В настоящее время использование смесей поверхностно-активных веществ (ПАВ) является повсеместной практикой в составлении рецептур моющих средств, косметических, фармацевтических и других препаратов. Применение сочетаний двух или нескольких ПАВ позволяет изменить или расширить качественные показатели и свойства итоговой композиции. Смеси по сравнению с индивидуальными ПАВ часто оказываются эффективнее при снижении поверхностного и межфазного натяжения. Большинство исследователей связывает это с наличием специфических взаимодействий между молекулами или ионами различной природы [2]. При этом взаимодействия могут, как усиливать (синергизм), так и ослабевать (антагонизм) действие смеси на границах водный раствор/воздух и водный раствор/масло.

Целью настоящей работы было исследование поведения бинарных и тройных смесях ПАВ на границе раствор-воздух и раствор-масло.

Экспериментальная часть.

Было исследовано поведение тройных смесей ПАВ, полученных на основе изученной ранее бинарной смеси, состоящей из анионного (АПАВ) додецилсульфата натрия (Texapon К 12 G, BASF) и неионогенного (НПАВ) каприлил/каприл глюкозида (Plantacare 810 UР, Cognis) поверхностно-активных веществ в соотношении 1/5 [1]. Третьим компонентом смеси по результатам предварительных испытаний было выбрано НПАВ лаурет 2 (Arlypon F, BASF); его содержание в системе варьировали.

В качестве масляной фазы были выбрано полярное масло - триглицерид каприловой и каприновой кислоты (Myritol 318). Выбор данного соединения обусловлен его низким межфазным натяжением на границе вода-масло, что обеспечивает его неплохую диспергируемость в воде и позволяет использовать его при создании прямых эмульсий. Краткая характеристика исходных компонентов приведена в Табл.1.

Основные коллоидно-химические характеристики исследуемых систем определялись по стандартным методикам. Величины поверхностных натяжений – методом висящей капли на приборе DSA 20E KRUSS; величины межфазных натяжений ‒ методом веса-объема капли на сталагмометре модели 55-2222, Harvard Apparatus.

Результаты экспериментов и их обсуждение.

Проводили исследование тройных смесей Texapon K 12 G / Plantacare 810 UP / Arlypon F в различных соотношениях: 1/5/0.2; 1/5/1; 1/5/2; 1/5/5. По соответствующему излому на изотермах поверхностного натяжения рассмотренных тройных смесей ПАВ определяли значения критической концентрации мицеллообразования (ККМ) смесей (Табл.2).

 Таблица 2

Значения ККМ тройных смесей ПАВ

Смесь Texapon PK 45 / Plantacare 810 UP / Arlypon F	ККМ, ммоль/л
1 / 5 / 0.2	10.0
1 / 5 / 1	5.3
1 / 5/ 2	5.0
1 / 5 / 5	0.5

Для всех рассмотренных тройных смесей Texapon K 12 G / Plantacare 810 UP / Arlypon F за исключением соотношения 1/5/0.2 значения ККМ ниже, чем значения ККМ каждого из индивидуальных ПАВ (см. Табл.1), что свидетельствует о явлении синергизма при образовании смешанных мицелл. С увеличением содержания третьего компонента в смеси значение ККМ снижается. Смесь в соотношении 1/5/5 имеет минимальное значение ККМ, равное 0.5 ммоль/л.

Для сравнения эффективности ПАВ на Рисунке 1 показаны изотермы поверхностного натяжения тройной смеси Texapon K 12 G / Plantacare 810 UP / Arlypon F в соотношении 1/5/5, а также индивидуальных ПАВ и их бинарных смесей, входящих в данную тройную смесь. Изотерма тройной смеси ПАВ расположена ниже изотерм каждого из индивидуальных ПАВ и их двойных смесей. Тройная смесь Texapon K 12 G / Plantacare 810 UP / Arlypon F в соотношении 1/5/5 позволяет максимально снизить поверхностное натяжение до 24,7 мН/м.

Аналогичные исследования были проведены и на границе водный раствор-масло. Изотермы межфазного натяжения изученных систем представлены на Рисунке 2. Изотерма тройной смеси Texapon K 12 G / Plantacare 810 UP / Arlypon F в соотношении 1/5/5 лежит выше, чем изотермы индивидуальных ПАВ Texapon K 12 G и Plantacare 810 UP, а также их бинарной смеси в соотношении 1/5. В случае бинарной смеси Texapon K 12 G / Plantacare 810 UP в соотношении 1/5 межфазное натяжение снижается максимально до 0,5 мН/м, а в случае тройной смеси - только до 7,9 мН/м.

Таким образом, при рассмотрении поведения двойных и тройных смесей ПАВ было установлено их синергетическое действие на границах водный раствор/воздух и водный раствор/масло.

 

Список литературы

1.     Дремук А.П., Киенская К.И., Жилина О.В., Махова Н.И., к.х.н. Ильюшенко Е.В., Авраменко Г.В. Разработка рецептуры модельной косметической эмульсии, стабилизированной смесью неионного и анионного ПАВ. // Химическая технология. 2014. №. 8. С.493-499.

2.     Zhou Q., Rosen M.J. Molecular Interactions of Surfactants in Mixed Monolayers at the Air/Aqueous Solution Interface and in Mixed Micelles in Aqueous Media: The Regular Solution Approach // Langmuir. ‒ 2003. ‒ Vol. 19. – №11. ‒ P. 4555‒4562.