የኮካሚዶፕሮፒል ቤታይን-ሶዲየም ሜቲል ኮኮይል ታውሬት ሰልፌት-ነጻ የሰርፋክታንት ድብልቆችን በስብስብ፣ ፒኤች እና አዮኒክ ሁኔታዎች ላይ ያለውን የሩዮሎጂ ተለዋዋጭነት መለየት

መግቢያ

የውሃ ሁለትዮሽ ሰርፋክታንት ሲስተሞች ተቃራኒ ቻርጅ ያላቸው ዝርያዎችን ያካተቱ ሲሆን ይህም ኮስሞቲክስ፣ ፋርማሲዩቲካል፣ አግሮኬሚካሎች እና የምግብ ማቀነባበሪያ ኢንዱስትሪዎችን ጨምሮ በብዙ የኢንዱስትሪ ዘርፎች በስፋት ጥቅም ላይ ይውላል። የእነዚህ ስርዓቶች በስፋት ተቀባይነት ማግኘታቸው በዋነኝነት የሚመነጨው የላቀ የኢንተርፋክታንት እና የሪኦሎጂካል ተግባራቸው ሲሆን ይህም በተለያዩ ቀመሮች ውስጥ የተሻሻለ አፈፃፀም እንዲኖር ያስችላል። እንደዚህ ያሉ ሰርፋክታንትስ ወደ ትል መሰል፣ በተጠላለፉ ውህዶች ውስጥ ያለው ሲነርጂስቲክ ራስን መሰብሰብ ከፍተኛ ማስተካከያ ሊደረግ የሚችል ማክሮስኮፒክ ባህሪያትን ይሰጣል፣ ይህም የቪስኮላስቲክነት መጨመር እና የኢንተርፋሽናል ውጥረት መቀነስን ያካትታል። በተለይም የአኒዮኒክ እና የዝዊተሪዮኒክ ሰርፋክታንት ጥምረት በወለል እንቅስቃሴ፣ viscosity እና በኢንተርፋሽናል ውጥረት ሞጁል ውስጥ ሲነርጂስቲክ ማሻሻያዎችን ያሳያል። እነዚህ ባህሪያት የሚመነጩት በዋልታ ጭንቅላት ቡድኖች እና በሰርፋክታንትስ ሃይድሮፎቢክ ጅራቶች መካከል ካለው የተጠናከረ የኤሌክትሮስታቲክ እና የስቴሪክ መስተጋብር ሲሆን ይህም ከአንድ-ሰርፋክታንት ሲስተሞች ጋር ይቃረናል፣ አጸያፊ ኤሌክትሮስታቲክ ኃይሎች ብዙውን ጊዜ የአፈጻጸም ማመቻቸትን ይገድባሉ።

ኮካሚዶፕሮፒል ቤታይን (CABP፤ SMILES: CCCCCCCCCC(=O)NCCCN+ (C)CC([O−])=O) በቀላል የማጽዳት ውጤታማነት እና በፀጉር ማስተካከያ ባህሪያት ምክንያት በኮስሞቲክስ ቀመሮች ውስጥ በስፋት ጥቅም ላይ የሚውል አምፎቴሪክ ሰርፋክታንት ነው። የCAPB የዝዊተሪዮኒክ ተፈጥሮ ከአኒዮኒክ ሰርፋክታንቶች ጋር ኤሌክትሮስታቲክ ውህደትን ያስችላል፣ የአረፋ መረጋጋትን ያሻሽላል እና የላቀ የቀመር አፈፃፀምን ያበረታታል። ባለፉት አምስት አስርት ዓመታት፣ እንደ CAPB-ሶዲየም ላውረል ኤተር ሰልፌት (SLES) ያሉ ሰልፌት ላይ የተመሰረቱ ሰርፋክታንቶች ያላቸው የCAPB ውህዶች በግል እንክብካቤ ምርቶች ውስጥ መሰረታዊ ሆነዋል። ሆኖም፣ በሰልፌት ላይ የተመሰረቱ ሰርፋክታንቶች ውጤታማነት ቢኖርም፣ ስለ ቆዳ መቆጣት አቅማቸው እና የኢቶክሲሌሽን ሂደት ተረፈ ምርት የሆነው 1,4-ዲዮክሳን መኖር ስጋቶች በሰልፌት-ነጻ አማራጮች ላይ ፍላጎት አሳድረዋል። ተስፋ ሰጪ እጩዎች እንደ ታውሬትስ፣ ሳርኮሲኔትስ እና ግሉታሜትስ ያሉ አሚኖ አሲድ ላይ የተመሰረቱ ሰርፋክታንቶችን ያካትታሉ፣ እነዚህም የተሻሻለ ባዮኮምፓቲቲ እና መለስተኛ ባህሪያትን ያሳያሉ [9]። ያም ሆኖ፣ የእነዚህ አማራጮች በአንጻራዊ ሁኔታ ትላልቅ የዋልታ ራስ ቡድኖች ብዙውን ጊዜ በጣም የተጠላለፉ የማይሴላር መዋቅሮችን መፈጠር ያደናቅፋሉ፣ ይህም የሪኦሎጂካል ማሻሻያዎችን መጠቀምን ይጠይቃል።

ሶዲየም ሜቲል ኮኮይል ታውሬት (SMCT፤ ፈገግታዎች፡
CCCCCCCCCCCC(=O)N(C)CCS(=O)(=O)O[Na]) በኤን-ሜቲልታዩሪን (2-ሜቲልአሚኖኤታኑሰልፎኒክ አሲድ) ከአሚድ ጋር በማጣመር እንደ ሶዲየም ጨው የተቀናበረ አኒዮኒክ ሰርፋክታንት ሲሆን ከኮኮናት የተገኘ የፋቲ አሲድ ሰንሰለት ጋር ይገናኛል። SMCT ከጠንካራ አኒዮኒክ ሰልፎኔት ቡድን ጋር ከአሚድ ጋር የተገናኘ የታውሪን ራስ ቡድን አለው፣ ይህም ባዮግራድድድ እና ከቆዳ ፒኤች ጋር ተኳሃኝ ያደርገዋል፣ ይህም ለሰልፌት-ነጻ ፎርሙላዎች ተስፋ ሰጪ እጩ አድርጎ ያስቀምጣል። የታውሬት ሰርፋክታንቶች በጠንካራ የጽዳት፣ በጠንካራ የውሃ መቋቋም፣ በለስላሳነት እና በሰፊው የፒኤች መረጋጋት ተለይተው ይታወቃሉ።

የሩዮሎጂካል መለኪያዎች፣ የሸር viscosity፣ የቪስኮላስቲክ ሞዱሊ እና የምርጥ ውጥረትን ጨምሮ፣ የሰርፋክታንት ላይ የተመሰረቱ ምርቶችን መረጋጋት፣ ሸካራነት እና አፈፃፀም ለመወሰን ወሳኝ ናቸው። ለምሳሌ፣ ከፍ ያለ የሸር viscosity የንጥረ ነገር ማቆየትን ሊያሻሽል ይችላል፣ የምርጥ ውጥረት ደግሞ ከትግበራ በኋላ ለቆዳ ወይም ለፀጉር ያለውን ተገዢነት ይቆጣጠራል። እነዚህ ማክሮስኮፒክ የሪዮሎጂካል ባህሪያት የሰርፋክታንት ክምችት፣ ፒኤች፣ የሙቀት መጠን እና የጋራ መሟሟት ወይም ተጨማሪዎች መኖርን ጨምሮ በብዙ ምክንያቶች ይለዋወጣሉ። በተቃራኒው የተሞሉ የሰርፋክታንትስ የተለያዩ ማይክሮስትራክቸራል ሽግግሮችን ሊያደርጉ ይችላሉ፣ ከክብ ቅርጽ ያላቸው ማይሴል እና ቬሲክል እስከ ፈሳሽ ክሪስታሊን ደረጃዎች ድረስ፣ ይህም በተራው በጅምላ rheology ላይ ከፍተኛ ተጽዕኖ ያሳድራል። የአምፎተርቲክ እና የአኒዮኒክ ሰርፋክታንትስ ድብልቅ ብዙውን ጊዜ ረጅም ትል መሰል ማይሴል (WLMs) ይፈጥራሉ፣ ይህም የቪስኮላስቲክ ባህሪያትን በእጅጉ ያሻሽላል። ስለዚህ የማይክሮስትራክቸር-የንብረት ግንኙነቶችን መረዳት የምርት አፈጻጸምን ለማመቻቸት ወሳኝ ነው።

በርካታ የሙከራ ጥናቶች እንደ CAPB-SLES ያሉ ተመሳሳይ የሆኑ ሁለትዮሽ ስርዓቶችን መርምረዋል፣ ይህም የባህሪያቸውን ማይክሮስትራክቸራል መሰረት ለማብራራት ነው። ለምሳሌ፣ ሚትሪኖቫ እና ሌሎች [13] በ CAPB-SLES-መካከለኛ-ሰንሰለት ተባባሪ-ሰርፋክታንት ውህዶች ውስጥ ካለው የመፍትሄ viscosity ጋር የተቆራኘ የማይሴል መጠን (ሃይድሮዳይናሚክ ራዲየስ) እና ሬዮሜትሪ እና ተለዋዋጭ የብርሃን መበታተን (DLS) በመጠቀም። ሜካኒካል ሬዮሜትሪ የእነዚህን ድብልቆች ማይክሮስትራክቸራል ዝግመተ ለውጥ ግንዛቤ ይሰጣል እና ተደራሽ የሆነውን የድግግሞሽ ጎራ የሚያሰፋውን የማሰራጫ ሞገድ ስፔክትሮስኮፒ (DWS) በመጠቀም በኦፕቲካል ማይክሮሮሎጂ ሊጨምር ይችላል፣ ይህም ተደራሽ የሆነውን የድግግሞሽ ጎራ የሚያሰፋ ሲሆን ይህም ለWLM ዘና ለማለት ሂደቶች በተለይ ተገቢ የሆኑ የአጭር ጊዜ ተለዋዋጭነቶችን ይይዛል። በDWS ማይክሮሮሎጂ፣ የተከተቱ የኮሎይዳል መመርመሪያዎች አማካይ ካሬ መፈናቀል በጊዜ ሂደት ክትትል የሚደረግበት ሲሆን ይህም በአጠቃላይ ስቶክስ-ኢንስታይን ግንኙነት በኩል የአከባቢውን መካከለኛ መስመራዊ ቪስኮላስቲክ ሞዱሊ ማውጣት ያስችላል። ይህ ዘዴ አነስተኛ የናሙና መጠኖችን ብቻ ይፈልጋል እና ስለዚህ ውስን የቁሳቁስ አቅርቦት ያላቸውን ውስብስብ ፈሳሾች ለማጥናት ጠቃሚ ነው፣ ለምሳሌ በፕሮቲን ላይ የተመሰረቱ ቀመሮች። የ<Δr²(t)> መረጃ በስፋት ድግግሞሽ ስፔክትራ ላይ መተንተን እንደ የሜሽ መጠን፣ የመገጣጠም ርዝመት፣ የጽናት ርዝመት እና የቅርጽ ርዝመት ያሉ የማይሴላር መለኪያዎችን ግምት ያመቻቻል። አሚን እና ሌሎችም የCAPB-SLES ውህዶች ከኬተስ ንድፈ ሐሳብ ትንበያዎች ጋር የሚጣጣሙ መሆናቸውን አሳይተዋል፣ ይህም ወሳኝ የጨው ክምችት እስኪፈጠር ድረስ በጨው መጨመር ላይ ጉልህ የሆነ የviscosity መጨመርን ያሳያል፣ ከዚያ በላይ viscosity በከፍተኛ ፍጥነት ይቀንሳል - በWLM ስርዓቶች ውስጥ የተለመደ ምላሽ Xu እና Amin የSLES-CABP-CCB ድብልቆችን ለመመርመር ሜካኒካል ሬዮሜትሪ እና DWS ተጠቅመዋል፣ ይህም የተጠላለፈ WLM ምስረታ የሚያሳይ የማክስዌሊያን ሬዮሎጂካል ምላሽ ያሳያል፣ ይህም ከDWS መለኪያዎች በተገመቱ ማይክሮ መዋቅራዊ መለኪያዎች የበለጠ ተረጋግጧል። በእነዚህ ዘዴዎች ላይ በመመስረት፣ የአሁኑ ጥናት ማይክሮ መዋቅራዊ ዳግም ማደራጀቶች የCAPB-SMCT ድብልቆችን የመሸርሸር ባህሪ እንዴት እንደሚነዱ ለማብራራት ሜካኒካል ሬዮሜትሪ እና DWS ማይክሮሬኦሎጂን ያዋህዳል።

ለለስላሳ እና ዘላቂ የጽዳት ወኪሎች ፍላጎት እየጨመረ በመምጣቱ፣ የሰልፌት-ነጻ አኒዮኒክ ሰርፋክታንት ፍለጋ ምንም እንኳን የመቀየሪያ ተግዳሮቶች ቢኖሩም ፍጥነት ጨምሯል። የሰልፌት-ነጻ ስርዓቶች ልዩ ሞለኪውላዊ አርክቴክቶች ብዙውን ጊዜ የተለያዩ የሪዮሎጂ መገለጫዎችን ያስገኛሉ፣ ይህም እንደ ጨው ወይም ፖሊመሪክ ውፍረት ያሉ የቪክቶሲቲ ማሻሻያ ስልቶችን ያወሳስበዋል። ለምሳሌ፣ ዮርክ እና ሌሎች አልኪል ኦሌፊን ሰልፎኔት (AOS)፣ አልኪል ፖሊግሉኮሳይድ (APG) እና ላውሪል ሃይድሮክሲሰልታይንን የሚያሳዩ የሁለትዮሽ እና የተርናሪ ሰርፋክታንት ውህዶች አረፋ እና ሬዮሎጂካል ባህሪያትን በስርዓት በመመርመር ሰልፌት ያልሆኑ አማራጮችን ዳስሰዋል። የAOS-ሰልታይን 1:1 ጥምርታ ከCAPB-SLES ጋር ተመሳሳይ የሆኑ የሼር-ቀጭን እና የአረፋ ባህሪያትን አሳይቷል፣ ይህም የWLM ምስረታ ያሳያል። ራጅፑት እና ሌሎች [26] ሌላ ሰልፌት-ነጻ አኒዮኒክ ሰርፋክታንት፣ ሶዲየም ኮኮይል ግሊሲኔት (SCGLY) ከኖኒዮኒክ ኮ-ሰርፋክታንትስ (ኮካሚድ ዲያታኖላሚን እና ላውሪል ግሉኮሳይድ) ጋር በDLS፣ SANS እና rheometry በኩል ገምግመዋል። ምንም እንኳን SCGLY ብቻውን በአብዛኛው ክብ ቅርጽ ያላቸው ሚሴሎችን ቢፈጥርም፣ የኮ-ሰርፋክታንት ተጨማሪ ነገር በፒኤች-ተኮር ሞዱሽን የሚስማማ ይበልጥ ውስብስብ የሆኑ የማይሴላር ሞርፎሎጂዎችን ለመገንባት አስችሏል።

እነዚህ እድገቶች ቢኖሩም፣ በአንጻራዊ ሁኔታ ሲታይ ጥቂት ምርመራዎች CAPB እና ታውሬትስን የሚያካትቱ ዘላቂ የሰልፌት-ነጻ ስርዓቶችን የሩዮሎጂ ባህሪያትን ኢላማ አድርገዋል። ይህ ጥናት ይህንን ክፍተት ለመሙላት ያለመ ሲሆን የ CAPB-SMCT ሁለትዮሽ ስርዓት የመጀመሪያዎቹን ስልታዊ የሩዮሎጂ ባህሪያትን በማቅረብ ነው። የሱርፋክታንት ስብጥር፣ pH እና ionic ጥንካሬን በስርዓት በመቀየር፣ የሸር viscosity እና የቪስኮላስቲክነትን የሚቆጣጠሩትን ምክንያቶች እናብራራለን። ሜካኒካል ሬዮሜትሪ እና DWS ማይክሮሬዮሎጂን በመጠቀም፣ የ CAPB-SMCT ድብልቆችን የመሸርሸር ባህሪ መሰረት የሆኑትን ማይክሮስትራክቸራል ዳግም ማደራጀቶችን እንለካለን። እነዚህ ግኝቶች የ WLM ምስረታን በማስተዋወቅ ወይም በመከልከል በ pH፣ CAPB-SMCT ጥምርታ እና ionic ደረጃዎች መካከል ያለውን መስተጋብር ያብራራሉ፣ በዚህም ዘላቂ የሰርፋክታንት-ተኮር ምርቶች የሩዮሎጂ መገለጫዎችን ለተለያዩ የኢንዱስትሪ አፕሊኬሽኖች ለማበጀት ተግባራዊ ግንዛቤዎችን ይሰጣሉ።