АзовСинтезСтеарат натрію: що це, для чого, у милі, пастах і гелях
Стеарат натрію це найпоширеніше мило на планеті. Не «інгредієнт мила», а буквально те, з чого мило складається: коли жир варять з лугом, головним продуктом реакції виходить саме натрієва сіль стеаринової кислоти. Далі її або лишають у бруску, або виділяють у чистий білий порошок і продають окремо, бо в цьому вигляді вона потрібна ще й тим, хто мило взагалі не варить.
Уся користь тримається на одній властивості. Він розчиняється у воді. Серед металевих стеаратів це майже виняток: цинковий, кальцієвий, магнієвий, алюмінієвий у воді не розчиняються й працюють як сухе мастило чи гідрофобізатор. Натрієвий навпаки воду любить, тому вміє те, чого решта не вміє: мити й перетворювати водні розчини на прозорий гель.
Ми привозимо стеарат натрію марки UNIFLOW у мішках по 20 кг, з паспортом на кожну партію. Нижче розберу, що це за речовина хімічно, чим вона відрізняється від інших металевих стеаратів, і як поводиться в милі, дезодорантних стіках, зубній пасті та технічних мастилах. І окремо, які саме цифри в паспорті партії справді щось значать.
Що таке стеарат натрію
Стеарат натрію це натрієва сіль стеаринової кислоти, формула C₁₇H₃₅COONa, молярна маса 306,5 г/моль, CAS 822-16-2. Отримують нейтралізацією стеаринової кислоти їдким натром (NaOH) або омиленням тваринних і рослинних жирів. Це найпоширеніший тип мила й аніонна поверхнево-активна речовина. У харчовій і косметичній класифікації йде під індексом E470a. Товарна форма це білий вільносипкий порошок зі слабким запахом жиру.
Влаштована молекула як усі мила: довгий вуглеводневий хвіст на 18 атомів вуглецю, який тікає від води, і заряджена карбоксилатна голова, яка у воді розчиняється. Через цю двоїстість молекули збираються в міцели, ховають краплю жиру всередину неполярного ядра й виносять її у воду. Це і є миюча дія, той самий механізм, що в будь-якому милі. Чиста речовина плавиться високо, десь при 245–255 °C, але товарний порошок розм'якшується раніше, і в паспорті ви побачите точку в діапазоні 200–240 °C.
Сировина для нього це стеаринова кислота, насичена жирна кислота C18. Її нейтралізують содою або їдким натром, і виходить сіль. Тому все, що ви знаєте про стеаринову кислоту, тут працює далі: та сама насиченість, та сама стійкість до окиснення, тільки замість вільної кислоти тепер розчинне у воді мило.
Чому натрієвий стеарат розчинний, а цинковий і кальцієвий ні
Серед стеаратів у воді розчиняються тільки натрієвий і калієвий. Цинковий, кальцієвий, магнієвий і алюмінієвий гідрофобні: вони не миють, а працюють сухим мастилом, ковзною добавкою й гідрофобізатором у пластиках, гумі та фарбах. Річ у металі. Одновалентний натрій дає розчинну сіль з однією жирною ланкою, а дво- і тривалентні метали зшивають по дві-три жирні ланки в нерозчинну структуру. Тому натрієвий стеарат це мило, а решта це технічні наповнювачі.
Розчинність у нього теж з характером, і саме вона потім дає гель. Добре стеарат натрію йде в гарячу воду, приблизно від 70 °C. А коли розчин холоне, молекули зчіплюються у волокнисту сітку й уся маса застигає. Для звичайної мийки це начебто незручність, зате для дезодорантного стіка це весь фокус: та сама сітка й тримає прозорий стовпчик. Порівняння всіх металевих стеаратів за металом, функцією й дозуванням ми зробили в окремій статті, тут спиняюся тільки на натрієвому.
Стеарат натрію в милі
У милі стеарат натрію це готова мильна основа. Він утворюється при омиленні жирів лугом, тому його введення дає тверду мийну масу без окремої стадії варіння з їдким натром. Натрієве мило тверде й повільно розчиняється, тому йде у брусок; калієве м'якше й водянисте, тому йде в рідке мило. У жорсткій воді іони кальцію й магнію витісняють натрій і осідають нерозчинним стеаратом, це і є мильний накип на плитці й у ванні.
Для виробника головна вигода проста: стадію омилення вже зробили за нього. Не треба рахувати луг, тримати температуру реакції й чекати, поки нейтралізація пройде до кінця. Береш готовий порошок, вводиш у масу, отримуєш тверду основу з передбачуваним pH. У прозорому й кусковому милі його ставлять твердником і регулятором пінності: брусок виходить щільний і не розкисає за кілька вмивань. Докладніше про мильну хімію стеаринового ряду ми писали в статті про стеаринову кислоту в милі.
Дезодорантні стіки і прозорі гелі
У прозорих дезодорантних стіках стеарат натрію це загусник, що тримає весь стовпчик. Його беруть 4–10% (частіше 5–8%) і розчиняють у пропіленгліколі чи дипропіленгліколі з водою (15–20%). При охолодженні мило зчіплюється у волокнисту сітку й перетворює рідину на твердий прозорий гель. Працює це лише в нейтральному чи лужному середовищі: у кислому стеарат натрію гель не тримає, тому кислі антиперспіранти лишаються непрозорими.
Звідси прикметна річ, про яку рідко думають на етапі рецептури. Класичний кришталевий стік це саме дезодорант: середовище близьке до нейтрального, натрієве мило спокійно гелює, стовпчик виходить прозорий. Антиперспірант тримається на солях алюмінію, а вони кислі, і в такому середовищі мильна сітка просто не будується. Тому антиперспірантні стіки майже завжди мутні або воскові, а не гелеві.
Друга типова біда стіка це синерезис. При зберіганні в теплі гель відпускає краплі рідини на поверхню, стовпчик «пітніє». Рятують його бутиленгліколем, який стабілізує сітку й тримає стік сухим навіть після місяця в теплому складі. І тут уже починає важити чистота самого стеарату: зайві розчинні солі в порошку мутять гель і підштовхують той самий синерезис. До цифр паспорта, які за це відповідають, повернуся нижче.
Зубні пасти, креми і косметичні пасти
У зубних пастах, кремах і лосьйонах стеарат натрію працює загусником і стабілізатором емульсії. Він піднімає в'язкість, дає рівну однорідну консистенцію й тримає олійну та водну фази разом, не даючи їм розшаруватися. Це подовжує термін придатності й зберігає кремову текстуру. Дозування низьке, зазвичай 1–5%, бо навіть невеликий вміст помітно згущує систему.
У пасту його ставлять не заради миття, а заради тіла продукту. Він структурує масу, і паста не тече з тюбика, а лягає рівним валиком, що тримає форму. Поруч зазвичай ідуть інші компоненти: гліцерин як утримувач вологи й пластифікатор, загусники полісахаридного ряду. Кінцева текстура це завжди робота кількох речовин разом, але саме мильний загусник дає ту в'язку пружність, яку покупець читає як «якісну» консистенцію.
Технічний бік: мастила, проклейка паперу і тканини
Поза косметикою стеарат натрію загущує консистентні натрієві мастила й проклеює папір та тканину. Натрієве мило дає мастилу високу температуру краплепадіння (175–200 °C), волокнисту структуру й добру механічну стабільність. Плата за це його ж водорозчинність: натрієве мастило змивається водою, тому у вологі вузли його не ставлять, а робочу температуру тримають нижче 120 °C через слабку стійкість до окиснення.
У паперовій і текстильній проклейці навпаки цінують саме те, що мило розходиться у воді: його наносять з водного розчину, а вже на волокні воно закріплюється й дає гладкість та часткову водовідштовхувальну плівку. Ще натрієвий стеарат беруть внутрішнім мастилом і антизлежувачем у деяких порошкових сумішах, хоча тут частіше працюють нерозчинні стеарати, цинковий і кальцієвий, бо вони не бояться вологи.
E470a: харчова добавка
Як харчова добавка стеарат натрію проходить під кодом E470a, це солі жирних кислот з натрієм, калієм і кальцієм. Роль тут службова: антизлежувач, щоб порошки не бралися грудками, емульгатор і антиадгезійний агент, щоб продукт не прилипав до форми. Статус спокійний: FDA, EFSA і об'єднаний комітет FAO/WHO визнали цю групу солей безпечною й навіть не встановлювали для неї окремої допустимої добової дози. У готовий продукт його потрапляє небагато, і працює він як технологічна добавка, а не як інгредієнт смаку.
Як читати паспорт партії
У паспорті стеарату натрію головні цифри це pH, зольність і вільні жирні речовини. pH нашої партії 10,41 при нормі 8,5–11 підтверджує, що речовина повністю омилена й поводиться як мило, а не як кисла суміш. Зольність 11,12% це маркер вмісту натрію: занизька означала б недонейтралізацію, зависока надлишок соди. Вільні жирні речовини 2,60% це залишок непрореагованої стеаринової кислоти, і чим він менший, тим стабільніше мило.
Окрема графа, у яку мало хто дивиться, це електроліти або TDS, залишок розчинних солей від нейтралізації. У милі вони не заважають, зате в прозорому стіку кожна зайва десята відсотка мутить гель. Одного разу до нас повернулися саме з цим: клієнт лив кришталеві дезодоранти, чергова партія пішла з ледь помітною каламуттю, і винна була не рецептура, а підвищений TDS у порошку від попереднього постачальника. У нашій партії за паспортом електроліти 0,8% при нормі до 2,0%, і стіки в того клієнта знову прозорі.
Решта граф простіша. Вологість 2,46% при нормі до 3% (сира партія злежується й гірше дозується). Насипна щільність 0,25 г/см³, звична для тонкого мильного порошку. Залишок на ситі 240 меш відсутній, тобто порошок дрібний і розходиться без крупинок. Температура плавлення 230 °C. Паспорт цієї партії виписаний на специфікацію виробника M.L.A. Industries за методиками ISO, партія 124/3/1. Головне, на що дивитися перед закупівлею, це щоб фактичні значення стояли всередині норм, а не на самій межі.
Скільки додавати під задачу
Дозування стеарату натрію залежить від ролі. У прозорому дезодорантному стіку це 4–10% як загусник, у зубній пасті й кремі 1–5% як стабілізатор в'язкості. У милі його вводять як тверду основу, і частку тут визначає рецептура бруска. У натрієвих мастилах і проклейці частку задає технологія самого продукту. Точку завжди звіряють з паспортом партії, бо реальні pH і зольність зсувають робочу дозу.
| Застосування | Роль | Орієнтовна частка |
|---|---|---|
| Прозорий дезодорантний стік | Загусник, гелеутворювач | 4–10% |
| Зубна паста, крем, лосьйон | Загусник, стабілізатор емульсії | 1–5% |
| Брускове й прозоре мило | Готова мильна основа, твердник | за рецептурою |
| Натрієве консистентне мастило | Загусник мила | за технологією мастила |
| Проклейка паперу й тканини | Зв'язник, гідрофобна плівка | низькі частки |
Повернуся до тієї єдиної властивості, з якої почав. Усе, що стеарат натрію вміє й чого не вміє, виходить із його розчинності у воді. Вона робить його милом, дає прозорий гель у стіку й в'язке тіло в пасті, і вона ж змиває натрієве мастило з мокрого вузла. Якщо тримати цю думку в голові, вибір між натрієвим і рештою стеаратів перестає бути питанням: там, де потрібна вода, беруть натрієвий, там, де воду треба відштовхнути, цинковий чи кальцієвий.
Ми тримаємо стеарат натрію UNIFLOW на складі в Києві, мішок 20 кг, приблизно 100 грн за кілограм від мішка. На кожну партію даємо CoA з фактичними pH, зольністю й вмістом вільних жирних речовин, бо саме ці цифри, а не напис на мішку, визначають, чи стане ваш стік прозорим і чи не розкисне брусок. Якщо потрібна ще й вихідна стеаринова кислота або нерозчинні стеарати під технічні задачі, вони теж є в каталозі.