СМАЧИВАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ КОМПОЗИЦИЙ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

Объекты исследования

Объектами исследования являются водные растворы поверхностно-активных веществ: лаурилсульфат натрия и лауретсульфат натрия.

Аналитической обзор литературы

В современных косметических средствах практически всегда используются смеси ПАВ. Вместе с тем коллоидно-химические свойства смесей в зависимости от их молярного соотношения изучены недостаточно.

Когда к водному раствору добавляют небольшие количества анионных или катионных поверхностно активных веществ, они существуют только в виде мономеров в растворе. Когда концентрация увеличивается и достигает ККМ (критической концентрации мицеллобразования), мицеллы начинают формироваться. Если концентрации как анионных, так и катионных мономеров превышают продукт растворимости, выпадет осадок. Осадки, как правило, делают поверхностно-активное вещество неэффективным в растворе, важно понимать эту систему. Осадки анионных поверхностно-активных веществ и смесей анионных / неионных поверхностно-активных веществ ранее были успешно смоделированы, и поведение, и физико-химические свойства смесей катионного и высокоразветвленного алкилсульфата натрия были хорошо изучены Чжи-Цзянь Юй и его коллегами. К.Л. Штеллнер и его коллеги решили изучить смеси анионных и катионных поверхностно-активных веществ в широком диапазоне концентраций для того, чтобы разработать модель, которая могла бы предоставить полные фазовые границы для этой системы.

Рисунок 1. Принципиальная схема основного равновесия в катионно-анионной системе

На рисунке 1 приведена принципиальная схема равновесия предложенный Штеллнер. Согласно рисунку 1, поверхностно-активные вещества могут присутствовать в трех различных средах: в виде мономеров, включенных в смешанные мицеллы и в виде осадка.

Образование осадка может быть представлено:

где DS^- - анион додецилсульфата натрия,

DP⁺ - катион додецилпиридиния,

DSDP – осадок образуется в реакции.

Эту реакцию может описать следующее произведение растворимости:

где Ksp - продукт растворимости,

[DS^-] mon и [DP⁺] mon - соответствующая концентрация мономера,

f ± - коэффициент активности, который можно оценить, используя расширенное уравнение Дебая-Хюккеля, предложенное Дэвисом:

где I - ионная сила.

Идея состоит в следующем: чтобы рассчитать границы фазы осадков, можно предположить, что все поверхностно-активные вещества на границе присутствуют в мономерах или смешанных мицеллах. Поэтому мы можем рассмотреть:

где CNaDS и CDPCl - общая концентрация NaDS и DPCl в растворе, а концентрация каждого поверхностно-активного вещества в смешанных мицеллах определяется как разность потенциалов [DS^-] mic и [DP⁺] mic.

Экспериментальная часть

Смачивающая способность ПАВ имеет существенное значение в разработке очищающих средств, пеномоющих композиций и других косметических средств. В области концентраций 0,025, 0,0125, 0,00625, 0,003125 моль/л изучено смачивание поверхности тефлона водными растворами индивидуальных СЭК и ЛСН и их смесей. В итоге проведенных опытов получили результаты, указанные в таблице 1 для растворов индивидуальных ПАВ, в таблице 2 для смесей ПАВ.

Таблица 1.

Смачивание поверхности тетрафторэтилена растворами ПАВ

Таблица 2.

Смачивание тетрафторэтилена растворами смесей индивидуальных ПАВ

Ниже приведены зависимость смачивания от концентрации растворов индивидуальных ПАВ (рис. 2), диаграмма смачивания для смеси ПАВ различных соотношений (рис. 3).

Рисунок 2. Зависимость смачивания от концентрации растворов индивидуальных ПАВ

Рисунок 3. Диаграмма смачивания для смесей СЭК и ЛСН 1:1, 1:3, 3:1 и 2:1 соответственно

Из представленных данных видно, что смачивающая способность выше для СЭК, чем для ЛСН, если речь идет о растворах индивидуальных ПАВ. Анализ смачивания для смесей ПАВ показал, что при определенных соотношениях компонентов, а именно в составе 2:1 наблюдается повышение смачивания.

Список литературы:

1. Kallay N, Pastuovic´ M, Matijevic´ E (1985) Solubility and enthalpy of precipitation of magnesium, calcium, strontium, and barium dodecyl sulfates. J Colloids Interface Sci 106:452
2. Stellner KL, Scamehorn JF (1986) Surfactant precipitation in aqueous solutions containing mixtures of anionic and nonionic surfactants. J Am Oil Chem Soc 63:566
3. Yu Z-J, Xu G (1989) Physicochemical properties of aqueous mixtures of tetrabutylammonium bromide and anionic surfactants. Temperature-induced micellar growth and cloud point phenomenon. J Phys Chem 93:7441