اسید سولفونیک با فرمول شیمیایی H2O3S یکی از گونه‌های اسیدهاست که کاربرد گسترده‌ای در تولید انواع مواد و محصولات شوینده و همچنین صنعت ساخت محصولات آرایشی – بهداشتی دارد. مطابق استانداردهای بین المللی، اسید سولفونیک های پرداخت‌شده و ترکیب یافته در محصولات شوینده و بهداشتی – آرایشی، هیچگونه ضرر و خطری را برای انسانها در پی ندارند. این درحالیست که این نوع ACIDها در حالت عادی و بخصوص در غلظت‌های بالای خود، بسیار خطرناک و خورنده هستند. ازهمین رو نیاز به نگهداری اصولی و استاندارد و بکارگیری مخازن و محیط نگهداری ایمن خواهند داشت.
از یکسو قیمت بسیار عالی اسید سولفونیک و مشتقات آن؛ و از سوی دیگر، وجود ویژگیهایی نظیر جذب اشعه فرابنفش و لایه برداری عالی و بی‌ضرر از پوست در این سیالات، موجب شده تا شدیداَ برای استفاده در صنایع تولید محصولات بهداشتی و آرایشی مورد توجه قرار بگیرند.
بازار جهانی اسید سولفونیک
طبق گزارش منتشر شده توسط Research Dive، برای بازار جهانی اسید سولفونیک در سال 2021 ارزش 700.1 میلیون دلار ثبت شده است. همچنین پیش‌بینی میشود که این بازار، در بازه زمانی 2022-2031 به درآمدی معادل 1664.7 میلیون دلار برسد. جدای از محرک های رشد، عامل مهم دیگری که در بازار ثبت چنین اعداد خیره کننده ای وجود دارد، آگاهی روزافزون در سراسر جهان در مورد استفاده از اسید سولفونیک برای شوینده ها و مواد پاک کننده صنعتی است. بخصوص آنکه قیمت بسیار اقتصادی و مقرون بصرفه‌ای دارند.
محبوبیت سولفونیک اسید در تولید محصولات زیبایی و بهداشتی
اسید سولفونیک در گروه آلکیل آلی و گروه سولفونیل، خواص منحصر به فردی را ارائه میکند. یکی از بزرگترین صنایعی که تقاضای زیادی برای خرید اسید سولفونیک دارد، صنعت محصولات زیبایی/و مراقبت شخصی است. این در درجه اول به دلیل اثر لایه برداری این اسیدها روی پوست انسان است. سیال فوق، به دلیل ترکیبات شیمیایی خود به فعال سازی آنزیم های طبیعی در پوست کمک می کند. بطوریکه پیوند بین سلول های مرده پوست در لایه بیرونی پوست را می شکند. سولفونیک اسیدها خاصیت پاک کنندگی بر روی پوست دارند و همچنین باعث بازسازی پوست می شوند. درنتیجه ظاهری جوان و سالم را برای افراد به ارمغان می آورند.
یکی دیگر از مزایای مهم مشتقات اسید سولفونیک این است که به حفظ تعادل pH محصول آرایشی کمک می کنند. هیدروکسی اتیل پیپرازین اتان سولفونیک اسیدها یا HEPES در طبیعت، بازی با مقدار pH 7.0-7.6 است. باتوجه به این خاصیت، HEPES به طور گسترده در محصولات آرایشی و بهداشتی مختلف حاوی اسید گلیکولیک استفاده میشود. زیرا ماهیت اولیه HEPES ، ماهیت اسیدی اسید گلیکولیک و سایر مواد مورد استفاده در محصول آرایشی را خنثی میکند. چنین ویژگیهایی هم از نظر کاربر و هم از نظر شرکت، بسیار ضروری است. یک محصول با pH خنثی، باعث کمترین سوزش پوست می شود. درعین حال تضمین می کند که ماندگاری محصول طولانی‌تر باشد.
صفحات پیشنهادی:
نقش سولفونیک اسید بعنوان کاتالیزور
به‌غیر از اسید سولفونیک معمولی، بسیاری از مشتقات شیمیایی آن نیز به عنوان یک کاتالیزور موثر در محصولات مراقبت از پوست استفاده می شود. فنیل بنزیمیدازول سولفونیک اسید یکی از این نمونه ها است. فنیل بنزیمیدازول که انسوولیزول نیز نامیده می شود، یکی از اجزای مهم کرم های محافظ بدن و صورت است. حتی نمک‌های خاصی از اسید فنیل بنزیمیدازول سولفونیک مانند:
- TEA-phenyl benzimidazole sulfonate،
- سدیم فنیل بنزیمیدازول سولفونات؛ و
- پتاسیم فنیل بنزیمیدازول سولفونات
در ساخت این کرم های بهداشتی استفاده میشوند. دلیل اصلی استفاده از آنها، ظرفیت جذب بالای اسید سولفونیک توسط اشعه ماوراء بنفش است.
اهمیت کاتالیز همگن و ناهمگن
در سال‌های اخیر، نیاز به کاهش هزینه‌های تولید و افزایش مقررات در پیشگیری از آلودگی، صنایع و دانشگاه‌ها را بر آن داشت تا در فرآیندهای قدیمی برای سنتز مواد شیمیایی و دارویی تجدید نظر کنند. بخصوص بدلیل استفاده گسترده از اسید سولفونیک در صنایع لوازم بهداشتی – آرایشی و محصولات شوینده، این مسئله برای فرآوردی این نوع اسیدها نیز پراهمیت‌تر از قبل شد.
بایستی بدانید که رابط یک ابزار قدرتمند برای افزایش پایداری فرآیندهای شیمیایی، بدون شک کاتالیز ناهمگن است. بطوریکه امکان چند پیشرفت را نسبت به کاتالیز همگن فراهم میکند. درنتیجه میتواند به توسعه فرآیندهای پاک‌تر، ایمن‌تر و اقتصادی‌تر کمک کند. در زمینه کاتالیز ناهمگن، دو روش ترجیحی ایجاد شده است:
- استفاده از کاتالیزورهای پلیمری؛
- و استفاده از کاتالیزورهای اکسید معدنی جامد.
در سال‌های گذشته، تلاش زیادی برای ناهمگن‌سازی کاتالیزورها انجام شده است و استراتژی‌های مختلفی برای تهیه کاتالیزورهای همگن پشتیبانی‌شده، توسعه داده شده است. اینگونه کاتالیزگرها به خوبی میتوانند در فرآیندهای آزمایشگاهی تولید محصولات آرایشی بهداشتی خودنمایی کنند. کاتالیزور پشتیبانی شده ایده آل، باید بسیاری از الزامات را برآورده کند تا مزایای کاتالیز همگن و ناهمگن را ترکیب کند. با طراحی دقیق کاتالیزور و انتخاب پشتیبانی مناسب بر اساس شرایط واکنش اعم از:
- حلالیت،
- دما،
- میزان واکنش دهندگی
و غیره، میتوان کاتالیزورهای پشتیبانی‌شده‌ی بسیار کارآمدی تهیه کرد. اخیراً سنتز ترکیبات آلی با استفاده از کاتالیزورها، بسیار مورد توجه بوده است. چنانکه این رویکرد حوزه نسبتاً جدیدی از مطالعه را در پیشرفت سریع نشان می‌دهد و نویدبخش بهبود:
- سهولت،
- کارایی و
- اتوماسیون
سنتز فاز مایع، حتی در مطالعات مربوط به تولید محصولات شوینده و آرایشی – بهداشتی توسط سولفونیک اسیدها است. در کنار اسیدهای سولفونیک، سیالات دیگری نظیر اسیدهای برونستد و لوئیس نیز در زمره‌ی مهمترین و رایجترین کاتالیزورها قرار دارند. بسیاری از واکنش های آلی مانند تراکم آلدول، اضافات هسته دوست، هیدرولیز، آسیلاسیون و غیره توسط این اسیدها کاتالیز می شوند. با این حال، استفاده از اسیدهای محلول یا اسیدهای معدنی خورنده با تعداد زیادی از مشکلات زیست محیطی و اقتصادی همراه است. برخلاف تصورات رایج، خرید اسید سولفوریک هیچگاه بمنظور استفاده بعنوان کاتالیزگر، صورت نمیگیرد.
سنتز آزمایشگاهی اسید سولفونیک حمایت‌شده
اسیدهای سولفونیک ترکیبات آلی هستند که دارای قدرت قابل مقایسه‌ای با اسیدهای سولفوریک و بنزن سولفونیک هستند. بدین معنی که در گروه اسیدهای قوی جای دارند که اغلب در حلال های آلی استفاده می شوند. سنتز اسیدهای سولفونیک سیلیسی را میتوان با روش های مختلف به دست آورد. سنتز اسید سولفونیک‌های حمایت شده، بسیار پرسرعت و مطلوب انجام میگیرد. ضمن اینکه به خوبی، به‌عنوان کاتالیزورهای ناهمگن و قابل استفاده مجدد در چندین واکنش آلی که مورد علاقه صنایع ساخت مصنوعات بهداشتی هستند، کاربرد دارند.
گاهاَ برخی از شرکت های تولیدکننده محصولات شوینده و لوازم آرایشی – بهداشتی، از این نوع اسیدهای حمایت‌شده بهره میگیرند. بدین‌منظور برای بررسی رفتار اسیدی گونه های حمایت شده، مواد و تکیه گاه لخت (به عنوان مرجع)، با استفاده از طیف سنجی مادون قرمز در شرایط گاززدایی و تحت 20 اینچ بار بخار آب، آنالیز میشوند. (که میتواند بسته به شرایط، جوابهای مختلفی را به دست دهد)
ویژگی های ظاهری اسید سولفونیک
اسید سولفونیک متعلق به کلاس ترکیبات گوگردی است و دارای فرمول شیمیایی H2O3S است. از ویژگیهای ظاهری این سیالات میتوان به پارامترهای زیر اشاره داشت:
- وضعیت کدورت/شفافیت: شفاف می‌باشند.
- رنگ: بی رنگ یا قهوه ای تیره. (بسته به میزان غلظت و ساختار شیمیایی)
- وضعیت استنشاق: بدون بو است؛ اما در صورت استنشاق اسیدهای خام سولفونیک، ممکن است عوارض ریوی در فرد بوجود بیاید.
- حالت ماده: مایع روغنی – اسید خطی.
- اثرات تماس با لوله‌ها: درپی تماس مداوم با لوله‌های فلزی، خوردگی ایجاد خواهند کرد. اما در برخورد با لوله‌های پلیمری دوجداره همانند لوله کاروگیت، تأثیرگذاری بسیار بسیار کمتری دارند.
- واکنش با آب: شدیداَ با آب واکنش پذیر هستند.
- تولید: بوسیله‌ی فرآیند سولفوناسیون و با بهره‌گیری از ماده‌ی تری‌اکسید گوگرد ساخته خواهند شد.
مزایای اسید سولفونیک
مهمترین ویژگیهای کاربردی مرتبط سولفونیک اسیدها که برای تولید انواع لوازم بهداشتی و آرایشی و محصولات شوینده پراهمیت است، عبارتست از:
- پاک کنندگی لکه:
قدرت شویندگی بالایی دارند و قادرند که بسیاری از لکه‌های سخت را از بین ببرند. ACIDهای سولفونیک بدلیل ساختار خاصشان، هم در گروه آلکیل آلی بوده و هم به گروه سولفونیل هیدروکسیدها تعلق دارند.
- لایه برداری عالی:
بدون آنکه به پوست هیچگونه آسیبی بزنند، محصولات آرایشی بهداشتی دارای سولفونیک اسیدها دارای قدرت لایه برداری فوق العاده ای می‌باشند. ازهمین رو به جوانسازی و شادابی پوست کمک میکنند.
- کف کنندگی:
بدلیل آنکه تولید کف بالایی دارند، همواره مورد توجه شرکتهای سازنده محصولات شوینده هستند.
- ترکیب پذیری عالی:
هرگاه در تولید انواع پودرها و مایعات شوینده و بهداشتی-آرایشی به ترکیبات ارگانوسولفور و مواد معدنی نیاز باشد، بخشی از نیازها با استفاده از سولفونیک اسید مرتفع میشود. نگهداری از این سیالات غالباَ در انواع مخزن پلی اتیلن دوجداره و فایبرگلاس صورت میپذیرد. بسته به غلظت ماده، جهت ذخیره سازی آنها میتوان به سراغ خرید مخزن استیل نیز رفت.
قیمت اسید سولفونیک
بدون‌شک یکی از ارزانترین و در دسترس‌ترین سیالات کاربردی برای صنعت تولید محصولات شوینده و بهداشتی – آرایشی، اسید سولفونیک است. بنابراین شرکتهای سازنده با علاقه کامل، به سراغ استفاده از این سیالات میروند. اسید سولفونیک و مشتقات آن مانند Ensulizole و HEPES برخی از ترکیبات شیمیایی پرکاربرد در صنعت محصولات زیبایی و مراقبت شخصی هستند. مطالعات ثابت کرده است که این ترکیبات برای استفاده انسانی بی خطر هستند و صدها محصول حاوی این نوع اسیدها، تاییدیه FDA را دریافت کرده‌اند. این عوامل ضریب اعتماد ترکیبات مرتبط با اسید سولفونیک را افزایش داده و تقاضا برای لوازم آرایشی و محصولات زیبایی را افزایش داده است. بطورکلی با توجه به قیمت ارزان و کارایی بسیار بالای آنها، از این نوع اسیدها در انواع کاربردهای مرتبط با صنایع:
- تولید محصولات زیبایی و مراقبت از پوست،
- ساخت مواد شوینده صنعتی (اعم از شوینده های سر و بدن و شوینده های لباس و…)،
- صنایع داروسازی،
- کارخانجات تولید مواد غذایی،
- واحدهای ساخت نوشیدنی،
- آزمایشگاه های بهداشتی و صنعتی (بعنوان کاتالیزور)،
- کارخانه های تولید مواد شیمیایی و…
استفاده میگردد. جدای از این، مواد اسید جامد سولفونیک یک انتخاب محبوب برای جایگزینی اسیدهای معدنی همگن در فرآیندهای مختلف کاتالیز شده با اسید هستند. این عوامل نقش بزرگی در کمک به بازار جهانی اسید سولفونیک‌ها، برای رسیدن به جایگاه امروزی ایفا کرده‌است.
نحوه نگهداری و حمل اسید سولفونیک
انواع اسید سولفونیک بسیار قدرتمند بوده و بخصوص در غلظت‌های بالا، عملکردی حدود 900 هزار برابر قویتر از ACIDهای نیتریک و استیک دارند. معمولاَ آنها را میتوان محلول در آب یافت. ولی بدلیل قدرت واکنش پذیری بالای آنها با آب، هرگونه ترکیب و ذخیره سازی آنها مستلزم رعایت نکات ایمنی متعدد می‌باشد. بنابراین باید از یک مخزن اسید متناسب استفاده نمود که در این میان، خرید مخزن فایبرگلاس و پلی اتیلن دوجداره پیشنهاد میشود.
انبارهای نگهداری اسید سولفونیک نیز باید دارای تهویه موضعی باشند. به‌همین دلیل میتوان از اگزاست فن‌های با خارجسازی هوای موضعی استفاده نمود. همچنین حمل این اسیدها به مقاصد دور، بهترست بوسیله تانکر حمل اسید تریلی و در مخازن کاملاَ مهر و موم‌شده صورت پذیرد. زیرا در پی برخورد افراد با این اسیدهای خام، ممکنست انواع عارضه‌هایی نظیر:
- سوزش چشم،
- لکها و سوزش پوستی،
- خوردگی پوست،
- و آسیب ریوی
رخ دهد. ضمناَ به هنگام تخلیه، کارگران باید از ماسک های تنفسی مناسب بهره بگیرند. مطابق استانداردها برای دپوی این اسیدهای خورنده، مخازن باید دارای علامتهای هشدار خورندگی باشند.
جمع‌بندی افزایش خرید محصولات بهداشتی و آرایشی
همزمان با افزایش تقاضا برای محصولات زیبایی و مراقبت شخصی، تقاضا برای خرید اسید سولفونیک در جهت استفاده از آنها در تولید محصولات سبک زندگی نیز افزایش یافته است. صنایع مرتبط در ایران نیز به کرّات از این سیالات بهره میگیرند. چرا که کشور ایران بعنوان یکی از بیشترین مصرف کنندگان لوازم آرایشی – بهداشتی در سطح جهان شناخته میشود. اگر چه مزایای ارائه‌شده توسط اسید سولفونیک و مشتقات آن، نقش مهمی در افزایش تقاضاها ایفا کرده است. اما تاییدیه اعطاشده توسط FDA در ایالات متحده نیز، دیگر عامل برای رشد بازار این سیالات بوده است. تحقیقات و مطالعات انجام شده توسط متخصصان نشان داده است که اسید سولفونیک در قالب محصولات بهداشتی و شوینده، یک محصول بی خطر است و در تست های مربوط به:
- سمیت،
- آلرژی
- و ظرفیت ایجاد سرطان،
امتیاز پایینی دارد. این آزمایشات و تایید بعدی توسط FDA برای چندین محصول حاوی سولفونیک اسید، باعث افزایش اعتماد مشتریان به این محصولات و افزایش بیشتر تقاضای آنها شده است.
