स्नेहक उद्योगात सर्फॅक्टंट्सचा सर्वात मोठा वापर

रचनासर्फॅक्टंट्सहे अगदी सरळ आहे: एक टोक हायड्रोफिलिक (पाणी) असते‑प्रेमळ) आणि दुसरे लिपोफिलिक (तेल)‑प्रेमळ). प्रत्येक टोक त्याच्या संबंधित भागाशी, म्हणजेच पाणी आणि तेलाशी, जोडले जाते. सर्फॅक्टंटचे रेणू तेलावर एकत्र येतात.‑पाण्याच्या आंतरपृष्ठावर, आणि त्यातूनच मूलभूत रचना तयार होते. पायसीकरण हे पृष्ठक्रियाकारकांच्या कार्यांपैकी केवळ एक आहे, तरीही ते सर्वात जास्त प्रमाणात वापरले जाते.‑आमच्या उद्योगात हे एक उपयुक्त कार्य आहे. याचा उपयोग प्रामुख्याने पाणी मिसळण्यासाठी केला जातो.‑इमल्सीफाईड तेल आणि पाण्यासारखी बोर्न तेले‑आग रोखणे‑प्रतिरोधक हायड्रॉलिक द्रव. वास्तविक पाहता, दैनंदिन वापरामध्ये इमल्सिफायरचा अत्यंत व्यापक उपयोग होतो.‑दूध, बर्फ यांसारख्या जीवनावश्यक उत्पादनांसह‑क्रीम आणि शॅम्पू, या सर्वांमध्ये कमी-अधिक प्रमाणात इमल्सिफायर असतात.

या साध्या आण्विक रचनेमुळे, अनेक पदार्थ पायसीकरणाचे गुणधर्म दर्शवतात, ज्यामुळे पायसकारकाची निवड खूपच सूक्ष्म बनते. असे म्हणता येईल की पायसकारकांची सखोल माहिती असल्याशिवाय, दर्जेदार पाणी पायसीकरण उत्पादने विकसित करणे जवळजवळ अशक्य आहे.‑आधारित स्नेहक उत्पादने. तेल आणि पाणी एकमेकांत मिसळत नाहीत हे सर्वज्ञात आहे. त्यामुळे त्यांना एकत्र आणण्यासाठी पायसीकारकांची (इमल्सिफायर्सची) आवश्यकता असते. या सक्तीच्या संयोगात, एक अवस्था लहान द्रव थेंबांमध्ये रूपांतरित होते, तर दुसरा द्रव या थेंबांना पूर्णपणे वेढून टाकतो. यातूनच सलग अवस्था (कंटिन्युअस फेज) आणि विखुरलेली अवस्था (डिस्पर्सड फेज) या संकल्पना उदयास येतात: एक अवस्था खंडित थेंबांमध्ये विभागली जाते आणि दुसरी एक अखंड, सलग माध्यम तयार करते. स्थूलमानाने, यामुळे एकतर पाणी तयार होते.‑in‑तेल (शिवाय) किंवा तेल‑in‑पाणी (O/W) इमल्शन. यामध्ये इमल्सिफायरची मुख्य तत्त्वे समाविष्ट आहेत.

जेव्हा एकपायसीकारकन मिसळणाऱ्या तेलात मिसळले जाते‑जल प्रणालीमध्ये, दोन प्रावस्था मिसळण्यासाठी नवीन विखुरण्याच्या परिस्थिती निर्माण केल्या जातात. हे, मीठ पाण्यात विरघळण्याच्या अर्थाने, खरे विरघळणे नाही. त्याऐवजी, एक प्रावस्था दुसऱ्या प्रावस्थेमध्ये सूक्ष्म थेंबांच्या स्वरूपात एकसमानपणे विखुरलेली असते. जर बाह्य परिस्थिती बदलली, तर तेल आणि पाणी पुन्हा वेगळे होतील, जे खराब पायसीकरण किंवा अपुरी पायस स्थिरता दर्शवते. काही विशिष्ट मिश्रके तेलाच्या प्रक्रियेत अडथळा आणू शकतात.‑पाण्याचे संतुलन बिघडवते आणि संपूर्ण प्रावस्था विलगीकरणास चालना देते; असे पदार्थ पायसीकारकांच्या विरुद्ध कार्य करतात आणि त्यांना विपायसीकारक म्हणून ओळखले जाते.

इमल्शन ही मूलतः एक विखुरण प्रणाली आहे. विखुरलेल्या कणांमुळे...‑फेज थेंब आणि फेजमधील अपवर्तनांकातील फरकामुळे, आपाती प्रकाश थेंबांच्या पृष्ठभागावर परावर्तन, विकिरण आणि पारगमन या प्रक्रियांमधून जातो. सामान्य इमल्शन थेंबांचा आकार ०.१ पासून सुरू होतो.μमीटर ते १०μm, दृश्यमान असताना‑प्रकाशाची तरंगलांबी ०.४ ते ४ च्या दरम्यान असते.μमी आणि ०.६μm. तीव्र परावर्तन होते, ज्यामुळे इमल्शनला त्याचा वैशिष्ट्यपूर्ण दुधाळ रंग मिळतो.‑पांढरा रंग. जेव्हा थेंबाचा व्यास ०.०५ पासून असतोμमीटर ते ०.१μमी (दृश्यमान पेक्षा किंचित लहान)‑प्रकाशाच्या तरंगलांबीमुळे, प्रकाशाचे विकिरण होते आणि प्रणाली अर्धपारदर्शक दिसते. ०.०५ पेक्षा कमी थेंबांच्या आकारातμमी (दृश्यमानतेपेक्षा खूपच लहान)‑प्रकाशाच्या तरंगलांबी), प्रकाश पारगमन प्रभावी ठरते आणि प्रणाली पारदर्शक बनते. ०.१ पेक्षा कमी थेंबांच्या आकाराच्या प्रणालीμजे अर्धपारदर्शक किंवा पारदर्शक दिसतात त्यांना मायक्रोइमल्शन म्हणतात, ज्यांचे गुणधर्म पारंपरिक मॅक्रोइमल्शनपेक्षा लक्षणीयरीत्या भिन्न असतात. मायक्रोइमल्शन हे एक प्रकारचे इमल्शनच असते, फक्त त्यात कण अधिक सूक्ष्मपणे विखुरलेले असतात.‑प्रावस्था थेंब. त्याच्या निर्मितीसाठी केवळ इमल्सीफायरच नव्हे तर सह-प्रावस्था थेंबांची देखील आवश्यकता असते.‑पायसीकारक. यावरून हे दिसून येते की पायसीभवन‑चालवलेले"विघटन"मूलतः हे विखुरलेल्या अवस्थेतील कणांच्या आकारावर नियंत्रण ठेवण्यावर अवलंबून असते.

इमल्सिफायरची कार्यक्षमता एका नाजूक संतुलनावर अवलंबून असते. त्याच्या हायड्रोफिलिक आणि लिपोफिलिक क्षमतांमुळे एक हेलकावा निर्माण होतो. उदाहरणार्थ, कमी‑कार्बन अल्कोहोल तीव्र जलस्नेहता दर्शवतात आणि नगण्य तेल आकर्षणासह पाण्यात विरघळतात. याउलट, अत्यधिक मेदस्नेही पदार्थ पाण्याशी आंतरक्रिया करत नाहीत आणि तेल आकर्षण दर्शवतात.‑विद्राव्य वर्तन. जरी अनेक पदार्थांमध्ये हायड्रोफिलिक आणि लिपोफिलिक दोन्ही अंश असले तरी, त्यांचे वर्गीकरण सर्फॅक्टंट म्हणून केले जाऊ शकत नाही. जर एखादा पदार्थ प्रामुख्याने हायड्रोफिलिक किंवा लिपोफिलिक असेल, तर तो केवळ एक पृष्ठभाग असतो.‑सक्रिय पदार्थ, जसे की वर नमूद केलेले काही अॅडिटिव्ह्ज. हायड्रोफिलिकसाठी एक मोजता येण्याजोगा मापदंड.‑त्यामुळे लिपोफिलिक शक्तीची आवश्यकता आहे, म्हणजेच विहीर‑ज्ञात हायड्रोफाइल‑लिपोफाइल‑शिल्लक (HLB) मूल्य.

एचएलबी मूल्य, विविध अनुभवजन्य तंत्रांसोबतच, व्यावहारिक पायसीकरणासाठी मौल्यवान मार्गदर्शन देते; ही तंत्रे साहित्यात नोंदवलेली आहेत आणि त्यांचे येथे सविस्तर वर्णन केले जाणार नाही. पायसीकरणकारकांचा वापर करून तेलाचे पायसीकरण करणे मुळातच अवघड नाही. पायसीकरणकारकांचे इष्टतम प्रकार, त्यांचे प्रमाण आणि स्थिरतेच्या अटी प्रायोगिकरित्या चाचणीद्वारे निश्चित केल्या जाऊ शकतात.‑आणि‑त्रुटी. त्यामुळे इमल्सिफायरचा विकास मोठ्या प्रमाणावर प्रायोगिक कार्यावर अवलंबून असतो. अनेक सूक्ष्म‑सर्फॅक्टंटच्या वर्तणुकीच्या यंत्रणा संशोधकांकडून आजही पूर्णपणे स्पष्ट झालेल्या नाहीत. इमल्सिफिकेशनच्या पलीकडे, सर्फॅक्टंट्स ओलावा देणे, स्वच्छता, डिटर्जन्सी, पसरवणे, विरघळवणे आणि इतर कार्ये पार पाडतात. आमच्या उद्योगासाठी, प्रायोगिक चाचणी हा एक व्यावहारिक दृष्टिकोन आहे, कारण खरे ज्ञान सरावातूनच मिळते. प्रायोगिकरित्या अनेक अनुभवजन्य नियम स्थापित केले गेले आहेत: मिश्रित इमल्सिफायर्स हे एकल इमल्सिफायर्सपेक्षा आणि ॲनायनिक व नॉन-ॲनायनिक घटकांच्या संयोजनांपेक्षा अधिक चांगली कामगिरी करतात.‑आयनिक सर्फॅक्टंट्स अनुकूल सहक्रियात्मक परिणाम निर्माण करतात.

इमल्सिफायरचा सिद्धांत वरवर पाहता सोपा वाटत असला तरी, त्याचा प्रत्यक्ष वापर गुंतागुंतीचा ठरतो. केवळ इमल्सिफायर वापरण्याच्या समस्या अनेकदा प्रयोगांद्वारे सोडवता येतात, तरीही त्यानंतर अनेक प्रकरणांमध्ये अडचणी येतात.‑अतिरिक्त पदार्थ पृष्ठभागावर असतात‑सक्रिय गुणधर्म. हे इमल्सीफायरच्या कार्यक्षमतेत अडथळा आणतात आणि प्रणालीचा प्रभावी एचएलबी (HLB) बदलतात. याचे एक ठळक उदाहरण म्हणजे इमल्शनमधील क्षरण प्रतिबंधक. हे अत्यंत ध्रुवीय पृष्ठभाग‑गंज रोखण्यासाठी सक्रिय घटक समाविष्ट केले जातात, परंतु ते तेलाला अस्थिर करू शकतात.‑इमल्सिफायर निवडताना पाणी आणि इमल्शनच्या संतुलनाचा विचार करणे आवश्यक आहे. अनेक प्रकारच्या इमल्सिफायरचे मिश्रण तयार केल्याने डोस आणि खर्च कमी होऊ शकतो, तसेच इमल्शनची स्थिरता वाढू शकते. तथापि, वेगवेगळे इमल्सिफायर कसे एकत्र करावे आणि त्यांच्या मिश्रणाच्या पद्धतींबद्दलच्या प्रश्नांमुळे फॉर्म्युलेशनची गुंतागुंत मोठ्या प्रमाणात वाढते. एक प्रचलित गैरसमज असा आहे की ॲनायोनिक आणि कॅटिओनिक इमल्सिफायर एकत्र मिसळता येत नाहीत. वास्तविक पाहता, ॲनायोनिक‑सर्फॅक्टंट विज्ञानामध्ये कॅटायनिक सर्फॅक्टंट मिश्रणांविषयी मोठ्या प्रमाणावर माहिती उपलब्ध आहे, तरीही आमच्या क्षेत्रात त्यांचा क्वचितच अवलंब केला जातो. कठीण पाण्यात असलेले कॅल्शियम आणि मॅग्नेशियम आयन इमल्शनच्या आंतरपृष्ठीय थरांना विस्कळीत करू शकतात आणि इमल्सिफायर्सना निष्क्रिय करू शकतात. कॅल्शियम आयन विशेषतः समस्याप्रधान आहेत: अनेक सर्फॅक्टंट इमल्सिफायर्स कॅल्शियमसोबत अभिक्रिया करून पाणी तयार करतात.‑प्रणालीमधून अवक्षेपित होणारे अविद्राव्य कॅल्शियम साबण. या विषयावर पुढील अध्यायात चर्चा केली जाईल.

त्यामुळे, इतर घटक समाविष्ट केल्यावर वरवर साधे वाटणारे इमल्सिफायर अत्यंत गुंतागुंतीचे बनतात. अंतिम इमल्शन तयार करणे कठीण नाही; खरे आव्हान विविध सेवा परिस्थितींमध्ये स्थिरता टिकवून ठेवण्यात आणि तेल व पाणी कायमस्वरूपी एकत्र ठेवण्यात आहे.

पायसीकारकांसाठी कार्यप्रदर्शनाच्या आवश्यकता:

कठोर-पाणी प्रतिरोधकता

हा पॅरामीटर इमल्सिफायरचे वैशिष्ट्य दर्शवतो.'कठिन पाण्याला सहनशीलता. पारंपारिक ॲनिओनिक सर्फॅक्टंट्स सामान्यतः या बाबतीत खराब कामगिरी करतात, म्हणून नॉन‑आयनिक सर्फॅक्टंट्स हळूहळू त्यांची जागा घेत आहेत. असे असले तरी, ॲनायनिक सर्फॅक्टंट्स त्यांचे वैशिष्ट्यपूर्ण गुणधर्म टिकवून ठेवतात.

फेस येण्याची प्रवृत्ती

अनेक पारंपरिक रेखीय ॲनिओनिक सर्फॅक्टंट्स भरपूर फेस तयार करतात, ज्यामुळे असा गैरसमज निर्माण होतो की जास्त फेस म्हणजे उत्तम स्वच्छता. फेस प्रामुख्याने सर्फॅक्टंट्समुळे तयार होतो. आमच्या ल्युब्रिकंटमध्ये‑संबंधित उद्योगात, कमीत कमी फेस येणे हे जवळजवळ नेहमीच इष्ट असते. दुर्दैवाने, अनेक इमल्सिफायरमध्ये जास्त फेस येण्याची क्षमता असते. त्यामुळे, फॉर्म्युलेटरना फेस तयार होणे टाळण्यासाठी योग्य इमल्सिफायर ग्रेड निवडावे लागतात, आणि यामुळेच इमल्सिफायरची वाढती मागणी आहे.‑कमी म्हटले जाते‑फेस इमल्सीफायर.

जैविक स्थिरता

जैविक स्थिरता हा इमल्सिफायरसाठी आणखी एक महत्त्वाचा कार्यप्रदर्शन निर्देशांक आहे. जर एखादा इमल्सिफायर दीर्घकाळ जिवाणूंच्या विघटनास बळी पडत असेल तर...‑सेवा कालावधीनंतर, संबंधित कटिंग फ्लुइडची विल्हेवाट लावणे अत्यंत समस्याप्रधान बनते. पर्यावरणीय‑संरक्षण नियम इमल्सीफायरच्या निवडीवर निर्णायक प्रभाव टाकतात आणि संपूर्ण उद्योगावर नियंत्रण ठेवतात.

पायसीकारकांचे वर्गीकरण ॲनायोनिक, कॅटायोनिक, ॲम्फोटेरिक, नॉन-ॲन्टी‑आयनिक आणि इतर कुटुंबे, जी सर्व वेगवेगळ्या रासायनिक पदार्थांशी संबंधित आहेत, जी आपल्याला परिचित आहेत.‑रसायनशास्त्र विशेषज्ञ. हा मजकूर प्रत्येक श्रेणीच्या सविस्तर लोकप्रिय वर्णनांमध्ये खोलवर जाणार नाही. आमच्या उद्योगात, ॲनायनिक आणि नॉन‑वापर आणि उत्पादनांमधील विविधतेच्या बाबतीत आयनिक इमल्सिफायरचे प्राबल्य आहे. प्रत्येक श्रेणीमध्ये भिन्न इमल्सिफायिंग वैशिष्ट्ये असलेल्या अनेक आण्विक संरचना अस्तित्वात आहेत, ज्या प्रत्येकाची स्वतःची बलस्थाने आणि मर्यादा आहेत. वापराचे प्रमाण कमी करण्यासाठी आणि इमल्शनची स्थिरता सुधारण्यासाठी त्यांना वारंवार एकत्र मिसळले जाते.

इमल्सिफायरच्या निर्मितीसाठी कोणतेही निश्चित नियम नाहीत. बेसमधील फरक हा त्यातील एक घटक असू शकतो.‑तेल‑be‑पायसीकृत, पायसकारक मिश्रणाचे प्रमाण, सेवा‑पर्यावरणीय परिस्थिती, ग्राहकांच्या विशेष गरजा आणि इतर अॅडिटिव्ह्जचे परस्परसंवादी परिणाम. तरीही, प्रयोग करणे हा एक व्यावहारिक उपाय आहे. इमल्सिफिकेशन चाचण्या करणे तुलनेने सोपे आहे. सैद्धांतिक पार्श्वभूमी नसतानाही, वारंवार प्रयत्न करून व्यवहार्य फॉर्म्युलेशन्स मिळवता येतात, जरी त्यासाठी वेळ लागत असला तरी. संबंधित सर्फॅक्टंट‑विकासाला गती देणारे वैज्ञानिक सिद्धांत चांगले आहेत‑विद्यमान साहित्यात दस्तऐवजीकरण केलेले आणि आमच्या उद्योगात येणाऱ्या इमल्सिफिकेशनच्या आव्हानांना सामोरे जाण्यासाठी पूर्णपणे पुरेसे आहे.