I. Diversi concetti sui tensioattivi.<\/p>\n
La propriet\u00e0 che pu\u00f2 ridurre la tensione superficiale del solvente \u00e8 chiamata attivit\u00e0 superficiale e la sostanza con attivit\u00e0 superficiale \u00e8 chiamata sostanza attiva in superficie. La sostanza tensioattiva che pu\u00f2 associare le molecole in soluzione acquosa e formare micelle e altri associati, che ha un'elevata attivit\u00e0 superficiale e che ha anche le funzioni di bagnare, emulsionare, schiumare e lavare \u00e8 chiamata tensioattivo. La forza di contrazione di un'unit\u00e0 di lunghezza sulla superficie di un liquido \u00e8 chiamata tensione superficiale, e l'unit\u00e0 di misura \u00e8 N-m-1.<\/p>\n
In secondo luogo, le caratteristiche della struttura molecolare dei tensioattivi.<\/p>\n
I tensioattivi sono composti organici con strutture e propriet\u00e0 speciali in grado di modificare in modo significativo la tensione interfacciale tra due fasi o la tensione superficiale di un liquido (generalmente acqua), con propriet\u00e0 quali bagnatura, schiumatura, emulsionamento e lavaggio. In termini di struttura, i tensioattivi hanno in comune il fatto che le loro molecole contengono due gruppi con propriet\u00e0 diverse: un'estremit\u00e0 \u00e8 costituita da un gruppo non polare a catena lunga, solubile in olio ma insolubile in acqua, noto anche come gruppo idrofobico o gruppo idrorepellente. L'altra estremit\u00e0 dello spettro \u00e8 costituita da gruppi idrosolubili, ovvero gruppi idrofili o gruppi idrofilici. Il gruppo idrofilo deve essere sufficientemente idrofilo per garantire che l'intero tensioattivo sia solubile in acqua e abbia la solubilit\u00e0 necessaria. Poich\u00e9 i tensioattivi contengono sia gruppi idrofili che idrofobici, sono quindi solubili in almeno una delle fasi liquide. Questa propriet\u00e0 dei tensioattivi che sono sia idrofili che lipofili \u00e8 chiamata anfifilicit\u00e0.<\/p>\n
Esiste anche un tipo speciale di tensioattivo bifilico sul mercato, di cui il tensioattivo a base di glicole kynurenina \u00e8 uno dei prodotti rappresentativi. Presenta due coppie di gruppi idrofobici e idrofili strutturalmente legati da un gruppo funzionale simmetrico e relativamente \"rigido\" al centro. I tensioattivi barionici sono una schiuma meno stabile e hanno una specifica bagnabilit\u00e0 dinamica eccezionale.<\/p>\n
Tipi di tensioattivi.<\/p>\n
Il tensioattivo \u00e8 una molecola anfifilica con gruppi idrofobici e idrofili. I gruppi idrofobici dei tensioattivi sono generalmente composti da lunghe catene di idrocarburi, come gli alchili a catena retta da C8 a C20, gli alchili a catena ramificata da C8 a C20, i gruppi alchilbenzenici (numero di atomi di carbonio da 8 a 16), ecc. La differenza tra i gruppi idrofobici risiede principalmente nelle modifiche strutturali delle catene di idrocarburi, che sono minori, mentre la variet\u00e0 dei gruppi idrofili \u00e8 maggiore. Pertanto, le propriet\u00e0 dei tensioattivi sono principalmente legate ai gruppi idrofili, oltre che alle dimensioni e alla forma dei gruppi idrofobici. La struttura dei gruppi idrofili varia maggiormente rispetto a quella dei gruppi idrofobici, pertanto la classificazione dei tensioattivi si basa generalmente sulla struttura dei gruppi idrofili. Questa classificazione si basa sul fatto che il gruppo idrofilo sia ionico o meno e si divide in tensioattivi anionici, cationici, non ionici, anfoteri e altri tipi speciali.<\/p>\n
IV. Caratteristiche della soluzione acquosa di tensioattivi.<\/p>\n
1. Adsorbimento di tensioattivi all'interfaccia. Le molecole di tensioattivi hanno gruppi lipofili e idrofili, che sono molecole anfifiliche. L'acqua \u00e8 un liquido fortemente polare e quando il tensioattivo viene disciolto in acqua, il suo gruppo idrofilo \u00e8 attratto dall'acqua e si scioglie in essa secondo il principio della somiglianza e della repulsione di polarit\u00e0, mentre il suo gruppo lipofilo viene respinto dall'acqua e la lascia. Pi\u00f9 molecole (o ioni) di tensioattivo sono adsorbite all'interfaccia, maggiore \u00e8 la riduzione della tensione interfacciale.<\/p>\n
2. Alcune propriet\u00e0 delle membrane di adsorbimento.<\/p>\n
Pressione superficiale del film di adsorbimento: il tensioattivo viene adsorbito all'interfaccia gas-liquido per formare un film di adsorbimento, ad esempio posizionando un galleggiante mobile senza attrito all'interfaccia per spingere il film di adsorbimento lungo la superficie della soluzione; il film genera una pressione sul galleggiante, che viene chiamata pressione superficiale.<\/p>\n
Viscosit\u00e0 superficiale: come la pressione superficiale, la viscosit\u00e0 superficiale \u00e8 una propriet\u00e0 esibita dal film molecolare insolubile. Sospensione di un anello di platino a filo metallico sottile, in modo che il suo piano di contatto con la superficie dell'acqua del serbatoio, ruotare l'anello di platino, l'anello di platino da parte della viscosit\u00e0 dell'acqua ostruzione, l'ampiezza gradualmente decadere, in base al quale la viscosit\u00e0 di superficie pu\u00f2 essere misurata, il metodo \u00e8: prima in esperimenti di superficie di acqua pura, misurato il decadimento di ampiezza, e poi misurato la formazione di decadimento del film di superficie, dalla differenza tra i due per trovare la viscosit\u00e0 del film di superficie. La viscosit\u00e0 superficiale \u00e8 strettamente correlata alla solidit\u00e0 del film superficiale, poich\u00e9 il film di adsorbimento ha pressione superficiale e viscosit\u00e0, deve avere elasticit\u00e0. Pi\u00f9 alta \u00e8 la pressione superficiale e pi\u00f9 alta \u00e8 la viscosit\u00e0 del film adsorbito, pi\u00f9 alto \u00e8 il suo modulo elastico. Il modulo elastico del film di adsorbimento superficiale ha un significato importante nel processo di stabilizzazione della bolla.<\/p>\n
3, La formazione di micelle.<\/p>\n
La soluzione diluita di tensioattivo obbedisce alla legge seguita dalla soluzione ideale. La quantit\u00e0 di tensioattivo adsorbito sulla superficie della soluzione aumenta con la concentrazione della soluzione e quando la concentrazione raggiunge o supera un certo valore, la quantit\u00e0 di adsorbimento non aumenta pi\u00f9. Queste molecole di tensioattivo in eccesso sono disordinate nella soluzione o esistono in modo regolare. Sia la pratica che la teoria suggeriscono che esse formino degli associati all'interno della soluzione, chiamati micelle. La concentrazione minima di tensioattivi in soluzione per formare micelle \u00e8 chiamata concentrazione critica di micelle (CMC).<\/p>\n
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HLB \u00e8 l'abbreviazione di hydrophile lipophile balance (equilibrio idrofilo-lipofilo), che indica l'equilibrio idrofilo e lipofilo dei gruppi idrofili e lipofili del tensioattivo, ovvero il valore HLB del tensioattivo. Un valore HLB elevato indica una molecola fortemente idrofila e una molecola debolmente lipofila; viceversa, una molecola fortemente lipofila e una molecola debolmente idrofila. Il valore HLB \u00e8 un valore relativo, quindi quando viene impostato il valore HLB, il valore HLB della cera di paraffina, che non ha propriet\u00e0 idrofile, viene impostato a 0, mentre il valore HLB del sodio dodecil solfato, che \u00e8 pi\u00f9 solubile in acqua, viene impostato a 40. In generale, gli emulsionanti con valori HLB inferiori a 10 sono lipofili, mentre quelli con valori superiori a 10 sono idrofili. Pertanto, il punto di svolta da lipofilo a idrofilo \u00e8 pari a circa 10.<\/p>\n
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In base al valore HLB del tensioattivo, si possono capire approssimativamente i possibili impieghi; come mostrato nella tabella a sinistra, il valore HLB del tensioattivo adatto all'uso come emulsionante acqua-olio \u00e8 compreso tra 3,5 e 6, mentre il valore HLB dell'emulsionante acqua-olio va da 8 a 18.<\/p>\n
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Quinto, il ruolo dell'emulsificazione e della solubilizzazione.<\/p>\n
Due liquidi reciprocamente insolubili, uno con particelle (goccioline o cristalli liquidi) disperse nell'altro, formano un sistema chiamato emulsione. La formazione dell'emulsione \u00e8 dovuta all'aumento dell'area di confine dei due liquidi, per cui questo sistema \u00e8 termodinamicamente instabile; per rendere stabile l'emulsione \u00e8 necessario aggiungere un terzo componente - l'emulsionante - per ridurre l'energia interfacciale del sistema. L'emulsionante appartiene agli agenti tensioattivi e la sua funzione principale \u00e8 quella di svolgere il ruolo di emulsione. L'emulsione in presenza di goccioline di quella fase \u00e8 chiamata fase dispersa (o fase interna \ufe51 discontinua), collegata a un'altra fase chiamata mezzo di dispersione (o fase esterna \ufe51 continua).<\/p>\n
1, emulsionanti ed emulsioni. L'emulsione comune, una fase \u00e8 acqua o soluzione acquosa, l'altra fase non \u00e8 miscibile con l'acqua sostanze organiche, come grasso, cera, ecc. Le emulsioni di acqua e olio formate, in base alla sua dispersione, possono essere divise in due tipi: olio disperso in acqua per formare un'emulsione olio-in-acqua, a O\/W (olio\/acqua): acqua dispersa in olio per formare un'emulsione olio-in-acqua, a W\/O (acqua\/olio) detto. Si possono formare anche emulsioni multiple complesse acqua-olio-in-acqua di tipo W\/O\/W e olio-acqua-in-olio di tipo O\/W\/O.<\/p>\n
Gli emulsionanti sono utilizzati per stabilizzare le emulsioni riducendo la tensione interfacciale e formando film interfacciali a singola molecola. Nell'emulsione i requisiti dell'emulsionante sono: a, l'emulsionante deve essere in grado di adsorbire o arricchire l'interfaccia tra le due fasi, in modo da ridurre la tensione interfacciale; b, l'emulsionante deve conferire alle particelle la carica, in modo che la repulsione elettrostatica tra le particelle o la formazione di una viscosit\u00e0 stabile intorno alle particelle di un film protettivo particolarmente elevato. Pertanto, la sostanza utilizzata come emulsionante deve avere gruppi anfifilici per poter emulsionare, e i tensioattivi possono soddisfare questo requisito.<\/p>\n
2, i metodi di preparazione delle emulsioni e i fattori che ne influenzano la stabilit\u00e0.<\/p>\n
Esistono due metodi di preparazione delle emulsioni: uno consiste nell'utilizzare il metodo meccanico per disperdere il liquido sotto forma di minuscole particelle in un altro liquido, utilizzato soprattutto nell'industria per preparare le emulsioni; l'altro consiste nel dissolvere il liquido allo stato molecolare in un altro liquido, per poi farlo riunire in modo appropriato e formare un'emulsione.<\/p>\n
La stabilit\u00e0 di un'emulsione \u00e8 la capacit\u00e0 di resistere all'aggregazione delle particelle che porterebbe alla separazione di fase. Le emulsioni sono sistemi termodinamicamente instabili con grandi energie libere. Pertanto, la cosiddetta stabilit\u00e0 di un'emulsione \u00e8 in realt\u00e0 il tempo necessario al sistema per raggiungere uno stato di equilibrio, cio\u00e8 il tempo necessario alla separazione di uno dei liquidi nel sistema. Quando la membrana interfacciale contiene molecole organiche polari come alcoli grassi, acidi grassi e ammine grasse, la resistenza della membrana aumenta notevolmente. Questo perch\u00e9, nello strato di adsorbimento interfacciale delle molecole emulsionanti e degli alcoli, degli acidi e delle ammine e di altre molecole polari, si forma un \"complesso\" che aumenta la resistenza della membrana interfacciale.<\/p>\n
Pi\u00f9 di due tipi di tensioattivi composti da emulsionanti sono chiamati emulsionanti misti. L'emulsionante misto adsorbito all'interfaccia acqua\/olio, per azione intermolecolare, pu\u00f2 formare complessi. A causa della forte azione intermolecolare, la tensione interfacciale si riduce significativamente, la quantit\u00e0 di emulsionante adsorbito all'interfaccia aumenta significativamente, la formazione della densit\u00e0 del film interfacciale aumenta, la resistenza aumenta.<\/p>\n
La carica delle microsfere liquide ha un effetto significativo sulla stabilit\u00e0 dell'emulsione. Per emulsioni stabili, le perle liquide sono generalmente cariche. Quando si utilizza un emulsionante ionico, il suo gruppo lipofilo inserito nella fase oleosa e il gruppo idrofilo nella fase acquosa vengono adsorbiti all'interfaccia dello ione emulsionante, rendendo cos\u00ec le perle liquide cariche. Poich\u00e9 l'emulsione delle microsfere liquide ha la stessa carica, esse si respingono l'un l'altra, non \u00e8 facile che si agglomerino, per cui la stabilit\u00e0 aumenta. Si pu\u00f2 notare che maggiore \u00e8 la quantit\u00e0 di ioni emulsionanti adsorbiti sulle microsfere, maggiore \u00e8 la carica, maggiore \u00e8 la capacit\u00e0 di impedire l'agglomerazione delle microsfere, maggiore \u00e8 la stabilit\u00e0 del sistema di emulsione.<\/p>\n
La viscosit\u00e0 del mezzo di dispersione dell'emulsione ha una certa influenza sulla stabilit\u00e0 dell'emulsione. In generale, maggiore \u00e8 la viscosit\u00e0 del mezzo di dispersione, maggiore \u00e8 la stabilit\u00e0 dell'emulsione. Questo perch\u00e9 la viscosit\u00e0 del mezzo di dispersione \u00e8 elevata e ha un forte effetto sul moto browniano delle microsfere liquide e rallenta la collisione tra le microsfere liquide, in modo che il sistema rimanga stabile. Di solito le sostanze polimeriche che possono essere disciolte nelle emulsioni possono aumentare la viscosit\u00e0 del sistema e rendere pi\u00f9 elevata la stabilit\u00e0 delle emulsioni. Inoltre, i polimeri possono formare un forte film interfacciale, rendendo il sistema di emulsione pi\u00f9 stabile.<\/p>\n
In alcuni casi, l'aggiunta di polvere solida pu\u00f2 anche stabilizzare l'emulsione. La polvere solida si trova nell'acqua, nell'olio o nell'interfaccia, a seconda dell'olio e dell'acqua sulla capacit\u00e0 di bagnare la polvere solida, se la polvere solida \u00e8 completamente bagnata dall'acqua e pu\u00f2 essere bagnata dall'olio, sar\u00e0 trattenuta solo nell'interfaccia acqua-olio. La polvere solida non rende stabile l'emulsione perch\u00e9 la polvere raccolta all'interfaccia aumenta il film di interfaccia, che \u00e8 simile alle molecole di emulsionante di adsorbimento dell'interfaccia, quindi pi\u00f9 strettamente la polvere solida \u00e8 disposta all'interfaccia, pi\u00f9 stabile \u00e8 l'emulsione.<\/p>\n
Il tensioattivo ha la capacit\u00e0 di aumentare significativamente la solubilit\u00e0 di sostanze organiche insolubili o poco solubili dopo la formazione di micelle in una soluzione acquosa; la soluzione \u00e8 trasparente in questo momento e questo effetto delle micelle \u00e8 chiamato solubilizzazione. Il tensioattivo che pu\u00f2 produrre la solubilizzazione \u00e8 chiamato solubilizzatore e la materia organica che viene solubilizzata \u00e8 chiamata materia solubilizzata.<\/p>\n
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Quick answer:<\/strong> A practical additive decision starts with the exact defect: foam, poor wetting, craters, haze, or instability. The best product is usually the one that solves that defect with the safest compatibility window.<\/p>\n <\/p>\n