I. Beberapa konsep tentang surfaktan.
Sifat yang dapat mengurangi tegangan permukaan pelarut disebut aktivitas permukaan, dan zat dengan aktivitas permukaan disebut zat aktif permukaan. Zat aktif permukaan yang dapat mengasosiasikan molekul dalam larutan air dan membentuk misel dan asosiasi lainnya, dan memiliki aktivitas permukaan yang tinggi, dan juga memiliki fungsi pembasahan, emulsifikasi, pembusaan dan pencucian disebut surfaktan. Gaya kontraksi setiap satuan panjang pada permukaan cairan disebut tegangan permukaan, dan satuannya adalah N-m-1.
Kedua, karakteristik struktur molekul surfaktan.
Surfaktan adalah senyawa organik dengan struktur dan sifat khusus yang secara signifikan dapat mengubah tegangan antar muka antara dua fase atau tegangan permukaan cairan (umumnya air), dan memiliki sifat-sifat seperti membasahi, berbusa, emulsifikasi, dan mencuci. Dari segi struktur, semua surfaktan memiliki ciri umum bahwa molekulnya mengandung dua gugus dengan sifat yang berbeda, salah satu ujungnya adalah gugus non-polar rantai panjang, yang larut dalam minyak tetapi tidak larut dalam air, yang juga dikenal sebagai gugus hidrofobik atau gugus anti air. Ujung spektrum lainnya adalah gugus yang larut dalam air, yaitu gugus hidrofilik atau gugus hidrofilik. Gugus hidrofilik harus cukup hidrofilik untuk memastikan bahwa seluruh surfaktan larut dalam air dan memiliki kelarutan yang diperlukan. Karena surfaktan mengandung gugus hidrofilik dan hidrofobik, maka surfaktan dapat larut setidaknya dalam salah satu fase cair. Sifat surfaktan yang bersifat hidrofilik dan lipofilik ini disebut amfifilik.
Ada juga jenis surfaktan bifilik khusus di pasaran, di mana surfaktan glikol kynurenine adalah salah satu produk yang representatif. Surfaktan ini memiliki dua pasang gugus hidrofobik dan hidrofilik yang terikat secara struktural oleh gugus fungsi yang simetris dan relatif "kaku" di tengahnya. Surfaktan baryonik adalah busa yang kurang stabil dan memiliki keterbasahan dinamis yang luar biasa.
Jenis-jenis surfaktan.
Surfaktan adalah molekul amfifilik dengan gugus hidrofobik dan hidrofilik. Gugus hidrofobik surfaktan umumnya terdiri dari rantai panjang hidrokarbon, seperti rantai lurus alkil C8 hingga C20, rantai bercabang alkil C8 hingga C20, gugus alkilbenzena (atom karbon alkil nomor 8 hingga 16), dll. Perbedaan gugus hidrofobik terutama pada perubahan struktur rantai hidrokarbon yang lebih kecil, sedangkan variasi gugus hidrofilik lebih besar. Oleh karena itu, sifat-sifat surfaktan terutama terkait dengan gugus hidrofilik selain ukuran dan bentuk gugus hidrofobik. Struktur gugus hidrofilik lebih bervariasi daripada gugus hidrofobik, sehingga klasifikasi surfaktan umumnya didasarkan pada struktur gugus hidrofilik. Klasifikasi ini didasarkan pada apakah gugus hidrofilik bersifat ionik atau tidak, dan dibagi menjadi surfaktan anionik, kationik, nonionik, amfoter, dan jenis surfaktan khusus lainnya.
IV. Karakteristik larutan berair surfaktan.
1. Adsorpsi surfaktan pada antarmuka. Molekul surfaktan memiliki gugus lipofilik dan hidrofilik, yang merupakan molekul amfifilik. Air adalah cairan polar yang kuat, dan ketika surfaktan dilarutkan dalam air, gugus hidrofiliknya tertarik ke air dan dilarutkan dalam air sesuai dengan prinsip kesamaan polaritas dan tolakan, dan gugus lipofiliknya ditolak dari air dan meninggalkan air, akibatnya, molekul surfaktan (atau ion) diadsorpsi pada antarmuka dua fase, sehingga tegangan antar muka antara dua fase berkurang. Semakin banyak molekul surfaktan (atau ion) yang teradsorpsi pada antarmuka, semakin besar pengurangan tegangan antarmuka.
2 、 Beberapa sifat membran adsorpsi.
Tekanan permukaan film adsorpsi: surfaktan diadsorpsi pada antarmuka gas-cair untuk membentuk film adsorpsi, seperti menempatkan pelampung bergerak tanpa gesekan pada antarmuka untuk mendorong film adsorpsi di sepanjang permukaan larutan, film tersebut menghasilkan tekanan pada pelampung, dan tekanan ini disebut tekanan permukaan.
Viskositas permukaan: sama dengan tekanan permukaan, viskositas permukaan adalah properti yang ditunjukkan oleh film molekul yang tidak larut. Penangguhan cincin platina kawat logam halus, sehingga bidangnya bersentuhan dengan permukaan air tangki, memutar cincin platina, cincin platina dengan viskositas obstruksi air, amplitudo berangsur-angsur meluruh, yang menurutnya viskositas permukaan dapat diukur, metodenya adalah: pertama dalam percobaan permukaan air murni, peluruhan amplitudo terukur, dan kemudian mengukur pembentukan peluruhan film permukaan, dari perbedaan keduanya untuk menemukan viskositas film permukaan. Viskositas permukaan berkaitan erat dengan soliditas film permukaan, karena film adsorpsi memiliki tekanan permukaan dan viskositas, ia harus memiliki elastisitas. Semakin tinggi tekanan permukaan dan semakin tinggi viskositas film yang teradsorpsi, semakin tinggi pula modulus elastisitasnya. Modulus elastisitas film adsorpsi permukaan memiliki arti penting dalam proses menstabilkan gelembung.
3 、 Pembentukan misel.
Larutan encer surfaktan mematuhi hukum yang diikuti oleh larutan ideal. Jumlah surfaktan yang teradsorpsi pada permukaan larutan meningkat seiring dengan konsentrasi larutan, dan ketika konsentrasi mencapai atau melebihi nilai tertentu, jumlah adsorpsi tidak lagi meningkat. Molekul surfaktan berlebih ini tidak teratur dalam larutan atau ada dengan cara yang teratur. Baik praktik maupun teori menunjukkan bahwa mereka membentuk asosiasi di dalam larutan, yang disebut misel. Konsentrasi minimum surfaktan dalam larutan untuk membentuk misel disebut konsentrasi misel kritis (CMC).
HLB adalah singkatan dari keseimbangan hidrofil lipofil, yang menunjukkan keseimbangan hidrofilik dan lipofilik dari gugus hidrofilik dan lipofilik dari surfaktan, yaitu nilai HLB dari surfaktan. nilai HLB yang besar menunjukkan molekul hidrofilik yang kuat dan molekul lipofilik yang lemah; sebaliknya, molekul lipofilik yang kuat dan molekul hidrofilik yang lemah. Nilai HLB adalah nilai relatif, jadi ketika nilai HLB ditetapkan, nilai HLB lilin parafin, yang tidak memiliki sifat hidrofilik, ditetapkan pada 0, sedangkan nilai HLB natrium dodesil sulfat, yang lebih larut dalam air, ditetapkan pada 40. Secara umum, pengemulsi dengan nilai HLB kurang dari 10 bersifat lipofilik, sedangkan yang memiliki nilai lebih besar dari 10 bersifat hidrofilik. Oleh karena itu, titik balik dari lipofilik ke hidrofilik adalah sekitar 10.
Menurut nilai HLB surfaktan, kemungkinan penggunaan dapat dipahami secara kasar, seperti yang ditunjukkan pada tabel di sebelah kiri, nilai HLB surfaktan yang cocok untuk digunakan sebagai pengemulsi air dalam minyak adalah 3,5 hingga 6, sedangkan nilai HLB pengemulsi air dalam minyak adalah 8 hingga 18.
Kelima, peran emulsifikasi dan pelarutan.
Dua cairan yang saling tidak larut, satu dengan partikel (tetesan atau kristal cair) terdispersi di dalam cairan lainnya untuk membentuk sistem yang disebut emulsi. Terbentuknya emulsi karena bertambahnya luas bidang batas kedua cairan, sehingga sistem ini secara termodinamika tidak stabil, untuk membuat emulsi stabil perlu ditambahkan komponen ketiga yaitu pengemulsi untuk mengurangi energi antar muka sistem. Pengemulsi termasuk dalam zat aktif permukaan, fungsi utamanya adalah berperan sebagai emulsi. Emulsi dengan adanya tetesan fase tersebut disebut fase terdispersi (atau fase internal ﹑ fase terputus-putus), yang terhubung ke fase lain yang disebut medium dispersi (atau fase eksternal ﹑ fase kontinu).
1, pengemulsi dan emulsi. Emulsi umum, satu fase adalah air atau larutan berair, fase lainnya tidak dapat larut dengan zat organik air, seperti minyak, lilin, dll. Emulsi air dan minyak yang terbentuk, menurut dispersinya dapat dibagi menjadi dua macam: minyak terdispersi dalam air membentuk emulsi minyak dalam air, menjadi O / W (minyak / air): air terdispersi dalam minyak membentuk emulsi minyak dalam air, menjadi W / O (air / minyak). Emulsi ganda air dalam minyak dalam air tipe W/O/W yang kompleks dan emulsi ganda minyak dalam air dalam minyak tipe O/W/O juga dapat terbentuk.
Pengemulsi digunakan untuk menstabilkan emulsi dengan mengurangi tegangan antar muka dan membentuk lapisan antar muka molekul tunggal. Dalam emulsifikasi persyaratan pengemulsi: a, pengemulsi harus dapat menyerap atau memperkaya antarmuka antara dua fase, sehingga tegangan antarmuka berkurang; b, pengemulsi harus memberikan partikel ke muatan, sehingga tolakan elektrostatik antara partikel, atau pembentukan viskositas ﹑ yang stabil di sekitar partikel film pelindung yang sangat tinggi. Oleh karena itu, zat yang digunakan sebagai pengemulsi harus memiliki gugus amfifilik agar dapat mengemulsi, dan surfaktan dapat memenuhi persyaratan ini.
2, metode persiapan emulsi dan faktor-faktor yang mempengaruhi stabilitas emulsi.
Ada dua metode pembuatan emulsi: pertama, menggunakan metode mekanis untuk mendispersikan cairan sebagai partikel kecil dalam cairan lain, yang sebagian besar digunakan dalam industri untuk membuat emulsi; kedua, melarutkan cairan dalam bentuk molekuler dalam cairan lain, dan kemudian membuatnya terkumpul secara tepat untuk membentuk emulsi.
Stabilitas emulsi adalah kemampuan untuk menahan agregasi partikel yang akan menyebabkan pemisahan fase. Emulsi adalah sistem yang secara termodinamika tidak stabil dengan energi bebas yang besar. Oleh karena itu, apa yang disebut stabilitas emulsi sebenarnya adalah waktu yang diperlukan sistem untuk mencapai keadaan setimbang, yaitu waktu yang diperlukan untuk pemisahan salah satu cairan dalam sistem. Ketika membran antarmuka memiliki molekul organik polar seperti alkohol lemak, asam lemak, dan amina lemak di dalamnya, kekuatan membran meningkat secara signifikan. Hal ini dikarenakan, pada lapisan adsorpsi antar muka molekul pengemulsi dan alkohol, asam dan amina serta molekul polar lainnya membentuk "kompleks", sehingga kekuatan membran antar muka meningkat.
Lebih dari dua jenis surfaktan yang terdiri dari pengemulsi disebut pengemulsi campuran. Pengemulsi campuran yang teradsorpsi pada antarmuka air/minyak, aksi antarmolekul dapat membentuk kompleks. Karena aksi antarmolekul yang kuat, tegangan antar muka berkurang secara signifikan, jumlah pengemulsi yang teradsorpsi pada antarmuka meningkat secara signifikan, pembentukan kerapatan film antar muka meningkat, kekuatan meningkat.
Muatan manik-manik cair memiliki efek yang signifikan pada stabilitas emulsi. Emulsi yang stabil, manik-manik cair umumnya bermuatan. Saat menggunakan pengemulsi ionik, teradsorpsi pada antarmuka ion pengemulsi, gugus lipofiliknya dimasukkan ke dalam fase minyak, gugus hidrofilik dalam fase air, sehingga membuat manik-manik cair bermuatan. Sebagai emulsi manik-manik cair dengan muatan yang sama, mereka saling tolak menolak, tidak mudah menggumpal, sehingga stabilitasnya meningkat. Terlihat bahwa semakin banyak ion pengemulsi yang teradsorpsi pada manik-manik, semakin besar muatannya, semakin besar kemampuannya untuk mencegah manik-manik menggumpal, semakin stabil sistem emulsi.
Viskositas medium dispersi emulsi memiliki pengaruh tertentu pada stabilitas emulsi. Umumnya, semakin tinggi viskositas medium dispersi, semakin tinggi stabilitas emulsi. Ini karena viskositas media dispersi besar, yang memiliki efek kuat pada gerakan Brown dari manik-manik cair dan memperlambat tabrakan antara manik-manik cair, sehingga sistem tetap stabil. Biasanya zat polimer yang dapat dilarutkan dalam emulsi dapat meningkatkan viskositas sistem dan membuat stabilitas emulsi lebih tinggi. Selain itu, polimer dapat membentuk lapisan antar muka yang kuat, sehingga membuat sistem emulsi menjadi lebih stabil.
Dalam beberapa kasus, penambahan bubuk padat juga dapat menstabilkan emulsi. Serbuk padat ada di dalam air, minyak atau antarmuka, tergantung pada minyak, air pada kemampuan pembasahan bubuk padat, jika bubuk padat benar-benar dibasahi oleh air, dan dapat dibasahi oleh minyak, hanya akan dipertahankan di antarmuka air-minyak. Serbuk padat tidak membuat emulsi stabil karena bubuk yang terkumpul di antarmuka meningkatkan film antarmuka, yang mirip dengan molekul pengemulsi adsorpsi antarmuka, sehingga semakin dekat bubuk padat diatur pada antarmuka, semakin stabil emulsi.
Surfaktan memiliki kemampuan untuk secara signifikan meningkatkan kelarutan zat organik yang tidak larut atau sedikit larut setelah membentuk misel dalam larutan air, dan larutannya transparan saat ini, dan efek misel ini disebut pelarutan. Surfaktan yang dapat menghasilkan pelarutan disebut solubilizer, dan bahan organik yang dilarutkan disebut bahan terlarut.
Produk seri yang sama
| Nama Produk | Nama Kimia | Nomor CAS |
| IPP | Isopropil palmitat | CAS 142-91-6 |
| IPL | Isopropil Laurate | CAS 10233-13-3 |
| 2-EHP | Isooctyl palmitate | CAS 1341-38-4 |
| PHT | Isopropil miristat | CAS 110-27-0 |