Hydrotroper i rengöringsformuleringar
- Diarienummer
- ID20-0039
- Projektledare
- Bordes, Romain
- Start- och slutdatum
- 210601-260531
- Beviljat belopp
- 2 500 000 kr
- Förvaltande organisation
- Chalmers University of Technology
- Forskningsområde
- Materialvetenskap och materialteknologier
Summary
För att förbättra rengöringsformuleringarnas prestanda så har nya tensider lockat det mesta av det industriella fokuset. Vattenlösliga tillsatser, såsom hydrotroper, har nästan uteslutande använts för att reglera lösligheten av tensiderna, vilket innebär att deras bevisade rengöringseffektivitet och verkningsmekanism inte är helt klarlagd. Syftet med detta förslag är därför att korrelera hydrotropernas aktivitet i bulkfasen med den vid gränsytorna i fråga om rengöringseffektivitet, genom att studera molekylära interaktioner mellan hydrotroper, tensider och andra tillsatser i rengöringsformuleringen. Detta kommer att uppnås genom spektroskopiska studier i bulkfasen av system där hydrotroper förbättrar effektiviteten. Dessa interaktioner kommer hjälpa till att förklara beteendet vid gränsytorna i formuleringarna och kommer att leda utvecklingen av nya hydrotroper baserade på naturliga råvaror. De nyutvecklade formuleringarna kommer att testas i kända svårrengörande applikationer identifierade av Nouryon. Den ökade förståelsen kommer direkt att påverka affärsområdet genom att erbjuda en alternativ väg att förverkliga miljövänliga rengöringsformuleringar och samtidigt erbjuda nya verktyg som hjälper till att hålla företaget i framkant på rengöringsfronten. Genom att länka begreppen svag amfifilicitet, som för närvarande diskuteras inom ytkemi, med rengöringseffektivitet, hoppas vi kunna klargöra rollen som vattenlösliga tillsatser har på tensidernas funktion i gränsytorna.
Populärvetenskaplig beskrivning
Behind a simple appearance, the efficiency of detergents relies on the complex blending of several active chemicals, that have to work together to remove soil from surfaces. The main ingredient, that has been optimized through the years by the chemical industry, is the surfactant. It is the molecule that effectively clean surfaces. With an annual world production close to 15 million tons, of which 40% goes into household detergents and cleaning products, it is naturally referred to as commodity chemicals. The second most important compound in a cleaning formulation and that often makes a difference is the hydrotrope. In industrial applications, hydrotropes are defined as organic compounds that increase the solubility of a surfactant in a formulation. Traditional hydrotropes, such as sodium cumene sulfonate, bring no additional value to the cleaning process. On the contrary, modern hydrotropes are molecular species that aim at bringing additional value to formulations in synergy with the primary surfactant. This enables, among other improvements, higher performance at lower surfactant concentration, better control of the cleaning, and minimal impact on the environment and low human and aquatic toxicity. In a word hydrotropes offer the chance of designing better cleaning formulations, more sustainable by, for instance, reducing surfactant consumption. Unfortunately, these observed improvements rely mostly on empirical understanding, with poor rationalization of the mechanism of action. Contrary to surfactants, hydrotropes have been much less optimized as their interactions with the other components of the cleaning formulation is poorly understood. This constitutes the aim of this project. By using spectroscopy in combination to surface analysis techniques, we will correlate molecular interactions between hydrotropes, surfactants and other additives in cleaning formulations to their cleaning efficiency. This rationalization will enable the design of cleaning formulations that will outperform the current technology in both efficiency and environmental impact by allowing a reduction of the quantity of surfactants used. Furthermore, it will provide guidelines for making new hydrotropes using natural building blocks. For the Nouryon, this project will yield new tools to keep the company at the forefront of the cleaning business.