Eng muhimlar
● Ikkilik sulfatsiz sirt faol moddalar aralashmalarining reologiyasi eksperimental tarzda tavsiflanadi.
● pH, tarkibi va ion konsentratsiyasining ta'siri tizimli ravishda o'rganiladi.
● CAPB: SMCT sirt faol moddasining massa nisbati 1:0,5 maksimal kesish yopishqoqligini hosil qiladi.
● Kesish viskozitesining maksimal darajasiga erishish uchun sezilarli tuz konsentratsiyasi talab qilinadi.
● DWS dan olingan miselyar kontur uzunligi kesish yopishqoqligi bilan kuchli bog'liqdir.
Abstrakt
Keyingi avlod sulfatsiz sirt faol moddasi platformalarini izlash uchun hozirgi ish suvli kokamidopropil betain (CAPB) - natriy metil kokoil taurat (SMCT) aralashmalarining turli xil tarkib, pH va ion kuchi bo'yicha birinchi tizimli reologik tekshiruvlaridan birini ta'minlaydi. CAPB-SMCT suvli eritmalari (jami faol sirt faol moddalar kontsentratsiyasi 8-12 og'irlik.%) bir nechta sirt faol moddalar og'irlik nisbatlarida tayyorlangan, pH 4,5 va 5,5 ga moslashtirilgan va NaCl bilan titrlangan. Barqaror va tebranuvchi siljish o'lchovlari makroskopik kesish yopishqoqligini aniqladi, shu bilan birga diffuzli to'lqin spektroskopiyasi (DWS) mikroreologiyasi chastotali viskoelastik modullarni va xarakterli mitsellar uzunligi shkalalarini ta'minladi. Tuzsiz sharoitda formulalar CAPB: SMCT vazn nisbati 1:0,5 da maksimal siljish yopishqoqligi bilan Nyuton reologiyasini ko'rsatdi, bu katyonik-anionik bosh guruhining mustahkamlanganligini ko'rsatadi. PH ni 5,5 dan 4,5 gacha pasaytirish CAPB ga ko'proq aniq ijobiy zaryad berdi va shu bilan to'liq anion SMCT bilan elektrostatik kompleksni kuchaytirdi va yanada mustahkam miselyar tarmoqlarni yaratdi. Tizimli tuz qo'shilishi morfologik evolyutsiyani diskret mitsellalardan cho'zilgan, qurtsimon agregatlarga olib boradigan bosh guruh-bosh guruhlar repulsiyasini modulyatsiya qildi. Nol kesishgan yopishqoqlik tuz-sirt faol moddalarning kritik nisbatlarida (R) aniq maksimallarni ko'rsatdi, bu elektrostatik ikki qatlamli skrining va mitsellar cho'zilishi o'rtasidagi murakkab muvozanatni ta'kidladi. DWS mikroreologiyasi bu makroskopik kuzatuvlarni tasdiqladi va R ≥ 1 da aniq Maksvell spektrlarini ochib berdi, bu reptatsiya hukmron bo'lgan sinish-rekombinatsiya mexanizmlariga mos keladi. Shunisi e'tiborga loyiqki, chalkashlik va qat'iylik uzunligi ion kuchi bilan nisbatan o'zgarmas bo'lib qoldi, kontur uzunligi esa nol kesish yopishqoqligi bilan kuchli bog'liqlikni ko'rsatdi. Ushbu topilmalar suyuqlikning viskoelastikligini tartibga solishda mitselyar cho'zilish va termodinamik sinergiyaning muhim rolini ta'kidlaydi, zaryad zichligi, tarkibi va ion sharoitlarini aniq nazorat qilish orqali yuqori samarali sulfatsiz sirt faol moddalarni yaratish uchun asos yaratadi.
Grafik abstrak
Kirish
Qarama-qarshi zaryadlangan turlarni o'z ichiga olgan suvli ikkilik sirt faol moddalar tizimlari ko'plab sanoat tarmoqlarida, jumladan, kosmetika, farmatsevtika, agrokimyo va oziq-ovqat mahsulotlarini qayta ishlash sanoatida keng qo'llaniladi. Ushbu tizimlarning keng qo'llanilishi, birinchi navbatda, turli xil formulalarda yaxshilangan ishlashga imkon beruvchi yuqori darajadagi interfaol va reologik funktsiyalari bilan bog'liq. Bunday sirt faol moddalarning chuvalchangsimon, chigallashgan agregatlarga sinergik tarzda o'z-o'zidan yig'ilishi yuqori darajada sozlanishi mumkin bo'lgan makroskopik xususiyatlarni beradi, shu jumladan viskoelastiklikni oshiradi va fazalararo kuchlanishni kamaytiradi. Xususan, anion va zvitterion sirt faol moddalar kombinatsiyasi sirt faolligi, yopishqoqligi va interfaal kuchlanish modulyatsiyasida sinergik yaxshilanishlarni namoyish etadi. Ushbu xatti-harakatlar qutbli bosh guruhlari va sirt faol moddalarning hidrofobik dumlari o'rtasidagi kuchaygan elektrostatik va sterik o'zaro ta'sirlardan kelib chiqadi, bu yagona sirt faol moddalar tizimlaridan farq qiladi, bu erda itaruvchi elektrostatik kuchlar ko'pincha ishlashni optimallashtirishni cheklaydi.
Kokamidopropil betain (CAPB; SMILES: CCCCCCCCCCCC(=O)NCCCN+ (C)CC([O−])=O) yumshoq tozalash samaradorligi va sochni parvarish qilish xususiyatlari tufayli kosmetik formulalarda keng qoʻllaniladigan amfoter sirt faol moddadir. CAPB ning zwitterionik tabiati anion sirt faol moddalar bilan elektrostatik sinergiyani ta'minlaydi, ko'pikning barqarorligini oshiradi va formulaning yuqori ishlashini ta'minlaydi. So'nggi besh o'n yillikda CAPB-natriy lauril efir sulfat (SLES) kabi sulfatga asoslangan sirt faol moddalar bilan CAPB aralashmalari shaxsiy parvarish mahsulotlarida asos bo'ldi. Biroq, sulfatga asoslangan sirt faol moddalarning samaradorligiga qaramay, ularning terini tirnash xususiyati va etoksillanish jarayonining qo'shimcha mahsuloti bo'lgan 1,4-dioksanning mavjudligi bilan bog'liq xavotirlar sulfatsiz alternativalarga qiziqish uyg'otdi. Istiqbolli nomzodlar qatoriga tauratlar, sarkosinatlar va glutamatlar kabi aminokislotalarga asoslangan sirt faol moddalar kiradi, ular biologik muvofiqligi va yumshoqroq xususiyatlarini namoyish etadi [9]. Shunga qaramay, ushbu muqobillarning nisbatan katta qutbli bosh guruhlari ko'pincha juda chigallashgan miselyar tuzilmalarning shakllanishiga to'sqinlik qiladi, bu esa reologik modifikatorlardan foydalanishni talab qiladi.
Natriy metil kokoil taurat (SMCT; SMILES:
CCCCCCCCCCCC(=O)N(C)CCS(=O)(=O)O[Na]) anion sirt faol moddasi boʻlib, N-metiltaurin (2-metilaminoetansülfonik kislota) kokosdan olingan yogʻ kislota zanjiri bilan amid birikmasi orqali natriy tuzi sifatida sintezlanadi. SMCT kuchli anion sulfonat guruhi bilan bir qatorda amid bilan bog'langan taurin bosh guruhiga ega bo'lib, uni biologik parchalanadi va terining pH darajasiga mos keladi, bu esa uni sulfatsiz formulalar uchun istiqbolli nomzod sifatida joylashtiradi. Taurat sirt faol moddalar kuchli deterjansi, qattiq suvga chidamliligi, yumshoqligi va keng pH barqarorligi bilan ajralib turadi.
Sirt faol moddalarga asoslangan mahsulotlarning barqarorligi, tuzilishi va ishlashini aniqlashda reologik parametrlar, shu jumladan siljishning yopishqoqligi, viskoelastik modullar va oqish kuchlanishi juda muhimdir. Misol uchun, yuqori siljish yopishqoqligi substratni ushlab turishni yaxshilashi mumkin, hosildorlik stressi esa qo'llashdan keyin formulaning teriga yoki sochga yopishishini boshqaradi. Ushbu makroskopik reologik atributlar sirt faol moddalar kontsentratsiyasi, pH, harorat va birgalikda erituvchilar yoki qo'shimchalarning mavjudligi kabi ko'plab omillar bilan modulyatsiya qilinadi. Qarama-qarshi zaryadlangan sirt faol moddalar sferik mitsellalar va pufakchalardan suyuq kristalli fazalargacha bo'lgan turli xil mikrostrukturali o'tishlarni boshdan kechirishi mumkin, bu esa o'z navbatida massa reologiyasiga chuqur ta'sir qiladi. Amfoter va anion sirt faol moddalarning aralashmalari ko'pincha cho'zilgan chuvalchangsimon mitsellalarni (WLM) hosil qiladi, bu esa viskoelastik xususiyatlarni sezilarli darajada oshiradi. Mikrotuzilma-mulk munosabatlarini tushunish, shuning uchun mahsulot samaradorligini optimallashtirish uchun juda muhimdir.
Ko'pgina eksperimental tadqiqotlar o'xshash ikkilik tizimlarni, masalan, CAPB-SLES, ularning xususiyatlarining mikrostrukturaviy asoslarini tushuntirish uchun tekshirdi. Masalan, Mitrinova va boshqalar. [13] reometriya va dinamik yorug'lik tarqalishi (DLS) yordamida CAPB-SLES-o'rta zanjirli ko-sirt faol moddalar aralashmalaridagi eritmaning yopishqoqligi bilan bog'liq mitsel o'lchami (gidrodinamik radius). Mexanik reometriya bu aralashmalarning mikrostrukturaviy evolyutsiyasini tushunish imkonini beradi va diffuzli to'lqin spektroskopiyasi (DWS) yordamida optik mikroreologiya bilan to'ldirilishi mumkin, bu mavjud chastotalar maydonini kengaytiradi, ayniqsa WLM bo'shashish jarayonlariga tegishli qisqa muddatli dinamikani qamrab oladi. DWS mikroreologiyasida o'rnatilgan kolloid zondlarning o'rtacha kvadrat siljishi vaqt o'tishi bilan kuzatiladi, bu umumiy Stokes-Eynshteyn munosabati orqali atrofdagi muhitning chiziqli viskoelastik modullarini olish imkonini beradi. Ushbu usul faqat minimal namuna hajmini talab qiladi va shuning uchun cheklangan material mavjud bo'lgan murakkab suyuqliklarni, masalan, oqsilga asoslangan formulalarni o'rganish uchun foydalidir.
Yumshoqroq va barqaror tozalash vositalariga talab ortib borayotganligi sababli, formuladagi qiyinchiliklarga qaramay, sulfatsiz anion sirt faol moddalarni o'rganish jadal rivojlandi. Sulfatsiz tizimlarning aniq molekulyar arxitekturasi ko'pincha turli xil reologik profillarni keltirib chiqaradi, bu esa yopishqoqlikni oshirishning an'anaviy strategiyalarini, masalan, tuz yoki polimerik qalinlashuvni murakkablashtiradi. Masalan, Yorke va boshqalar. alkil olefin sulfonat (AOS), alkil poliglyukozid (APG) va lauril gidroksisultainni o'z ichiga olgan ikkilik va uchlik sirt faol moddalar aralashmalarining ko'pikli va reologik xususiyatlarini muntazam ravishda o'rganish orqali sulfat bo'lmagan alternativalarni o'rgandi. AOS-sultainning 1:1 nisbati CAPB-SLES ga o'xshash kesish va ko'pik xususiyatlarini ko'rsatdi, bu WLM shakllanishini ko'rsatadi. Rajput va boshqalar. [26] DLS, SANS va reometriya orqali noionik ko-sirt faol moddalar (kokamid dietanolamin va lauril glyukozid) bilan birga boshqa sulfatsiz anion sirt faol moddasi, natriy kokoil glitsinat (SCGLY) ni baholadi. SCGLYning o'zi asosan sferik mitsellalarni hosil qilgan bo'lsa-da, birgalikda sirt faol moddalar qo'shilishi pH ga asoslangan modulyatsiyaga mos keladigan yanada murakkab miselyar morfologiyalarni yaratishga imkon berdi.
Ushbu yutuqlarga qaramay, nisbatan kam sonli tadqiqotlar CAPB va tauratlarni o'z ichiga olgan barqaror sulfatsiz tizimlarning reologik xususiyatlariga qaratilgan. Ushbu tadqiqot CAPB-SMCT ikkilik tizimining birinchi tizimli reologik tavsiflaridan birini taqdim etish orqali ushbu bo'shliqni to'ldirishga qaratilgan. Sirt faol moddalar tarkibini, pH va ion kuchini muntazam ravishda o'zgartirib, biz siljishning yopishqoqligi va yopishqoqligini boshqaradigan omillarni aniqlaymiz. Mexanik reometriya va DWS mikroreologiyasidan foydalanib, biz CAPB-SMCT aralashmalarining kesish harakati asosidagi mikrostrukturaviy qayta tashkil etish miqdorini aniqlaymiz. Ushbu topilmalar WLM shakllanishini rag'batlantirish yoki inhibe qilishda pH, CAPB-SMCT nisbati va ion darajalari o'rtasidagi o'zaro bog'liqlikni aniqlaydi va shu bilan turli xil sanoat ilovalari uchun barqaror sirt faol moddalarga asoslangan mahsulotlarning reologik profillarini moslashtirish bo'yicha amaliy tushunchalarni taqdim etadi.
Yuborilgan vaqt: 2025 yil 05-avgust