10 марта 2016г.
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.