కూర్పు, pH మరియు అయానిక్ పరిస్థితులలో కోకామిడోప్రొపైల్ బీటైన్-సోడియం మిథైల్ కోకోయిల్ టౌరేట్ యొక్క సల్ఫేట్-రహిత సర్ఫ్యాక్టెంట్ మిశ్రమాల రియోలాజికల్ డైనమిక్స్‌ను వర్గీకరించడం.

పరిచయం

వ్యతిరేక చార్జ్డ్ జాతులను కలిగి ఉన్న జల బైనరీ సర్ఫ్యాక్టెంట్ వ్యవస్థలు సౌందర్య సాధనాలు, ఔషధాలు, వ్యవసాయ రసాయనాలు మరియు ఆహార ప్రాసెసింగ్ పరిశ్రమలతో సహా అనేక పారిశ్రామిక రంగాలలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి. ఈ వ్యవస్థలను విస్తృతంగా స్వీకరించడం ప్రధానంగా వాటి ఉన్నతమైన ఇంటర్‌ఫేషియల్ మరియు రియోలాజికల్ కార్యాచరణలకు కారణమని చెప్పవచ్చు, ఇవి విభిన్న సూత్రీకరణలలో మెరుగైన పనితీరును సాధ్యం చేస్తాయి. అటువంటి సర్ఫ్యాక్టెంట్‌లను వార్మ్‌లైక్, చిక్కుకున్న అగ్రిగేట్‌లుగా సినర్జిస్టిక్ స్వీయ-అసెంబ్లీ చేయడం వలన అధిక ట్యూనబుల్ మాక్రోస్కోపిక్ లక్షణాలు లభిస్తాయి, వీటిలో పెరిగిన విస్కోఎలాస్టిసిటీ మరియు తగ్గిన ఇంటర్‌ఫేషియల్ టెన్షన్ ఉన్నాయి. ముఖ్యంగా, అనియోనిక్ మరియు జ్విటెరోనిక్ సర్ఫ్యాక్టెంట్‌ల కలయికలు ఉపరితల కార్యాచరణ, స్నిగ్ధత మరియు ఇంటర్‌ఫేషియల్ టెన్షన్ మాడ్యులేషన్‌లో సినర్జిస్టిక్ మెరుగుదలలను ప్రదర్శిస్తాయి. ఈ ప్రవర్తనలు ధ్రువ హెడ్ గ్రూపులు మరియు సర్ఫ్యాక్టెంట్ల హైడ్రోఫోబిక్ టెయిల్స్ మధ్య తీవ్రతరం చేయబడిన ఎలక్ట్రోస్టాటిక్ మరియు స్టెరిక్ పరస్పర చర్యల నుండి ఉత్పన్నమవుతాయి, సింగిల్-సర్ఫ్యాక్టెంట్ వ్యవస్థలతో విభేదిస్తాయి, ఇక్కడ వికర్షక ఎలక్ట్రోస్టాటిక్ శక్తులు తరచుగా పనితీరు ఆప్టిమైజేషన్‌ను పరిమితం చేస్తాయి.

కోకామిడోప్రొపైల్ బీటైన్ (CAPB; స్మైల్స్: CCCCCCCCCCCC(=O)NCCCN+ (C)CC([O−])=O) అనేది కాస్మెటిక్ ఫార్ములేషన్లలో విస్తృతంగా ఉపయోగించే యాంఫోటెరిక్ సర్ఫ్యాక్టెంట్, దీని తేలికపాటి శుభ్రపరిచే సామర్థ్యం మరియు జుట్టు-కండిషనింగ్ లక్షణాలు దీనికి కారణం. CAPB యొక్క జ్విటెరోనిక్ స్వభావం అయానిక్ సర్ఫ్యాక్టెంట్లతో ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ సినర్జీని అనుమతిస్తుంది, ఫోమ్ స్థిరత్వాన్ని పెంచుతుంది మరియు అత్యుత్తమ సూత్రీకరణ పనితీరును ప్రోత్సహిస్తుంది. గత ఐదు దశాబ్దాలుగా, CAPB–సోడియం లారిల్ ఈథర్ సల్ఫేట్ (SLES) వంటి సల్ఫేట్-ఆధారిత సర్ఫ్యాక్టెంట్లతో CAPB మిశ్రమాలు వ్యక్తిగత సంరక్షణ ఉత్పత్తులలో పునాదిగా మారాయి. అయితే, సల్ఫేట్-ఆధారిత సర్ఫ్యాక్టెంట్ల ప్రభావం ఉన్నప్పటికీ, వాటి చర్మపు చికాకు సంభావ్యత మరియు ఇథాక్సిలేషన్ ప్రక్రియ యొక్క ఉప ఉత్పత్తి అయిన 1,4-డయాక్సేన్ ఉనికి గురించి ఆందోళనలు సల్ఫేట్-రహిత ప్రత్యామ్నాయాలపై ఆసక్తిని రేకెత్తించాయి. టౌరేట్స్, సార్కోసినేట్స్ మరియు గ్లుటామేట్స్ వంటి అమైనో-యాసిడ్-ఆధారిత సర్ఫ్యాక్టెంట్లు ఆశాజనకంగా ఉన్నాయి, ఇవి మెరుగైన బయో కాంపాబిలిటీ మరియు తేలికపాటి లక్షణాలను ప్రదర్శిస్తాయి [9]. అయినప్పటికీ, ఈ ప్రత్యామ్నాయాల యొక్క సాపేక్షంగా పెద్ద ధ్రువ తల సమూహాలు తరచుగా ఎక్కువగా చిక్కుకున్న మైకెల్లార్ నిర్మాణాల ఏర్పాటును అడ్డుకుంటాయి, దీనివల్ల రియోలాజికల్ మాడిఫైయర్ల వాడకం అవసరం.

సోడియం మిథైల్ కోకోయిల్ టౌరేట్ (SMCT; స్మైల్స్:
CCCCCCCCCCCC(=O)N(C)CCS(=O)(=O)O[Na]) అనేది కొబ్బరి నుండి ఉత్పన్నమైన కొవ్వు ఆమ్ల గొలుసుతో N-మిథైల్టౌరిన్ (2-మిథైల్అమినోఇథనేసల్ఫోనిక్ ఆమ్లం) యొక్క అమైడ్ కలపడం ద్వారా సోడియం ఉప్పుగా సంశ్లేషణ చేయబడిన ఒక అయానిక్ సర్ఫ్యాక్టెంట్. SMCT బలమైన అయానిక్ సల్ఫోనేట్ సమూహంతో పాటు అమైడ్-లింక్డ్ టౌరిన్ హెడ్‌గ్రూప్‌ను కలిగి ఉంటుంది, ఇది బయోడిగ్రేడబుల్‌గా మరియు స్కిన్ pHతో అనుకూలంగా ఉంటుంది, ఇది సల్ఫేట్-రహిత సూత్రీకరణలకు ఆశాజనక అభ్యర్థిగా నిలుస్తుంది. టౌరేట్ సర్ఫ్యాక్టెంట్లు వాటి శక్తివంతమైన డిటర్జెన్సీ, హార్డ్-వాటర్ స్థితిస్థాపకత, సౌమ్యత మరియు విస్తృత pH స్థిరత్వం ద్వారా వర్గీకరించబడతాయి.

సర్ఫ్యాక్టెంట్-ఆధారిత ఉత్పత్తుల స్థిరత్వం, ఆకృతి మరియు పనితీరును నిర్ణయించడంలో షీర్ స్నిగ్ధత, విస్కోఎలాస్టిక్ మాడ్యులి మరియు దిగుబడి ఒత్తిడి వంటి రియాలాజికల్ పారామితులు కీలకం. ఉదాహరణకు, పెరిగిన షీర్ స్నిగ్ధత ఉపరితల నిలుపుదలని మెరుగుపరుస్తుంది, అయితే దిగుబడి ఒత్తిడి చర్మం లేదా జుట్టుకు అప్లికేషన్ తర్వాత సూత్రీకరణ యొక్క కట్టుబడిని నియంత్రిస్తుంది. ఈ మాక్రోస్కోపిక్ రియాలాజికల్ లక్షణాలు సర్ఫ్యాక్టెంట్ సాంద్రత, pH, ఉష్ణోగ్రత మరియు సహ-ద్రావకాలు లేదా సంకలనాల ఉనికితో సహా అనేక అంశాల ద్వారా మాడ్యులేట్ చేయబడతాయి. వ్యతిరేక చార్జ్ చేయబడిన సర్ఫ్యాక్టెంట్లు గోళాకార మైకెల్లు మరియు వెసికిల్స్ నుండి ద్రవ స్ఫటికాకార దశల వరకు విభిన్న సూక్ష్మ నిర్మాణ పరివర్తనలకు లోనవుతాయి, ఇవి బల్క్ రియాలజీని తీవ్రంగా ప్రభావితం చేస్తాయి. యాంఫోటెరిక్ మరియు అయానిక్ సర్ఫ్యాక్టెంట్ల మిశ్రమాలు తరచుగా పొడుగుచేసిన వార్మ్ లాంటి మైకెల్లు (WLMలు) ఏర్పరుస్తాయి, ఇవి విస్కోఎలాస్టిక్ లక్షణాలను గణనీయంగా పెంచుతాయి. అందువల్ల, ఉత్పత్తి పనితీరును ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి మైక్రోస్ట్రక్చర్-ప్రాపర్టీ సంబంధాలను అర్థం చేసుకోవడం చాలా ముఖ్యం.

CAPB–SLES వంటి సారూప్య బైనరీ వ్యవస్థలను వాటి లక్షణాల సూక్ష్మ నిర్మాణ ప్రాతిపదికను విశదీకరించడానికి అనేక ప్రయోగాత్మక అధ్యయనాలు పరిశోధించాయి. ఉదాహరణకు, మిట్రినోవా మరియు ఇతరులు. [13] రియోమెట్రీ మరియు డైనమిక్ లైట్ స్కాటరింగ్ (DLS) ఉపయోగించి CAPB–SLES–మీడియం-చైన్ కో-సర్ఫ్యాక్టెంట్ మిశ్రమాలలో ద్రావణ స్నిగ్ధతతో సహసంబంధమైన మైసెల్ పరిమాణం (హైడ్రోడైనమిక్ వ్యాసార్థం). మెకానికల్ రియోమెట్రీ ఈ మిశ్రమాల సూక్ష్మ నిర్మాణ పరిణామంపై అంతర్దృష్టిని అందిస్తుంది మరియు డిఫ్యూజింగ్ వేవ్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ (DWS) ఉపయోగించి ఆప్టికల్ మైక్రోరియాలజీ ద్వారా పెంచవచ్చు, ఇది యాక్సెస్ చేయగల ఫ్రీక్వెన్సీ డొమైన్‌ను విస్తరిస్తుంది, ముఖ్యంగా WLM సడలింపు ప్రక్రియలకు సంబంధించిన స్వల్ప-సమయ స్కేల్ డైనమిక్‌లను సంగ్రహిస్తుంది. DWS మైక్రోరియాలజీలో, ఎంబెడెడ్ కొల్లాయిడల్ ప్రోబ్స్ యొక్క సగటు చదరపు స్థానభ్రంశం కాలక్రమేణా ట్రాక్ చేయబడుతుంది, ఇది సాధారణీకరించిన స్టోక్స్-ఐన్‌స్టీన్ సంబంధం ద్వారా చుట్టుపక్కల మాధ్యమం యొక్క లీనియర్ విస్కోలాస్టిక్ మాడ్యులిని వెలికితీస్తుంది. ఈ సాంకేతికతకు కనీస నమూనా వాల్యూమ్‌లు మాత్రమే అవసరం మరియు అందువల్ల పరిమిత పదార్థ లభ్యతతో సంక్లిష్ట ద్రవాలను అధ్యయనం చేయడానికి ప్రయోజనకరంగా ఉంటుంది, ఉదా. ప్రోటీన్-ఆధారిత సూత్రీకరణలు. విస్తృత పౌనఃపున్య స్పెక్ట్రా అంతటా <Δr²(t)> డేటా యొక్క విశ్లేషణ మెష్ పరిమాణం, చిక్కుముడి పొడవు, నిలకడ పొడవు మరియు ఆకృతి పొడవు వంటి మైకెల్లార్ పారామితుల అంచనాను సులభతరం చేస్తుంది. అమిన్ మరియు ఇతరులు CAPB–SLES మిశ్రమాలు కేట్స్ సిద్ధాంతం నుండి అంచనాలకు అనుగుణంగా ఉన్నాయని నిరూపించారు, ఉప్పు జోడింపుతో స్నిగ్ధతలో స్పష్టమైన పెరుగుదలను చూపించారు, ఇది ఒక క్లిష్టమైన ఉప్పు సాంద్రత వరకు, అంతకు మించి స్నిగ్ధత వేగంగా తగ్గుతుంది - WLM వ్యవస్థలలో ఒక సాధారణ ప్రతిస్పందన జు మరియు అమిన్ SLES–CAPB–CCB మిశ్రమాలను పరిశీలించడానికి యాంత్రిక రియోమెట్రీ మరియు DWSలను ఉపయోగించారు, చిక్కుకున్న WLM నిర్మాణాన్ని సూచించే మాక్స్వెల్లియన్ రియోలాజికల్ ప్రతిస్పందనను వెల్లడించారు, ఇది DWS కొలతల నుండి ఊహించబడిన సూక్ష్మ నిర్మాణ పారామితుల ద్వారా మరింత ధృవీకరించబడింది. ఈ పద్ధతులపై ఆధారపడి, ప్రస్తుత అధ్యయనం CAPB–SMCT మిశ్రమాల కోత ప్రవర్తనను మైక్రోస్ట్రక్చరల్ పునర్వ్యవస్థీకరణలు ఎలా నడిపిస్తాయో వివరించడానికి యాంత్రిక రియోమెట్రీ మరియు DWS మైక్రోరియాలజీని ఏకీకృతం చేస్తుంది.

సున్నితమైన మరియు మరింత స్థిరమైన క్లెన్సింగ్ ఏజెంట్లకు డిమాండ్ పెరుగుతున్న దృష్ట్యా, సూత్రీకరణ సవాళ్లు ఉన్నప్పటికీ సల్ఫేట్-రహిత అనియోనిక్ సర్ఫ్యాక్టెంట్ల అన్వేషణ ఊపందుకుంది. సల్ఫేట్-రహిత వ్యవస్థల యొక్క విభిన్న పరమాణు నిర్మాణాలు తరచుగా విభిన్నమైన రియలాజికల్ ప్రొఫైల్‌లను ఇస్తాయి, ఉప్పు లేదా పాలిమెరిక్ గట్టిపడటం ద్వారా స్నిగ్ధత పెంపు కోసం సాంప్రదాయ వ్యూహాలను క్లిష్టతరం చేస్తాయి. ఉదాహరణకు, యార్క్ మరియు ఇతరులు ఆల్కైల్ ఒలేఫిన్ సల్ఫోనేట్ (AOS), ఆల్కైల్ పాలీగ్లూకోసైడ్ (APG) మరియు లారిల్ హైడ్రాక్సీసల్టైన్‌లను కలిగి ఉన్న బైనరీ మరియు టెర్నరీ సర్ఫ్యాక్టెంట్ మిశ్రమాల ఫోమింగ్ మరియు రియలాజికల్ లక్షణాలను క్రమపద్ధతిలో పరిశోధించడం ద్వారా నాన్-సల్ఫేట్ ప్రత్యామ్నాయాలను అన్వేషించారు. AOS–సల్టైన్ యొక్క 1:1 నిష్పత్తి CAPB–SLES కు సమానమైన షీర్-థిన్నింగ్ మరియు ఫోమ్ లక్షణాలను చూపించింది, ఇది WLM ఏర్పడటాన్ని సూచిస్తుంది. రాజ్‌పుత్ మరియు ఇతరులు. [26] DLS, SANS మరియు రియోమెట్రీ ద్వారా నాన్యోనిక్ కో-సర్ఫ్యాక్టెంట్లతో (కోకామైడ్ డైథనోలమైన్ మరియు లారిల్ గ్లూకోసైడ్) పాటు మరొక సల్ఫేట్-రహిత అనియానిక్ సర్ఫ్యాక్టెంట్, సోడియం కోకోయిల్ గ్లైసినేట్ (SCGLY) ను అంచనా వేసింది. SCGLY మాత్రమే ప్రధానంగా గోళాకార మైకెల్‌లను ఏర్పరచినప్పటికీ, కో-సర్ఫ్యాక్టెంట్ జోడింపు pH-ఆధారిత మాడ్యులేషన్‌కు అనుకూలమైన మరింత క్లిష్టమైన మైకెల్లార్ పదనిర్మాణాల నిర్మాణాన్ని సాధ్యం చేసింది.

ఈ పురోగతులు ఉన్నప్పటికీ, CAPB మరియు టౌరేట్‌లను కలిగి ఉన్న స్థిరమైన సల్ఫేట్-రహిత వ్యవస్థల యొక్క రియోలాజికల్ లక్షణాలను లక్ష్యంగా చేసుకుని చాలా తక్కువ పరిశోధనలు మాత్రమే జరిగాయి. ఈ అధ్యయనం CAPB–SMCT బైనరీ వ్యవస్థ యొక్క మొదటి క్రమబద్ధమైన రియోలాజికల్ లక్షణాలలో ఒకదాన్ని అందించడం ద్వారా ఈ అంతరాన్ని పూరించడం లక్ష్యంగా పెట్టుకుంది. సర్ఫ్యాక్టెంట్ కూర్పు, pH మరియు అయానిక్ బలాన్ని క్రమపద్ధతిలో మార్చడం ద్వారా, మేము షీర్ స్నిగ్ధత మరియు విస్కోలాస్టిసిటీని నియంత్రించే కారకాలను విశదీకరిస్తాము. మెకానికల్ రియోమెట్రీ మరియు DWS మైక్రోరియాలజీని ఉపయోగించి, CAPB–SMCT మిశ్రమాల షీర్ ప్రవర్తనకు అంతర్లీనంగా ఉన్న మైక్రోస్ట్రక్చరల్ పునర్వ్యవస్థీకరణలను మేము అంచనా వేస్తాము. ఈ పరిశోధనలు WLM నిర్మాణాన్ని ప్రోత్సహించడంలో లేదా నిరోధించడంలో pH, CAPB–SMCT నిష్పత్తి మరియు అయానిక్ స్థాయిల మధ్య పరస్పర చర్యను విశదీకరిస్తాయి, తద్వారా విభిన్న పారిశ్రామిక అనువర్తనాల కోసం స్థిరమైన సర్ఫ్యాక్టెంట్-ఆధారిత ఉత్పత్తుల యొక్క రియోలాజికల్ ప్రొఫైల్‌లను టైలరింగ్ చేయడంలో ఆచరణాత్మక అంతర్దృష్టులను అందిస్తాయి.