Eng muhim voqealar
● Ikkilik sulfatsiz sirt faol moddalar aralashmalarining reologiyasi eksperimental tarzda tavsiflanadi.
● pH, tarkib va ion konsentratsiyasining ta'siri tizimli ravishda o'rganiladi.
● CAPB:SMCT sirt faol moddasining massa nisbati 1:0.5 maksimal siljish yopishqoqligini hosil qiladi.
● Qirqilish yopishqoqligining maksimal darajasiga erishish uchun tuzning sezilarli darajada konsentratsiyasi talab qilinadi.
● DWS dan olingan mitsellar kontur uzunligi siljish yopishqoqligi bilan kuchli bog'liq.
Abstrakt
Keyingi avlod sulfatsiz sirt faol moddalar platformalarini izlash doirasida ushbu ish turli xil tarkib, pH va ion kuchiga ega suvli Kokamidopropil Betain (CAPB)-Natriy Metil Kokoil Taurat (SMCT) aralashmalarining birinchi tizimli reologik tekshiruvlaridan birini taqdim etadi. CAPB-SMCT suvli eritmalari (umumiy faol sirt faol moddalar konsentratsiyasi 8–12 og'irlik %) bir nechta sirt faol moddalar og'irlik nisbatlarida tayyorlandi, pH 4,5 va 5,5 ga sozlandi va NaCl bilan titrlandi. Barqaror va tebranuvchi siljish o'lchovlari makroskopik siljish qovushqoqligini aniqladi, diffuz to'lqin spektroskopiyasi (DWS) mikroreologiyasi esa chastotali aniqlangan viskoelastik modullar va xarakterli mitsellar uzunlik shkalalarini ta'minladi. Tuzsiz sharoitlarda formulalar CAPB:SMCT og'irlik nisbati 1:0,5 da maksimal siljish qovushqoqliklariga ega Nyuton reologiyasini namoyish etdi, bu kation-anion bosh guruh ko'prigining kuchayganligini ko'rsatadi. pH ni 5,5 dan 4,5 gacha tushirish CAPB ga yuqori sof musbat zaryad berdi, shu bilan to'liq anion SMCT bilan elektrostatik komplekslanishni kuchaytirdi va yanada mustahkam misellar tarmoqlarini yaratdi. Tizimli tuz qo'shilishi bosh guruh-bosh guruh itarishlarini modulyatsiya qildi, bu esa diskret misellalardan cho'zilgan, chuvalchangsimon agregatlarga morfologik evolyutsiyani rag'batlantirdi. Nol siljishli yopishqoqliklar tuz-sirt faol moddalar nisbatlarida (R) aniq maksimallarni ko'rsatdi, bu elektrostatik ikki qavatli skrining va misellar uzayishi o'rtasidagi murakkab muvozanatni ta'kidladi. DWS mikroreologiyasi ushbu makroskopik kuzatuvlarni tasdiqladi va R ≥ 1 da reptatsiya ustunlik qiladigan sinish-rekombinatsiya mexanizmlariga mos keladigan aniq Maksvell spektrlarini ochib berdi. Shunisi e'tiborga loyiqki, chalkashlik va qat'iylik uzunliklari ion kuchi bilan nisbatan o'zgarmas bo'lib qoldi, kontur uzunligi esa nol siljishli yopishqoqlik bilan kuchli korrelyatsiyalarni ko'rsatdi. Ushbu topilmalar suyuqlikning viskoelastikligini tartibga solishda mitsellyar 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 abstrakt
Kirish
Qarama-qarshi zaryadlangan turlardan tashkil topgan suvli ikkilik sirt faol moddalar tizimlari kosmetika, farmatsevtika, agrokimyo va oziq-ovqat sanoati kabi ko'plab sanoat tarmoqlarida keng qo'llaniladi. Ushbu tizimlarning keng qo'llanilishi, asosan, ularning yuqori darajadagi interfeys va reologik funktsiyalari bilan bog'liq bo'lib, ular turli formulalarda yuqori samaradorlikni ta'minlaydi. Bunday sirt faol moddalarning chuvalchangsimon, chalkash agregatlarga sinergetik o'z-o'zini yig'ishi yuqori darajada sozlanishi mumkin bo'lgan makroskopik xususiyatlarni, jumladan, viskoelastiklikni oshirish va interfeys kuchlanishini kamaytirishni ta'minlaydi. Xususan, anion va tsvitterion sirt faol moddalarining kombinatsiyalari sirt faolligi, yopishqoqligi va interfeys kuchlanish modulyatsiyasida sinergetik yaxshilanishlarni namoyish etadi. Bu xatti-harakatlar sirt faol moddalarning qutb bosh guruhlari va hidrofobik dumlari o'rtasidagi kuchaygan elektrostatik va sterik o'zaro ta'sirlardan kelib chiqadi, bu esa itaruvchi elektrostatik kuchlar ko'pincha samaradorlikni optimallashtirishni cheklaydigan bitta sirt faol moddalar tizimlaridan farq qiladi.
Kokamidopropil betain (CAPB; SMILES: CCCCCCCCCCCC(=O)NCCCN+ (C)CC([O−])=O) kosmetik formulalarda keng qo'llaniladigan amfoter sirt faol moddasi bo'lib, uning yumshoq tozalash samaradorligi va sochlarni parvarish qilish xususiyatlari tufayli mavjud. CAPB ning tsvitterionik tabiati anion sirt faol moddalar bilan elektrostatik sinergiyani ta'minlaydi, ko'pikning barqarorligini oshiradi va formulaning yuqori samaradorligini oshiradi. So'nggi besh o'n yillikda CAPB-natriy lauril efir sulfat (SLES) kabi sulfat asosidagi sirt faol moddalar bilan aralashmalari shaxsiy parvarish mahsulotlarida asosiy omilga aylandi. Biroq, sulfat asosidagi sirt faol moddalarning samaradorligiga qaramay, ularning terini tirnash xususiyati va etoksillanish jarayonining qo'shimcha mahsuloti bo'lgan 1,4-dioksanning mavjudligi haqidagi xavotirlar sulfatsiz alternativalarga qiziqishni uyg'otdi. Istiqbolli nomzodlar qatoriga tauratlar, sarkozinatlar va glutamatlar kabi aminokislota asosidagi sirt faol moddalar kiradi, ular biomoslashuvchanlikni oshiradi va yumshoqroq xususiyatlarga ega [9]. Shunga qaramay, ushbu alternativalarning nisbatan katta qutb bosh guruhlari ko'pincha juda chalkash 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]) - bu N-metiltaurin (2-metilaminoetansulfon kislotasi) ning kokosdan olingan yog 'kislotasi zanjiri bilan amid birikmasi orqali natriy tuzi sifatida sintezlangan anion sirt faol moddasi. SMCT kuchli anion sulfonat guruhi bilan birga amid bilan bog'langan taurin bosh guruhiga ega, bu uni biologik parchalanadigan va terining pH qiymatiga mos keladigan qiladi, bu esa uni sulfatsiz formulalar uchun istiqbolli nomzod sifatida ko'rsatadi. Taurat sirt faol moddalari kuchli yuvish qobiliyati, qattiq suvga chidamliligi, yumshoqligi va keng pH barqarorligi bilan ajralib turadi.
Reologik parametrlar, jumladan, siljish qovushqoqligi, viskoelastik modul va hosil kuchlanishi, sirt faol moddalarga asoslangan mahsulotlarning barqarorligi, tuzilishi va ishlashini aniqlashda juda muhimdir. Masalan, siljish qovushqoqligining oshishi substratning saqlanishini yaxshilashi mumkin, hosil kuchlanishi esa formulaning qo'llanilgandan keyin teriga yoki sochga yopishishini boshqaradi. Ushbu makroskopik reologik xususiyatlar sirt faol moddalar konsentratsiyasi, pH, harorat va qo'shimchalar yoki qo'shimchalarning mavjudligi kabi ko'plab omillar bilan modulyatsiya qilinadi. Qarama-qarshi zaryadlangan sirt faol moddalar sharsimon mitsellalar va vesikulalardan tortib suyuq kristalli fazalargacha bo'lgan turli xil mikrostrukturaviy o'tishlarga duch kelishi mumkin, bu esa o'z navbatida asosiy reologiyaga chuqur ta'sir qiladi. Amfoter va anion sirt faol moddalarining aralashmalari ko'pincha cho'zilgan chuvalchangsimon mitsellalarni (WLM) hosil qiladi, bu esa viskoelastik xususiyatlarni sezilarli darajada oshiradi. Shuning uchun mikrostruktura-xususiyat munosabatlarini tushunish mahsulot ishlashini optimallashtirish uchun juda muhimdir.
Ko'plab eksperimental tadqiqotlar CAPB-SLES kabi o'xshash ikkilik tizimlarni ularning xususiyatlarining mikrostrukturaviy asosini aniqlash uchun o'rganib chiqdi. Masalan, Mitrinova va boshqalar [13] reometriya va dinamik yorug'lik sochilishi (DLS) yordamida CAPB-SLES-o'rta zanjirli qo'shma sirt faol moddalar aralashmalarida mitsella hajmini (gidrodinamik radius) eritmaning yopishqoqligi bilan o'zaro bog'liqligini aniqladilar. Mexanik reometriya bu aralashmalarning mikrostrukturaviy evolyutsiyasi haqida tushuncha beradi va diffuz to'lqin spektroskopiyasi (DWS) yordamida optik mikroreologiya orqali kengaytirilishi mumkin, bu esa kirish mumkin bo'lgan chastota domenini kengaytiradi va ayniqsa WLM relaksatsiya jarayonlariga tegishli bo'lgan qisqa vaqt oralig'idagi dinamikani qayd etadi. DWS mikroreologiyasida ko'milgan kolloid zondlarning o'rtacha kvadrat siljishi vaqt o'tishi bilan kuzatiladi, bu esa atrofdagi muhitning chiziqli viskoelastik modullarini umumlashtirilgan Stokes-Eynshteyn munosabati orqali ajratib olish imkonini beradi. Bu usul faqat minimal namunaviy hajmlarni talab qiladi va shuning uchun cheklangan material mavjudligiga ega murakkab suyuqliklarni, masalan, oqsil asosidagi formulalarni o'rganish uchun foydalidir. Keng chastotali spektrlar bo'yicha <Δr²(t)> ma'lumotlarini tahlil qilish to'r o'lchami, o'ralash uzunligi, qat'iylik uzunligi va kontur uzunligi kabi mitselyar parametrlarni baholashni osonlashtiradi. Amin va boshqalar CAPB-SLES aralashmalari Keyt nazariyasidagi bashoratlarga mos kelishini ko'rsatdilar, bu tuz qo'shilishi bilan kritik tuz konsentratsiyasiga yetguncha yopishqoqlikning sezilarli darajada oshishini ko'rsatadi, undan keyin yopishqoqlik keskin pasayadi - WLM tizimlaridagi odatiy javob Xu va Amin SLES-CAPB-CCB aralashmalarini tekshirish uchun mexanik reometriya va DWS dan foydalandilar va o'ralashib ketgan WLM hosil bo'lishini ko'rsatuvchi Maksvell reologik javobini aniqladilar, bu esa DWS o'lchovlaridan olingan mikrostruktura parametrlari bilan yanada tasdiqlandi. Ushbu metodologiyalarga asoslanib, ushbu tadqiqot mikrostrukturaviy qayta tashkil etishlar CAPB-SMCT aralashmalarining siljish xatti-harakatlarini qanday boshqarishini tushuntirish uchun mexanik reometriya va DWS mikroreologiyasini birlashtiradi.
Yumshoqroq va barqarorroq tozalash vositalariga bo'lgan talabning ortib borishi munosabati bilan, formulalar bilan bog'liq qiyinchiliklarga qaramay, sulfatsiz anion sirt faol moddalarini o'rganish tez sur'atlar bilan rivojlanmoqda. Sulfatsiz tizimlarning o'ziga xos molekulyar arxitekturalari ko'pincha turli xil reologik profillarni hosil qiladi, bu esa tuz yoki polimer quyuqlashtirish kabi yopishqoqlikni oshirishning an'anaviy strategiyalarini 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'piklanish va reologik xususiyatlarini tizimli ravishda o'rganish orqali sulfatsiz alternativalarni o'rganib chiqdilar. AOS-sultainning 1:1 nisbati CAPB-SLESga o'xshash siljish-suyultirish va ko'pik xususiyatlarini ko'rsatdi, bu WLM hosil bo'lishini ko'rsatadi. Rajput va boshqalar [26] DLS, SANS va reometriya orqali noion ko-sirt faol moddalar (kokamid dietanolamin va lauril glyukozid) bilan birga yana bir sulfatsiz anion sirt faol moddasi, natriy kokoil glisinat (SCGLY) ni baholadilar. SCGLY ning o'zi asosan sharsimon mitsellalarni hosil qilgan bo'lsa-da, qo'shma sirt faol moddalar qo'shilishi pH asosidagi modulyatsiyaga mos keladigan murakkabroq mitsellar morfologiyalarini 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 tizimli ravishda o'zgartirish orqali biz siljish qovushqoqligi va viskoelastikligini boshqaruvchi omillarni aniqlaymiz. Mexanik reometriya va DWS mikroreologiyasidan foydalanib, biz CAPB-SMCT aralashmalarining siljish xatti-harakatlari asosidagi mikrostrukturaviy qayta tashkil etishlarni miqdoriy jihatdan aniqlaymiz. Ushbu topilmalar WLM hosil bo'lishini rag'batlantirish yoki inhibe qilishda pH, CAPB-SMCT nisbati va ion darajalari o'rtasidagi o'zaro ta'sirni aniqlaydi va shu bilan turli xil sanoat qo'llanmalari uchun barqaror sirt faol moddalarga asoslangan mahsulotlarning reologik profillarini moslashtirish bo'yicha amaliy tushunchalarni taqdim etadi.
Joylashtirilgan vaqt: 2025-yil 5-avgust