הויכפּונקטן
● רעאָלאָגיע פון בינאַרע סולפֿאַט-פֿרייע סורפֿאַקטאַנט געמישן ווערט עקספּערימענטאַל כאַראַקטעריזירט.
● די ווירקונגען פון pH, קאמפאזיציע און יאנישע קאנצענטראציע ווערן סיסטעמאטיש אויסגעפארשט.
● CAPB:SMCT סורפאַקטאַנט מאַסע פאַרהעלטעניש פון 1:0.5 בויט מאַקסימום שער וויסקאָסיטי.
● באַדייטנדיק זאַלץ קאָנצענטראַציע איז פארלאנגט צו דערגרייכן שער וויסקאָסיטי מאַקסימום.
● מיסעלער קאָנטור לענג אויסגעפֿירט פֿון DWS קאָרעלירט שטאַרק מיט שער וויסקאָסיטי.
אַבסטראַקט
אין דער יאָג נאָך נעקסט-דור סולפֿאַט-פֿרייע סורפֿאַקטאַנט פּלאַטפאָרמעס, גיט די איצטיקע אַרבעט איינע פֿון די ערשטע סיסטעמאַטישע רעאָלאָגישע אויספֿאָרשונגען פֿון וואַסעריקע קאָקאַמידאָפּראָפּיל בעטאַין (CAPB)-סאָדיום מעטיל קאָקאָיל טאַוראַט (SMCT) מישונגען אַריבער פֿאַרשידענע קאָמפּאָזיציעס, pH, און יאָנישע שטאַרקייט. CAPB-SMCT וואַסעריקע לייזונגען (טאָטאַל אַקטיוו סורפֿאַקטאַנט קאָנצענטראַציע פֿון 8-12 wt. %) זענען צוגעגרייט געוואָרן ביי עטלעכע סורפֿאַקטאַנט וואָג פּראָפּאָרציעס, אַדזשאַסטיד צו pHs 4.5 און 5.5, און טיטרירט מיט NaCl. קאָנסטאַנטע און אָסילאַטאָרישע שער מעסטונגען האָבן קוואַנטיפֿיצירט מאַקראָסקאָפּישע שער וויסקאָסיטעט, בשעת דיפֿוזינג כוואַליע ספּעקטראָסקאָפּי (DWS) מיקראָרעאָלאָגיע האָט צוגעשטעלט פֿרעקווענץ-רעזאָלווד וויסקאָעלאַסטישע מאָדולי און כאַראַקטעריסטישע מיסעלער לענג סקאַלעס. אונטער זאַלץ-פֿרייע באַדינגונגען, האָבן די פֿאָרמולאַציעס אויסגעוויזן ניוטאָנישע רעאָלאָגיע מיט מאַקסימאַלע שער וויסקאָסיטעטן ביי אַ CAPB:SMCT וואָג פּראָפּאָרציע פֿון 1:0.5, וואָס ווייזט אויף פֿאַרשטאַרקטע קאַטיאָניק-אַניאָנישע קאָפּגרופּע ברידזשינג. נידעריגערן דעם pH פון 5.5 צו 4.5 האט געגעבן גרעסערע נעץ פאזיטיווע לאדונג אויף CAPB, דערמיט פארשטארקנדיק די עלעקטראסטאטישע קאמפלעקסאציע מיט די פולשטענדיג אניאנישע SMCT און דזשענערירנדיק מער שטארקע מיסעלער נעטוואָרקס. סיסטעמאטישע זאלץ צוגאב האט מאדולירט קאפגרופע-קאפגרופע אפשטויסונגען, טרייבנדיק מארפאָלאָגישע עוואלוציע פון דיסקרעטע מיסעלן צו פארלענגערטע, וואָרעם-ווי אַגגרעגאַטן. נול-שער וויסקאָסיטיעס האבן אויסגעשטעלט באזונדערע מאַקסימאַ ביי קריטישע זאלץ-צו-סורפאַקטאַנט פאַרהעלטענישן (R), ארויסהייבנדיק די קאָמפּליצירטע וואָג צווישן עלעקטראסטאטישע טאָפּל-שיכטע סקרינינג און מיסעלער פארלענגערונג. DWS מיקראָרעאָלאָגיע האט באשטעטיקט די מאַקראָסקאָפּישע אָבסערוואַציעס, אנטפלעקנדיק באזונדערע מאַקסוועלליאַן ספּעקטראַ ביי R ≥ 1, קאָנסיסטענט מיט רעפּטאַציע-דאָמינירטע ברעיקאַדזש-רעקאָמבינאַציע מעקאַניזמען. באַמערקענסווערט, די ענטאַנגלעמענט און פּערסיסטענס לענגטס זענען געבליבן רעלאַטיוו ינוואַריאַנט מיט יאָניש שטאַרקייט, בשעת קאָנטור לענג האט געוויזן שטאַרקע קאָרעלאַציעס מיט נול-שער וויסקאָסיטי. די רעזולטאַטן באַטאָנען די קריטישע ראָלע פון מיסעלער פֿאַרלענגערונג און טערמאָדִינאַמישער סינערגיע אין רעגולירן פליסיק וויסקאָעלאַסטיסיטי, און צושטעלן אַ פריימווערק פֿאַר אינזשעניריע הויך-פאָרשטעלונג סולפֿאַט-פֿרייע סורפאַקטאַנץ דורך פּינקטלעכע קאָנטראָל פון אָפּצאָל געדיכטקייט, זאַץ און יאָנישע באדינגונגען.
גראַפֿישער אַבסטראַקט
הקדמה
וואַסעריקע בינאַרע סורפאַקטאַנט סיסטעמען וואָס באַשטייען פון קעגנגעזעצלעך געלאָדענע מינים ווערן ברייט באַנוצט אין פילע אינדוסטריעלע סעקטאָרן, אַרייַנגערעכנט קאָסמעטיקס, פאַרמאַסוטיקאַלז, אַגראָכעמיקאַלז און עסן פּראַסעסינג ינדאַסטריז. די ברייטע אַדאָפּטיאָן פון די סיסטעמען איז דער הויפּט אַטריביאַטאַד צו זייער העכערע ינטערפיישאַל און רעאָלאָגישע פאַנגקשאַנאַליטיז, וואָס דערמעגלעכן פֿאַרבעסערטע פאָרשטעלונג אין פֿאַרשידענע פאָרמולאַציעס. די סינערגיסטישע זיך-אַסעמבלי פון אַזעלכע סורפאַקטאַנץ אין וואָרעם-ווי, פֿאַרפּלאָנטערטע אַגגרעגאַטן גיט העכסט טונאַבאַל מאַקראָסקאָפּישע פּראָפּערטיעס, אַרייַנגערעכנט געוואקסענע וויסקאָעלאַסטיסיטי און רידוסט ינטערפיישאַל שפּאַנונג. אין באַזונדער, קאָמבינאַציעס פון אַניאָנישע און צווישטעריאָנישע סורפאַקטאַנץ ווייַזן סינערגיסטישע פֿאַרבעסערונגען אין ייבערפלאַך טעטיקייט, וויסקאָסיטי און ינטערפיישאַל שפּאַנונג מאָדולאַציע. די ביכייוויערז שטאַמען פון אינטענסיווירטע עלעקטראָסטאַטישע און סטערישע ינטעראַקשאַנז צווישן די פּאָליאַר קאָפּ גרופּעס און הידראָפאָבישע עקן פון די סורפאַקטאַנץ, קאַנטראַסט מיט איין-סורפאַקטאַנט סיסטעמען, וווּ אָפּשטויסנדיקע עלעקטראָסטאַטישע כוחות אָפט באַגרענעצן פאָרשטעלונג אָפּטימיזאַציע.
קאָקאַמידאָפּראָפּיל בעטאַין (CAPB; SMILES: CCCCCCCCCCCC(=O)NCCCN+ (C)CC([O−])=O) איז אַ ברייט גענוצטער אַמפאָטערישער סורפאַקטאַנט אין קאָסמעטישע פאָרמולאַציעס צוליב זיין מילדער רייניקונג עפעקטיווקייט און האָר-קאָנדישאַנינג אייגנשאַפטן. די צווייטעריאָנישע נאַטור פון CAPB ערמעגליכט עלעקטראָסטאַטישע סינערגיע מיט אַניאָנישע סורפאַקטאַנץ, פֿאַרבעסערן די שאָום פעסטקייט און העכערן העכערע פאָרמולאַציע פאָרשטעלונג. איבער די לעצטע פינף יאָרצענדליקער, זענען CAPB געמישן מיט סולפֿאַט-באַזירטע סורפאַקטאַנץ, אַזאַ ווי CAPB–סאָדיום לאַוריל עטער סולפֿאַט (SLES), געוואָרן יסודותדיק אין פּערזענלעכע זאָרג פּראָדוקטן. אָבער, טראָץ דער עפעקטיווקייט פון סולפֿאַט-באַזירטע סורפאַקטאַנץ, האָבן זאָרגן וועגן זייער פּאָטענציעל פֿאַר דערמאַל יריטאַציע און די בייַזייַן פון 1,4-דיאָקסאַן, אַ בייפּראָדוקט פון דעם עטאָקסילאַציע פּראָצעס, געפֿירט אינטערעס אין סולפֿאַט-פֿרייע אַלטערנאַטיוון. פֿאַרשפּרעכנדיקע קאַנדידאַטן אַרייַננעמען אַמינאָ-זויער-באַזירטע סורפאַקטאַנץ, אַזאַ ווי טאַוראַטעס, סאַרקאָסינאַטן און גלוטאַמאַטן, וואָס ווייַזן פֿאַרבעסערטע ביאָקאָמפּאַטיביליטי און מילדערע אייגנשאַפטן [9]. דאך, די רעלאטיוו גרויסע פּאָליאַרע קאָפּ גרופּעס פון די אַלטערנאַטיוון שטערן אָפט די פאָרמירונג פון העכסט פאַרפּלאָנטערטע מיסעלער סטרוקטורן, וואָס נויטיקט די נוצן פון רעאָלאָגישע מאָדיפיצירערס.
סאָדיום מעטיל קאָקאָיל טאַוראַט (SMCT; SMILES:
CCCCCCCCCCCC(=O)N(C)CCS(=O)(=O)O[Na]) איז אַן אַניאָנישער סורפאַקטאַנט סינטעזירט ווי אַ נאַטריום זאַלץ דורך אַמיד קאַפּלינג פון N-מעטהילטאַורין (2-מעטהילאַמינאָעטאַנסולפאָניק זויער) מיט אַ קאָקאָסנוס-דערייווד פעטי זויער קייט. SMCT פאַרמאָגט אַן אַמיד-געבונדענע טאַורין קאָפּגרופּע צוזאַמען מיט אַ שטאַרק אַניאָנישער סולפאָנאַט גרופּע, מאַכנדיג עס בייאָודיגריידאַבאַל און קאָמפּאַטיבל מיט הויט pH, וואָס שטעלט עס ווי אַ פּראַמאַסינג קאַנדידאַט פֿאַר סולפֿאַט-פֿרייַ פאָרמולאַציעס. טאַוראַט סורפאַקטאַנץ זענען קעראַקטערייזד דורך זייער שטאַרק וואַשעוודיק, האַרט-וואַסער ריזיליאַנס, מילדקייט, און ברייט pH סטאַביליטעט.
רעאָלאָגישע פּאַראַמעטערס, אַרייַנגערעכנט שער וויסקאָסיטי, וויסקאָעלאַסטישע מאָדולעס, און ייעלד סטרעס, זענען קריטיש אין באַשטימען די פעסטקייט, טעקסטור, און פאָרשטעלונג פון סורפאַקטאַנט-באַזירטע פּראָדוקטן. למשל, עלעוואַטעד שער וויסקאָסיטי קען פֿאַרבעסערן סאַבסטראַט ריטענשאַן, בשעת ייעלד סטרעס רעגירט די פאָרמולע ס אַדכיראַנס צו הויט אָדער האָר נאָך אַפּלאַקיישאַן. די מאַקראָסקאָפּישע רעאָלאָגישע אַטריביוטן זענען מאָדולייטיד דורך פילע סיבות, אַרייַנגערעכנט סורפאַקטאַנט קאַנסאַנטריישאַן, pH, טעמפּעראַטור, און די בייַזייַן פון קאָ-סאָלוואַנץ אָדער אַדאַטיווז. פאַרקערט טשאַרדזשד סורפאַקטאַנץ קענען דורכגיין פאַרשידענע מיקראָסטרוקטוראַל טראַנזישאַנז, ריינדזשינג פון ספעריש מיסעלעס און וועסיקלעס צו פליסיק קריסטאַליין פאַסעס, וואָס, אין קער, טיף ווירקן די מאַסע ריאָלאָגי. געמישן פון אַמפאָטעריק און אַניאָניק סורפאַקטאַנץ אָפט פאָרעם ילאָנגגייטאַד וואָרעם-ווי מיסעלעס (WLMs), וואָס באַדייטנד פֿאַרבעסערן וויסקאָעלאַסטיש פּראָפּערטיעס. פֿאַרשטיין די מיקראָסטרוקטור-פּראָפּערטי באַציונגען איז, דעריבער, קריטיש פֿאַר אָפּטימיזינג פּראָדוקט פאָרשטעלונג.
פילע עקספּערימענטאַלע שטודיעס האָבן אויסגעפאָרשט אַנאַלאָגישע בינאַרישע סיסטעמען, ווי CAPB–SLES, צו דערקלערן די מיקראָסטרוקטורעלע באַזע פון זייערע אייגנשאַפטן. למשל, מיטרינאָוואַ עט על. [13] האָבן קאָרעלירט מיסעלע גרייס (הידראָדינאַמיש ראַדיוס) מיט לייזונג וויסקאָסיטי אין CAPB–SLES–מיטל-קייט קאָ-סורפאַקטאַנט געמישן ניצנדיק רעאָמעטריע און דינאַמיש ליכט סקאַטערינג (DLS). מעכאַנישע רעאָמעטריע גיט אַן איבערבליק איבער די מיקראָסטרוקטורעלע עוואָלוציע פון די געמישן און קען ווערן פארגרעסערט דורך אָפּטישע מיקראָרעאָלאָגיע ניצנדיק דיפיוזינג כוואַליע ספּעקטראָסקאָפּיע (DWS) וואָס פארברייטערט דעם צוטריטלעכן פרעקווענץ דאָמעין, כאַפּנדיק קורץ-צייט דינאַמיק ספּעציעל באַטייַטיק צו WLM רעלאַקסאַציע פּראָצעסן. אין DWS מיקראָרעאָלאָגיע, ווערט די דורכשניטלעכע קוואַדראַט דיספּלייסמאַנט פון עמבעדיד קאָלאָידאַל פּראָבעס טראַקט איבער צייט, וואָס ערמעגליכט די עקסטראַקציע פון לינעאַר וויסקאָעלאַסטישע מאָדולי פון די אַרומיקע מעדיום דורך די גענעראַליזירטע סטאָוקס-איינשטיין באַציִונג. די טעכניק פארלאנגט בלויז מינימאַלע מוסטער וואַליומז און איז אַזוי אַדוואַנטיידזשאַס פֿאַר שטודירן קאָמפּלעקס פלוידס מיט לימיטעד מאַטעריאַל אַוויילאַביליטי, למשל פּראָטעין-באַזירטע פאָרמולאַציעס. אנאליז פון < Δr²(t)> דאטן איבער ברייטע פרעקווענץ ספּעקטרא ערלייכטערט די שאצונג פון מיסעלער פאראמעטערס ווי מעש גרייס, פארפּלעכטונג לענג, פּערסיסטענס לענג, און קאנטור לענג. אמין און זיינע חברים האבן דעמאנסטרירט אז CAPB-SLES געמישן שטימען מיט די פאראויסזאגונגען פון קעיטס'ס טעאריע, ווייזנדיג א אויסגעשפראכענע פארגרעסערונג אין וויסקאזיטעט מיט זאלץ צוגאב ביז א קריטישע זאלץ קאנצענטראציע, ווייטער פון וועלכער די וויסקאזיטעט פאלט שנעל - א טיפישע רעאקציע אין WLM סיסטעמען. קסו און אמין האבן גענוצט מעכאנישע רעאמעטריע און DWS צו אויספארשן SLES-CAPB-CCB געמישן, אנטפלעקנדיג א מאַקסוועלליאנע רעאלאגישע רעאקציע וואס ווייזט אויף פארפּלעכטונג WLM פארמאציע, וואס איז ווייטער באשטעטיקט געווארן דורך מיקראסטרוקטורעלע פאראמעטערס אפגעליגט פון די DWS מעסטונגען. בויענדיג אויף די מעטאדאלאגיעס, אינטעגרירט די יעצטיגע שטודיע מעכאנישע רעאמעטריע און DWS מיקרארעאלאגיע צו אויפקלערן ווי מיקראסטרוקטורעלע רעארגאניזאציעס פירן דעם שער אויפפירונג פון CAPB-SMCT געמישן.
אין ליכט פון דער וואקסנדיקער נאכפראגע פאר מילדערע און מער נאכhalטיגע רייניקונגס-אגענטן, האט די אויספארשונג פון סולפאט-פרייע אניאנישע סורפאַקטאנטן געוואונען מאָמענטום טראָץ די פאָרמולאַציע-טשעלאַנדזשעס. די באַזונדערע מאָלעקולאַרע אַרכיטעקטורן פון סולפאט-פרייע סיסטעמען ברענגען אָפט ארויס דיווערדזשענטע רעאָלאָגישע פּראָפילן, וואָס קאָמפּליצירט קאַנווענשאַנעלע סטראַטעגיעס פאר וויסקאָסיטי-פאַרבעסערונג, ווי דורך זאַלץ אדער פּאָלימערישע פארדיקונג. למשל, יאָרקע און אַנדערע האָבן אויסגעפארשט נישט-סולפֿאַט אַלטערנאַטיוון דורך סיסטעמאַטיש אויספאָרשן די שוימענדיקע און רעאָלאָגישע אייגנשאַפטן פון בינאַרע און טערנאַרע סורפאַקטאַנט-מישונגען מיט אַלקיל אָלעפין סולפאָנאַט (AOS), אַלקיל פּאָליגלוקאָסייד (APG), און לאַוריל הידראָקסיסולטיין. א 1:1 פאַרהעלטעניש פון AOS-סולטיין האָט געוויזן שעאַר-דינינג און שוימענדיקע אייגנשאַפטן ענלעך צו CAPB-SLES, וואָס ווייזט אויף WLM פאָרמאַציע. ראַדזשפּוט און אַנדערע [26] האָבן עוואַלויִרט נאָך אַ סולפאַט-פרייע אניאנישע סורפאַקטאַנט, סאָדיום קאָקאָיל גליסינאַט (SCGLY), צוזאַמען מיט נישט-יאָנישע קאָ-סורפאַקטאנטן (קאָקאַמיד דיעטאַנאָלאַמין און לאַוריל גלוקאָסייד) דורך DLS, SANS, און רעאָמעטריע. כאָטש SCGLY אַליין האָבן געפֿאָרעמט איבערהויפּט ספֿערישע מיסעלן, האָט קאָ-סורפֿאַקטאַנט צוגאב ערמעגליכט די קאָנסטרוקציע פֿון מער קאָמפּליצירטע מיסעלער מאָרפֿאָלאָגיעס, וואָס זענען צוגעפּאַסט צו pH-געטריבענע מאָדולאַציע.
טראָץ די פֿאָרשריטן, האָבן פֿאַרגלייכווײַז ווייניק אויספֿאָרשונגען זיך געצילט אויף די רעאָלאָגישע אייגנשאַפֿטן פֿון נאָככאַלטיקע סולפֿאַט-פֿרײַע סיסטעמען וואָס אַנטהאַלטן CAPB און טאַוראַטעס. די שטודיע האָט ציל צו פֿילן דעם ליידיגן אָרט דורך צושטעלן איינע פֿון די ערשטע סיסטעמאַטישע רעאָלאָגישע כאַראַקטעריזאַציעס פֿון דער CAPB-SMCT בינאַרע סיסטעם. דורך סיסטעמאַטיש ווערייִרן סורפֿאַקטאַנט קאָמפּאָזיציע, pH, און יאָנישע שטאַרקייט, דערקלערן מיר די פֿאַקטאָרן וואָס רעגירן שער וויסקאָסיטעט און וויסקאָעלאַסטיסיטי. ניצנדיק מעכאַנישע רעאָמעטריע און DWS מיקראָרעאָלאָגיע, קוואַנטיפֿיצירן מיר די מיקראָסטרוקטורעלע רעאָרגאַניזאַציעס וואָס ליגן אונטער דעם שער נאַטור פֿון CAPB-SMCT געמישן. די געפֿינסן דערקלערן די ינטערשפּיל צווישן pH, CAPB-SMCT פאַרהעלטעניש, און יאָנישע לעוועלס אין פּראָמאָטירן אָדער ינכיבירן WLM פֿאָרמאַציע, דערמיט אָפֿערנדיק פּראַקטישע אײַנבליקן אין צושניידן די רעאָלאָגישע פּראָפֿילן פֿון נאָככאַלטיקע סורפֿאַקטאַנט-באַזירטע פּראָדוקטן פֿאַר פֿאַרשידענע אינדוסטריעלע אַפּליקאַציעס.
פּאָסט צייט: אויגוסט-05-2025