Негизги учурлар
● Экилик сульфатсыз беттик активдүү заттардын аралашмаларынын реологиясы эксперименталдык түрдө мүнөздөлөт.
● рН, курамы жана иондук концентрациясынын таасири системалуу түрдө изилденет.
● CAPB:SMCT беттик активдүү заттын массалык катышы 1:0,5 максималдуу жылышуу илешкектүүлүгүн түзөт.
● Кыркуунун илешкектүүлүгүнүн максималдуу деңгээлине жетүү үчүн туздун олуттуу концентрациясы талап кылынат.
● DWSтен алынган мицеллярдык контурдун узундугу жылышуу илешкектиги менен тыгыз байланышта.
Абстракттуу
Кийинки муундагы сульфатсыз беттик активдүү заттар платформаларын издөө максатында, учурдагы иш ар кандай курамдагы, рН жана иондук күчтөгү суудагы кокамидопропил бетаин (CAPB)-натрий метил кокоил таураты (SMCT) аралашмаларынын алгачкы системалуу реологиялык изилдөөсүнүн бирин камсыз кылат. CAPB-SMCT суу эритмелери (жалпы активдүү беттик активдүү заттардын концентрациясы 8–12% %) бир нече беттик активдүү заттардын салмактык катышында даярдалган, рН 4,5 жана 5,5ке туураланган жана NaCl менен титрленген. Туруктуу жана термелүүчү жылышуу өлчөөлөрү макроскопиялык жылышуу илешкектүүлүгүн сандык жактан аныктаган, ал эми диффузиялык толкун спектроскопиясы (DWS) микрореологиясы жыштыктагы чечилген вискоэластикалык модулдарды жана мүнөздүү мицеллярдык узундук шкалаларын камсыз кылган. Тузсуз шарттарда формулалар CAPB:SMCT салмактык катышы 1:0,5 болгондо максималдуу жылышуу илешкектүүлүгү менен Ньютон реологиясын көрсөткөн, бул катиондук-аниондук баш топторунун көпүрөлөрүнүн күчөгөнүн көрсөтөт. рНды 5,5тен 4,5ке чейин төмөндөтүү CAPBге көбүрөөк таза оң заряд алып келди, ошону менен толугу менен аниондук SMCT менен электростатикалык комплекстешүүнү күчөтүп, күчтүүрөөк мицеллярдык тармактарды түздү. Тузду системалуу түрдө кошуу баш-топ-баш-топ түртүүсүн модуляциялап, дискреттик мицеллалардан узун, курт сымал агрегаттарга морфологиялык эволюцияны шарттады. Нөлдүк жылышуу илешкектүүлүгү туз-беттик активдүү заттардын критикалык катыштарында (R) ар кандай максимумдарды көрсөттү, бул электростатикалык кош катмарлуу скрининг менен мицеллярдык узартуунун ортосундагы татаал балансты баса белгиледи. DWS микрореологиясы бул макроскопиялык байкоолорду тастыктап, R ≥ 1де ар кандай Максвелл спектрлерин ачты, бул рептация басымдуулук кылган сынуу-рекомбинация механизмдерине шайкеш келет. Белгилей кетчү нерсе, чырмалышуу жана туруктуулук узундуктары иондук күч менен салыштырмалуу өзгөрүлбөс бойдон калды, ал эми контурдун узундугу нөлдүк жылышуу илешкектүүлүгү менен күчтүү корреляцияларды көрсөттү. Бул ачылыштар мицеллярдык узаруунун жана термодинамикалык синергиянын суюктуктун илешкектүүлүгүн жөнгө салуудагы маанилүү ролун баса белгилеп, заряддын тыгыздыгын, курамын жана иондук шарттарын так көзөмөлдөө аркылуу жогорку натыйжалуу сульфатсыз беттик активдүү заттарды иштеп чыгуу үчүн негиз түзөт.
Графикалык абстракт
Киришүү
Карама-каршы заряддалган түрлөрдөн турган суулуу экилик беттик активдүү заттар системалары косметика, фармацевтика, агрохимия жана тамак-аш кайра иштетүү өнөр жайы сыяктуу көптөгөн өнөр жай тармактарында кеңири колдонулат. Бул системалардын кеңири колдонулушу, биринчи кезекте, алардын ар кандай формулаларда иштөөнү жакшыртууга мүмкүндүк берген жогорку деңгээлдеги интерфейстик жана реологиялык функцияларына байланыштуу. Мындай беттик активдүү заттардын курт сымал, чырмалышып калган агрегаттарга синергетикалык өзүн-өзү чогултуусу жогорку деңгээлде жөнгө салынуучу макроскопиялык касиеттерди берет, анын ичинде илешкектүүлүктүн жогорулашы жана интерфейстик чыңалуунун төмөндөшү. Атап айтканда, аниондук жана цвиттериондук беттик активдүү заттардын айкалыштары беттик активдүүлүктө, илешкектикте жана интерфейстик чыңалуунун модуляциясында синергетикалык жакшырууларды көрсөтөт. Бул жүрүм-турумдар беттик активдүү заттардын полярдык баш топтору менен гидрофобдук куйруктарынын ортосундагы электростатикалык жана стерикалык өз ара аракеттенүүнүн күчөшүнөн келип чыгат, бул бир беттик активдүү заттар системаларынан айырмаланып, түртүүчү электростатикалык күчтөр көп учурда иштөөнү оптималдаштырууну чектейт.
Кокамидопропил бетаин (CAPB; SMILES: CCCCCCCCCCCC(=O)NCCCCN+ (C)CC([O−])=O) - бул жумшак тазалоочу эффективдүүлүгү жана чачты кондиционерлөө касиеттеринен улам косметикалык формулаларда кеңири колдонулган амфотердик беттик активдүү зат. CAPBдин цвиттериондук мүнөзү аниондук беттик активдүү заттар менен электростатикалык синергияны камсыз кылат, көбүктүн туруктуулугун жогорулатат жана формуланын жогорку натыйжалуулугун жогорулатат. Акыркы беш он жылдыкта CAPB-натрий лаурил эфир сульфаты (SLES) сыяктуу сульфат негизиндеги беттик активдүү заттар менен аралашмалары жеке гигиена каражаттарынын негизин түздү. Бирок, сульфат негизиндеги беттик активдүү заттардын эффективдүүлүгүнө карабастан, алардын тери дүүлүгүү потенциалы жана этоксилдөө процессинин кошумча продуктусу болгон 1,4-диоксандын болушуна байланыштуу кооптонуулар сульфатсыз альтернативаларга кызыгууну жаратты. Келечектүү талапкерлердин катарына биошайкештиги жогорулаган жана жумшак касиеттери бар аминокислота негизиндеги беттик активдүү заттар, мисалы, таураттар, саркозинаттар жана глутаматтар кирет [9]. Ошого карабастан, бул альтернативалардын салыштырмалуу чоң полярдык баш топтору көп учурда өтө чырмалышып калган мицеллярдык структуралардын пайда болушуна тоскоол болуп, реологиялык модификаторлорду колдонууну талап кылат.
Натрий метил кокоил таураты (SMCT; ЖЫЛМАЮУЛАР:
CCCCCCCCCCCC(=O)N(C)CCS(=O)(=O)O[Na]) – бул N-метилтауриндин (2-метиламиноэтансульфон кислотасынын) кокостон алынган май кислотасынын чынжыры менен амиддик байланышы аркылуу натрий тузу катары синтезделген аниондук беттик активдүү зат. SMCT күчтүү аниондук сульфонат тобу менен катар амиддик байланыштагы тауриндин башкы тобуна ээ, бул аны биологиялык жактан ажыроочу жана теринин рН деңгээлине шайкеш келет, бул аны сульфатсыз формулалар үчүн келечектүү талапкер катары көрсөтөт. Таураттык беттик активдүү заттар күчтүү жуугуч касиети, катуу сууга туруктуулугу, жумшактыгы жана кеңири рН туруктуулугу менен мүнөздөлөт.
Реологиялык параметрлер, анын ичинде жылышуу илешкектиги, вискоэластикалык модулдар жана агып чыгуу стресси, беттик активдүү заттарга негизделген продукциялардын туруктуулугун, текстурасын жана иштешин аныктоодо абдан маанилүү. Мисалы, жылышуу илешкектигинин жогорулашы субстраттын кармалышын жакшыртышы мүмкүн, ал эми агып чыгуу стресси формуланын колдонулгандан кийин териге же чачка жабышуусун башкарат. Бул макроскопиялык реологиялык мүнөздөмөлөр беттик активдүү заттардын концентрациясы, рН, температура жана эриткичтердин же кошулмалардын болушу сыяктуу көптөгөн факторлор менен модуляцияланат. Карама-каршы заряддалган беттик активдүү заттар сфералык мицеллалардан жана везикулалардан суюк кристаллдык фазаларга чейин ар кандай микроструктуралык өтүүлөргө дуушар болушу мүмкүн, бул өз кезегинде көлөмдүк реологияга терең таасир этет. Амфотерикалык жана аниондук беттик активдүү заттардын аралашмалары көбүнчө узун курт сымал мицелланы (WLM) түзөт, алар вискоэластикалык касиеттерди бир кыйла жакшыртат. Ошондуктан, микроструктура-касиет байланыштарын түшүнүү продукциянын иштешин оптималдаштыруу үчүн абдан маанилүү.
Көптөгөн эксперименталдык изилдөөлөр CAPB-SLES сыяктуу окшош экилик системаларды алардын касиеттеринин микроструктуралык негизин аныктоо үчүн изилдеген. Мисалы, Митринова жана башкалар [13] реометрияны жана динамикалык жарык чачырашын (DLS) колдонуу менен CAPB-SLES-орто чынжырлуу беттик активдүү заттардын аралашмаларындагы мицелла өлчөмүн (гидродинамикалык радиусу) эритменин илешкектиги менен корреляциялашкан. Механикалык реометрия бул аралашмалардын микроструктуралык эволюциясын түшүнүүгө мүмкүндүк берет жана аны диффузиялык толкун спектроскопиясын (DWS) колдонуу менен оптикалык микрореология менен толуктоого болот, ал жеткиликтүү жыштык доменин кеңейтет, айрыкча WLM релаксация процесстерине тиешелүү кыска убакыт масштабындагы динамиканы кармайт. DWS микрореологиясында камтылган коллоиддик зонддордун орточо квадраттык жылышуусу убакыттын өтүшү менен көзөмөлдөнүп, жалпыланган Стокс-Эйнштейн катышы аркылуу айланадагы чөйрөнүн сызыктуу вискоэластикалык модулдарын бөлүп алууга мүмкүндүк берет. Бул ыкма минималдуу үлгү көлөмүн гана талап кылат жана ошондуктан материалдын жеткиликтүүлүгү чектелүү болгон татаал суюктуктарды, мисалы, белок негизиндеги формулаларды изилдөө үчүн пайдалуу. Кеңири жыштык спектрлери боюнча <Δr²(t)> маалыматтарын талдоо торчо өлчөмү, чырмалышуу узундугу, туруктуулук узундугу жана контурдун узундугу сыяктуу мицеллярдык параметрлерди баалоого көмөктөшөт. Амин жана башкалар CAPB-SLES аралашмалары Кейтстин теориясынын божомолдоруна дал келерин көрсөтүштү, туз кошулганда критикалык туз концентрациясына чейин илешкектүүлүктүн олуттуу жогорулашын көрсөтүштү, андан кийин илешкектүүлүк кескин төмөндөйт — WLM системаларындагы типтүү жооп Сюй жана Амин SLES-CAPB-CCB аралашмаларын изилдөө үчүн механикалык реометрияны жана DWSти колдонушту, чырмалышуу WLM пайда болушун көрсөткөн Максвеллдик реологиялык жоопту аныкташты, бул DWS өлчөөлөрүнөн алынган микроструктуралык параметрлер менен дагы тастыкталды. Ушул методологиялардын негизинде, учурдагы изилдөө микроструктуралык кайра түзүүлөр CAPB-SMCT аралашмаларынын жылышуу жүрүм-турумун кандайча башкарарын түшүндүрүү үчүн механикалык реометрияны жана DWS микрореологиясын бириктирет.
Жумшак жана туруктуу тазалоочу каражаттарга болгон суроо-талаптын өсүшүн эске алуу менен, формуладагы кыйынчылыктарга карабастан, сульфатсыз аниондук беттик активдүү заттарды изилдөө күч алды. Сульфатсыз системалардын ар кандай молекулярдык архитектуралары көп учурда ар кандай реологиялык профилдерди берет, бул туз же полимердик коюулануу сыяктуу илешкектикти жогорулатуунун салттуу стратегияларын татаалдаштырат. Мисалы, Йорк ж.б. алкил олефин сульфонатын (AOS), алкил полиглюкозидин (APG) жана лаурил гидроксисултаинди камтыган экилик жана үчтүк беттик активдүү заттардын аралашмаларынын көбүктөнүү жана реологиялык касиеттерин системалуу түрдө изилдөө менен сульфатсыз альтернативаларды изилдешкен. AOS-султаиндин 1:1 катышы CAPB-SLESке окшош жылышуу-суюлтуу жана көбүктүн мүнөздөмөлөрүн көрсөттү, бул WLMдин пайда болушун көрсөтөт. Раджпут ж.б. [26] DLS, SANS жана реометрия аркылуу иондук эмес ко-беттик заттар (кокамид диэтаноламин жана лаурил глюкозид) менен бирге дагы бир сульфатсыз аниондук беттик активдүү зат, натрий кокоил глицинатын (SCGLY) баалашты. SCGLY жалгыз өзү негизинен тоголок мицелланы түзгөнү менен, биргелешкен беттик активдүү заттарды кошуу рН менен шартталган модуляцияга ылайыкташтырылган татаалыраак мицеллдик морфологияларды түзүүгө мүмкүндүк берди.
Бул жетишкендиктерге карабастан, CAPB жана таураттарды камтыган туруктуу сульфатсыз системалардын реологиялык касиеттерине багытталган изилдөөлөр салыштырмалуу аз. Бул изилдөө CAPB-SMCT экилик системасынын алгачкы системалуу реологиялык мүнөздөмөлөрүнүн бирин берүү менен бул боштукту толтурууну көздөйт. Беттик активдүү заттардын курамын, рН жана иондук күчүн системалуу түрдө өзгөртүү менен, биз жылышуу илешкектигин жана илешкектүүлүгүн жөнгө салуучу факторлорду аныктайбыз. Механикалык реометрияны жана DWS микрореологиясын колдонуп, биз CAPB-SMCT аралашмаларынын жылышуу жүрүм-турумунун негизинде жаткан микроструктуралык кайра түзүүлөрдү сандык жактан аныктайбыз. Бул ачылыштар WLM пайда болушун стимулдаштырууда же токтотууда рН, CAPB-SMCT катышы жана иондук деңгээлдердин өз ара аракеттенүүсүн аныктайт, ошону менен ар кандай өнөр жай колдонмолору үчүн туруктуу беттик активдүү заттарга негизделген продукциялардын реологиялык профилдерин ылайыкташтыруу боюнча практикалык түшүнүктөрдү сунуштайт.
Жарыяланган убактысы: 2025-жылдын 5-августу