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

Pasiuna

Ang mga aqueous binary surfactant system nga gilangkoban sa mga oppositely charged species kay kaylap nga gigamit sa daghang mga sektor sa industriya, lakip ang mga kosmetiko, parmasyutiko, agrochemicals, ug mga industriya sa pagproseso sa pagkaon. Ang kaylap nga pagsagop niini nga mga sistema panguna nga gipahinungod sa ilang labaw nga interfacial ug rheological functionalities, nga nagtugot sa gipauswag nga performance sa lainlaing mga pormulasyon. Ang synergistic self-assembly sa ingon nga mga surfactant ngadto sa wormlike, entangled aggregates naghatag og taas nga tunable macroscopic properties, lakip ang dugang nga viscoelasticity ug pagkunhod sa interfacial tension. Sa partikular, ang mga kombinasyon sa anionic ug zwitterionic surfactants nagpakita og synergistic enhancements sa surface activity, viscosity, ug interfacial tension modulation. Kini nga mga pamatasan naggikan sa gipakusog nga electrostatic ug steric interactions tali sa polar head groups ug hydrophobic tails sa mga surfactant, nga sukwahi sa single-surfactant systems, diin ang repulsive electrostatic forces kanunay nga naglimite sa performance optimization.

Ang Cocamidopropyl betaine (CAPB; SMILES: CCCCCCCCCCCCCC(=O)NCCCN+ (C)CC([O−])=O) usa ka kaylap nga gigamit nga amphoteric surfactant sa mga pormulasyon sa kosmetiko tungod sa malumo nga kaepektibo sa paglimpyo ug mga kabtangan niini sa pag-condition sa buhok. Ang zwitterionic nga kinaiya sa CAPB nagtugot sa electrostatic synergy sa anionic surfactants, nga nagpalambo sa kalig-on sa bula ug nagpasiugda sa labaw nga performance sa pormulasyon. Sulod sa miaging lima ka dekada, ang mga sagol nga CAPB nga adunay mga surfactant nga nakabase sa sulfate, sama sa CAPB–sodium lauryl ether sulfate (SLES), nahimong pundasyon sa mga produkto sa personal nga pag-atiman. Bisan pa, bisan pa sa kaepektibo sa mga surfactant nga nakabase sa sulfate, ang mga kabalaka bahin sa ilang potensyal sa iritasyon sa panit ug ang presensya sa 1,4-dioxane, usa ka byproduct sa proseso sa ethoxylation, nagduso sa interes sa mga alternatibo nga walay sulfate. Ang mga maayong kandidato naglakip sa mga surfactant nga nakabase sa amino-acid, sama sa taurates, sarcosinates, ug glutamates, nga nagpakita sa gipauswag nga biocompatibility ug mas malumo nga mga kabtangan [9]. Bisan pa man, ang medyo dagkong mga polar head group niining mga alternatibo kasagarang makababag sa pagporma sa nagkadugtong nga mga istruktura sa micellar, nga nagkinahanglan sa paggamit sa mga rheological modifier.

Sodium methyl cocoyl taurate (SMCT; SMILES:
Ang CCCCCCCCCCCCCC(=O)N(C)CCS(=O)(=O)O[Na]) usa ka anionic surfactant nga gi-synthesize isip sodium salt pinaagi sa amide coupling sa N-methyltaurine (2-methylaminoethanesulfonic acid) uban sa coconut-derived fatty acid chain. Ang SMCT adunay amide-linked taurine headgroup uban sa kusganong anionic sulfonate group, nga naghimo niini nga biodegradable ug compatible sa pH sa panit, nga nagposisyon niini isip usa ka maayong kandidato alang sa mga sulfate-free formulations. Ang mga taurate surfactant mailhan pinaagi sa ilang kusgan nga detergent, hard-water resilience, kalumo, ug lapad nga pH stability.

Ang mga rheological parameter, lakip ang shear viscosity, viscoelastic moduli, ug yield stress, kritikal sa pagtino sa kalig-on, texture, ug performance sa mga produkto nga nakabase sa surfactant. Pananglitan, ang taas nga shear viscosity makapauswag sa substrate retention, samtang ang yield stress ang nagdumala sa pagtapot sa pormulasyon sa panit o buhok pagkahuman sa aplikasyon. Kini nga mga macroscopic rheological attributes gi-modulate sa daghang mga hinungdan, lakip ang konsentrasyon sa surfactant, pH, temperatura, ug ang presensya sa mga co-solvent o additives. Ang mga opposite charged surfactant mahimong moagi sa lainlaing mga microstructural transitions, gikan sa spherical micelles ug vesicles hangtod sa liquid crystalline phases, nga, sa baylo, makaapekto pag-ayo sa bulk rheology. Ang mga sagol sa amphoteric ug anionic surfactants kanunay nga nagporma og elongated wormlike micelles (WLMs), nga labi nga nagpalambo sa mga viscoelastic properties. Busa, ang pagsabot sa microstructure-property relationships kritikal alang sa pag-optimize sa performance sa produkto.

Daghang mga eksperimental nga pagtuon ang nagsusi sa susamang mga binary system, sama sa CAPB–SLES, aron maklaro ang microstructural nga basehan sa ilang mga kabtangan. Pananglitan, si Mitrinova et al. [13] nag-correlate sa gidak-on sa micelle (hydrodynamic radius) sa solution viscosity sa CAPB–SLES–medium-chain co-surfactant mixtures gamit ang rheometry ug dynamic light scattering (DLS). Ang mechanical rheometry naghatag og panabut sa microstructural evolution niining mga mixtures ug mahimong madugangan pinaagi sa optical microrheology gamit ang diffusing wave spectroscopy (DWS) nga nagpalapad sa accessible frequency domain, nga nakakuha sa short-timescale dynamics ilabi na nga may kalabutan sa mga proseso sa relaxation sa WLM. Sa DWS microrheology, ang mean square displacement sa embedded colloidal probes gisubay sa paglabay sa panahon, nga nagtugot sa pagkuha sa linear viscoelastic moduli sa palibot nga medium pinaagi sa generalized Stokes–Einstein relation. Kini nga teknik nanginahanglan lamang og gamay nga sample volumes ug busa mapuslanon alang sa pagtuon sa mga komplikado nga pluwido nga adunay limitado nga materyal nga magamit, pananglitan ang mga pormulasyon nga nakabase sa protina. Ang pag-analisar sa datos nga < Δr²(t)> sa tibuok halapad nga frequency spectra nagpadali sa pagbanabana sa mga micellar parameter sama sa gidak-on sa mesh, gitas-on sa entanglement, gitas-on sa persistence, ug gitas-on sa contour. Gipakita ni Amin et al. nga ang mga sagol nga CAPB–SLES nahiuyon sa mga panagna gikan sa teorya ni Cates, nga nagpakita sa usa ka klaro nga pagtaas sa viscosity uban sa pagdugang sa asin hangtod sa usa ka kritikal nga konsentrasyon sa asin, nga lapas niini ang viscosity kalit nga moubos—usa ka tipikal nga tubag sa mga sistema sa WLM. Gigamit ni Xu ug Amin ang mechanical rheometry ug DWS aron susihon ang mga sagol nga SLES–CAPB–CCB, nga nagpadayag sa usa ka Maxwellian rheological response nga nagpakita sa entangled WLM formation, nga dugang nga gipamatud-an sa mga microstructural parameter nga nakuha gikan sa mga pagsukod sa DWS. Pinasikad niini nga mga pamaagi, ang kasamtangang pagtuon naghiusa sa mechanical rheometry ug DWS microrheology aron ipatin-aw kung giunsa sa microstructural reorganizations ang pagduso sa shear behavior sa mga sagol nga CAPB–SMCT.

Tungod sa nagkataas nga panginahanglan alang sa mas malumo ug mas malungtarong mga ahente sa pagpanglimpyo, ang eksplorasyon sa mga sulfate-free anionic surfactant nakakuha og momentum bisan pa sa mga hagit sa pormulasyon. Ang managlahing arkitektura sa molekula sa mga sistema nga walay sulfate kanunay nga nagpatunghag lain-laing mga rheological profile, nga nagpakomplikado sa naandan nga mga estratehiya alang sa pagpausbaw sa viscosity sama sa pinaagi sa asin o polymeric thickening. Pananglitan, gisusi ni Yorke et al. ang mga alternatibo nga dili sulfate pinaagi sa sistematikong pag-imbestiga 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 pagporma sa WLM. Gisusi ni Rajput et al. [26] ang laing sulfate-free anionic surfactant, sodium cocoyl glycinate (SCGLY), uban sa nonionic co-surfactants (cocamide diethanolamine ug lauryl glucoside) pinaagi sa DLS, SANS, ug rheometry. Bisan tuod ang SCGLY lamang ang nagporma og mga spherical micelles, ang pagdugang og co-surfactant nakapahimo sa pagtukod og mas komplikado nga mga micellar morphology, nga mahimo sa pH-driven modulation.

Bisan pa niining mga pag-uswag, gamay ra ang mga imbestigasyon nga nagtumong sa mga rheological nga kabtangan sa malungtarong mga sistema nga walay sulfate 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 ionic nga kusog, among gipatin-aw ang mga hinungdan nga nagdumala sa shear viscosity ug viscoelasticity. Gamit ang mechanical rheometry ug DWS microrheology, among gikwenta ang microstructural reorganizations nga nagpahiping sa shear behavior sa mga sagol nga CAPB-SMCT. Kini nga mga nahibal-an nagpatin-aw sa interaksyon tali sa pH, CAPB-SMCT ratio, ug ionic nga lebel sa pagpasiugda o pagpugong sa pagporma sa WLM, sa ingon nagtanyag og praktikal nga mga panabut sa pagpahaum sa mga rheological profile sa malungtarong mga produkto nga nakabase sa surfactant alang sa lainlaing mga aplikasyon sa industriya.