Vivutio
● Rheolojia ya michanganyiko ya viambata isiyo na salfati ya binary ina sifa ya majaribio.
● Athari za pH, muundo na ukolezi wa ioni huchunguzwa kwa utaratibu.
● CAPB:Uwiano wa wingi wa surfactant wa SMCT wa 1:0.5 hujenga mnato wa juu zaidi wa shear.
● Mkusanyiko mkubwa wa chumvi unahitajika ili kufikia upeo wa mnato wa shear.
● Urefu wa mtaro wa micellar unaokisiwa kutoka kwa DWS unahusiana sana na mnato wa kukata.
Muhtasari
Katika kutafuta majukwaa ya kizazi kijacho ya vipitishio visivyo na salfati, kazi ya sasa hutoa mojawapo ya uchunguzi wa kwanza wa kitaratibu wa rheolojia wa michanganyiko yenye maji ya Cocamidopropyl Betaine (CAPB)-Sodium Methyl Cocoyl Taurate (SMCT) katika muundo tofauti, pH, na nguvu ya ioni. Miyeyusho ya maji ya CAPB-SMCT (jumla ya mkusanyiko wa surfactant amilifu wa 8-12 wt. %) ilitayarishwa kwa uwiano wa uzito wa surfactant, kurekebishwa hadi pHs 4.5 na 5.5, na kuonyeshwa kwa NaCl. Vipimo thabiti na vya kung'aa vilikadiria mnato wa mkaro wa makroskopu, huku mikrorheolojia inayoeneza ya mawimbi ya spectroscopy (DWS) ilitoa masafa ya moduli ya mnato na mizani maalum ya urefu wa micellar. Chini ya hali zisizo na chumvi, michanganyiko hiyo ilionyesha rheolojia ya Newtonia yenye mnato wa juu zaidi wa mkavu katika uwiano wa uzito wa CAPB:SMCT wa 1:0.5, unaoonyesha upanuzi wa daraja la cationic-anionic ulioimarishwa. Kupunguza pH kutoka 5.5 hadi 4.5 kunatoa chaji kubwa zaidi chanya kwa CAPB, na hivyo kukuza uchanganyaji wa kielektroniki kwa SMCT anionic kikamilifu na kuzalisha mitandao thabiti zaidi ya micellar. Ongezeko la chumvi kwa utaratibu lilirekebisha ukaidi wa kikundi-kichwa, ukiendesha mageuzi ya kimofolojia kutoka kwa viini visivyo na kifani hadi mikusanyiko mirefu, kama minyoo. Mnato wa zero-shear ulionyesha upeo tofauti katika uwiano muhimu wa chumvi-to-surfactant (R), ukiangazia usawa tata kati ya uchunguzi wa safu mbili za kielektroniki na urefu wa micellar. DWS microrheology ilithibitisha uchunguzi huu wa jumla, na kufichua mwonekano mahususi wa Maxwellian katika R ≥ 1, kulingana na mbinu za upatanisho-uvunjaji unaotawaliwa na urejeshaji. Hasa, urefu wa msokoto na ustahimilivu ulibakia kuwa tofauti na nguvu ya ioni, wakati urefu wa kontua ulionyesha miunganisho mikali na mnato wa sifuri. Matokeo haya yanasisitiza dhima muhimu ya kurefusha micellar na ushirikiano wa halijoto katika kudhibiti mnana wa giligili, kutoa mfumo wa uhandisi wa viboreshaji visivyo na salfati vyenye utendaji wa juu kupitia udhibiti kamili wa msongamano wa chaji, muundo na hali ya ioni.
Kikemikali cha Mchoro
Utangulizi
Mifumo ya majimaji ya viambata vya maji inayojumuisha spishi zinazochajiwa kinyume inaajiriwa sana katika sekta nyingi za viwanda, ikiwa ni pamoja na vipodozi, dawa, kemikali za kilimo, na viwanda vya usindikaji wa chakula. Kupitishwa kwa mifumo hii kwa kiasi kikubwa kumechangiwa hasa na utendakazi wao wa hali ya juu wa uso kwa uso na rheolojia, ambao huwezesha utendakazi ulioimarishwa katika uundaji tofauti. Kujikusanya binafsi kwa upatanishi wa viambata hivyo kuwa kama minyoo, mijumuisho iliyonaswa hupeana sifa kubwa zinazoweza kusomeka, ikiwa ni pamoja na kuongezeka kwa mnato na kupunguza mvutano wa baina ya uso. Hasa, michanganyiko ya viambata vya anionic na zwitterionic huonyesha uboreshaji wa usawazishaji katika shughuli za uso, mnato, na urekebishaji wa mvutano wa baina ya uso. Tabia hizi hutokana na mwingiliano ulioimarishwa wa kielektroniki na steric kati ya vikundi vya vichwa vya polar na mikia ya haidrofobi ya viboreshaji, tofauti na mifumo ya kipitishio kimoja, ambapo nguvu za kielektroniki za kuchukiza mara nyingi huzuia uboreshaji wa utendakazi.
Cocamidopropyl betaine (CAPB; TABASAMU: CCCCCCCCCC(=O)NCCCN+ (C)CC([O−])=O) ni kiboreshaji cha amphoteriki kinachotumika sana katika uundaji wa vipodozi kutokana na utendakazi wake mdogo wa utakaso na sifa za viyoyozi. Asili ya zwitterionic ya CAPB huwezesha ushirikiano wa kielektroniki na viambata vya anionic, kuimarisha uthabiti wa povu na kukuza utendakazi bora wa uundaji. Katika miongo mitano iliyopita, michanganyiko ya CAPB yenye viambata vinavyotokana na salfati, kama vile CAPB-sodiamu lauryl ether sulfate (SLES), imekuwa msingi katika bidhaa za utunzaji wa kibinafsi. Hata hivyo, licha ya ufanisi wa viambata vinavyotokana na salfati, wasiwasi kuhusu uwezo wao wa kuwasha ngozi na kuwepo kwa 1,4-dioxane, bidhaa iliyotokana na mchakato wa ethoxylation, imesababisha shauku katika njia mbadala zisizo na salfati. Wagombea wanaotarajiwa ni pamoja na viambata vinavyotokana na amino-asidi, kama vile taurates, sarcosinates, na glutamates, ambazo zinaonyesha utangamano ulioimarishwa wa kibayolojia na sifa nyepesi zaidi [9]. Walakini, vikundi vikubwa vya vichwa vya polar vya mbadala hizi mara nyingi huzuia uundaji wa miundo ya micellar iliyonaswa sana, na hivyo kulazimisha matumizi ya virekebishaji vya rheolojia.
Sodiamu cocoyl taurate (SMCT; TABASAMU:
CCCCCCCCCCCC(=O)N(C)CCS(=O)(=O)O[Na]) ni kiongeza anionic kilichoundwa kama chumvi ya sodiamu kupitia amide iliyounganishwa ya N-methyltaurine (2-methylaminoethanesulfonic acid) na mnyororo wa asidi ya mafuta inayotokana na nazi. SMCT ina kikundi kikuu cha taurini kilichounganishwa na amide pamoja na kikundi cha sulfonate cha anionic, kinachoifanya iweze kuoza na kuendana na pH ya ngozi, ambayo inaiweka kama mgombeaji mzuri wa uundaji usio na salfati . Vitengezaji vya Taurati vina sifa ya ugumu wao wa kusafisha, ustahimilivu wa maji magumu, upole, na uthabiti mpana wa pH.
Vigezo vya kiiolojia, ikiwa ni pamoja na mnato wa shear, moduli ya mnanata, na mkazo wa mavuno, ni muhimu katika kubainisha uthabiti, umbile, na utendakazi wa bidhaa zinazotokana na surfactant. Kwa mfano, mnato wa juu wa shear unaweza kuboresha uhifadhi wa mkatetaka, ilhali mkazo wa mavuno hutawala uzingatiaji wa uundaji wa ngozi au nywele baada ya utumaji maombi. Sifa hizi za rheolojia za jumla hurekebishwa na sababu nyingi, ikiwa ni pamoja na ukolezi wa surfactant, pH, halijoto, na uwepo wa vimumunyisho au viungio. Watazamiaji wanaochajiwa kinyume wanaweza kupitia mabadiliko mbalimbali ya miundo midogo, kuanzia miseli na vesicles ya duara hadi awamu ya fuwele kioevu, ambayo, kwa upande wake, huathiri pakubwa rheolojia ya wingi. Michanganyiko ya viambata vya amphoteric na anionic mara nyingi huunda miseli mirefu kama minyoo (WLMs), ambayo huongeza kwa kiasi kikubwa sifa za mnato. Kwa hivyo, kuelewa uhusiano wa muundo-mali ni muhimu kwa kuboresha utendaji wa bidhaa.
Tafiti nyingi za majaribio zimechunguza mifumo ya jozi inayofanana, kama vile CAPB-SLES, ili kufafanua msingi wa miundo midogo ya sifa zake. Kwa mfano, Mitrinova et al. [13] saizi ya micelle iliyounganishwa (radius ya hidrodynamic) na mnato wa suluhu katika michanganyiko ya viambatisho shirikishi ya CAPB-SLES-kati-mnyororo kwa kutumia rheometry na mtawanyiko wa mwanga unaobadilika (DLS). Raheometri ya kimitambo hutoa umaizi katika mabadiliko ya muundo wa michanganyiko hii na inaweza kuongezwa na maikrorheolojia ya macho kwa kutumia taswira ya mawimbi inayoeneza (DWS) ambayo hupanua kikoa cha masafa kinachoweza kufikiwa, ikinasa mienendo ya muda mfupi inayohusiana hasa na michakato ya utulivu ya WLM. Katika maikroheolojia ya DWS, wastani wa uhamishaji wa mraba wa vichunguzi vya koloidal vilivyopachikwa hufuatiliwa baada ya muda, kuwezesha uchimbaji wa moduli ya mstari wa mnato wa kati inayozunguka kupitia uhusiano wa jumla wa Stokes-Einstein. Mbinu hii inahitaji ujazo wa sampuli chache tu na kwa hivyo ni nzuri kwa kusoma vimiminiko changamano na upatikanaji mdogo wa nyenzo, kwa mfano michanganyiko inayotegemea protini . Uchanganuzi wa data ya < Δr²(t)> katika mawimbi makubwa ya masafa huwezesha ukadiriaji wa vigezo vya micellar kama vile ukubwa wa matundu, urefu wa mshiko, urefu wa kudumu na urefu wa kontua. Amin et al alionyesha kwamba michanganyiko ya CAPB-SLES inapatana na utabiri kutoka kwa nadharia ya Cates, ikionyesha ongezeko kubwa la mnato na kuongeza chumvi hadi mkusanyiko muhimu wa chumvi, zaidi ya ambayo mnato hupungua kwa kasi-mwitikio wa kawaida katika mifumo ya WLM Xu na Amin walitumia rheometry ya mitambo na DWS kuchunguza SLES-wellsrheic rheometry ya CCB-rangi ya majibu. uundaji wa WLM ulionaswa, ambao ulithibitishwa zaidi na vigezo vya miundo midogo vinavyokisiwa kutoka kwa vipimo vya DWS. Kwa kuzingatia mbinu hizi, utafiti wa sasa unaunganisha rheometry ya kimakanika na mikrorheolojia ya DWS ili kufafanua jinsi upangaji upya wa miundo midogo huendesha tabia ya ukata wa michanganyiko ya CAPB-SMCT.
Kwa kuzingatia kuongezeka kwa mahitaji ya mawakala wa utakaso laini na endelevu zaidi, uchunguzi wa viambata vya anioni visivyo na salfa umeshika kasi licha ya changamoto za uundaji. Usanifu tofauti wa molekuli ya mifumo isiyo na salfati mara nyingi hutoa wasifu tofauti wa rheolojia, na kutatiza mikakati ya kawaida ya uboreshaji wa mnato kama vile chumvi au unene wa polimeri. Kwa mfano, Yorke et al. iligundua njia mbadala zisizo za salfati kwa kuchunguza kwa utaratibu sifa za kutokwa na povu na rheolojia za michanganyiko ya viambata vya binary na ternary inayojumuisha alkyl olefin sulfonate (AOS), alkyl polyglucoside (APG), na lauryl hydroxysultaine. Uwiano wa 1:1 wa AOS-sultaine ulionyesha sifa za kupunguza manyoya na povu sawa na CAPB-SLES, ikionyesha uundaji wa WLM. Rajput et al. [26] alitathmini kiweka anionic kisicho na salfati, sodiamu cocoyl glycinate (SCGLY), pamoja na viambata-shirikishi vya nonionic (cocamide diethanolamine na lauryl glucoside) kupitia DLS, SANS, na rheometry. Ijapokuwa SCGLY pekee ndiyo iliunda miseli yenye umbo la duara, nyongeza ya viambatisho-shirikishi iliwezesha uundaji wa mofolojia tata zaidi za micellar, zinazoweza kubadilika kulingana na pH.
Licha ya maendeleo haya, uchunguzi mdogo kwa kulinganisha umelenga sifa za rheolojia za mifumo endelevu isiyo na salfa ambayo inahusisha CAPB na taurates. Utafiti huu unalenga kujaza pengo hili kwa kutoa mojawapo ya sifa za kwanza za utaratibu za rheolojia za mfumo wa binary wa CAPB–SMCT. Kwa kutofautisha kiutaratibu utunzi wa ziada, pH, na nguvu ya ioni, tunafafanua vipengele vinavyosimamia mnato wa kukata na mnato. Kwa kutumia rheometry ya kimakenika na mikroheolojia ya DWS, tunakadiria upangaji upya wa miundo midogo inayotokana na tabia ya kukata manyoya ya michanganyiko ya CAPB-SMCT. Matokeo haya yanafafanua mwingiliano kati ya pH, uwiano wa CAPB-SMCT, na viwango vya ionic katika kukuza au kuzuia uundaji wa WLM, na hivyo kutoa maarifa ya vitendo katika kurekebisha wasifu wa rheolojia wa bidhaa endelevu za msingi wa usaidizi kwa matumizi anuwai ya viwandani.
Muda wa kutuma: Aug-05-2025