ساختارسورفکتانتهاکاملاً سرراست است: یک سر آن آبدوست است (آب)-دوست داشتنی) و دیگری چربی دوست (روغن)-هر انتها به انتهای متناظر خود، آب و روغن، متصل میشود. مولکولهای سورفکتانت در محل روغن جمع میشوند.-سطح مشترک آب، و این تنظیمات اولیه را تشکیل میدهد. امولسیونسازی تنها یکی از عملکردهای سورفکتانتها است، با این حال گستردهترین آنهاست.-عملکرد مورد استفاده در صنعت ما. این ماده عمدتاً برای مخلوط کردن آب استفاده میشود-روغنهای حملشده، مانند روغنهای امولسیونشده و آب-حاوی آتش-مایعات هیدرولیک مقاوم. در واقع، با این حال، امولسیفایرها کاربردهای بسیار گستردهای در کاربردهای روزانه پیدا میکنند.-محصولات حیاتی شامل شیر، یخ-کرم و شامپو، که همگی حاوی امولسیفایرها با درجات مختلف هستند.
به دلیل این معماری مولکولی ساده، مواد متعددی خواص امولسیونکنندگی از خود نشان میدهند که انتخاب امولسیفایر را بسیار دقیق میکند. میتوان گفت که بدون درک صحیح از امولسیفایرها، به سختی میتوان آب با کیفیتی تولید کرد.-محصولات روانکننده بر پایه. این دانش رایج است که روغن و آب با هم امتزاجناپذیرند. بنابراین، امولسیفایرها برای نزدیک کردن آنها به هم مورد نیاز هستند. در این ترکیب اجباری، یک فاز به قطرات مایع ریز تبدیل میشود در حالی که مایع دیگر این قطرات را به طور کامل در بر میگیرد. این امر مفاهیم فاز پیوسته و فاز پراکنده را ایجاد میکند: یک فاز به قطرات ناپیوسته شکسته میشود و فاز دیگر یک محیط پیوسته بدون وقفه تشکیل میدهد. از نظر ماکروسکوپی، این امر یا آب تولید میکند یا ...-in-روغن (آب/روغن) یا نفت-in-امولسیونهای آب (O/W). این اصول اصلی امولسیفایرها را پوشش میدهد.
وقتی که یکامولسیفایربه روغنی امتزاجناپذیر وارد میشود-در سیستم آب، شرایط پراکندگی جدیدی برای مخلوط کردن دو فاز ایجاد میشود. این انحلال واقعی به معنای حل شدن نمک در آب نیست. در عوض، یک فاز به صورت همگن به صورت قطرات ریز در فاز دیگر پراکنده میشود. اگر شرایط خارجی تغییر کند، روغن و آب دوباره از هم جدا میشوند که نشان دهنده امولسیون ضعیف یا پایداری ناکافی امولسیون است. برخی از افزودنیها میتوانند روغن را مختل کنند.-تعادل آب را برقرار کرده و جداسازی فاز کامل را آغاز میکنند؛ چنین موادی برخلاف امولسیفایرها عمل میکنند و به عنوان دیمولسیفایرها شناخته میشوند.
امولسیون اساساً یک سیستم پراکندگی است. به دلیل پراکندگی-قطرات فاز و تفاوت در ضریب شکست بین فازها، نور تابشی در سطوح قطرات دچار بازتاب، پراکندگی و عبور میشود. اندازه معمول قطرات امولسیون از 0.1 متغیر است.میکرومتر تا 10میکرومتر، در حالی که قابل مشاهده است-طول موج نور بین 0.4 قرار داردمیکرومتر و 0.6میکرومتر. انعکاس قوی رخ میدهد و به امولسیونها رنگ شیری خاص خود را میدهد.-ظاهر سفید. وقتی قطر قطرات از 0.05 متغیر باشدمیکرومتر تا 0.1میکرومتر (کمی کوچکتر از حد قابل مشاهده-طول موجهای نور)، پراکندگی نور رخ میدهد و سیستم شفاف به نظر میرسد. در اندازه قطرات کمتر از 0.05میکرومتر (بسیار کوچکتر از حد قابل مشاهده)-طول موجهای نور)، عبور نور غالب میشود و سیستم شفاف میشود. سیستمهایی با اندازه قطرات کمتر از 0.1میکروذراتی که نیمهشفاف یا شفاف به نظر میرسند، به عنوان میکروامولسیون تعریف میشوند که خواص آنها اساساً با ماکروامولسیونهای مرسوم متفاوت است. میکروامولسیون هنوز یک امولسیون است، فقط ذرات بسیار ریزتری در آن پراکنده شده است.-قطرات فاز. تشکیل آن نه تنها به امولسیفایرها بلکه به کو نیز نیاز دارد-امولسیفایرها. این نشان میدهد که امولسیونسازی-رانده شده«انحلال« ».اساساً به کنترل اندازه ذرات فاز پراکنده مربوط میشود.
عملکرد امولسیفایر به یک تعادل ظریف بستگی دارد. ظرفیتهای آبدوستی و چربیدوستی آن، یک اثر الاکلنگی ایجاد میکند. به عنوان مثال، کم-الکلهای کربنی خاصیت آبدوستی قوی از خود نشان میدهند و با میل ترکیبی ناچیز با روغن در آب حل میشوند. برعکس، مواد بیش از حد لیپوفیلیک نمیتوانند با آب واکنش دهند و روغن از خود نشان میدهند.-رفتار محلول. اگرچه بسیاری از مواد دارای هر دو بخش آبدوست و چربیدوست هستند، اما نمیتوان آنها را به عنوان سورفکتانت طبقهبندی کرد. اگر مادهای به شدت آبدوست یا چربیدوست باشد، صرفاً یک سطح است.-ماده فعال، مانند برخی از افزودنیهای ذکر شده در بالا. یک معیار قابل اندازهگیری برای آبدوستی-بنابراین، قدرت لیپوفیلی مورد نیاز است، یعنی چاه-آبدوست شناخته شده-لیپوفیل-مقدار مانده (HLB).
مقدار HLB در کنار تکنیکهای تجربی مختلف که در مقالات مستند شدهاند و در اینجا توضیح داده نمیشوند، راهنمایی ارزشمندی برای امولسیونسازی عملی ارائه میدهد. امولسیونسازی روغن با امولسیفایرها ذاتاً دشوار نیست. انواع، دوزها و شرایط پایداری بهینه امولسیفایر را میتوان به صورت تجربی از طریق آزمایش تعیین کرد.-و-خطا. از این رو، توسعه امولسیفایر به شدت به کار تجربی متکی است. بسیاری از میکرو-مکانیسمهای سطحی رفتار سورفکتانت تا به امروز توسط محققان به طور ناقص روشن نشده است. فراتر از امولسیونسازی، سورفکتانتها عملکردهای خیسکنندگی، تمیزکنندگی، پاککنندگی، پخشکنندگی، حلکنندگی و سایر عملکردها را ارائه میدهند. برای صنعت ما، غربالگری تجربی یک رویکرد عملی است، زیرا دانش واقعی از عمل حاصل میشود. چندین قانون تجربی به صورت تجربی ایجاد شدهاند: امولسیفایرهای ترکیبی از امولسیفایرهای تکی بهتر عمل میکنند و ترکیبات آنیونی و غیرآنیونی-سورفکتانتهای یونی اثرات سینرژیک مطلوبی ایجاد میکنند.
علیرغم سادگی ظاهری تئوری امولسیفایر، کاربرد عملی آن پیچیده است. استفاده از امولسیفایرها به تنهایی اغلب از طریق آزمایش قابل حل است، اما بسیاری از آنها متعاقباً-افزودنیهای اضافه شده دارای سطح هستند-خواص فعال. این موارد با عملکرد امولسیفایر تداخل دارند و HLB مؤثر سیستم را تغییر میدهند. یک مثال بارز، بازدارندههای خوردگی در امولسیونها هستند. این سطوح بسیار قطبی-مواد فعال برای جلوگیری از زنگ زدگی گنجانده شده اند اما ممکن است روغن را بی ثبات کنند-تعادل امولسیون آب و باید در طول انتخاب امولسیفایر در نظر گرفته شود. فرموله کردن مخلوطهایی از انواع مختلف امولسیفایر میتواند دوز و هزینه را کاهش دهد و در عین حال پایداری امولسیون را افزایش دهد. با این حال، سوالاتی در مورد نحوه ترکیب امولسیفایرهای مختلف و مکانیسمهای ترکیب آنها به شدت پیچیدگی فرمولاسیون را افزایش میدهد. یک تصور غلط رایج ادعا میکند که امولسیفایرهای آنیونی و کاتیونی را نمیتوان با هم مخلوط کرد. در واقع، آنیونی-ترکیبات سورفکتانت کاتیونی به طور گسترده در علم سورفکتانت گزارش شدهاند، اگرچه به ندرت در بخش ما مورد استفاده قرار میگیرند. یونهای کلسیم و منیزیم موجود در آب سخت نیز ممکن است لایههای سطحی امولسیون را مختل کرده و امولسیفایرها را غیرفعال کنند. یونهای کلسیم به ویژه مشکلساز هستند: بسیاری از امولسیفایرهای سورفکتانت با کلسیم واکنش داده و آب تشکیل میدهند.-صابونهای کلسیم نامحلول که از سیستم رسوب میکنند. این موضوع در فصل بعدی مورد بحث قرار خواهد گرفت.
بر این اساس، امولسیفایرهای به ظاهر ساده، پس از اضافه شدن اجزای دیگر، بسیار پیچیده میشوند. تولید یک امولسیون نهایی کار سختی نیست؛ چالش واقعی حفظ پایداری در شرایط مختلف سرویس و حفظ ترکیب دائمی روغن و آب است.
الزامات عملکرد برای امولسیفایرها:
مقاومت در برابر آب سخت
این پارامتر یک امولسیفایر را مشخص میکند'تحمل آب سخت. سورفکتانتهای آنیونی مرسوم معمولاً از این نظر عملکرد ضعیفی دارند، بنابراین غیر-سورفکتانتهای یونی به تدریج جایگزین آنها میشوند. با این حال، سورفکتانتهای آنیونی مزایای منحصر به فرد خود را حفظ میکنند.
تمایل به کف کردن
بسیاری از سورفکتانتهای آنیونی خطی سنتی، کف فراوانی تولید میکنند و این باور اشتباه را تقویت میکنند که حجم کف بیشتر معادل شویندگی برتر است. کف در درجه اول توسط سورفکتانتها ایجاد میشود. در روانکار ما-در صنایع مرتبط، حداقل کف تقریباً همیشه مطلوب است. متأسفانه، امولسیفایرهای متعددی ظرفیت کف بالایی از خود نشان میدهند. بنابراین، فرمولنویسان باید درجههای امولسیفایری مناسبی را برای جلوگیری از تشکیل کف انتخاب کنند، که تقاضای رو به رشد برای ... را توضیح میدهد.-کم نامیده می شود-امولسیفایرهای فوم.
پایداری بیولوژیکی
پایداری بیولوژیکی یکی دیگر از شاخصهای عملکرد بحرانی برای امولسیفایرها است. اگر یک امولسیفایر در طول مدت طولانی در معرض تخریب باکتریایی باشد،-در صورت عدم سرویس دورهای، دفع بعدی سیال برش مربوطه بسیار مشکلساز میشود. محیط زیست-مقررات حفاظتی تأثیر تعیینکنندهای بر انتخاب امولسیفایر دارند و کل صنعت را اداره میکنند.
امولسیفایرها به آنیونی، کاتیونی، آمفوتریک و غیر آنیونی تقسیم میشوند.-یونی و خانوادههای دیگر، که همگی مربوط به مواد شیمیایی متمایزی هستند که با ریزساختارها آشنا هستند-متخصصان شیمی. این متن به توضیحات مفصل و عامیانه هر دسته نمیپردازد. در صنعت ما، آنیونی و غیر یونی-امولسیفایرهای یونی از نظر مصرف و تنوع محصول غالب هستند. در هر دسته، ساختارهای مولکولی متعددی با ویژگیهای امولسیونکنندگی متفاوت وجود دارد که هر کدام نقاط قوت و ضعف مربوط به خود را دارند. آنها اغلب برای کاهش دوز مصرفی و بهبود پایداری امولسیون با هم مخلوط میشوند.
هیچ قانون مطلق و ثابتی برای فرمولاسیون امولسیفایر وجود ندارد. متغیرها شامل تفاوت در پایه هستند.-نفت به-be-امولسیون شده، نسبتهای ترکیب امولسیفایر، خدمات-شرایط محیطی، مشخصات ویژه مشتری و اثرات متقابل سایر افزودنیها. با این وجود، آزمایش یک راه حل عملی ارائه میدهد. انجام آزمایشهای امولسیونسازی نسبتاً آسان است. حتی بدون پیشینه نظری، میتوان از طریق آزمایشهای مکرر، البته با صرف زمان، به فرمولاسیونهای کاربردی رسید. سورفکتانت مربوطه-نظریههای علمی که توسعه را تسریع میکنند، به خوبی ...-در منابع موجود مستند شده و برای پرداختن به چالشهای امولسیونسازی که در صنعت ما با آن مواجه هستیم، کاملاً کافی است.
زمان ارسال: ۱۱ آگوست ۲۰۲۶