Paghulagway sa rheological dynamics sa sulfate-free surfactant mixtures sa cocamidopropyl betaine-sodium methyl cocoyl taurate sa tibuok komposisyon, pH, ug ionic nga kondisyon

Pasiuna

Ang aqueous binary surfactant nga mga sistema nga naglangkob sa kaatbang nga gikarga nga mga espisye kay kaylap nga gigamit sa daghang mga sektor sa industriya, lakip ang mga kosmetiko, parmasyutiko, agrochemical, ug industriya sa pagproseso sa pagkaon. Ang kaylap nga pagsagop sa kini nga mga sistema panguna nga gipahinungod sa ilang labing maayo nga interfacial ug rheological nga mga pag-andar, nga nagpaarang sa pagpauswag sa pasundayag sa lainlaing mga pormulasyon. Ang synergistic nga self-assembly sa maong mga surfactant ngadto sa wormlike, entangled aggregates naghatag ug tunable nga macroscopic nga mga kabtangan, lakip ang dugang nga viscoelasticity ug pagkunhod sa interfacial tension. Sa partikular, ang mga kombinasyon sa anionic ug zwitterionic surfactants nagpakita sa synergistic nga mga pagpauswag sa kalihokan sa ibabaw, viscosity, ug interfacial tension modulation. Kini nga mga pamatasan naggikan sa gipakusog nga electrostatic ug steric nga mga interaksyon tali sa mga polar head nga mga grupo ug hydrophobic nga mga ikog sa mga surfactant, nga sukwahi sa mga single-surfactant nga sistema, diin ang mga repulsive electrostatic nga pwersa kasagarang naglimite sa performance optimization.

Ang Cocamidopropyl betaine (CAPB; SMILES: CCCCCCCCCCCC(=O)NCCCN+ (C)CC([O−])=O) kay kaylap nga gigamit nga amphoteric surfactant sa mga pormulasyon sa kosmetiko tungod sa malumo nga pagkaepektibo niini sa paghinlo ug mga kabtangan sa pagkondisyon sa buhok. Ang zwitterionic nga kinaiya sa CAPB makahimo sa electrostatic synergy uban sa anionic surfactants, pagpausbaw sa kalig-on sa bula ug pagpalambo sa labaw nga pormulasyon nga performance. Sulod sa milabay nga lima ka dekada, ang CAPB mixtures sa sulfate-based surfactants, sama sa CAPB-sodium lauryl ether sulfate (SLES), nahimong pundasyon sa personal nga mga produkto sa pag-atiman. Bisan pa, bisan pa sa pagka-epektibo sa mga surfactant nga nakabase sa sulfate, ang mga kabalaka bahin sa ilang potensyal sa pagkalagot sa panit ug ang presensya sa 1,4-dioxane, usa ka produkto sa proseso sa ethoxylation, nakaaghat sa interes sa mga alternatibo nga wala’y sulfate. Ang mga nagsaad nga kandidato naglakip sa mga surfactant nga nakabase sa amino-acid, sama sa taurates, sarcosinates, ug glutamate, nga nagpakita sa gipauswag nga biocompatibility ug mas malumo nga mga kabtangan [9]. Bisan pa, ang medyo dako nga polar nga mga grupo sa ulo sa kini nga mga alternatibo kanunay nga makapugong sa pagporma sa labi ka nalambigit nga mga istruktura sa micellar, nga kinahanglan ang paggamit sa mga rheological modifier.

Sodium methyl cocoyl taurate (SMCT; SMILES:
Ang CCCCCCCCCCCC(=O)N(C)CCS(=O)(=O)O[Na]) maoy anionic surfactant nga gi-synthesize isip sodium salt pinaagi sa amide coupling sa N-methyltaurine (2-methylaminoethanesulfonic acid) nga adunay coconut-derived fatty acid chain. Ang SMCT adunay usa ka amide-linked taurine headgroup kauban ang usa ka kusgan nga anionic sulfonate nga grupo, nga naghimo niini nga biodegradable ug nahiuyon sa pH sa panit, nga nagbutang niini ingon usa ka maayong kandidato alang sa mga pormula nga wala’y sulfate. Ang mga surfactant sa Taurate gihulagway sa ilang kusog nga detergency, kalig-on sa gahi nga tubig, kalumo, ug lapad nga kalig-on sa pH.

Ang rheological nga mga parameter, lakip ang shear viscosity, viscoelastic moduli, ug yield stress, kritikal sa pagtino sa kalig-on, texture, ug performance sa surfactant-based nga mga produkto. Pananglitan, ang taas nga viscosity sa paggunting mahimong makapauswag sa pagpadayon sa substrate, samtang ang stress sa ani nagdumala sa pagsunod sa pormulasyon sa panit o buhok pagkahuman sa aplikasyon. Kini nga mga macroscopic rheological nga mga kinaiya gi-modulate sa daghang mga hinungdan, lakip ang konsentrasyon sa surfactant, pH, temperatura, ug ang presensya sa mga co-solvent o mga additives. Ang mga surfactant nga adunay kaatbang nga pagkarga mahimong makaagi sa lainlaing mga pagbag-o sa microstructural, gikan sa spherical micelles ug vesicle hangtod sa likido nga kristal nga mga hugna, nga, sa baylo, nakaapekto sa kadaghanan nga rheology. Ang mga sagol nga amphoteric ug anionic surfactant kasagarang nagporma ug elongated wormlike micelles (WLMs), nga makapausbaw sa viscoelastic properties. Ang pagsabut sa microstructure-property nga mga relasyon, busa, kritikal alang sa pag-optimize sa performance sa produkto.

Daghang mga eksperimento nga mga pagtuon ang nag-imbestigar sa susama nga binary system, sama sa CAPB-SLES, aron maklaro ang microstructural nga basehan sa ilang mga kabtangan. Pananglitan, Mitrinova et al. [13] may kalabutan nga gidak-on sa micelle (hydrodynamic radius) nga adunay viscosity sa solusyon sa CAPB–SLES–medium-chain co-surfactant mixtures gamit ang rheometry ug dynamic light scattering (DLS). Ang mekanikal nga rheometry naghatag katin-awan sa microstructural evolution sa kini nga mga panagsagol ug mahimong madugangan pinaagi sa optical microrheology gamit ang diffusing wave spectroscopy (DWS) nga nagpalapad sa accessible frequency domain, nga nakakuha sa mubu nga panahon nga dinamika labi na nga may kalabotan sa mga proseso sa pagpahayahay sa WLM. Sa DWS microrheology, ang mean square displacement sa mga embedded colloidal probes gisubay sa paglabay sa panahon, nga makapahimo sa pagkuha sa linear viscoelastic moduli sa palibot nga medium pinaagi sa generalized Stokes-Einstein nga relasyon. Kini nga teknik nagkinahanglan lamang ug gamay nga sample volume ug busa mapuslanon alang sa pagtuon sa mga komplikadong pluwido nga adunay limitado nga materyal nga anaa, pananglitan sa protina-based nga mga pormulasyon. Ang pag-analisa sa < Δr²(t)> nga datos sa lapad nga frequency spectra nagpadali sa pagbanabana sa micellar parameters sama sa mesh size, entanglement length, persistence length, ug contour length. Gipakita ni Amin et al nga ang mga pagsagol sa CAPB-SLES nahiuyon sa mga panagna gikan sa teorya ni Cates, nga nagpakita sa usa ka gipahayag nga pagtaas sa viscosity nga adunay pagdugang sa asin hangtod sa usa ka kritikal nga konsentrasyon sa asin, nga labi pa kung diin ang viscosity mikunhod pag-ayo-usa ka sagad nga tubag sa mga sistema sa WLM Xu ug Amin gigamit ang mekanikal nga rheometry ug DWS aron masusi ang SLES-CAPB-CCB nga tubag sa sulud nga sulud sa sulud sa rheolohikal. Ang pagporma sa WLM, nga dugang nga gipamatud-an sa mga microstructural nga mga parameter nga nakuha gikan sa mga pagsukod sa DWS. Pagtukod sa kini nga mga pamaagi, ang karon nga pagtuon nag-uban sa mekanikal nga rheometry ug DWS microrheology aron matin-aw kung giunsa ang microstructural reorganizations nagduso sa paggunting nga pamatasan sa mga sagol nga CAPB-SMCT.

Sa kahayag sa nagkadako nga panginahanglan alang sa malumo ug mas malungtaron nga mga ahente sa paghinlo, ang pagsuhid sa mga sulfate-free anionic surfactants nakakuha og momentum bisan pa sa mga hagit sa pagporma. Ang lahi nga molekular nga arkitektura sa mga sistema nga wala’y sulfate kanunay nga nagpatunghag lainlaing mga profile sa rheological, nga nagkomplikado sa naandan nga mga pamaagi alang sa pagpadako sa viscosity sama sa pinaagi sa asin o polymeric thickening. Pananglitan, Yorke et al. gisuhid ang non-sulfate nga mga alternatibo pinaagi sa sistematikong pagsusi sa foaming ug rheological nga mga kabtangan sa binary ug ternary surfactant mixtures nga adunay alkyl olefin sulfonate (AOS), alkyl polyglucoside (APG), ug lauryl hydroxysultaine. Ang 1:1 nga ratio sa AOS-sultaine nagpakita sa shear-thinning ug foam nga mga kinaiya nga susama sa CAPB-SLES, nga nagpakita sa WLM formation. Rajput ug uban pa. [26] nag-evaluate sa laing sulfate-free anionic surfactant, sodium cocoyl glycinate (SCGLY), kauban ang nonionic co-surfactants (cocamide diethanolamine ug lauryl glucoside) pinaagi sa DLS, SANS, ug rheometry. Bisan pa nga ang SCGLY lamang ang nag-umol sa kadaghanang spherical micelles, ang co-surfactant nga pagdugang nakapahimo sa pagtukod sa mas makuti nga micellar morphologies, nga madawat sa pH-driven modulation.

Bisan pa niini nga mga pag-uswag, medyo gamay nga mga imbestigasyon ang nagpunting sa mga rheological nga kabtangan sa malungtarong sulfate-free nga mga sistema nga naglambigit sa CAPB ug taurates. Kini nga pagtuon nagtumong sa pagpuno niini nga kal-ang pinaagi sa paghatag sa usa sa unang sistematikong rheological nga mga kinaiya sa CAPB-SMCT binary system. Pinaagi sa sistematikong pag-usab-usab sa komposisyon sa surfactant, pH, ug kalig-on sa ionic, among gipatin-aw ang mga hinungdan nga nagdumala sa paggunting sa viscosity ug viscoelasticity. Gamit ang mekanikal nga rheometry ug DWS microrheology, among giihap ang microstructural reorganizations nga nagpahipi sa shear behavior sa CAPB-SMCT mixtures. Kini nga mga nahibal-an nagpatin-aw sa interplay tali sa pH, CAPB-SMCT ratio, ug ionic nga lebel sa pagpasiugda o pagpugong sa pagporma sa WLM, sa ingon nagtanyag praktikal nga mga panabut sa pagpahiangay sa mga rheological profile sa malungtaron nga surfactant-based nga mga produkto alang sa lainlaing mga aplikasyon sa industriya.