Sorotan
● Rheologi saka campuran surfaktan bebas sulfat binar ditondoi kanthi eksperimen.
● Efek pH, komposisi lan konsentrasi ion diselidiki kanthi sistematis.
● CAPB: rasio massa surfaktan SMCT 1: 0,5 mbangun viskositas geser maksimum.
● Konsentrasi uyah sing signifikan dibutuhake kanggo entuk viskositas geser maksimal.
● Dawane kontur micellar sing disimpulake saka DWS hubungane banget karo viskositas geser.
Abstrak
Kanggo nggayuh platform surfaktan bebas sulfat generasi sabanjure, karya saiki nyedhiyakake salah sawijining investigasi rheologis sistematis pisanan saka campuran Cocamidopropyl Betaine (CAPB) -Sodium Methyl Cocoyl Taurate (SMCT) ing komposisi, pH, lan kekuatan ion sing beda-beda. Larutan banyu CAPB-SMCT (total konsentrasi surfaktan aktif 8-12 wt.%) disiapake ing sawetara rasio bobot surfaktan, disetel kanggo pH 4,5 lan 5,5, lan dititrasi karo NaCl. Pangukuran geser sing mantep lan osilasi ngitung viskositas geser makroskopik, dene mikrorheologi spektroskopi gelombang (DWS) nyebar nyedhiyakake modulus viskoelastik sing ditanggulangi frekuensi lan timbangan dawa micellar sing khas. Ing kahanan tanpa uyah, formulasi kasebut nuduhake rheologi Newtonian kanthi viskositas geser maksimal kanthi rasio bobot CAPB: SMCT 1: 0,5, nuduhake bridging headgroup kationik-anionik sing ditingkatake. Mudhunake pH saka 5.5 dadi 4.5 menehi muatan positif net sing luwih gedhe ing CAPB, saéngga nggedhekake kompleksasi elektrostatik kanthi SMCT anionik lan ngasilake jaringan micellar sing luwih kuat. Penambahan uyah sistematis modulasi penolakan headgroup-headgroup, nyopir evolusi morfologis saka misel diskret dadi agregat sing elongated, kaya cacing. Viskositas zero-shear nuduhake maksimal sing beda ing rasio garam-kanggo-surfaktan kritis (R), nyorot imbangan rumit antarane screening lapisan kaping pindho elektrostatik lan elongasi micellar. Mikrorheologi DWS nguatake pengamatan makroskopik iki, mbukak spektrum Maxwellian sing béda ing R ≥ 1, konsisten karo mekanisme breakage-rekombinasi sing didominasi reptasi. Notabene, dawa entanglement lan kegigihan tetep relatif invarian karo kekuatan ion, nalika dawa kontur ditampilake korélasi kuwat karo viskositas nul-nyukur. Temuan kasebut nandheske peran kritis elongasi micellar lan sinergi termodinamika ing ngatur viskoelastisitas cairan, nyedhiyakake kerangka kerja kanggo ngrancang surfaktan bebas sulfat kanthi kinerja dhuwur liwat kontrol sing tepat kanggo kapadhetan, komposisi, lan kondisi ion.
Abstrak Grafis
Pambuka
Sistem surfaktan biner banyu sing kasusun saka spesies sing muatane berlawanan digunakake sacara ekstensif ing pirang-pirang sektor industri, kalebu kosmetik, farmasi, agrokimia, lan industri pangolahan panganan. Adopsi sistem kasebut utamane amarga fungsionalitas antarmuka lan rheologis sing unggul, sing bisa ningkatake kinerja ing macem-macem formulasi. Majelis dhewe sinergis saka surfaktan kasebut dadi agregat sing kaya cacing, agregat sing nggegirisi menehi sifat makroskopik sing bisa diatur banget, kalebu nambah viskoelastisitas lan nyuda tension antarmuka. Utamane, kombinasi surfaktan anionik lan zwitterionik nuduhake peningkatan sinergis ing aktivitas permukaan, viskositas, lan modulasi tegangan antarmuka. Prilaku kasebut muncul saka interaksi elektrostatik lan sterik sing intensif antarane klompok kepala polar lan buntut hidrofobik saka surfaktan, kontras karo sistem surfaktan tunggal, ing ngendi pasukan elektrostatik sing repulsive asring mbatesi optimalisasi kinerja.
Cocamidopropyl betaine (CAPB; SMILES: CCCCCCCCCCCC(=O)NCCCN+ (C)CC([O−])=O) minangka surfaktan amfoterik sing akeh digunakake ing formulasi kosmetik amarga khasiat ngresiki lan kondisi rambut sing entheng. Sifat zwitterionik saka CAPB mbisakake sinergi elektrostatik karo surfaktan anionik, ningkatake stabilitas busa lan ningkatake kinerja formulasi sing unggul. Sajrone limang dekade kepungkur, campuran CAPB karo surfaktan adhedhasar sulfat, kayata CAPB-sodium lauryl ether sulfate (SLES), wis dadi dhasar ing produk perawatan pribadi. Nanging, sanajan efektifitas surfaktan adhedhasar sulfat, keprihatinan babagan potensial iritasi kulit lan anané 1,4-dioxane, prodhuk sampingan saka proses etoksilasi, wis mimpin kapentingan ing alternatif bebas sulfat. Calon sing dijanjekake kalebu surfaktan adhedhasar asam amino, kayata taurat, sarkosinat, lan glutamat, sing nuduhake biokompatibilitas lan sifat sing luwih entheng [9]. Nanging, klompok kepala polar sing relatif gedhe saka alternatif kasebut asring ngalangi pambentukan struktur micellar sing akeh banget, sing mbutuhake panggunaan modifier rheologis.
Sodium methyl cocoyl taurate (SMCT; SMILES:
CCCCCCCCCCCC(=O)N(C)CCS(=O)(=O)O[Na]) yaiku surfaktan anionik sing disintesis minangka uyah natrium liwat kopling amida N-methyltaurine (asam 2-methylaminoethanesulfonic) karo rantai asam lemak asale saka klapa. SMCT duweni gugus kepala taurine sing ana hubungane karo amida bebarengan karo gugus sulfonat anionik, ndadekake biodegradable lan kompatibel karo pH kulit, sing ndadekake dheweke dadi calon sing apik kanggo formulasi bebas sulfat. Surfaktan taurate ditondoi kanthi detergensi sing kuat, tahan banyu atos, entheng, lan stabilitas pH sing amba.
Parameter rheologis, kalebu viskositas geser, modulus viskoelastik, lan tegangan ngasilake, penting banget kanggo nemtokake stabilitas, tekstur, lan kinerja produk adhedhasar surfaktan. Contone, viskositas geser sing luwih dhuwur bisa nambah retensi substrat, dene stres ngasilake ngatur ketaatan formulasi kanggo kulit utawa rambut sawise aplikasi. Atribut rheologi makroskopik iki dimodulasi dening akeh faktor, kalebu konsentrasi surfaktan, pH, suhu, lan anané co-solvents utawa aditif. Surfaktan bermuatan berlawanan bisa ngalami transisi mikrostruktur sing maneka warna, wiwit saka misel lan vesikel bola nganti fase kristal cair, sing banjur nyebabake rheologi akeh. Campuran surfaktan amfoterik lan anionik asring mbentuk misel kaya cacing (WLMs) sing elongated, sing ningkatake sifat viskoelastik. Ngerteni hubungan mikrostruktur-properti, mula, penting kanggo ngoptimalake kinerja produk.
Akeh studi eksperimen sing nyelidiki sistem biner analog, kayata CAPB-SLES, kanggo njlentrehake basis mikrostruktur saka properti kasebut. Contone, Mitrinova et al. [13] ukuran micelle (jari-jari hidrodinamik) hubungane karo viskositas solusi ing campuran ko-surfaktan CAPB-SLES-chain medium nggunakake rheometri lan dynamic light scattering (DLS). Rheometri mekanik menehi wawasan babagan evolusi mikrostruktur saka campuran kasebut lan bisa ditambah karo mikrorheologi optik nggunakake spektroskopi gelombang diffusing (DWS) sing ngluwihi domain frekuensi sing bisa diakses, njupuk dinamika skala wektu sing cendhak utamane sing ana gandhengane karo proses relaksasi WLM. Ing mikrorheologi DWS, rata-rata pamindahan kuadrat saka probe koloid sing ditempelake dilacak liwat wektu, mbisakake ekstraksi modulus viskoelastik linier saka medium lingkungan liwat hubungan Stokes-Einstein sing umum. Teknik iki mung mbutuhake volume sampel sing minimal lan mupangati kanggo nyinaoni cairan kompleks kanthi kasedhiyan materi sing winates, contone formulasi adhedhasar protein. Analisis data < Δr²(t)> ing spektrum frekuensi sing amba nggampangake estimasi paramèter micellar kayata ukuran bolong, dawa entanglement, dawa persistence, lan dawa kontur. Amin et al nduduhake manawa campuran CAPB-SLES cocog karo prediksi saka teori Cates, nuduhake kenaikan viskositas kanthi tambahan uyah nganti konsentrasi uyah kritis, ngluwihi viskositas mudhun kanthi cepet-respon khas ing sistem WLM Xu lan Amin nggunakake rheometri mekanik lan DWS kanggo nliti respon SLES-CAPB-CCB saka campuran entangwells. Formasi WLM, sing luwih dikonfirmasi dening paramèter mikrostruktur sing disimpulake saka pangukuran DWS. Mbangun metodologi kasebut, panliten saiki nggabungake rheometri mekanik lan mikrorheologi DWS kanggo njlentrehake carane reorganisasi mikrostruktur nyurung prilaku geser saka campuran CAPB-SMCT.
Amarga mundhake panjaluk kanggo agen pembersih sing luwih lembut lan luwih lestari, eksplorasi surfaktan anionik tanpa sulfat wis entuk momentum sanajan ana tantangan formulasi. Arsitèktur molekuler sing béda saka sistem bebas sulfat asring ngasilake profil rheologis sing béda, sing nyebabake strategi konvensional kanggo nambah viskositas kayata liwat uyah utawa penebalan polimer. Contone, Yorke et al. njelajah alternatif non-sulfat kanthi nyelidiki kanthi sistematis sifat-sifat berbusa lan rheologis saka campuran surfaktan biner lan terner sing nampilake alkil olefin sulfonat (AOS), alkil polyglucoside (APG), lan lauryl hydroxysultaine. A 1:1 rasio AOS-sultaine nuduhake shear-thinning lan umpluk karakteristik padha CAPB-SLES, nuduhake WLM formasi. Rajput et al. [26] ngevaluasi surfaktan anionik bebas sulfat liyane, sodium cocoyl glycinate (SCGLY), bebarengan karo ko-surfaktan nonionik (cocamide diethanolamine lan lauryl glucoside) liwat DLS, SANS, lan rheometri. Senajan SCGLY mung mbentuk micelles utamané bunder, tambahan co-surfaktan ngaktifake construction saka morfologi micellar luwih ruwet, amenable kanggo modulasi pH-driven.
Senadyan kemajuan kasebut, sawetara investigasi sing ditargetake sifat rheologi sistem bebas sulfat sing lestari sing nyangkut CAPB lan taurat. Panaliten iki nduweni tujuan kanggo ngisi kesenjangan iki kanthi nyedhiyakake salah sawijining karakterisasi rheologis sistematis pisanan saka sistem biner CAPB-SMCT. Kanthi komposisi surfaktan, pH, lan kekuatan ion kanthi sistematis, kita njlentrehake faktor-faktor sing ngatur viskositas geser lan viskoelastisitas. Nggunakake rheometri mekanik lan mikrorheologi DWS, kita ngitung reorganisasi mikrostruktur sing ndasari prilaku geser campuran CAPB-SMCT. Temuan iki njlentrehake interaksi antarane pH, rasio CAPB-SMCT, lan tingkat ion ing promosi utawa nyandhet tatanan WLM, saéngga menehi wawasan praktis kanggo nyelarasake profil rheologi produk basis surfaktan lestari kanggo macem-macem aplikasi industri.
Wektu kirim: Aug-05-2025