Esasy pursatlar
● Ikilik sulfatsyz surfaktant garyndylarynyň reologiýasy tejribe arkaly häsiýetlendirilýär.
● pH-yň, düzüminiň we ion konsentrasiýasynyň täsirleri yzygiderli öwrenilýär.
● CAPB:SMCT surfaktant massa gatnaşygy 1:0.5, iň ýokary gyrymsylyk goşundysyny döredýär.
● Gyrymsylygyň iň ýokary derejesine ýetmek üçin duzuň ep-esli konsentrasiýasy zerurdyr.
● DWS-den çykarylan misellar kontur uzynlygy kesiş dykyzlygy bilen berk baglanyşyklydyr.
Abstrakt
Indiki nesil sulfatsyz surfaktant platformalaryny gözlemekde, häzirki iş dürli düzüm, pH we ion güýji boýunça suwly Kokamidopropil Betain (CAPB)-Natriý Metil Kokoil Taurat (SMCT) garyndylarynyň ilkinji ulgamlaýyn reologiki barlaglarynyň birini üpjün edýär. CAPB-SMCT suwly erginleri (umumy işjeň surfaktant konsentrasiýasy 8–12 agram. %) birnäçe surfaktant agramlyk gatnaşyklarynda taýýarlanyldy, pH 4.5 we 5.5-e sazlandy we NaCl bilen titrlendi. Durnukly we yrgyldawuk kesiş ölçegleri makroskopik kesiş dykyzlygyny kesgitledi, diffuziýa tolkun spektroskopiýasy (DWS) mikroreologiýasy bolsa ýygylykly çözülen wyskoelastik modullary we häsiýetli misellar uzynlyk ölçeglerini üpjün etdi. Duzsuz şertlerde formulalar 1:0.5 CAPB:SMCT agramlyk gatnaşygynda iň ýokary kesiş dykyzlygy bilen Nýuton reologiýasyny görkezdi, bu bolsa kation-anion baş toparynyň köprüsiniň güýçlenendigini görkezýär. pH-ny 5,5-den 4,5-e düşürmek CAPB-de has köp arassa oňyn zarýady döretdi, şeýlelik bilen doly anion SMCT bilen elektrostatik kompleksleşmeni güýçlendirdi we has berk misellar torlaryny döretdi. Sistematik duz goşmak baş topar-baş topar iteklemelerini modullaşdyrdy, aýry misellardan uzyn, gurçuk ýaly agregatlara morfologiki ewolýusiýany öňe sürdi. Nol kesişli ýapyşyklyklar duz-surfaktant gatnaşyklarynda (R) aýratyn maksimumlary görkezdi, bu bolsa elektrostatik iki gatlakly ekranlaşdyrma bilen misellar uzalmasynyň arasyndaky çylşyrymly deňagramlylygy görkezdi. DWS mikroreologiýasy bu makroskopik gözegçilikleri tassyklady we R ≥ 1-de aýratyn Makswellian spektrlerini açdy, bu bolsa reptasiýa agdyklyk edýän döwülme-rekombinasiýa mehanizmlerine laýyk gelýär. Üns berilmeli zat, çatlaşma we dowamlylyk uzynlygy ion güýji bilen deňeşdirme boýunça üýtgewsiz galdy, kontur uzynlygy bolsa nol kesişli ýapyşyklyk bilen güýçli korrelasiýalary görkezdi. Bu netijeler misel uzalmasynyň we termodinamik sinergiýanyň suwuklygyň özlülikliligini düzgünleşdirmekdäki möhüm roluny nygtaýar, zarýad dykyzlygyny, düzümini we ion şertlerini takyk gözegçilikde saklamak arkaly ýokary öndürijilikli sulfatsyz surfaktantlary döretmek üçin çarçuwany üpjün edýär.
Grafiki Abstrakt
Giriş
Ters zarýadly görnüşleri öz içine alýan suwly ikilikli surfaktant ulgamlary kosmetika, derman senagaty, agrohimiýa we azyk gaýtadan işleýän senagat ýaly köp sanly senagat pudaklarynda giňden ulanylýar. Bu ulgamlaryň giňden ulanylmagy, esasan, dürli formulalarda öndürijiligi ýokarlandyrmaga mümkinçilik berýän ýokary derejeli interfeýs we reologik funksiýalary bilen baglanyşyklydyr. Şeýle surfaktantlaryň gurçuk ýaly, çylşyrymlaşan agregatlara sinergetik öz-özüni ýygnamagy, ýokary derejede sazlanyp bilýän makroskopik häsiýetleri, şol sanda wiskoelastikligiň ýokarlanmagyny we interfeýs dartgynlylygynyň peselmegini üpjün edýär. Hususan-da, anion we zwitterion surfaktantlaryň utgaşmalary ýüz işjeňliginde, witteriýada we interfeýs dartgynlylygynyň modulýasiýasynda sinergetik ösüşleri görkezýär. Bu hereketler, polýar baş toparlary bilen surfaktantlaryň gidrofob guýruklarynyň arasyndaky güýçlenen elektrostatik we sterik özara täsirlerden ýüze çykýar, bu bolsa bir surfaktant ulgamlaryndan tapawutlylykda, iteriji elektrostatik güýçler köplenç öndürijiligi optimizasiýalaşdyrmaga çäklendirme girizýär.
Kokamidopropil betain (CAPB; SMILES: CCCCCCCCCCCC(=O)NCCCCN+ (C)CC([O−])=O) ýumşak arassalaýjy täsiri we saç üçin ýumşak häsiýetleri sebäpli kosmetik formulalarda giňden ulanylýan amfoterik surfaktantdyr. CAPB-niň zwitterion tebigaty anion surfaktantlary bilen elektrostatik sinergiýa üpjün edýär, köpügiň durnuklylygyny ýokarlandyrýar we formulasiýanyň ýokary netijeliligini ýokarlandyrýar. Soňky bäş onýyllygyň dowamynda CAPB-natriý lauril efir sulfaty (SLES) ýaly sulfat esasly surfaktantlar bilen CAPB garyndylary şahsy ideg önümlerinde esasy orny eýeledi. Şeýle-de bolsa, sulfat esasly surfaktantlaryň netijeliligine garamazdan, olaryň deri gyjyndyryjylygy we etoksilleşdirme prosesiniň goşmaça önümi bolan 1,4-dioksanyň bolmagy baradaky aladalar sulfatsyz alternatiwalara gyzyklanma döretdi. Geljekki dalaşgärleriň arasynda bio utgaşyklylygyň ýokarlanandygyny we has ýumşak häsiýetleri görkezýän tauratlar, sarkozinatlar we glutamatlar ýaly aminokislota esasly surfaktantlar bar [9]. Şeýle-de bolsa, bu alternatiwleriň deňeşdirme boýunça uly polýar baş toparlary köplenç gaty çylşyrymlaşan miselýar gurluşlaryň emele gelmegine päsgel berýär, bu bolsa reologik modifikatorlaryň ulanylmagyny talap edýär.
Natriý metil kokoil taurat (SMCT; ÝYLGYRYŞLAR:
CCCCCCCCCCCC(=O)N(C)CCS(=O)(=O)O[Na]) N-metiltauriniň (2-metilaminoetanesulfon turşusy) kokosdan alynýan ýag turşusy zynjyry bilen amid birleşmesi arkaly natriý duzy hökmünde sintezlenen anionik surfaktantdyr. SMCT güýçli anionik sulfonat topary bilen birlikde amid bilen baglanyşykly taurin baş toparyna eýedir, bu bolsa ony biodegradasiýa edilýän we deriniň pH derejesi bilen utgaşykly edýär, bu bolsa ony sulfatsyz formulalar üçin geljegi uly dalaşgär hökmünde görkezýär. Taurat surfaktantlary güýçli ýuwujylygy, gaty suwa çydamlylygy, ýumşaklygy we giň pH durnuklylygy bilen häsiýetlendirilýär.
Reologik parametrler, şol sanda gyryşma ýapyşyklygy, wiskoelastik modullar we çykym stresi, surfaktant esasly önümleriň durnuklylygyny, teksturasyny we işini kesgitlemekde möhümdir. Mysal üçin, ýokary gyryşma ýapyşyklygy substratyň saklanmagyny gowulandyryp biler, çykym stresi bolsa formulanyň ulanylandan soň deri ýa-da saç bilen ýapyşmagyny kesgitleýär. Bu makroskopik reologiki aýratynlyklar surfaktant konsentrasiýasy, pH, temperatura we bilelikde erijileriň ýa-da goşundylar ýaly köp sanly faktorlar bilen modulirlenýär. Garşylykly zarýadly surfaktantlar sferiki misellerden we wezikulalardan suwuk kristal fazalara çenli dürli mikrostruktur geçişlerine sezewar bolup biler, bu bolsa öz gezeginde göwrüm reologiýasyna düýpli täsir edýär. Amfoter we anion surfaktantlaryň garyndylary köplenç uzyn gurçuk ýaly miselleri (WLM) emele getirýär, bu bolsa wiskoelastik häsiýetlerini ep-esli ýokarlandyrýar. Şonuň üçin mikrostruktur-häsiýet gatnaşyklaryny düşünmek önümiň işini optimizirlemek üçin möhümdir.
Köp sanly eksperimental barlaglar CAPB-SLES ýaly meňzeş ikilik ulgamlary olaryň häsiýetleriniň mikrostruktur esaslaryny düşündirmek üçin öwrendi. Mysal üçin, Mitrinowa we beýlekiler [13] reometriýa we dinamiki ýagtylyk saçylmasy (DLS) arkaly CAPB-SLES-orta zynjyrly bilelikde surfaktant garyndylarynda erginiň ýapyşyklygy bilen misel ölçegini (gidrodinamik radius) özara baglanyşdyrdylar. Mehaniki reometriýa bu garyndylaryň mikrostruktur ewolýusiýasyna düşünmäge mümkinçilik berýär we elýeterli ýygylyk domenini giňeldýän we WLM relaksasiýa proseslerine aýratyn degişli gysga wagt ölçegli dinamikany ele alýan diffuziýa tolkun spektroskopiýasy (DWS) ulanyp optiki mikroreologiýa arkaly giňeldilip bilner. DWS mikroreologiýasynda gömülen kolloid zondlaryň ortaça kwadrat süýşmesi wagtyň geçmegi bilen yzarlanýar, bu bolsa umumylaşdyrylan Stokes-Einstein gatnaşygy arkaly daş-töweregindäki gurşawyň çyzykly ýapyşykly modullaryny çykarmaga mümkinçilik berýär. Bu usul diňe minimal nusga möçberlerini talap edýär we şonuň üçin çäklendirilen material elýeterliligi bolan çylşyrymly suwuklyklary, mysal üçin, belok esasly formulalary öwrenmek üçin peýdalydyr. Giň ýygylyk spektrlerinde <Δr²(t)> maglumatlarynyň seljermesi tor ölçegi, çatyşyk uzynlygy, dowamlylyk uzynlygy we kontur uzynlygy ýaly misellar parametrleriniň bahalandyrylmagyny ýeňilleşdirýär. Amin we beýlekiler CAPB-SLES garyndylarynyň Keýtiň teoriýasyndan çaklamalara laýyk gelýändigini, duz goşulanda duzuň kritik konsentrasiýasyna çenli ýapyşyklygyň aýdyň artýandygyny, şondan soň ýapyşyklygyň çalt düşýändigini görkezdiler - WLM ulgamlarynda adaty jogap Xu we Amin SLES-CAPB-CCB garyndylaryny barlamak üçin mehaniki reometriýany we DWS ulandylar we çatyşykly WLM emele gelmegini görkezýän Makswelli reologik jogabyny açdylar, bu bolsa DWS ölçeglerinden çykarylan mikrostruktur parametrleri bilen has-da tassyklanyldy. Bu usullara esaslanyp, häzirki gözleg mikrostruktur gaýtadan gurnamalaryň CAPB-SMCT garyndylarynyň kesiş häsiýetini nähili dolandyrýandygyny düşündirmek üçin mehaniki reometriýany we DWS mikroreologiýasyny birleşdirýär.
Has ýumşak we has durnukly arassalaýjy serişdelere bolan islegiň artmagyny nazara alyp, formulasiýa kynçylyklaryna garamazdan, sulfatsyz anionik surfaktantlary öwrenmek işleri depgin aldy. Sulfatsyz ulgamlaryň tapawutly molekulýar arhitekturalary köplenç dürli reologiki profilleri döredýär, bu bolsa duz ýa-da polimer goýaltma arkaly ýaly ýapyşyklygy ýokarlandyrmak üçin däp bolan strategiýalary kynlaşdyrýar. Mysal üçin, Ýork we beýlekiler alkil olefin sulfonat (AOS), alkil poliglýukozid (APG) we lauril gidroksisultaini öz içine alýan ikilik we üçlük surfaktant garyndylarynyň köpürjiklenme we reologiki häsiýetlerini yzygiderli derňemek arkaly sulfatsyz alternatiwalary öwrendiler. AOS-sultainiň 1:1 gatnaşygy CAPB-SLES-e meňzeş gyrymsy inçelme we köpük häsiýetlerini görkezdi, bu bolsa WLM-iň emele gelmegini görkezýär. Rajput we beýlekiler [26] DLS, SANS we reometriýa arkaly ion däl ko-surfaktantlar (kokamid dietanolamin we lauril glýukozid) bilen birlikde başga bir sulfatsyz anionik surfaktant, natriý kokoil glisinat (SCGLY)-ni bahaladylar. SCGLY-niň ýeke özi esasan sferiki misellalary emele getirse-de, bilelikde surfaktant goşmak pH arkaly modulýasiýa ukyply has çylşyrymly misel morfologiýalaryny döretmäge mümkinçilik berdi.
Bu ösüşlere garamazdan, CAPB we tauratlary öz içine alýan durnukly sulfatsyz ulgamlaryň reologiki häsiýetlerine gönükdirilen barlaglar deňeşdirme boýunça az sanlydyr. Bu barlag CAPB-SMCT ikilik ulgamynyň ilkinji ulgamlaýyn reologiki häsiýetnamalarynyň birini bermek arkaly bu boşlugy doldurmagy maksat edinýär. Serfaktant düzümini, pH-ny we ion güýjüni ulgamlaýyn üýtgetmek arkaly biz gyryş ýakymlylygyny we ýakymly elastikligini kesgitleýän faktorlary düşündirýäris. Mehaniki reometriýany we DWS mikroreologiýasyny ulanyp, biz CAPB-SMCT garyndylarynyň gyryş häsiýetiniň esasynda ýatan mikrostruktural täzeden gurnamalaryň sanyny kesgitleýäris. Bu netijeler WLM emele gelmegini höweslendirmekde ýa-da päsgel bermekde pH, CAPB-SMCT gatnaşygy we ion derejeleriniň arasyndaky özara täsiri düşündirýär, şeýlelik bilen dürli senagat ulanylyşlary üçin durnukly serfaktant esasly önümleriň reologiki profillerini sazlamak boýunça amaly düşünjeleri hödürleýär.
Ýerleşdirilen wagty: 2025-nji ýylyň 5-nji awgusty