Онцлох үйл явдлууд
● Хоёртын сульфатгүй гадаргуугийн идэвхт бодисын холимогуудын реологийг туршилтаар тодорхойлсон.
● рН, найрлага болон ионы концентрацийн нөлөөллийг системтэйгээр судалсан.
● CAPB:SMCT гадаргуугийн идэвхт бодисын массын харьцаа 1:0.5 нь хамгийн их зүсэлтийн зуурамтгай чанарыг бий болгодог.
● Хэрчих зуурамтгай чанарын хамгийн дээд хэмжээнд хүрэхийн тулд давсны агууламж их байх шаардлагатай.
● DWS-ээс гаргаж авсан мицелл контурын урт нь зүслэгийн зуурамтгай чанартай хүчтэй хамааралтай.
Хураангуй
Дараагийн үеийн сульфатгүй гадаргуугийн идэвхт бодисын платформуудыг эрэлхийлж буй энэхүү ажил нь янз бүрийн найрлага, рН болон ионы бат бэхийн хувьд усан кокамидопропил бетаин (CAPB)-натрийн метил кокоил таурат (SMCT) хольцын анхны системчилсэн реологийн судалгааны нэгийг хангаж байна. CAPB-SMCT усан уусмалыг (нийт идэвхтэй гадаргуугийн идэвхт бодисын концентраци 8-12 жингийн %) хэд хэдэн гадаргуугийн идэвхт бодисын жингийн харьцаагаар бэлтгэж, рН 4.5 ба 5.5 болгон тохируулж, NaCl-ээр титрлэв. Тогтвортой ба хэлбэлзлийн зүсэлтийн хэмжилт нь макроскопийн зүсэлтийн зуурамтгай чанарыг тоон үзүүлэлтээр тодорхойлсон бол диффузийн долгионы спектроскопи (DWS) микрореологи нь давтамжийн шийдэгдсэн наалдамхай уян хатан модулиуд болон мицелийн уртын онцлог хэмжүүрийг өгсөн. Давсгүй нөхцөлд найрлага нь 1:0.5 CAPB:SMCT жингийн харьцаатай үед хамгийн их зүсэлтийн зуурамтгай чанар бүхий Ньютоны реологийг харуулсан бөгөөд энэ нь катион-анион толгойн бүлгийн гүүрний холболтыг сайжруулсан болохыг харуулж байна. рН-ийг 5.5-аас 4.5 болгон бууруулснаар CAPB дээр илүү их цэвэр эерэг цэнэг үүсч, улмаар бүрэн анион SMCT-тэй электростатик комплексжилтийг нэмэгдүүлж, илүү бат бөх мицелл сүлжээг бий болгосон. Системчилсэн давс нэмэх нь толгойн бүлэг-толгойн бүлгийн түлхэлтийг зохицуулж, салангид мицеллээс сунасан, өт хэлбэртэй агрегатууд руу морфологийн хувьслыг өдөөсөн. Тэг зүсэлтийн зуурамтгай чанар нь давс-гадаргын идэвхт бодисын харьцаанд (R) тодорхой максимумуудыг үзүүлж, электростатик давхар давхаргын скрининг ба мицелийн суналтын хоорондох нарийн тэнцвэрийг тодруулсан. DWS микрореологи нь эдгээр макроскопийн ажиглалтыг баталгаажуулж, R ≥ 1 дээр Максвеллийн спектрийн ялгаатай байдлыг нээсэн нь рептаци давамгайлсан эвдрэл-рекомбинацийн механизмтай нийцэж байна. Оролцоо ба тэсвэрлэлтийн урт нь ионы хүчээр харьцангуй өөрчлөгдөөгүй хэвээр байсан бол контурын урт нь тэг зүсэлтийн зуурамтгай чанартай хүчтэй корреляци үзүүлсэн. Эдгээр олдворууд нь шингэний зуурамтгай чанарыг зохицуулахад мицелийн суналт ба термодинамик синергийн чухал үүргийг онцолж, цэнэгийн нягтрал, найрлага, ионы нөхцлийг нарийн хянах замаар өндөр хүчин чадалтай сульфатгүй гадаргуугийн идэвхт бодисыг бий болгох хүрээг бий болгож байна.
График хийсвэрлэл
Танилцуулга
Эсрэг цэнэгтэй зүйлүүдээс бүрдсэн усан хоёртын гадаргуугийн идэвхт бодисын системийг гоо сайхны бүтээгдэхүүн, эмийн бүтээгдэхүүн, хөдөө аж ахуйн химийн бодис, хүнсний боловсруулах үйлдвэр зэрэг олон тооны үйлдвэрлэлийн салбарт өргөнөөр ашигладаг. Эдгээр системийг өргөнөөр нэвтрүүлсэн нь голчлон тэдгээрийн дээд зэргийн интерфэйс болон реологийн функциональ байдалтай холбоотой бөгөөд энэ нь янз бүрийн найрлагад гүйцэтгэлийг сайжруулах боломжийг олгодог. Ийм гадаргуугийн идэвхт бодисыг өт шиг, орооцолдсон агрегат болгон синергетик өөрөө угсрах нь өндөр тохируулгатай макроскопийн шинж чанарыг өгдөг бөгөөд үүнд зуурамтгай чанар нэмэгдэж, интерфэйсийн хурцадмал байдал буурдаг. Ялангуяа анионик болон цвиттерионик гадаргуугийн идэвхт бодисын хослолууд нь гадаргуугийн идэвхжил, зуурамтгай чанар, интерфэйсийн хурцадмал байдлын модуляцийг синергетик сайжруулдаг. Эдгээр зан төлөв нь гадаргуугийн идэвхт бодисын туйлын толгойн бүлгүүд болон гидрофобик сүүлүүдийн хоорондох электростатик ба стерик харилцан үйлчлэлийг эрчимжүүлснээс үүсдэг бөгөөд энэ нь түлхэх электростатик хүч нь гүйцэтгэлийн оновчлолыг ихэвчлэн хязгаарладаг дан гадаргуугийн идэвхт бодисын системээс ялгаатай.
Кокамидопропил бетаин (CAPB; SMILES: CCCCCCCCCCCC(=O)NCCCN+ (C)CC([O−])=O) нь бага зэргийн цэвэрлэгээний үр нөлөө болон үсний ангижруулагч шинж чанартай тул гоо сайхны найрлагад өргөн хэрэглэгддэг амфотер гадаргуугийн идэвхт бодис юм. CAPB-ийн цвиттерион шинж чанар нь анион гадаргуугийн идэвхт бодисуудтай электростатик синергийг бий болгож, хөөсний тогтвортой байдлыг сайжруулж, найрлагын дээд зэргийн гүйцэтгэлийг дэмждэг. Сүүлийн таван арван жилийн хугацаанд CAPB-натрийн лаурил эфир сульфат (SLES) зэрэг сульфат дээр суурилсан гадаргуугийн идэвхт бодисуудтай CAPB-ийн холимог нь хувийн арчилгааны бүтээгдэхүүний үндэс суурь болсон. Гэсэн хэдий ч сульфат дээр суурилсан гадаргуугийн идэвхт бодисын үр нөлөөг үл харгалзан тэдгээрийн арьсыг цочроох магадлал болон этоксилжилтийн процессын дайвар бүтээгдэхүүн болох 1,4-диоксан байгаа эсэх нь сульфатгүй хувилбаруудад сонирхол татахад хүргэсэн. Ирээдүйтэй нэр дэвшигчдэд таурат, саркозинат, глутамат зэрэг амин хүчил дээр суурилсан гадаргуугийн идэвхт бодисууд багтдаг бөгөөд эдгээр нь био нийцтэй байдлыг сайжруулж, илүү зөөлөн шинж чанартай байдаг [9]. Гэсэн хэдий ч эдгээр хувилбаруудын харьцангуй том туйлын толгойн бүлгүүд нь маш их орооцолдох мицелийн бүтэц үүсэхэд саад учруулдаг бөгөөд энэ нь реологийн хувиргагч ашиглах шаардлагатай болгодог.
Натрийн метил кокоил таурат (SMCT; ИНЭЭМСЭГЛЭЛҮҮД:
CCCCCCCCCCCC(=O)N(C)CCS(=O)(=O)O[Na]) нь N-метилтаурин (2-метиламиноэтансульфоны хүчил)-ийг кокосын тосны хүчлийн гинжин хэлхээтэй амид холболтоор натрийн давс хэлбэрээр нийлэгжүүлдэг анионик гадаргуугийн идэвхт бодис юм. SMCT нь хүчтэй анионик сульфонатын бүлгийн хажууд амидтай холбогдсон таурин толгойн бүлэгтэй тул био задралд ордог бөгөөд арьсны рН-тэй нийцдэг тул сульфатгүй найрлагад ирээдүйтэй нэр дэвшигч болдог. Таурат гадаргуугийн идэвхт бодисууд нь хүчтэй угаалгын бодис, хатуулагтай усанд тэсвэртэй байдал, зөөлөн байдал, өргөн рН тогтвортой байдгаараа онцлог юм.
Гадаргуугийн идэвхт бодис дээр суурилсан бүтээгдэхүүний тогтвортой байдал, бүтэц, гүйцэтгэлийг тодорхойлоход хяргах зуурамтгай чанар, наалдамхай уян хатан модуль, гарцын стресс зэрэг реологийн параметрүүд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Жишээлбэл, хяргах зуурамтгай чанар нэмэгдэх нь субстратын хадгалалтыг сайжруулж чаддаг бол гарцын стресс нь найрлага нь түрхсэний дараа арьс эсвэл үсэнд наалддаг байдлыг зохицуулдаг. Эдгээр макроскопийн реологийн шинж чанарууд нь гадаргуугийн идэвхт бодисын концентраци, рН, температур, хамт уусгагч эсвэл нэмэлт бодисын агууламж зэрэг олон хүчин зүйлээр зохицуулагддаг. Эсрэг цэнэгтэй гадаргуугийн идэвхт бодисууд нь бөмбөрцөг мицелл ба цэврүүнээс эхлээд шингэн талст фаз хүртэл янз бүрийн бичил бүтцийн шилжилтийг туулж чаддаг бөгөөд энэ нь эргээд их хэмжээний реологид гүнзгий нөлөөлдөг. Амфотерик ба анион гадаргуугийн идэвхт бодисын холимог нь ихэвчлэн сунасан өт хэлбэртэй мицелл (WLM) үүсгэдэг бөгөөд энэ нь наалдамхай уян хатан шинж чанарыг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлдэг. Тиймээс бичил бүтэц-шинж чанарын хамаарлыг ойлгох нь бүтээгдэхүүний гүйцэтгэлийг оновчтой болгоход чухал ач холбогдолтой юм.
CAPB-SLES гэх мэт ижил төстэй хоёртын системүүдийг тэдгээрийн шинж чанарын бичил бүтцийн үндэс суурийг тодруулахын тулд олон тооны туршилтын судалгаагаар судалсан. Жишээлбэл, Митринова нар [13] реометр болон динамик гэрлийн тархалт (DLS) ашиглан CAPB-SLES-дунд гинжин хам гадаргуугийн идэвхт бодисын холимогт мицелийн хэмжээ (гидродинамик радиус)-ийг уусмалын зуурамтгай чанартай харьцуулсан. Механик реометр нь эдгээр хольцын бичил бүтцийн хувьслын талаарх ойлголтыг өгдөг бөгөөд хүртээмжтэй давтамжийн домэйнийг өргөжүүлж, WLM-ийн сулралын процесст онцгой хамааралтай богино хугацааны динамикийг харуулдаг диффузийн долгионы спектроскопи (DWS) ашиглан оптик микрореологийн тусламжтайгаар сайжруулж болно. DWS микрореологийн хувьд суулгагдсан коллоид датчикуудын дундаж квадрат шилжилтийг цаг хугацааны явцад хянаж, ерөнхий Стокс-Эйнштейний хамаарлаар дамжуулан хүрээлэн буй орчны шугаман наалдамхай уян хатан модулиудыг гаргаж авах боломжийг олгодог. Энэ арга нь зөвхөн хамгийн бага дээжийн эзэлхүүнийг шаарддаг тул материалын хүртээмж хязгаарлагдмал нарийн төвөгтэй шингэнийг судлахад давуу талтай, жишээлбэл уураг дээр суурилсан найрлага. Өргөн давтамжийн спектрүүдийн <Δr²(t)> өгөгдлийг шинжлэх нь торны хэмжээ, орооцолдсон урт, тэсвэрлэлтийн урт, контурын урт зэрэг мицелийн параметрүүдийг тооцоолоход тусалдаг. Амин нар CAPB-SLES хольцууд нь Кейтсийн онолын таамаглалтай нийцэж байгааг харуулсан бөгөөд давс нэмэхэд зуурамтгай чанар нь давсны чухал концентраци хүртэл мэдэгдэхүйц нэмэгдэж, үүнээс цааш зуурамтгай чанар нь огцом буурдаг болохыг харуулсан - WLM систем дэх ердийн хариу үйлдэл нь Сюй, Амин нар SLES-CAPB-CCB хольцыг судлахын тулд механик реометр болон DWS-ийг ашигласан бөгөөд орооцолдсон WLM үүсэхийг илтгэдэг Максвеллийн реологийн хариу урвалыг илрүүлсэн бөгөөд үүнийг DWS хэмжилтээс гаргаж авсан бичил бүтцийн параметрүүдээр баталгаажуулсан. Эдгээр арга зүйд үндэслэн одоогийн судалгаа нь бичил бүтцийн өөрчлөн байгуулалт нь CAPB-SMCT хольцын зүслэгийн зан төлөвийг хэрхэн удирддаг болохыг тодруулахын тулд механик реометр болон DWS микрореологийг нэгтгэсэн.
Илүү зөөлөн, илүү тогтвортой цэвэрлэгээний бодисын эрэлт хэрэгцээ нэмэгдэж байгаатай холбогдуулан, найрлага дахь бэрхшээлийг үл харгалзан сульфатгүй анионик гадаргуугийн идэвхт бодисын судалгаа эрч хүчээ авч байна. Сульфатгүй системийн өвөрмөц молекулын архитектур нь ихэвчлэн өөр өөр реологийн профайлыг бий болгодог бөгөөд энэ нь давс эсвэл полимер өтгөрүүлэх зэрэг зуурамтгай чанарыг нэмэгдүүлэх уламжлалт стратегиудыг төвөгтэй болгодог. Жишээлбэл, Йорке нар алкил олефин сульфонат (AOS), алкил полиглюкозид (APG), лаурил гидроксисултаин агуулсан хоёртын болон гурвалсан гадаргуугийн идэвхт бодисын холимогуудын хөөсөрч, реологийн шинж чанарыг системтэйгээр судалснаар сульфатгүй хувилбаруудыг судалсан. AOS-султаины 1:1 харьцаа нь CAPB-SLES-тэй төстэй зүслэгийн сийрэгжилт болон хөөсний шинж чанарыг харуулсан нь WLM үүсэлтийг харуулж байна. Ражпут нар [26] DLS, SANS, реометрийн тусламжтайгаар ион бус гадаргуугийн идэвхт бодисууд (кокамид диэтаноламин ба лаурил глюкозид)-тай хамт өөр нэг сульфатгүй анионик гадаргуугийн идэвхт бодис болох натрийн кокоил глицинат (SCGLY)-ийг үнэлсэн. Хэдийгээр SCGLY нь дангаараа голчлон бөмбөрцөг хэлбэртэй мицелл үүсгэдэг боловч гадаргуугийн идэвхт бодисын нэмэлт нь рН-ээр удирддаг модуляцид тэсвэртэй илүү нарийн төвөгтэй мицелийн морфологийг бий болгох боломжийг олгосон.
Эдгээр дэвшил гарсан хэдий ч CAPB болон тауратуудыг хамарсан тогтвортой сульфатгүй системийн реологийн шинж чанарыг судалсан судалгаа харьцангуй цөөн байна. Энэхүү судалгаа нь CAPB-SMCT хоёртын системийн анхны системчилсэн реологийн шинж чанаруудын нэгийг гаргаж өгснөөр энэ цоорхойг нөхөх зорилготой юм. Гадаргуугийн идэвхт бодисын найрлага, рН болон ионы бат бэхийг системтэйгээр өөрчлөх замаар бид зүсэлтийн зуурамтгай чанар болон зуурамтгай чанарыг тодорхойлдог хүчин зүйлсийг тодруулж байна. Механик реометр болон DWS микрореологийг ашиглан бид CAPB-SMCT хольцын зүсэлтийн зан төлөвийн үндэс суурь болсон бичил бүтцийн өөрчлөн байгуулалтыг тоон үзүүлэлтээр тодорхойлдог. Эдгээр олдворууд нь WLM үүсэхийг дэмжих эсвэл дарангуйлахад рН, CAPB-SMCT харьцаа болон ионы түвшний хоорондын харилцан үйлчлэлийг тодруулж, улмаар тогтвортой гадаргуугийн идэвхт бодис дээр суурилсан бүтээгдэхүүний реологийн профайлыг янз бүрийн үйлдвэрлэлийн хэрэглээнд тохируулах практик ойлголтыг санал болгож байна.
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 8-р сарын 5