I. Yüzey aktif maddeler hakkında çeşitli kavramlar.
Çözücünün yüzey gerilimini azaltabilen özelliğe yüzey aktivitesi, yüzey aktivitesine sahip maddeye ise yüzey aktif madde denir. Sulu çözeltide molekülleri birleştirerek misel ve diğer birleşenleri oluşturabilen, yüzey aktivitesi yüksek, ıslatma, emülsifikasyon, köpürme ve yıkama fonksiyonlarına da sahip olan yüzey aktif maddeye yüzey aktif madde denir. Bir sıvının yüzeyindeki herhangi bir birim uzunluktaki büzülme kuvvetine yüzey gerilimi denir ve birimi N-m-1'dir.
İkinci olarak, yüzey aktif maddelerin moleküler yapı özellikleri.
Yüzey aktif maddeler, iki faz arasındaki arayüzey gerilimini veya bir sıvının (genellikle su) yüzey gerilimini önemli ölçüde değiştirebilen ve ıslatma, köpürme, emülsifikasyon ve yıkama gibi özelliklere sahip özel yapı ve özelliklere sahip organik bileşiklerdir. Yapı bakımından, yüzey aktif maddelerin hepsinin ortak özelliği, moleküllerinin farklı özelliklere sahip iki grup içermesidir; bir uç, yağda çözünen ancak suda çözünmeyen, hidrofobik grup veya su itici grup olarak da bilinen uzun zincirli polar olmayan bir gruptur. Spektrumun diğer ucunda ise suda çözünen gruplar, yani hidrofilik gruplar veya hidrofilik gruplar yer alır. Hidrofilik grup, tüm yüzey aktif maddenin suda çözünür olmasını ve gerekli çözünürlüğe sahip olmasını sağlamak için yeterince hidrofilik olmalıdır. Yüzey aktif maddeler hem hidrofilik hem de hidrofobik gruplar içerdiğinden, bu nedenle sıvı fazlardan en az birinde çözünürler. Hem hidrofilik hem de lipofilik olan yüzey aktif maddelerin bu özelliğine amfifilik denir.
Piyasada ayrıca özel bir bifilik yüzey aktif madde türü de bulunmaktadır; bunlardan kinürenin glikol yüzey aktif madde, temsili ürünlerden biridir. Ortada simetrik ve nispeten "sert" bir fonksiyonel grup tarafından yapısal olarak bağlanmış iki çift hidrofobik ve hidrofilik gruba sahiptir. Baryonik yüzey aktif maddeler daha az kararlı köpüktür ve spesifik olağanüstü dinamik ıslanabilirliğe sahiptir.
Yüzey aktif madde türleri.
Sürfaktan, hem hidrofobik hem de hidrofilik gruplara sahip amfifilik bir moleküldür. Yüzey aktif maddelerin hidrofobik grupları genellikle düz zincirli alkil C8 ila C20, dallı zincirli alkil C8 ila C20, alkilbenzen grupları (alkil karbon atomu sayısı 8 ila 16) vb. gibi uzun hidrokarbon zincirlerinden oluşur. Hidrofobik grupların farkı, esas olarak daha küçük olan hidrokarbon zincirlerinin yapısal değişikliklerinde iken, hidrofilik grupların çeşitliliği daha büyüktür. Bu nedenle, yüzey aktif maddelerin özellikleri, hidrofobik grupların boyutu ve şekline ek olarak esas olarak hidrofilik gruplarla ilgilidir. Hidrofilik grupların yapısı hidrofobik gruplarınkinden daha fazla değişiklik gösterir, bu nedenle yüzey aktif maddelerin sınıflandırılması genellikle hidrofilik grupların yapısına dayanır. Bu sınıflandırma, hidrofilik grubun iyonik olup olmamasına dayanır ve anyonik, katyonik, noniyonik, amfoterik ve diğer özel yüzey aktif madde türlerine ayrılır.
IV. Yüzey aktif madde sulu çözeltisinin özellikleri.
1. Arayüzeyde yüzey aktif madde adsorpsiyonu. Sürfaktan molekülleri, amfifilik moleküller olan lipofilik ve hidrofilik gruplara sahiptir. Su güçlü polar bir sıvıdır ve yüzey aktif madde suda çözündüğünde, hidrofilik grubu polarite benzerliği ve itme prensibine göre suya çekilir ve suda çözülür ve lipofilik grubu sudan itilir ve suyu terk eder, sonuç olarak yüzey aktif madde molekülleri (veya iyonları) iki fazın arayüzünde adsorbe edilir, böylece iki faz arasındaki ara yüzey gerilimi azalır. Arayüzeyde ne kadar çok yüzey aktif madde molekülü (veya iyonu) adsorbe edilirse, arayüzey gerilimindeki azalma o kadar büyük olur.
2. Adsorpsiyon membranının bazı özellikleri.
Adsorpsiyon filminin yüzey basıncı: yüzey aktif madde, adsorpsiyon filmini çözelti yüzeyi boyunca itmek için arayüze sürtünmesiz hareketli bir şamandıra yerleştirmek gibi bir adsorpsiyon filmi oluşturmak için gaz-sıvı arayüzünde adsorbe edilir, film şamandıra üzerinde bir basınç oluşturur ve bu basınca yüzey basıncı denir.
Yüzey viskozitesi: yüzey basıncı ile aynı olan yüzey viskozitesi, çözünmeyen moleküler film tarafından sergilenen bir özelliktir. İnce bir metal tel platin halkanın süspansiyonu, böylece düzlemi tankın su yüzeyi ile temas eder, platin halkayı döndürür, platin halka su tıkanıklığının viskozitesi ile, genlik yavaş yavaş bozulur, buna göre yüzey viskozitesi ölçülebilir, yöntem: önce saf su yüzeyi deneylerinde, ölçülen genlik bozulması ve daha sonra yüzey filminin viskozitesini bulmak için ikisi arasındaki farktan yüzey filmi bozulması oluşumunu ölçtü. Yüzey viskozitesi, adsorpsiyon filminin yüzey basıncı ve viskozitesine sahip olması nedeniyle yüzey filminin katılığı ile yakından ilgilidir, elastikiyete sahip olmalıdır. Adsorplanan filmin yüzey basıncı ve viskozitesi ne kadar yüksekse, elastik modülü de o kadar yüksek olur. Yüzey adsorpsiyon filminin elastik modülü, kabarcığı stabilize etme sürecinde önemli bir öneme sahiptir.
3、Misellerin oluşumu.
Seyreltik yüzey aktif madde çözeltisi, ideal çözeltinin izlediği yasaya uyar. Çözeltinin yüzeyine adsorbe edilen yüzey aktif madde miktarı, çözeltinin konsantrasyonu ile artar ve konsantrasyon belirli bir değere ulaştığında veya aştığında, adsorpsiyon miktarı artık artmaz. Bu fazla yüzey aktif madde molekülleri çözeltide düzensizdir veya düzenli bir şekilde bulunurlar. Hem pratik hem de teori, çözelti içinde misel olarak adlandırılan birlikler oluşturduklarını göstermektedir. Miselleri oluşturmak için çözeltideki minimum yüzey aktif madde konsantrasyonuna kritik misel konsantrasyonu (CMC) denir.
HLB, yüzey aktif maddenin hidrofilik ve lipofilik gruplarının hidrofilik ve lipofilik dengesini, yani yüzey aktif maddenin HLB değerini gösteren hidrofil lipofil dengesinin kısaltmasıdır. büyük bir HLB değeri, güçlü bir hidrofilik molekülü ve zayıf bir lipofilik molekülü gösterir; tersine, güçlü bir lipofilik molekül ve zayıf bir hidrofilik molekül. HLB değeri göreceli bir değerdir, bu nedenle HLB değeri ayarlandığında, hidrofilik özelliği olmayan parafin mumunun HLB değeri 0 olarak ayarlanırken, daha fazla suda çözünür olan sodyum dodesil sülfatın HLB değeri 40 olarak ayarlanır. Genel olarak, HLB değeri 10'dan küçük olan emülgatörler lipofilik, 10'dan büyük olanlar ise hidrofiliktir. Bu nedenle, lipofilikten hidrofilliğe geçiş noktası yaklaşık 10'dur.
Yüzey aktif maddenin HLB değerine göre, olası kullanımlar kabaca anlaşılabilir, soldaki tabloda gösterildiği gibi, yağ içinde su emülgatörü olarak kullanıma uygun yüzey aktif maddenin HLB değeri 3,5 ila 6 iken, yağ içinde su emülgatörünün HLB değeri 8 ila 18'dir.
Beşinci olarak, emülsifikasyon ve çözünürleştirmenin rolü.
Karşılıklı olarak çözünmeyen iki sıvı, biri diğerinde dağılmış parçacıklar (damlacıklar veya sıvı kristaller) ile emülsiyon adı verilen bir sistem oluşturur. İki sıvının sınır alanındaki artış nedeniyle emülsiyon oluşumu, bu nedenle bu sistem termodinamik olarak kararsızdır, emülsiyonu kararlı hale getirmek için üçüncü bir bileşen eklemek gerekir - sistemin arayüzey enerjisini azaltmak için emülgatör. Emülgatör yüzey aktif maddeye aittir, ana işlevi emülsiyon rolünü oynamaktır. Bu fazın damlacıklarının varlığında emülsiyon, dispersiyon ortamı (veya dış faz ﹑ sürekli faz) olarak adlandırılan başka bir faza bağlı dağılmış faz (veya iç faz ﹑ süreksiz faz) olarak adlandırılır.
1, emülgatörler ve emülsiyonlar. Yaygın emülsiyon, bir faz su veya sulu çözeltidir, diğer faz gres, balmumu vb. gibi su ile karışmayan organik maddelerdir. Oluşan su ve yağ emülsiyonları, dağılımına göre iki türe ayrılabilir: su içinde yağ emülsiyonu oluşturmak için su içinde dağılmış yağ, O / W (yağ / su): su içinde yağ emülsiyonu oluşturmak için yağ içinde dağılmış su, W / O (su / yağ) dedi. Karmaşık yağ içinde su W/O/W tipi ve yağ içinde su O/W/O tipi çoklu emülsiyonlar da oluşturulabilir.
Emülgatörler, arayüzey gerilimini azaltarak ve tek moleküllü arayüzey filmleri oluşturarak emülsiyonları stabilize etmek için kullanılır. Emülgatör gereksinimlerinin emülsifikasyonunda: a, emülgatör iki faz arasındaki arayüzü adsorbe edebilmeli veya zenginleştirebilmelidir, böylece arayüzey gerilimi azalır; b, emülgatör partiküllere yük vermelidir, böylece partiküller arasında elektrostatik itme veya özellikle yüksek bir koruyucu filmin partikülleri etrafında kararlı bir ﹑ viskozite oluşumu. Bu nedenle, emülsiyonlaştırıcı olarak kullanılan maddenin emülsifiye olabilmesi için amfifilik gruplara sahip olması gerekir ve yüzey aktif maddeler bu gereksinimi karşılayabilir.
2, emülsiyon hazırlama yöntemleri ve emülsiyonların stabilitesini etkileyen faktörler.
Emülsiyon hazırlamanın iki yöntemi vardır: biri, sıvıyı başka bir sıvı içinde küçük parçacıklar halinde dağıtmak için mekanik yöntemi kullanmaktır, bu çoğunlukla endüstride emülsiyon hazırlamak için kullanılır; diğeri ise sıvıyı moleküler bir halde başka bir sıvı içinde çözmek ve ardından bir emülsiyon oluşturmak için uygun şekilde toplanmasını sağlamaktır.
Bir emülsiyonun kararlılığı, faz ayrışmasına yol açacak partikül kümelenmesine direnme kabiliyetidir. Emülsiyonlar büyük serbest enerjilere sahip termodinamik olarak kararsız sistemlerdir. Bu nedenle bir emülsiyonun sözde kararlılığı aslında sistemin bir denge durumuna ulaşması için geçen süredir, yani sistemdeki sıvılardan birinin ayrılması için geçen süredir. Arayüzey membranında yağ alkolleri, yağ asitleri ve yağ aminleri gibi polar organik moleküller bulunduğunda, membran gücü önemli ölçüde artar. Bunun nedeni, emülgatör molekülleri ile alkoller, asitler ve aminler ve diğer polar moleküllerin arayüzey adsorpsiyon tabakasında bir "kompleks" oluşturması ve böylece arayüzey membran gücünün artmasıdır.
İkiden fazla çeşit yüzey aktif maddeden oluşan emülgatörlere karışık emülgatör denir. Karışık emülgatör su/yağ arayüzünde adsorbe olur, moleküller arası etki kompleksler oluşturabilir. Güçlü moleküller arası etki nedeniyle, arayüzey gerilimi önemli ölçüde azalır, arayüzeyde adsorbe edilen emülgatör miktarı önemli ölçüde artar, arayüzey film yoğunluğunun oluşumu artar, mukavemet artar.
Sıvı taneciklerin yükü emülsiyonun kararlılığı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Kararlı emülsiyonlarda sıvı tanecikler genellikle yüklüdür. İyonik emülgatör kullanıldığında, emülgatör iyonunun arayüzünde adsorbe edilen lipofilik grubu yağ fazına, hidrofilik grubu su fazına yerleştirilir, böylece sıvı boncuklar yüklü hale gelir. Aynı yüke sahip sıvı boncukların emülsiyonu olarak, birbirlerini iterler, topaklanmaları kolay değildir, böylece stabilite artar. Boncuklar üzerinde adsorbe edilen emülgatör iyonları ne kadar fazla olursa, yük o kadar fazla olur, boncukların topaklanmasını önleme yeteneği o kadar fazla olur, emülsiyon sistemi o kadar kararlı olur.
Emülsiyon dispersiyon ortamının viskozitesinin emülsiyonun stabilitesi üzerinde belirli bir etkisi vardır. Genel olarak, dispersiyon ortamının viskozitesi ne kadar yüksekse, emülsiyonun stabilitesi de o kadar yüksek olur. Bunun nedeni, dispersiyon ortamının viskozitesinin büyük olmasıdır, bu da sıvı taneciklerin Brown hareketi üzerinde güçlü bir etkiye sahiptir ve sıvı tanecikler arasındaki çarpışmayı yavaşlatır, böylece sistem kararlı kalır. Genellikle emülsiyonlarda çözünebilen polimer maddeler sistemin viskozitesini artırabilir ve emülsiyonların stabilitesini daha yüksek hale getirebilir. Ayrıca polimerler güçlü bir arayüzey filmi oluşturarak emülsiyon sistemini daha kararlı hale getirebilir.
Bazı durumlarda, katı toz ilavesi de emülsiyonu stabilize edebilir. Katı toz su, yağ veya arayüzeyde, yağa bağlı olarak, katı tozun ıslatma kabiliyeti üzerine su, katı toz tamamen su ile ıslatılırsa ve yağ ile ıslatılabilirse, sadece su-yağ arayüzünde tutulacaktır. Katı toz emülsiyonu kararlı hale getirmez çünkü arayüzde toplanan toz, arayüz adsorpsiyon emülgatör moleküllerine benzer arayüz filmini geliştirir, bu nedenle katı toz arayüzde ne kadar yakın düzenlenirse emülsiyon o kadar kararlı olur.
Yüzey aktif madde, sulu çözeltide miseller oluşturduktan sonra çözünmeyen veya az çözünen organik maddelerin çözünürlüğünü önemli ölçüde artırma yeteneğine sahiptir ve çözelti bu sırada şeffaftır ve misellerin bu etkisine çözünürleştirme denir. Çözünürleştirme üretebilen yüzey aktif maddeye çözünürleştirici, çözünürleştirilen organik maddeye ise çözünürleştirilmiş madde denir.
Aynı seri ürünler
| Ürün Adı | Kimyasal Adı | CAS numarası |
| Sinoadd® IPP | İzopropil palmitat | CAS 142-91-6 |
| Sinoadd® IPL | İzopropil Laurat | CAS 10233-13-3 |
| Sinoadd® 2-EHP | İzooktil palmitat | CAS 1341-38-4 |
| Sinoadd® IPM | İzopropil miristat | CAS 110-27-0 |