Descriptio dynamicae rheologicae mixturarum surfactantium sine sulfatis cocamidopropyl betaine-natrii methyl cocoyl tauratis per compositionem, pH, et condiciones ionicas.

Introductio

Systema binaria aquosa surfactantium, speciebus oppositis oneribus constantia, late in multis sectoribus industrialibus adhibentur, inter quos sunt cosmetica, pharmaceutica, agrochemica, et industriae ciborum tractandorum. Lata horum systematum adoptio praecipue attribuitur functionibus interfacialibus et rheologicis superioribus, quae efficientiam auctam in variis formulis permittunt. Synergistica auto-assemblatio talium surfactantium in aggregata vermiformia et implicata proprietates macroscopicas valde adaptabiles praebet, inter quas viscoelasticitas aucta et tensio interfacialis reducta. Praesertim, combinationes surfactantium anionicorum et zwitterionicorum emendationes synergisticas in activitate superficiali, viscositate, et modulatione tensionis interfacialis exhibent. Hae actiones ex interactionibus electrostaticis et stericis intensificatis inter greges capitis polaris et caudas hydrophobicas surfactantium oriuntur, quod a systematibus unius surfactantis discrepat, ubi vires electrostaticae repulsivae saepe optimizationem efficientiae limitant.

Cocamidopropyl betaine (CAPB; SMILES: CCCCCCCCCCCC(=O)NCCCCN+ (C)CC([O−])=O) est surfactans amphotericus late adhibitus in formulis cosmeticis propter lenem efficaciam purgandi et proprietates capillorum condicionandi. Natura zwitterionica CAPB synergiam electrostaticam cum surfactantibus anionicis permittit, stabilitatem spumae augens et superiorem efficaciam formulae promovens. Per quinque decennia praeterita, mixturae CAPB cum surfactantibus sulfatis fundatis, ut CAPB–sodium lauryl aether sulfate (SLES), fundamentales factae sunt in productis curae personalis. Attamen, quamvis surfactantibus sulfatis fundatis efficacia, sollicitudines de potentia irritationis dermalis et praesentia 1,4-dioxani, producti secundarii processus ethoxylationis, studium in alternativis sine sulfatis impulerunt. Candidati promittentes includunt surfactantes aminoacido fundatos, ut taurata, sarcosinata, et glutamata, quae biocompatibilitatem auctam et proprietates mitiores exhibent [9]. Nihilominus, greges capitum polarium relative magni harum alternativum saepe formationem structurarum micellarum valde implicatarum impediunt, usum modificantium rheologicorum necessitatem ferent.

Natrii methyl cocoyl tauras (SMCT; SMILES:
CCCCCCCCCCCC(=O)N(C)CCS(=O)(=O)O[Na]) est surfactans anionicus, ut sal natricus synthetizatus per copulationem amidalem N-methyltaurini (acidi 2-methylaminoethanesulfonici) cum catena acidi pinguis e coco derivata. SMCT (Systema Taurinum Coctum) habet caput taurinum amide coniunctum una cum grege sulfonato fortiter anionico, quod eum biodegradabilem et compatibilem cum pH cutis reddit, quod eum candidatum promittentem pro formulis sine sulfatis ponit. Surfactantia taurata detergentia potente, resistentia aquae durae, lenitate, et lata stabilitate pH notantur.

Parametri rheologici, inter quos viscositas deforationis, moduli viscoelastici, et tensio elastica, critici sunt ad stabilitatem, texturam, et efficaciam productorum surfactantium fundatorum determinandam. Exempli gratia, viscositas deforationis elevata retentionem substrati augere potest, dum tensio elastica adhaesionem formulae ad cutem vel capillum post applicationem regit. Hae proprietates rheologicae macroscopicae a numerosis factoribus modulantur, inter quas concentratio surfactantium, pH, temperatura, et praesentia co-solventium vel additivorum. Surfactantia oppositis onerata varias transitiones microstructurales subire possunt, a micellis et vesiculis sphaericis ad phases crystallinas liquidas, quae vicissim rheologiam totius moles profunde afficiunt. Mixturae surfactantium amphotericorum et anionicorum saepe micellas elongatas vermiformes (WLMs) formant, quae proprietates viscoelasticas significanter augent. Intellegere igitur relationes microstructurae et proprietatum est criticum ad efficaciam producti optimizandam.

Multae investigationes experimentales systemata binaria analoga, ut CAPB–SLES, investigaverunt ut basin microstructuralem proprietatum eorum elucidarent. Exempli gratia, Mitrinova et al. [13] magnitudinem micellarum (radium hydrodynamicum) cum viscositate solutionis in mixturis CAPB–SLES–co-tensioactivis catenae medii correlaverunt utens rheometria et dispersione dynamica lucis (DLS). Rheometria mechanica perspicuitatem in evolutionem microstructuralem harum mixturarum praebet et augeri potest microrheologia optica utens spectroscopia undae diffundentis (DWS) quae dominium frequentiae accessibile extendit, dynamicam temporis brevis captans, quae imprimis pertinet ad processus relaxationis WLM. In microrheologia DWS, dislocatio quadratica media specillorum colloidalium inclusorum per tempus observatur, permittens extractionem modulorum viscoelasticorum linearium medii circumdantis per relationem Stokes–Einstein generalizatam. Haec ars tantum volumina minima exemplorum requirit et ita utilis est ad studendum fluida complexa cum disponibilitate materiae limitata, e.g. formulationes fundatae in proteinis. Analysis datorum < Δr²(t)> per lata spectra frequentiarum aestimationem parametrorum micellarium, ut magnitudinem reticuli, longitudinem implicationis, longitudinem persistentiae, et longitudinem contorni, facilitat. Amin et al. demonstraverunt mixturas CAPB-SLES praedictionibus theoriae Cates congruere, ostendentes augmentum viscositatis pronuntiatum cum additione salis usque ad concentrationem salis criticam, ultra quam viscositas praecipite cadit — responsio typica in systematibus WLM. Xu et Amin rheometriam mechanicam et DWS adhibuerunt ad mixturas SLES-CAPB-CCB examinandas, responsionem rheologicam Maxwellianam indicativam formationis WLM implicatae revelantes, quae ulterius corroborabatur per parametros microstructurales ex mensuris DWS deductis. Innixus his methodologiis, studium praesens rheometriam mechanicam et microrheologiam DWS integrat ad elucidandum quomodo reorganizationes microstructurales mores scissorii mixturarum CAPB-SMCT impellunt.

Propter crescentem postulationem detergentium leniorum et magis sustinabilium, exploratio surfactantium anionicorum sine sulfatis impetum cepit, quamvis difficultatibus formulationis. Distinctae architecturae moleculares systematum sine sulfatis saepe perfiles rheologicos divergentes producunt, strategias conventionales ad viscositatem augendam, ut per salem vel spissationem polymericam, complicatas. Exempli gratia, Yorke et al. alternativas non-sulfatas exploraverunt, systematice proprietates spumantium et rheologicas mixturarum surfactantium binariarum et ternariarum, quae alkyl olefin sulfonatum (AOS), alkyl polyglucosidum (APG), et lauryl hydroxysultainum continent, investigando. Ratio 1:1 AOS-sultaini ostendit proprietates dilutionis et spumae similes CAPB-SLES, formationem WLM indicans. Rajput et al. [26] alium surfactantem anionicum sine sulfatis, natrii cocoyl glycinatum (SCGLY), una cum co-surfactantibus non ionicis (cocamide diethanolamine et lauryl glucosidum) per DLS, SANS, et rheometriam aestimaverunt. Quamquam SCGLY solum micellas praesertim sphaericas formavit, additio co-tensioactiva constructionem morphologiarum micellarium intricatiorum, modulationi pH impulsae aptarum, permisit.

Quamquam haec progressa sunt, paucae investigationes proprietates rheologicas systematum sustinabilium sine sulfatis, quae CAPB et taurata includunt, pertinuerunt. Hoc studium hanc lacunam explere intendit, unam ex primis characterizationibus systematicis rheologicis systematis binarii CAPB-SMCT praebendo. Variando systematice compositionem surfactantis, pH, et vim ionicam, factores qui viscositatem scissoriam et viscoelasticitatem gubernant elucidamus. Rheometria mechanica et microrheologia DWS utentes, reorganizationes microstructurales subiacentes actioni scissoriae mixturarum CAPB-SMCT quantificamus. Haec inventa interactionem inter pH, rationem CAPB-SMCT, et gradus ionicos in promovenda vel inhibenda formatione WLM elucidant, ita perspicientiam practicam in aptandis profilibus rheologicis productorum sustinabilium surfactantibus fundatorum pro variis applicationibus industrialibus offerentes.