Fundamentos de los Surfactants 

Humectación:

El agua no se extiende sobre sustratos hidrófobos como superficies cerosas o aceitosas. La adición de un tensioactivo provoca la adsorción de la interfase. La tensión interfacial agua/sustrato disminuirá y aumentará la tendencia de la solución tensioactiva a mojar el sustrato.

Los Surfactants con un peso molecular relativamente bajo y con cadenas alquílicas ramificadas se aplican como agentes humectantes.

Impermeabilización:

Cuando se quiere hacer más hidrófobo un sustrato polar, la adición del tensioactivo correspondiente provoca la adsorción interfacial, con la fracción hidrófoba orientada hacia el agua y la fracción hidrófila orientada hacia el sustrato. La tensión interfacial agua/sustrato aumentará y la tendencia de la solución tensioactiva a mojar el sustrato disminuirá.

Debido a que los sustratos polares suelen estar cargados negativamente, los Surfactants para la impermeabilización suelen ser surfactantes catiónicos que tienen fuertes propiedades de adsorción con su cabeza cargada positivamente sobre el sustrato cargado negativamente.

Este efecto es la base de los tratamientos suavizantes de la lana y del acondicionamiento del cabello, por lo que tanto los suavizantes textiles como las formulaciones de suavizantes del cabello contienen tensioactivos catiónicos.

La emulsión es una dispersión (gotitas) de un líquido en otro líquido inmiscible: la fase que está presente en forma de gotitas se denomina fase dispersa o interna, y la fase en la que están suspendidas las gotitas, fase continua o externa.
Uno de los líquidos suele ser agua y el otro es un "aceite" (líquido orgánico casi insoluble). Si la fase oleosa se dispersa en la fase acuosa, tenemos una emulsión de "aceite en agua" (O/W), o de "agua en aceite" (W/O) en el caso contrario. El agua y los líquidos "oleosos" inmiscibles no forman espontáneamente una emulsión.
La adición de un tensioactivo provoca la adsorción de la interfase: la tensión interfacial agua/aceite disminuirá. Si se añade al sistema energía mecánica en forma de mezclador, es posible que se forme una emulsión.
Sin embargo, no es suficiente para dotar a la emulsión resultante de una estabilidad significativa. Para alcanzar este objetivo, el proceso de adsorción de tensioactivos debe producir suficientes barreras de alta energía que rodeen las partículas de fase discontinua para evitar su reagregación. Esta estabilización puede ser de naturaleza electrostática o estérica.
La estabilización electrostática se genera por la adsorción en las partículas de tensioactivos iónicos, principalmente aniónicos, con el fin de conferir a cada partícula una carga de signo similar a la del tensioactivo adsorbido. Como consecuencia, las partículas se repelerán entre sí.
En general, la estabilización estérica se genera mediante la adsorción en las partículas de tensioactivos no iónicos con una fracción hidrófila orientada hacia el agua y con volumen suficiente para constituir una barrera eficaz contra la aproximación de dos o más partículas. Normalmente, el tensioactivo no iónico es un derivado del polioxietileno. La barrera de volumen eficaz viene dada por la larga cadena de polioxietileno, que se extiende en la fase acuosa y rodea las partículas de fase discontinua.
La desemulsificación de una emulsión existente se produce cuando se reducen o eliminan las barreras electrostáticas o estéricas, lo que da lugar a una "ruptura" de la emulsión.

Los mismos conceptos de la emulsificación y la demulsificación se aplican cuando la fase discontinua es un sólido.
La dispersión de partículas sólidas en líquido, cuando son insolubles, se estabiliza por la adsorción en la interfase de las moléculas de tensioactivos que producen barreras electrostáticas o estéricas a la reagregación. En este caso, la energía mecánica se añade mediante un molino.
Los Surfactants aniónicos etoxilados, que pueden combinar la estabilización electrostática y estérica, tienen buenas propiedades de dispersión.

Los tensioactivos con grupos hidrofóbicos que contienen anillos aromáticos son capaces de adsorberse fuertemente sobre el sólido, por lo que son adecuados para dispersar partículas sólidas en agua, por ejemplo, los derivados aniónicos de tristirilfenol.

Los tensioactivos poliméricos también muestran un excelente rendimiento de dispersión: nuestros agentes hiperdispersantes son capaces de ofrecer una capacidad de dispersión excepcional tanto en agua como en disolventes.

Por el contrario, la adición de Surfactants que favorecen la reducción o eliminación de las barreras electrostáticas o estéricas provoca floculación.

La espuma es la dispersión de un gas en un líquido que se produce cuando el gas se introduce en una solución cuya película superficial tiene propiedades viscoelásticas.

El agua pura no forma espuma, pero si añadimos un surfactante con la estructura adecuada, la adsorción de la interfase impartirá propiedades viscoelásticas a la película interfacial y la solución formará espuma. Los tensioactivos con capacidad para formar una capa compacta en la interfaz aire/agua, mejorando así la estabilidad de la espuma, se consideran muy buenos agentes espumantes.

En general, los Surfactants aniónicos son mejores espumantes que los no iónicos.

En el defoaming, el tensioactivo añadido elimina o reduce las propiedades viscoelásticas de la película interfacial, lo que provoca el colapso de la espuma. Los tensioactivos que se adsorben en la interfaz para formar una película poco compacta son particularmente eficaces como agentes antiespumantes, por ejemplo, aquellos con una cadena alquílica muy ramificada o con una cadena de polioximetileno terminada ("capped") con una cadena de polioxipropileno.

La presencia de micelas en una solución hace posible la solubilización de materiales líquidos o sólidos que normalmente son insolubles en el disolvente.
En las soluciones acuosas, los materiales polares suelen solubilizarse en la región exterior de la micela, cerca de los grupos de cabeza hidrófilos, mientras que los materiales no polares se solubilizan en el núcleo interior de la micela, entre los grupos hidrófobos.

Las soluciones acuosas de micelas esféricas tienen viscosidades muy bajas. Si se combinan con los tensioactivos adecuados, se obtienen micelas cilíndricas o cristales líquidos con una concentración relativamente baja de tensioactivos. Este efecto es importante en formulaciones de productos de cuidado personal, como champús, geles de ducha o baños de espuma, en los que la concentración total de tensioactivos debe mantenerse en valores relativamente bajos y, al mismo tiempo, se necesitan viscosidades relativamente altas.

La presencia de cristales líquidos en soluciones de surfactantes suele ser indeseable, ya que la elevada viscosidad asociada puede limitar la solubilidad de otros solutos en la solución. La formación de cristales líquidos puede inhibirse mediante el uso de materiales tensioactivos conocidos como hidrotropos que son capaces de interrumpir las alineaciones paralelas de las estructuras de cristal líquido.

La detergencia es un proceso complejo que implica tanto la adsorción en la interfaz (humectación, emulsificación y dispersión de las partículas de suciedad) como la micelización (solubilización de las partículas de suciedad en las micelas).