Os compostos tensoativos ou simplesmente tensoativos são substâncias anfifílicas, ou seja, possuem em sua estrutura molecular grupos com características antagônicas. Em todas as moléculas tensoativas há um grupamento polar que possui afinidade por água (e, também por outros compostos polares), denominado grupo hidrofílico. Na mesma molécula há também o chamado grupo hidrofóbico, que por sua natureza apolar, não possui afinidade por água, mas possui por substâncias oleosas (ou, de uma maneira geral, substâncias apolares), sendo chamado muitas vezes de grupamento lipofílico. Todos os agentes tensoativos são constituídos, portanto, de moléculas que exibem duas porções estruturais distintas que manifestam tendências opostas de solubilidade.Com este artigo, damos início à abordagem acerca dos componentes funcionais das formulações cosméticas. Podemos, incialmente, dizer que não importa qual seja o ativo usado, em geral, para sua ação otimizada ou estabilização máxima na formulação, o uso de um agente tensoativo é essencial, sendo muitas vezes o agente funcional principal da mesma. A porção hidrofóbica dos tensoativos é, usualmente, constituída de cadeias de hidrocarbonetos alifáticos ou aromáticos, ou de ambos, ao passo que a porção hidrofílica é constituída de grupamentos polares, tais como grupos carboxilato, sulfato, sulfonato, amônio quaternário, betaínicos ou cadeias polioxietilênicas, como no caso dos tensoativos não-iônicos etoxilados. A diferenciação de cada uma das porções hidrofóbica e hidrofílica de um tensoativo conduz a um enorme número de substâncias diferentes. Assim, para uma mesma porção hidrofóbica, diversos agentes tensoativos podem ser obtidos variando-se a porção hidrofílica. Por outro lado, para uma mesma porção hidrofílica, diversos agentes tensoativos podem ser obtidos variando-se a porção hidrofóbica da molécula.
Os tensoativos são substâncias que modificam as tensões superficial e interfacial, do que decorre uma série de propriedades correlatas e aplicações, as quais permitem agrupá-los em diferentes classes. Os agentes tensoativos podem ser classificados de acordo com sua utilização, sua estrutura química ou com base nas suas propriedades físicas. Nenhum destes métodos, entretanto, é totalmente satisfatório, embora as duas primeiras formas de classificação sejam bastante comuns.
Quanto à aplicação ou função os tensoativos podem ser classificados como emulsionantes, detergentes, agentes espumantes ou antiespumantes, agentes condicionadores, antiestáticos, bactericidas, umectantes, emolientes, dispersantes, solubilizantes, entre outros. Assim, se o tensoativo possuir a detergência como a propriedade de maior destaque será classificado como detergente. Vale salientar que um mesmo tensoativo pode possuir uma ou mais propriedades funcionais destacadas, podendo, com isso, ser classificado de maneiras diferentes nos diversos segmentos de mercado em que pode ser aplicado. Cada uma destas propriedades e fenômenos físico-químicos relacionados serão comentados nos próximos artigos.
Outra classificação bastante usual dos agentes tensoativos, adotada pela maioria dos autores, baseia-se no caráter iônico de sua porção polar, ou seja, na sua porção hidrofílica, permitindo sua classificação em tensoativos aniônicos, catiônicos, anfotéricos e não-iônicos. Falaremos destas classes com maior detalhamento em artigos futuros.
Os primeiros tensoativos sobre os quais se tem relatos são os sabões de ácidos graxos, os quais eram objetos de comercialização do povo fenício a aproximadamente 600 a.C., sendo também utilizados pelos romanos, embora estes, presumidamente, tenham aprendido a sua manufatura com os celtas ou outro povo mediterrâneo. Acredita-se, no entanto, que os sabões têm sido usados há mais de 2300 anos. Os primeiros produtores de sabões usavam a gordura animal e cinzas de madeira e outras plantas que continham carbonato de potássio para produzir o sal neutralizado. À medida que a mistura de gordura, cinzas e água era fervida, a gordura era saponificada, dando origem aos ácidos graxos livres, neutralizados no meio reacional.
Os primeiros tensoativos sintéticos de aplicação geral foram desenvolvidos na Alemanha durante a Primeira Guerra Mundial na tentativa de superar a falta de matérias-primas naturais (óleos e gorduras animais e vegetais). Eram representados por alquilnaftaleno sulfonatos de cadeias curtas preparados pela reação de n-propanol ou n-butanol com naftaleno, seguida de sulfonação e neutralização. Os produtos não se mostravam bons detergentes, mas apresentavam bom poder umectante, sendo ainda utilizados atualmente para este fim.
No final da década de vinte e início da década de trinta, a sulfatação de álcoois de cadeias longas se tornou comum e os produtos resultantes eram vendidos na forma salina. Ainda no começo dos anos trinta foram desenvolvidos nos Estados Unidos os alquilaril sulfonatos de cadeias longas. Ambos os álcoois sulfatados e os alquilbenzeno sulfonatos eram usados como agentes de limpeza, mas causaram pequeno impacto no mercado de detergentes. Com o final da Segunda Guerra os alquilaril sulfonatos superaram quase que completamente os álcoois sulfatados como agentes de limpeza geral, mas os álcoois sulfatados despontavam como preferidos nas formulações de xampus e outros produtos de higiene pessoal.
Os progressos na área de tensoativos àquela época acompanharam os desenvolvimentos na indústria química como um todo, impulsionando o surgimento de novos processos e matérias-primas e levando ao desenvolvimento de uma grande variedade de novos compostos tensoativos e processos de fabricação. Em uma ou outra região, o fator limitante era quase sempre a disponibilidade de matérias-primas, mas fatores como facilidade de processamento, logística de produção e distribuição e prazo de validade eram também fatores restritivos. Em relação a este conjunto de fatores, a classe de alquilbenzeno sulfonatos foi ganhando maior importância no mercado. Após a Segunda Guerra Mundial o tetrâmero de propileno com benzeno (TP-benzeno) tornou-se um material amplamente disponível e, portanto viável, como matéria-prima para a fabricação de tensoativos. Assim, os TP-benzeno sulfonatos (também referidos como alquilbenzeno sulfonatos, ABS) deslocaram rapidamente todos os outros materiais detergentes e durante o período de 1950 a 1965 constituíram-se de mais da metade de todos os detergentes usados no mundo.
Os TP-benzeno sulfonatos dominaram o mercado sem nenhuma ameaça até 1960. Nesta época, foi observado que os efluentes de esgotos estavam produzindo maiores quantidades de espumas em rios e lagos por todo o mundo. Além disso, as águas retiradas de poços próximos aos pontos de dejetos domésticos tendiam a espumar. Tal fenômeno indesejado, após muita investigação, foi atribuído à deficiência dos TP-benzeno sulfonatos em serem completamente degradados pelas bactérias e outros processos no tratamento de efluentes industriais. Foi verificado que era a cadeia alquílica ramificada que dificultava a ação dos microrganismos. Os álcoois e ácidos graxos sulfatados, por outro lado, possuíam alta biodegradabilidade, propriedade atribuída ao fato de serem produtos naturais de cadeias lineares. Assim, teve início a preferência pelos produtos lineares, sobretudo pelos alquilbenzeno sulfonatos lineares (LABS), que de fato, possuíam maior biodegradabilidade e maior aceitabilidade ecológica.
Assim sendo, os fabricantes de detergentes, voluntariamente ou por obrigações legais, mudaram dos TP-benzeno para os alquilbenzeno lineares (LAB) como matérias-primas detergentes básicas. As formulações usando linear alquilbenzeno sulfonatos apresentavam resultados 10% melhores no desempenho de limpeza comparados aos TP-benzeno sulfonatos. soluções de LABS tinham um ponto de turvação menor e formavam pastas de viscosidade também menor, facilitando seu processamento na fabricação de detergentes em pó. Entretanto, quando o LABS começou a ser vendido como detergente líquido ou pasta, a baixa viscosidade passou a ser vista como uma desvantagem de mercado, que deveria ser contornada.
Atualmente, apesar de muitas áreas de aplicação, tais como as indústrias de detergentes e produtos de limpeza, serem consideradas como indústrias maduras, as demandas ecológicas, crescimento populacional, moda, fontes de matérias-primas e apelos de mercado continuam forçando os desenvolvimentos tecnológicos e o crescimento da área de tensoativos, principalmente na área de higiene pessoal. A tabela a seguir apresenta uma linha do tempo dos lançamentos de alguns dos principais tensoativos de uso comercial. Nos próximos artigos serão destacados alguns dos principais tensoativos usados em cosméticos.
| <2000 a.C. | Sabões de ácidos graxos |
| Anos 20 | Alquil sulfatos
Dodecilbenzeno sulfonatos |
| Anos 30 | Alquifenóis etoxilados
Amidas
Quaternários |
| Anos 40 | Óxidos de aminas
Linear alquilbenzeno sulfonatos
Álcoois etoxiladosCopolímeros EO/PO |
| Anos 50 | Alquil éter sulfatos
Alcano sulfonatos
Alfa olefina sulfonadasPoliaminas |
| Anos 60 | Betaínas |
| Anos 70 | Alquil poliglicosídeos
Ésteres metílicos sulfonados |
| Anos 80 | Glucamidas |
| anos 90 | Ésteres metílicos etoxilados |
| >2000 | Monoglicerídeos sulfatados
Tensoativos geminados |
Referências
1.Meyers, D., Surfactant Science and Technology, 20th ed., VCH Publishers, Inc. New York (1988)
2.Rosen, M. J., Surfactants and interfacial phenomena, John Wiley & Sons, New York 2nd ed. (1989)
fonte: FREEDON |
