ПЕНООБРАЗУЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ КОЛЛОИДНЫХ РАСТВОРОВ

Объекты исследования

Объектами исследования являются водные растворы индивидуальных поверхностно-активных веществ (далее - ПАВ) лаурилсульфата натрия и лауретсульфата натрия и их смеси в различных мольных соотношениях.

Аналитической обзор литературы

Пена представляет собой дисперсную систему, состоящую из ячеек – пузырьков газа (пара), разделенных пленками жидкости. Обычно газ (пар) рассматривается как дисперсная фаза, а жидкость – как непрерывная дисперсионная среда (рис.1).

Рисунок 1. Структура пен

Структура пен определяется соотношением объемов газовой и жидкой фаз и в зависимости от этого соотношения ячейки пены могут иметь сферическую или многогранную (полиэдрическую) форму (рис.2).

Рисунок 2. Газовая дисперсная фаза

Переходную форму ячеек от сферической к многогранной называют Манегольдом «ячеистой» из-за того, что похожи на пчелиные соты. Ячейки пены принимают сферическую форму в том случае, если объем газовой фазы превышает объем жидкости не более чем в 10-20 раз. В подобных пенах пленки пузырьков с большой толщиной. Чем меньше отношение объемов газовой и жидкой фаз, тем больше толщина пленки. В процессе старения шарообразная форма пузырьков пены превращается в многогранную из-за утончения пленок. Состояние пены с многогранными ячейками близко к равновесному, поэтому такие пены обладают большей устойчивостью, чем пены с шарообразными ячейками.

Свойства пен во многом определяются условиями их получения, факторами, влияющими на их свойства и разрушение. Выделяют следующие основные свойства, характеризующие пенную систему: пенообразующая способность раствора, кратность, стабильность, дисперсность.

Пенообразующая способность растворов ПАВ зависит от типа и состава ПАВ; концентрации ПАВ; наличия стабилизирующих добавок, а в воде - примесей различных солей, нефти, взвешенных минеральных частиц; температуры раствора, давления.

Пены получают из растворов поверхностно-активных веществ. Для повышения их устойчивости в растворы ПАВ добавляют высокомолекулярные вещества, повышающие вязкость растворов. С точки зрения косметики пены обладают несколькими важными свойствами:

- способны удерживать различные вещества и распределять их должным образом при использовании относительно небольших количеств жидкости. Примером может служить пена некоторых шампуней, которая эффективно распределяет моющие средства и увлажняет поверхность волос без избыточного количества жидкости, которая в противном случае могла бы стекать.

- способны распределять увлажняющий или смягчающий компонент с одновременным удержанием жидкости в необходимом месте. Примером может служить обычный крем или пена для бриться, который обеспечивает как увлажнение, так и смягчение кожи, достаточно стабильно удерживаясь на поверхности.

- увеличивают объем косметического средства, необходимого потребителю для единичного использования. Количество ПАВ, необходимое для мытья рук или волос, обычно значительно меньше используемого потребителем количества. Наличие пены одновременно и приводит в соответствие требуемое и реально используемое количество продукта и придают ему популярные потребительские свойства.

- традиционно ассоциируются с шампунями, кремами и пенами для бритья, жидкими и брусковыми мылами и пенами для ванны, так как первые косметическая продукция (в первую очередь мыла) обладали пенообразующими свойствами. Пена и моющая способность исторически ассоциативно связаны друг с другом, хотя в современных композициях это далеко не так. Структура пены в готовом косметическом продукте – это важная часть его потребительских свойств и привлекательности. Она должна быть стабильной и устойчивой на протяжении времени использования косметического средства.

Известно, что при практическом применении ПАВ, например, при составлении рецептур моющих средств, пенообразователей, эмульгаторов, косметических препаратов, чаще всего используются смеси. Это связано с тем, что смеси ПАВ могут иметь лучшие свойства по сравнению с индивидуальными компонентами. Поэтому смеси ПАВ являются объектом многочисленных исследований как экспериментальных, так и теоретических, посвященных изучению их коллоидно-химических свойств, в частности мицеллообразования и коллоидной растворимости.

Экспериментальная часть

Пенообразующая способность является показателем ГОСТ для пеномоющих композиций и определяется природой и композицией ПАВ.

По методу Росс-Майлса определили пенообразующую способность для водных растворов индивидуальных поверхностно-активных веществ и их смесей с мольными соотношениями 1:1, 1:3, 3:1 и 2:1. В таблицах 1 и 2 приведены полученные в результате опытов значения высоты столба и устойчивости пены.

Таблица 1.

Пенообразующая способность растворов ЛСН, СЭК

Таблица 2

Пенообразующая способность растворов смесей ПАВ

Зависимость высоты пены от концентрации проиллюстрированы в рисунках 3 и 4 соответственно для индивидуальных и смесей ПАВ.

Рисунок 3. Зависимость высоты пены от концентрации индивидуальных ПАВ

Рисунок 4. Зависимость высоты пены от концентрации смесей ПАВ

Полученные результаты указывают на более высокие пенообразующие свойства для ЛСН по сравнению с СЭК. Композиции ПАВ составов 1:3 и 3:1 обладают пенообразующими свойствами более высокими, чем другие смеси.

Список литературы:

1. Filipovic´-Vincekovic´ N, Bujan M, Dragcˇevic´ D, Nekic´ N (1995) Phase behavior in mixtures of cationic and anionic surfactants in aqueous solutions. J Colloid Polym Sci 273:182
2. Patist A, Chhabra V, Pagidipati R, Shah R, Shah DO (1997) Effect of chain length compatibility on micellar stability in sodium dodecyl sulfate/alkyltrimethylammonium bromide solutions. Langmuir 13:432
3. Patist A, Kanicky JR, Shukla PK, Shah DO (2002) Feature article––importance of micellar kinetics in relation to technological processes. J Colloid Interface Sci 245:1
4. James-Smith MA, Shekhawat D, Shah DO (2007) Importance of micellar lifetime and sub-micellar