Онцлох үйл явдал
● Хоёртын сульфатгүй гадаргуугийн идэвхтэй бодисын хольцын реологийг туршилтаар тодорхойлно.
● РН, найрлага, ионы концентрацийн нөлөөг системтэйгээр судалдаг.
● CAPB:SMCT гадаргуугийн идэвхт бодисын массын харьцаа 1:0.5 нь зүсэлтийн хамгийн их зуурамтгай чанарыг бий болгодог.
● Шилжилтийн зуурамтгай чанарыг дээд зэргээр хангахын тулд давсны их хэмжээний концентраци шаардлагатай.
● DWS-аас гаргасан мицеляр контурын урт нь зүсэлтийн зуурамтгай чанартай хүчтэй хамааралтай.
Хийсвэр
Дараагийн үеийн сульфатгүй гадаргуун идэвхтэй бодисын платформыг эрэлхийлэхийн тулд одоогийн ажил нь янз бүрийн найрлага, рН, ионы хүч чадал бүхий усан кокамидопропил бетаин (CAPB) - натрийн метил кокоил таурат (SMCT) хольцын анхны системчилсэн реологийн судалгааны нэг юм. CAPB-SMCT усан уусмалыг (нийт идэвхтэй гадаргуун идэвхтэй бодисын концентраци 8-12 жин.%) хэд хэдэн гадаргуугийн идэвхтэй бодисын жингийн харьцаагаар бэлтгэж, рН 4.5 ба 5.5 болгож, NaCl-ээр титрлэв. Тогтвортой болон хэлбэлзэлтэй зүслэгийн хэмжилтүүд нь макроскопийн зүсэлтийн зуурамтгай чанарыг хэмждэг бол сарнисан долгионы спектроскопи (DWS) микрореологи нь давтамжтай наалдамхай модулиуд болон мицелляр уртын шинж чанарыг харуулсан. Давсгүй нөхцөлд найрлага нь CAPB:SMCT жингийн 1:0.5 харьцаатай хамгийн дээд зүсэлтийн зуурамтгай чанар бүхий Ньютоны реологийг харуулсан нь катион-анионик толгойн бүлгийн гүүрийг сайжруулж байгааг харуулж байна. РН-ийг 5.5-аас 4.5 болгон бууруулснаар CAPB-д илүү их цэвэр эерэг цэнэг өгч, улмаар электростатик цогцолборыг бүрэн анион SMCT-ээр нэмэгдүүлж, илүү бат бөх мицелляр сүлжээ үүсгэсэн. Системчилсэн давс нэмэх нь толгойн бүлгийн түлхэлтийг зохицуулж, салангид мицеллээс сунасан, өт шиг бөөгнөрөл хүртэл морфологийн хувьслыг хөдөлгөдөг. Давс ба гадаргуугийн идэвхтэй бодисын чухал харьцаа (R) үед тэг зүсэлтийн зуурамтгай чанар нь тодорхой максимумыг харуулсан бөгөөд энэ нь электростатик давхар давхаргын скрининг болон мицеллийн суналтын хоорондох нарийн тэнцвэрийг онцолсон юм. DWS микрореологи нь эдгээр макроскопийн ажиглалтыг баталж, давталт давамгайлсан хугарлын-рекомбинацын механизмтай нийцсэн R ≥ 1-ийн ялгаатай Максвеллийн спектрийг илрүүлсэн. Орооцолдох ба тууштай байдлын урт нь ионы бат бэхийн хувьд харьцангуй өөрчлөгддөггүй, харин контурын урт нь огтлолтгүй зуурамтгай чанартай хүчтэй хамаарлыг харуулсан. Эдгээр олдворууд нь шингэний зуурамтгай чанарыг зохицуулахад мицелляр суналт ба термодинамик синергетик чухал үүргийг онцолж, цэнэгийн нягтрал, найрлага, ионы нөхцлийг нарийн хянах замаар өндөр хүчин чадалтай сульфатгүй гадаргуугийн идэвхт бодисыг боловсруулах үндэс суурийг бүрдүүлдэг.
График хийсвэр
Танилцуулга
Эсрэг цэнэгтэй зүйлүүдээс бүрдэх усан хоёртын гадаргуу идэвхтэй бодисын системийг гоо сайхны бүтээгдэхүүн, эм зүй, агрохими, хүнсний боловсруулах үйлдвэр зэрэг олон аж үйлдвэрийн салбарт өргөнөөр ашигладаг. Эдгээр системийг өргөнөөр нэвтрүүлж байгаа нь үндсэндээ тэдгээрийн интерфэйс болон реологийн функциональ чанараараа холбоотой бөгөөд энэ нь янз бүрийн найрлага дахь гүйцэтгэлийг сайжруулах боломжийг олгодог. Ийм гадаргуугийн идэвхт бодисыг өт шиг, орооцолдсон дүүргэгч болгон нэгтгэх нь наалдамхай уян хатан чанарыг нэмэгдүүлэх, гадаргуугийн хоорондын хурцадмал байдлыг багасгах зэрэг маш сайн тохируулагдах макроскоп шинж чанарыг өгдөг. Ялангуяа анионик ба цвитерионы гадаргуугийн идэвхт бодисуудын хослол нь гадаргуугийн идэвхжил, зуурамтгай чанар, хоорондын суналтын модуляц зэрэгт синергетик сайжруулалтыг харуулдаг. Эдгээр зан үйл нь гадаргуугийн идэвхт бодисын туйлын толгой бүлгүүд болон гидрофобик сүүлүүдийн хооронд эрчимжсэн цахилгаан статик ба стерик харилцан үйлчлэлээс үүсдэг бөгөөд энэ нь зэвүүн электростатик хүч нь гүйцэтгэлийн оновчтой байдлыг хязгаарладаг ганц гадаргуутай системээс ялгаатай.
Cocamidopropyl betaine (CAPB; SMILES: CCCCCCCCCCCC(=O)NCCCN+ (C)CC([O−])=O) нь бага зэргийн цэвэрлэгээ, үсийг зөөлрүүлэх үйлчилгээтэй тул гоо сайхны найрлагад өргөн хэрэглэгддэг амфотер гадаргуугийн бодис юм. CAPB-ийн zwitterionic шинж чанар нь анион гадаргуугийн бодисуудтай электростатик синергетикийг идэвхжүүлж, хөөсний тогтвортой байдлыг сайжруулж, найрлага дахь дээд зэргийн гүйцэтгэлийг дэмждэг. Сүүлийн тавин жилийн хугацаанд CAPB-натрийн лаурил эфирийн сульфат (SLES) зэрэг сульфат дээр суурилсан гадаргуугийн идэвхтэй бодис бүхий CAPB хольц нь хувийн арчилгааны бүтээгдэхүүний үндэс болсон. Гэсэн хэдий ч сульфат дээр суурилсан гадаргуугийн идэвхт бодисууд үр дүнтэй байдаг ч арьсны цочрол болон этоксилжилтийн үйл явцын дагалдах бүтээгдэхүүн болох 1,4-диоксан байгаа эсэх талаар санаа зовниж байгаа нь сульфатгүй хувилбаруудыг сонирхоход хүргэж байна. Ирээдүйтэй нэр дэвшигчид нь био нийцтэй байдал, илүү зөөлөн шинж чанарыг харуулдаг таурат, саркосинат, глутамат зэрэг амин хүчилд суурилсан гадаргуугийн идэвхтэй бодисууд юм [9]. Гэсэн хэдий ч эдгээр хувилбаруудын харьцангуй том туйлын толгойн бүлгүүд нь маш их орооцолдсон мицелляр бүтэц үүсэхэд саад болж, реологийн хувиргагчийг ашиглах шаардлагатай болдог.
Натрийн метил кокоил таурат (SMCT; SMILES:
CCCCCCCCCCCC(=O)N(C)CCS(=O)(=O)O[Na]) нь N-метилтаурин (2-метиламиноэтансульфоны хүчил)-ийг наргил модны самарнаас гаралтай тосны хүчлийн гинжтэй амид холбосноор натрийн давс хэлбэрээр нийлэгждэг анион гадаргуугийн идэвхтэй бодис юм. SMCT нь хүчтэй анионик сульфонатын бүлэгтэй зэрэгцэн амидтай холбоотой таурины толгойн бүлгийг агуулдаг бөгөөд энэ нь био задралд ордог бөгөөд арьсны рН-д нийцдэг тул сульфатгүй найрлагад ирээдүйтэй нэр дэвшигч болж байна. Таурат гадаргуугийн идэвхтэй бодисууд нь хүчтэй угаалгын нунтаг, хатуу усанд тэсвэртэй, зөөлөн, өргөн рН тогтвортой байдал зэргээрээ онцлог юм.
Гадаргуугийн идэвхит бодис дээр суурилсан бүтээгдэхүүний тогтвортой байдал, бүтэц, гүйцэтгэлийг тодорхойлоход реологийн үзүүлэлтүүд, түүний дотор зүсэлтийн зуурамтгай чанар, наалдамхай уян модулиуд, уналтын стресс зэрэг нь маш чухал юм. Жишээлбэл, зүсэлтийн зуурамтгай чанарыг нэмэгдүүлэх нь субстратын хадгалалтыг сайжруулдаг бол гарцын стресс нь бэлдмэлийг түрхсэний дараа арьс эсвэл үсэнд наалдуулахыг зохицуулдаг. Эдгээр макроскоп реологийн шинж чанарууд нь гадаргуугийн идэвхт бодисын концентраци, рН, температур, уусгагч эсвэл нэмэлт бодис зэрэг олон хүчин зүйлээр зохицуулагддаг. Эсрэг цэнэгтэй гадаргуугийн идэвхт бодисууд нь бөмбөрцөг хэлбэртэй мицелле ба весикулаас эхлээд шингэн талст фаз хүртэл янз бүрийн бичил бүтцийн шилжилтийг хийх боломжтой бөгөөд энэ нь эргээд бөөн реологид гүнзгий нөлөөлдөг. Амфотер ба анион гадаргуугийн идэвхтэй бодисын холимог нь ихэвчлэн уртассан өт шиг мицел (WLM) үүсгэдэг бөгөөд энэ нь наалдамхай уян хатан чанарыг ихээхэн нэмэгдүүлдэг. Тиймээс бичил бүтэц-өмчийн харилцааг ойлгох нь бүтээгдэхүүний гүйцэтгэлийг оновчтой болгоход маш чухал юм.
Олон тооны туршилтын судалгаанууд нь CAPB-SLES зэрэг ижил төстэй хоёртын системийг судалж, тэдгээрийн шинж чанаруудын микро бүтцийн үндсийг тодруулсан. Жишээлбэл, Митринова нар. [13] реометр ба динамик гэрлийн сарнилт (DLS) ашиглан CAPB–SLES-дунд гинжин гадаргын холимог дахь уусмалын зуурамтгай чанар бүхий мицелийн хэмжээ (гидродинамик радиус)-ыг холбосон. Механик реометри нь эдгээр хольцын микро бүтцийн хувьслын талаархи ойлголтыг өгдөг бөгөөд тархах долгионы спектроскопи (DWS) ашиглан оптик микрореологийн тусламжтайгаар нэмэгдүүлэх боломжтой бөгөөд энэ нь хүртээмжтэй давтамжийн хүрээг өргөтгөж, ялангуяа WLM-ийн сулрах үйл явцтай холбоотой богино хугацааны динамикийг авч үздэг. DWS микрореологийн хувьд суулгагдсан коллоид датчикуудын дундаж квадрат шилжилтийг цаг хугацааны явцад хянаж, Стокс-Эйнштейний ерөнхий харьцаагаар хүрээлэн буй орчны шугаман наалдамхай уян модулийг гаргаж авах боломжийг олгодог. Энэ техник нь зөвхөн хамгийн бага дээжийн эзэлхүүнийг шаарддаг тул материалаар хязгаарлагдмал, жишээлбэл, уураг дээр суурилсан найрлагатай нарийн төвөгтэй шингэнийг судлахад ашигтай байдаг. Өргөн давтамжийн спектрийн хүрээнд < Δr²(t)> өгөгдлийн шинжилгээ хийх нь торны хэмжээ, орооцолдох урт, тууштай байдлын урт, контурын урт зэрэг мицелляр параметрүүдийг тооцоолоход хялбар болгодог. Амин нар CAPB-SLES-ийн холимог нь Кейтсийн онолын таамаглалд нийцэж байгааг харуулсан бөгөөд давс нэмснээр зуурамтгай чанар нь давсны чухал концентрацид хүрэх хүртэл мэдэгдэхүйц нэмэгдэж, үүнээс цааш зуурамтгай чанар огцом буурдаг нь WLM систем дэх ердийн хариу үйлдэл болох Xu, Amin-ийн механик реометр, DWS-ийн хольцыг Maxwell-CAP-CAPB-ийг шалгахад ашигладаг. реологийн хариу урвал нь орооцолдсон WLM үүссэнийг харуулж байгаа бөгөөд энэ нь DWS хэмжилтээс гаргасан микро бүтцийн параметрүүдээр батлагдсан. Эдгээр арга зүйд тулгуурлан одоогийн судалгаа нь механик реометри болон DWS микрореологийг нэгтгэсэн бөгөөд бичил бүтцийн өөрчлөлтүүд нь CAPB-SMCT хольцын зүслэгийг хэрхэн удирддаг болохыг тодруулах болно.
Илүү зөөлөн, тогтвортой цэвэрлэгээний бодисуудын эрэлт нэмэгдэж байгаатай холбогдуулан сульфатгүй анионик гадаргуугийн идэвхт бодисын хайгуул нь найрлага дахь сорилтуудыг үл харгалзан эрч хүчээ авч байна. Сульфатгүй системийн тодорхой молекулын бүтэц нь ихэвчлэн ялгаатай реологийн профайлыг бий болгодог бөгөөд энэ нь давс эсвэл полимер өтгөрүүлэх замаар зуурамтгай чанарыг нэмэгдүүлэх уламжлалт стратегийг төвөгтэй болгодог. Жишээлбэл, Yorke et al. алкил олефин сульфонат (AOS), алкил полиглюкозид (APG), лаурил гидроксисултайн агуулсан хоёртын болон гуравдагч гадаргуун идэвхтэй бодисын хольцын хөөсөрхөг болон реологийн шинж чанарыг системтэйгээр судлах замаар сульфатын бус хувилбаруудыг судалсан. AOS-sultaine-ийн 1:1 харьцаа нь CAPB-SLES-тэй төстэй сийрэгжилт, хөөсжилтийн шинж чанарыг харуулсан нь WLM үүсэхийг харуулж байна. Ражпут нар. [26] өөр нэг сульфатгүй анионик гадаргуу идэвхтэй бодис болох натрийн кокоил глицинатыг (SCGLY) ионик бус гадаргуугийн идэвхтэй бодисуудын (кокамид дитаноламин ба лаурил глюкозид) хамт DLS, SANS, реометрийн аргаар үнэлэв. Хэдийгээр SCGLY нь дангаараа голчлон бөмбөрцөг хэлбэртэй мицелла үүсгэдэг боловч гадаргуугийн идэвхт бодисыг нэмснээр рН-ээр удирдуулсан модуляцад нийцсэн, илүү нарийн төвөгтэй мицелляр морфологийг бүтээх боломжтой болсон.
Эдгээр ахиц дэвшлийг үл харгалзан CAPB болон taurates агуулсан тогтвортой сульфатгүй системийн реологийн шинж чанаруудыг харьцангуй цөөн тооны судалгаанд чиглүүлсэн. Энэхүү судалгаа нь CAPB-SMCT хоёртын системийн анхны системчилсэн реологийн шинж чанарыг өгөх замаар энэ цоорхойг нөхөх зорилготой юм. Гадаргуугийн идэвхит бодисын найрлага, рН, ионы хүчийг системтэйгээр өөрчлөх замаар бид зүсэлтийн зуурамтгай чанар, зуурамтгай чанарыг зохицуулах хүчин зүйлсийг тодруулдаг. Механик реометри болон DWS микрореологи ашиглан бид CAPB-SMCT хольцын зүсэлтийн үйл ажиллагааны суурь болох бичил бүтцийн өөрчлөлтийн хэмжээг тодорхойлдог. Эдгээр олдворууд нь рН, CAPB-SMCT харьцаа, ионы түвшин хоорондын харилцан үйлчлэлийг WLM үүсэхийг дэмжих буюу дарангуйлдаг болохыг тодруулж, улмаар үйлдвэрлэлийн янз бүрийн хэрэглээнд зориулсан тогтвортой гадаргуугийн идэвхт бодист суурилсан бүтээгдэхүүний реологийн профайлыг тохируулах талаар практик ойлголтыг өгдөг.
Шуудангийн цаг: 2025 оны 8-р сарын 05-ны хооронд