លក្ខណៈនៃសក្ដានុពល rheological នៃល្បាយ surfactant គ្មានស៊ុលហ្វាតនៃ cocamidopropyl betaine-sodium methyl cocoyl taurate នៅទូទាំងសមាសភាព pH និងលក្ខខណ្ឌអ៊ីយ៉ុង

សេចក្តីផ្តើម

ប្រព័ន្ធ surfactant binary aqueous រួមមានប្រភេទដែលត្រូវបានចោទប្រកាន់ផ្ទុយគ្នាត្រូវបានប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយនៅទូទាំងវិស័យឧស្សាហកម្មជាច្រើន រួមទាំងគ្រឿងសំអាង ឱសថ គីមីកសិកម្ម និងឧស្សាហកម្មកែច្នៃម្ហូបអាហារ។ ការទទួលយកយ៉ាងទូលំទូលាយនៃប្រព័ន្ធទាំងនេះត្រូវបានកំណត់គុណលក្ខណៈជាចម្បងចំពោះមុខងារ interfacial និង rheological ដ៏ប្រសើររបស់ពួកគេ ដែលអនុញ្ញាតឱ្យមានដំណើរការប្រសើរឡើងនៅក្នុងទម្រង់ចម្រុះ។ ការប្រមូលផ្តុំដោយខ្លួនឯងដែលរួមបញ្ចូលគ្នានៃសារធាតុ surfactants ទៅជា wormlike, entangled aggregates ផ្តល់នូវលក្ខណៈសម្បត្តិ macroscopic ដែលអាចផ្លាស់ប្តូរបានខ្ពស់ រួមទាំងការបង្កើន viscoelasticity និងកាត់បន្ថយភាពតានតឹង interfacial ។ ជាពិសេស ការរួមបញ្ចូលគ្នានៃសារធាតុ surfactants anionic និង zwitterionic បង្ហាញពីការពង្រឹងស៊ីសង្វាក់គ្នានៅក្នុងសកម្មភាពផ្ទៃ ភាព viscosity និងម៉ូឌុលភាពតានតឹង interfacial ។ ឥរិយាបទទាំងនេះកើតឡើងពីអន្តរកម្មអេឡិចត្រូស្ទិក និងស្តេរ៉ូអ៊ីតកាន់តែខ្លាំងរវាងក្រុមក្បាលប៉ូល និងកន្ទុយ hydrophobic នៃសារធាតុ surfactants ផ្ទុយពីប្រព័ន្ធ surfactant តែមួយ ដែលកម្លាំងអេឡិចត្រូស្តាតដែលគួរឱ្យស្អប់ខ្ពើមជារឿយៗកំណត់ការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពប្រតិបត្តិការ។

Cocamidopropyl betaine (CAPB; ស្នាមញញឹម៖ CCCCCCCCCCCC(=O)NCCCN+ (C)CC([O−])=O) គឺជាសារធាតុ surfactant amphoteric ដែលត្រូវបានប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយនៅក្នុងរូបមន្តគ្រឿងសំអាង ដោយសារប្រសិទ្ធភាពនៃការលាងសម្អាតស្រាល និងលក្ខណៈសម្បត្តិនៃម៉ាស៊ីនសក់។ លក្ខណៈ zwitterionic នៃ CAPB អនុញ្ញាតឱ្យមានការរួមបញ្ចូលគ្នានៃអេឡិចត្រូស្ទិកជាមួយនឹង surfactants anionic បង្កើនស្ថេរភាពនៃស្នោនិងលើកកម្ពស់ការអនុវត្តរូបមន្តល្អបំផុត។ ក្នុងរយៈពេលប្រាំទសវត្សរ៍កន្លងមកនេះ ល្បាយ CAPB ជាមួយនឹងសារធាតុ surfactants ដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ុលហ្វាត ដូចជា CAPB-sodium lauryl ether sulfate (SLES) បានក្លាយជាមូលដ្ឋានគ្រឹះនៅក្នុងផលិតផលថែរក្សាផ្ទាល់ខ្លួន។ ទោះបីជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ទោះបីជាមានប្រសិទ្ធភាពនៃសារធាតុ surfactants ដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ុលហ្វាតក៏ដោយ ក្តីបារម្ភទាក់ទងនឹងសក្តានុពលនៃការរលាកស្បែករបស់ពួកគេ និងវត្តមានរបស់ 1,4-dioxane ដែលជាផលិតផលនៃដំណើរការ ethoxylation បានជំរុញឱ្យមានការចាប់អារម្មណ៍លើជម្រើសដែលគ្មានស៊ុលហ្វាត។ បេក្ខភាពដែលលេចធ្លោរួមមាន surfactants ដែលមានមូលដ្ឋានលើអាស៊ីតអាមីណូ ដូចជា taurates sarcosinates និង glutamates ដែលបង្ហាញពីភាពឆបគ្នានៃជីវៈចម្រុះ និងលក្ខណៈសម្បត្តិស្រាលជាងមុន [9] ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ក្រុមក្បាលប៉ូលធំដែលទាក់ទងគ្នានៃជម្រើសទាំងនេះជារឿយៗរារាំងការបង្កើតរចនាសម្ព័ន្ធ micellar ដែលជាប់គាំងយ៉ាងខ្លាំង ដោយចាំបាច់ត្រូវប្រើឧបករណ៍កែប្រែ rheological ។

សូដ្យូម មេទីល ខូលី តារ៉ាត (SMCT; ស្នាមញញឹម៖
CCCCCCCCCCCC(=O)N(C)CCS(=O)(=O)O[Na]) គឺជាសារធាតុ surfactant anionic ដែលត្រូវបានសំយោគជាអំបិលសូដ្យូម តាមរយៈការភ្ជាប់ amide នៃ N-methyltaurine (2-methylaminoethanesulfonic acid) ជាមួយនឹងខ្សែសង្វាក់អាស៊ីតខ្លាញ់ដែលបានមកពីដូង។ SMCT មានក្រុមធុរេនដែលមានតំណភ្ជាប់អាមីដ រួមជាមួយនឹងក្រុមស៊ុលហ្វាត anionic យ៉ាងខ្លាំង ដែលធ្វើឱ្យវាអាចបំប្លែងសារជាតិគីមីបាន និងត្រូវគ្នាជាមួយ pH ស្បែក ដែលកំណត់វាជាបេក្ខជនដ៏ជោគជ័យសម្រាប់រូបមន្តដែលគ្មានស៊ុលហ្វាត។ សារធាតុ surfactants Taurate ត្រូវបានកំណត់លក្ខណៈដោយការលាងសម្អាតដ៏ខ្លាំងក្លារបស់ពួកគេ ភាពធន់នឹងទឹក ភាពស្លូតបូត និងស្ថេរភាព pH ទូលំទូលាយ។

ប៉ារ៉ាម៉ែត្រ rheological រួមទាំង viscosity shear, viscoelastic moduli និងភាពតានតឹងទិន្នផលគឺមានសារៈសំខាន់ក្នុងការកំណត់ស្ថេរភាព វាយនភាព និងការអនុវត្តនៃផលិតផលដែលមានមូលដ្ឋានលើ surfactant ។ ជាឧទាហរណ៍ ភាពធន់នៃស្រទាប់ខាងក្រោមអាចធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវការរក្សាស្រទាប់ខាងក្រោម ខណៈពេលដែលភាពតានតឹងនៃទិន្នផលគ្រប់គ្រងការប្រកាន់ខ្ជាប់នៃរូបមន្តទៅនឹងស្បែក ឬសក់ក្រោយការលាប។ គុណលក្ខណៈ rheological macroscopic ទាំងនេះត្រូវបានកែប្រែដោយកត្តាជាច្រើន រួមទាំងកំហាប់ surfactant pH សីតុណ្ហភាព និងវត្តមានរបស់ co-solvents ឬ additives។ សារធាតុ surfactants ដែលត្រូវបានចោទប្រកាន់ផ្ទុយគ្នាអាចឆ្លងកាត់ការផ្លាស់ប្តូរមីក្រូរចនាសម្ព័ន្ធចម្រុះ ចាប់ពី micelles រាងស្វ៊ែរ និង vesicles ទៅដំណាក់កាលគ្រីស្តាល់រាវ ដែលវាជះឥទ្ធិពលយ៉ាងជ្រាលជ្រៅដល់ rheology ភាគច្រើន។ ល្បាយនៃ amphoteric និង anionic surfactants ជាញឹកញាប់បង្កើតជា micelles wormlike ពន្លូត (WLMs) ដែលបង្កើនលក្ខណៈសម្បត្តិ viscoelastic យ៉ាងខ្លាំង។ ដូច្នេះការយល់ដឹងអំពីទំនាក់ទំនងមីក្រូរចនាសម្ព័ន្ធ-អចលនវត្ថុគឺមានសារៈសំខាន់សម្រាប់ការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពដំណើរការផលិតផល។

ការសិក្សាពិសោធន៍ជាច្រើនបានស៊ើបអង្កេតប្រព័ន្ធប្រព័ន្ធគោលពីរស្រដៀងគ្នា ដូចជា CAPB-SLES ដើម្បីបំភ្លឺមូលដ្ឋានមីក្រូរចនាសម្ព័ន្ធនៃលក្ខណៈសម្បត្តិរបស់វា។ ឧទាហរណ៍ Mitrinova et al ។ [13] ទំហំ micelle ជាប់ទាក់ទងគ្នា (កាំជណ្ដើរធារាសាស្ត្រ) ជាមួយនឹងដំណោះស្រាយ viscosity ក្នុង CAPB-SLES-medium-chain co-surfactant ល្បាយដោយប្រើ rheometry និង dynamic light scattering (DLS)។ រ៉េអូមេទ្រីមេកានិកផ្តល់នូវការយល់ដឹងអំពីការវិវត្តន៍នៃរចនាសម្ព័ន្ធមីក្រូនៃល្បាយទាំងនេះ ហើយអាចត្រូវបានបន្ថែមដោយមីក្រូរីអូតូអុបទិកដោយប្រើឌីអេហ្វអេស ស្គ្រីបស្កុប (DWS) ដែលពង្រីកដែនប្រេកង់ដែលអាចចូលប្រើបាន ដោយចាប់យកសក្ដានុពលរយៈពេលខ្លីជាពិសេសទាក់ទងនឹងដំណើរការបន្ធូរបន្ថយ WLM ។ នៅក្នុង DWS microrheology ការផ្លាស់ទីលំនៅការ៉េមធ្យមនៃការស៊ើបអង្កេត colloidal ដែលបានបង្កប់ត្រូវបានតាមដានតាមពេលវេលា ដែលអនុញ្ញាតឱ្យទាញយកម៉ូឌុល viscoelastic លីនេអ៊ែរនៃមជ្ឈដ្ឋានជុំវិញតាមរយៈទំនាក់ទំនង Stokes-Einstein ទូទៅ។ បច្ចេកទេសនេះតម្រូវឱ្យមានបរិមាណគំរូតិចតួចប៉ុណ្ណោះ ហើយដូច្នេះវាមានអត្ថប្រយោជន៍សម្រាប់ការសិក្សាវត្ថុរាវស្មុគស្មាញជាមួយនឹងសម្ភារៈមានកម្រិត ឧទាហរណ៍ រូបមន្តផ្អែកលើប្រូតេអ៊ីន។ ការវិភាគទិន្នន័យ < Δr²(t)> ឆ្លងកាត់វិសាលគមប្រេកង់ទូលំទូលាយជួយសម្រួលដល់ការប៉ាន់ប្រមាណនៃប៉ារ៉ាម៉ែត្រ micellar ដូចជាទំហំសំណាញ់ ប្រវែងជាប់គាំង ប្រវែងជាប់លាប់ និងប្រវែងវណ្ឌវង្ក។ Amin et al បានបង្ហាញថាល្បាយ CAPB-SLES អនុលោមតាមការព្យាករណ៍ពីទ្រឹស្ដីរបស់ Cates ដែលបង្ហាញពីការកើនឡើងនៃ viscosity ជាមួយនឹងការបន្ថែមអំបិលរហូតដល់កំហាប់អំបិលដ៏សំខាន់ ដែលលើសពីនេះ viscosity ធ្លាក់ចុះយ៉ាងគំហុក—ជាការឆ្លើយតបធម្មតានៅក្នុងប្រព័ន្ធ WLM Xu និង Amin បានប្រើប្រាស់ rheometry មេកានិក CCB និង DWSB-CA ។ ការឆ្លើយតបតាមសរីរវិទ្យា Maxwellian បង្ហាញពីការបង្កើត WLM ដែលជាប់ពាក់ព័ន្ធ ដែលត្រូវបានបញ្ជាក់បន្ថែមដោយប៉ារ៉ាម៉ែត្រមីក្រូរចនាសម្ព័ន្ធដែលបានសន្និដ្ឋានពីការវាស់វែង DWS ។ ដោយផ្អែកលើវិធីសាស្រ្តទាំងនេះ ការសិក្សាបច្ចុប្បន្នរួមបញ្ចូល rheometry មេកានិក និងអតិសុខុមប្រាណ DWS ដើម្បីបញ្ជាក់ពីរបៀបដែលការរៀបចំឡើងវិញនូវរចនាសម្ព័ន្ធខ្នាតតូចជំរុញឱ្យមានឥរិយាបថកាត់នៃល្បាយ CAPB-SMCT ។

ដោយមើលឃើញពីការកើនឡើងនៃតម្រូវការសម្រាប់ភ្នាក់ងារសម្អាតដ៏ទន់ភ្លន់ និងប្រកបដោយនិរន្តរភាព ការរុករកសារធាតុ surfactants anionic ដែលគ្មានស៊ុលហ្វាត បានទទួលនូវសន្ទុះ ទោះបីជាមានបញ្ហាក្នុងការបង្កើតទម្រង់ក៏ដោយ។ ស្ថាបត្យកម្មម៉ូលេគុលដាច់ដោយឡែកនៃប្រព័ន្ធដែលមិនមានស៊ុលហ្វាត ច្រើនតែផ្តល់ទម្រង់ rheological ផ្សេងគ្នា ដែលធ្វើអោយស្មុគស្មាញដល់យុទ្ធសាស្ត្រសាមញ្ញសម្រាប់ការពង្រឹងភាព viscosity ដូចជាតាមរយៈអំបិល ឬប៉ូលីម័រក្រាស់។ ឧទាហរណ៍ Yorke et al ។ បានស្វែងរកជម្រើសដែលមិនមែនជាស៊ុលហ្វាត ដោយការស៊ើបអង្កេតជាប្រព័ន្ធលើលក្ខណៈសម្បត្តិនៃពពុះ និងសរីរវិទ្យានៃល្បាយ surfactant binary និង ternary ដែលមានសារធាតុ alkyl olefin sulfonate (AOS), alkyl polyglucoside (APG) និង lauryl hydroxysultaine ។ សមាមាត្រ 1: 1 នៃ AOS-sultaine បានបង្ហាញពីលក្ខណៈនៃការកាត់ស្តើង និងពពុះដែលស្រដៀងទៅនឹង CAPB-SLES ដែលបង្ហាញពីការបង្កើត WLM ។ Rajput et al ។ [26] បានវាយតម្លៃលើសារធាតុ anionic surfactant ដែលគ្មានស៊ុលហ្វាតមួយទៀតគឺ sodium cocoyl glycinate (SCGLY) រួមជាមួយ co-surfactants nonionic (cocamide diethanolamine និង lauryl glucoside) តាមរយៈ DLS, SANS និង rheometry ។ ទោះបីជា SCGLY តែមួយបានបង្កើតជា micelles រាងស្វ៊ែរលើសលប់ក៏ដោយ ការបន្ថែមសារធាតុ co-surfactant បានអនុញ្ញាតឱ្យមានការបង្កើត morphologies micellar ដ៏ស្មុគស្មាញបន្ថែមទៀត ដែលសមស្របទៅនឹងម៉ូឌុល pH-driven ។

ថ្វីបើមានភាពជឿនលឿនទាំងនេះក៏ដោយ ការស៊ើបអង្កេតតិចតួចប្រៀបធៀបបានកំណត់គោលដៅលើលក្ខណៈសម្បត្តិ rheological នៃប្រព័ន្ធគ្មានស៊ុលហ្វាតប្រកបដោយនិរន្តរភាពដែលពាក់ព័ន្ធនឹង CAPB និង taurates ។ ការសិក្សានេះមានគោលបំណងបំពេញចន្លោះនេះដោយផ្តល់នូវលក្ខណៈ rheological ជាប្រព័ន្ធដំបូងបង្អស់នៃប្រព័ន្ធគោលពីរ CAPB-SMCT ។ ដោយការផ្លាស់ប្តូរជាប្រព័ន្ធនៃសមាសភាព surfactant, pH និងកម្លាំងអ៊ីយ៉ុង យើងពន្យល់ពីកត្តាដែលគ្រប់គ្រង viscosity កាត់ និង viscoelasticity ។ ដោយប្រើ rheometry មេកានិក និងអតិសុខុមប្រាណ DWS យើងកំណត់បរិមាណនៃការរៀបចំឡើងវិញនូវរចនាសម្ព័ន្ធមីក្រូដែលផ្អែកលើឥរិយាបថកាត់នៃល្បាយ CAPB-SMCT ។ ការរកឃើញទាំងនេះពន្យល់ពីអន្តរកម្មរវាង pH សមាមាត្រ CAPB-SMCT និងកម្រិតអ៊ីយ៉ុងក្នុងការលើកកម្ពស់ឬរារាំងការបង្កើត WLM ដោយហេតុនេះផ្តល់នូវការយល់ដឹងជាក់ស្តែងក្នុងការកែសម្រួលទម្រង់ rheological នៃផលិតផលដែលមានមូលដ្ឋានលើ surfactant ប្រកបដោយនិរន្តរភាពសម្រាប់កម្មវិធីឧស្សាហកម្មចម្រុះ។