Effaith gwlychu, gofyniad: HLB: 7-9
Diffinnir gwlychu fel y ffenomen lle mae'r nwy sydd wedi'i amsugno ar arwyneb solet yn cael ei ddadleoli gan hylif. Gelwir sylweddau a all wella'r gallu dadleoli hwn yn asiantau gwlychu. Yn gyffredinol, caiff gwlychu ei gategoreiddio'n dair math: gwlychu cyswllt (gwlychu gludiog), gwlychu trochi (gwlychu trochi), a gwlychu lledaenu (lledaenu). Ymhlith y rhain, mae lledaenu yn cynrychioli'r safon uchaf o wlychu, a defnyddir y cyfernod lledaenu yn aml fel dangosydd i werthuso'r perfformiad gwlychu rhwng gwahanol systemau. Yn ogystal, mae'r ongl gyswllt hefyd yn faen prawf ar gyfer barnu ansawdd y gwlychu. Gellir defnyddio syrffactyddion i reoli graddfa'r gwlychu rhwng cyfnodau hylif a solet.
Yn y diwydiant plaladdwyr, mae rhai fformwleiddiadau gronynnog a phowdrau llwchadwy hefyd yn cynnwys rhywfaint o syrffactyddion. Eu pwrpas yw gwella adlyniad a dyddodiad y plaladdwr ar yr wyneb targed, cyflymu'r gyfradd rhyddhau ac ehangu ardal lledaenu'r cynhwysion actif o dan amodau llaith, a thrwy hynny wella effeithiolrwydd atal a thrin clefydau.
Yn y diwydiant colur, mae syrffactyddion yn gweithredu fel emwlsyddion ac maent yn gydrannau anhepgor mewn cynhyrchion gofal croen fel hufenau, eli, glanhawyr wyneb a thynnwyr colur.
Micelles a Hydoddedd,gofynion: C > CMC (HLB 13–18)
Y crynodiad lleiaf lle mae moleciwlau syrffactydd yn cysylltu i ffurfio micelles. Pan fydd y crynodiad yn fwy na'r gwerth CMC, mae moleciwlau syrffactydd yn trefnu eu hunain yn strwythurau megis ffurfweddiadau sfferig, tebyg i wialen, lamelar, neu debyg i blât.
Systemau cydbwysedd thermodynamig yw systemau hydoddi. Po isaf yw'r CMC a pho uchaf yw gradd y cysylltiad, y mwyaf yw'r crynodiad ychwanegyn mwyaf (MAC). Adlewyrchir effaith tymheredd ar hydoddi mewn tair agwedd: mae'n dylanwadu ar ffurfio micelles, hydoddedd hydoddiannau, a hydoddedd syrffactyddion eu hunain. Ar gyfer syrffactyddion ïonig, mae eu hydoddedd yn cynyddu'n sydyn wrth i'r tymheredd godi, a gelwir y tymheredd lle mae'r cynnydd sydyn hwn yn digwydd yn bwynt Krafft. Po uchaf yw'r pwynt Krafft, yr isaf yw crynodiad critigol y micelles.
Ar gyfer syrffactyddion an-ïonig polyoxyethylene, pan fydd y tymheredd yn codi i lefel benodol, mae eu hydoddedd yn gostwng yn sydyn ac mae gwaddodiad yn digwydd, gan achosi i'r toddiant droi'n gymylog. Gelwir y ffenomen hon yn gymylu, a gelwir y tymheredd cyfatebol yn bwynt cymylu. Ar gyfer syrffactyddion gyda'r un hyd cadwyn polyoxyethylene, po hiraf yw'r gadwyn hydrocarbon, yr isaf yw'r pwynt cymylu; i'r gwrthwyneb, gyda'r un hyd cadwyn hydrocarbon, po hiraf yw'r gadwyn polyoxyethylene, yr uchaf yw'r pwynt cymylu.
Mae gan sylweddau organig anpolar (e.e., bensen) hydoddedd isel iawn mewn dŵr. Fodd bynnag, gall ychwanegu syrffactyddion fel sodiwm oleat wella hydoddedd bensen mewn dŵr yn sylweddol—proses a elwir yn hydoddiant. Mae hydoddiant yn wahanol i hydoddiant cyffredin: nid yw'r bensen sydd wedi'i hydoddi wedi'i wasgaru'n unffurf mewn moleciwlau dŵr ond wedi'i ddal o fewn y micelles a ffurfir gan ïonau oleat. Mae astudiaethau diffracsiwn pelydr-X wedi cadarnhau bod pob math o micelles yn ehangu i wahanol raddau ar ôl hydoddiant, tra bod priodweddau cyfochrog yr hydoddiant cyffredinol yn aros yr un fath i raddau helaeth.
Wrth i grynodiad y syrffactyddion mewn dŵr gynyddu, mae moleciwlau syrffactydd yn cronni ar wyneb yr hylif i ffurfio haen monomoleciwlaidd wedi'i phacio'n agos, wedi'i chyfeirio. Mae moleciwlau gormodol yn y cyfnod swmp yn agregu gyda'u grwpiau hydroffobig yn wynebu i mewn, gan ffurfio micelles. Diffinnir y crynodiad lleiaf sydd ei angen i gychwyn ffurfio micelles fel y crynodiad micelle critigol (CMC). Ar y crynodiad hwn, mae'r toddiant yn gwyro o ymddygiad delfrydol, ac mae pwynt plygu penodol yn ymddangos ar y gromlin tensiwn arwyneb yn erbyn crynodiad. Ni fydd cynyddu crynodiad y syrffactydd ymhellach yn lleihau'r tensiwn arwyneb mwyach; yn lle hynny, bydd yn hyrwyddo twf a lluosogi parhaus micelles yn y cyfnod swmp.
Pan fydd moleciwlau syrffactydd yn gwasgaru mewn toddiant ac yn cyrraedd trothwy crynodiad penodol, maent yn cysylltu o monomerau unigol (ïonau neu foleciwlau) i mewn i agregau coloidaidd o'r enw micelles. Mae'r trawsnewidiad hwn yn sbarduno newidiadau sydyn ym mhriodweddau ffisegol a chemegol y toddiant, a'r crynodiad lle mae hyn yn digwydd yw'r CMC. Cyfeirir at y broses o ffurfio micelles fel micellization.
Mae ffurfio micelles mewn toddiannau syrffactydd dyfrllyd yn broses sy'n ddibynnol ar grynodiad. Mewn toddiannau gwan iawn, mae dŵr ac aer bron mewn cysylltiad uniongyrchol, felly dim ond ychydig y mae'r tensiwn arwyneb yn lleihau, gan aros yn agos at densiwn dŵr pur, gydag ychydig iawn o foleciwlau syrffactydd wedi'u gwasgaru yn y cyfnod swmp. Wrth i grynodiad y syrffactydd gynyddu'n gymedrol, mae moleciwlau'n amsugno'n gyflym ar wyneb y dŵr, gan leihau'r arwynebedd cyswllt rhwng dŵr ac aer ac achosi gostyngiad sydyn mewn tensiwn arwyneb. Yn y cyfamser, mae rhai moleciwlau syrffactydd yn y cyfnod swmp yn agregu gyda'u grwpiau hydroffobig wedi'u halinio, gan ffurfio micelles bach.
Wrth i'r crynodiad barhau i godi a'r toddiant yn cyrraedd dirlawnder amsugno, mae ffilm monomoleciwlaidd wedi'i phacio'n ddwys yn ffurfio ar wyneb yr hylif. Pan fydd y crynodiad yn cyrraedd y CMC, mae tensiwn arwyneb y toddiant yn cyrraedd ei werth lleiaf. Y tu hwnt i'r CMC, prin y mae cynyddu crynodiad y syrffactydd ymhellach yn effeithio ar y tensiwn arwyneb; yn lle hynny, mae'n cynyddu nifer a maint y micelles yn y cyfnod swmp. Yna mae'r toddiant yn cael ei ddominyddu gan micelles, sy'n gwasanaethu fel micro-adweithyddion wrth synthesis nano-bowdrau. Gyda chynnydd parhaus mewn crynodiad, mae'r system yn trawsnewid yn raddol i gyflwr crisialog hylif.
Pan fydd crynodiad hydoddiant syrffactydd dyfrllyd yn cyrraedd y CMC, mae ffurfio micelles yn dod yn amlwg wrth i grynodiad gynyddu. Nodweddir hyn gan bwynt plygu yn y gromlin tensiwn arwyneb yn erbyn crynodiad log (cromlin γ–log c), ynghyd ag ymddangosiad priodweddau ffisegol a chemegol nad ydynt yn ddelfrydol yn yr hydoddiant.
Mae micelles syrffactydd ïonig yn cario gwefrau arwyneb uchel. Oherwydd atyniad electrostatig, mae gwrth-ïonau'n cael eu denu at wyneb y micelle, gan niwtraleiddio rhan o'r gwefrau positif a negatif. Fodd bynnag, unwaith y bydd y micelles yn ffurfio strwythurau â gwefr uchel, mae grym atal yr awyrgylch ïonig a ffurfir gan wrth-ïonau'n cynyddu'n sylweddol - priodwedd y gellir ei defnyddio i addasu gwasgaradwyedd nano-bowdrau. Am y ddau reswm hyn, mae dargludedd cyfatebol yr hydoddiant yn lleihau'n gyflym gyda chrynodiad cynyddol y tu hwnt i'r CMC, gan wneud y pwynt hwn yn ddull dibynadwy ar gyfer pennu crynodiad critigol y micelle o syrffactyddion.
Mae strwythur micelles syrffactydd ïonig fel arfer yn sfferig, sy'n cynnwys tair rhan: craidd, cragen, a haen ddwbl drydanol wasgaredig. Mae'r craidd wedi'i wneud o gadwyni hydrocarbon hydroffobig, yn debyg i hydrocarbonau hylifol, gyda diamedr yn amrywio o tua 1 i 2.8 nm. Mae gan y grwpiau methylen (-CH₂-) gerllaw'r grwpiau pen pegynol bolaredd rhannol, gan gadw rhai moleciwlau dŵr o amgylch y craidd. Felly, mae craidd y micelle yn cynnwysllawer iawn o ddŵr wedi'i ddal, ac nid yw'r grwpiau -CH₂- hyn wedi'u hintegreiddio'n llawn i graidd hydrocarbon tebyg i hylif ond yn hytrach maent yn rhan o'r gragen micelle nad yw'n hylif.
Gelwir y gragen micelle hefyd yn rhyngwyneb micelle-dŵr neu'r cyfnod arwyneb. Nid yw'n cyfeirio at y rhyngwyneb macrosgopig rhwng micelles a dŵr ond yn hytrach at y rhanbarth rhwng micelles a'r hydoddiant syrffactydd dyfrllyd monomerig. Ar gyfer micelles syrffactydd ïonig, mae'r gragen wedi'i ffurfio gan yr haen Stern fwyaf mewnol (neu'r haen amsugno sefydlog) o'r haen ddwbl drydanol, gyda thrwch o tua 0.2 i 0.3 nm. Mae'r gragen nid yn unig yn cynnwys y grwpiau pen ïonig o syrffactyddion a chyfran o wrth-ïonau rhwym ond hefyd haen hydradiad oherwydd hydradiad yr ïonau hyn. Nid arwyneb llyfn yw'r gragen micelle ond yn hytrach rhyngwyneb "garw", canlyniad amrywiadau a achosir gan symudiad thermol moleciwlau monomer syrffactydd.
Mewn cyfryngau nad ydynt yn ddyfrllyd (sy'n seiliedig ar olew), lle mae moleciwlau olew yn drech, mae grwpiau hydroffilig y syrffactyddion yn crynhoi i mewn i ffurfio craidd pegynol, tra bod y cadwyni hydrocarbon hydroffobig yn ffurfio plisgyn allanol y micelle. Mae gan y math hwn o micelle strwythur gwrthdro o'i gymharu â micelles dyfrllyd confensiynol ac felly fe'i gelwir yn micelle gwrthdro; i'r gwrthwyneb, gelwir micelles a ffurfir mewn dŵr yn micelles arferol. Mae Ffigur 4 yn dangos model sgematig o micelles gwrthdro a ffurfir gan syrffactyddion mewn toddiannau nad ydynt yn ddyfrllyd. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae micelles gwrthdro wedi cael eu defnyddio'n helaeth wrth synthesis a pharatoi cludwyr cyffuriau nanosgâl, yn enwedig ar gyfer amgáu cyffuriau hydroffilig.
Amser postio: 26 Rhagfyr 2025