Ag sainiú dinimic reolaíoch meascán dromchlaghníomhaithe saor ó shulfáit de chócamidopropil béitín-sóidiam meitile cócóile tauráit trasna comhdhéanamh, pH, agus coinníollacha ianacha

Réamhrá

Úsáidtear córais dromchlaghníomhaithe dénártha uiscí ina bhfuil speicis luchtaithe go urchomhaireach go forleathan i go leor earnálacha tionsclaíocha, lena n-áirítear cosmaidí, cógaisíocht, agraiceimiceáin, agus tionscail phróiseála bia. Is iad na príomhghnéithe a chuirtear i leith a bhfeidhmiúlachtaí idirfheadhacha agus reolaíocha is fearr is cúis leis an nglacadh forleathan atá leis na córais seo, rud a chuireann feabhas ar fheidhmíocht i bhfoirmlithe éagsúla. Tugann féin-thionól sineirgisteach na ndromghníomhaithe sin i gcomhiomláin atá cosúil le péisteanna agus atá fite fuaite airíonna macrascópacha atá an-inchoigeartaithe, lena n-áirítear slaodachtleaisteacht mhéadaithe agus teannas idirfheadhacha laghdaithe. Go háirithe, taispeánann teaglaim de dhromchlaghníomhaithe anianacha agus zwitterionacha feabhsuithe sineirgisteacha i ngníomhaíocht dhromchla, slaodacht, agus modhnú teannas idirfheadhacha. Eascraíonn na hiompraíochtaí seo as idirghníomhaíochtaí leictreastatacha agus steireacha níos déine idir na grúpaí ceann polacha agus eireabaill hidreafóbach na ndromchlaghníomhaithe, i gcodarsnacht le córais dromchlaghníomhaithe aonair, áit a mbíonn fórsaí leictreastatacha atá ag diúltú teorainn le hoptamú feidhmíochta go minic.

Is gníomhaire dromchlaghníomhach amfaitéarach a úsáidtear go forleathan é béitín cocamidopropyl (CAPB; SMILES: CCCCCCCCCCCC(=O)NCCCN+ (C)CC([O−])=O) i bhfoirmlithe cosmaideacha mar gheall ar a éifeachtúlacht ghlantacháin éadrom agus a airíonna oiriúnaithe gruaige. Cuireann nádúr zwitterianach CAPB sineirgíocht leictreastatach ar chumas le gníomhairí dromchlaghníomhacha anionacha, rud a fheabhsaíonn cobhsaíocht cúr agus a chuireann feidhmíocht fhoirmlithe níos fearr chun cinn. Le cúig scór bliain anuas, tá meascáin CAPB le gníomhairí dromchlaghníomhacha bunaithe ar shulfáit, amhail sulfáit éitear laurile sóidiam CAPB (SLES), ina mbunús i dtáirgí cúraim phearsanta. Mar sin féin, in ainneoin éifeachtacht na ngníomhairí dromchlaghníomhacha bunaithe ar shulfáit, tá imní maidir lena gcumas greannaithe deirmeach agus láithreacht 1,4-dé-ocsáin, fotháirge den phróiseas eiteocsailithe, tar éis spéis a spreagadh i roghanna malartacha saor ó shulfáit. I measc na n-iarrthóirí geallta tá gníomhairí dromchlaghníomhacha bunaithe ar aimínaigéid, amhail taurates, sarcosinates, agus glutamates, a léiríonn bith-chomhoiriúnacht fheabhsaithe agus airíonna níos séimhe [9]. Mar sin féin, is minic a chuireann na grúpaí ceann polacha réasúnta mór atá sna roghanna malartacha seo bac ar fhoirmiú struchtúr micellach an-fhaistithe, rud a éilíonn úsáid modhnóirí reolaíocha.

Tauráit meitile cócóile sóidiam (SMCT; SMILES:
Is gníomhaire dromchlaghníomhach anionach é CCCCCCCCCCCC(=O)N(C)CCS(=O)(=O)O[Na]) a shintéisítear mar shalann sóidiam trí chúpláil aimíde N-meitiltairín (aigéad 2-meitilaimíneatánsulfónach) le slabhra aigéid shailleacha díorthaithe ó chnó cócó. Tá grúpa ceann taurín atá nasctha le aimíd ag SMCT mar aon le grúpa sulfonáite láidir anionach, rud a fhágann go bhfuil sé in-bhithmhillte agus comhoiriúnach le pH an chraicinn, rud a chuireann gealladh fúthu mar iarrthóir gealladh fúthu le haghaidh foirmlithe saor ó shulfáit. Is sainairíonna do ghníomhaithe dromchlaghníomhacha tauráite a nglanacht chumhachtach, a n-athléimneacht in uisce crua, a míne, agus a gcobhsaíocht leathan pH.

Tá paraiméadair reolaíocha, lena n-áirítear slaodacht lomadh, modúil slaodachta leaisteacha, agus strus toraidh, ríthábhachtach chun cobhsaíocht, uigeacht agus feidhmíocht táirgí atá bunaithe ar dhromchlaghníomhaithe a chinneadh. Mar shampla, is féidir le slaodacht lomadh ardaithe coinneáil foshraithe a fheabhsú, agus rialaíonn strus toraidh cloí an fhoirmlithe leis an gcraiceann nó leis an ghruaig tar éis é a chur i bhfeidhm. Déantar na tréithe reolaíocha macrascópacha seo a mhodhnú ag go leor fachtóirí, lena n-áirítear tiúchan dromchlaghníomhaithe, pH, teocht, agus láithreacht chomhthuaslagóirí nó breiseán. Is féidir le dromchlaghníomhaithe atá luchtaithe go codarsnach athruithe micreastruchtúracha éagsúla a dhéanamh, ó mhicéilí agus veicilí sféarúla go céimeanna criostalach leachtacha, a mbíonn tionchar mór acu ar an reolaíocht mórchóir. Is minic a chruthaíonn meascáin de dhromchlaghníomhaithe amfaitéireacha agus ainianacha micéilí péisteacha fadaithe (WLManna), rud a fheabhsaíonn airíonna slaodachta leaisteacha go suntasach. Dá bhrí sin, tá sé ríthábhachtach na caidrimh micreastruchtúir-airíonna a thuiscint chun feidhmíocht táirgí a bharrfheabhsú.

Tá go leor staidéar turgnamhach tar éis imscrúdú a dhéanamh ar chórais dénártha analógacha, amhail CAPB–SLES, chun bunús micreastruchtúrach a n-airíonna a shoiléiriú. Mar shampla, rinne Mitrinova et al. [13] comhghaolú idir méid micéile (ga hidridinimiciúil) agus slaodacht tuaslagáin i meascáin chomh-dhromchlaghníomhaithe slabhra-mheánach CAPB–SLES ag baint úsáide as réamaitríocht agus scaipeadh solais dinimiciúil (DLS). Soláthraíonn réamaitríocht mheicniúil léargas ar éabhlóid mhicreastruchtúrach na meascán seo agus is féidir é a mhéadú le micrialaíocht optúil ag baint úsáide as speictreascópacht tonnta scaipthe (DWS) a leathnaíonn an fearann ​​minicíochta inrochtana, ag gabháil dinimic ghearr-ama atá ábhartha go háirithe do phróisis scíthe WLM. I micrialaíocht DWS, déantar díláithriú meánach cearnach na dtóireadóirí collóideacha leabaithe a rianú le himeacht ama, rud a chuireann ar chumas eastóscadh modúil slaodachtleaisteacha líneacha an mheáin máguaird tríd an ngaol ginearálaithe Stokes–Einstein. Ní theastaíonn ach toirteanna sampla íosta don teicníc seo agus dá bhrí sin tá sé buntáisteach chun sreabháin chasta a bhfuil infhaighteacht ábhair theoranta acu a staidéar, m.sh. foirmlithe bunaithe ar phróitéin. Éascaíonn anailís ar shonraí < Δr²(t)> thar speictrim minicíochta leathan meastachán ar pharaiméadair mhiceallacha amhail méid mogaill, fad fite fuaite, fad buanseasmhachta, agus fad comhrianta. Léirigh Amin et al. go gcomhlíonann meascáin CAPB–SLES réamh-mheastacháin ó theoiric Cates, rud a léiríonn méadú suntasach ar slaodacht le cur salainn leis go dtí go sroichtear tiúchan criticiúil salainn, agus thar sin titeann an slaodacht go tobann - freagairt tipiciúil i gcórais WLM. Bhain Xu agus Amin úsáid as réamaitríocht mheicniúil agus DWS chun meascáin SLES–CAPB–CCB a scrúdú, rud a nocht freagairt reolaíoch Maxwellian a léiríonn foirmiú WLM fite fuaite, rud a dhaingnigh tuilleadh le paraiméadair mhicreastruchtúracha a fuarthas ó na tomhais DWS. Ag cur leis na modheolaíochtaí seo, comhtháthaíonn an staidéar reatha réamaitríocht mheicniúil agus micrireolaíocht DWS chun a shoiléiriú conas a thiomáineann ath-eagrúcháin mhicreastruchtúracha iompar lomadh meascán CAPB–SMCT.

I bhfianaise an éilimh mhéadaitheach ar ghníomhairí glantacháin níos séimhe agus níos inbhuanaithe, tá móiminteam faighte ag iniúchadh dromchlaghníomhaithe anianacha saor ó shulfáit in ainneoin dúshlán foirmlithe. Is minic a bhíonn próifílí reolaíocha éagsúla mar thoradh ar ailtireachtaí móilíneacha ar leith córas saor ó shulfáit, rud a chuireann castacht ar straitéisí traidisiúnta chun slaodacht a fheabhsú amhail trí shalann nó tiúsú polaiméireach. Mar shampla, rinne Yorke et al. iniúchadh ar roghanna malartacha neamh-shulfáite trí imscrúdú córasach a dhéanamh ar airíonna cúrtha agus reolaíocha meascán dromchlaghníomhaithe dénártha agus trínártha ina bhfuil sulfónáit ailcile oileifín (AOS), polaiglúcósíd ailcile (APG), agus lairile hiodrocsaisultáin. Léirigh cóimheas 1:1 de AOS-sultáin tanaithe lomadh agus tréithe cúr cosúil le CAPB-SLES, rud a léiríonn foirmiú WLM. Rinne Rajput et al. [26] meastóireacht ar dhromchlaghníomhaí anianach saor ó shulfáit eile, cócóile gliocínáit sóidiam (SCGLY), in éineacht le comh-dhromchlaghníomhaithe neamh-ianacha (dé-eatánólaimín cócaimíde agus glúcósíd lairile) trí DLS, SANS, agus réiméadracht. Cé gur chruthaigh SCGLY leis féin micelles sféarúla den chuid is mó, chuir cur leis an gcomh-dhromchlaghníomhaí ar chumas tógáil moirfeolaíochtaí micellear níos casta, atá oscailte do mhodhnú faoi thiomáint pH.

In ainneoin na ndul chun cinn seo, is beag imscrúduithe a dhírigh ar airíonna reolaíocha córas inbhuanaithe saor ó shulfáit lena n-áirítear CAPB agus tauráití. Tá sé mar aidhm ag an staidéar seo an bhearna seo a líonadh trí cheann de na chéad tréithrithe reolaíocha córasacha den chóras dénártha CAPB-SMCT a sholáthar. Trí chomhdhéanamh surfactant, pH, agus neart ianach a athrú go córasach, soiléirímid na tosca a rialaíonn slaodacht lomadh agus slaodachtleaisteacht. Ag baint úsáide as réamaitríocht mheicniúil agus micrireolaíocht DWS, cainníochtóimid na hathruithe micreastruchtúracha atá mar bhunús le hiompar lomadh meascán CAPB-SMCT. Soiléiríonn na torthaí seo an t-idirghníomhú idir pH, cóimheas CAPB-SMCT, agus leibhéil ianacha maidir le foirmiú WLM a chur chun cinn nó a chosc, rud a thugann léargas praiticiúil ar phróifílí reolaíocha táirgí inbhuanaithe bunaithe ar surfactant a oiriúnú d'fheidhmchláir tionsclaíocha éagsúla.