Sorotan
● Reologi campuran surfaktan bebas sulfat biner dikarakterisasi kanthi eksperimen.
● Efek saka pH, komposisi, lan konsentrasi ion diselidiki kanthi sistematis.
● Rasio massa surfaktan CAPB:SMCT 1:0,5 mbangun viskositas geser maksimum.
● Konsentrasi uyah sing signifikan dibutuhake kanggo entuk viskositas geser maksimal.
● Dawane kontur misel sing disimpulake saka DWS nduweni korelasi sing kuwat karo viskositas geser.
Abstrak
Kanggo nggoleki platform surfaktan bebas sulfat generasi sabanjure, karya saiki nyedhiyakake salah sawijining investigasi reologi sistematis pisanan babagan campuran Cocamidopropyl Betaine (CAPB)-Sodium Methyl Cocoyl Taurate (SMCT) banyu ing macem-macem komposisi, pH, lan kekuatan ionik. Larutan banyu CAPB-SMCT (konsentrasi surfaktan aktif total 8-12 wt.%) disiapake ing sawetara rasio bobot surfaktan, diatur menyang pH 4,5 lan 5,5, lan dititrasi nganggo NaCl. Pangukuran geser sing stabil lan osilasi ngukur viskositas geser makroskopik, dene mikroreologi spektroskopi gelombang difusi (DWS) nyedhiyakake moduli viskoelastik sing diatasi frekuensi lan skala dawa misel sing khas. Ing kahanan bebas uyah, formulasi kasebut nuduhake reologi Newtonian kanthi viskositas geser maksimal ing rasio bobot CAPB:SMCT 1:0,5, sing nuduhake peningkatan jembatan headgroup kationik-anionik. Ngurangi pH saka 5,5 dadi 4,5 menehi muatan positif bersih sing luwih gedhe ing CAPB, saengga nggedhekake kompleksasi elektrostatik karo SMCT anionik kanthi lengkap lan ngasilake jaringan misel sing luwih kuat. Penambahan uyah sistematis ngmodulasi tolakan headgroup-headgroup, sing ndorong evolusi morfologis saka misel diskrit dadi agregat sing dawa lan kaya cacing. Viskositas nol-geser nuduhake maksima sing beda ing rasio uyah-kanggo-surfaktan kritis (R2), sing nyoroti keseimbangan sing rumit antarane skrining lapisan ganda elektrostatik lan elongasi misel. Mikrorheologi DWS ndhukung pengamatan makroskopik iki, mbukak spektrum Maxwellian sing beda ing R ≥ 1, konsisten karo mekanisme rekombinasi kerusakan sing didominasi reptasi. Khususé, dawa belitan lan persistensi tetep relatif ora owah karo kekuatan ionik, dene dawa kontur nuduhake korelasi sing kuwat karo viskositas nol-geser. Temuan iki nandheske peran penting saka elongasi misel lan sinergi termodinamika ing ngatur viskoelastisitas cairan, nyedhiyakake kerangka kerja kanggo ngrancang surfaktan bebas sulfat kinerja dhuwur liwat kontrol kapadhetan muatan, komposisi, lan kondisi ionik sing tepat.
Abstrak Grafis
Pambuka
Sistem surfaktan biner banyu sing kasusun saka spesies sing muatané ngelawan digunakake sacara ekstensif ing pirang-pirang sektor industri, kalebu kosmetik, farmasi, agrokimia, lan industri pangolahan panganan. Adopsi sistem iki sing nyebar utamane amarga fungsi antarmuka lan reologi sing unggul, sing ndadekake kinerja sing luwih apik ing macem-macem formulasi. Perakitan mandiri sinergis saka surfaktan kasebut dadi agregat sing kaya cacing lan kusut menehi sifat makroskopik sing bisa diatur kanthi apik, kalebu viskoelastisitas sing tambah lan tegangan antarmuka sing suda. 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 sirah polar lan buntut hidrofobik surfaktan, kontras karo sistem surfaktan tunggal, ing ngendi gaya elektrostatik tolak asring mbatesi optimalisasi kinerja.
Cocamidopropyl betaine (CAPB; SMILES: CCCCCCCCCCCCCC(=O)NCCCN+ (C)CC([O−])=O) minangka surfaktan amfoterik sing digunakake sacara wiyar ing formulasi kosmetik amarga khasiat pembersihan sing entheng lan sifat kondisioner rambut. Sifat zwitterionik CAPB ndadekake sinergi elektrostatik karo surfaktan anionik, nambah stabilitas busa lan ningkatake kinerja formulasi sing unggul. Sajrone limang dekade kepungkur, campuran CAPB karo surfaktan berbasis sulfat, kayata CAPB-natrium lauril eter sulfat (SLES), wis dadi dhasar ing produk perawatan pribadi. Nanging, sanajan efektifitas surfaktan berbasis sulfat, kekhawatiran babagan potensi iritasi kulit lan anané 1,4-dioksana, produk sampingan saka proses etoksilasi, wis nyebabake minat ing alternatif bebas sulfat. Calon sing janjeni kalebu surfaktan berbasis asam amino, kayata taurat, sarkosinat, lan glutamat, sing nuduhake biokompatibilitas sing ditingkatake lan sifat sing luwih entheng [9]. Nanging, gugus sirah polar sing relatif gedhe saka alternatif kasebut asring ngalangi pembentukan struktur misel sing rapet banget, sing mbutuhake panggunaan pengubah reologi.
Natrium metil kokoil taurat (SMCT; SMILES:
CCCCCCCCCCCCCC(=O)N(C)CCS(=O)(=O)O[Na]) iku surfaktan anionik sing disintesis minangka uyah natrium liwat gandhengan amida N-metiltaurin (asam 2-metilaminoetanesulfonat) karo rantai asam lemak sing asale saka klapa. SMCT nduweni gugus kepala taurin sing disambung karo amida bebarengan karo gugus sulfonat anionik sing kuwat, saengga bisa diurai sacara biologis lan kompatibel karo pH kulit, sing ndadekake minangka kandidat sing janjeni kanggo formulasi bebas sulfat. Surfaktan taurat ditondoi kanthi deterjensi sing kuat, ketahanan banyu atos, kelembutan, lan stabilitas pH sing amba.
Parameter reologi, kalebu viskositas geser, moduli viskoelastik, lan tegangan luluh, penting banget kanggo nemtokake stabilitas, tekstur, lan kinerja produk berbasis surfaktan. Contone, viskositas geser sing dhuwur bisa nambah retensi substrat, dene tegangan luluh ngatur kepatuhan formulasi ing kulit utawa rambut sawise aplikasi. Atribut reologi makroskopik iki dimodulasi dening akeh faktor, kalebu konsentrasi surfaktan, pH, suhu, lan anané pelarut utawa aditif. Surfaktan sing muatane ngelawan bisa ngalami macem-macem transisi mikrostruktural, wiwit saka misel lan vesikel bunder nganti fase kristal cair, sing, sabanjure, mengaruhi reologi massal kanthi signifikan. Campuran surfaktan amfoterik lan anionik asring mbentuk misel kaya cacing memanjang (WLM), sing nambah sifat viskoelastik kanthi signifikan. Mula, mangerteni hubungan mikrostruktur-sifat penting banget kanggo ngoptimalake kinerja produk.
Akeh panliten eksperimental sing nyelidiki sistem biner analog, kayata CAPB-SLES, kanggo njlentrehake basis mikrostruktural saka sifat-sifate. Contone, Mitrinova et al. [13] nggandhengake ukuran misel (radius hidrodinamik) karo viskositas larutan ing campuran ko-surfaktan rantai menengah CAPB-SLES nggunakake reometri lan hamburan cahya dinamis (DLS). Reometri mekanik menehi wawasan babagan evolusi mikrostruktural saka campuran kasebut lan bisa ditambah karo mikroreologi optik nggunakake spektroskopi gelombang difusi (DWS) sing ngluwihi domain frekuensi sing bisa diakses, njupuk dinamika skala wektu cendhak utamane sing ana gandhengane karo proses relaksasi WLM. Ing mikroreologi DWS, perpindahan kuadrat rata-rata probe koloid sing dipasang dilacak sajrone wektu, sing ngaktifake ekstraksi moduli viskoelastik linier saka medium sekitar liwat hubungan Stokes-Einstein umum. Teknik iki mung mbutuhake volume sampel minimal lan mulane migunani kanggo nyinaoni cairan kompleks kanthi kasedhiyan materi sing winates, contone formulasi adhedhasar protein. Analisis data <Δr²(t)> ing spektrum frekuensi sing amba nggampangake estimasi parameter misel kayata ukuran bolong, dawa keterikatan, dawa persistensi, lan dawa kontur. Amin et al nduduhake manawa campuran CAPB-SLES cocog karo prediksi saka teori Cates, nuduhake peningkatan viskositas sing jelas kanthi tambahan uyah nganti konsentrasi uyah kritis, sing ngluwihi viskositas mudhun kanthi cepet—respon khas ing sistem WLM Xu lan Amin nggunakake rheometri mekanik lan DWS kanggo mriksa campuran SLES-CAPB-CCB, sing nuduhake respon rheologis Maxwellian sing nuduhake pembentukan WLM sing keterikatan, sing luwih dikuatake dening parameter mikrostruktural sing disimpulake saka pangukuran DWS. Mbangun metodologi kasebut, panliten saiki nggabungake rheometri mekanik lan mikroreologi DWS kanggo njlentrehake kepiye reorganisasi mikrostruktural ndorong prilaku geser campuran CAPB-SMCT.
Amarga panjaluk sing saya tambah kanggo agen pembersih sing luwih alus lan luwih lestari, eksplorasi surfaktan anionik bebas sulfat wis entuk momentum sanajan ana tantangan formulasi. Arsitektur molekuler sing beda saka sistem bebas sulfat asring ngasilake profil reologi sing beda-beda, sing ngrumit strategi konvensional kanggo ningkatake viskositas kayata liwat uyah utawa penebalan polimer. Contone, Yorke et al. njelajah alternatif non-sulfat kanthi sistematis nyelidiki sifat pembusaan lan reologi campuran surfaktan biner lan terner sing nampilake alkil olefin sulfonat (AOS), alkil poliglukosida (APG), lan lauril hidroksisultaine. Rasio 1:1 AOS-sultaine nuduhake karakteristik penipisan geser lan busa sing padha karo CAPB-SLES, sing nuduhake pembentukan WLM. Rajput et al. [26] ngevaluasi surfaktan anionik bebas sulfat liyane, natrium cocoyl glycinate (SCGLY), bebarengan karo ko-surfaktan nonionik (cocamide diethanolamine lan lauril glukosida) liwat DLS, SANS, lan rheometri. Senajan SCGLY waé mbentuk misel sing dominan awujud sferis, tambahan ko-surfaktan nggampangake konstruksi morfologi misel sing luwih rumit, sing bisa dimodulasi nganggo pH.
Senadyan kemajuan kasebut, mung sawetara investigasi sing nargetake sifat reologis sistem bebas sulfat lestari sing nglibatake CAPB lan taurat. Panliten iki ngarahake kanggo ngisi kesenjangan iki kanthi nyedhiyakake salah sawijining karakterisasi reologis sistematis pisanan saka sistem biner CAPB-SMCT. Kanthi ngowahi komposisi surfaktan, pH, lan kekuatan ionik kanthi sistematis, kita njlentrehake faktor-faktor sing ngatur viskositas geser lan viskoelastisitas. Nggunakake reometri mekanik lan mikroreologi DWS, kita ngetung reorganisasi mikrostruktural sing ndasari prilaku geser campuran CAPB-SMCT. Temuan kasebut njlentrehake interaksi antarane pH, rasio CAPB-SMCT, lan tingkat ionik kanggo ningkatake utawa nyegah pembentukan WLM, saengga menehi wawasan praktis babagan nyetel profil reologis produk berbasis surfaktan lestari kanggo macem-macem aplikasi industri.
Wektu kiriman: 05-Agu-2025