняется это тем, что молекулы этой смолы представляют собой очень длинные ломаные или спиралеобразные цепочки, расположенные близко друг от друга. При этом силы взаимодействия между атомами соседних цепочек оказываются настолько большими, что практически исключают возможность перемещения цепочек относительно друг друга (схема А). Сравнительно же небольшие молекулы пластификаторов, проникая между цепочками молекул смолы, разобщают и раздвигают их, силы взаимодействия между атомами соседних цепочек ослабевают, и цепочки получают достаточно большую свободу перемещения (схема Б). Смола, называемая теперь пластикатом, становится мягче, ее гибкость возрастает, а температура плавления понижается. Так, например, если непластифицированный поливинилхлорид по твердости и хрупкости похож на рог, то после пластификации это уже эластичный материал, напоминающий мягкую кожу.

Говоря о "дереве" высших жирных спиртов, нельзя не упомянуть получаемые на их основе диэфиры, которые служат отличными смазочными маслами, призванными работать в широком интервале температур - от минус 50 до плюс 200 градусов. Почти по всем своим эксплуатационным свойствам они превосходят лучшие нефтяные масла: дают мало нагара, почти не пенятся, выдерживают большие нагрузки, не вызывают коррозии металлов. Эти диэфирные масла применяются для смазки наиболее сложных и ответственных устройств авиационных двигателей, приборов, автоматических систем и механизмов.

Роль высших жирных спиртов в современной экономике и народном хозяйстве трудно переоценить. Так, флотация каменного угля с помощью высших спиртов вместо прежних фенольных пенообразователей дает очень большую экономию. Применение полученных на основе высших спиртов добавок к автомобильным смазочным маслам позволяет вдвое увеличить срок службы моторов. Одна тонна пластифицированного поливинилхлорида высвобождает при изготовлении кабельной изоляции 4-5 тонн свинца. Наконец, перерабатываемые в синтетические моющие средства, они не только сокращают расходы пищевых масел на приготовление мыла, но и в масштабах страны дают ежегодную экономию в многие миллионы рублей. Таковы высшие жирные спирты - вещества столь же ценные, сколь и малоизвестные.

С анализом российского рынка жирных спиртов Вы можете познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок жирных спиртов в России».

www.newchemistry.ru