สารลดแรงตึงผิว (Surfactant)

   สารลดแรงตึงผิว คือสารที่มีคุณสมบัติในการรวมโมเลกุลให้มีน้ำหนักมากขึ้น เพื่อลดแรงเกาะหรือแรงตึงผิว (surface tension) ระหว่างกันของสสารนั้นๆ มีการนำไปใช้ประโยชน์ในกลุ่มอุตสาหกรรมต่างๆ เช่นผลิตภัณฑ์น้ำทำความสะอาดและฆ่าเชื้อ สารลดแรงตึงผิวจัดเป็นสารพวก amphiphilic molecules ซึ่งในโมเลกุลประกอบด้วย 2 ส่วน ได้แก่

ภาพที่ 1 โครงสร้างของสารลดแรงตึงผิว

1. ส่วนหัว เป็นส่วนที่มีขั้ว มีคุณสมบัติชอบน้ำ (hydrophilic head group)
2. ส่วนหาง เป็นส่วนของโซ่ long hydrocarbon ไม่มีขั้วและมีคุณสมบัติชอบไขมัน (hydrophobic tail) สามารถละลายได้ดีสำหรับสารประเภทไฮโดรคาร์บอนและสารไม่มีขั้ว (non-polar)

   สารลดแรงตึงผิวจะไปลดแรงตึงผิวของของเหลวเพื่อให้เกิดกระบวนการต่างๆ ง่ายขึ้น เช่น การเกิดฟอง การทำให้พื้นผิวเปียก และช่วยในกระบวนการทำความสะอาด และเพิ่มประสิทธิภาพของน้ำยาฆ่าเชื้อ เป็นต้น

ภาพที่ 2 โครงสร้างของ NPE กักเก็บคราบไขมันและสิ่งสกปรกไว้ภายใน เกิดการรวมตัวเป็นไมเซลล์

ประเภทของสารลดแรงตึงผิว 

สารลดแรงตึงผิว แบ่งออกเป็น 4 ประเภท ตามคุณสมบัติประจุไฟฟ้า

1. Anionic surfactant
2. Cationic surfactant
3. Nonionic surfactant
4. Amphoteric surfactant (Zwitterionics)

ประเภท คุณสมบัติ	Anionic surfactant	Cationic surfactant	Nonionic surfactant	Amphoteric surfactant
ให้ประจุ	ลบ	บวก	ไม่มีประจุ	ทั้งประจุบวกและลบ
กลุ่มสารเคมี	carboxylate, Alkylbenzene sulfate, Linear Alkylbenzene sulfonate,(LAS)	Quaternary Ammonium Compound (QACs)	Polyether, Polyhydroxyl	Betaine เช่น Mirataine BET C30, Dehyton K และ Amphoacetate เช่น Miranol LC 32
อุตสาหกรรมที่ใช้	ผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดทั่วไป โดยใช้มากถึง 49 % ของ สารลดแรงตึงผิวทั้งหมด	ผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดและฆ่าเชื้อ ** มีคุณสมบัติฆ่าเชื้อ	ผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดและฆ่าเชื้อ **เกิดฟองน้อย	ผลิตภัณฑ์ชำระล้าง ของเด็ก, สบู่, แชมพู, ครีมอาบน้ำ
pHที่เหมาะสม		หาก pH เป็นเบส (pH10-11) ส่งผลให้ ammonium salt สูญเสียประจุบวก เกิดการตกตะกอน ทำให้ประสิทธิภาพลดลง,		การแสดงคุณสมบัติขึ้นอยู่กับสภาพ pH ของสภาพแวดล้อม ถ้าสภาพแวดล้อมเป็นเบส (pH>7) จะให้ประจุลบ, ถ้าสภาพแวดล้อมเป็นด่าง (pH<7) จะให้ประจุบวก, ถ้าสภาพแวดล้อมเป็นกลาง (pH = 7) จะไม่ให้ประจุ
ประสิทธิภาพเมื่ออยู่ในน้ำกระด้าง1	ไม่ละลาย	ละลายน้อยกว่า Nonionic	ละลายดีที่สุด	n.a
การเกิดฟอง	ดีที่สุด	น้อยที่สุด	ดี	ค่อนข้างดี
ความระคายเคือง ต่อตาและผิวหนัง	มาก	มากที่สุด	น้อย	น้อยที่สุด

¹ค่าความกระด้างของน้ำ: คำนวณเป็นระดับของแคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO₃) น้ำกระด้างมีค่าตั้งแต่ ระดับ 150 ขึ้นไป ที่มา: Tiger Chemical Company (2004), อ้างโดย วิสาขา (2548), ภาควิชาเภสัชเคมี คณะเภสัชศาสตร์ ม.ศิลปากร (2555),

ภาพที่ 3 การทำงานของสารลดแรงตึงผิวโดยส่วนหัว (ส่วนที่ชอบน้ำ) จะจับกับโมเลกุลของน้ำ ส่วนหาง (ส่วนชอบไขมัน) จะจับกับสิ่งสกปรกพวกไขมันที่ไม่สามารถละลายน้ำ ทำให้สิ่งสกปรกหลุดออกไปแล้วแขวนลอย อยู่ในน้ำ