Vurğulananlar
● Binar sulfatsız səthi aktiv maddələrin reologiyası eksperimental olaraq xarakterizə olunur.
● pH, tərkibi və ion konsentrasiyasının təsiri sistemli şəkildə araşdırılır.
● CAPB:SMCT səthi aktiv maddənin kütlə nisbəti 1:0,5 maksimum kəsmə özlülüyünü yaradır.
● Maksimum kəsilmə özlülüyünə nail olmaq üçün əhəmiyyətli duz konsentrasiyası tələb olunur.
● DWS-dən əldə edilən miselyar kontur uzunluğu kəsmə özlülüyü ilə güclü şəkildə əlaqələndirilir.
mücərrəd
Yeni nəsil sulfatsız səthi aktiv maddə platformalarının axtarışında, hazırkı iş müxtəlif tərkib, pH və ion gücü üzrə sulu Kokamidopropil Betain (CAPB)-Natrium Metil Kokoil Taurat (SMCT) qarışıqlarının ilk sistematik reoloji tədqiqatlarından birini təmin edir. CAPB-SMCT sulu məhlulları (ümumi aktiv səthi aktiv maddə konsentrasiyası 8-12 wt. %) bir neçə səthi aktiv maddə çəki nisbətində hazırlanmış, pH 4.5 və 5.5-ə uyğunlaşdırılmış və NaCl ilə titrlənmişdir. Sabit və salınan kəsmə ölçmələri makroskopik kəsmə özlülüyünü kəmiyyətləndirdi, diffuz dalğa spektroskopiyası (DWS) mikroreologiyası isə tezliyi həll edən özlü elastik modulları və xarakterik miselya uzunluğu şkalalarını təmin etdi. Duzsuz şəraitdə, formulalar CAPB:SMCT çəki nisbəti 1:0.5-də maksimal kəsmə özlülükləri ilə Nyuton reologiyasını nümayiş etdirdi, bu, gücləndirilmiş kation-anion baş qrup körpüsünün göstəricisidir. PH-ın 5.5-dən 4.5-ə endirilməsi CAPB-yə daha çox xalis müsbət yük verdi və bununla da tam anion SMCT ilə elektrostatik kompleksləşməni gücləndirdi və daha möhkəm miselyar şəbəkələr yaratdı. Sistematik duz əlavəsi baş qruplarının baş qruplarının itələnməsini modullaşdıraraq, diskret misellərdən uzunsov, qurd kimi aqreqatlara doğru morfoloji təkamülü sürətləndirir. Sıfır-kəsmə özlülükləri kritik duz-səthi aktiv cisim nisbətlərində (R) fərqli maksimumlar nümayiş etdirərək, elektrostatik ikiqatlı süzgəc və miselların uzanması arasındakı mürəkkəb tarazlığı vurğulayır. DWS mikroreologiyası bu makroskopik müşahidələri təsdiqlədi və təkrarlamanın üstünlük təşkil etdiyi qırılma-rekombinasiya mexanizmlərinə uyğun olaraq R ≥ 1-də fərqli Maksvell spektrlərini ortaya qoydu. Xüsusilə, dolaşıqlıq və davamlılıq uzunluqları ion gücü ilə nisbətən dəyişməz qaldı, kontur uzunluğu isə sıfır kəsici özlülük ilə güclü korrelyasiya nümayiş etdirdi. Bu tapıntılar mayenin özlü elastikliyini tənzimləməkdə miselların uzanması və termodinamik sinerjinin kritik rolunu vurğulayır, yük sıxlığına, tərkibinə və ion şəraitinə dəqiq nəzarət vasitəsilə yüksək performanslı sulfatsız səthi aktiv maddələrin mühəndisliyi üçün çərçivə təmin edir.
Qrafik abstrak
Giriş
Əks yüklü növlərdən ibarət sulu ikili səthi aktiv maddə sistemləri kosmetika, əczaçılıq, aqrokimya və qida emalı sənayesi daxil olmaqla, çoxsaylı sənaye sektorlarında geniş şəkildə istifadə olunur. Bu sistemlərin geniş şəkildə tətbiqi, ilk növbədə, onların müxtəlif formalarda təkmilləşdirilmiş performansa imkan verən üstün interfasial və reoloji funksiyaları ilə bağlıdır. Belə səthi aktiv maddələrin soxulcanabənzər, dolaşıq aqreqatlara sinergetik şəkildə öz-özünə yığılması yüksək özlülük və azaldılmış faza gərginliyi də daxil olmaqla yüksək tənzimlənən makroskopik xüsusiyyətlər verir. Xüsusilə, anion və zvitterion səthi aktiv maddələrin birləşmələri səth aktivliyində, özlülükdə və fazalararası gərginlik modulyasiyasında sinergik təkmilləşdirmələr nümayiş etdirir. Bu davranışlar, itələyici elektrostatik qüvvələrin tez-tez performans optimallaşdırılmasını məhdudlaşdırdığı tək səthi aktiv maddə sistemlərindən fərqli olaraq, qütb baş qrupları və səthi aktiv maddələrin hidrofobik quyruqları arasında intensivləşmiş elektrostatik və sterik qarşılıqlı təsirlərdən yaranır.
Kokamidopropil betain (CAPB; SMILES: CCCCCCCCCCCC(=O)NCCCN+ (C)CC([O−])=O) yüngül təmizləyici effektivliyi və saçları yumuşatma xüsusiyyətlərinə görə kosmetik formulalarda geniş istifadə olunan amfoter səthi aktiv maddədir. CAPB-nin zwitterionik təbiəti anion səthi aktiv maddələrlə elektrostatik sinerji yaratmağa imkan verir, köpük sabitliyini artırır və üstün formulasiya performansını təşviq edir. Son beş onillikdə CAPB-natrium lauril eter sulfat (SLES) kimi sulfat əsaslı səthi aktiv maddələrlə CAPB qarışıqları şəxsi qulluq məhsullarında əsas olmuşdur. Bununla belə, sulfat əsaslı səthi aktiv maddələrin effektivliyinə baxmayaraq, onların dermal qıcıqlanma potensialı və etoksilləşmə prosesinin əlavə məhsulu olan 1,4-dioksanın olması ilə bağlı narahatlıqlar sulfatsız alternativlərə marağı artırmışdır. Perspektivli namizədlər arasında amin turşusu əsaslı səthi aktiv maddələr, məsələn, tauratlar, sarkosinatlar və qlutamatlar daxildir ki, bunlar da yüksək biouyğunluq və daha yumşaq xüsusiyyətlər nümayiş etdirir [9]. Buna baxmayaraq, bu alternativlərin nisbətən böyük qütb baş qrupları tez-tez çox dolaşıq miselyar strukturların formalaşmasına mane olur və reoloji dəyişdiricilərin istifadəsini tələb edir.
Natrium metil kokoil taurat (SMCT; SMILES:
CCCCCCCCCCCC(=O)N(C)CCS(=O)(=O)O[Na]) kokosdan əldə edilən yağ turşusu zənciri ilə N-metiltaurinin (2-metilaminoetansülfon turşusu) amid birləşməsi yolu ilə natrium duzu kimi sintez edilən anion səthi aktiv maddədir. SMCT, güclü anion sulfonat qrupu ilə yanaşı, amidlə əlaqəli taurin baş qrupuna malikdir və onu bioloji parçalana bilən və dəri pH ilə uyğun gəlir, bu da onu sulfatsız formulalar üçün perspektivli bir namizəd kimi yerləşdirir. Taurat səthi aktiv maddələr güclü deterjan, sərt suya davamlılıq, yumşaqlıq və geniş pH sabitliyi ilə xarakterizə olunur.
Reoloji parametrlər, o cümlədən kəsmə özlülüyü, özlü-elastik modulları və məhsuldarlıq gərginliyi səthi aktiv maddələrə əsaslanan məhsulların dayanıqlığını, teksturasını və performansını təyin etmək üçün çox vacibdir. Məsələn, yüksək kəsmə özlülüyü substratın saxlanmasını yaxşılaşdıra bilər, məhsuldarlıq stresi isə tətbiqdən sonra formulanın dəriyə və ya saça uyğunluğunu tənzimləyir. Bu makroskopik reoloji atributlar səthi aktiv maddə konsentrasiyası, pH, temperatur və birgə həlledicilərin və ya əlavələrin mövcudluğu da daxil olmaqla çoxsaylı amillərlə modullaşdırılır. Əks yüklü səthi aktiv maddələr sferik misellər və veziküllərdən tutmuş maye kristal fazalara qədər müxtəlif mikrostruktur keçidlərə məruz qala bilər ki, bu da öz növbəsində kütləvi reologiyaya ciddi təsir göstərir. Amfoter və anion səthi aktiv maddələrin qarışıqları tez-tez uzunsov qurdlara bənzər misellər (WLM) əmələ gətirir ki, bu da özlü elastik xüsusiyyətlərini əhəmiyyətli dərəcədə artırır. Mikrostruktur-əmlak münasibətlərini başa düşmək məhsulun performansını optimallaşdırmaq üçün vacibdir.
Çoxsaylı eksperimental tədqiqatlar onların xassələrinin mikrostruktur əsasını aydınlaşdırmaq üçün CAPB–SLES kimi analoji ikili sistemləri araşdırmışdır. Məsələn, Mitrinova et al. [13] reometriya və dinamik işığın səpilməsi (DLS) istifadə edərək CAPB–SLES–orta zəncirli birgə səthi aktiv maddə qarışıqlarında məhlulun özlülüyü ilə əlaqəli mitsel ölçüsü (hidrodinamik radius). Mexaniki reometriya bu qarışıqların mikrostruktur təkamülünə dair fikir verir və əlçatan tezlik sahəsini genişləndirən, xüsusilə WLM relaksasiya proseslərinə aid olan qısa müddətli dinamikanı tutan diffuz dalğa spektroskopiyasından (DWS) istifadə edərək optik mikroreologiya ilə gücləndirilə bilər. DWS mikroreologiyasında, yerləşdirilmiş kolloid zondların orta kvadrat yerdəyişməsi zamanla izlənilir və ümumiləşdirilmiş Stokes-Eynşteyn əlaqəsi vasitəsilə ətraf mühitin xətti özlü-elastik modullarını çıxarmağa imkan verir. Bu texnika yalnız minimal nümunə həcmləri tələb edir və buna görə də məhdud material mövcudluğu olan mürəkkəb mayelərin, məsələn, zülal əsaslı formulaların öyrənilməsi üçün əlverişlidir. < Δr²(t)> məlumatlarının geniş tezlik spektrləri üzrə təhlili mesh ölçüsü, dolaşıq uzunluğu, davamlılıq uzunluğu və kontur uzunluğu kimi miselyar parametrlərin qiymətləndirilməsini asanlaşdırır. Amin və digərləri, CAPB-SLES qarışıqlarının Cates nəzəriyyəsindən irəli gələn proqnozlara uyğun olduğunu nümayiş etdirdilər, duz əlavə etməklə kritik duz konsentrasiyasına qədər özlülükdə nəzərəçarpacaq bir artım göstərdi, bundan kənarda özlülük kəskin şəkildə azaldı - WLM sistemlərində tipik bir reaksiya Xu və Amin, mexaniki reometriya və DWS-ni araşdırmaq üçün Maxwell-CAPB-B-ni aşkar etdi. DWS ölçmələrindən əldə edilən mikrostruktur parametrlər ilə daha da təsdiqlənmiş WLM əmələ gəlməsinin göstəricisi olan reoloji reaksiya. Bu metodologiyalara əsaslanaraq, cari tədqiqat mikrostruktur yenidən qurulmasının CAPB-SMCT qarışıqlarının kəsilmə davranışını necə idarə etdiyini aydınlaşdırmaq üçün mexaniki reometriya və DWS mikroreologiyasını birləşdirir.
Daha yumşaq və daha dayanıqlı təmizləyici maddələrə artan tələbat fonunda sulfatsız anion səthi aktiv maddələrin tədqiqi, formulasiya çətinliklərinə baxmayaraq, sürət qazanmışdır. Sulfatsız sistemlərin fərqli molekulyar arxitekturaları tez-tez fərqli reoloji profillər verir, duz və ya polimer qalınlaşdırma kimi özlülüyün artırılması üçün ənənəvi strategiyaları çətinləşdirir. Məsələn, Yorke et al. alkil olefin sulfonat (AOS), alkil poliqlükozid (APG) və lauril hidroksisultaindən ibarət ikili və üçlü səthi aktiv maddə qarışıqlarının köpüklənmə və reoloji xüsusiyyətlərini sistematik şəkildə tədqiq edərək qeyri-sulfat alternativlərini tədqiq etdi. AOS-sultainin 1:1 nisbəti WLM əmələ gəlməsini göstərən CAPB-SLES-ə bənzər kəsmə incəlmə və köpük xüsusiyyətlərini göstərdi. Rajput və başqaları. [26] DLS, SANS və reometriya vasitəsilə qeyri-ionik ko-səthi aktiv maddələrlə (kokamid dietanolamin və lauril qlükozid) yanaşı sulfatsız başqa bir anion səthi aktiv maddə, natrium kokoil qlisinatı (SCGLY) qiymətləndirdi. SCGLY-nin təkbaşına əsasən sferik misellər əmələ gətirməsinə baxmayaraq, birgə səthi aktiv maddənin əlavə edilməsi pH ilə idarə olunan modulyasiyaya uyğun olan daha mürəkkəb miselyar morfologiyaların qurulmasına imkan verdi.
Bu irəliləyişlərə baxmayaraq, nisbətən az tədqiqat CAPB və tauratları əhatə edən davamlı sulfatsız sistemlərin reoloji xassələrini hədəf almışdır. Bu tədqiqat CAPB-SMCT ikili sisteminin ilk sistematik reoloji xarakteristikalarından birini təmin etməklə bu boşluğu doldurmaq məqsədi daşıyır. Səthi aktiv maddənin tərkibini, pH və ion gücünü sistematik şəkildə dəyişdirərək, kəsmə özlülüyünü və özlü elastikliyi idarə edən amilləri aydınlaşdırırıq. Mexanik reometriya və DWS mikroreologiyasından istifadə edərək, biz CAPB-SMCT qarışıqlarının kəsilmə davranışının altında yatan mikrostruktur yenidən təşkili kəmiyyətini müəyyənləşdiririk. Bu tapıntılar pH, CAPB-SMCT nisbəti və ion səviyyələri arasında WLM əmələ gəlməsini təşviq etməkdə və ya maneə törətməkdə qarşılıqlı əlaqəni aydınlaşdırır və bununla da müxtəlif sənaye tətbiqləri üçün davamlı səthi aktiv maddələrə əsaslanan məhsulların reoloji profillərini uyğunlaşdırmaq üçün praktiki fikirlər təklif edir.
Göndərmə vaxtı: 05 avqust 2025-ci il