स्नेहक उद्योग में सर्फेक्टेंट का सबसे बड़ा अनुप्रयोग

की संरचनासर्फेकेंट्सयह काफी सरल है: एक सिरा जल-प्रेमी (पानी) होता है-प्रेमशील) और दूसरा लिपोफिलिक (तेल)-(प्यार से)। प्रत्येक सिरा अपने संबंधित समकक्ष, पानी और तेल से जुड़ता है। सर्फेक्टेंट अणु तेल पर एकत्रित होते हैं।-जल इंटरफ़ेस, और यही मूल संरचना का निर्माण करता है। इमल्सीफिकेशन सर्फेक्टेंट के कार्यों में से एक है, फिर भी यह सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला कार्य है।-हमारे उद्योग में इसका उपयोग किया जाता है। इसका मुख्य उपयोग पानी को मिलाने के लिए किया जाता है।-पायसीकृत तेल और पानी जैसे तेलों को अवशोषित करते हैं-आग को नियंत्रित करना-प्रतिरोधी हाइड्रोलिक तरल पदार्थ। वास्तव में, हालांकि, पायसीकारक दैनिक जीवन में अत्यंत व्यापक अनुप्रयोग पाते हैं।-दूध, बर्फ सहित जीवन उत्पाद-क्रीम और शैम्पू, इन सभी में अलग-अलग मात्रा में इमल्सीफायर मौजूद होते हैं।

इस सरल आणविक संरचना के कारण, अनेक पदार्थ पायसीकरण गुण प्रदर्शित करते हैं, जिससे पायसीकारक का चयन काफी जटिल हो जाता है। यह कहा जा सकता है कि पायसकारकों की अच्छी समझ के बिना, गुणवत्तापूर्ण जल शोधक विकसित करना लगभग असंभव है।-तेल और पानी मिश्रित न होने वाले स्नेहक उत्पादों में, तेल और पानी आपस में अघुलनशील होते हैं। इसलिए, इन्हें मिलाने के लिए पायसीकारकों की आवश्यकता होती है। इस जबरन संयोजन में, एक अवस्था छोटी-छोटी तरल बूंदों में परिवर्तित हो जाती है, जबकि दूसरी अवस्था इन बूंदों को पूरी तरह से घेर लेती है। इससे सतत अवस्था और विक्षेपित अवस्था की अवधारणाएँ उत्पन्न होती हैं: एक अवस्था असंतत बूंदों में टूट जाती है और दूसरी एक निर्बाध सतत माध्यम बनाती है। स्थूल रूप से, यह या तो पानी का उत्पादन करता है।-in-तेल (बिना) या तेल-in-जल (O/W) इमल्शन। इसमें इमल्सीफायर के मूल सिद्धांत शामिल हैं।

जब एकपायसीकारकोंएक अघुलनशील तेल में डाला जाता है-जल प्रणाली में, दो अवस्थाओं को मिलाने के लिए नई फैलाव स्थितियाँ उत्पन्न होती हैं। यह नमक के पानी में घुलने की तरह वास्तविक विघटन नहीं है। इसके बजाय, एक अवस्था दूसरी अवस्था में महीन बूंदों के रूप में समान रूप से फैली होती है। यदि बाहरी परिस्थितियाँ बदलती हैं, तो तेल और पानी फिर से अलग हो जाएँगे, जो खराब पायसीकरण या अपर्याप्त पायस स्थिरता को दर्शाता है। कुछ योजक तेल के मिश्रण को बाधित कर सकते हैं।-जल संतुलन को बिगाड़ते हैं और पूर्ण चरण पृथक्करण को प्रेरित करते हैं; ऐसे पदार्थ पायसीकारकों के विपरीत कार्य करते हैं और इन्हें विमल्सीफायर के रूप में जाना जाता है।

इमल्शन मूलतः एक फैलाव प्रणाली है। फैलाव के कारण-विभिन्न अवस्थाओं वाली बूंदों और उनके बीच अपवर्तनांक में अंतर के कारण, आपतित प्रकाश बूंदों की सतहों पर परावर्तन, प्रकीर्णन और संचरण से गुजरता है। विशिष्ट इमल्शन बूंदों का आकार 0.1 से लेकर होता है।μमीटर से 10μमीटर, जबकि दिखाई दे रहा है-प्रकाश की तरंगदैर्घ्य 0.4 के बीच आती हैμएम और 0.6μm. तीव्र परावर्तन होता है, जिससे इमल्शन को उनका विशिष्ट दूधिया रंग प्राप्त होता है।-सफेद रंग का दिखना। जब बूंदों का व्यास 0.05 से लेकर होता हैμm से 0.1μमीटर (दृश्यमान से थोड़ा छोटा)-प्रकाश तरंगदैर्ध्य पर, प्रकाश का प्रकीर्णन होता है और प्रणाली पारदर्शी दिखाई देती है। 0.05 से कम बूंद के आकार परμमीटर (दृश्यमान से बहुत छोटा)-प्रकाश तरंगदैर्ध्य), प्रकाश संचरण हावी हो जाता है और प्रणाली पारदर्शी हो जाती है। 0.1 से कम बूंद के आकार वाली प्रणालियाँμऐसे पदार्थ जो पारभासी या अर्धपारदर्शी दिखाई देते हैं, उन्हें माइक्रोइमल्शन कहा जाता है, जिनके गुण पारंपरिक मैक्रोइमल्शन से काफी भिन्न होते हैं। माइक्रोइमल्शन भी एक इमल्शन ही होता है, बस इसमें कण बहुत महीन रूप से बिखरे होते हैं।-चरण बूंदें। इसके निर्माण के लिए न केवल पायसीकारक बल्कि सह-पायसीकारक। यह दर्शाता है कि पायसीकरण-चलाया हुआ“विघटन”मूलतः इसका सार यह है कि विक्षेपित अवस्था के कणों के आकार को नियंत्रित किया जाए।

इमल्सीफायर का प्रदर्शन एक नाजुक संतुलन पर निर्भर करता है। इसकी हाइड्रोफिलिक और लिपोफिलिक क्षमताएं एक झूलते हुए प्रभाव का निर्माण करती हैं। उदाहरण के लिए, कम-कार्बन अल्कोहल प्रबल जल-प्रेमी होते हैं और पानी में घुल जाते हैं, साथ ही तेल के प्रति उनकी आकर्षण क्षमता नगण्य होती है। इसके विपरीत, अत्यधिक वसा-प्रेमी पदार्थ पानी के साथ परस्पर क्रिया करने में विफल रहते हैं और तेल के प्रति आकर्षण प्रदर्शित करते हैं।-घुलनशील व्यवहार। यद्यपि कई पदार्थों में हाइड्रोफिलिक और लिपोफिलिक दोनों घटक होते हैं, फिर भी उन्हें सर्फेक्टेंट के रूप में वर्गीकृत नहीं किया जा सकता है। यदि कोई पदार्थ अत्यधिक हाइड्रोफिलिक या लिपोफिलिक है, तो वह केवल एक सतही पदार्थ है।-सक्रिय पदार्थ, जैसे कि ऊपर उल्लिखित कुछ योजक पदार्थ। जलरक्तता के लिए एक मापने योग्य मीट्रिक।-इसलिए लिपोफिलिक शक्ति की आवश्यकता होती है, अर्थात् अच्छी तरह से-ज्ञात जलप्रेमी-लिपोफाइल-बैलेंस (एचएलबी) मूल्य।

एचएलबी मान व्यावहारिक पायसीकरण के लिए उपयोगी मार्गदर्शन प्रदान करता है, साथ ही विभिन्न प्रायोगिक तकनीकें भी उपलब्ध हैं, जिनका साहित्य में वर्णन है और जिनका यहाँ विस्तार से वर्णन नहीं किया जाएगा। पायसकारी पदार्थों से तेल का पायसीकरण करना स्वाभाविक रूप से कठिन नहीं है। इष्टतम पायसकारी प्रकार, मात्रा और स्थिरता की स्थितियों का निर्धारण प्रयोगात्मक रूप से परीक्षण के माध्यम से किया जा सकता है।-और-त्रुटि। इसलिए इमल्सीफायर का विकास काफी हद तक प्रायोगिक कार्य पर निर्भर करता है। कई माइक्रो-सरफैक्टेंट के व्यवहार के विभिन्न स्तरों के तंत्र आज तक शोधकर्ताओं द्वारा पूरी तरह से स्पष्ट नहीं किए गए हैं। पायसीकरण के अलावा, सरफैक्टेंट गीलापन, सफाई, डिटर्जेंसी, फैलाव, घुलनशीलता और अन्य कार्य भी करते हैं। हमारे उद्योग के लिए, प्रायोगिक परीक्षण एक व्यावहारिक दृष्टिकोण है, क्योंकि सच्चा ज्ञान अभ्यास से ही प्राप्त होता है। प्रायोगिक रूप से कई अनुभवजन्य नियम स्थापित किए गए हैं: मिश्रित पायसीकरण एकल पायसीकरण की तुलना में बेहतर प्रदर्शन करते हैं, और आयनिक और गैर-आयनिक पायसीकरण के संयोजन भी बेहतर होते हैं।-आयनिक सर्फेक्टेंट अनुकूल सहक्रियात्मक प्रभाव उत्पन्न करते हैं।

इमल्सीफायर सिद्धांत की स्पष्ट सरलता के बावजूद, व्यावहारिक अनुप्रयोग जटिल साबित होता है। इमल्सीफायर का अकेले उपयोग करने की समस्या को अक्सर प्रयोगों के माध्यम से हल किया जा सकता है, फिर भी कई बाद की समस्याएं बनी रहती हैं।-मिलाए गए योजकों में सतह होती है-सक्रिय गुणधर्म। ये इमल्सीफायर के प्रदर्शन में बाधा डालते हैं और सिस्टम के प्रभावी HLB को बदल देते हैं। इसका एक विशिष्ट उदाहरण इमल्शन में संक्षारण अवरोधक हैं। ये अत्यधिक ध्रुवीय सतह-जंग से बचाव के लिए सक्रिय तत्व मिलाए जाते हैं, लेकिन इससे तेल की अस्थिरता बढ़ सकती है।-जल-मिश्रण संतुलन महत्वपूर्ण है और इमल्सीफायर का चयन करते समय इसे ध्यान में रखना आवश्यक है। कई प्रकार के इमल्सीफायरों के मिश्रण से खुराक और लागत कम हो सकती है, साथ ही इमल्शन की स्थिरता भी बढ़ सकती है। हालांकि, विभिन्न इमल्सीफायरों को कैसे मिलाया जाए और उनके मिश्रण तंत्र से संबंधित प्रश्न फॉर्मूलेशन की जटिलता को काफी बढ़ा देते हैं। एक प्रचलित गलत धारणा यह है कि एनायनिक और कैटायनिक इमल्सीफायरों को मिलाया नहीं जा सकता। वास्तव में, एनायनिक इमल्सीफायरों को मिलाया नहीं जा सकता।-कैटायनिक सर्फेक्टेंट मिश्रणों के बारे में सर्फेक्टेंट विज्ञान में व्यापक रूप से बताया गया है, हालांकि हमारे क्षेत्र में इन्हें कम ही अपनाया जाता है। कठोर जल में मौजूद कैल्शियम और मैग्नीशियम आयन भी इमल्शन इंटरफेशियल फिल्मों को बाधित कर सकते हैं और इमल्सीफायर को निष्क्रिय कर सकते हैं। कैल्शियम आयन विशेष रूप से समस्याग्रस्त हैं: कई सर्फेक्टेंट इमल्सीफायर कैल्शियम के साथ प्रतिक्रिया करके जल निर्माण करते हैं।-अघुलनशील कैल्शियम साबुन जो प्रणाली से अवक्षेपित होकर बाहर निकल जाते हैं। इस विषय पर अगले अध्याय में चर्चा की जाएगी।

इसलिए, दिखने में सरल लगने वाले इमल्सीफायर अन्य घटकों के शामिल होने पर अत्यधिक जटिल हो जाते हैं। एक तैयार इमल्शन बनाना कठिन नहीं है; असली चुनौती विभिन्न सेवा स्थितियों में स्थिरता बनाए रखने और तेल और पानी को स्थायी रूप से संयोजित रखने में निहित है।

इमल्सीफायर के लिए प्रदर्शन संबंधी आवश्यकताएँ:

कठोर जल प्रतिरोध

यह पैरामीटर एक इमल्सीफायर की विशेषता बताता है।'कठोर जल के प्रति सहनशीलता। पारंपरिक एनायनिक सर्फेक्टेंट आमतौर पर इस मामले में खराब प्रदर्शन करते हैं, इसलिए गैर-आयनिक सर्फेक्टेंट धीरे-धीरे इनकी जगह ले रहे हैं। हालांकि, एनायनिक सर्फेक्टेंट अपने विशिष्ट गुणों को बरकरार रखते हैं।

झाग बनने की प्रवृत्ति

कई पारंपरिक लीनियर एनायनिक सर्फेक्टेंट प्रचुर मात्रा में झाग उत्पन्न करते हैं, जिससे यह गलत धारणा बनती है कि अधिक झाग का मतलब बेहतर सफाई क्षमता है। झाग मुख्य रूप से सर्फेक्टेंट द्वारा उत्पन्न होता है। हमारे स्नेहक में-संबंधित उद्योग में, न्यूनतम झाग लगभग हमेशा वांछनीय होता है। दुर्भाग्य से, कई इमल्सीफायर उच्च झाग क्षमता प्रदर्शित करते हैं। इसलिए फॉर्मूलेटरों को झाग निर्माण को रोकने के लिए उपयुक्त इमल्सीफायर ग्रेड का चयन करना चाहिए, जो इस प्रकार की बढ़ती मांग का कारण है।-जिसे निम्न कहा जाता है-फोम इमल्सीफायर।

जैविक स्थिरता

जैविक स्थिरता इमल्सीफायर के लिए एक और महत्वपूर्ण प्रदर्शन सूचकांक है। यदि कोई इमल्सीफायर लंबे समय तक जीवाणु अपघटन के प्रति संवेदनशील है, तो-सेवा अवधि समाप्त होने के बाद, संबंधित कटिंग द्रव का निपटान अत्यंत समस्याग्रस्त हो जाता है। पर्यावरणीय-संरक्षण नियम इमल्सीफायर के चयन पर निर्णायक प्रभाव डालते हैं और पूरे उद्योग को नियंत्रित करते हैं।

इमल्सीफायर को एनायनिक, कैटायनिक, एम्फोटेरिक और नॉन-इमल्सीफायर में वर्गीकृत किया जाता है।-आयनिक और अन्य परिवार, ये सभी अलग-अलग रासायनिक पदार्थों से मेल खाते हैं जो सूक्ष्म ज्ञान के लिए परिचित हैं।-रसायन विज्ञान विशेषज्ञों के लिए। यह लेख प्रत्येक श्रेणी के विस्तृत और प्रचलित विवरणों में नहीं जाएगा। हमारे उद्योग में, आयनिक और गैर-आयनिक-खपत और उत्पाद विविधता के मामले में आयनिक इमल्सीफायर का वर्चस्व है। प्रत्येक श्रेणी में भिन्न-भिन्न इमल्सीफाइंग गुणों वाली कई आणविक संरचनाएं मौजूद हैं, जिनमें से प्रत्येक की अपनी-अपनी खूबियां और कमियां हैं। उपयोग की मात्रा कम करने और इमल्शन की स्थिरता बढ़ाने के लिए इन्हें अक्सर मिश्रित किया जाता है।

इमल्सीफायर फॉर्मूलेशन के लिए कोई पूर्णतः निश्चित नियम नहीं हैं। आधार में अंतर सहित कई कारक परिवर्तनीय होते हैं।-तेल-be-पायसीकृत, पायसकारी मिश्रण अनुपात, सेवा-पर्यावरण की स्थितियाँ, ग्राहक की विशेष आवश्यकताएँ और अन्य योजकों के परस्पर क्रियात्मक प्रभाव। फिर भी, प्रयोग एक व्यावहारिक समाधान प्रदान करता है। पायसीकरण परीक्षण करना अपेक्षाकृत आसान है। सैद्धांतिक पृष्ठभूमि के बिना भी, बार-बार परीक्षण करके व्यावहारिक सूत्र तैयार किए जा सकते हैं, हालांकि इसमें समय लगता है। प्रासंगिक सर्फेक्टेंट-विकास को गति देने वाले विज्ञान सिद्धांत अच्छी तरह से स्थापित हैं।-मौजूदा साहित्य में प्रलेखित है और हमारे उद्योग में आने वाली पायसीकरण संबंधी चुनौतियों का समाधान करने के लिए पूरी तरह से पर्याप्त है।