سورفکتانت ها: کف کنندگی شوینده ها  

سورفکتانت ها: کف کنندگی شوینده ها

نویسنده:

سید مسیح میرمقتدایی
کارشناس ارشد تحقیق و توسعه شرکت گلتاش


چکیده: کف از حباب های گاز با دیوارهای نازک از مایع ساخته شده که ساختاری سه بعدی دارد. مایع از دیواره ها به وسیله نیروی گرانش به محل اتصال کشیده می شود. شوینده ها با اثر بر خواص الکترواستاتیکی، ویسکوزیته سطح، ویسکوزیته کل و الاستیسیته فیلم می توانند موجب افزایش میزان کف شوند. روابط بین کف کنندگی و ساختار شیمیایی یک ماده شوینده در این مبحث توضیح داده شده است.
کف کنندگی شوینده ها
بیشتر شوینده ها باعث افزایش میزان کف می شوند که بسته به شرایط، ممکن است این امر مطلوب یا نامطلوب باشد. به دلیل نیاز به کف زیاد، کم و یا حالت بدون کف، مصرف کننده خواهان کنترل میزان کف و دانستن آن است که چه عوامل خارجی بر روی آن اثرگذار هستند. مثلاً تحت چه شرایطی کف افزایش یافته و یا فرو می نشیند. به عنوان یک قانون کلی، کف در یک فاز مایع خالص ایجا نمی شود. شوینده هایی که به شدت در سطح تماس با هوا جذب می شوند، جهت ایجاد کف در محلول های آبکی مورد نیاز هستند.
کف ها از حباب های گاز، با دیواره هایی از فیلم های نازک مایع که ساختارهایی سه بعدی ایجاد می کنند، تشکیل شده اند. یک اتصال در محل تلاقی حباب های گاز وجود دارد (شکل 1-8). مایع از دیواره ها به وسیله نیروی گرانش به محل اتصال کشیده می شود.
در بسیاری از فیلم های نازکف فشار در دیواره ها بیش از فشار در محل های اتصال ضخیمی است که جریانی از مایع را از سمت دیواره های نازک به سمت محل اتصال روانه می کنند. اگر این کشش و جریان ادامه یابد، دیواره ها شروع به جمع شدن و چروک خوردن کرده و در نهایت کف فرو می ریزد. اگر از این جریان به سمت اتصالات بین کف ها جلوگیری شود، کف پایدار خواهد بود مگر اینکه یک گسیختگی به وسیله یک عامل مکانیکی یا فیزیکوشیمیایی در آن ایجاد شود؛ مانند یک عامل ضد کف.
اثراتی که شوینده ها جهت جلوگیری از جریان مایع ایجاد می کنند به شرح زیر می باشد:
1- اثرات الکترواستاتیکی: این مورد برای شوینده های آنیونی هنگامی که ضخامت فیلم کمتر از 1000 Ao باشد، کاربرد دارد. تک لایه های باردار یکدیگر را دفع کرده و باعث پایداری کف می شوند. این دسته از کف ها بسیار نازک بوده و ظاهری شفاف دارند. بنابراین تمایل کمی برای به کار بردن آن ها در جاهایی است که ظاهر کف حائز اهمیت باشد؛ مانند شامپوها.
2- ویسکوزیته سطح: مولکول های شوینده در لایه های چندتایی به یکدیگر می چسبند که این امر می تواند ویسکوزیته ایی متفاوت و زیاد در سطح تماس بین هوا و مایع ایجاد کند. حدس زده می شود برهمکنش بین الکانول آمیدها و انواع آنیونی، توجیهی برای پایداری کف های شوینده های آنیونی و ظاهر متفاوت آن ها باشد.
3- ویسکوزیته کل: افزودنی های پلیمری به وسیله افزایش ویسکوزیته کل محلول و کاهش سرعت جذب آب، باعث افزایش پایداری کف می شوند.
4- فاز دومی از یک جامد یا مایع دیگر: در حضور یک فاز غیر قابل امتزاج، پایداری کف به طور محسوس تغییر می کند (باعث کاهش یا افزایش آن می شود). احتمالاً مهم ترین اثر آن تغییر توزیع مولکول های شوینده پایدارکننده است که می توانند در سطح تماس جدید بین فازهای مایع-مایع یا جامد-مایع قرار گرفته و سطح تماس بین هوا-آب را از دست بدهند. خاک از جمله همین جامدات است. به همین دلیل است که در حین شستشوی لباس های آغشته به خاک، قسمتی از مولکول های شوینده جذب خاک شده و کف ناپایدار می شود. به علاوه، اثر ذرات اضافه شده به وسیله اثر مارانگونی (Marangoni) می تواند کاهش یابد (قسمت بعد را مشاهده کنید).
5- الاستیسیته فیلم: در تمامی تغییراتی که در بالا ذکر شد، غلظت ماده شوینده می تواند در سطح تماس بین دو فاز تغییراتی ایجاد کند. این امر می تواند منجر به تغییراتی در الاستیسیته بین سطوح شود که به الاستیسیته گیبس و الاستیسیته دینامیک مارانگونی مشهور است. اشکال ساده ایی از این د اثر در زیر نشان داده شده اند (شکل 1-9). گیبس مفهوم الاستیسیته فیلم را از این گونه معرفی کرد: جایی که کشش فیلم، باعث کاهش تعداد مولکول های جذب شده ماده شوینده در واحد سطح شود و بنابراین کشش سطحی زیادتری در منطقه نازک شده ایجاد کند، اثر الاستیسیته ایجاد کرده است که این اثر فقط مربوط به لایه ها می باشد.
شکل 1-9


اثر مارانگونی زمانی رخ می دهد که کشش سطحی فیلمی که تازه ایجاد شده است بیش از سطوح تغییر نیافته باشد که نیروی حاصله، ماده شوینده و مایع را به درون سطح جددید انتقال می دهد. اثر مارانگونی نیز تنها بر روی سطح ایجاد می شود. اثر تلفیقی از یک نازک شدن ناگهانی در یک قسمت از فیلم، باعث انتقال مایع و ماده شوینده به این قسمت نازک می شود.
برخی از قوانین کلی در مورد ارتباط بین خصلت کف کنندگی و ساختار شیمیایی بدین شرح است:
1- هیچ گونه ارتباط مستقیمی بین قدرت کف کنندگی و توانایی پایدارکنندگی کف وجود ندارد.
2- حجم کف ایجاد شده با افزایش غلظت ماده شوینده تا رسیدن به نقطه CMC افزایش می یابد. پس از آن میزان کف نسبتاً ثابت است. هیچ قانون مشابهی با توجه به پایداری کف در این زمینه وجود ندارد.
3- شوینده های یونی دارای کف زیادتر و پایدارتری نسبت به انواع غیریونی هستند.
4- زنجیره های هیدروکربنی بدون شاخه صلت کف کنندگی زیادتری را نسبت به انواع شاخه دار با همان طول زنجیره نشان می دهند (در قسمت آبگریز مولکول شوینده).
5- افزایش یافتن طول زنیره آبگریز در یک سری همولوگ، باعث افزایش میزان کف تا یک مقدار حداکثر می شود. زنجیره آبگریز بلندتر باعث کاهش بیشتر کشش سطحی و در نتیجه افزایش میزان کف خواهد شد. این امر در شرایطی است که با افزایش طول این زنجیر، حلالیت مولکول مربوطه به سرعت کاهش می یابد.
6- اگر گروه آبدوست مولکول از قسمت های انتهایی زنجیره به قسمت های میانی انتقال یابد، به عنوان یک قانون کلی، میزان کف افزایش و پایداری آن کاهش می یابد (در غلظت هایی بیش از CMC).
7- اثر دما بر روی قابلیت کف کنندگی همانند اثر دما بر روی حلالیت مولکول شوینده است. بنابراین شوینده های آنیونی با افزایش دما بیشتر کف می کنند. در حالی که میزان کف کنندگی انواع غیریونی کاهش می یابد.
8- افزودنی ههای آلی قطبی (شوینده های دیگر) که CMC شوینده مورد نر را کاهش می دهند، می توانند باعث افزایش پایداری کف شوند. مؤثرترین حالتف استفاده از ترکیباتی است که از نظر طول زنجیر مشابه با ان شوینده باشند. به عنوان مثال می توان از آلکیل الکل ها و فتی آلکانول آمیدها نام برد.

مطلب قبلی: پراکنش شوینده ها

مطلب بعدی: امولسیون کنندگی شوینده ها

منبع

کتاب « شوینده ها و مواد فعال سطحی » ترجمه سید مسیح میرمقتدایی


• کف کنندگی شوینده ها

40cheragh2

کانال تلگرام اصلی

@hosnani1

معادل انگلیسی اصطلاحات تخصصی این مطلب

1- حلالیت = Solubility
limited solubility = حلالیت محدود
2- ویسکوزیته = Viscosity ویسکوزیته، گرانروی، قوام، مقاومت در برابر جاری شدن

high viscosity at rest = ویسکوزیته بالا در حالت سکون 
مثلا رزورسینول در فرمولاسیون رنگ موبه عنوان کوپلر استفاده می شود.
3- مصرف کننده = Consumer
consumer perception = درک مصرف کننده 
مصرف کنندگان 
مصرف کننده

consumer appeal = جذب مشتری 


تلفظ consumers ↓
4- آنیونی = Anionic آنیونی، دارای بار الکتریکی منفی
5- افزودنی = Additive ماده افزودنی، ماده ای که به محصول اضافه می شود. 
6- ویسکوز = Viscose ویسکوز، با قوام
7- قانون = Regulation
Scalp hyperseborrhea regulation = تنظیم فعالیت بیش از حد غدد چربی پوست سر
capable of bringing about chemical changes=قادر به ایجاد تغییرات شیمیایی
cosmetics regulations = قوانین و مقررات آرایشی بهداشتی

osmoregulation = تنظیم تراوایی، اسمو رگولاسیون

Seborrhea regulation = تنظیم ترشح چربی توسط غدد چربی

natural regulation = تنظیم طبیعی
قانون گذاری

downregulation = کاهش


تلفظ cosmetics regulations ↓


تلفظ regulation ↓
8- تازه = Fresh
freshly isolated human keratinocyte = کراتینوسیت های تازه انسان 

Skin freshner = لوسیون شاداب کننده پوست 
تازه
9- ناپایدار = Unstable ناپایدار
10- الاستیسیته = Elasticity الاستیسیته، کشسانی، قابلیت کش آمدن مو یا یک بافت فیبری دیگر

resilience, elasticity, toughness = انعطاف پذیری، کشسانی، چقرمگی

elasticity test = تست الاستیسیته 
ظاهر پوست پرتقالی در اثر سلولیت

تلفظ elasticity and firmness ↓


تلفظ elasticity test ↓
11- اشک = Tear

تلفظ tear ducts ↓


تلفظ zinc stearate ↓
12- قابل امتزاج = Miscible
solvent extraction, Liquid–liquid extraction also known as solvent extraction and partitioning, is a method to separate compounds based on their relative solubilities in two different immiscible liquids, usually water and an organic solvent. = استخراج با حلال یا استخراج مایع مایع که به آن پارتیشنینگ نیز می گویند، روشی برای جداسازی ترکیبات بر مبنای حلالیت نسبی آن ها به دو فاز مایع غیر قابل امتزاج (معمولا آب و فاز حلال ارگانیک) می باشد

oil and water are immiscible liquids = روغن و آب، مایعات غیر قابل امتزاج هستند

Immiscible = غیر قابل امتزاج
قابل امتزاج 
13- کشش سطحی = Surface Tension
surface tension of water = کشش سطحی آب 


تلفظ surface tension of water ↓
14- شیمی = Chemistry
organic chemistry = شیمی آلی 
شیمی 


تلفظ chemistry ↓


تلفظ organic chemistry ↓

مطلب فوق را در شبکه های اجتماعی زیر با دوستانتان به اشتراک بگذارید